引言

随着我国社会经济的高速发展，第三产业占比不断上升，各种新兴服务业接踵而至，城市化进程飞速。在城市发达的同时，我们也不得不承认，随之带来的是农村的不断衰落。在农村土生土长的人们不再甘于安逸朴实的农村生活，而选择前往大城市进行闯荡，有能力的年轻人会父母儿童一同前去，所以留在农村的人越来越少了。人少了，土地就没人耕作了。这也就是为什么我国第一产业农业占比有所下降。但问题在于，我国的人口处于不断增长阶段，对粮食的需求量只会越来越大了，如果没人从事农业，我国在粮食安全上就会遇见危机。

关于这个问题的讨论不断进行着，国家政府认识到了这一点，提出了乡村振兴战略，纷纷倡导毕业生年轻人可以回乡创业，带动农业活力，促进乡村进步。也正是因为我国发展越来越好，科技越来越先进，在农业上也有了科技上的突破——农机自动驾驶。

正如我们近几年无论是在电视新闻上，还是回乡旅途中所见的那样，在广袤的土地上，对于农作物的种植，施肥，收割等工作基本上是由无人驾驶机来完成工作，这不仅避免了农民因工作量大而中暑，而且大大提高了工作的效率，促进了农民增收，也标志着我国农业进入新阶段。此后，乡村农业因为在“互联网＋农业” 的背景下，农机自动化、智能化程度得到大幅度提升。融合全球导航卫星系统、人工智能、物联网、机器学习、虚拟现实、增强现实等先进信息技术，赋予农机自主作业能力以顺利完成农场生产、管理等作业任务，进而构建起了全过程、全天候、全空间的无人生产模式和技术体系。

一、了解农机驾驶技术相关知识，感悟新兴科技带来便利

随着2017年英国第一家无人农场问世，其中无人而只通过自动驾驶联合收割机进行农作后，美日韩德等发达国家纷纷在自己的国家建立了以无人化为核心的新型农业生产模式，我国也紧随其后，各大专家投身于此方面的研究，经过不懈努力，终于在一两年后成功完成了农业全过程无人作业试验，有了属于我国的无人农场和无人驾驶农业耕播作业机。接下来将具体介绍一下农机驾驶技术的原理，旨在让大家进一步了解该技术。

农机自动驾驶是指农机能够通过自身的各种传感器实现外部环境的感知与自身空间位置的测量，自主规划行走路线并主动避让障碍物的过程，具有定位、路径规划、决策控制、作业监测等功能，其核心内容在于环境感知、决策与规划、控制与执行３个环节。三个环节对于农机是否能顺利完成认为至关重要，每一步都不能出差错，如果任何一步出现意外，则会有可能会造成农机自动驾驶系统紊乱，不但无法达到农作的目的，反而还会弄巧成拙，破坏农作物，造成无法挽回的损失。那农机自动驾驶系统具体又是由什么构成的呢？

据查阅相关资料得知，农机自动驾驶系统分为硬件基础与底层系统，硬件基础指的是芯片、电动方向盘、液压阀、各类传感器、显示器等硬件设施；底层系统指的是卫星定位、组合导航、电液控制、电路控制、路径规划等算法。而根据控制方式的不同又可以进行新的种类划分，为电动方向盘式和液压式。

其中电动方向盘式农机自动驾驶系统是在ＡＤＡＳ或农业辅助导航系统迭代升级发展而来的，主要应用于大型农场现有农机的升级改造工作，而液压式农机自动驾驶系统则是依据控制器信号来调节农业装备转向机构中液压油的流量与流向，进而实现车辆的转向。相较于前者，液压式系统相对需要进行更复杂的安装。底层系统下主要控制三方面：环境感知、决策与规划以及控制与执行。如果将硬件设施想成时一个坦克的基础组成，那底层系统则可以想成一个坦克方向、发射的控制部分，是相对更核心、更重要的。

第一个环境感知，只有在能正确判断周边环境信息与变化的基础上，农机才能顺利进行工作。农机环境感知主 要 有 两 种 技 术 路 线，一种是基于地理空间绝对位置测量的ＧＮＳＳ导航方法；另一种是基于多传 感器（摄像机、激光雷达、超声波、红外相机、ＲＧＢ－Ｄ相机等）融合的测量相对位置的导航方法。

此外，我国还运用机器视觉技术来模拟人类“眼睛”视觉功能的农机视觉导航系统，通过借助摄像机获取周围世界的图像信息，再利用图像处理、深度学习等技术识别、检 测、测量图像中参考目标以提取导航基准数据，进而得到农机位姿与航向信息。随因处于刚应用阶段，存在一定的不足，但通过多种方法综合运用，我国无人驾驶农机在环境感知上的表现还是可圈可点的。

