导航范文10篇

导航范文篇1

关键词：农业机械导航；农机精细化；智能化管理

1农业机械导航关键技术研究现状

农业机械导航的关键技术主要有3个方面，分别是导航感知、控制决策和车辆的转向控制，这三者互相协作，共同推进了农业机械导航的运作，缺一不可。（1）导航感知。导航感知主要是利用导航帮助农业机械进行定位，导航感知又分为机器视觉、GPS定位系统、惯性导航等方法。机器视觉是利用计算机和摄像头等来代替人的眼睛以识别路线避开障碍物的方法，但由于精确度较难控制，在数据处理时与车辆行驶时的同步性较差；GPS是利用卫星给车辆提供位置信息的，通过计算基站到卫星的距离来获得农机的相对坐标。惯性导航是通过传感器，利用积分、运算得到农机的速度和位置达到车辆目的地的导航方法。（2）控制决策。控制决策系统主要是根据农业进行中的实际情况来调整车辆的前进路线和方向，为农机提供最简化精确前进路线，提高农业的生产效率。生活中比较常见的控制技术主要有PID控制技术、模糊控制技术等。PID控制技术相对于其他控制技术来说产生的时间要早，发展程度也就比较成熟，应用范围较广；模糊控制技术可以帮助行驶错误的车辆找到正确的行使路径，引导车辆正常行驶，相对于PID控制技术而言，可以收集全面的数据信息，具有更广的适用范围。（3）车辆转向控制。车辆转向控制主要是依据模块，利用计算机、方向切换等装置设备，根据现场环境的不同对车辆的行进速度、方向等方面进行控制调节，以满足不同地区，不同环境对不同生产方式的需求。目前，车辆转向控制的方法主要有两种，一种是通过安装电机，通过控制电机来实现车辆的转向和变速；另一种是通过控制液压节流口的大小来是、完成车辆的自动转向。

2我国农业导航技术未来的优化发展方向

（1）扩大导航环境基础信息资源。我国土地资源辽阔，农业生产环境复杂多样，需要农业导航机械拥有多种能够适应不同地区环境的导航技术。比如说，我国的山地环境，由于树木的覆盖遮挡会干扰信号的传达，这种情况下相关的信息技术人员就应该避免使用卫星导航等技术，增加当地的环境信息资源来进行导航。由此可以看出为更好地完成不同地区、不同环境的生产作业，就需要扩大导航的环境基础信息资源，方便人们可以因地制宜采取不同的导航技术策略。（2）完善导航技能，农机精细化。导航控制是一个复杂的控制系统，因此为应对不同环境的需求就需要多种控制技术的融合。我国的农业机械导航技术与农机生产的配合还缺少实践经验，以及农业机械本身性能还不完善。我国的农业机械自身还存在着大噪音、高故障率等问题，而这些都对导航工作带来了较大的影响，这就需要相关的企业厂家提高机械制造的精确度，开发相关的防干扰设备。在现在农业化生产中完全可以利用GPS技术，帮助农业进行精准化定位，提高农业机械的运行效率和速度，最终实现农业生产管理精细化。例如，最开始在发现GPS信号经常会在橘林中被干扰的情况，相关研究学者就将机器视觉、雷达激光和组再加上旋转编码器自动导航系统进行融合研究，最终产生了可以在果林中准确自动行驶的导航农机，在弯道行驶时的的误差也控制在了2.5cm的精确度内。在导航过程中，不仅高壮的树林会对信号产生干扰，地上的杂草也会对视觉导航过程产生影响，由此经过相关学者的不断研究最终设计出了可在导航中减少杂草影响的可独立进行的机械视觉系统，最终可达到6cm左右的精确度。完善农业机械导航技术可以帮助提升农业生产效率，减少不必要的浪费，节约成本，从而帮助农民提高平均产值。比如，可以通过先调查相关土地的土壤营养成分状况，参照不同品种的农作物所需要的施肥量，在结合GIS、计算机等技术帮助农机合理施肥，减少不必要的肥料浪费。（3）实现农机智能化、生态化管理。农业机械的智能化程度越高，也就意味着农业经济的生产率越高，不仅可以使农民从繁重的农活中解放一部分出来，为农民所带来的利益也更高。将GPS导航技术运用到农机生产中，不仅可以实时监控农作物的产量，还能通过计算机系统检测农作物的质量并生成图表，让结果更加简单明了。农业部门要想促进农机导航技术的发展就需要与现代计算机网络技术相结合，将农业新文化、新思想应用到整个农业部门管理中。与现代技术、思想融合，实现农业精细化、生态化管理，不仅可以充分整合利用全国的土地资源，还能保护生态环境不会因过度使用土体而被破坏，使我国的农业生产可以健康可持续发展。

3结语

导航范文篇2

关键词：SoC芯片；多模导航；软件无线电架构；GNSS；无线接收机；信号处理；仿真验证

随着集成电路技术的快速发展，导航系统终端经历了从第一代的分立器件及模块为主的多芯片设计到第二代的导航射频前端芯片和数字基带处理芯片为主的两片系统设计，目前已经演变成第三代基于导航SoC芯片的单芯片系统设计[1⁃4]。单芯片导航SoC芯片内部集成了导航射频前端模拟电路模块、大规模的数字基带处理以及CPU处理器模块。目前，大多数单芯片导航SoC芯片是基于超外差或低中频的无线接收机架构，通过在模拟域进行混频将接收的射频导航信号转换成中频信号；然后经过中频滤波放大，进而通过模/数转换器ADC将模拟中频信号转换成对应的数字信号；从而进入基带处理电路及CPU在数字域进行数字信号处理，得到期望的导航电文信息[5⁃7]。然而这种基于模拟域混频完成频率变换的导航SoC在期望满足多模导航信号的接收时，往往需要多个模拟通道来完成不同模式的导航信号模拟与转换，非常不利于在单片集成。本文基于模拟电路最小化、数字电路最大化的设计思想，创新性地提出了一种基于软件无线电架构的多模导航SoC芯片架构，通过低功耗高速模数转换器直接对导航信号进行射频采样量化转换，在数字域完成频率变换及信号处理。数字电路随着集成电路工艺的进步，面积和功耗可以不断降低，由于内部集成了宽带的射频放大器和高速ADC，可以对不同模式的导航信号全部进行采样量化转换，实现了单个模拟通道完成多模导航信号的处理，从而实现了系统终端的最优化设计。

1电路设计

1.1多模导航

SoC芯片的系统架构设计如图1所示，本文设计的高性能多模系统导航SoC芯片内部集成高增益射频放大器、低功耗高速ADC、锁相环、数字下变频、大规模的相关器、16个跟踪环路、AMBA总线和外设等。只需要搭载天线连接低噪声放大器（LNA）、声表射频滤波器（SAW）、时钟和电源，即可构成多模导航系统终端，实现实时位置及时间信息的获取[8]。图1多模导航SoC芯片的系统架构

1.2宽带射频放大器的设计

导航SoC芯片中的射频放大器主要完成导航信号的低噪声放大，使得微弱的导航信号及噪声放大到ADC可以完成量化的信号电平值[9]。不同模式导航信号的频率差异较大，为了满足北斗、GPS、GlONASS等导航信号的射频放大要求，该射频放大器的带宽设置为1.1~1.7GHz，增益设计为38dB。本文设计的射频放大器结构如图2所示。放大器包括三级放大器电路和一级输出驱动电路，在第一级的输入中还加入了宽带匹配电路，宽带匹配电路全部在片上实现。

1.3低功耗高速模数转换器

ADC的设计射频采样ADC主要完成射频信号的采样量化，将模拟信号转换成对应的数字信号，提供给后端的数字基带处理电路进行处理。该模块的主要难点是射频采样，由于要量化的信号频率高达1.5GHz以上，如果采用低通奈奎斯特ADC需要转换时钟超过3GHz，这在具体的电路实现上是十分困难的，而且电路实现所需的功耗、面积较大，也是十分不经济的。导航信号的带宽一般在几十兆赫兹以内，本文根据带通奈奎斯特采样定律，采用欠采样的ADC来完成采样量化转换，实现具体的电路功能。该ADC的模拟全功率输入带宽要包括各模式下的导航信号频率，同时要具有足够的动态范围。为了系统抗饱和的要求，该射频采样ADC要实现的具体技术指标为7bit/250MSPS，模拟输入带宽为2.5GHz，功耗低于10mW。本文设计的高速ADC结构框图如图3所示，该ADC采用的是典型的逐次逼近SARADC架构。从图3结构框图可知，该ADC可划分成如下电路子模块：宽带采样保持电路、非二进制权重电容DAC电路、动态比较器和锁存输出电路、逐次逼近控制逻辑电路和开关电容阵列控制逻辑产生电路、输出控制和驱动电路、时钟放大和处理模块、基准产生和偏置电路等[10⁃11]。

