Системы параллельного вождения нового поколения

Системы параллельного вождения нового поколения

15 Ноября 2010
Системы параллельного вождения нового поколения

Комплексные технологии производства сельскохозяйственной продукции, получившие название «точное земледелие» (Precision Farming), стали активно развиваться за рубежом еще в конце 90-х годов и признаны мировой сельскохозяйственной наукой как весьма эффективные передовые технологии, переводящие сельскохозяйственное производство из убыточного и дотационного в разряд прибыльного бизнеса. По различным причинам развитие этих технологий в России начинается только сейчас и происходит очень медленно. Тем не менее, оглядываясь на страны, уже прошедшие путь внедрения высоких технологий в сельскохозяйственное производство (США, Канада, западноевропейские, а, в последнее время, и латиноамериканские страны), сравнивая показатели их нынешней производительности с показателями 20-30-летней давности, можно с уверенностью сказать, что будущее – за точным земледелием.
Один из главнейших пунктов в перечне усовершенствований, поднимающий работу в поле на совершенно новый технологический, производственный и, даже, социальный уровень – это системы точного параллельного вождения техники. За последние годы в спектре приборов, производимых для решения задач параллельного вождения сформировались 2 четкие ценовые и функциональные ниши:
1. Простейшие полевые навигаторы, использующие только GPS-позиционирование, бесплатные дифференциальные поправки (для Европейской части России – EGNOS). Для получения лучших результатов от работы GPS (например, в условиях пропадания EGNOS, WAAS) используют дополнительную коррекцию. Разные производители используют для этого свои уникальные разработки: американский Trimble – технологию OnPath, немецкий Agrocom – E-Dif, швейцарская Leica – Glide. Функционально системы параллельного вождения этого ценового сегмента служат для выполнения работ, не требующих точности прохода более 30 см: опрыскивание, внесение удобрений.
2. Системы автопилотирования техники, позволяющие добиваться точности от 8-12 до 1-2 см, в зависимости от используемого дифференциального сервиса: платные поправки Omnistar HP/XP и RTK-режим соответственно. Эти системы дороже приборов первой категории, и принципиально отличаются от них тем, что способны, при соответствующей подготовке техники, управлять ею автоматически, без помощи водителя, что позволяет полностью исключить погрешности вождения, обусловленные «человеческим фактором». Различия между системами разных мировых производителей в этом сегменте больше и разнообразнее, чем в первом, и заключаются, в основном, в технических характеристиках, особенностях установки на агрегат и, особенно, в цене (например, автопилот от John Deere дороже аналогичной системы от Leica Geosystems более чем в два раза). Технические отличия могут заключаться в том, что некоторые производители (та же Leica, например) выпускают антенны, способные работать не только в GPS, но и в других национальных системах позиционирования, в частности, в российской ГЛОНАСС.
Цена простейших систем параллельного вождения (60-80тыс рублей) делает их наиболее привлекательными для ограниченных в средствах российских аграриев, которые понимают необходимость перехода на новый уровень с/х производства, но предпочитают сначала убедиться в их эффективности, попробовать новые технологии, что называется, «на зуб». Статистика демонстрирует уверенный рост продаж приборов этого сегмента. Лидерами рынка этой ценовой категории в России являются марки Outback S-Lite и Trimble EZ-Guide+. Но, конечно, по-настоящему оценить преимущества точного вождения можно только, опробовав более дорогие и функциональные системы – автопилоты. Однако их стоимость большинству аграриев не по карману. Да и устанавливаются они только на современную дорогую технику с электронным управлением гидравлической системы вождения. Все это делает автопилот для большинства сельхозпроизводителей делом не ближайшей перспективы, целью, к которой они будут стремиться долгие годы. Получается, что на сегодняшний день для наших фермеров нет приемлемого оборудования для точного вождения? Некоторые производители нашли промежуточное по стоимости решение, которое и технически подходит для установки на практически любую уже имеющуюся в распоряжении фермера технику: системы механического подруливания. Такая система в сочетании с полевой навигацией представляет собой тот же автопилот, только дешевле встраиваемого.
Наиболее полный спектр решений для систем точного вождения с/х техники можно рассмотреть на примере продукции швейцарской компании Leica Geosystems Ag. Эта компания известна нам прежде всего высококлассной фототехникой. Однако главное производственное направление деятельности Leica – это точное измерительное и навигационное оборудование.
В 2007 году компания уверенно вышла на рынок оборудования для параллельного вождения с/х техники, выпустив сразу 4 системы всех уровней сложности: от простейшего навигатора до RTK-системы с поистине прецизионной точностью 2 см. Leica Geosystems – не новичок на российском рынке. Компания уже много лет является одним из главных поставщиков в Россию высокоточного геодезического оборудования: гироскопов, тахеометров, оборудования для строительства и горного дела. Специалисты-маркетологи Leica Geosystems высоко оценивают возможности и нашего сельскохозяйственного рынка. Поэтому компания предлагает на российском рынке весь спектр своих разработок в области точного земледелия.
Приход этой компании в Россию обуславливается несколькими причинами: во-первых, это наличие в нашей стране большого количества сельхозпроизводителей с посевными площадями 1000-10000 га, которые нуждаются в недорогих, но эффективных системах для культивации, внесения удобрений, опрыскивания, посева; во-вторых, в России за последние годы было продано много дорогой импортной с/х техники, с предустановленным уже оборудованием для электронного управления гидравликой с бортового компьютера; в-третьих, появляющиеся аграрные холдинги с посевными площадями от 50 до 300тыс. га особенно интересуются системами полевой навигации, так как хотели бы полностью автоматизировать производственный процесс в поле.
Перейдем к рассмотрению оборудования, которое представлено в России. Линейку систем параллельного вождения открывает простейший GPS-навигатор mojoMINI. Его прямыми конкурентами смело можно назвать такие системы как CLAAS CoPilot (первоначальное название Outback S-lite), Trimble EZ-Guide Plus, Trimble EZ-Guide 250, TeeJet CenterLine 220, Raven Cruiser.

