農業機械化是指運用先進適用的農業機械裝備農業，改善農業生產經營條件，降低生產成本， 不斷提高農業的生產技術水平和經濟效益、生態效益的過程。北斗衛星導航系統（BDS）早已被應用 在農業生產中，目前北斗導航系統在農機化方面主要應用有農機自動導航駕駛系統、農機自主作業、 農機作業監管服務等方面，隨著北斗三號衛星導航系統的開通，未來定會為農業提供更加精確、智慧 的服務。北斗導航系統應用於農機化技術透過衛星遙感、無人機、田間物聯網裝置共同架設“天眼地 網”，定量、全面、立體化地獲取農情資料，使用智慧化農機裝置精準控制農機耕種管收，從而實現 農業機械化。高精度，智慧化是農業機械化的關鍵，北斗導航系統有訊號覆蓋範圍廣，定位精度高的 特點，可滿足農業機械化各方面的需求，可以很好的應用於農機化。本文研究了北斗導航系統在農機化中的應用發展現狀。根據國內現狀一些地區農機化已經取得的成果，結合其在農機自動駕駛、農機 作業監管服務精準農業等各方面的應用，闡述了北斗導航系統在農機化中應用的可行性。最後本文展 望了未來北斗導航系統在農機化中應用的具體內容以及發展方向。
農業機械化旨在運用先進的農業機械裝置，降低農業生產成本，提高農作物產量，改善農業環境，提升農作物耕種效率，從而提高農作物的經濟效益。北斗衛星導航系統能為全球使用者提供全天候、全天時、 高精度的定位、導航和授時服務。高精度的定位是北 鬥導航系統能夠在農業中應用的關鍵，北斗差分技術 能為其提供釐米級的定位精度，為精確農業的發展提供了強有力的保障。
北斗衛星導航系統應用於農業機械化意義重大， 可以降低生產成本，提升農產品產量和質量，減輕勞動強度，精細化田間精度，提高作業效率，為農產品 的耕種提供最科學的方案。北斗衛星導航系統在農業的應用非常廣泛，主要表現在農機自動駕駛以及農機 作業監管這兩方面，涵蓋了農作物耕、種、管、收等各個環節。透過北斗雙天線定向定位和差分技術，在 車輛的行駛過程中，可以實時的提供車輛的位置資訊和方向資訊等，分析這些資訊從而控制車輛自動駕駛。 透過基於北斗衛星導航系統物聯網技術、大資料技術、 雲計算等技術，對農作物生長週期進行實時監控，並根據實時資料採取澆水、施肥等相應的措施。北斗衛 星導航系統還能根據土壤影象，結合影象處理技術， 分析土壤的物理指標和化學成分，為農產品的提供科學的耕種方案。包括農作物的選取，土壤的施肥、旋耕、起隴等環節，以及種子所需的水分和肥料的具體數量。北斗衛星導航系統還能結合氣象監測系統，為農作物的耕-種-管-收各個環節提供最優的時間參考。
研究背景及意義
農業乃生存之本，立國之基，農業穩則天下安， 農業是保障國家安全的基礎性產業。發展農業是解決人民溫飽的基本需求，由農業農村部、中央網信辦在 2019 年 12 月印發的《數字農業農村發展規劃 （2019-2025 年）》中指出要加快生產經營數字化改造、 推進管理服務數字化轉型，加強國家農業農村大資料中心建設工程、農業農村天空地一體化觀測體系建設 工程、國家數字農業農村創新工程，全面提升農業農村生產智慧化、經營網路化、管理高效化、服務便捷 化水平。
傳統農業主要依靠農民經驗來引導耕種的過程， “靠天吃飯”的現象比較普遍。傳統農業生產技術也 比較落後，抵禦自然災害的能力較弱，隨著惡劣天氣的出現，往往容易出現災荒等現象。在傳統農業耕種過程中，金屬農具和木製農具成為主要器械，畜力則 成為主要生產勞動力，並且配有一整套的技術如土壤的改良、良種的選取、防止病蟲害、澆水施肥等。這 些手段在一定程度上提高了農作物的產量，但由於其侷限性，傳統農業的生產效率並不高。
現代農業核心則是數字化，以北斗衛星導航系統 為平臺，將傳統農業與北斗衛星導航系統相結合的“北斗+”模式。利用北斗衛星導航系統具備的優勢特點， 為傳統農業創造新的發展機會。運用北斗衛星導航系統與其他各項技術相結合，為農作物的整個耕-種-管收環節提供科學的、有效的指導。
系統裝配到農機裝置中，透過其導航技術，在大規模增加總產量的同時也減少了化肥的使用量。歐洲等國家則透過GPS系統控制農機裝置以實現小麥、玉米等農作物的耕、種、管、收等工作。荷蘭、日本等國家 則在美國、歐洲等國家之後相繼開展GPS導航定位應 用於農業的研究，併成功開始實施精準農業。