1.4高性能时钟锁相环的设计

在导航SoC芯片中，锁相环主要用于ADC、基带处理及CPU的系统时钟。由于ADC直接对射频信号完成采样量化，时钟信号的质量将限制转换后数字信号的信噪比，因此本文SoC芯片中需要设计一个低噪声、性能稳定的锁相环。本文设计的倍频锁相环结构框图如图4所示。该锁相环由鉴相器（PhaseDetector）、电荷泵（Cpump）、环路滤波器、四级压控差分振荡器、相位内插器、电压调节器、时钟选择器、分频器和测试电路等组成。采用1.2V/2.5V双电源供电，其中1V主要给鉴相器、分频器等数字电路供电；2.5V电源提供给电压基准源，产生出电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、相位内插器等模块所需的工作电压。

1.5数字处理电路的设计

多模导航SoC芯片的数字电路如图5所示，主要包括数字基带处理电路及CPU处理器电路两大部分。数字基带处理电路主要完成数字混频、数字滤波及相关处理等操作，以实现捕获和跟踪功能。从数字化的电磁波信息中解析出卫星发射的导航电文，CPU及外设、总线等承载着软件的运行，并赋予芯片与外界通信的能力。软件运行在CPU上，读取基带解析出的导航电文，计算得到芯片的位置、速度、时间等信息，并通过NMEA协议从UART串行口输出[12⁃13]。

2版图设计

本文设计的多模导航芯片采用55nmCMOS工艺设计实现，模拟部分采用全定制的版图设计方法，放置在芯片的左下角，从左到右依次为射频放大器、ADC和PLL；数字部分采用大规模数字电路的自动布局布线的版图设计方法[14]。导航SoC芯片的版图如图6所示，芯片整体面积大小为6230μm×4480μm。

3测试结果

根据上述方案实现的多模导航SoC芯片采用数模混合集成电路的设计技术，并结合超深亚微米VLSI设计技术，不仅在功能上全面达到了设计要求，同时在芯片功耗、面积、可测性及使用灵活性方面也获得了良好的效果。基于该导航SoC芯片的系统终端测试平台，综合考虑结构、环境适应性、可靠性、电磁兼容性、长期稳定性等综合因素，所设计的导航SoC芯片系统的测试终端如图7所示，实际路测结果如图8所示。导航SoC芯片的技术指标与目前市场主流导航芯片产品性能对比如表1所示。

4结论

导航范文篇3

1.1MultigenCreator软件

MultigenCreator是美国MultigenParadigm公司开发的强大的三维建模软件，是世界上领先的实时三维数据库生成系统，它拥有针对实时应用优化的OpenFlight模型数据格式，强大的多边形建模、矢量建模、大面积地形精确生成功能，以及多种专业选项及插件，能高效、最优化地生成实时三维(RT3D)数据库，可以用来对战场仿真、娱乐、城市仿真和计算可视化等领域的视景数据库进行产生、编辑和查看。用Creator的基本建模(Modeling)工具，能手工创建三维模型，可对地形、特征、模型加入如颜色、材质、纹理等以使其更真实，在建模过程中借助CreatorWizards将提高场景建模的效率，在满足实时性的前提下可以生成实时逼真的大面积场景。所有的这些元素：地形、特征、模型和各种属性，组成了Creator视景数据库，且OpenGLAPI是支持的。它的层次细节(LOD)、多边形筛选、逻辑筛选、绘图优先级、自由度设置等高级功能使得其数据格式OpenFlight(*.flt)在实时三维领域成为流行的图像生成格式。Creator还可以接受DXF、DEM和其他矢量格式的数据，与AutoCAD和GIS软件结合方便。

1.2VegaPrime软件

VegaPrime(以下简称VP)是MultigenParadigm公司专门应用于实时视景仿真、声音仿真和虚拟现实等领域的渲染软件环境，支持MicrosoftWindows、SGIIRIX、Linux、SunMicros等操作系统，并且用户的应用程序也具有跨平台特性，用户可在任意一种平台上开发应用程序，而且无须修改就能在另一个平台上运行。它同时支持OpenGL

1.2和Direct3D8，支持MetaFlight文件格式，支持双精度浮点数。与C＋＋STL(StandardTemplateLibrary)兼容，并且可定制用户界面和可扩展模块，其中包括VegaPrimeFX：爆炸，烟雾，弹道轨迹等等；VegaPrime：分布式渲染；VegaPrimeLADBM：非常大的数据库支持；DIS/HLA：分布交互仿真；Blueberry：3D开发环境；DI-GUY：三维人体；GL-Studio：仪表；VegaPrimeIRScene：传感器图像仿真；VegaPrimeIRSensor：传感器图像实际效果仿真；VegaPrimeRadarWorks：基于物理机制的雷达图像仿真；VegaPrimeVortex：刚体动力学模拟；VegaPrimemarine：三维动态海洋。

VP是一个跨平台实时工具。它构建在VSG(VegaSceneGraph)框架之上，是VSG的扩展API，包括了一个图形用户界面LynXPrime和一系列可调用的、用C++实现的库文件、头文件。LynXPrime是一种可扩展的跨平台的单一的GUI(图形用户界面)工具，为用户提供了一个简单的直接明了的开发界面，可根据仿真需要快速开发出合乎要求的视景仿真应用程序。LynxPrime基本上继承了Lynx的功能，同时又增加了一些新功能。它具有向导功能，能对VP的应用程序进行快速创建、修改和配置，从而大大提高了生产效率；它基于工业标准的XML(可扩展标志语言)数据交换格式，能与其他应用领域进行最大程度的数据交换；它可以把ACF(应用配置文件)自动生成C++代码。

VSG(VegaSceneGraph)是VP的基础，是高级的跨平台场景渲染API(应用程序接口)，它包括了VSG提供的所有功能，并在易用性和生产效率上作了相应的改进。VSG主要分为三个部分：⑴vsgu(Utilitylibrary)，提供内存分配等功能；⑵vsgr(Rendenringlibrary)，底层的图形库抽象，比如OpenGl；⑶vsgs(Scenegraphlibrary)。在内核中，VegaPrime使用vsgs，vsgs使用vsgr，它们都使用vsgu。1V"D2Y4`3IH*y4VSG具有最大限度的高效性、优化性和可定制性，无论用户有何需求，都能在VSG基础之上快速高效地开发出满足需要的视景仿真应用程序，它的可扩展性为仿真、训练和可视化等高级三维应用开发人员提供了极大的便利。

利用MultigenCreator和Vegaprime相结合的虚拟现实技术，研发人员可以很方便地开发出自己所需要的仿真系统，极大缩短研发时间。

2机场雷达实体三维模型的建立

针对机场和雷达进行相关的图片资料、纹理的采集和数据预处理，并使用Creator自带的先进工具：多边形建模，创建地表，矢量化建模和编辑等建立模型，最后生成的图形文件(.flt)提供给VP调用。

2.1树型层次结构

在机场雷达模型建立过程中，将模型分成几组，每组模型建立在相应的组节点(Gr--oupnode)下，每个组节点表示一组对象节点(Objectnode)，模型中的某一部分可以由一个对象节点表示。Multigen中这种树型结构便于对三维模型进行构建和修改，同时对模型的操纵更加方便快捷(如图1)

3.2纹理贴图

纹理(texture)是指被映射到三维模型表面的二维图像，纹理的合理使用可以使模型对象获得真实的视觉效果。纹理一般通过数码相机摄影或扫描其它图片获得素材，然后进过适当的处理得到。Creator

3.0可以支持多种通用标准图像格式如INT(仅包含一个灰度通道)、INTA(包含一个灰度通道和一个透明度通道)、RGB(包含R、G、B这3个颜色通道)、RGBA(包含R、G、B这3个颜色通道和1个透明度通道)、TGA、JPEG、TIF、GIF、BMP等格式。考虑到漫游环境LynXPrime用户图形界面对纹理图片的要求，引用的纹理图形格式均为rgb格式。

导航范文篇4

1.1MultigenCreator软件

MultigenCreator是美国MultigenParadigm公司开发的强大的三维建模软件，是世界上领先的实时三维数据库生成系统，它拥有针对实时应用优化的OpenFlight模型数据格式，强大的多边形建模、矢量建模、大面积地形精确生成功能，以及多种专业选项及插件，能高效、最优化地生成实时三维(RT3D)数据库，可以用来对战场仿真、娱乐、城市仿真和计算可视化等领域的视景数据库进行产生、编辑和查看。用Creator的基本建模(Modeling)工具，能手工创建三维模型，可对地形、特征、模型加入如颜色、材质、纹理等以使其更真实，在建模过程中借助CreatorWizards将提高场景建模的效率，在满足实时性的前提下可以生成实时逼真的大面积场景。所有的这些元素：地形、特征、模型和各种属性，组成了Creator视景数据库，且OpenGLAPI是支持的。它的层次细节(LOD)、多边形筛选、逻辑筛选、绘图优先级、自由度设置等高级功能使得其数据格式OpenFlight(*.flt)在实时三维领域成为流行的图像生成格式。Creator还可以接受DXF、DEM和其他矢量格式的数据，与AutoCAD和GIS软件结合方便。

