Розроблено рішення для оцінки відносного позиціонування та орієнтації між трактором і причепом

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.

Результати команди

• 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 та 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