——第四届杰出工程师奖获得者
孟志军，中共党员，北京农业智能装备技术研究中心研究员，博士，博士生导师；入选国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部“中青年科技创新领军人才”和北京市百千万人才工程；获“北京市优秀青年知识分子”、“北京青年五四奖章”等荣誉称号。
投身农业机械智能化，专注农业精准化
60年前，毛主席提出“农业的根本出路在于机械化”的著名论断。2018年，习近平总书记提出要“大力推进农业机械化、智能化”。20世纪末，美国工程技术界把“农业机械化”评为20世纪对人类社会进步起巨大推动作用的20项工程技术之一，列第7位。过去100年，农业机械在农业生产中广泛应用所引发了农业生产方式的根本变革，大幅度提高了农业劳动生产率，有力地保障了世界农业发展和食物安全。在我国这样一个人口众多的农业大国，农机机械化关乎农业增效、农民增收和农村发展，在国民经济社会发展中具有举足轻重的战略地位。我国农业机械装备和农业机械化发展成效显著，但与产业持续创新能力和实现农业现代化的要求相比，还有较大差距。与发达国家相比，现有农机装备产品的技术经济性能、产品可靠性等方面相对落后，尤其是在农机装备自动化、智能化技术方面差距更大，高端和大型负责农机装备主要依赖进口，产品核心技术掌握在国外跨国公司手中，垄断价格居高不下。
“精准农业”是基于3S技术、决策支持技术和智能农机装备技术对农业生产进行定量决策、变量投入并定位精确实施的现代农业生产管理技术系统。精准农业的技术思想是基于农田内部小区作物生长环境差异性实施精准变量投入，以达到提高农田资源利用潜力、高效投入、节约成本、增加产量、提高农产品品质、减少农业生产的环境影响，从而提高农业综合生产效益，实现作物生产系统可持续发展的目标。精准农业已经成为当今世界现代农业发展的前沿，是基于现代信息技术发展成就的一次正在进行中的作物栽培学的革命，更是农机装备智能化技术产品的主要应用领域。精准农业体现了农业生产中“需要什么就给什么、需要多少就给多少”的因地制宜、精细定位投入管理的技术思想，它克服了传统农业中农民靠“拍脑门”的经营管理方式，能够最大限度挖掘耕地生产潜力，实现肥、水、药等生产要素的高效利用。精准农业技术根据每一作业单元的土壤情况，因地制宜地投入农业措施，可以最大限度地挖掘土地的生产潜力。精准农业根据每一操作单元的具体情况精细准确地调整肥、水、药等管理措施的投入量，有利于提高肥、水、药的利用率。有力保护农田生态环境。采用精准农业技术思想，提高肥、水、药等农业资源的利用率，避免了过量投入对农田环境的污染和生态的破坏，促进农业生产的可持续发展。精准农业技术提高肥料和农药的利用率，避免过量使用，对于保障农产品安全具有重要意义。精准农业充分地利用了作物、土壤和病虫害的空间和时间变化量来进行耕作和田间管理，改变传统的以大片土地平均施用化肥的做法，既保证了作物生产潜力的充分发挥，又避免了过量施用造成的生产成本增长，有利于提高农业生产效益。
孟志军进入工作单位后，就开始进行精准农业技术研究，并重点集中在农机装备自动化、智能化等支撑精准农业的关键技术装备等领域研究开发工作。2000年前后，精准农业的概念刚刚引入国内，相关支撑技术、装备和系统多处于起步，变量作业控制、自动导航、智能测产等关键技术领域国内还是空白。
瞄准智能农机装备，突破关键技术瓶颈
作为我国农业现代化的一种重要形式和支撑手段，发展精准农业面临着诸多问题。缺乏农机精准作业和农机装备作业质量在线监测和定量评价的方法，支撑农机精准作业的核心控制技术受制于人，不能满足农机农艺融合的需求，缺少适合国情、面向多层次生产管理部门和发展现代农业生产机械化技术体系的管理服务手段。在西方发达国家，融合卫星定位、精准测控技术的现代智能农机装备在耕、种、管、收等环节的生产实践和管理服务中得到广泛应用。这个领域里我国起步较晚，相关技术产品长期依赖进口，核心技术受制于人，国外技术产品“水土不服”的情况难于得到改善，严重制约了我国农机化高质高效发展，难以满足发展现代农业的急迫需求。