1.2VegaPrime软件

VegaPrime(以下简称VP)是MultigenParadigm公司专门应用于实时视景仿真、声音仿真和虚拟现实等领域的渲染软件环境，支持MicrosoftWindows、SGIIRIX、Linux、SunMicros等操作系统，并且用户的应用程序也具有跨平台特性，用户可在任意一种平台上开发应用程序，而且无须修改就能在另一个平台上运行。它同时支持OpenGL

1.2和Direct3D8，支持MetaFlight文件格式，支持双精度浮点数。与C＋＋STL(StandardTemplateLibrary)兼容，并且可定制用户界面和可扩展模块，其中包括VegaPrimeFX：爆炸，烟雾，弹道轨迹等等；VegaPrime：分布式渲染；VegaPrimeLADBM：非常大的数据库支持；DIS/HLA：分布交互仿真；Blueberry：3D开发环境；DI-GUY：三维人体；GL-Studio：仪表；VegaPrimeIRScene：传感器图像仿真；VegaPrimeIRSensor：传感器图像实际效果仿真；VegaPrimeRadarWorks：基于物理机制的雷达图像仿真；VegaPrimeVortex：刚体动力学模拟；VegaPrimemarine：三维动态海洋。

VP是一个跨平台实时工具。它构建在VSG(VegaSceneGraph)框架之上，是VSG的扩展API，包括了一个图形用户界面LynXPrime和一系列可调用的、用C++实现的库文件、头文件。LynXPrime是一种可扩展的跨平台的单一的GUI(图形用户界面)工具，为用户提供了一个简单的直接明了的开发界面，可根据仿真需要快速开发出合乎要求的视景仿真应用程序。LynxPrime基本上继承了Lynx的功能，同时又增加了一些新功能。它具有向导功能，能对VP的应用程序进行快速创建、修改和配置，从而大大提高了生产效率；它基于工业标准的XML(可扩展标志语言)数据交换格式，能与其他应用领域进行最大程度的数据交换；它可以把ACF(应用配置文件)自动生成C++代码。

VSG(VegaSceneGraph)是VP的基础，是高级的跨平台场景渲染API(应用程序接口)，它包括了VSG提供的所有功能，并在易用性和生产效率上作了相应的改进。VSG主要分为三个部分：⑴vsgu(Utilitylibrary)，提供内存分配等功能；⑵vsgr(Rendenringlibrary)，底层的图形库抽象，比如OpenGl；⑶vsgs(Scenegraphlibrary)。在内核中，VegaPrime使用vsgs，vsgs使用vsgr，它们都使用vsgu。1V"D2Y4`3IH*y4VSG具有最大限度的高效性、优化性和可定制性，无论用户有何需求，都能在VSG基础之上快速高效地开发出满足需要的视景仿真应用程序，它的可扩展性为仿真、训练和可视化等高级三维应用开发人员提供了极大的便利。

利用MultigenCreator和Vegaprime相结合的虚拟现实技术，研发人员可以很方便地开发出自己所需要的仿真系统，极大缩短研发时间。

2机场雷达实体三维模型的建立

针对机场和雷达进行相关的图片资料、纹理的采集和数据预处理，并使用Creator自带的先进工具：多边形建模，创建地表，矢量化建模和编辑等建立模型，最后生成的图形文件(.flt)提供给VP调用。

2.1树型层次结构

在机场雷达模型建立过程中，将模型分成几组，每组模型建立在相应的组节点(Gr--oupnode)下，每个组节点表示一组对象节点(Objectnode)，模型中的某一部分可以由一个对象节点表示。Multigen中这种树型结构便于对三维模型进行构建和修改，同时对模型的操纵更加方便快捷(如图1)

2.2纹理贴图

纹理(texture)是指被映射到三维模型表面的二维图像，纹理的合理使用可以使模型对象获得真实的视觉效果。纹理一般通过数码相机摄影或扫描其它图片获得素材，然后进过适当的处理得到。Creator

2.0可以支持多种通用标准图像格式如INT(仅包含一个灰度通道)、INTA(包含一个灰度通道和一个透明度通道)、RGB(包含R、G、B这3个颜色通道)、RGBA(包含R、G、B这3个颜色通道和1个透明度通道)、TGA、JPEG、TIF、GIF、BMP等格式。考虑到漫游环境LynXPrime用户图形界面对纹理图片的要求，引用的纹理图形格式均为rgb格式。

导航范文篇5

遍布全世界的主机和服务器，错综相联的超媒体资源，这是互联网为我们所构建的一个巨大而丰富的电子信息空间。它无疑是现代社会最重要的信息获取手段，但是它的开放性、分布性、无序性以及惊人的发展速度也为人们对信息资源的利用带来了困难。正如在大海中行驶的船只需要导航系统确定方位一样，要想在茫茫的信息海洋中有效获取有用信息，也必须拥有便捷有效的信息导航技术。一般来说，www网络中常用的信息导航方式有三种：一是利用门户网站的分类索引；二是利用网络搜索引擎；三是利用网站的相关链接。但是目前这三种信息导航方式的效果都不尽如人意。分类索引所覆盖的网络站点范围太小，更新较慢，难以适应网络的快速增长，而且分类标准的不统一和不规范常常影响到用户对站点所属的判断，造成导航失败。搜索引擎虽然是目前主要的网络信息检索工具，但是通过简单的逻辑运算检索到的结果往往是数量庞大且鱼目龙杂，充斥着大量的无用和重复信息。网站的相关链接是指符合当前网站内容主题的内部和外部信息资源的超链接，这种导航方式虽然简单直接，但是信息量非常有限，而且对外部信息的链接常常出现错链和假链，即使是内部信息，也常常因为组织和描述方式的影响，造成用户的“资源迷向”。

用户在信息空间中的“迷航”会使他们感到厌倦而丧失获取信息的信心，分析其原因，主要包括以下几个方面[1,2]：

(1)网络的巨大信息量使人们必须依赖于自动化的处理技术。但是目前因特网的各个网端的技术支持环境比较复杂，信息资源的内容范围、组织结构和存储方式各不相同，呈现出分散、无序、变幻多端的特点，这使自动信息处理技术的应用困难重重。因此要提高信息导航的效率和质量，必须先解决资源异构的问题。

(2)网络信息空间中的数据大多以半结构化和非结构化的形式存在，对信息资源的内容缺乏形式化的语义描述，而且大部分资源间的链接也没有反映语义关系，这使得机器很难对网络信息空间进行深层次的理解和处理，对信息的自动导航也无法像人工操作那样准确有效。

(3)目前的网络导航系统缺乏个性化的信息服务。由于知识背景的差异和一词多义等方面的原因，不同的网络用户之间、用户与系统设计者之间对于问题和信息内容可能会具有不同的理解与认识，当用户按照自己的思路查找信息时，他所选择的导航路径可能是错误的或者低效的。因此信息导航必须考虑具体用户的特殊性，有针对性地提供导航服务。

(4)网络导航系统的设计缺乏规范。门户网站各自依据不同的标准建立自身的分类导航系统，网站的划分随意性较大，常常引起用户的困惑。一些著名的信息搜索引擎也各自采用不同的检索规则，有些系统不能利用历史信息或者不提供二次检索，给用户的使用带来不便。另外，在网站内部的导航系统设计上，也存在着导航结构不合理，导航要素不完整，导航界面不统一等问题。这些都可能造成用户的导航障碍。

由此可见，造成信息“迷航”问题的主要原因在于缺乏信息空间的合理组织和有效的导航机制，这也是第二代web网络技术难以克服的困难。为此，人们正在研制第二代web网络——SemanticWeb，它以结构化信息表示为主，为网络导航研究开辟了新天地。

2SemanticWeb技术

TimBernersLee在1998年提出了SemanticWeb的概念。2001年2月，W3C组织正式推出SemanticWebActivity，使网络环境下的语义处理技术研究渐入佳境。SemanticWeb研究活动的目标是开发一系列可由计算机理解和处理的语义表示语言和技术，通过显式的语义表示和领域本体将网络信息空间编织成为一个巨大的机器可读的知识网络，以支持自动化的信息访问和知识管理，实现高质量的网络信息服务。目前关于SemanticWeb的研究主要集中在网络信息资源及其内容的语义和语义关系表征，基于语义的数据自动分析、理解和处理，不同应用领域和系统间的数据自动交换、转换和复用[3]。SemanticWeb虽然是现有web网络的延续，但在信息导航方面具有许多普通web没有的优势。SemanticWeb中的节点既可以代表物理页面，也可以代表知识实体；SemanticWeb中网页的内容不但可以被人理解，而且可以被机器理解；SemafiticWeb中的链接不再是任意的，而是遵循一定的语义关系。通过SemanticWeb技术，可以改变现有网络松散的数据结构，将信息资源结构化并赋予含义，使网络信息的整合和自动处理都变得更加容易[4]。

