“慧农”产品通过专家鉴定

2016年中央一号文件公布推进农业现代化，强调“新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，为农业转型升级注入强劲驱动力”，“加快研发高端农机装备及关键核心零部件，提升主要农作物生产全程机械化水平”。这是改革开放以来第18份以“三农”为主题的一号文件，也是自2004年以来，中央一号文件连续第13次聚焦“三农”。国家土地流转、强化农业科技创新驱动作用，为农业机械化、智能化、信息化创造了发展的机会，规模化是现代化农业必经之路，规模化耕作需要机器取代人力，在精准农业领域通过全球卫星导航定位系统辅助农机实现自动驾驶，更准确快速完成工作，为北斗在精准农业中的应用奠定了良好的产业基础。

精准农业是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，以最节省的投入达到更高收益。精准农业由10个系统组成，包含全球卫星导航系统、地理信息系统、遥感系统、智能化农机具系统、农田信息采集系统、农业专家系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统，最终目的是推动农业逐步向农业生产自动化方向发展。

“精准农业”通过GNSS系统达到“精准”（误差精度达到厘米级），在此基础上，实现定位信息采集与处方农作实施，用于农田面积和周边测量、引导田间变量信息定位采集、作物产量小区定位计量、变量作业农业机械实施定位处方施肥、播种、喷药、灌溉和提供农业机械田间导航信息等，也可用于农村规划、土地测量、资源管理、环境监测、作业调度中的定位服务，其农业应用技术开发的前景广阔。精准农业将农业带入数字和信息时代，是21世纪农业的重要发展方向。

精准农业在GNSS高精度测量行业中是一个新兴的应用市场，与处于成熟期的测绘行业相比，精准农业GNSS应用处于导入期，国外进口产品也未能形成规模化效应。在精准农业领域，对GPS系统和北斗系统来说都还是处女地，是推广北斗兼容型高精度测量终端应用的最佳时机和良好市场阶段。精准农业在2～3年内，有望大部分替代进口产品，以致大量出口，成为我国北斗应用的又一个亮点。

发展以北斗为核心的卫星导航自动驾驶系统技术是精准农业应用的核心，通过北斗卫星导航实现农机自动驾驶和精密控制，解决“谁来种地”的问题，将有效提高土地产出率和劳动生产率，从而达到科学合理利用农业资源、以最少的或最节省的投入为农业生产带来更高的收入，提高农作物产量、降低生产成本、减少环境污染、提高农产经济效益的目的。

目前精细农业产品的市场主要是在海外，在国际市场上，美国、欧洲一些技术先进的农场在精准农业方面已经进入普及规模的实施阶段。有的农场将遥测传感器装置、GPS仪器、微型计算机以及化肥、杀虫剂等全都装在拖拉机上，在拖拉机田间行驶的同时，由传感器获取作物生长状态信息，卫星定位系统给出精确定位，计算机软件系统将事先存贮在地理信息系统中与该地块的土壤、作物品种以及本生长阶段完成的耕作措施等有关参数调出，运行快速诊断决策模型，给出灌溉、施肥、杀虫、除草配方，就地采取耕作措施，整个过程基本是自动完成的。

国际企业的产品为大型的智能农用设备，在技术和产品应用上优势明显。但我国农业自动化水平相对欧美国家较低，在小型经济型农用设备上，精细农业产品的应用市场还非常大，国际企业现有的产品和解决方案并不匹配中国目前的农业生产力水平，目前也还没有和机械设备制造商形成有效的长期合作。因此，开发出适合中国市场的本地化经济实惠产品是我国精准农业发展的当务之急。

作为北斗高精度应用在农业领域的开拓者，我国卫星导航领军企业北京合众思壮科技股份有限公司，依托于卫星导航定位领域的优势资源，始终致力于“创造中国自主的现代化农业产品”，摆脱农业现代化受制于国外的尴尬局面。通过坚持自主研发，合众思壮成功开发出了国内首款基于北斗导航的核心关键技术完全自主研发的“慧农”北斗导航农机自动驾驶系统，并且经过历时13个月、行程2万多公里、26种拖拉机厂牌车型的用户测试验证，实现了不同作物直线作业模式自动驾驶控制精度2.5厘米，支持多种作业模式(包括圆圈和对角线范式的自动驾驶实现)的良好实践应用效果。

拖拉机起步，作业轨迹有弯！拖拉机地头调头后重新作业，轨迹有弯！拖拉机停车完成农膜的接续作业后，重新开始作业，还有弯！拖拉机作业现场无法找到足够大的校准场地完成校准操作！一遍又一遍校准，始终无法得到理想的校准结果。

拖拉机自动驾驶，不是应该走得笔直么？可是即使是现在，从国外高价引进的拖拉机自动驾驶系统在实际作业过程中，仍然会出现上述各种问题。这是由于国内地块地头作业空间小，要求快速入线；国内拖拉机实际作业过程中由于机具、农膜等原因需要频繁进行停车接续工作，作业模式的不同导致国外工作正常的进口自动驾驶系统频繁出现上述各种“本地病”，从而无法真正发挥拖拉机自动驾驶系统的高效能。

