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农业农村部农机作业监测与大数据应用重点实验室研制了农机北斗导航与大数据技术，共分为两个部分。

（一）建设了国家农机作业北斗大数据。通过“北斗精准农业应用”国家重大项目（国拨3.02亿元），建设了国家农机作业大数据，首次集成了国内主流农机企业的北斗定位数据，首次实现了国家级大范围农机数据共享和大数据应用服务。截至目前已接入农机51.5万辆。解决的关键方法与技术包括：农机作业轨迹分割和农机作业统计建模。相比传统的DBSCAN，模型的F1-score提升7.95%，接近98%，达到了田路分割的要求；研发的GCN模型解决了较低频次轨迹的精准分割问题。基于农机作业北斗大数据，创新性地构建了大规模、大范围的农机作业统计与分析模型，并结合小麦跨区机收进行了深度应用示范。

（二）研发了农机无人驾驶与自主作业技术。针对农村“用工难、用工贵、用工差”问题，基于北斗/IMU/Camera等多源传感器和无级变速（CVT）拖拉机，通过精确感知、定位、规划、导航与控制，实现了农机无人驾驶和自主作业。操作人员通过移动控制站，即可实现一人多机控制，可有效减少劳动力数量和用工成本。解决的核心关键技术包括：机耕道场景辨识模型，全场景目标检测模型，全局运动规划，全场景多源融合定位、导航与感知技术。以上技术可有效保障无人农机在全场景、全地形、全流程和全天候的作业安全、作业质量与作业效率。

（一）国家农机作业北斗大数据应用。结合“三夏”小麦跨区机收，基于农机作业大数据和智能挖掘算法，制作和发布“麦收快讯”，提供小麦收割作业热点图、收割进度动图、作业重心图、收割面积、收割时长中位数、麦收排行榜等信息服务。据此，农业农村部门可全面及时地掌握小麦收割进度，提供及时的应急保障信息和服务；农机企业可追踪农机的位置和工况，围绕作业热点配置配件和维修资源；农机手可更加科学地选择跨区时机和路线。进一步，可量化评价我国农机分布均衡性、农机利用率、农机作业效益、跨区作业模式等，深刻揭示我国农机社会化服务现状、特征和问题。“麦收快讯”引起了行业的高度关注，2022年起经农业农村部官网和CCTV-17《中国三农报道》每日发布相关数据。因此，农机大数据可应用于生产力、生产关系和上层建筑三个层次，体现了北斗在农业行业的深度应用。

（二）拖拉机无人驾驶与自主作业技术应用。该技术已应用于2020年北京大兴榆垡镇和2021-2022年密云陈各庄村的耕整地、玉米/小麦播种，能够在确保作业质量的同时实现人机分离。2022年10月17-18日，CCTV-17以《无人农机迎来发展黄金期要根据需求分阶段逐步推进》为题，连续播出2期吴才聪教授关于无人农机发展的专访，介绍团队研发的无人驾驶拖拉机。

经济效益：

（1）减少用工成本，缓解用工难问题。农机无人驾驶技术通过“一人多机”，可减少1/3~1/2的用工数量；无人驾驶控制系统成本约3万元/套（按6年使用寿命计），机手年薪约4~12万元（含四险一金，呈上升趋势）。

（2）提高土地利用率，增加种粮收入。熟练机手的驾驶精度约为±10 cm，而无人驾驶精度可达到±2.5 cm。

（3）延长农机作业时间，增加作业收入。可望为农机手增加20%以上的作业收入。

（4）大幅减少调查费，节约三公支出。以农业农村部10人、省市农业农村厅4人、地市农业农村局3人，每年春耕、夏收夏种与秋收3次，每次3天计，全国每年可减少调查费约1385万元。

（5）节省燃油消耗，实现节能环保。相比人工驾驶，无人驾驶更为平顺。可减少约8%的燃油消耗；

社会效益：

（1）得到行业高度认可。2021-2022年，基于北斗大数据编制的“麦收快讯”“稻收快讯”“玉米收获快讯”等，得到了全行业的高度关注和认可，《科技日报》《农民日报》《新华社》、北斗官网和CCTV-1《晚间新闻》进行了连续报道，农业农村部官方网站和CCTV-17《中国三农报道》每日发布统计数据，得到了财政部农业农村司、国家发改委高技术产业司、农业农村部农机化司、科技部高新技术司、科技部农业农村中心、农业农村部农业机械化总站等多个部门、协会、学会和企业的高度认可。

（2）支持度。得到国家发改委专项资金（3.0121亿元）支持，获得了潍柴雷沃重工股份有限公司、江苏沃得农业机械有限公司等20余家企业的信任，首次集成了国内主流农机企业的北斗定位数据。得到科技部“十三五”国家重点研发计划和北京市科委计划的支持，也得到科技部“十四五”国家重点研发计划的支持（指南由团队起草）。

（3）乡村振兴贡献度。农机大数据通过北斗赋能农业生产和农机管理，实现节本增效和节能环保，系统性地助力乡村振兴。而农机无人驾驶技术直接切中“谁来种地”和“如何种地”的痛点，对于农村留人、改善工作条件和增加种地收入等方面意义显著。

（4）生态保护贡献度。基于农机北斗导航与大数据技术，各级部门和人员均可减少无序流动、提高燃油使用效率，有助于建设美丽乡村和改善全国大气环境。

包括10位教授、12位副教授，近百位研究生，致力于北斗农机应用技术创新和产业推动：（1）建设了国家农机作业大数据，接入农机51.5万辆；（2）研发了拖拉机无人驾驶与自主作业技术；（3）发起成立了中国农机工业协会精准农业技术装备分会，促进了北斗农机应用的国产化、规模化和前装化。获省部级科技进步一等奖1项，中国卫星导航年会“北斗卫星导航应用推进贡献奖”1项，中国卫星导航定位协会风云人物奖1项。

核心成员包括：

吴才聪 信电学院 教授 农机无人驾驶与农机大数据

吕春利 信电学院 教授 农机无人驾驶

杨卫中 信电学院 副教授 农机无人驾驶

杨丽丽 信电学院 副教授 农机无人驾驶

陈瑛 信电学院 副教授 农机大数据

马钦 信电学院 副教授 农机大数据

翟卫欣 信电学院 副教授 农机大数据

张杰 信电学院 副教授 农机大数据

刘云玲 信电学院 副教授 农机大数据

1 建设了国家农机作业北斗大数据。通过“北斗精准农业应用”国家重大项目（国拨3.02亿元），建设了国家农机作业大数据，首次集成了国内主流农机企业的北斗定位数据，首次实现了国家级大范围农机数据共享和大数据应用服务。截至目前已接入农机70万辆。创新性地构建了大规模、大范围的农机作业统计与分析模型，并结合小麦跨区机收进行了深度应用示范。

2 研发了农机无人驾驶与自主作业技术。针对农村“用工难、用工贵、用工差”问题，基于北斗/IMU/Camera等多源传感器和无级变速（CVT）拖拉机，通过精确感知、定位、规划、导航与控制，实现了农机无人驾驶和自主作业。操作人员通过移动控制站，即可实现一人多机控制，可有效减少劳动力数量和用工成本。

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