2.1本体

所谓本体(Ontology)，实质上是描述特定应用领域知识的公认的术语集。关于奉体的定义，比较著名的观点是“本体是概念模型的一个显式的规格说明”和“本体是共享概念的一个形式化的规格说明”，其中，“概念模型(Conceptualization)”是指通过对某个客观现象的相关概念进行辨析和提取而获得的关于该现象的抽象摸型；“显式(Explicit)”是指对所使用的概念的类型，以及这些概念在应用上的约束都给予明确的说明；“形式化(Formal)”表示本体以计算机可读的形式存在；“共享(Share)”表示本体中反映的是共同认可的知识”[5]。

本体通常表达为一组对象（概念）、关系、函数、定理和实例。本体中的对象类按照等级关系组织成基本的结构体系。等级关系包括例化(is-a)关系、类属(kind-of)关系和整部关系(part-of)。上层的对象类为父类，下层的对象类为子类。对象类具有各自的属性，并可依据父子关系继承。对属性的取值对象、取值范围、取值基数等都可以加以限制，还可以对属性的交换性、对称性、传递性、唯一性等进行定义。除了等级关系，本体中的对象类间还可以具有其他语义关系，形成语义网络形式的概念模型。本体是机器自动推理和智能化高级信息服务的基础，对网络而言，一个简单的本体的典型例子就是网络的分类索引（如Yahoo！的分类目录）。本体的应用对于提高网络导航的精度和效率具有重要的意义[1,4)。

2.2RDF和RDFS

RDF是由W3C开发的元数据描述机制，其目的主要是为元数据在网络上的编码、交换和重用提供一个基础。它允许在XML的基础上以一种标准化的、互操作的方式对数据语义进行定义[4]，提供了一个描述web资源的数据模型。RDF包含描述资源的属性和关系的声明。资源是任何用URl(UniformResourceIdentifier)唯一标识的实体对象。资源具有属性，属性则具有一定的值，该值可能是简单的字符串或数字，也可能是自身也具有属性的其他资源。这样，资源、资源属性和属性值构成了RDF声明中的三元关系模式，任何本体或描述性元数据都是这种三元关系模式的具体体现”[1,7]。

为了描述元数据元素间的复杂语义关系，W3C进一步定义了RDFS(RDFSchema)。它可以看成是一个本体定义语言，用来建立概念类体系结构、属性层次和类关系。

3基于SemanticWeb的智能导航机制

SemanticWeb的出现为网络信息导航提供了新的研究思路，SemanticWeb技术是解决无序网络空间中“迷航”问题的关键技术。基于SemanticWeb的智能导航是一种以结构化、语义化的概念知识网络为基础，自动形成个性化导航结构的方法。它分为两个方面，一是基于SemanticWeb的信息组织，即利用参考本体对各信息源进行语义描述和整合；二是基于SemanticWeb的个性化导航结构模型的构建，即在有序语义组织的基础上，构造用户语义模型，并据此建立导航结构。图1显示了基于SemanticWeb的智能导航机制的概念结构[8]。

3.1基于SemanticWeb的信息组织

基于SemanticWeb的信息组织的基本思想是，将来自于多个异构信息源中的数据整合到一个语义统一的参考本体中。参考本体是通过分析领域中的各个信息资源集合，提取公共概念、属性和关系而构建的本体，它为所有信息资源提供统一的概念集合和通用语义。

信息整合的方法是先分别将各个信息源中的数据转换为通用的数据模型，然后建立各个数据模型和参考本体之间的映射关系。网络中的信息源具有各种各样的数据格式，其中大部分是HTML页面，有的包含表格和列表。另外还有XML文档、RDF文档以及关系数据库文档等。为了解决分布式异构信息源的语法相异问题，需要将数据转换为公用的数据模型格式，例如RDF。对于非RDF格式的信息数据，可以利用外覆包(wrapper)技术将其自动地转换为基于RDF的数据模型。外覆包对特定格式的数据文档进行解析，并采用RDF声明对其内容进行标注。下面是三种常用的外覆包：

(1)HTML外覆包。由于HTML页面属于半结构化的信息数据，因此HTML外覆包采用的是半指导性的标注方法。即预先手工标注一组HTML页面，然后对新的HTML页面进行结构分析，将新页面与标注页面进行比较，从中提取相关信息。HTML外覆包还可以处理异构的XML文件[1]。

(2)XML外覆包。根据DTD和Schema所定义的XML文档的内容结构和内容元素，建立概念集与DTDSchema之间的映射关系，从而自动地将XML文献中的DTD内容元素标记转换为对应的概念集元数据标记。

(3)关系数据库外覆包。将关系数据库中的数据元素和二维数据关系映射到概念集中，形成语义基础，以便从关系数据库中自动创建RDF声明。

由于不同的信息提供者可能会使用不同的词表来标注数据，因此在建立通用数据模型后，还必须在信息数据源和参考本体之间建立概念和关系的映射，以消除语义差别。根据RDF声明，在参考本体中注册相关内容的来源，使参考本体成为一个知识内容的集成文件。另外，采用基于本体的元数据发现和漫游技术，探测相关的RDF声明，可以自动地添加新的信息资源[8]。

3.2基于SemanticWeb的个性化导航

通过建立参考本体以及进行信息整合，无序异构的网络信息数据通过语义概念及语义关系被组织到一起，形成一个有序的公共语义知识模型。但是对于具体网络用户的信息导航，并不直接在全部公共语义模型上进行，而是依据用户语义模型有针对性地进行。

3.2.1用户语义模型

用户语义模型是反映用户观点的概念集合和概念关系。概念集合的确定可以由用户直接提交或者根据用户的注册信息（用户的兴趣、爱好和知识背景等）按照一定的规则计算选择。而构建用户语义模型的关键步骤在于建立用户概念集合与参考本体间的语义映射，寻找参考本体中与用户相匹配的概念和关系。

为了将参考本体映射到用户语义模型，需要预先对参考奉体和用户概念集合进行数据训练，方法是为每个本体概念和用户概念各标注一定的相关资源作为训练数据，然后利用向量空间模型为每个概念生成向量，并计算其标准权重。

建立语义映射的过程通过计算用户概念集合中的概念向量uc与参考奉体中的每个概念向量间的匹配度来完成。假设在n维向量空间中，用户概念向量uc中第i项的权重为的匹配度为[9]：

首先将计算结果中匹配度高于阀值的若干概念向量与uc建立映射，形成从用户概念集合到参考本体的一对多的对应关系。如果参考本体的一些概念被重复映射，则需要选择其中匹配度最高的映射，以保证从参考本体到用户概念集合的一对一关系，即一个本体概念只能和一个用户概念相关，但一个用户概念可以和多个参考概念相关。在建立用户概念集合与参考奉体对应关系的同时，用户概念也继承了本体中的概念层次结构和其他语义关系，成为一个独立的语义模型。

原则上应该将参考本体中的所有概念都映射到用户语义模型中，但是由于用户语义模型是范围相对较小的概念集合，因此参考奉体中的概念实际上不可能被完全映射。为了保持映射的完整性，可以在用户语义模型中设立一个“其他”概念类，参考本体中的所有没有被映射的概念将成为它的子概念[9]。

举例来说，假设用户提供的信息表明其在体育领域感兴趣的概念为“足球”、“足球世界杯”、“足球亚洲杯”、“NBA”、“围棋”、“奥运会”，图2显示了这些用户相关概念经过映射后形成用户语义模型的过程。

用户概念集合中的每一个概念都在参考本体中找到了与之相对应的一个或多个概念，将这些概念从参考本体中提取出来，并根据其语义关系重新组合，就形成了用户语义模型的结构。例如：用户概念“NBA”的对应概念为“篮球”、“篮球赛事”和“美国篮球职业联赛(NBA)”，因此这三个概念都被包含在用户语义模型中，且它们之间的父子关系（即等级关系）保持不变。又如，虽然参考本体中的“其他赛事”概念和用户概念集合没有直接对应关系，但由于该概念和“足球赛事”与“篮球赛事”两个概念间有语义关系，且这两个概念均与用户相关，因此该概念也被包含在用户语义模型中。另外，“世界杯足球赛”概念实际上与“足球”和“足球世界杯”两个概念间都具有对应关系。但由于它与后者的匹配度比前者高，因此将它映射到后者。

3.2.2个性化导航结构模型

导航结构模型显示了导航系统组织、关联和显示信息内容的方式。站点地图就是一种最简单直接的导航结构模型。个性化导航结构模型是基于用户语义模型创建的针对特定用户的导航结构，是个性化导航服务的实现。

导航结构的设计需要考虑三个基本要素：卡片、页面和链接。一张卡片只包含一种类型的信息内容，是导航结构模型中的最小组成单元。页面与物理的web页面相对应，一个页面上可以包含若干个卡片。链接则用于连接各个页面中的卡片以形成整体结构[8]。通常，导航结构模型总是从一个缺省的根页面开始，每一级页面都包含了到下一级页面的链接，信息内容通过卡片和页面进行分类和聚合，导航通过链接来进行。在个性化的导航结构建模中，导航结构是根据用户语义模型来确定内容和链接关系的。图3显示了一个导航结构的部分示例，它是在图2中的用户语义模型的基础上建立的。

导航结构的建模过程就是对各级贞面中的卡片的内容、类型和表示样式的确定过程。卡片的内容根据触发点和用户语义模型来选择，不同的用户将获得不同的信息内容。

导航结构中的卡片被分为两种类型：静态卡片和动态卡片。静态卡片的内容独立于数据源，主要包含静态文本、图片等。导航结构中的根页面通常都包含静态卡片，具有预先定义的锚点，指向下一级的页面。动态卡片的内容视数据源而定，如果数据源改变，则卡片的内容必须重新计算生成。动态卡片还可以细分为四种类型，每一种都代表了对信息进行结构化的一种典型方法：

(1)列表型(List)卡片：显示实体的实例列表，每一条实例都可具有指向该实例具体内容的链接入口。列表中的实例可以按照某种属性排序或索引。图3中的页面P2、P3、P4、P5都包含了列表型卡片。

(2)事实型(Fact)卡片：详细地显示一个实例的具体内容，如图3中的页面P4包含的“新闻内容”卡片和页面P5包含的“赛事内容”卡片。

(3)幻灯片型(Slide)卡片：顺序显示一组实例的具体内容，每次一个实例，且具有浏览附近实例的超链接，待显示的实例可以按照某种属性排序或索引。图3中的页面P6包含该类型的卡片，其中每个足球俱乐部的相关信息将被依次显示。

(4)查询型(Query)卡片：要求用户先填写一组实体属性的值，然后查询符合该值的实例并显示，通常该类型的卡片用于导航系统中的信息检索，如图3中的页面P7包含的卡片[8]。

另外，不同的卡片具有不同的表示样式，表示样式描述各种表示元素的属性，例如字体、颜色、布局等。表示样式可以根据用户喜好确定。

个性化导航机制的导航方法采用用户语义模型的查找与语义链的触发相结合的方式。当导航结构中的一个链接被触发时，该链接将被赋予一个查询式Q(C,T,S)，式中三个变量的含义分别代表卡片的内容、类型和表示样式，在用适当的值填充变量后，即可利用查询式计算生成链接末端的卡片。例如在图3中，当链接L1被触发后，L1的查询式为：Q（“体育”，List,Stylel），其计算结果为页面P2中的卡片。Q中的变量C的值为L1的触发端点的概念“体育”，Q在计算时将检索用户语义模型，获取此概念的相关概念或相关资源作为卡片的内容。Q中变量T的值为List，因此Q生成的卡片将具有列表型的信息结构。同时，由于Q中变量S的值为Stylel，因此Q还要读取样式表中名称为Stylel的表示样式，并据此决定卡片的外观。同理，链接L2的查询式为Q（“足球俱乐部”，Slide，Stylel），其结果是生成一个信息结构为幻灯片类型，表示样式为Stylel，内容与足球俱乐部相关的卡片”[11,12]。

导航机制采用SemanticWeb技术，揭示和整合网络信息资源的深层语义知识模型，能有效解决无序、异构网络信息空间中的“迷航”问题。它利用映射方法建立用户语义模型，可以充分表达用户需求的语义知识，以提高个性化导航的效率。

4结束语

网络信息的利用状况不容乐观，迫使人们努力探索更为先进更为成熟的导航理论、方法和技术。第二代web技术——SemanticWeb在信息服务中的应用，促进了网络导航新技术的发展。它作为导航系统的信息组织框架，能够使复杂的信息空间变得有序、清晰和直观，它采用机器可读的形式化的知识表示方式，有利于知识内容的自动获取。目前，SemanticWeb技术正获得越来越多的应用，相信经过不断地研究和优化，以SemanticWeb为基础的高级网络信息服务将逐步成熟，智能、高效、个性化的导航系统将成为开发网络信息资源的主流工具。

【参考文献】

1丛敬军，阎辉.数字图书馆的知识信息导航技术研究.中国图书馆学报，2003,29(145):51～53

2马瑞民，衣治安.Web上超文本数据导航方法的研究.情报学报，2001,20(5):538～544

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4刘柏嵩.基于知识的语义网：概念、技术及挑战.中国图书馆学报，2003,29(144):18～21

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7张平，郭金庚.语义网描述语言分析.电脑开发与应用，2003,16(4):31～33

8OntoWebberModel-DrivenOntology-BasedWebSiteManagement.www-db.stanford.edu/pub/gio/2001/Ontowebber01.pdf

9Ontology-BasedPersonalizedSearchandBrowsing.www.ittc.ku.edu/~sgauch/selectedpapera/WLAS2003.pdf

10毕强，刘早学.QUIC——一个智能超文本导航系统.情报学报，2002,20(12):1277～1281

导航范文篇6

1农业机械导航技术未来发展趋势及优化策略

1.1农业导航机械技术。近些年来信息化技术不断更新发展，多种先进的传感器和信息处理手段在农业机械导航中获得普遍运用，切实提升机器人的工作效率和质量；导航控制技术具体分为纵向和横向控制技术，这其中纵向控制主要是对速度的控制，由于农业机械在实际运作时速度较慢。因此在导航控制研发过程中通常将关注点放在横向控制技术方面。横向控制主要是对农业机械转向控制，其关键点则在于导航控制器的设计；地图构建技术具体为地图信息的搜集和地图的建设，简单地讲就是获取机器人所在具体作业周边自然地理环境空间模型。具体是应用视觉传感器、激光雷达、声呐以及红外线等传感器获得周边地理环境信息，而后对所获得信息展开分析建立地理环境地图。1.2农业机械导航技术未来发展趋势分析。在现代农业生产作业过程中，农业机械导航技术获得普遍运用的同时，其技术的发展和更新也备受关注，也是当前研究的主要对象。农业导航技术中的GPS导航技术在农业生产多个方面的普遍运用，可以切实提升农业生产作业和质量，并且也极大地降低人们的劳动量。然而，因不同地区自然环境也不尽相同，导致导航技术在农业生产作业过程中使用的效果也不尽相同。例如，在平坦开阔的地形中使用导航技术信号强度相比于山地、丘陵地形要好很多，信号的强弱最终也会导致导航效果的准确与否。并且，在导航技术也对传感器有着较高的标准，但是由于传感器自身会受到噪音和环境的影响，从而对其工作效率产生不良影响。即使视觉传感器所收集的地理信息较为精准，但也会受到自然光线的影响，自然光的强弱变化对传感器的影响交到就会导致最终效果。因此，在对未来农业机械导航的研发和优化过程中，应注重该方面弊端的优化和完善，设计研发抗干扰能力、性能更加优良的传感器，从而不断提升导航技术工作成效。当下，社会诸多企业已经意识到当前导航技术存在的诸多问题，并不断加大该方面的资金和科研投入，实现农业机械导航技术的不断优化和完善。1.3导航技术的优化策略。首先，应进一步优化导航信息系统，确保导航系统当中的地理信息资源丰富健全。与国外发达国家相比我国农业现代化总体发展水平相对落后，由于土地资源地形呈现多元化特征，土地地形错综复杂，再加上不同地区自然环境等因素影响，导致导航技术信号在不同地形运用过程中的具体效果也不尽相同，最终致使农业机械生产作业效果和质量也受到影响。因此，要求导航技术相关人员应不断更新和补充导航系统信息，将错综复杂的地形信息及时地更新和补充导航信息系统当中去，继而确保农业机械导航技术的实时性和准确性，从而极大地提升农业机械工作效率及质量；其次，应不断提升导航装置硬件性能。当下，所生产的导航装置的机械性能方面依然存在诸多不足，具体表现在工作中噪音较大、易出现机械故障，并且也会产生强辐射继而对工作效率和质量产生不良影响；比如，在高温的天气环境下作业时，因为温度过高会对红外线产生作用，继而导致视觉导航出现问题。所以，为了提升导航精准性，就必须不断优化和提升传感器的机械性能；最后，应进一步做好设备装置之间的协调工作，农业机械导航需要各装置设备之间能够互相协调配合，才能实现最有效果，最终不断提升农业机械导航的精准性，为农业生产提供优质服务。

2结束语

现代农业机械导航技术在农业生产中已经得到了应用和推广，这是农业技术发展的革新，虽然在实践过程中还存在一些问题，相信通过不断的研究和改进，农业机械导航技术一定会逐步的成熟，还有很大的发展空间。

参考文献：

[1]张忠喜,杨志远.农业机械自动导航技术研究进展[J].石河子科技,2018(1).

[2]佘航宇.农业机械导航技术的发展与应用[J].南方农机,2017(2).