针对国内精准农业应用的特殊要求和国内农机设备的特性，合众思壮基于自研的“天琴”多模多频卫星基带芯片、精密定位算法引擎、高精度双天线北斗多模多频矢量接收机的全产业链优势，研发出的“慧农”北斗导航农机自动驾驶系统，具有适应不同作物、不同区域、不同农机特性的自动驾驶控制特性，解决停车、起步弯、地头弯问题，实现了极简化、快速校车，保持了作业过程中持续、稳定的高精度农机位置、航向，实现了农具的高精度循迹控制。

通过北斗高精度位置、实时高精度航向数据构建静止、低速、高速全程实时驾驶状态判别模型，“慧农”北斗导航农机自动驾驶系统建立了农机前向、停止、后向连续自动驾驶控制系统，实现整个作业地块的全程高精度自适应控制 (农机快速入线距离小于15米，倒车入线小于10米)。依据对控制精度的贡献，设计了不同精度的分段区间校准技术，在保证控制精度的情况下，实现极简化校车，常规校车时间需要1至2小时，场地需要70x100米。而“慧农”系统校车方法仅两步，需要20-30分钟，校车时间不超过原来的1/3，校车过程在70X10米左右的直线道路上即可完成。并开发了双直线自动驾驶模式，满足了我国对角线作业范式等的多种特殊作业需求，解决对角线、之字形、回字形等复杂作业模式的自动驾驶难题。

最难能可贵的，“慧农”北斗导航农机自动驾驶系统从新一代北斗GNSS接收机基带芯片、双天线高精度矢量接收机到自动驾驶控制单元、液压驱动单元、显示控制单元、差分基准站，硬件、算法及软件均为自主研发，拥有完全的自主知识产权。可以服务于不同需求的用户及国内拖拉机厂，更加符合国内耕种作业现状，填补了国内北斗导航自动驾驶系统的空白，推动国内精准农业的应用深度。

2016年4月9日至11日，中国卫星导航定位协会组织相关专家赴新疆生产建设兵团农六师新湖农场，对合众思壮“慧农”北斗导航自动驾驶系统棉花播种作业现场进行了测试。测试组在新疆作业现场的实际测试的结果表明，“慧农”北斗导航农机自动驾驶系统达到作业直线精度达到2.5厘米，交接行精度2.5厘米，中途停车起步无起步弯，倒车入线距离小于10米，实际性能已达到国际同类产品先进水平。

在2016年4月28日中国卫星导航定位协会召开的合众思壮“慧农”北斗导航自动驾驶系统鉴定会”上，由北京合众思壮科技股份有限公司研发的国内首款拥有完全自主知识产权的北斗导航农机自动驾驶系统通过现场专家鉴定。

中国科学院院士孙家栋，中国工程院院士沈荣骏、刘经南、陈学庚等10名专家组成的鉴定委员会一致认为，项目面向我国现代农业发展的重大需求，项目立项正确及时、创新性强，成果整体达到国际先进水平。其中，北斗/GNSS高精度定位与低成本MEMS传感器融合技术实现快速入线居于国际领先。产品已实现批量应用，取得了明显的社会经济效益, 具有良好的推广应用前景。

鉴定委员会对项目的研制背景、主要技术指标、产品技术途径、核心技术、创新点和应用推广等进行了详细的了解和质询，一致认为该系统项目采用以北斗为主线的多项自主知识产权核心技术，开发了一种全新的北斗为主的GNSS定位定向和MEMS传感器融合的导航自动驾驶系统；采用前向、停止、后向连续自动驾驶技术，实现了连续控制，小于15米快速入线(快速倒车入线小于10米)；使用分段线性化技术，在保证精度情况下，首次实现极简化校车流程；开发了适合于多种应用场景的算法模型，实现了对角线作业模式在农机自动驾驶系统上的首个应用。项目紧密结合市场需求，成果已实现产品产业化，并实现批量应用，取得了明显的经济社会效益。经过实地测试和用户检验，证明适合于不同农作物、多种复杂土壤条件下的农机作业应用。

8月22日，中国卫星导航定位协会在其官方网站公示2016年度卫星导航定位科学技术奖评选结果，经过为期10天的公示，合众思壮“慧农”北斗导航农机自动驾驶系统正式荣获2016卫星导航定位科技进步特等奖。

“慧农”北斗导航农机自动驾驶系统的研制成功和成功推向市场，不仅减轻了驾驶员劳动强度，提升工作效率达50%，提升单位土地产出率6%，单台减少采购成本30%以上，并显著降低了自动驾驶成套系统成本，将极大推动自动驾驶系统在我国精准农业中的应用。正在展开的与国内农机整机厂的前装合作，将推动北斗导航农机自动驾驶系统前装市场的快速发展，促进我国农机制造厂商的产品更新换代、技术升级，从而提升国内农机自动驾驶系统的应用水平，更加有力地推进精准农业在国内的发展，驱动我国精准农业产业的转型升级。