约翰迪尔推出第二代自动驾驶技术堆栈

约翰迪尔在CES 2025上推出了其第二代技术堆栈和四款新型自动驾驶机械。

约翰迪尔(John Deere)在拉斯维加斯举办的2025年国际消费电子展(CES 2025)上展示了多款新一代自动驾驶技术和机械。去年11月中旬，部分记者受邀前往该公司位于三大地质断层带之间，存在地震风险的加利福尼亚州吉尔罗伊测试中心，提前体验这些技术和机械。当天现场空气中弥漫着浓郁的蒜香。

约翰迪尔的专家坚信，自动驾驶技术有助于解决田间作业、果园作业、采石场作业和地面作业等四大领域的挑战。由于全球粮食需求和基础设施需求不断增长，再加上农业、建筑业和专业园艺行业面临严重的劳动力短缺，非公路行业的自动驾驶技术迎来蓬勃发展。

在吉尔罗伊市举办的CES展前发布会上，约翰迪尔高级副总裁兼首席技术官Jahmy Hindman表示公司即将推出一系列最新的自动驾驶机械，包括大规模农业作业拖拉机、高价值作物耕作拖拉机、铰接式自卸卡车(ADT)和纯电动割草机。这些机械产品沿用了公司三年前推出首款自动驾驶拖拉机时展示的多项技术，并不断对其迭代改进。Hindman指出，“我们提供的是全自动化解决方案，而不是依赖远程操作员的增强型解决方案。尽管如此，但人机互动仍然是必不可少的。目前的人机互动是通过一个移动设备上的操作中心完成的。对客户而言，监控机械的工作状态和生产效率、根据需要修改机械设置、了解维护状态(例如，是否需要添加燃料)等都是必不可少的需求。因此我们的解决方案并未切断客户和机械的数字化联系，但机械也可以在没有人类干预的情况下独立完成作业。”

约翰迪尔按技术成熟度的顺序依次展示了这些机械。Hindman指出，最成熟的技术应用于大型拖拉机耕作解决方案，而研发时间最短的技术则是商用割草机。

1新型露天农业技术堆栈

约翰迪尔的露天农业作业自动驾驶拖拉机采用了第二代自动驾驶套件。

为什么约翰迪尔及其加州圣克拉拉子公司Blue River Technology决定设计一个新的技术堆栈呢?因为最初的技术堆栈仅用于验证自动驾驶技术的可行性，而如今需要更先进的技术堆栈。

Blue River Technology首席执行官Willy Pell表示，“为验证技术的可行性，确保机械在客户的田地中能够安全高效地工作，我们当初在设计上做出了一些妥协，但这也导致原有技术存在局限性，无法拓展至更多应用场景。”

Pell解释说，第一代技术堆栈中的立体摄像头采用了刚性设计，因此能够在振动、冲击和温度变化等情况下保持方向稳定。但如果要在更远的距离上精确测量深度，就需要增加摄像头之间的距离，然而这样做就会面临机械结构方面的限制。

Pell指出，“我们的方案是在驾驶室顶部安装摄像头阵列以提供三重叠加视野，而且摄像头的相对位置并非完全固定，能够实时调整位置和方向。每次获取图像时，我们都会持续调整和修正微小的角度误差，从而将机械智能转化为软件智能。”

新型摄像头阵列的另一个优势在于容易维修。第一代套件中的立体摄像头安装在拖拉机前部平衡重支架上，以及拖拉机的后部。“旧设计的问题在于，前置摄像头的线缆必须穿过整个引擎盖，这导致铺设线缆需要长达16个小时。若线缆磨损或断裂，就需要花费很长时间进行维修。相比之下，新套件的维修时间非常短。”

当被问及是否考虑在该大型农业应用中采用激光雷达技术时，Pell表示，“我们的目标是加快技术的普及，如果使用摄像头就可以解决问题，就无需采用激光雷达，因为摄像头更容易实现大规模生产，具有更高的成本效益。”

与配备12个摄像头的第一代产品相比，新二代产品配备16个独立摄像头，每4个组成一个阵列，可提供环绕拖拉机的360度视野。Pell表示，公司采用两台英伟达Orin专用处理器驱动其自主研发的视觉处理单元(VPU)，后者正是约翰迪尔所有自动驾驶技术的核心。在大型农业应用案例中，约翰迪尔采用两个被动散热式VPU处理16个摄像头采集的图像数据。该技术首先应用于耕作领域，公司计划于2030年前在美国建立一个全自动化的玉米和大豆农业耕作系统。

Pell指出，“我们需要看得更远，这样才能跑得更快。农业领域里许多作业的速度都远高于秋耕，因此我们通过新技术将耕作速度提升了40%——最高速度可达12英里/小时(19公里/小时)。我们的目标是设计一个兼容多种农具的通用设备，并实现拖拉机所有主要作业的自动化，而不仅仅是单一作业的自动化。这就是我们开发该设备的原因。”该设备的视野范围达25米(82英尺)以上，不仅能满足宽幅农机的作业需求，还能提供足够的避障制动距离。此外，拖拉机在出厂时就预装了远程信息处理调制解调器，可通过4G网络连接至约翰迪尔云服务平台。针对地面网络覆盖不足的农村地区，约翰迪尔还会在驾驶室顶部安装星链终端，加强网络保障。系统会根据实时信号强弱自动选择哪种信号。