Ключевой особенностью mojoMINI, выделяющей его среди подобных систем, является наличие интегрированного Bluetooth радио-модуля для связи с внешней DGPS антенной-приемником. Вместе система выдает высокую точность прохода +/-12 см благодаря технологии GLIDE. Технология GLIDE - это революционная разработка канадских ученых из компании NovAtel Inc., которая специализируется на разработках GPS-систем специально для задач параллельного вождения сельскохозяйственной техники. Эта технология направлена на повышение точности построения параллельных линий в условиях отсутствия корректирующего DGPS-сигнала (WAAS в Северной Америке, EGNOS в Европе, платные сигналы Omnistar и др.). Другая особенность новинки от Leica – интегрированный автомобильный навигатор. Данная инновация обусловлена сезонностью использования полевых навигационных систем и их невостребованностью в межсезонье.
Перейдем к более технологичным системам, предназначенным для тех хозяйств, которые нуждаются в детальном обмере площади, обсчете обработанных земель, контроле над выполнением технологических операций. Последняя разработка в этом сегменте приборов – это система параллельного вождения Leica mojo3D. Она включает в себя современнейшие функции калькуляции выполненных работ (память проходов, статистика обработанной площади, скорости и т.д.). Кроме этого у mojo3D есть возможность дооснащения автопилотом и системой автоматического отключения секций и сошников. Так же, как и в mojoMINI используется технология GLIDE для достижения высокой точности и стабильности в условиях пропадания сигнала (линии электропередач, посадки, овраги). Еще одна инновация линейки приборов Leica mojo (начиная с 3D) – это возможность дистанционной диагностики Virtual Wrench, которая позволяет эффективно решать до 90% всех вопросов и проблем, возникающих при работе в поле, дистанционно, из офиса дилера Leica, подключаясь к прибору через интернет и сеть мобильной связи.
Основной специализацией Leica Geosystems являются GPS-системы автоматического управления (автопилоты) и базовые станции RTK. Известно, что для автопилотов важнейшие критерии следующие: точность, максимальная совместимость с техникой, универсальность и возможность дооснащения, простота в эксплуатации и, конечно, доступная цена. Швейцарские инженеры, наконец, смогли найти технические решения для удовлетворения этих потребностей. Многолетний опыт в сфере разработок систем управления строительной техникой и высокоточных GPS-измерительных систем для геодезии позволил создать новое поколение автопилотов Leica Geosystems mojoRTK/GLIDE, которые гармонично работают с любой техникой, будь это трактор, самоходный опрыскиватель или комбайн. Одна из важных ключевых особенностей автопилотов Leica – это подключение к блоку управления гидравликой и возможность управления трактором через CAN-шину. Также одной из особенностей, отличающих автопилоты Leica от аналогичных систем производителей-конкурентов, является 4-зонный гироскоп, встроенный компас и акселерометр, для точного отслеживания изменений положения в 9-мерном пространстве с учетом геометрии трактора, его положения, скорости, температуры гидравлической системы.
