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装上“天眼”,他让农机更智慧
2018-12-13 09:48:00  来源:新华日报  
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  凌晨,随着两颗“北斗三号”卫星升空,北斗三号基本系统星座部署完成……前不久发生的这一幕,意味着国内的北斗服务及北斗产业将迎来黄金发展期。

  “天上北斗好用,地上用好北斗”。在无锡,一家名为卡尔曼的企业创造性地将北斗引入农业领域,催生了“北斗+”应用新模式。而这家企业的带头人,就是入选2018年江苏省“双创计划”的吴飞。

  2007年,吴飞从南京航空航天大学毕业,进入中国航天科技集团公司第五研究院,师从“北斗之父”孙家栋院士,研究卫星导航技术。恰逢中国航空航天领域异军突起,吴飞先后参与“海洋二号”卫星精密定轨、“神舟8号”飞船与“天宫一号”空间站交会对接等重大任务。

  看着一颗颗卫星上天,吴飞心中升腾起骄傲和自豪。冷静下来,一个现实却让他陷入沉思。“中国在轨运行的卫星有100多颗,仅次于美国,称得上卫星研制大国。但在卫星应用方面却存在短板,明显‘天长地短’。”吴飞说,中国的卫星应用市场规模至少有5000亿元,现在仅开发“冰山一角”。要让卫星产业领域“天”“地”平衡,必须发力地面应用,让更多老百姓走进“北斗生活”。

  抱着“亲手送上天的卫星一定要用好”的信念,2015年吴飞带领团队从北京来到无锡,创办卡尔曼导航技术有限公司,并选择农业作为切入点。

  在公司展厅,一款红色的无人驾驶拖拉机模型摆在最显眼位置,它的核心是驾驶室里巴掌大的方盒子,这就是卡尔曼自行研发的北斗农机自动驾驶系统。该系统由卫星接收天线、车载显示屏、北斗高精度车载定位终端、行车控制器、角度传感器等组成,通过北斗卫星精确定位,农机能够前进、后退、紧急制动和避障,适用于整地、起垄、插秧、收获等各农业生产环节。操作时,机手把耕种的面积、土壤的厚度等作业参数输入导航系统,天线接收到信号后就可以引导农机进入自动作业模式。

  在内蒙古通辽市,10万亩玉米作业区今年使用了这款无人驾驶拖拉机,用工只需7个人。“‘天’‘地’协同,不仅实现农业规模化,也推动精准农业发展。”吴飞告诉记者,无人驾驶拖拉机每天至少能作业1000亩,是普通拖拉机的两倍。从玉米播种到收割,卫星每天对大田“扫描”一次,对温度、风力、土壤墒情等信息提前预报,帮助决定何时进行灌溉、施肥;分析叶绿素含量,从而判断是否有虫害。卫星技术与现代农业技术相结合,对农机、农资、农作实施精确定时、定位、定量控制,最大限度提高农业生产力。整个作物生长期,产生120多张卫星扫描图,累积起来就是宝贵的农业大数据。

  农业生产受自然条件影响很大,各地对农机的需求也不相同。为了把农艺和农业现实结合起来,一帮研究卫星的“天之骄子”一头扎进生产一线。“我们团队大部分是80后,农业经验少。从2016年开始,每年开春,我和伙伴们要在新疆、内蒙古的农村待上两三个月,加深对农业的理解。”吴飞告诉记者,他们跟农民同吃同住同劳动,常常早上6点多出门,夜里九十点钟才回家,一天只吃两顿饭。风吹日晒,皮肤变得又黑又粗糙。他们开启田间地头的“路演”,介绍自己研制的无人拖拉机,同时让农民亲手操作后听取意见。

  “没想到收获大得不得了!”吴飞说,好几项改进都是从农民那里“取经”得来的。农民们特别珍惜土地,因此无人拖拉机播种行距、株距控制误差小于2.5厘米,土地有效利用率从80%提高到95%以上;西北地区野外光照强,显示屏亮度提高4倍;新疆农场风沙大、环境恶劣,自动驾驶系统采用了完全防尘、防水处理;少数民族地区很多农民看不懂汉字,操作界面诞生了维吾尔语、蒙古语版本,还推出俄语、英语等外语版本。

  贴近农业生产实际,令卡尔曼的产品一经问世就大受欢迎。目前,公司投放的无人驾驶拖拉机已有2500多台,占据国内45%的市场份额。今年预计可实现销售额5600万元,同比增幅达80%。明年产品将出口到巴基斯坦、坦桑尼亚、马来西亚等国家。

  从2015年第一台无人驾驶拖拉机问世,卡尔曼的产品已更新到第三代,技术能力与国外产品保持同一水平。经过3年不懈奋斗,卡尔曼的员工数量从最初的7人增加到68人,其中80%拥有硕士以上学历。企业在航空航天领域和智能农机装备领域拥有了核心自主知识产权,获得“用于农机无人驾驶的避障路径规划及其控制方法”“一种同轴位移测量装置”等发明专利10多项。公司还与中科院微系统所、南京航空航天大学等单位成立联合实验室,构建人才梯队。

  “我们将深耕无人农机领域,扩大北斗在农业上的作用。”吴飞介绍,公司团队努力拓展研发方向,开发出北斗无人自动割草机、北斗卫星平地机、北斗深耕探测仪等一系列产品。

  本报记者 浦敏琦

标签:卫星;北斗;农机
责编:王凰
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