Как работает система параллельного вождения. Навигационные технологии в сельском хозяйстве. Координатное земледелие. Учебное пособие

Прогресс и высокие технологии существенно облегчают нашу жизнь, в самых разных ее проявлениях, например, в быту, на больших и малых производствах и даже в сельском хозяйстве. И если раньше земледелие проводилось исключительно силами человека и животных, то сегодня повсеместно используются разнообразные земледельческие машины и высокотехнологичное оборудование. В частности, примером такого полезного и, вне всякого сомнения, высокотехнологического оборудования можно назвать навигатор для трактора (система параллельного вождения), позволяющий машине двигаться по установленному заранее маршруту.

Преимущества навигации для тракторов очевидны всем тем, кто умеет считать деньги и любит грамотно распределять и экономить свои финансы. Так, например, навигационные приборы позволяют:

Экономить топливо и ГСМ.
Оптимизировать движение техники внутри поля и с одного поля на другое.
Увеличить загрузку техники в 2, а то и в 3 раза.

Как итог – явная экономия денежных средств!

Система параллельного вождения представляет собой установку специального визуального экрана – курсоуказателя, контроллера и приемника GPS. Данная система позволяет запомнить необходимый курс, направляя трактор параллельно заранее проложенной линии. Следование назначенной траектории или отклонение от нее будет отображаться на экране.

При этом навигация позволяет проводить не только прямолинейную обработку поля, но и криволинейную, минимизируя вероятность возникновения пропусков между соседними рядками. Т.е. урожай будет собран практически на 100%.

По итогам проведенной работы тракторист получит полный отчет, выведенный на монитор.

Какие виды навигации для тракторов существуют?

В настоящий момент существует два основных вида навигации для тракторов – автопилот и система параллельного вождения.

Автопилот позволяет снизить нагрузку на человека (тракторист будет только разворачивать технику). Также благодаря автопилотированию можно выполнять работы, например, во время плохой видимости (мелкого дождя, тумана и даже ночью), что существенно повышает производительность труда и позволяет пускать транспорт для круглосуточной работы (конечно, если позволяет его конструкция).

Однако, каждая из представленных на рынке навигационных систем отличается по тем или иным характеристикам и неплохо было бы узнать, на какие параметры обращать внимание и какие нюансы учитывать при их приобретении.

Качественный дисплей

Дисплей является одним из важнейших элементов системы параллельного вождения, от качества которого напрямую зависит удобство работы.

Качественный дисплей должен быть:

Ярким и контрастным – информация должна легко читаться даже в солнечную погоду. Матовый экран не будет бликовать на солнце. Также желательно наличие в девайсе функции управления яркостью подсветки и ночной режим, чтобы снижать нагрузку на глаза механизатора.
Большим и широкоформатным. Возможность увидеть больше – лучший контроль параллельного вождения.
Прочным и защищенным. Корпус должен быть защищен от влаги и пыли, а материалы, используемые в устройстве – 100% высокого качества.

Функциональность

Важно, чтобы все элементы управления были максимально удобно расположены, просты и понятны. Обратите внимание на размер кнопок (крупные или мелкие), язык меню и пр. Навигатор для трактора полностью должен соответствовать фразе «сделано для людей». Обязательно наличие следующих функций:

Вождение «По прямой». Здесь все понятно – рисуем линию А-В и устройство выстраивает остальные параллельные прямые для вождения.
Режим «Произвольного вождения». Первая поездка на тракторе может быть выполнена по криволинейной траектории, после чего устройство выведет подсказки для продолжения вождения, копируя траекторию, по которой только что ехала техника.
Возможность «Продолжить» любой участок, сохраненный в памяти прибора.
Возможность ручного «Редактирования полей» с вставкой обработанных участков, различных отметок, измерением площади и пр.
Возможность просматривать выполненные работы на ПК.

