Исследователи Донского государственного технического университета разработали инженерные и программно-аппаратные решения, которые позволят заменить импортное высокоточное навигационное оборудование, используемое в сельском хозяйстве и различных отраслях промышленности, в которых востребованы технологии мониторинга и навигации. ПО поможет сравнивать между собой любые виды навигационных приемников, выдающих навигационные данные в формате NMEA0183. Исследования проводятся в рамках стратегического проекта «Агроматика» программы стратегического академического лидерства ДГТУ «Приоритет 2030».
Программное обеспечение, разработанное инженерами ДГТУ, позволяет записывать и анализировать данные одновременно с двух приемников. Специалисты провели испытания отечественного навигационного комплекса «Корунд ВТП ТА». В качестве эталонной системы для проведения сравнительного анализа был выбран навигационный приемник высокой точности R-70 от компании SHANGHAI ALLYNAV TECHNOLOGY CO., LTD, который активно используется в высокоточном позиционировании на сельскохозяйственных объектах. Китайский приемник функционирует на базе поправки RTK, а приемник отечественного производителя – на базе PPP-поправки, разработанной канадской компанией NovAtel в 2005 году. Канал связи PPP-поправки предоставила компания «Космическая связь».
«Для обеспечения высокой точности навигационных данных (от 3 до 10 см) полученные данные ГЛОНАСС/GPS-приемником необходимо скорректировать с использованием поправок. Отсутствие поправок изменяет точность навигационных данных, принимаемых ГЛОНАСС/GPS-приемником, от 10 до 1000 м, в зависимости от количества принимаемых навигационных спутников. То есть поправка позволяет скорректировать навигационные данные с сантиметровой точностью», – рассказал исполнитель проекта, ассистент кафедры «Проектирование и технический сервис транспортно-технологических систем» ДГТУ Александр Кольцов.
Комплекс планируется к использованию при организации инновационной услуги компании-партнера по обеспечению высокоточной навигации на объектах сельскохозяйственного назначения в проектах точного земледелия.
По словам Александра Кольцова, выбор поправок из разных систем для проведения испытаний обусловлен тем, что сельхозпроизводители, имеющие сельхозтехнику с высокоточной навигацией, в основном используют поправки RTK, которые позволяют определять координаты с точностью от 3 до 10 см. Исследователи предположили, что применение отечественной навигационной системы с PPP-поправкой не уступает китайскому аналогу, что и было доказано в результате испытаний.
«Преимущество комплекса «Корунд ВТП ТА» в том, что не нужно дополнительно закупать базовую станцию RTK – вышку, передающую поправку на ровер (подвижный объект) по радиоканалу, что экономически является выгодным для пользователей систем высокоточной навигации. То есть применение отечественного приемника позволяет обойтись без дорогостоящей базовой станции, – пояснил Александр Кольцов. – Высокая навигационная точность очень важна для подвижных объектов сельскохозяйственного назначения, это связано с тем, что при работе в поле управление машиной осуществляется через подруливающие устройства, работа которых осуществляется через высокоточные навигационные данные. Точность позиционирования сельскохозяйственных машин необходима для оптимизации использования ресурсов, увеличения урожайности, снижения затрат и повышения эффективности производства. С помощью точного позиционирования можно более точно определять местоположение сельскохозяйственной техники, распределять удобрения и средства защиты растений, проводить анализ почвы и мониторинг роста растений. Точные данные о положении и состоянии полей позволяют принимать более обоснованные решения и улучшать процесс ведения сельского хозяйства. Эффективнее всего использовать эту систему в открытой местности (с/х полях), так как в условиях города железобетонные перекрытия создают помехи для геостационарных спутников, осуществляющих передачу PPP-поправки».
Ученые выявили и недостатки в работе систем на базе PPP-поправки: для достижения максимальной точности этих систем необходимо произвести сбор данных, который может занимать до 40 минут. Это обусловлено тем, что геостационарные спутники находятся достаточно высоко от Земли, требуется время для получения и обработки сигнала. В случае с RTK этого ограничения во времени нет, так как данные поступают сразу.
«Сложность представляет то, что геостационарные спутники передают направленный сигнал с узкой диаграммой направленности – некий луч, обеспечивающий связь, градус которого составляет всего 1, максимум 2. Компании "АСС" и "Космическая связь" разработали систему антенн, позволяющих принимать сигнал с узкой диаграммой направленности. Поэтому главное преимущество исследуемого навигационного приемника отечественного производства в том, что он принимает поправку со спутника, находящегося на геостационарной орбите, что позволяет откорректировать координаты до сантиметровой точности», – подчеркнул декан факультета «Агропромышленный» ДГТУ Дмитрий Рудой.
По условиям договора с компанией «Космическая связь», необходимо было разработать программу и методику испытаний, что и было осуществлено на основе записанных навигационных данных с двух приемников. Запись и анализ навигационных данных осуществлялись с помощью специального программного обеспечения NMEA Scaner, разработанного сотрудниками кафедры «Проектирование и технический сервис транспортно-технологических систем».
PPP (Precise Point Positioning) – метод абсолютного определения местоположения, основанный на применении спутниковой корректирующей информации.
RTK (Real Time Kinematic) – совокупность приемов и методов получения плановых координат и высот точек местности сантиметровой точности с помощью спутниковой системы навигации посредством получения поправок с базовой станции, принимаемых аппаратурой пользователя во время съемки. Один из методов DGPS (Differential Global Positioning System) – системы дифференциальной коррекции глобальных навигационных спутниковых систем.