经过改装后，第二代套件还可以安装到老款(最早到2020款)拖拉机上，整个安装过程大约需要8小时。对于已配备所有布线系统的2025款拖拉机，安装过程就简单多了，只需将四个摄像头阵列固定在驾驶室顶部并与线束连接即可，因此耗时也更短。

Pell表示，“多年来，我们一直在进行机械自动化的准备工作。目前我们已将所有的机械、电气和通讯连接部件集成至拖拉机驾驶室，所有新生产的拖拉机都直接具备自动驾驶功能。”

Blue River Technology总监Aaron Wells表示，“第二代套件已应用于付费试点客户，自动驾驶作业面积累积超过50,000英亩。”他指出，第一季度约有15位客户使用了35台配备第二代套件的大型拖拉机。公司将于2025年起向客户推出数量有限的量产车型。

2果园的特殊需求

果园中用于保护高产值作物的拖拉机每天能够以2.5英里/小时(4.0公里/小时)的速度进行长达10小时的重复喷洒作业，并在一个生长季节内重复6-8次作业。然而，由于果园中树冠茂密，传统GPS系统的准确性可能会受到影响。此外，果树也会影响果园自动驾驶套件的技术配置。

约翰迪尔针对果园打造的5ML低矮型多功能自动驾驶拖拉机同时利用了摄像头和激光雷达传感器，并通过降低三个传感器阵列的安装位置，避免了拖拉机与树枝的剐蹭。前置传感器阵列包含一个激光雷达传感器和三个摄像头，而两侧的传感器阵列均包含一个激光雷达和两个摄像头。此外，速率控制器也是实现果园自动驾驶的关键部件，其作用在于读取拖拉机的行进速度，并控制喷洒速率。

约翰迪尔高产值作物自动驾驶业务总监Igino Cafiero表示：“自动驾驶耕作解决方案与自动驾驶果园解决方案之间存在诸多相似之处。二者均基于约翰迪尔第二代基础技术套件打造，因此具备相同的算力、视觉处理单元、摄像头和用户界面。”果园方案中新增的激光雷达是两套解决方案之间的主要差异。Cafiero表示：“激光雷达能够获取深度信息……从而实时规划拖拉机的行驶路径。换言之，行驶路径并非通过预编程序进行规划，而是能够在行进过程中进行微调。凭借这项技术，果园拖拉机就能够沿着一行行果树顺畅行驶，准确判断果树的位置，并有效区分障碍物与非障碍物。在果园这种密集且略显混乱的环境中，实现这种精准的分辨能力实属不易。”该拖拉机使用的激光雷达传感器由Ouster供应。Cafiero表示：“这套机械在果园作业中为种植者带来的价值远超传感器的成本。”

3农业数据为建筑、景观应用提供支持

铰接式自卸卡车(ADT)是约翰迪尔针对建筑行业推出的首款自动驾驶产品。这款针对采石场应用设计的ADT和农业自动驾驶系统采用了相同的技术。安装在车顶的自动驾驶技术堆栈包含6组立体摄像头(共计12个摄像头)、两个VPU，以及两个StarFire导航接收器，从而能够提供全方位的视野。

尽管我们的自动驾驶ADT已投入到客户的实际运营中，但该技术目前仍处于研发阶段。负责约翰迪尔ADT和铲土机系统业务的产品经理Kasey Kelly表示：“我们的目标是确保这些卡车在爱荷华州达文波特工厂出厂时就具备安装自动驾驶技术堆栈的条件。同时，我们还会继续按照常规的开发周期推出新款卡车。因此，我们正在将该周期和自动驾驶解决方案的研发周期进行同步。”

用于商业景观设计的全新零转弯半径割草机也采用了约翰迪尔的第二代自动驾驶技术堆栈。这台用电池供电的割草机配备了21.4 kWh电池、8个摄像头、1个VPU和2个GPS定位接收器。每次充满电最多可运行10小时，且在240 V电源插座上充电6-8小时即可充满。除了全自动驾驶模式外，该割草机还具备人工控制模式。该产品将于2025年供客户进行测试。

Hindman表示，约翰迪尔始终将安全视为首要任务。尤其在商业景观设计领域，由于机械与人的互动更为频繁，因此我们尤其重视自动驾驶机械的安全问题。他表示：“我们仍在研究这款割草机的安全要求。正是因为可能与人频繁互动，这款产品的安全要求将会比其它产品更为严格。”

如何保障这款割草机的安全性?Blue River Technology的工程总监Brad Powers告诉我们：“借助更多数据。这款割草机采用了人工智能或机器学习系统，因此，我们可以借助更多数据加强对系统的训练，以提升其应对高频人机交互场景的能力。”而约翰迪尔从不缺乏数据。

Pell表示：“我们打造的技术堆栈能够满足各行各业在自动驾驶技术、机器学习模型，以及数据方面的需求。例如，我们从一台拖拉机上获取的数据正被用于训练自卸卡车和割草机上的机器学习模型。这种数据共享方式具有显著优势，但收集数据、对其进行标注、并找出所有极端情况是一项艰巨的工作。我们不会仅凭公司的农业数据就推出这款自动驾驶割草机，而是在最后阶段进行精调后再推出。不过，凭借我们庞大的农业数据库，我们有信心快速、安全、有效地进入这些新市场。”