小麦收割如火如荼，自动驾驶技术如何为智慧农业“出力”？

六月初，我国小麦大规模开镰，由南到北进入大规模收割期。6月4日， 农业农村部最新数据显示，当前全国已收获冬小麦面积1.57亿亩，收获进度近半。

“田家少闲月，五月人倍忙”是白居易对农家麦收时节的精准概括。每年五月下旬至六月初，小麦进入成熟期，一场名为“麦收”的战斗已经打响。

民间有“收麦如救火”的俗话，为保障夏收不误农时，小麦收割经常与天气赛跑，通宵达旦地抢收小麦。原因在于，五月底易出现大范围连阴雨，导致未收割的小麦倒伏，麦粒在穗上霉变、发芽，农民称这种雨为“烂场雨”。

在夏收期间，往往“一机难求” 。临近麦收时节，农民会提早向农机合作社预约收割机，守在田埂，等待农机手驾驶农机进入麦地。 在收割机作业的同时，他们会拿起镰刀，收割机器损失的麦子。当田间唯余一排排整齐的秸秆，农民心里的石头才堪堪落地。

高水平农机装备

保障国家粮食安全

以小麦收割机为代表的农业机械装备，是现代化农业的重要载体，能够破解“谁来种地”和“怎么种好地”的难题。近年来，在政策扶持等多重利好因素的综合作用下，我国农机自动驾驶系统研发与生产正在蓬勃发展。

图1 智能农机在田间喷洒农药

粮食损失率、柴油价格和机手雇佣费用等因素，使得搭载自动驾驶系统的高水平农机装备体现出明显的经济效益，正在受到更多农民的认可。以小麦收割机为例，无人驾驶小麦收割机基于自动导航系统对麦田进行地图构建和路径规划，能够在无人监督的情况下，完成拨禾切割、传输脱粒、粉碎匀抛、智能卸粮。据悉，一台机器每小时可收割15亩地左右，同时将机收损失率从接近2%降至1%以下，并减少无效路径，节省柴油成本。一台无人驾驶收割机可节省两名熟练机手，每天可节省1000元左右的机手成本。

只闻机械响

不见人奔忙

2020年，中国一拖研制的东方红-LF2204无人驾驶拖拉机，在北大荒建三江—碧桂园全球首个超千公顷无人农场农机无人驾驶作业演示会上，实现了水稻、大豆、玉米田间生产全流程无人作业，标志着中国已经掌握从自动驾驶到无人驾驶的关键技术，在农机无人驾驶领域迈出了重要一步。那么，自动驾驶农机是如何“认路”的呢？秘诀在于北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）。

北斗卫星导航系统是我国自主建设的全球卫星导航系统，以厘米级的定位精度，保证起垄、播种、施肥、施药、收获等作业的交接行精度。接入北斗卫星导航的自动驾驶农机的定位和作业精度高达±2.5cm，是一位熟练农机手的三倍，真正将农业生产带入“精耕细作”时代。

图2 智能农机帮助农业生产实现“精耕细作”

装在农机上的北斗卫星导航接收机搭载高精度定位板卡，是农机实现定位的核心部件。自动驾驶系统通过定位板卡获取农机的实时位置，通过车轮转角传感器和惯性测量单元（利用陀螺仪和加速度计检测车辆姿态角和加速度），计算农机的实时位姿。北斗地基增强系统帮助北斗卫星定位精度达到厘米级，结合载波相位差分技术（Real-Time Kinematic,RTK），使得农机自动驾驶形成低速、高精度的特点。RTK-BDS、RTK-GPS在开阔的农业场景中得到推广应用，促进了农机自动导航技术的发展。此外，在红外摄像头和毫米波雷达的辅助下，农机装备在夜间也可以自动作业。

2023年2月，《中共中央 国务院关于做好2023年全面推进乡村振兴重点工作的意见》发布，这是北斗系统首次被写入中央1号文件。文件明确指出，要加快先进农机研发推广，要加紧研发大型智能农机装备、丘陵山区适用小型机械和园艺机械，支持北斗智能监测终端及辅助驾驶系统集成应用。

无人驾驶农机

发展方向和阻碍

自动驾驶收割机在麦田里来回穿梭，一派繁忙景象。 其实，不仅是小麦收割作业——根据2022年11月《新时代的中国北斗》白皮书发布会上的数据，基于北斗系统的农机自动驾驶终端已超20万台套，覆盖农业生产中深耕、插秧、播种、植保、收获、秸秆处理和烘干等各个环节。从春耕到夏收、秋收，基于北斗系统的智能农机在全年粮食生产中都发挥着越来越重要的作用。

自动驾驶农机能够在农忙时节全天候不间断作业，为农民减少“面朝黄土背朝天”的体力劳动，增加切实的经济收益。而多农机协同作业的集群作业模式，是打造“无人农场”的重点。接入自动驾驶系统的拖拉机、插秧机、收割机和施肥施药机等各类农业机械设备，都能各自认领任务，分析最优作业路径，保持田间作业行距一致，实现耕、种、管、收全流程生产标准化和自动化，促进形成高效、精准、绿色、降本的新型农业生产模式。

图3 联合收割机正在卸粮

高精度自动驾驶农机和多农机协同作业系统的研发，不仅塑造无人化生产模式、促进农业生产转型升级，还推动了传统农机生产业与互联网技术领域的紧密合作。当前，农事生产与信息化技术的深度融合已在实验农场中得到成功验证，未来将在全球掀起一场以大数据指导生产的农业生产模式变革。

我国耕地类型复杂多样，农作物丰富，地区生产力差异明显，加之丘陵地区农作物机械化水平难以提升，因此，我国具备自动驾驶功能的智能农业机械设备仍处于市场培育期。有数据显示，农业生产机械化正在稳步发展，而智能化农机的市场渗透率仍不足1%。当前，我国是世界上最大的农机制造国和最大的农机使用国。无人驾驶是未来发展“无人农场”的核心技术之一，农机自动驾驶系统的需求将迎来大幅飞跃。有机构预测，2026年后，农机自动驾驶系统相关软硬件设备将步入市场成熟期，年均销量将超过20万套。

近几年，智能农机远超人工的工作效率和经济效益，在农家口口相传，农民投资自动驾驶农机装备的积极性越来越高，智能农机应用已进入“深水区”。为促进精准农业模式大规模传播，相关部门和农机合作社应把工作重心放在优化客户体验上，要在农忙时节科学调配农机，尤其是当面对区域性机器数量不足的情况时，联系外地跨区作业农机投入作业，确保不误农时，应种尽种、应收尽收。此外，还应建立农机维修保障体系，合作农机经销商，成立维修农机服务队，配置流动的农机维修保障车，帮助农民使用智能农机更放心，进一步遏制人口老龄化带来的劳动力短缺、弃耕地增加、生产效率低等一系列问题。

不仅是自动驾驶技术，高端智能农业机器人同样是实现农业生产全过程智能化管理和精细化作业的重要技术支撑。深化智能农业机械设备控制技术，在进一步提升经济作物的产量与品质的同时，让农民从“会种地”转变为“慧种地”，增进第一产业从业者的生活品质和福祉。未来，自动驾驶技术将逐步构建智慧农业整体解决方案，高端智能的新型农业生产模式正在到来。

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