Антенна

От антенны зависит качество сигнала и соответственно точность выполнения работ. Важно понимать, что «удивительный» навигатор со встроенной антенной, предлагаемый вам «с рук» по скидке, в 99% не будет точным, поэтому не экономьте и приобретайте системы, погрешность которых не превышает 0,5 метра. В таких устройствах погрешность на линии составит не более 15-20 см.

Цена

Важный параметр, который, к сожалению, лучше всего исследовать самостоятельно. Навигатор должен обладать высоким качеством и доступной (желательно не завышенной) ценой, поэтому рекомендуем внимательно изучить рынок и самостоятельно сделать соответствующие выводы.

Небольшое подведение итогов

В целом, если сравнивать результаты обработки полей с навигатором и без оного, то можно наглядно увидеть экономию денежных средств. Обычно, при обработке поля стандартным способом по внешним ориентирам пропускается около 5% посевов. При этом около 10% подвергаются двойной обработке. Т.е. необработанные посевы в итоге погибают, ну а повторная обработка может испортить часть урожая (в зависимости от типа веществ) или дать перерасход удобрений.

Любой грамотный фермер скажет, что приобретение дорогой техники не рентабельно, если водить ее как попало, поэтому рекомендуем использовать GPS-навигацию на полях и наслаждаться полученными преимуществами в виде экономии расхода топлива и ГСМ, а также оптимизации передвижения трактора внутри поля или с одного поля на другое.

В сельском хозяйстве получили широкое распространение и доказали свою эффективность три класса приборов для управления движением тракторов и комбайнов, использующих GPS-приемники: системы параллельного вождения и подруливающие устройства для автопилотирования.

Использование космических навигационных систем становится возможным после установки на транспортное средство специального приемника, постоянно получающего сигналы о местоположении навигационных спутников и расстояниях до них. В зависимости от требуемой точности управление такой техникой осуществляется механизатором вручную по показаниям метки на экране дисплея, либо с использованием подруливающего устройства или автопилотирования.

Система параллельного вождения является самой наглядной и быстро окупаемой частью технологии точного земледелия, предназначена для проведения полевых работ и наиболее эффективна в условиях применения с широкозахватной техникой.

Система параллельного вождения - это активное участие механизатора в управлении машиной по схеме «измерение текущих координат сельхозмашины - отображение отклонений от заданного маршрута на табло в кабине - вращение механизатором рулевого колеса для удержания агрегата на заданном маршруте».

К сожалению, психомоторная реакция среднестатистического человека не позволяет осуществлять параллельное вождение с отклонениями менее ±30 см, что также соответствует точности GPS-приемника, опирающегося только на обычные 24 спутника. В общем случае самая простая система параллельного вождения состоит из GPS-приемника с внешней антенной и указателя курса. Системы легко и быстро устанавливаются на трактор или комбайн. Требуется только подключение к электропитанию и установка внешнего блока (приемник GPS). Обучение механизаторов работе с данным видом оборудования, в зависимости от желаемой «глубины» изучения, составляет от нескольких минут до суток.

Необходимо отметить, что использование приборов параллельного вождения с точностью ведения агрегата ±30 см очень ограничено и используется, в основном, только на внесении удобрений. Для проведения почвообработки, посева, защиты растений, уборки и ряда других операций требуется более высокая точность ведения агрегата. В состав оборудования для систем более точного параллельного вождения входят:

Навигационный приёмник с точностью позиционирования - до 10 см, способный работать на двух частотах;
- дисплей или светодиодная панель;

Контроллер для расчета отклонений на неровностях антенны приемника и корректировки направления движения;

Подруливающее устройство.

Есть несколько распространенных способов корректировки спутниковых навигационных сигналов для достижения высокой точности. Поправки могут быть получены как от геостационарных спутников, что повысит точность до ±10 см, так и от базовой спутниковой станции РТК, расположенной в непосредственной близости от поля.

Принцип и системы автоматического вождения (автопилот) .

