Як повідомили у єепропейському проекті NAVISP, у грудні 2024 були представлені результати активності NAVISP EL1-067, “PAALI: Прилад вирівнювання точної агрономії”. Проект створив високоточне рішення для визначення відносного позиціювання та орієнтації, яке було розроблено спеціально для точної агрономії. Основними технологіями, що стимулювали ініціативу, стали об’єднання сенсорів і комп’ютерне зору. Це рішення відповідає на зростаючий попит на точність в межах сантиметра в аграрних операціях, таких як посів, для максимізації врожайності.
Команда досягла таких результатів:
Високоточне відносне позиціювання:
Розроблено рішення для оцінки відносного позиціонування та орієнтації між трактором і причепом. Система продемонструвала відхилення позиції менше 1 см та оцінку орієнтації в межах 1 градуса під час польових випробувань.
Економічний і модульний прототип: Створено демонстратор точного землеробства (PAD), що об’єднує приймач GNSS Septentrio з RTK, стереокамери та допоміжні сенсори. Він був спроектований для роботи в реальному часі на частоті 20-30 Гц і продемонстрував надійність у складних польових умовах, таких як підйом пилу та нерівності місцевості.
Інноваційне комп’ютерне зору та об’єднання сенсорів: Система використовувала оцінку відносної позиції на базі камери, інтегровану з відкритою системою роботи роботів (ROS). Вона також досліджувала прямі вимірювання без великої залежності від кінематичних моделей, що робить її адаптивною для різних застосувань в області тракторної техніки.
Широке тестування та валідація: Система PAD була ретельно протестована в лабораторних і польових умовах. Польові випробування з тракторно-созернінговими наборами підтвердили функціональність рішення в умовах реального світу, включаючи пил, змінність освітлення та механічні навантаження.
Проект є частиною елементу 1 NAVISP Агенції Європейського космічного агентства (ESA), який підтримує інновації та руйнівні технології в сфері позиціонування, навігації та часу (PNT).
Етап розвитку Набір PAD
- Прототип PAD був побудований і тестувався в кількох етапах
- Основні компоненти з боку трактора:
- Septentrio SBi3 Pro+
- Двостінна антена + IMU
- 2x камери Flir Grasshopper monochrome
- Система стерео камер Sick Visionary B
- Комплект оцінки ToF-камер Analog devices
- Тепловізійна камера Flir
- Напівкастомізована плата синхронізації
- Робочий комп’ютер + портативний акумулятора Anker (не показано)
Результати польових випробувань Функціональна продуктивність:
- PAD бездоганно працював з частотою 20-30 Гц для реального часу і 80 Гц для запису
- Не було помітної затримки між візуальним виводом та рухом сіяльного агрегату:
- У плані міцності системи PAD серйозних проблем не спостерігалося
- PAD продемонстрував стійкість до механічних стресів, вібрацій тощо
- Основні побоювання викликали навколишнє світло, пил та бруд.
Висновки
- Рішення з маркерами працює добре
- Під час польових випробувань маркери залишалися досить чистими
- Використана геометрія практична, але не оптимальна
- Оцінка позиції сіяльного агрегату на базі камери має надзвичайно низький рівень шуму та високу точність
- Основна проблема підходу полягає в абсолютній орієнтації/позиціюванні, яке надається GNSS-IMU-системою з боку трактора
- Базове рішення з двосторонньою антеною та розміщенням практичні, але не оптимальні
- Використання GNSS-IMU-фузії тестувалося з Aux-IMU
- Не усуває найбільш очевидні джерела помилок
- У майбутньому це може бути використано для підвищення точності
- Калібрування є досить значним джерелом помилок
- І можуть бути складними при структурному порядку
- Для комерційного рішення будуть корисними калібрувальні пристрої тощо
- Маркери все ще залишаються “проміжним кроком”
- SLAM, CAD моделі можуть використовуватися в комерційних продуктах замість маркерів
- Цей підхід може бути легко адаптований до різноманітних завдань
- Будь-яка логістика, що пов’язана з роз’ємними транспортними засобами
- Наприклад, паркувальні чи з’єднувальні процеси
- Різні рішення для агрономії, такі як машини для збору фруктів з багатьма рукою
- Доки і підходи до суден Автономні операції вимагають саме такого роду рішення.