针对上述问题，孟志军带领团队瞄准农机自动导航关键技术，突破了农机作业复杂工况自适应的自动导航技术瓶颈。提出了基于导向轮和车辆本体姿态差分测向的转角测量方法，创新性提出了手动优先农机自动转向控制方法；提出速度自适应的农机作业纯路径跟踪控制方法，有效解决了超低速（0～0.5 m/s）和高速（3～5 m/s）作业以及长时间停车唤醒工况作业自动导航难题，实现了农田作业机械全速段（0～5 m/s）高精度作业；提出了面向自动导航的农田全区域覆盖作业路径优化规划方法，创制了在国内大量应用的具有自主知识产权的农机北斗自动导航产品；通过集成基于北斗的高精度定位、测姿、电液电机驱动转向、自动导航和路径优化等技术，创制了在国内大量应用的具有自主知识产权的电液转向和电机转向两类农机北斗自动导航产品，实现了耕、种、管、收等作业环节农机自动导航作业。农机作业北斗自动导航系统直线跟踪平均误差3cm，行间距平均误差3cm，达到了国外同类技术产品水平，打破了国外技术垄断。显著提升了农机作业质量和效率，降低了作业成本。
孟志军带领团队在国内率先建立了全程机械化作业智能监测技术体系。针对农业机械耕、种、管、收、秸秆处理5大作业环节，提出了基于姿态融合、微信号感知、多元信息融合等技术的作业质量在线监测方法，基于空间分析的作业状态智能检测和面积计量方法，建立了农机作业边界提取和重漏区域智能检测模型；攻克了振动、多尘等田间复杂工况下作业类型自动识别与即插即用、多传感信息高频在线采集与处理、弱网络环境数据断点续传等技术难题，在国内率先系统地建立了全程机械化作业智能监测技术体系。提出了基于空间聚类的农机作业状态自动识别方法，建立了农机作业边界提取模型和农机作业重漏区域智能检测模型，实现了农机作业面积、时间利用率、生产率、作业区重漏检测和作业效率等全程机械化作业关键指标的自动分析。针对振动、多尘等田间复杂作业环境，突破了农机作业类型自动识别与即插即用、多传感信息高频采集和在线处理、作业数据安全存储、弱网络环境下作业数据断点续传等关键技术，创制了全程机械化作业智能监测终端，实现了对耕、种、管、收、秸秆处理5大环节13种作业类型的自动识别、作业数据在线采集、处理、存储与传输。同时，构建了面向规模化农场、农机专业合作社和农机管理部门等不同应用主体的全程机械化作业大数据与云服务平台。
脚踏实地推动成果转化，论文写在大地上
从实验室埋头科研到走到田间地头实践操作，近些年的成果转化和田间应用实践经历给了孟志军颇多感慨。产学研深度融合一定不是在实验室里就能实现的，需要走到田间地头，脚踏实地一步一个脚印把机器效果验证出来。孟志军和团队成员足迹踏遍祖国大江南北，从黑龙江偏远的农垦农场到西北边陲的新疆生产建设兵团，从黄淮平原粮食主产区的皖北大地到胶东半岛。农机作业导航系统和作业监测系统效果验证需要结合播种、插秧等实际田间生产过程，孟志军和团队成员赤脚工作在东北5月份冰冷的水田；奋战在酷热的麦收季节。在进行生产考核期间，为了不影响农忙季节正常农业生产，通宵熬夜调试设备，又在凌晨随农机手田间作业跟踪设备效果。
多年来，孟志军一直注重在生产实践中寻找科技问题，在农机导航与智能测控关键技术方面取得了系列具有自主知识产权的成果，打破了本领域发达国家的技术垄断；先后主持"863"、国家自然科学基金、国家重点研发计划等科研项目20余项；发表学术论文80多篇，获授权国家发明专利32项、实用新型专利30项；先后获国家科技进步二等奖、北京市科学技术一等奖、神农中华农业科技进步一等奖等多项科技奖励。带领团队研发的技术产品已推广到全国20多个省区，农机作业远程监测、自动导航与精准作业智能装备48000多套，累计作业面积1.2亿亩，取得了显著的社会经济效益，有力推动了我国农机装备和农机化高质高效转型升级发展。
我国发展现代农业面临农业劳力资源紧缺乃至无人种田、粗放生产方式造成严重资源环境压力等显著问题。农业机器人是破解上述难题的高效生产要素，但我国农业机器人产品化还必须攻克复杂多变作业环境感知、自主行走与精准作业控制、强农时约束作业协同等技术难题。目前，孟志军正带领团队聚焦大型农田作业机器人和协同作业智能管控领域关键问题研发攻关，为早日实现我国农业现代化继续奋斗。