Автопилотирование отличается от параллельного вождения тем, что отклонения от заданной траектории, вырабатываемые GPS-приемником и навигационным контроллером, через специальные устройства (управляющий клапан) вводятся непосредственно в гидравлическую систему управления ходовой частью трактора, исключая инертность и люфт рулевого управления. В дополнение на трактор устанавливается специальный датчик угла поворота колес. Такая система обеспечивает максимальную точность (отклонение ±2 см) движения по маршруту без вмешательства механизатора.

Основное преимущество использования систем параллельного вождения - уменьшение ошибок (сведение к минимуму человеческого фактора) при обработке полей. Практика показывает, что при опрыскивании культур традиционным способом большинство операторов предпочитают проходить соседние ряды с перекрытием, чтобы избежать пропусков. В результате взаимное перекрытие рядов, даже с использованием пенных маркеров, составляет не менее 5 %. Применение указателей курса с подруливающими устройствами снижает перекрытие до 2…3 % и менее.

Приемник поддерживает различные варианты для поправок GPS, в т. ч. WAAD, OmniSTAR. Использование этих поправок позволяет обеспечить точность проходов до ±10 см.

Панель в графическом виде показывает текущее положение транспортного средства и обеспечивает водителя дополнительной информацией при разворотах или вождении по изогнутым рядам. Она имеет графический дисплей с возможностью считывания данных при ярком солнечном свете.

Полевой компьютер с программным обеспечением - система управления полевыми данными, использующимися для навигации, автоматического вождения, ведения записей, полевой съемки, площадной съемки, приложений с изменяемыми показателями.

Контроллер, используя данные от GPS-приемника и внутренних датчиков, находящихся в состоянии покоя и работающих по 6 осям, передает команды для системы управления.

Датчик угла поворота колес предназначен для непрерывной обратной связи с системой управления трактором.

Гидравлический клапан получает электрические сигналы от контроллера и преобразует их в гидравлические, которые система использует для удержания транспортного средства на заданном курсе.

Подруливающее устройство обеспечивает параллельное вождение с точностью до 10 см.

Базовая станция передает поправки GPS-положения на GPS-приемник трактора через радио или GSM-модем для определения координат с высокой точностью (погрешность менее ±2 см).

Возможны варианты расположения оборудования на тракторе для параллельного вождения и автопилотирования.

Минимальный набор для параллельного вождения с точностью ±30 см включает основные компоненты: светодиодная панель, антенна, установочная площадка антенны, крепежная стойка, набор соединительных кабелей, программное обеспечение и инструкция по использованию.

Данное оборудование востребовано в связи с тем, что оно обеспечивает экономию средств. Например, в Европе экономический эффект от применения GPS-оборудования в сельском хозяйстве достигает 50…60 евро на гектар.

Кстати сказать, обычная спутниковая навигация, широко применяемая на автомобильном транспорте, может дать максимальную точность только около 2 м, что недопустимо для технологий точного земледелия. Применительно к системам навигации имеются понятия абсолютной и относительной точности. Абсолютная точность - это фактические координаты, при помощи которых определяется местонахождение объекта, например, строения, автомобиля, трактора или комбайна. Для систем точного земледелия можно ограничиться относительной точностью, т. е. текущим местоположением какого-либо объекта, например, относительно первого прохода, на данный момент времени. В зависимости от используемого оборудования относительная точность должна достигать значений порядка 2,5…30 см.

В настоящее время в мире действуют несколько сервисов поправок, но в Российской Федерации работает только один - Omnistar HP/XP. Сервис работает следующим образом: компания Omnistar имеет собственную сеть базовых станций, расположенных по всему миру. Они в автоматическом режиме вычисляют необходимую коррекцию сигнала, а затем через геостационарные спутники передают поправку на конкретный GPS-приемник.

