北斗在精准农业的应用——BDS/GPS 导航与农机自动驾驶系统应用方案

精准农业也称精细农业或精确农业，在定位、导航的基础上，可精细准确地调整各项土壤和作物管理措施，能够最大限度地优化使用各项农业投入，以获取最高的产量和效益。

在国外，美国是精准农业的发源地，在卫星定位、自动驾驶、全网覆盖、网络商情、信息服务等都走在技术最前沿；而澳大利亚则通过卫星导航自动无人驾驶，实现精确定位和实现精准农作，既提高了效率，又降低了15%的油耗。我国很早就开始重视精准农业技术研究应用的推广示范，在北京小汤山建立“精准农业示范园”积极进行大规模、高水平的试验和探索；2009年黑龙江农垦率先在开始进行以“农机自动驾驶系统”产品为代表的精准农业技术尝试并取得成功，近三年来进行了大规模的产品引进和推广。

我国新疆、东北的大型农场以及北京地区已经形成了对精准农业技术的需求，沿海发达地区和黄淮海平原也存在巨大的潜在需求。可以预测，随着我国精准农业技术系统研究和开发的不断成熟，其技术和产品的销售产值将在数百亿元以上。

广州南方卫星导航仪器有限公司依托卫星导航定位领域的优势资源，以及在高精度测绘领域的领先优势，自主研发了一套适合中国国情的精准农业的解决方案，将农场信息化、GIS采集、测量、农机自动化、农田变量信息有效的结合，提供一整套系统，用于农场的现代化管理。

1、BDS/GPS 导航与机械自动驾驶系统

BDS/GPS导航自动驾驶技术应用在田间作业的机械桑，可以保证实施起垄、播种、喷药、收获等农田作业时衔接行距的精度，减少农作物生产成本，提高农艺作业质量，避免作业过程的“重漏”，增加经济效益。

2、BDS/GPS 导航与机械自动驾驶系统组成

系统由BDS/GPS高精度差分基准站、BDS/GPS车载导航终端、系统控制软件和液压控制自动驾驶模块四部分组成。

①BDS/GPS车载导航终端

根据用户不同精度的作业，可选择不同耕种模式，设置相关的参数。用户界面如下图所示：

在A=B直线行走模式下，选择起始A点，行走一段距离后设置B点，系统自动产生以A,B两点连线产生的导航线，选择自动驾驶，自动控制系统将通过系列传感器控制拖拉机按照导航线的指引方向行驶。耕作过的地域将以黄色区域显示，拖拉机掉头后，将根据实际需要重新虚拟显示出新的导航线，农机在导航线上自动行驶。软件见面简洁明了，直观显示已操作区域和，避免重复作业和遗漏作业区域，系统可保存作业数据，可降低成本，提高效率和便于管理。

通过配套设备及内置软件可以实现的功能：

1、可自动/手动导航驾驶

2、标记功能

3、计算作业面积

4、预估产量

5、具有直线、曲线等导航模式

6、可达厘米级的实时动态的定位精度

7、可在速度大于0.1公里/小时的极低速度下实现精确导航

SM39是针对精准农业应用而专门设计的一款高精度GNSS差分接收机。主机采用成熟稳定的硬件控制电路设计，BDS/GPS板卡选高精度主板，工业级设计，抗干扰能力强，稳定性高，满足车载作业稳定运行的需求。

模块技术：

支持实时静、动态双频RTK解算，同时支持单BD-2解算模式；

独有的kRTK技术，保障了定位精度的可靠性，大大提高了数据解算质量；

高可靠的载波跟踪技术，大大提高了载波精度，为用户提供高质量的原始观测数据；

适合各种环境的变化，适应更加恶劣、更远距离的定位环境；

全面兼容高精简报文，易于数据传输及配套软件的应用开放。

精度指标：

静态：平面±2.5mm+1ppm  高程±5mm+1ppm

动态：平面±1cm+1ppm  高程±2cm+1ppm

时间精度 20ns

测速精度 0.02m/s

②BDS/GPS高精度差分基准站

BDS/GPS差分基准站可建立永久性CORS系统广播差分数据，也可采用便携式一体化BDS/GPS基准站，通过数据链广播差分信号给作业的农机，实现实时动态精确定位。

连续运行卫星定位服务系统（Cotinuous Operational Reference System）是农场位置综合服务系统的基础数据提供者，它是永久性参考站，通过网络互联，构成新一代的网络化的卫星定位综合服务系统，不仅可以提供高精度、连续的时间和空间基准，并可向导航、时间、灾害防治等部门提供各种数据服务。CORS可为社会各行业——诸如交通、气象、环境、工程设计、抢险救灾等提供迅速、可靠、有效的信息服务，满足基础测绘、交通运输部管理、气象预报、环保监测、滑坡监测、建筑物沉降变形监测、移动目标的导航与监控、地理信息更新和国土资源调查、地质灾害预报等信息需求。

网络CORS系统结构如下图所示：

网络CORS系统系统农场辖区任何地方提供不间断差分数据，满足各种条件下的厘米级差分定位服务，为农机连续作业，跨区域作业，提供基础数据保障。

③液压控制自动驾驶模块

通过液压控制实现自动转向控制的自动驾驶功能，可减轻操作手的工作强度，实现白天黑夜连续作业。

系统安装应用（部分图片）：

仪器安装

起垄效果

应用BDS/GPS 高精度导航与机械自动驾驶，最大限度地提高土地利用率、

减少种子、化肥、农药重复浪费，不受气候因素影响，提高工作效率，广泛应用与起垄、收割、施肥、喷药、覆膜、插秧、采棉、平地等。该系统已成为现代农业智能化、信息化发展的一个重要技术支撑。

技术提供方简介：

南方卫星导航，是致力于高精度卫星导航定位产品的研发、生产、销售于一体的高新技术产业公司。现已形成高精度卫星导航产品、核心科技和普及应用解决方案三大产品和业务体系，是中国最大的卫星导航测绘仪器研制商，世界级高精度卫星导航定位企业，在国内有171家分公司，国外10多家分支机构，提供星级服务，产品远销全球100多个国家和地区。

从1997年的国内第一台真正产品化的GPS面市，到2012年的年销量20000台RTK，南方卫星导航的产品销量一直稳居全国第一；公司年产销额达6亿元，成为世界级高精度卫星导航定位企业。

2012年承担国家重大导航专项，研发出国产北斗核心板卡，率先撑握高精度卫星导航定位核心科技。2013年国产北斗主板投入量产，已推出中国第一台北斗RTK （灵锐S82C） 、国内首个北斗三星CORS系统诞、全面上市北斗多星系手持GIS采集器，高精度南方北斗终端销量突破2000台，南方三星CORS累积建站达30个，南方引领行业全面进入北斗多星应用时代！

作者简介：

李华，男，1976年3月出生。现任广州南方卫星导航系统集成部总监，有着丰富的高精度GNSS接收机理论知识和扎实的实际操作经验。目前致力于国内北斗的高精度行业应用领域研究，并取得大量成果。