中國的精準農業起步較晚，但在國家863等重大項 目以及新一代北斗衛星導航系統成功建設的條件下， 中國的精準農業已經取得了較大的進步。目前我國的 精準農業主要應用在農機自動駕駛以及檢測監管等方面。
隨著新一代北斗導航系統的成功建設，我國的精準農業將的得到飛速的發展。目前我國的北斗導航系統應用於農業主要包括農機自動駕駛以及農機作業監管兩方面，形成了以北斗導航系統為核心，多種技術 為輔助的“北斗+”精準農業系統。
農機自動導航系統
農機自動駕駛技術集北斗系統、大扭矩電機精確控制、農業機械轉向控制技術於一體，可應用於各種 大中型拖拉機以及各種收割機、插秧機上，涵蓋了幾乎所有的農機裝置。農田作業對農業機械作業精度的要求使得農田作業對定位精度提出了一定的要求，不同的農機作業對定位精度的要求不同。農機導航、作業監測等只需要米級的定位精度；而農田的播種、插 秧、收割、精量施肥等則需要釐米級的定位精度。
北斗差分技術可提供釐米級的定位精度，能很好的解決定位精度的問題，基於北斗差分技術的農機自動導航駕駛系統由搭載在車身的若干感測器和車載衛星天線以及許多的地面基準站構成。在工作中，若干 個CORS（Cross-Origin Resource Sharing 網路通訊技 術）基準站透過行動網路向農機發送差分資料，與車載衛星接收天線接收到的定位資料進行實時聯合解算，為農機作業提供釐米級的定位精度。基於北斗差分技術的農機自動導航駕駛系統如圖1所示。農機自動 駕駛系統先根據作業要求，規劃農機作業路線，然後 導航控制器將車載衛星接收天線接收到的資料和差分 資料進行聯合解算，以獲取規劃的路線資訊。並根據 車身周圍的感測器提供的車輛姿態資訊、位置資訊、 航向資訊等實時的轉向控制機構傳送控制指令，如車 輪的轉向及角度、發動機油量的大小等，從而控制農機的行駛方向，使農機按照規定的路線行駛並能使作業精度達到釐米級，從而保證農機作業能高效高質量 的完成。目前，北斗農機自動駕駛系統已在新疆、內蒙、黑龍江、廣西、河北、山東、陝西、湖北、安徽 等省市實現規模應用，農業機械種類涵蓋30-350馬力 段拖拉機，多種插秧機以及多種收割機和打藥機等。
農機作業監管服務
基於北斗的農機作業監管平臺整合北斗定位、物聯網、資訊融合等技術，透過整合農機實時作業多源 狀態資訊和生產大資料，提供農機物聯網、安全監管、 資訊化管理綜合解決方案，實現農機管理數字化、視覺化、智慧化、精準化。應用作業型別包括旋耕、插秧、稻麥收割、深松整地、植保、播種、翻耕、深翻、 打捆、免耕播種、滅茬、秸稈還田、甘蔗收割、甘蔗種植、統防統治、中耕培土、造肥、耙地、烘乾等。
農田是農業規劃、生產、管理的基本單元，實現 農田資訊的資訊採集、實時監測是農業數字化、資訊 化的基礎。工作人員手持差分定位裝置，實時的透過行動通訊基站獲取資訊中心傳遞的差分資訊，差分 裝置因此獲得高精度的定位資訊，從而實現農田資訊 的精準測量。
“北斗+”遙感監測應用
“北斗+”精準農業系統結合衛星遙感技術、影象處理技術、氣象監測系統為傳統農業創造發展新生態。
北斗+遙感是北斗系統與衛星遙感技術相結合的 綜合應用，遙感衛星為北斗系統提供空間資訊，北斗 系統則根據遙感衛星提供的空間和時間資訊，對遙感 影象進行準確定位。二者再與地理資訊系統、影象處 理技術相結合，可根據具體位置的土壤影象，結合圖 像處理技術，分析土壤的物理指標和化學成分，為農 產品的提供科學的耕種方案。氣象監測系統則能提供 過去、現在以及將來的天氣資訊、空氣溼度資訊等， 為農業生產的各個環節提供最最佳化的時間參考，從而 在提高農業生產效率的同時降低生產成本，減少環境汙染等問題。“北斗+”農業綜合應用如圖3所示。
精準農業在提高農作物生產產量和農業生產效率的同時還能降低生產成本，改善農業生產環境，減少環境汙染，對我國農業發展有積極的推動作用。北斗 衛星導航系統與能為精準農業提供技術上的支援，“北 鬥+”精準農業系統則能為精準農業生產創造發展新生態。我國精準農業雖然起步較晚，但國家在863等重大 專案上對精準農業有大力支援，並且隨著新一代北斗衛星導航系統的成功建設，我國的精準農業勢必會得到飛速的發展。