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GPS et autoguidage



Caroline Desbourdes
   Janvier 2013
GPS

    Agriculture de précision :                         Précision dans l’agriculture
    modulation intra parcellaire
                   (1997 : capteurs de
                   rendement)

    sol            plante
                                                   Au cœur de la
                       Image satellite (2003)                          Avec les fourrières
                                                   parcelle
                       ou capteur embarqué

Densité de semis      N tardif blé / N colza     Guidage et            Coupure de
N2 blé                Régulateur croissance      autoguidage           tronçons (2008)
                                                 (2003)
Guidage assisté par GPS


L’objectif d’un guidage ou d’un autoguidage est d’optimiser les passages du
traceur dans la parcelle an limitant les manques ou les recouvrements entre les
différents passages

- Le chauffeur peut se concentrer sur le travail de l’outil
- La qualité du travail est identique quelles que soient les
   conditions climatiques (brouillard, poussière, parcelles
   vallonnées,…)
- Réduction des intrants utilisés
- Réduction de la fatigue



Sa précision dépend :
-De la précision du signal : dGPS ou RTK
-Du type d’asservissement (hydraulique/ moteur électrique)
Guidage assisté par GPS



– Les différents types de correction
     • Fonctionnement et précision
     • Les corrections différentielles
     • Le RTK et les réseaux temps réel

– Les asservissements
     • Aide au guidage / Autoguidage
     • Résultats d’essais
          – Principe
          – Précision moteur électrique / hydraulique
          – Biner avec du RTK


– La Rentabilité
– Les coupures de tronçons sur pulvérisateurs
Le GPS
satellites



             •   Système basé sur les signaux émis par 24
                 satellites pour donner la position d’un point à
                 tout endroit de la terre, à tout moment
             •   Conçu par le Département Américain de la
                 Défense pour donner la position et la vitesse, en
                 1978 et opérationnel depuis 1993 pour le civil
             •   En théorie, 6 satellites de visibles simultanément
Les sources d’erreur



•    Elles sont dues :
      – à la traversée de la ionosphère (50 à 1000
          km), troposphère (7 à 14 km),
      – à la position des satellites sur l’horizon
          (éphémérides) : le PDOP (dilution géométrique
          de la position)
      – aux multi-trajets
      – à la précision des horloges,
      – à la qualité des récepteurs GPS.
                                      S4 S
                                S        5      S
                                3               6S
                              S2                  7S
                              S1                   8S
        S S4S5 S6                                   9
        3
                                                    S6
                               S3                    S7
                              S                      S
S1                     S9     2
                              S1                     8S
                                                      9
Le Système GPS


•   Utilisation civil depuis 1994
•   Précision de 10 à 15 m
•   Dépend de l’organisation des satellites et de leur nombre
•   Dépend de la présence d’un masque

•   Pour augmenter la précision


          Utiliser une correction


      Via un satellite géo   Via une ou des bases
      stationnaire : dGPS    : RTK
Le dGPS (Differentiel)
satellites
                                             Satellite de
                                           communication




                transmission
               des corrections

                                               stations de
                                                référence
                                                terrestres

                                             émetteur
                                 Réseau de station de référence
La précision des dGPS


  Les corrections différentielles du marché Français
  –          Egnos ;
  –          John Deere (SF1 et SF2) ;
  –          OmniSTAR (VBS, HP, XP et G2).

                           0.9
                           0.8                                               GPS
      Erreur moyenne (m)




                           0.7
                           0.6
                           0.5
                           0.4                                               egnos
                           0.3                                               SF1     Précision acquise dès la
                           0.2                                               VBS     mise sous tension
                           0.1                                               HP      Précision acquise après un
                                                                             SF2     temps de « chauffe »
                            0
                                 5        10        15        20        25
                                 Temps entre deux passages successifs (mn)
• L’erreur augmente avec le temps
• L’utilisation d’une correction augmente la
précision de moitié
Conclusions



             Précision à l’antenne des différents signaux disponibles

                             GPS naturel



                                                Avantages          Inconvénients
                 dGPS
                                           Corrections gratuites   Précision
20 - 50 cm Egnos                           Précision instantanée
          John Deere SFI
          OmniSTAR VBS
                                           Précision de 3 cm       Abonnement
 3 - 10 cm John Deere SFII                                         Temps de chauffe : 15 mn
                                                                   Pas de retour au même
          OmniSTAR HP                                              endroit : dérive


     Précision
Le Système GPS


       GPS naturel : précision de 1 à plusieurs mètres



     Utilisation d’une correction pour améliorer la précision



Transit par un satellite                       Le RTK
géostationnaire : le dGPS

                                      Transmission         Transmission
                                          radio            téléphone mobile


                                Base          Maillage
                             propriétaire      bases
Le RTK transmission radio (UHF)
satellites




                                    transmission
                                 des corrections via
                                  une radio (UHF)


                   La base RTK calcule la correction (différentiel entre la
                   position connue de la base et la position calculée en
                   temps réel par les satellites) et la transmet au tracteur via
                   une radio UHF
Le RTK radio


