“慧農(nóng)”產(chǎn)品通過專家鑒定

2016年中央一號(hào)文件公布推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，強(qiáng)調(diào)“新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在孕育興起，為農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)注入強(qiáng)勁驅(qū)動(dòng)力”，“加快研發(fā)高端農(nóng)機(jī)裝備及關(guān)鍵核心零部件，提升主要農(nóng)作物生產(chǎn)全程機(jī)械化水平”。這是改革開放以來第18份以“三農(nóng)”為主題的一號(hào)文件，也是自2004年以來，中央一號(hào)文件連續(xù)第13次聚焦“三農(nóng)”。國家土地流轉(zhuǎn)、強(qiáng)化農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)作用，為農(nóng)業(yè)機(jī)械化、智能化、信息化創(chuàng)造了發(fā)展的機(jī)會(huì)，規(guī)?；乾F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)必經(jīng)之路，規(guī)?；餍枰獧C(jī)器取代人力，在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域通過全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)輔助農(nóng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，更準(zhǔn)確快速完成工作，為北斗在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用奠定了良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流，是由信息技術(shù)支持的根據(jù)空間變異，定位、定時(shí)、定量地實(shí)施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作技術(shù)與管理的系統(tǒng)，以最節(jié)省的投入達(dá)到更高收益。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)由10個(gè)系統(tǒng)組成，包含全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)、智能化農(nóng)機(jī)具系統(tǒng)、農(nóng)田信息采集系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)和培訓(xùn)系統(tǒng)，最終目的是推動(dòng)農(nóng)業(yè)逐步向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化方向發(fā)展。

“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”通過GNSS系統(tǒng)達(dá)到“精準(zhǔn)”（誤差精度達(dá)到厘米級(jí)），在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)定位信息采集與處方農(nóng)作實(shí)施，用于農(nóng)田面積和周邊測量、引導(dǎo)田間變量信息定位采集、作物產(chǎn)量小區(qū)定位計(jì)量、變量作業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)施定位處方施肥、播種、噴藥、灌溉和提供農(nóng)業(yè)機(jī)械田間導(dǎo)航信息等，也可用于農(nóng)村規(guī)劃、土地測量、資源管理、環(huán)境監(jiān)測、作業(yè)調(diào)度中的定位服務(wù)，其農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)的前景廣闊。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)將農(nóng)業(yè)帶入數(shù)字和信息時(shí)代，是21世紀(jì)農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在GNSS高精度測量行業(yè)中是一個(gè)新興的應(yīng)用市場，與處于成熟期的測繪行業(yè)相比，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)GNSS應(yīng)用處于導(dǎo)入期，國外進(jìn)口產(chǎn)品也未能形成規(guī)?；?yīng)。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，對(duì)GPS系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)來說都還是處女地，是推廣北斗兼容型高精度測量終端應(yīng)用的最佳時(shí)機(jī)和良好市場階段。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在2～3年內(nèi)，有望大部分替代進(jìn)口產(chǎn)品，以致大量出口，成為我國北斗應(yīng)用的又一個(gè)亮點(diǎn)。

發(fā)展以北斗為核心的衛(wèi)星導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用的核心，通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛和精密控制，解決“誰來種地”的問題，將有效提高土地產(chǎn)出率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，從而達(dá)到科學(xué)合理利用農(nóng)業(yè)資源、以最少的或最節(jié)省的投入為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來更高的收入，提高農(nóng)作物產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染、提高農(nóng)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

目前精細(xì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的市場主要是在海外，在國際市場上，美國、歐洲一些技術(shù)先進(jìn)的農(nóng)場在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面已經(jīng)進(jìn)入普及規(guī)模的實(shí)施階段。有的農(nóng)場將遙測傳感器裝置、GPS儀器、微型計(jì)算機(jī)以及化肥、殺蟲劑等全都裝在拖拉機(jī)上，在拖拉機(jī)田間行駛的同時(shí)，由傳感器獲取作物生長狀態(tài)信息，衛(wèi)星定位系統(tǒng)給出精確定位，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)將事先存貯在地理信息系統(tǒng)中與該地塊的土壤、作物品種以及本生長階段完成的耕作措施等有關(guān)參數(shù)調(diào)出，運(yùn)行快速診斷決策模型，給出灌溉、施肥、殺蟲、除草配方，就地采取耕作措施，整個(gè)過程基本是自動(dòng)完成的。

