Nawigacja Satelitarna
- Strona główna
- Rolnictwo prezycyjne
- Nawigacja Satelitarna
Globalny System Nawigacji Satelitarnej (ang. GNSS – Global Navigation Satellite Systems) to podobnie jak system ISOBUS jedna z podstaw rolnictwa precyzyjnego. Wszystko zaczęło się w latach 70. ubiegłego wieku, kiedy to Departament Obrony USA stworzył system GPS, który pozwalał określić dokładną lokalizację maszyny przez 24 godziny/dobę.
Obecnie do Globalnych Systemów Nawigacji zalicza się wspomniany już amerykański system GPS, rosyjski GLONASS, europejski Galileo, chiński BeiDou oraz japoński QZSS.
Zasada wyznaczania lokalizacji maszyny pracującej w polu na podstawie sygnału z GNSS jest następująca: aby ustalić swoją lokalizacje odbiornik zamontowany na dach Twojego ciągnika musi uzyskać sygnał z minimum 4 satelitów krążących po orbicie. Oczywiście, im większa liczba satelitów, tym dokładniejsze pozycjonowanie i mniejsze ryzyko utraty sygnału. Wyznaczanie lokalizacji polega na znajomości współrzędnych satelitów w momencie wysyłania sygnału i pomiarze odległości od satelity do odbiornika. Satelity i odbiorniki są wyposażone w zegary, co pozwala określić dokładną godzinę wysłania i odebrania sygnału. Znając czas i pozycję satelity w momencie wysłania sygnału oraz czas i pozycję odbiornika w momencie odebrania sygnału jesteśmy w stanie określić drogę przebytą przez sygnał. Punkt przecięcia dróg przebytych z 4 satelitów do odbiornika to lokalizacja tego odbiornika.
Zastanawiasz się pewnie dlaczego potrzeba minimum 4. satelitów. Odpowiedź jest dość prosta…
Aby wyznaczyć pozycję satelity i odbiornika musimy poruszać się w trójwymiarowym układzie współrzędnych (x, y, z). Mamy więc 3. niewiadome, dla ułatwienia możemy przyjąć że:
- Współrzędna x odpowiada za szerokość geograficzną
- Współrzędna y odpowiada za wysokość geograficzną
- Współrzędna Y odpowiada za wysokość nad poziomem morza.
Pozostaje jeszcze jedna niewiadoma, czyli czas, a właściwie to różnica czasu (t). Jak pewnie pamiętasz ze szkoły, do wyznaczenia dwóch niewiadomych (x, y) potrzebowaliśmy układu dwóch równań. W przypadku wyznaczania lokalizacji maszyny z wykorzystaniem sygnału GNSS mamy do czynienia z układem czterech niewiadomych (x, y, z, t), a poszczególne równanie jest zastępowane przez satelitę. Rysunek poniżej pomoże Ci to lepiej zrozumieć.
Pewnym problemem związanym z wyznaczaniem lokalizacji maszyny są różnego rodzaju błędy i zakłócenia które mogą być spowodowane przez:
- Zaburzenia sygnały podczas przechodzenia przez jonosferę (błąd około 7m) i troposferę (błąd około 0,5 m),
- Błąd efemeryd – różnica związana z rzeczywistą i teoretyczną pozycją satelitów (błąd około 2,5 m),
- Niedokładność zegara satelitów (błąd około 2 m),
- Odbiór odbitych sygnałów (błąd około 1 m),
- Zakłócenia związanie z niedocieraniem sygnału do odbiornika (praca przy wysokich drzewach lub budynkach),
- Błędy odbiornika (błąd około 1 m).
Systemy nawigacji satelitarnej w rolnictwie mogą być wykorzystane na kilka sposobów. Odbiornik zamontowany na dachu Twojego ciągnika może wspomagać zarówno pracę ciągnika, jaki i maszyny towarzyszącej. W przypadku ciągnika najpopularniejsze jest prowadzenie automatyczne, czyli tzw. jazda bez trzymanki. Dzięki prowadzeniu automatycznemu system nawigacji satelitarnej przejmuje kontrolę nad układem kierowniczym ciągnika i „prowadzi” go po wyznaczonej prostej lub krzywej linii AB. Oprócz prowadzenia automatycznego system nawigacji satelitarnej w ciągniku może być również wykorzystany do śledzenia lokalizacji maszyny. Obecnie oferowane rozwiązania umożliwiają również automatyczne wykonywanie uwroci na końcu pola. W przypadku maszyn towarzyszących sygnał z nawigacji satelitarnej również może być wykorzystany na kilka sposobów. Jednym z nich jest kontrola sekcji, czyli automatyczne wyłączanie i włączanie poszczególnych sekcji roboczych. Kolejne wykorzystanie sygnału GNSS to zmienne dawkowanie, czyli automatyczna zmiana dawki na podstawie lokalizacji maszyny. Ponadto podobnie jak w przypadku ciągnika system GNSS w maszynie rolniczej może być wykorzystany do śledzenia lokalizacji i tworzenia dokumentacji.
Zalety korzystania z systemów GNSS:
- WykorzystaniE pełnej szerokości roboczej maszyn i unikanie nakładek (zwłaszcza podczas pracy maszynami o dużych szerokościach),
- Mniejsze zmęczenie operatora,
- Mniejsze zużycie paliwa,
- Mniejsze ubicie gleby (mniejsza liczba przejazdów po polu),
- Możliwość pracy w nocy,
- Możliwość korzystania z kontroli sekcji i zmiennego dawkowania,
- Oszczędność czasu,
- Oszczędność nasion, nawozów i środków ochrony roślin.
