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摘要:隨著時代的發(fā)展，我國農田出現(xiàn)集中連片和規(guī)?；洜I的趨勢，為農業(yè)機械的應用提供了空間。自動導航技術可以降低機械操作的人力成本，提高土地利用率，具有重要意義。語言理解是一種主動性的信息處理技術，成為整合農業(yè)機械各個系統(tǒng)的有力工具。為此，研究了英語語言理解在農機自動導航中的作用，概括了語言理解的整體過程，并分析了其核心和難點。以拖拉機為例，對相關的單詞進行聚類分析，列舉了實現(xiàn)3種功能的代表性事件，以提高我國農業(yè)機械的自動化水平。

關鍵詞:農機;自動導航;聚類;英語;語言理解

引言

隨著時代的發(fā)展，我國農業(yè)生產模式發(fā)生轉變，土地逐漸向種植大戶和農業(yè)科技公司等經營主體集中。在這種形勢下，大面積的連片農田數(shù)量日益增多，有利于土地的集中管理，也推動了現(xiàn)代農業(yè)技術的大規(guī)模應用。新的模式需要新的生產方式與之相適應，傳統(tǒng)的作業(yè)方式導致效率降低和成本升高，無法體現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化的優(yōu)越性。農業(yè)生產機械化是農業(yè)現(xiàn)代化的重要內容之一，農田的集中連片和規(guī)?；洜I為農業(yè)機械的應用提供了條件和空間。我國農業(yè)機械的起步較晚，但是發(fā)展迅速，農業(yè)機械化率在近些年得到了迅速提升，水稻、玉米和小麥這3大糧食作物的生產更是實現(xiàn)了全程機械化。目前的問題是機械化程度受自然條件影響較大，部分地區(qū)的機械化普及率還不高，機械的性能水平也有待進一步加強。因此，增強農業(yè)機械的適應性，提高自動化水平，對我國農業(yè)的長遠發(fā)展具有重要意義。精準農業(yè)是當今世界農業(yè)發(fā)展的新趨勢，推動著農業(yè)生產向科學化管理轉變，對農業(yè)機械也提出了新的要求。自動導航是農業(yè)機械自動化和智能化的重要體現(xiàn)，可以降低機械操作的人力成本，提高土地利用率。農機自動導航研究始于20世紀80年代，在計算機視覺和衛(wèi)星導航技術的支撐下，由最初的農機無人駕駛發(fā)展到后來的路線精確控制，作業(yè)范圍也擴大到播種、施肥、噴藥、整地和起壟等。當前，部分大型機械實現(xiàn)了計算機視覺和衛(wèi)星導航，不僅具有更高的作業(yè)效率，也使土地得到了充分利用。

衛(wèi)星導航和計算機視覺導航是農機導航最常用的方式。衛(wèi)星導航通過電子地圖和衛(wèi)星信號進行定位導航，比較成熟的系統(tǒng)包括美國的GPS、俄羅斯的GLONASS和中國的北斗。我國較早使用的GPS為民用級，定位誤差大，使用成本也較高。同時，核心技術由國外開發(fā)掌握，對其嚴重依賴造成了一定的壟斷格局，不能作為我國農機自動導航的理想選擇。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)由我國自行開發(fā)，掌握核心技術和自主產權，經過升級后的定位精度達到1m，已經在我國廣袤的土地上體現(xiàn)出巨大的應用價值。計算機視覺是在20世紀80年代誕生的，在農業(yè)上最初用于輔助機器人采摘水果，后來發(fā)展到農業(yè)機械的自動導航方面，利用其視覺功能識別機械的行走路徑和檢測障礙物。計算機視覺的局限性在于環(huán)境光照強度的變化會對圖像質量造成干擾，進而影響目標特征的提取分析效果。現(xiàn)階段的農業(yè)機械已經取得了長足的進步，自動化和智能化成為新的發(fā)展目標。一般的研究都是針對農機單個性能，若要實現(xiàn)農機整體性能的提升，則必須采用新型技術。語言理解是一種主動性的信息處理技術，可以應用在農業(yè)機械的控制方面，成為整合機械各個系統(tǒng)的有力工具。語言能夠表達特定的含義，是人類進行學習和交流的載體。語言理解是利用計算機處理語言的音、形和義，對字、詞、句和篇章進行輸入、輸出、識別、分析和理解，最終產生相應的操作指令。語言理解是一門新興的學科，內容涉及語言學、邏輯學、計算機科學和數(shù)學等，因此也是一門交叉學科。語言理解的層次由淺至深依次為詞法分析、句法分析、語義分析和篇章分析，最終目的包括理解輸入的語言信息及對輸入信息的概括復述。目前，語言理解主要應用在機械設計制造方面，是模擬分析和工序建模的基礎。