國際企業(yè)的產(chǎn)品為大型的智能農(nóng)用設(shè)備，在技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用上優(yōu)勢明顯。但我國農(nóng)業(yè)自動(dòng)化水平相對(duì)歐美國家較低，在小型經(jīng)濟(jì)型農(nóng)用設(shè)備上，精細(xì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的應(yīng)用市場還非常大，國際企業(yè)現(xiàn)有的產(chǎn)品和解決方案并不匹配中國目前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平，目前也還沒有和機(jī)械設(shè)備制造商形成有效的長期合作。因此，開發(fā)出適合中國市場的本地化經(jīng)濟(jì)實(shí)惠產(chǎn)品是我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

作為北斗高精度應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的開拓者，我國衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)軍企業(yè)北京合眾思?jí)芽萍脊煞萦邢薰荆劳杏谛l(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域的優(yōu)勢資源，始終致力于“創(chuàng)造中國自主的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)品”，擺脫農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化受制于國外的尷尬局面。通過堅(jiān)持自主研發(fā)，合眾思?jí)殉晒﹂_發(fā)出了國內(nèi)首款基于北斗導(dǎo)航的核心關(guān)鍵技術(shù)完全自主研發(fā)的“慧農(nóng)”北斗導(dǎo)航農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，并且經(jīng)過歷時(shí)13個(gè)月、行程2萬多公里、26種拖拉機(jī)廠牌車型的用戶測試驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了不同作物直線作業(yè)模式自動(dòng)駕駛控制精度2.5厘米，支持多種作業(yè)模式(包括圓圈和對(duì)角線范式的自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn))的良好實(shí)踐應(yīng)用效果。

拖拉機(jī)起步，作業(yè)軌跡有彎！拖拉機(jī)地頭調(diào)頭后重新作業(yè)，軌跡有彎！拖拉機(jī)停車完成農(nóng)膜的接續(xù)作業(yè)后，重新開始作業(yè)，還有彎！拖拉機(jī)作業(yè)現(xiàn)場無法找到足夠大的校準(zhǔn)場地完成校準(zhǔn)操作！一遍又一遍校準(zhǔn)，始終無法得到理想的校準(zhǔn)結(jié)果。

拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛，不是應(yīng)該走得筆直么？可是即使是現(xiàn)在，從國外高價(jià)引進(jìn)的拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在實(shí)際作業(yè)過程中，仍然會(huì)出現(xiàn)上述各種問題。這是由于國內(nèi)地塊地頭作業(yè)空間小，要求快速入線；國內(nèi)拖拉機(jī)實(shí)際作業(yè)過程中由于機(jī)具、農(nóng)膜等原因需要頻繁進(jìn)行停車接續(xù)工作，作業(yè)模式的不同導(dǎo)致國外工作正常的進(jìn)口自動(dòng)駕駛系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)上述各種“本地病”，從而無法真正發(fā)揮拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的高效能。

針對(duì)國內(nèi)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用的特殊要求和國內(nèi)農(nóng)機(jī)設(shè)備的特性，合眾思?jí)鸦谧匝械?ldquo;天琴”多模多頻衛(wèi)星基帶芯片、精密定位算法引擎、高精度雙天線北斗多模多頻矢量接收機(jī)的全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，研發(fā)出的“慧農(nóng)”北斗導(dǎo)航農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，具有適應(yīng)不同作物、不同區(qū)域、不同農(nóng)機(jī)特性的自動(dòng)駕駛控制特性，解決停車、起步彎、地頭彎問題，實(shí)現(xiàn)了極簡化、快速校車，保持了作業(yè)過程中持續(xù)、穩(wěn)定的高精度農(nóng)機(jī)位置、航向，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)具的高精度循跡控制。

通過北斗高精度位置、實(shí)時(shí)高精度航向數(shù)據(jù)構(gòu)建靜止、低速、高速全程實(shí)時(shí)駕駛狀態(tài)判別模型，“慧農(nóng)”北斗導(dǎo)航農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)建立了農(nóng)機(jī)前向、停止、后向連續(xù)自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)作業(yè)地塊的全程高精度自適應(yīng)控制 (農(nóng)機(jī)快速入線距離小于15米，倒車入線小于10米)。依據(jù)對(duì)控制精度的貢獻(xiàn)，設(shè)計(jì)了不同精度的分段區(qū)間校準(zhǔn)技術(shù)，在保證控制精度的情況下，實(shí)現(xiàn)極簡化校車，常規(guī)校車時(shí)間需要1至2小時(shí)，場地需要70x100米。而“慧農(nóng)”系統(tǒng)校車方法僅兩步，需要20-30分鐘，校車時(shí)間不超過原來的1/3，校車過程在70X10米左右的直線道路上即可完成。并開發(fā)了雙直線自動(dòng)駕駛模式，滿足了我國對(duì)角線作業(yè)范式等的多種特殊作業(yè)需求，解決對(duì)角線、之字形、回字形等復(fù)雜作業(yè)模式的自動(dòng)駕駛難題。

