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拖拉机自动导航技术是当前精准农业中最活跃的研究领域之一,也是未来农机智能化作业的主要手段。本文根据拖拉机作业工况复杂,作业环境恶劣以及作业路径精度要求高等特点对农业车辆GPS自动导航关键技术进行了深入研究。主要研究内容如下：(1)测试优选液压换向阀。设计了导航专用液压控制阀测试平台,该平台可以实时采集被测阀各口流量、压力,并通过RS485总线传输至上位机进行分析、处理；提出了依照死区特性和速度特性评价方向控制阀的方法,评测了电磁换向阀、电液伺服阀和比例方向阀的性能,最终选定比例阀KDG4V-3S-33C22A作为方向控制阀。(2)设计导航阀组。以比例方向阀为核心,利用多种插装阀设计了拖拉机自动导航系统换向阀组：该阀组通过MBS1250压力传感器判断驾驶状态(手动或自动),采用伊顿DPS2-10逻辑插装阀实现手动、自动油路切换,利用两个SPC2-10止回阀组成液压锁防止比例阀因为泄露原因造成转向误差。最后利用该导航阀组对福田雷沃M1004拖拉机进行了电液改造,实现了拖拉机转向的电信号控制。(3)搭建拖拉机自动导航系统硬件平台。设计了基于PIC18F2580芯片的导航控制器,结合Trimble5700RTK-GPS定位系统、AHRS-3000姿态传感器和MEMS陀螺仪CRS03-02完成拖拉机自动驾驶系统硬件平台搭建,为实现拖拉机自动导航提供了硬件基础。这里使用MEMS陀螺仪测量前轮转角,与传统编码器测量手段相比,减少了连接件的使用,降低了拖拉机改造难度,提高了系统寿命。(4)开发导航系统上位机软件。基于Windows XP操作系统,在Microsoft Visual Studio2010开发环境下,使用C#语言开发了拖拉机自动导航系统软件,包括数据通讯、数据采集处理、路径相关、控制决策和界面显示五个主要功能模块,实现了传感器数据采集、信息融合、路径规划、路径跟踪控制和系统调试等核心功能。(5)研究导航控制算法。比较分析了模糊控制、自适应模糊神经网络和纯追踪模型跟踪算法,设计了基于纯追踪算法的导航决策控制系统,建立了拖拉机运动学模型。利用Matlab/Simulink对纯追踪模型进行了仿真分析,仿真试验结果表明：当前视距离为2.06m时控制效果最佳,系统具有良好的稳定性和灵敏性。(6)拖拉机自动导航系统试验研究。以自主研发的拖拉机自动导航平台为基础,设计了平坦路面直线行走控制试验和田间直线行走控制试验。试验结果表明：在平坦路面上,以lm/s速度自动驾驶时,最大横向偏差为5.3cm,平均误差为1.5cm,均方根误差为2.5cm；以相同速度进行田间耕地作业时,最大横向偏差为8cm,平均误差为0.7cm,均方根误差为3.6cm。自动导航系统已经初步具备了实时、稳定地跟踪直线路径行驶的能力,达到了精准农业作业要求。