GPS技術(shù)在精確農(nóng)業(yè)中的應用

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1、2001年11月農(nóng)機化研究第4期GPS技術(shù)在精確農(nóng)業(yè)中的應用臧榮春，歐陽斌林（東北農(nóng)業(yè)大學，黑龍江哈爾濱150030）[摘要]精確農(nóng)業(yè)所提供的技術(shù)體系及認識思維模式對中國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程有著深遠的影響。GPS技術(shù)是精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的關(guān)鍵技術(shù)之一。在此，對GPS系統(tǒng)的組成及工作過程進行了簡要介紹，并舉出GPS在精確農(nóng)業(yè)中的兩個應用實例。[關(guān)鍵詞]精確農(nóng)業(yè)；GPS；全球定位系統(tǒng)[中圖分類號]S126[文獻標識碼]A[文章編號]1003─188X(2001)04─0086─03精確農(nóng)業(yè)又稱為精確種植（PrecisionAgricul-確的3維坐標、導航與時間信息。美國國防部發(fā)射tural

2、orPrecisionFarming），是近年來國際上為和經(jīng)管的24顆衛(wèi)星提供世界范圍的地表定位。20合理利用資源，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，降低成本，改善世紀90年代初，有18顆衛(wèi)星提供了附加的地表定生態(tài)環(huán)境而興起的農(nóng)業(yè)科學研究的熱點。其含義是位能力。目前，地球上空已有27顆衛(wèi)星在運行（3按照田間每一操作單元的具體條件，精細準確地調(diào)顆備用）。GPS系統(tǒng)這一全新的現(xiàn)代定位方法已全面整各項土壤和作物管理措施，最大限度地優(yōu)化使用取代常規(guī)光學和電子儀器，通過與現(xiàn)代通訊和計算各項農(nóng)業(yè)投入（如化肥、農(nóng)藥、水、種子和其它方機技術(shù)相結(jié)合，以同時測定3維坐標的方法將測量面的投入量），以獲取最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟

3、效益，同定位技術(shù)擴展到海洋和外層空間，同時從定點擴展時減少化學物質(zhì)使用，保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護土到區(qū)域，從靜態(tài)擴展到動態(tài)，精度達到mm級。地等農(nóng)業(yè)自然資源。精確農(nóng)業(yè)技術(shù)將現(xiàn)有的電子技1.2GPS系統(tǒng)組成術(shù)與信息技術(shù)及全球定位系統(tǒng)（GPS）結(jié)合起來，開（1）空間部分。在地球上空約21083km的上空，拓了一個新的科研領(lǐng)域，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理提供了一26顆導航衛(wèi)星分布在6個橢圓軌道上，運行周期為個新的手段。12h。衛(wèi)星上的電子系統(tǒng)包括導航電文存儲器、高穩(wěn)精確農(nóng)業(yè)是以信息科學發(fā)展為基礎(chǔ)，結(jié)合地理定原子鐘和L波段雙頻發(fā)射機等。信息系統(tǒng)（GIS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（2）地面站部分

4、。包括4個監(jiān)控站、1個上行技術(shù)（RS）、計算機自動控制系統(tǒng)、網(wǎng)格抽樣技術(shù)、注冊站和一個主控站。地面站都設(shè)置在美國本土，產(chǎn)量監(jiān)測器、作物模擬模型等核心技術(shù)，形成的一每顆衛(wèi)星每天至少經(jīng)過一個地面控制站上空。套農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)。前3S系統(tǒng)（GPS、GIS和RS）用（3）用戶設(shè)備。GPS接收機是最主要的設(shè)備。于及時采集田間信息，經(jīng)過信息處理形成田間狀態(tài)它是一種相關(guān)接收機，具有碼的補捉、碼的補定、圖，來反映田間肥、水、病、蟲和產(chǎn)量的不均勻分電文解調(diào)和位置計算等功能。它的主要功能是接收布；后3S（ES專家系統(tǒng)、SS模擬系統(tǒng)和DSS決策衛(wèi)星發(fā)來的信號，并利用本機產(chǎn)生的偽隨機編碼取支持系統(tǒng)）根據(jù)前3S

5、的信息，生成優(yōu)化決策。得距離觀測量和導航電文。根據(jù)導航電文提供的衛(wèi)1GPS系統(tǒng)介紹星位置和鐘差改正信息，計算接收機的位置。1.1GPS系統(tǒng)的現(xiàn)狀GPS系統(tǒng)的基本觀測是衛(wèi)星發(fā)射天線和接收機天線GPS全稱為全球定位系統(tǒng)（GlobalPosition間信號傳播時間，通過傳播時間來推算距離。為提System），硬件是由環(huán)球通訊衛(wèi)星和接收裝置組成，高抗干擾性，GPS系統(tǒng)采用了偽碼擴頻調(diào)制方式，是基于衛(wèi)星的無線電導航定位系統(tǒng)，為用戶提供精載波頻率有L1（1575.42Hz）和L2(1227.60Hz)兩種。衛(wèi)星播發(fā)的信號共包括P碼、C/A碼和D碼。[收稿日期]2001-04-23[作者簡介]臧

6、榮春（1974-），男，黑龍江哈爾濱人，東北農(nóng)業(yè)大學在讀碩士，研究方向為智能檢測與自動化控制。-86-2001年11月農(nóng)機化研究第4期C/A碼供一般用戶使用，P碼是供美國軍方及特許用4精確種植中的GPS戶使用的。用雙頻P碼提供的高水平的動態(tài)定位稱精確種植作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是確定作業(yè)為精密定位業(yè)務(wù)（PPS），水平精度約17m。C/A碼者或機器的瞬時位置，最合適的系統(tǒng)就是GPS。不單頻信號提供的動態(tài)定位精度稱為標準定位業(yè)務(wù)同的農(nóng)田作業(yè)要求的位置精度不同，變量施肥要求（SPS），水平精度約100m。30m、變量施用除草劑要求1m、測產(chǎn)要求10m、行栽2差分GPS技術(shù)要求10m、構(gòu)筑種床

7、要求5cm、避免噴藥重疊要求GPS是美國為軍事目的而研制開發(fā)的。為了限10cm。差分全球定位系統(tǒng)DGPS(DifferentialGPS)制其他國家從GPS系統(tǒng)獲得信號的能力，美國政府的開發(fā)成功，使定位的精確度達到1m以內(nèi)或更高。對其精度進行了人為限制：1991年7月1日，美國這個精確度對農(nóng)場機械速度的實時性來講是一巨大對GPS在軌衛(wèi)星全部實施了SA政策。美國開放的所成就，它適應于田間作業(yè)機械的準確定位。在旋耕謂的SA（selectiveavailability）政策