Важнейшим фактором, который влияет на точность работы автопилота является точность определения координат. Для наиболее точного определения координат в условиях параллельного вождения используются две двухчастотные GPS-антенны с технологией позиционирования No-Drift с использованием сигналов EGNOS (Европа), WAAS (Северная Америка) и др. Технология No-Drift позволяет откинуть «не точные» координаты, а дополнительное использование GPS-системы ГЛОНАСС повышает общее количество видимых «рабочих» спутников до 21, что на практике уменьшает время фиксирования местоположения в несколько раз. Технология GLIDE также используется для стабильности работы в условиях прерывистого, ограниченного сигнала.
Уже ни для кого не секрет, что наибольшая точность сигнала достигается только с использованием RTK-поправок от базовых станций. Этот корректирующий сигнал формируется в месте расположения базовой станции, и его эффективность уменьшается по мере удаления от этой точки. Наиболее оптимальный радиус – 30 км от базовой станции. Базовые станции, сертифицированные в России, использующие радиомодули работают по сертификатам и имеют малый радиус сигнала (5-7км). Поэтому некоторые производители решили использовать возможности мобильного интернета для передачи корректирующих поправок. Базовые станции модели PRS200 производителя Leica Geosystems оснащаются сетевыми картами для подключения их к интернету. Причем, интернет можно использовать не только мобильный (GPRS, 3G), но и стационарный, например, в офисе.
Для получения поправок через сеть интернет бортовой компьютер автопилота оснащается дополнительно GSM-модемом (встроенный мобильный телефон). Таким образом, наличие GSM-связи позволяет, во-первых, получать корректирующий сигнал через интернет, а во-вторых, подключаться сервисному инженеру для осуществления дистанционной диагностики и контроля (технология Virtual Wrench).
Вообще, в Европе проблему с поправками решили с помощью объединенной сети базовых станций RTK. Принцип такой сети заключается в том, что по территории размещаются беспроводные базовые станции на фиксированном расстоянии одна от другой (до 70 км). Каждая базовая станция собирает GPS-данные и передает их на центральный сервер, на котором происходит обработка данных и вычисляются поправки для этой местности. Исключение функции обработки информации из интерфейса каждой базовой станции упрощает ее конструкцию и значительно удешевляет ее.
Корректирующие данные, которые накапливаются на сервере, передаются на бортовые компьютеры автопилотов по сети интернет с учетом места нахождения техники в данный момент.
В Европе уже функционируют такие сети, которые генерируют точные поправки не только для нужд сельского хозяйства, но и для других отраслей, где используется технология GPS. Тенденция развития GPS-навигации, особенно в сельском хозяйстве, приведет к появлению таких сетей в России в ближайшем будущем.
Итак, подводя итог, можно сказать, что GPS-навигация для сельского хозяйства динамично развивается, появляются все более технологичные решения, с возможностью использования сети интернет для коррекции, а также, для диагностики и удаленного сервиса. Все большее распространение получают системы автоматического вождения с использованием технологии RTK. В то же время, для удержания точности прохода в условиях нестабильного сигнала GPS появляются специальные технологии, такие как GLIDE и No-Drift.

Поделиться: