GPS技术在精确农业中的应用

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1、2001年11月农机化研究第4期GPS技术在精确农业中的应用臧荣春，欧阳斌林（东北农业大学，黑龙江哈尔滨150030）[摘要]精确农业所提供的技术体系及认识思维模式对中国的农业现代化进程有着深远的影响。GPS技术是精确农业技术体系的关键技术之一。在此，对GPS系统的组成及工作过程进行了简要介绍，并举出GPS在精确农业中的两个应用实例。[关键词]精确农业；GPS；全球定位系统[中图分类号]S126[文献标识码]A[文章编号]1003─188X(2001)04─0086─03精确农业又称为精确种植（PrecisionAgricul-确的3维坐标、导航与时间信息。美国国防部发射tural

2、orPrecisionFarming），是近年来国际上为和经管的24颗卫星提供世界范围的地表定位。20合理利用资源，提高农作物产量，降低成本，改善世纪90年代初，有18颗卫星提供了附加的地表定生态环境而兴起的农业科学研究的热点。其含义是位能力。目前，地球上空已有27颗卫星在运行（3按照田间每一操作单元的具体条件，精细准确地调颗备用）。GPS系统这一全新的现代定位方法已全面整各项土壤和作物管理措施，最大限度地优化使用取代常规光学和电子仪器，通过与现代通讯和计算各项农业投入（如化肥、农药、水、种子和其它方机技术相结合，以同时测定3维坐标的方法将测量面的投入量），以获取最高产量和最大经济

3、效益，同定位技术扩展到海洋和外层空间，同时从定点扩展时减少化学物质使用，保护农业生态环境，保护土到区域，从静态扩展到动态，精度达到mm级。地等农业自然资源。精确农业技术将现有的电子技1.2GPS系统组成术与信息技术及全球定位系统（GPS）结合起来，开（1）空间部分。在地球上空约21083km的上空，拓了一个新的科研领域，为现代农业管理提供了一26颗导航卫星分布在6个椭圆轨道上，运行周期为个新的手段。12h。卫星上的电子系统包括导航电文存储器、高稳精确农业是以信息科学发展为基础，结合地理定原子钟和L波段双频发射机等。信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、遥感（2）地面站部分

4、。包括4个监控站、1个上行技术（RS）、计算机自动控制系统、网格抽样技术、注册站和一个主控站。地面站都设置在美国本土，产量监测器、作物模拟模型等核心技术，形成的一每颗卫星每天至少经过一个地面控制站上空。套农业管理系统。前3S系统（GPS、GIS和RS）用（3）用户设备。GPS接收机是最主要的设备。于及时采集田间信息，经过信息处理形成田间状态它是一种相关接收机，具有码的补捉、码的补定、图，来反映田间肥、水、病、虫和产量的不均匀分电文解调和位置计算等功能。它的主要功能是接收布；后3S（ES专家系统、SS模拟系统和DSS决策卫星发来的信号，并利用本机产生的伪随机编码取支持系统）根据前3S

5、的信息，生成优化决策。得距离观测量和导航电文。根据导航电文提供的卫1GPS系统介绍星位置和钟差改正信息，计算接收机的位置。1.1GPS系统的现状GPS系统的基本观测是卫星发射天线和接收机天线GPS全称为全球定位系统（GlobalPosition间信号传播时间，通过传播时间来推算距离。为提System），硬件是由环球通讯卫星和接收装置组成，高抗干扰性，GPS系统采用了伪码扩频调制方式，是基于卫星的无线电导航定位系统，为用户提供精载波频率有L1（1575.42Hz）和L2(1227.60Hz)两种。卫星播发的信号共包括P码、C/A码和D码。[收稿日期]2001-04-23[作者简介]臧

6、荣春（1974-），男，黑龙江哈尔滨人，东北农业大学在读硕士，研究方向为智能检测与自动化控制。-86-2001年11月农机化研究第4期C/A码供一般用户使用，P码是供美国军方及特许用4精确种植中的GPS户使用的。用双频P码提供的高水平的动态定位称精确种植作业的关键技术之一就是确定作业为精密定位业务（PPS），水平精度约17m。C/A码者或机器的瞬时位置，最合适的系统就是GPS。不单频信号提供的动态定位精度称为标准定位业务同的农田作业要求的位置精度不同，变量施肥要求（SPS），水平精度约100m。30m、变量施用除草剂要求1m、测产要求10m、行栽2差分GPS技术要求10m、构筑种床

7、要求5cm、避免喷药重叠要求GPS是美国为军事目的而研制开发的。为了限10cm。差分全球定位系统DGPS(DifferentialGPS)制其他国家从GPS系统获得信号的能力，美国政府的开发成功，使定位的精确度达到1m以内或更高。对其精度进行了人为限制：1991年7月1日，美国这个精确度对农场机械速度的实时性来讲是一巨大对GPS在轨卫星全部实施了SA政策。美国开放的所成就，它适应于田间作业机械的准确定位。在旋耕谓的SA（selectiveavailability）政策