从精准农业到自主农业：商品技术如何实现革命性影响

农业作为低技术的盛行观点可悲地过时了。现代农民是高科技运营商：他们使用GIS软件来计划他们的田地，GPS用于指导现场操作，以及自动驾驶系统使拖拉机在没有人手的情况下遵循GPS导航。鉴于这种技术基础，向完全自治的过渡已经在举行中，使用商品部件和高级软件比其他许多领域更快地实现目的。

本文概述了使用Kinze自主谷物收获系统作为案例研究的一些支持自主农业的关键技术。Jaybridge Robotics在工业领域（包罗农业和采矿业）实现无人驾驶操作的车辆自动化。我们使用商业的，现成的（COTS）组件和我们的软件来做到这一点。我们相信软件是使车辆机械人具有成本效益和可靠性的最大挑战。

在已往几年中，我们一直与Kinze Manufacturing互助，实现其农业设备系列的自动化（见上图）。在本文中，我将解释为什么农民在技术上处于有利位置以使用自动化农用车辆。我还将提供Kinze自主谷物收获系统背后技术的案例研究。

卫星引导的农业GPS卫星Block IIF（波音图形）只管都市人仍然认为农业是低技术，落伍的职业，但美国和其他蓬勃国家的大量专业农业已经走向高科技。特别是已往十年，细密农业的一般标签下，高科技的迅速普及。农民收集并处置惩罚大量数据。

来自卫星的全球定位系统（GPS）数据（见图1）是准确农业的焦点。农民使用农场治理软件（例如FarmWorks））和GPS吸收器绘制他们的田地，并跟踪他们从每平方米获得的产量（作物的数量）。他们可以使用种种其他信息来增加这个产量数据。

例如，他们还可以举行详细的土壤取样观察，以确定土壤差别区域的土壤养分组合。植物康健可以部门通过植物着色来评估，因此一些农民将购置卫星或飞机飞越图像，使他们能够在一年中的差别时间确定其植物的康健状况。固然，所有这些附加信息都市进入盘算机绘图软件。

凭据收集和绘制的地理参考数据，农民可以生成处方图，指明在田地的每个区域施用几多肥料，在该区域种植种子的密度等等，以便优化产量和最小化不须要的化学品。为了充实使用处方舆图，许多现代农具都是由盘算机控制的。顾名思义，种植者将种子放在地上。

如图2所示的播种机可以具有独立可控的行单元，使得每个单元能够独立地打开和关闭，或者调整其种植率。Kinze Manufacturing 4900 front-fold planter鉴于这种播种机，处方图被装载到拖拉机上的盘算机上，拖拉机驱动器只是......驱动。驾驶员利用拖拉机，拖拉机拉动播种机，车载盘算机凭据播种机在野外的位置控制播种率。盘算机还会跟踪已经应用种子的位置，因此如果驾驶员必须通过已播种的区域，则不会举行双种子播种。

同样的计谋也适用于其他作物维护运动，如施肥和其他化学应用。盘算机监控车辆位置并确保仅在划定的地方施加化学品，并凭据特定区域定制剂量。

这给农民带来了成本效益 - 淘汰使用的化学品节约了资金 - 而且还具有情况效益，因为使用的化学品越少，就越有可能潜入周围生态系统的化学品。互助自治当将种子放入地下，然后回来收获时，重要的是收割机遵循与播种机几个月前相同的路径。

固然，收割机和播种机知道它们的位置与智能手机知道您的位置相同：GPS。可是，您可能已经注意到，您的手机可能已经关闭了许多。与农用车辆的差别之处在于，虽然您手机或车内的GPS装置可以在几码之内知道您所在的位置，但现代拖拉机中的高精度增强型GPS可以在几英寸内知道它的位置。

这种准确性具有深远的影响首先，它允许拖拉机驾驶员一遍又一各处重现门路。种植时，种子会进入地下。处置惩罚时，肥料直接施加到种子区域 - 不应用于行之间的非种子区域。最后，在收获时，驾驶员通过在收割机的行中准确地获得高效率而获得高效率。

从历史上看，准确制导驱动器由“光条”辅助 - 一条LED线，可实时指示车辆是否在轨道上或是否需要转向校正。如今，先进的拖拉机只是沿着门路行驶。自动驾驶系统适用于种种拖拉机型号，包罗内置和售后市场。

大多数当前的自动驾驶系统只能驱动行，需要在每行竣事时举行驱动法式干预，但某些供应商的高级系统现在可以处置惩罚某些简朴的转弯。纵然使用自动驾驶，驾驶员仍然需要视察障碍物并监控设备，只管当驾驶员可以为“长排”举行“放手”时，事情量会淘汰许多。虽然农民仍然设置油门并注意碰撞，但系统无疑是自动驾驶自己。

准备完全自动化这说明农民作为更完全自动化系统的未来用户。在拥有精准农业的农场：•农民是醒目技术的盘算机用户。•他们准确地观察他们的领域。

•他们的拖拉机已经部门驱动，这意味着盘算机已经可以控制关​​键功效，如转向。•他们的拖拉机配备了高精度GPS系统。鉴于此基线，使用现成的部件和高级软件，过渡到完全自治是相对简朴的。案例研究：Kinze自主谷物收获系统团结收割机自主谷物推车系统Kinze Manufacturing生产用于行作物的谷物推车和种植机。

在已往的几年里，Jaybridge Robotics一直与Kinze互助，自动化拖拉机牵引谷物推车生产Kinze自主谷物收获系统，如开幕视频和图3所示。在本案例研究中，我们将越发靠近看看Kinze系统如何构建现有技术和Jaybridge的软件。Jaybridge Robotics软件模块（简化）Jaybridge Robotics的高级概述如图4所示。我们的软件使用商品组件执行关键的车辆自动化任务，包罗：•用户界面，使用户能够执行事情流程。

•车辆路径计划。•车辆控制，包罗转向，制动，油门等。•导航•障碍物检测•车辆间通信。

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