导航范文篇7

关键词:农业机械化；自动导航技术；GPS技术

将科技合理应用在农业生产中，有利于提高生产效率和作业质量，进一步推动新农村建设。农业机械化改变了传统的耕作方式，随着时代的发展，信息技术也开始融入其中，比如导航定位和农业的融合，就是对一般机械化的升级，可降低驾驶难度，推动精准农业进步。机械自动导航技术在农业中功能多样，可完成田间耕作、播种、施肥、喷药等多项操作，尽可能降低遗漏作业、重复作业等情况的发生率。总之，在推广该技术的同时还应加强研究，树立创新意识，在智能化道路上走得更远。

1农业机械自动导航中的常用方式

1.1GPS定位系统

GPS是具有三维定位、导航功能的全球定位系统，具有全天候、全方位、高精度等特点，在汽车、航空等领域有着广泛应用，使得地球社会的信息化水平得以提升[1]。该系统由空间部分、地面控制系统、用户设备三部分组成，基本原理是根据已知位置的卫星来确定接收机的具体位置。将其安装在农业机具上，在田间耕作时便可按照优化路径快速耕作，大大提高了农业劳动生产效率。该技术在农业中可用于多项操作，比如土质检测和变量施肥，车辆行走在田里可采集不同位置的土壤进行质量检测。往往会结合GIS（地理信息系统）系统使用，记录下精确位置，最终可绘制出一幅不同质量的土壤分布图，方便后续的变量施肥。传统施肥多采用人工方式，这种方式较为粗放，主要是凭借经验。现在开始使用施肥车等机具，但都难以根据各处的土壤性质进行肥量调整，而GPS、GIS技术则可以实现。当前，很多农村地区都进行集约化、规模化耕作，大面积作业时如何准确无误地把握作业轨迹非常关键。GPS系统可保存提前确定的轨迹，实际耕作时会有系统引导和提醒，因为路径最佳，可减少走弯路的可能，从而省油省钱。

1.2视觉导航

现在的汽车上一般都装有GPS、视觉导航系统等。相比于GPS技术，视觉导航更加直观化，可以把周围环境显示在屏幕上，操作者驾驶车辆的速度可快速提升，而且精准度高[2]。在平原地区进行大面积耕作时，田间都会纵横规划非常整齐，视觉导航技术能够搜集每一行的信息，提供准确的位置信息。国外从20世纪80年代就开始着手研究此技术，并取得了一定的成果。比如，英国使用里程计和视觉传感器，对车辆位置进行控制，误差极小。美国则在此领域研究出一套基于立体视觉作物行检测的算法，可以快速精准地获取图像。日本尝试在农机具前方安装立体相机的方式，也取得了相应的成果。直到20实际90年代中期，我国才开始研究此项技术，业内人士给出了不同的建议，随着相关研究的增多，开辟了新的研究方向。虽然该技术能精确地确定目标作物行的位置，但田间的光照等自然条件无法控制，导致该技术的完善和推广受阻，市场上也没有比较可靠的产品。今后要想发展这一技术，必须抓住图像获取、光处理两项关键技术。

2农业机械自动导航关键技术

2.1跟踪控制技术

跟踪指的是定位，控制主要是对速度和转向的控制。在农田耕作，车速一般较低，有时对均匀度要求较高，所以必须严格控制速度，以免因为速度变化过大而引起其他方面的变化[3]。车辆在田间行驶耕作过程中，导航控制器会时刻反馈车辆信息，将之与规划的路径相比，如果出现偏差，可以及时转向调整，以免走到规划线路外的线路上。神经网络控制、模糊控制是此类导航控制的关键，可以省去构建精确模型的步骤，直接模拟人的智能行为，解决遇到的带有不确定性的难题。有业内人士将其用于农耕机动车，系统带有自学功能，很快就能适应环境，并可以进行现场处理。还有一种预瞄控制方法，需要驾驶员对前方路径提前预瞄，如果车辆位置和预瞄点存在误差，也可以及时调整。

2.2环境感知技术

环境感知技术指的是利用传感器搜集周围环境的信息，分析处理后以有效的特征信息为基础，构建环境模型[4]。农业机械自主导航技术要想不断发展，必须先解决这一问题，能够准确地感知环境变化，如此才能作出正确的决策。在网络信息时代，传感器的种类不断增多，质量更高，同时出现了很多先进的传感器信息处理方法，对提高环境感知能力大有裨益。关于该技术应用在农业机械导航中的研究越来越多，比如有业内人士设计了一种除草机器人，感知系统能够对田间杂草进行识别，反馈到总系统中，分析处理后对杂草进行清除。还有人提出一种全视觉运动障碍目标检测法，不管是计算能力、障碍检测功能，还是特征点匹配准确度及整体检测成功率，都比纯粹的单目视觉或双目视觉高。

2.3地图构建技术

这也是一项很关键的技术，环境感知和视觉导航都需要构建环境地图，一般是由传感器搜集所需信息，处理后进行地图绘制。而地图的呈现方式有多种，比如几何地图、用三维坐标表示周围环境信息。栅格地图也较为常用，但主要用于导航，而且是局部的导航。其感知功能需要大量计算，所以在定位方面很少涉及。还有一种拓扑地图，其关键在于如何定义拓扑点和拓扑边。

3农业机械自动导航的未来与展望

我国人口众多，但人均土地很少，提高粮食产量和质量显得无比重要。虽然实现了机械化，作业效率明显提高，但依然要迎接新的挑战，这就必须走智能化道路，大力发展机械自动导航技术，将其积极应用于农业生产中。针对农业环境的多样性、复杂性，应根据具体的环境选择适应的导航策略。比如，GPS的精度高，适用于开阔的田间作业；而在树冠交错的园林间，GPS信号受到遮挡、精度不够时，选择视觉导航或其他导航方法会更有效。另外，还要多研究可靠有效的传感器融合方法，以提高系统的稳定性、鲁棒性。针对国内导航机具的特点，开展配套技术的集成研究，以降低相关成本。

4结语

导航技术与农业机械自动化的融合是农机化发展升级的需要，也是实现农业现代化的重要途径。利用导航系统，可对田间作物行进行定位，对车辆进行导航提示，最终提高劳作效率。我国在此领域已取得初步成果，但相比欧美发达国家，还需深入研究，树立创新意识，争取取得更大的突破。

作者:阿布都艾尼 单位:博乐市乌图布拉格镇农业机械管理站

参考文献

[1]李建平，林妙玲.自动导航技术在农业工程中的应用研究进展[J].农业工程学报，2006（9）：232-236.

[2]钱海峰，郎春玲.农业机械自动导航技术研究进展[J].科研，2015（32）：15.

导航范文篇8

关键词：雷达极坐标指示器ARINC429总线适配器

直升机自动导航系统与机上设备的交连关系如图1所示。它主要由多卜勒雷达、导航计算机、自动驾驶仪、真空速度计算机、极坐标指示器导航信号适配器和多卜勒导般信号适配器以及各种仪表、指示器构成。本文主要介绍多卜勒导航信号适配器和极坐标指示器导航信号适配器的设计。

1接口适配器的研制

1.1多卜勒导航信号适配器

1.1.1接口信号分析

多卜勒转达输出模拟和数字两种制式的导航信息。模拟信号相对于水平面，它包括雷达输出的速度信息（以直流电压形式提供给速度指示器、400Hz交流电压形式提供给自动驾驶仪）、导航信息（纵向和横向速度的交流模拟电压）；数字信号是相对于机体坐标的纵向和横向速度的数字信号。由于数字信号的脉冲宽度和信号灵敏度不符合导航计算机的要求，又因为多卜勒雷达给出的模拟信号质量优于数字信号，因此，将多卜勒雷达输出的模拟信号进行交换，实现与导航计算机的脉冲数字接口相匹配。

1.1.2适配器完成以下功能：

·将多卜勒雷达输出的以灵敏度为30mV/Kt的400Hz交流信号表示的飞机纵向（Vy）、横向（Vx）速度信号转换为以脉冲频率数表示的导航计算机的输入信号；

·将雷达输出的表示速度方向的离散信号转换为满足导航计算机需要的离散信号；

·将直升级真空速表输出的以交流模拟电压表示的真空速信号转换为以直流模拟电压表示的真空速信号送给导航计算机；

·将导航计算机输出的侧向控制信号和有效信号以及自动驾驶仪输出的巡航功能控制信号转换为自动导航的控制信号，实现自动驾驶仪的自动导航。

1.1.3适配器设计

适配器主要由A/D转换电路、AD/DC转换电路、离散信号转换电路、状态控制电路和电源电路等组成。

A/D转换电路由低通滤波器、缓冲隔离、梯度控制、A/D转换、钳位隔离等部分组成，如图2（a）所示。该电路的输入信号为雷达输出的模拟信号，制式为400Hz交流，灵敏度为30mV/Kt；输出为0.8V的脉冲信号，频率灵敏度为35.7Hz/Kt（可调）。