最難能可貴的，“慧農(nóng)”北斗導(dǎo)航農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)從新一代北斗GNSS接收機(jī)基帶芯片、雙天線高精度矢量接收機(jī)到自動(dòng)駕駛控制單元、液壓驅(qū)動(dòng)單元、顯示控制單元、差分基準(zhǔn)站，硬件、算法及軟件均為自主研發(fā)，擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)?？梢苑?wù)于不同需求的用戶及國內(nèi)拖拉機(jī)廠，更加符合國內(nèi)耕種作業(yè)現(xiàn)狀，填補(bǔ)了國內(nèi)北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的空白，推動(dòng)國內(nèi)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的應(yīng)用深度。

2016年4月9日至11日，中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)組織相關(guān)專家赴新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)六師新湖農(nóng)場，對(duì)合眾思?jí)?ldquo;慧農(nóng)”北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)棉花播種作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行了測試。測試組在新疆作業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際測試的結(jié)果表明，“慧農(nóng)”北斗導(dǎo)航農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)達(dá)到作業(yè)直線精度達(dá)到2.5厘米，交接行精度2.5厘米，中途停車起步無起步彎，倒車入線距離小于10米，實(shí)際性能已達(dá)到國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。

在2016年4月28日中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)召開的合眾思?jí)?ldquo;慧農(nóng)”北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)鑒定會(huì)”上，由北京合眾思?jí)芽萍脊煞萦邢薰狙邪l(fā)的國內(nèi)首款擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗導(dǎo)航農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)通過現(xiàn)場專家鑒定。

中國科學(xué)院院士孫家棟，中國工程院院士沈榮駿、劉經(jīng)南、陳學(xué)庚等10名專家組成的鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為，項(xiàng)目面向我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大需求，項(xiàng)目立項(xiàng)正確及時(shí)、創(chuàng)新性強(qiáng)，成果整體達(dá)到國際先進(jìn)水平。其中，北斗/GNSS高精度定位與低成本MEMS傳感器融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速入線居于國際領(lǐng)先。產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用，取得了明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益, 具有良好的推廣應(yīng)用前景。

鑒定委員會(huì)對(duì)項(xiàng)目的研制背景、主要技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品技術(shù)途徑、核心技術(shù)、創(chuàng)新點(diǎn)和應(yīng)用推廣等進(jìn)行了詳細(xì)的了解和質(zhì)詢，一致認(rèn)為該系統(tǒng)項(xiàng)目采用以北斗為主線的多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心技術(shù)，開發(fā)了一種全新的北斗為主的GNSS定位定向和MEMS傳感器融合的導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)；采用前向、停止、后向連續(xù)自動(dòng)駕駛技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)控制，小于15米快速入線(快速倒車入線小于10米)；使用分段線性化技術(shù)，在保證精度情況下，首次實(shí)現(xiàn)極簡化校車流程；開發(fā)了適合于多種應(yīng)用場景的算法模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)角線作業(yè)模式在農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)上的首個(gè)應(yīng)用。項(xiàng)目緊密結(jié)合市場需求，成果已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化，并實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。經(jīng)過實(shí)地測試和用戶檢驗(yàn)，證明適合于不同農(nóng)作物、多種復(fù)雜土壤條件下的農(nóng)機(jī)作業(yè)應(yīng)用。

8月22日，中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)在其官方網(wǎng)站公示2016年度衛(wèi)星導(dǎo)航定位科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)評(píng)選結(jié)果，經(jīng)過為期10天的公示，合眾思?jí)?ldquo;慧農(nóng)”北斗導(dǎo)航農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)正式榮獲2016衛(wèi)星導(dǎo)航定位科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。

“慧農(nóng)”北斗導(dǎo)航農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的研制成功和成功推向市場，不僅減輕了駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，提升工作效率達(dá)50%，提升單位土地產(chǎn)出率6%，單臺(tái)減少采購成本30%以上，并顯著降低了自動(dòng)駕駛成套系統(tǒng)成本，將極大推動(dòng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。正在展開的與國內(nèi)農(nóng)機(jī)整機(jī)廠的前裝合作，將推動(dòng)北斗導(dǎo)航農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)前裝市場的快速發(fā)展，促進(jìn)我國農(nóng)機(jī)制造廠商的產(chǎn)品更新?lián)Q代、技術(shù)升級(jí)，從而提升國內(nèi)農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的應(yīng)用水平，更加有力地推進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展，驅(qū)動(dòng)我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。