Дополнительно к дифференциальным поправкам широко применяется режим RTK, при котором на территории хозяйства размещается своя стационарная или переносная базовая станция, и поправки на приемники высылаются с неё радиосигналом с частотой 450 либо 900 МГц. При этом не нужно покупать подписку на каждый приёмник, достигается достаточно высокая относительная точность позиционирования, но, с другой стороны, необходимы значительные разовые затраты на приобретение и установку оборудования. К тому же существует ограничение по площади действия, обуславливаемое характеристиками сигнала. Так, для стационарной базовой станции это ограничение - круг радиусом 11 км, в центре которого находится базовая станция, для переносной - немного меньше. За рубежом несколько хозяйств объединяют свои RTK для снижения общих затрат и более полного перекрытия полей, при этом также может осуществляться перепродажа сигнала.

Так как точность вождения напрямую зависит от точности измерений GPS-приёмника, то очень важно знание механизаторами основных принципов работы приёмников. На точность определения местоположения влияет несколько основных факторов: временные рассогласования, количество одновременно наблюдаемых спутников, атмосферная интерференция, вариации орбит спутников, многолучевое распространение сигнала и др.

Системы параллельного вождения и автопилотирования помогают точно соблюдать расстояния между проходами машин при выполнении полевых работ. При их использовании технологические операции выполняются с минимальными перекрытиями, экономятся рабочее и машинное время, топливно-смазочные материалы, семена, удобрения и средства защиты растений. Навигация очень удобна для опрыскивания, которое лучше проводить ночью, когда ниже температура воздуха и отсутствует ветер. Таким образом, преимуществами систем параллельного вождения являются:

Точность движения агрегатов по междурядьям;

Снижение нагрузки на тракториста (машиниста);

Возможность работы в темное время суток и в условиях плохой видимости.

Для этого системы параллельного вождения имеют специальный интерфейс, существенно облегчающий работу.

Движение может осуществляться как по прямолинейным, так и по криволинейным траекториям, однако точность ведения, особенно при работе с прицепными агрегатами, выше при движении по прямым линиям.

В. И. Балабанов, А. И. Беленков, Е. В. Березовский, В. В. Егоров, С. В. Железова

Пособие: "Навигационные технологии в сельском хозяйстве".

Нивы Зауралья №7 (129) АВГУСТ 2015

Точное земледелие и системы параллельного вождения необходимы для оптимизации работы сельскохозяйственной техники. Данные системы навигации позволяют сэкономить топливо и сократить время выполнения конкретных задач. В результате такой оптимизации деятельности появляется возможность увеличить общую загрузку техники при этом сохраняя качество работы. Экономические показатели применения систем параллельного вождения превысят все ваши ожидания!

О системах параллельного вождения

Системы параллельного вождения сегодня становятся незаменимыми. Наша компания предлагает купить системы параллельного вождения по выгодным ценам.

Покупать дорогую сельскохозяйственную технику, которая впоследствии будет использоваться не эффективно – сомнительное решение. В последнее время это мнение разделяют огромное количество аграрных производителей, большинство из которых уже получили возможность опробовать современное навигационное оборудование в своей работе.

Работа с навигационным GPS-оборудованием в области земледелия и аграрного производства – это легко, эффективно и удобно. Системы параллельного вождения предоставляют возможности для заметной экономии горюче-смазочных и расходных материалов, а также эффективной оптимизации перемещения сельскохозяйственной техники по полям и между ними. В результате возникают предпосылки для загрузки техники в два-три и более раза. Пользователями современного навигационного оборудования и систем параллельного вождения в наше время становятся люди, которые точно умеют считать свои деньги.

Квалифицированное гарантийное и сервисное обслуживание сроком до двух лет. В течение всего этого периода предоставляются полноценные консультации и, если при наличии соответствующей необходимости, осуществляется профессиональная настройка оборудования.

Наша компания предлагает своим клиентам гибкую ценовую политику, индивидуальный подход и большой выбор вариантов оплаты, вместе с гарантированной своевременной доставкой и сжатыми сроками исполнения работ. Получить дополнительную информацию вы можете у представителей компании.

Купить и установить системы параллельного вождения Вы можете в компании "Гломос".

1 075 usd / шт.