AC/DC转换电路由低通滤波、缓冲隔离、AC/DC转换、梯度控制电路构成，如图2（b）所示。该电路的输入信号为真空速表的输出，信号制式为400Hz交流、灵敏度为90mV/Kt；输出为直流电压、灵敏度为75mV/Kt（可调）。

离散信号转换电路由整形钳位、电平转换、反向器、缓冲器离电路组成，如图2（c）所示。该电路的输入信号为多卜勒雷达输出的代表速度方向（相对机体）的离散量，其输入高电平为+3.5V、低电平为+0.8V，输出高电平为+8V，低电平为+2V。

自动导航信号处理及控制电路包括信号控制电路和状态控制电路。信号控制电路由低通滤波、梯度控制、缓冲隔离电路等组成；而状态控制电路由电平钳位、逻辑控制、缓冲隔离及控制继电器等组成，如图2（d）所示。

上述所有功能电路，均经反复调试，优化设计，最后固化成模块。整个电路由六个模块组成，分别安装在两个印刷电路板上，如图3（a）和3（b）所示。

图中RGX-1A、RGX-1B为多卜勒雷达纵向速度信号和横向速度信号的预处理电路，包括低通滤波、缓冲隔离和梯度控制；RGX-IC为真空速信号的AC/DC变换；RGX-2为多卜勒雷达速度信号的A/D转换模块；RGX-3为离散信号的处理模块。

1.2极坐标指示器导航信号适配器

1.2.1适配器功能

该适配器完成导航计算机输出的地速串行数据（12.5±0.1kbit/s）中的目标方位、偏流角和待飞距离信号计算，并将目标方位和偏流角信号调整为极坐标指示器能够接收的符合ARINC407标准的同步器信号，将等飞距离信号调整为四位LED显示器的显示信号。

1.2.2硬件设计

以8031单片机为信心，结合相应的电路设计，构成一个ARINC429总线信号的求解和信号匹配系统。硬件设计框图如图4所示。

图中，8031作为核心芯片，它与27256程序存储器和61256数据存储器组成单片机最小应用系统，完成对导航计算机输出的ARINC429总线信号进行采集、转换、计算和信号匹配等操作并进行控制。

3282板以HS-3228、8255等芯片构成处理电路，现将导航计算机的32位ARINC429串行数据转换为符合8031单片机8位数据总线要求的并行数据，由单片机最小系统控制，实现数据的转换和采集。

SZZ板以高精度数字/轴角转换模块和8155等芯片为核心，构成目标方位角和偏流角的数字/轴角转换电路，实现将3282板采集来的目标方位角和偏流角的数字量转换为符合ARINC407标准的同步器信号，送给极坐标指示器，使其指示相应的参数。

8279板以8279芯片为核心，构成键盘和显示器驱动电路，实现待飞距离的显示数据的处理和四位LED显示器的功率驱动。

1.2.3软件设计

为了便于程序的调试和修改，软件设计采用模块化设计方法。程序模块主要包括主程序模块、中断服务（数据采集）子程序模块、数据转换子程序模块、信号匹配子程序模块、数码显示子程序模块等。其中数据采集子程序和数据转换子程序流程图如图5（a）、(b)所示。

导航范文篇9

基于北斗导航系统的电力管理系统的主要任务可以归纳如下：

1.1实现电力管理系统的动态监测

实时动态监测电网全部信息，监测数据反映系统动态行为特征。主要应用领域如下：稳态分析、全网动态过程记录及事故分析、电力系统动态模型辨识及模型校正、暂态稳定预测及控制、电压及频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、全局反馈控制、故障定位及线路参数测量等。

1.2实现整个区域电网的调度管理

使得设备满足负荷的需要；使整个电网安全可靠运行和连续供电；保证电能的质量；经济合理利用能源。

1.3实现电力管理系统的精确授时

系统依靠北斗卫星导航定位系统提供高精度时间基准，实现电力系统的同步相量测量。由于电厂大多采用不同厂家的设备、系统，而其大多采用各自独立的时钟，存在较大的时间偏差，因没有统一的时间基准，不利于运行维护和数据分析。通过北斗卫星导航定位系统的高精度基准，建立统一的时间同步系统，统一所有设备、系统时间，可较好地满足运行监控和事故后故障分析的需要。且采用北斗系统进行授时，摆脱了GPS束缚，不受制于人，精度可达小于1us。

1.4电网事故与紧急事件处理及报警

基于北斗导航系统的电力管理系统具备事故与紧急事件处理和报警的功能。当某个区域发生的输电线路发生异常状况是，管理系统能够迅速识别和报警，定位异常区域地点并采取相应的处理措施。

1.5电网数据传输的实时有效传输

电力管理系统可以利用北斗卫星通信链路实现各个子发电站和变电站间到监控系统中心站之间或者其自身之间的通信能力，也可以通过电力管理系统的数据网络SPDnet网，实现各个分系统与中心站的通信，从而保证系统数据的实时传输。

2.系统总体设计

2.1研制思路和关键问题

2.1.1研制思路基于北斗导航系统的电力管理系统解决了电网的同步相量测量技术应用于电网监测的时钟源可靠性的问题。系统的电网广域实时动态监测系统(WAMS)使用国产北斗卫星导航定位系统为主，GPS系统为辅的方式为电网的同步相量测量单元(PMU)提供精确的授时信号，并采用可观性分析和同调性分析相结合的方法，对电网进行了布点规划。基于北斗的电网监测管理系统为双机双网结构，采用Unix服务器，给出了拓扑结构图。建设电力系统的同步相量测量技术和现代高速数字化通信网络，为电网动态过程和在线监测提供了技术的支持和保证。电力管理采用电网广域实时动态监测技术实现准确捕捉电力系统在线故障扰动、低频振荡以及人工试验等情况下电网动态过程的技术手段。电力系统的各个分PMU站为系统提供全网采样和计算的相量数据，通过北斗卫星通信和电力调度数据网实时传送到监控系统中心站，使调度员能在调度中心及时了解电网的动态信息，在满足电力管理系统的整体性能指标的前提下，突出可靠性、实用性、标准性、先进性和低成本的设计指导思想。2.1.2关键问题（1）电力管理系统的高精度时间同步基准：为保证数据测量的高度同步性，便于数据在统一时间基准下比较。基于北斗导航系统的电力管理系统中的同步相量测量技术可以较好的解决这个问题。（2）电力管理系统的实时通信机制：为保证数据传输的高可靠性和高实时性，便于监控中心对各分站PMU系统进行实时监控。这个问题的解决依赖于当前电力系统通讯技术的发展情况，基于北斗的通信功能是实现电力管理系统的实时通信提供了一个有效的办法。

2.2系统组成结构

系统网络拓扑结构。基于北斗导航系统的电力管理系统结构由安装在各个发电站和变电所端的测量装置———PMU分站和电力管理系统的监控系统中心站组成。根据电力管理系统的特点和需求，系统总共分为3个分系统组成：监控系统中心站，电站的数据采集系统（PMU分站）、通信传输系统。电力管理系统通过北斗授时终端提供的精确授时信号对各个分电站进行统一授时，并且在各个区域的变电站和发电站采集到各种电力方面的数据，然后利用通信传输系统将信息转发到地面的运营平台。地面运营平台将信息送往一个集中的应用数据中心，中心对数据进行处理后可提供两个数据通路：一路将信息经过卫星转发到用户指挥机，由指挥机将信息送到监控系统中心站；而另一路可通过INTERNET网经有线送到监控系统中心站。监控系统中心站对接收到的数据进行相应的存储、分析、处理、监控等，至此完成一次信息的上传作用。监控系统中心站对变电所和发电站的的指令操作信号则已相反的路经方式下达，可以对其完成电力调度，动态调控以及远程遥控功能，从而实现控制功能。

3．北斗在系统中的主要应用

3.1高精度授时应用

北斗／GPS时间同步系统，是针对电力系统基于卫星授时的高精度、高可靠性的综合时频应用系统，采用北斗／GPS双卫星系统互为备用工作模式，可完全替代GPS授时产品，满足电力系统的电厂、变电站、自动化等领域的时间和时钟同步需要。系统采用模块化设计，可较好地满足电力系统未来发展和系统扩容的需要。电力北斗／GPS时间同步系统采用我国自主的北斗及GPS双卫星系统互为备用授时机制，同时接收北斗与GPS卫星发送的时间同步信号，获得外部时间基准信号；利用本地恒温晶体钟的短稳特性及卫星授时信号的长稳特性，输出高精度的时问同步信号，脉冲信号授时精度优于100ns。时间同步系统主要由卫星接收天线、北斗高精度授时接收板、GPS接收模块，时频标数据处理单元、各应用处理单元和接口模块，系统应用软件等组成。北斗接收单元主要由北斗天线，高频、中频数据处理、多普勒校正与秒脉冲合成等模块组成，主要完成卫星信号的接收与放大、滤波、信号的下变频，解扩解调、时间信息合成输出等功能。采用天线一体化设计、高精度时频时间合成技术、北斗卫星轨道预测等技术。GPS接收单元接收GPS卫星信号，产生时间信息和时频标信号。与北斗接收单元互为备用。恒温高稳钟提供高精度频率信号。时间处理单元是设备的重要组成部分。卫星信号正常时，依据卫星接收模块根据提供的授时信息，维持高精度的时间信息，输出到应用接口单元产生时间同步信号等。卫星信号异常时，利用恒温晶钟提供的频率信号，在一定时间段内维持一个高精度的时问信号输出。为满足不同设备对各种时间同步信号的需求，IRIG_B码生成单元合成IRIG_BDC码和AC码时间同步信号；脉冲生成单元生成不同接口类型的1PPS、1PPM、1PPH时间同步信号，NTP网络授时单元通过网口利用NTP协议对外授时，实现计算机网络高精确度对时；人机交互单元观测设备工作状态，设置设备工作方式、外部时间基准信号、输出接口类型等，告警及检测单元对系统的异常情况进行告警提示，监测时间同步信号的接口。