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第二个决策与规划，其是农机高质量、高效率进行作业的关键，农机在自身感知器的分析下可以判断哪条路径或者说哪种方式是最优解从而执行。有人好奇它是通过什么进行判断的呢？其实是通过对动态环境信息的感知，分析作业时间、耗能大小等参数变化，找到最经济合算的。通常根据系统掌握的环境信息的程度可将路径规划分为全局路径规划与局部路径规划，后者相对更注重的是实时性与安全性以提高避障能力。

根据作业区域是否已知又可将路径规划算法分为传统经典方法与启发类方法，经典算法典型代表有图搜索法、栅格法、单元分解法、人工势场法等；启发类算法则有蚁群算法、模拟退火算法、神经网络算法、遗传算法等。各种方法都有其特有的优势和局限性，需根据具体作业环境和要求来选择最合适的方法。

第三个控制与执行，这是最好理解的部分，是农机首先智能化的核心。其是由第二点抉择与规划部分中的决策控制器来进行整体的分析，传递制定的策略给执行控制器。但遗憾的是，决策控制器分析制定的策略并不是在任何环境下都可以执行，现实生活中某些作业环境是无法实用的，在这种情况下，需要重新规划进行调整工作。

二．正视农机自动驾驶行业竞争环境，聚焦未来行业发展趋势

农机自动驾驶技术自应用后，大大提升了农业工作的效率，该技术也得到了全球的巨大认可。各国为了掌握最先进的技术抢占最高市场，纷纷加大了对农机自动驾驶技术的研究力度。该技术设计多方面，不仅是负责基础设施的工业部门，还有设计核心技术的互联网行业，基于此，一些传统农机生产企业与互联网公司合作的更加紧密，全球农机自动驾驶行业产业已经形成“农机＋互联网”巨头联合引领、初创企业布局的多元化发展格局，产业链也清楚地分为上游底层技术服务商、中游品牌商与下游消费者。看似井然有序，其实风平浪静下的是暗流汹涌，暗藏着各种各样的问题。

首要的一个问题就是上游底层技术几乎被海外企业垄断。由于该行业一些技术就是其他一些发达国家先研发出来的，我国是后来才接触这一些方面，仍处于发展初期。如农机环境感知，对应的是摄像头和雷达，而摄像头摄像头核心感光元件 ＣＭＯＳ或 ＣＣＤ行业已经被美、日、韩企业垄断，雷达使用方面也是如此，由于受到海外一些企业的垄断，至今还停留在２４ＧＨｚ毫米波雷达。

还有就是我们都知道的华为企业，5G芯片被美国垄断，美国看我国华为研制的蒸蒸日上，就不再为我国提供芯片停止了合作。农机自动驾驶中的决策与规划部分所依赖的也是芯片，芯片是算法的载体，高运算力，高数据传输能力的优质芯片无疑是锦上添花，让农机更加先进的。但无奈的是，我国在芯片研制方面确实与发达国家存在一些距离，创新力较低，而又受到海外企业的垄断，仍处于一个较为艰难的阶段。

但我国是一个积极上进，谦逊努力的国家，越来越多的相关科研院校、相关技术人员加入到研制优化农机自动驾驶系统的阵营来。正因如此，我国的相关技术也在不断提升，一系列农机自动驾驶产品并在新疆生产建设兵团、黑龙江农垦等大规模、大地形农业场景已开展试验和作业示范，使得中国有了能够与国外企业竞争的自主品牌。很多一线城市都有了产业集群，不断向全国蔓延。

三．分析农机自动驾驶的优势与劣势，探索更优开创思路

优势在引言部分已有所涉及，不外乎那几个方面。首先高效率的作业大大减轻了农民的劳动强度，避免了农民因过劳的缘故身体有所损伤，此外也缓和了农民进城，从事农业生产人员越来越少，造成不够的问题。高精度的分析使得土地利用率有所提高，化肥农药施撒得更为精准，降低了浪费率，降低了油耗，减少了环境污染。更重要的是，作业量大大提升，农民再也不用担心一片广袤的土地一望无际、活干不完了。

因处于发展初期，我国农机自动驾驶技术还存有一定的局限性。例如上文所提及的技术上创新度还不够，芯片等核心器件还不够完善，导致应对环境变化能力较弱，其算法不适用于很多场景。还有一个很重要的一点在于，自动驾驶农机成本较高，除了国家政府政策支持一些地区，如东北大片耕作地区机械化，大部分具有一定规模农田数量的农民都不会选择使用无人驾驶农机，从他们的角度看，一件无人驾驶农机的价值是卖几年甚至几十年菜都赚不回来的。全球各国家农机无人驾驶技术慢慢趋于同质化，缺乏创新，止步不前。这些都是需要思考解决的问题。

总结

随着科技的发展，未来无人驾驶农机的使用必然是大势所趋。在那时，相比这些机械的应用也是适应生产关系的。但在当下对于农机无人驾驶技术的多角度研究后，我们发现，该技术目前尚存留较多问题需要解决，相信在我国人民的不断探索下，未来一定会有更完善更优质的技术。

参考资料：

《时代农机》

《维普期刊》

《农业机械杂志》

《现代农业科技》

《农业开发与设备》