重磅!华农罗锡文院士团队获国家科技进步奖二等奖( 二 )


奋斗
“要在农业机械导航领域有我们自己的话语权”
今年春耕时节 , 在广州增城宁西基地 , 一辆无人旋耕机正从机库中开出来 , 灵敏、精准地经过三处分岔路口 , 到达农田 。 按照设定好的路线 , 无人旋耕机从农田中间逐渐向外套圈旋耕作业 , 切碎埋在地表以下的根茬 , 便于播种机作业 , 为后期播种提供良好种床 。 看到这一场面 , 与现场许多参观者一样 , 罗锡文也禁不住拍了几张照 , 脸上露出笑容 。 不到三个小时 , 50亩地已经作业完毕 。
重磅!华农罗锡文院士团队获国家科技进步奖二等奖
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在华南农业大学水稻无人农场 , 无人旋耕机正在作业
随着技术的进步 , 拖拉机、插秧机的出现把农民从面朝黄土背朝天的农活中解放了出来 , 但罗锡文觉得远远不够 , 他举了一个例子:“以前我的学生抢着开拖拉机 , 新鲜啊 , 现在你让他们开都不愿意了 , 因为开久了特别累 。 ”这也是他搞无人农场的初衷之一 , 希望能进一步提高作业质量 , 进一步将农民解放出来 , 缓解如今农村劳动力短缺的矛盾 , 推进现代农业建设 。
一晃眼 , 罗锡文已经在这个项目中摸爬滚打二十年 。 2001年项目开始之初 , 虽然国内也有一些农机导航产品 , 但由于缺乏自主知识产权的农机导航技术与装备 , 国内农机导航系统全部依赖进口 , 而且价格昂贵 。 从2003年起 , 团队在国内率先开展了基于卫星定位的农业机械自动导航作业技术的系统研究 。
“农机精准导航是智能农机装备的重要支撑 。 ”罗锡文告诉采访人员 , 它可以提高作业质量、作物产量、土地利用率和农机利用率 , 减少肥料和农药用量、降低生产成本 , 缓解农村劳动力短缺问题 。 不过 , 国内农机自动导航作业面临着三大关键技术问题 , 分别是精准定位难、导航控制难、系统集成难 。 比如说 , 天气原因卫星信号遮挡 , 现场作业环境复杂、地形起伏多变 , 都会给农机自动导航作业带来麻烦 。
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华南农业大学水稻无人农场机库
“要在农业机械导航领域有我们自己的话语权 。 ”从那时起 , 罗锡文团队致力于解决三大关键技术问题 。 针对农机姿态测量精度的问题 , 团队设计了外部加速度补偿的卡尔曼滤波算法 , 俯仰角和横滚角平均误差从2°降低至0.55° , 航向角测量精度由5°提高到0.3° 。 针对复杂农田环境中卫星定位精度的问题 , 团队又提高了导航系统的断点续航能力 , 让信号丢失30s内导航系统定位精度仍可保持在3cm内 。
此外 , 还开发了农机导航自动避障技术 , 障碍物绕行最小安全距离1m;针对多机协同作业做技术革新 , 自动收割机和运粮机在作业过程中 , 两台车相隔的距离不超过5cm , 保证粮食非常准确地卸在运粮车上……
成果
多项核心技术达到国际领先水平 , 经济效益显著
经过不懈努力 , 团队突破了十项关键技术 , 取得了三大创新成果:突破了复杂农田环境下农机自动导航作业高精度定位和姿态检测技术;创新提出全区域覆盖作业路径规划方法、路径跟踪复合控制算法、自动避障和主从导航控制技术 , 提高了农机导航精度、作业质量和作业效率;创制了具有自主知识产权的农机自动导航作业线控装置和农机北斗自动导航产品 。
与国外相比 , 团队的多项核心技术达到了国际先进甚至是领先水平 。 比如 , “基于水田农机侧滑在线识别的路径跟踪控制方法” , 该项目的水田路径跟踪控制精度为4.4cm , 远比国外(比如日本)水田路径跟踪控制精度10cm要高 , 居国际领先水平 。 罗锡文表示 , 这打破了国外技术垄断 , 保障了我国农机导航装备的自主安全可控 , 引领了我国农机导航技术的创新发展 , 为我国智慧农业提供了重要支撑 。

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