3．2基于北斗在输电线路故障定位中应用

在电力系统中，输电线路经常发生各种故障，由于线路很长，并且很多线路地形复杂，要寻找故障地点就非常费时费力又耗资。传统的故障测距方法利用电压除以电流得到阻抗，然后根据线路参数估计故障距离，由于线路故障大多为非金属短接，过渡阻抗无法确定，造成误差很大。因此，对电力系统输电线路进行快速准确的故障定位是保证系统安全稳定运行的有效途径之一。随着电力系统调度自动化的迅速发展和微处理机式故障录波器的开发应用，故障分析测距的全过程可以自动完成，而线路两端的电气量的应用又将使故障测距的精度大为提高。用双端信息的故障测距算法的核心问题就是双端信息采样是否同步。所谓同步采样是指：在任何采样时刻，不同装置的电压、电流基波相量采样估计值具有统一的参考基准，相互之间可以直接进行比较。采用行波法实现双端测距装置，在故障线路两端分设检测元件，用以检测到达两个母线的初始行波而构成两端测距，若能在同一时间基准下测量出两端首次接受到行波浪涌的时间，则能容易地计算出故障的距离。由于光速为3×105km/s,当两端时间测量上有lμs的误差时，即可产生150m的测距误差。因此，要想获得高精度测距结果，两端计时系统必须保持微妙级同步，这是解决双端行波测距应用的关键问题。用行波法实现测距装置，在故障线路两侧分设检测元件，用以检测到达两个母线的初始行波而构成两端测距。为了准确标定故障初始行波浪涌到达两端母线的时刻，线路两端必须配备高精度和高稳定度的实时时钟，而且两端时钟必须保持精确同步。

3．3基于北斗卫星导航定位系统的通信

3．3．1基本功能

数据通信模块控制子系统是主要功能是保证北斗通信和电力管理系统运营服务通信的畅通。其基本功能包括：（1）接收北斗通信：通过VPN连接北斗地面总站，获得由总站转发来的所有运营中心下属北斗终端发射的数据通讯信息，将获得的数据信息交由处理通信、应用服务及管理模块处理。（2）发射北斗通信：通过北斗指挥机群将运营中心的控制指令信息、短信通信信息和其他增值服务信息发射到北斗卫星，从而送达目标运营中心下属北斗终端。（3）移动通信服务：通过和移动通信网关的连接实现管理平台的北斗通信与移动通信的互联互通。（4）增值服务：通过和外部增值服务系统的连接实现管理平台的增值服务，增值服务的内容包括天气预报、新闻、商情、保险等等。（5）系统运行：通信、应用服务及管理模块负责联接系统内各个模块和子系统，包括向服务坐席管理子系统提供管理平台状态信息、控制指令接口等，向连接管理平台的各应用服务系统用户提供所需的数据信息，连接数据存储、处理及备份子系统等，这些系统运行功能保证整个运营系统的通信和服务的正常运行。（6）运营服务计费：根据运营计费模式，对管理平台下属用户订购使用的服务进行自动计费。

3．3．2组成结构

导航范文篇10

关键词：农业机械；导航技术；发展；应用

农业机械自动导航技术是实现现代化农业的重要技术，在农业生产中占据了较高的地位，具有较为广阔的发展前景，能有效提升农业生产效率，促进农业精细化发展。

1农业机械导航技术发展现状

随着科学技术发展，农业机械导航技术已经开始逐渐运用到农业领域当中，为农业现代化发展起到了重要的推动作用。农业机械导航技术的运用，能有效地提升农业经济效益。通过导航系统，实现对农田的精准定位，利用农业机械，农民能利用民航系统、传感器系统，对农作物产量情况、土壤情况进行准确了解，及时了解农作物生产中相关问题，以便于有针对性地研究与解决这些问题，积极进行农业治理工作，保证农业生产质量与产量。从目前来说，农业机械导航技术发展前景广阔。传感器技术是农业机械导航体系中关键的技术，在农业机械生产中，引入传感器技术，能为农业种植、施肥等提供自动化支持，减轻农民工作量。在大型农业机械中安装传感器，能对农作物含水量、产量等进行检测。同时，结合GPS定位技术，能对农作物各个生长阶段情况实时检测，以便及时采取措施解决农作物生长问题，大大提升农业生产效率。

2农业机械导航技术在农业生产中具体运用

2.1对土壤情况进行观察。农业生产过程中，土壤质量在某种意义上决定了农作物生产情况、产量等，可以说土壤质量优劣尤为重要。通常来说，在农业种植前，需要进行土壤采集检测，对土壤肥力等进行判断。对于大规模土壤采集工作来说，不仅工作量较大，效率低，同时还可能导致采集样本不具有代表性，影响检测结果。而引入农业机械导航技术能有效地解决这一问题，具体来说，在土壤采集车辆中，可以安装地理信息系统、导航系统，根据采集土壤样本的要求，合理地规划采集车辆的路线，对农业机械进行有效控制，保证土壤采集工作顺利进行，便于下一步检测。地理信息系统对土壤检测结果进行接收、记录。将地理信息系统与导航系统技术有效结合起来，能实时获得土壤信息采集样本信息，解决采集土壤工作效率低的问题。2.2对农作物产量进行监测。农业生产实践中，农业机械导航技术运用十分广泛，将其运用到收割机械当中，能保证收割的效率，并对农作物产量进行实时监测。我国农作物种类较多，农业生产中，还需要根据不同农作物种植特点，选择有针对性的农业机械导航技术。例如，对于大豆种植产量监测中，可以在联合收割机上安装重量传感装置，配合有关的含水量监测设备，对大豆产量关键因素（重量、含水量）进行有效监测。将监测的数据利用计算机技术进行分析、计算，就能得出完整的大豆产量监测报告，为下一步农业生产工作提供数据支持[1]。2.3保证合理施肥。传统人工施肥不仅耗时耗力，效率极低，同时还会造成施肥不均匀，浪费大量的肥料，增加农业生产的成本。将农业机械导航技术运用到农业施肥过程中，能根据土壤检测报告，对农田需要施肥量进行有效的分析计算，之后利用导航系统获取农田的实时位置，对于不同农田施加不同肥量。将农业机械导航技术运用到施肥工作中，效率大大提升，同时还能保证农作物施肥精确性，节约肥料，控制农业生产成本，促进农业生产效益提升[2]。

3农业机械导航技术发展趋势

农业机械导航技术作为一种新型的农业技术，具有较为广阔的运用前景。但是就目前而言，国家还没有实现该项技术的普及，在未来的发展过程中，还需要不断结合新的技术形式，例如，可以与GPS技术联合使用，提升对土壤检测的精确度，还可以将其运用到现有的小型农业机械中，便于推广普及；另外，与液压技术联合起来，提升农业机械化程度，有利于实现在播种、喷药、施肥、收割等全自动，且对农作物生长进行实时的监控，对农业生产提供全方位支持[3-4]。近年来，物联网随着网络通信技术发展而迅速发展起来，在各领域都有较好的发展前景，将其与农业机械导航技术联合，构建一体化农业网络导航体系，是新时期农业机械导航技术发展的重要趋势。目前，对这方面的研究已经展开，在2018年潘梅梅等人以GPS导航技术为核心，利用物联网实现多台农业种植机械网络级联，实现一体化作业操作。

4结束语

农业机械设备导航技术是一种先进的技术形式，近年来在我国农业生产中得到了广泛的运用。在科学技术的发展推动下，农业机械导航技术也逐渐向着多样化、智能化的方向发展，通过对导航技术合理运用，有利于提升农业生产产量，保证农产品质量，符合我国农业可持续发展战略，值得推广。

参考文献：

[1]崔志富.农业机械导航技术发展分析[J].农民致富之友,2017,12(8):21-22.

[2]赵岩,陈学峰.新疆兵团精准农业发展与北斗卫星导航技术的应用[J].石河子大学学报.2017,25(3):99-101.

[3]张继武.新时期农业机械导航定位技术应用与发展[J].农业工程技术.2017,11(3):32-33.