Система параллельного вождения ГеоТрек Лайт – это современная бюджетная версия курсоуказателя с функцией замера площади полей. Первоклассная точность системы с использованием бесплатного сигнала спутника GPS. Незаменимая вещь для современного фермерского хозяйств: экономия топлива, времени и денег, экономия на удобрениях и посевных материалах. Контроль за выполнением производимых работ. Вся необходимая информация отображается на большом ярком цветном экране 7 дюймов (17,8 см). Система комплектуется высокочувствительной внешней GPS антенной для усиления спутникового сигнала и стабильной точности на протяжении работы. Точность в 30 см обеспечена новейшими технологиями фильтрации и обработки сигнала. ГеоТрек Лайт может быть использован на быстроходной сельскохозяйственной технике. ht...

от 65 000 руб / комплект

Компания «Кампусагро» предлагает агронавигатор «Кампус». 8-ми дюймовый аппарат с 2х ядерным процессором и современным высокоточным GPS-модулем. Точность системы составляет 20-40 см. В комплект входит: Агронавигатор; Выносная patch-антенна; Карта памяти; Крепление для навигатора; Зарядное устройство; Руководство по использованию. Возможности агронавигатора: Курсоуказатель с двумя режимами: параллельное вождение (A-B) и свободный режим; Замер площади поля по периметру (контуру); Подсчет обработанной площади; Визуализация перекрытий; Визуализация обработанного участка; Отображение скорости движения; Гибкая настройка ширины захвата (до сантиметров); Сохранение обработанного поля, с возможностью его последующей загрузки и доработки; Отображе...

64 990 руб / комплект

Агронавигатор Кампус - самый популярный отечественный агронавигатор! Появились новые функции!!! 1. Замер расстояния! (линейка). 2. Выгрузка и просмотр карт в гугл на компьютере. Преимущества системы параллельного вождения КАМПУС: 1. самый популярный и бюджетный агронавигатор в РФ 2. точность такая же как и у тримбл - от 30 см 3. есть замер площади поля, подсчет обработанной площади, замер расстояния 4. регулируется яркость и есть ночной режим 5. подсчет погектарной и почасовой оплаты механизатора 6. ширина захвата настраивается от сантиметров до 500 метров 7. выгрузка полей в гугл карты и просмотр карт полей на компьютере Обеспечиваем бесплатную доставку и консультации. Доставка в любой регион РФ в течении 2-4 дней. Оставьте заявку на нашем сайте кампусагро. р...

1 100 usd / шт.

GPS помощник для сельского хозяйства. Простой инструмент для посева, защиты растений, внесения удобрений и опрыскивания. Точность: Обеспечивается высокая точность параллельного вождения (до 30 см). Надежность: Прочный и защищенный дисплей, виброустойчивые крепления и антенна. Удобство: В комплекте все необходимые крепления для быстрой установки системы. Антенна крепится при помощи прочного магнитного крепления. Интуитивно понятное меню, позволит быстро приступить к работе. Простота: Понятное меню, удобные настройки. Установите ширину захвата и нажмите старт - быстрая установка или переустановка на технике. С этого момента ГеоТрек Эксплорер готов к работе. Выгода: Повышение качества работ и дополнительные преимущества. Экономия: Забудьте об использовании пенных м...

от 50 000 руб / шт.

Агро навигатор MojoMINI 2, швейцарской фирмы Leica от официального поставщика с гарантией и тех. сопровождением. Точность 12 см. Курсоуказатель Leica MojoMini 2 - это удобный, надежный и недорогой навигатор параллельного вождения для точного земледелия. Вы получаете недорогое оборудование, которое позволяет Вам наращивать производительность вашей техники и уменьшать перерасход средств из-за неточности в работе Ваших работников. Отпадает необходимость в использовании маркеров, а в темное время суток и при плохой видимости он просто незаменим. Удобный сенсорный 11см экран легко управляется прикосновением пальца. Современная DGPS антенна Leica SmartAg лучшая в своем классе, обеспечивает точность прохода между рядами +/- 12 см. Leica mojoMINI корректно работает в системах GPS и ГЛОНАСС (Р...