英語的語法簡單，語感自然，是世界上應用最廣泛的語言。英語的基本單元為26個字母，能組成大量的單詞。英語單詞根據各種語法進一步組合成不同的語句，能表達極為豐富的內容，這些特性賦予了英語在機械設計和控制方面的優(yōu)越性。因此，研究英語語言理解對農業(yè)機械的控制作用，既能吸收國外先進技術改善我國農業(yè)機械性能，又能提高我國成熟機械在國際市場的適應性。本文對英語語言理解在農機自動導航中的應用進行研究，分析多種類型單詞在農機路線規(guī)劃、速度控制和方向控制環(huán)節(jié)中的語義，用以提高我國農業(yè)機械的自動化水平。

1硬件設備與語言理解流程

1．1計算機和農機設備.語言理解的計算機為戴爾I4200型臺式電腦，配置包括Inteli6處理器、6GB內存和1TB的硬盤。計算機中安裝VisualC++軟件執(zhí)行英語語言理解功能，在Windows10系統(tǒng)的環(huán)境中運行。農業(yè)機械平臺為福田雷沃M1200－D型拖拉機，采用七頻天線接收北斗信號實現(xiàn)定位導航。衛(wèi)星信號分析由中海達公司的導航終端完成，可以實現(xiàn)厘米級的導航精度。拖拉機的自動行駛單元包括電子元件、執(zhí)行部件和測量傳感器，可以執(zhí)行轉向、變速、離合和剎車等操作。

1．2語言理解流程.根據結構特點，英語語言理解可以概括為詞法分析、句法分析、語義分析和篇章分析。詞法分析是在語法的基礎上，將輸入到系統(tǒng)中的單詞按照農機自動導航的各個功能進行分類，選擇最合適的詞義。經過分類和選擇的單詞意義之間具有多種組合，只有少數(shù)的組合能夠正確表達語義，其它的組合則由后續(xù)的糾錯功能處理。詞法分析完成后形成單句，進入句法分析的環(huán)節(jié)，即確定語句的合理性及單詞在農機自動控制中的功能。句法分析之后，正確語句可以產生合適的表示，并經過多類處理和規(guī)范化后作為語義分析的基礎。語義分析是依次分析語句中的單詞、短語和整句的語義，從而獲得語句所要表達的內容。語義分析是語言理解的核心和難點，準確的語義分析對獲得語句結構意義和結合意義都至關重要。語義分析包含對各種單詞的分析和聚類，單詞分析聚類成功后便進入篇章分析環(huán)節(jié)。篇章分析是提升語義分析的層次，結合上下文來獲得語義。篇章分析可以細分為篇章分析和語用分析，前者側重上下文的聯(lián)系，后者側重對語境的理解。篇章分析和語用分析相互聯(lián)系，最終獲得用于農機自動導航的信息指令。在語義分析或篇章分析失敗的情況下，語言理解過程自動返回句法分析步驟上，按照新的詞義組合重新分析.

2單詞聚類

語義分析是語言理解的核心和難點，而單詞聚類是語義理解的主要內容。本文中的聚類以農機自動導航中相關概念的內涵和外延為依據，將內涵相近或相關的離散概念匯聚起來。聚類的單詞類型有名詞、動詞、介詞、副詞等，它們都有著各自的功能。例如，名詞聚類用以確定語言的主體，動詞聚類用于描述主體的活動內容。名詞在英語各類單詞中的數(shù)量最多，還占據了多種句法位置。農機自動導航的名詞聚類要先建立相關的名詞知識庫，如路線規(guī)劃、速度控制和方向控制的相關主體，如表1所示。知識庫中的名詞主體屬性包含概念和內核格式，用以推導主體的其它屬性.

3控制功能

基于英語語言理解的農機自動導航是接收并理解操作者輸入的信息，根據單詞聚類設置環(huán)境條件，推理得到操作指令并進行相應的控制操作。語言理解以動詞聚類為基礎，針對各個功能依次建立獨特的自動導航動詞概念從屬樹、過程樹事實和靜/動態(tài)事件事實。路線規(guī)劃是在拖拉機作業(yè)前采用步長連續(xù)尋點法設定行進的具體坐標，并控制拖拉機在到達一個坐標點后繼續(xù)向下一個坐標點行進，直至完成整個路線。

4結論

研究了英語語言理解在農機自動導航中的作用，將理解的過程概括為詞法分析、句法分析、語義分析和篇章分析。語義分析是語言理解的核心和難點，而單詞聚類是語義理解的主要內容。以拖拉機的自動導航為例，對相關的名詞、動詞、介詞和副詞進行聚類分析，列舉了實現(xiàn)路線規(guī)劃、速度控制和方向控制這3種功能的代表性事件，可以提高我國農業(yè)機械的自動化水平。

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作者:杜堃 蘇倩 單位:河北能源職業(yè)技術學院