Avantages
–    Précision acquise dès la mise sous tension. Pas de « temps de chauffe ».
–    Permet de revenir au même endroit sous condition que la base soit remise au
     même endroit.
–    Pas de limite au nombre d’utilisateur sous la base sous condition que ce soit le
     même constructeur

Inconvénients
–    Le coût : entre 10000 et 15000 euros
–    Limite de la portée de la correction
     autour de la base (10 km pour une
     émission sur point haut)
–    L’autoguidage doit être de la même
     marque de la base RTK (limite du
     partage avec les voisins)
–    Attribution de la fréquence par l’ARCEP
     (650 euros/an)
–    Vue directe entre la base et le tracteur
Le maillage de bases RTK


   Il s’agit de maillage mis en place :
  • par des concessionnaires
  • par des agriculteurs
  • par des coopératives : GIE « coop &
  tech » par exemple




Principe

•Juxtaposition de bases « individuelles » :
le tracteur se connecte à UNE base. Lorsqu’il
change de zone, il change de base.
•transmission radio
•L’utilisateur a accès à la correction contre une redevance : en
général un droit d’entrée et un abonnement annuel.
•La base et le matériel dans le tracteur sont de la même marque
Le maillage de bases


  Le principe de fonctionnement est identique à une base propriétaire


Avantages
–    Permet à un agriculteur avec un parcellaire morcelé d’avoir une correction RTK
     sous l’ensemble du maillage
–    Pas d’achat de la base RTK
–    Idem RTK mono base : pas de temps de chauffe, répétabilité


Inconvénients
–    Non compatibilité entre les matériels : l’autoguidage doit être de la même
     marque que les bases RTK du réseau.
–    Portée de la radio : 10 km
–    Vue directe entre la base RTK et le tracteur
Le RTK


                  Transmission          Transmission
                      radio             téléphone mobile


            Base          Maillage
         propriétaire      bases

• même principe de fonctionnement
      • la correction vient d’une base
      • vue directe entre la base et le tracteur
      • même marque entre la base et l’autoguidage
      • précision de ±2 cm à l’antenne
      • précision instantannée
• Différence
      • investissement d’une base
      • droit d’entrée + abonnement
Le NetRTK réseau


   Si on regarde ce qui ce fait du côté des géomètres…

Trois réseaux présents en France avec une offre
« agricole »

 – ORPHEON
      • Géré par la société GEODATA DIFFUSION
      • Couverture de l’ensemble de la France

 – S@T-INFO
      • Couverture du nord de la France et Chalon sur Soane
      • Une partie du capital appartient à Claas

                                                              Couverture orphéon 2010 :
 – TERIA
                                                              Vert : installée
      • Couverture nationale                                  Orange : installation en cours
                                                              Rouge : installation d’ici fin d’année
                                                              Jaune : emplacement à définir
Le RTK par téléphonie mobile




    Principe




                         GPRS
Serveur
informatique
Le RTK par téléphonie mobile


Avantages
–    La correction est calculée sur un ensemble de base : pas de limite de portée radio
–    Transmission au format RTCM ou CMR
–    Compatibilité avec l’ensemble des constructeurs de guidage
–    Idem RTK transmission radio : pas de temps de chauffe, répétabilité




Inconvénients
–    Couverture des opérateurs téléphoniques : problème spatiale
–    Précision si retard >40s (beaucoup de monde au téléphone):
     problème temporel
Le RTK par téléphonie mobile
Le RTK par téléphonie mobile


Précision mesurée sur les trois réseaux : Orphéon, sat-info et Teria
Trimble FMX
Carte SIM orange
Modem DCM 300                               0.45
uniquement sur les satellites GPS            0.4
                                            0.35
                                             0.3
                                            0.25                                            orphéon
                                             0.2                                            Sat-info




                                        m
                                            0.15                                            teria


                                        o
                                        n
                                        P
                                        é
                                        _
                                        c
                                        s
                                        r
                                        i
                                             0.1                                            egnos
                                            0.05
                                              0
                                                   0   10   20      30       40   50   60
                                                                 Temps_ mn




 Pas de dérive au cours du temps
 Précision de ± 2 - ± 2,5 cm
 Précision équivalente sur les trois réseaux
Le RTK par téléphonie mobile


La disponibilité : Orphéon, sat-info et Teria

    105
    100
     95
     90
     85
     80
     75
     70
m




     65
%
D
o
b
n
p
e
é
s
t
l
i




     60
          Orphéon Sat-info    Teria   Orphéon Sat-Info    Teria
                Format RTCM                 Format CMR+




 Meilleure disponibilité en RTCM pour 2 réseaux
Le RTK par téléphonie mobile


Origine des coupures
     16

     14

     12

     10

     8                                                            Inconnue

     6                                                            Satellite
 m
 %
 p
 u
 d
 e
 s
 t




                                                                  Téléphone
     4

     2

     0
          Orphéon Sat-info    Teria   Orphéon Sat-Info    Teria
                Format RTCM                 Format CMR+




 RTCM : 100% des coupures viennent du téléphone
  CMR+ : pour 2 réseaux, le principe problème vient d’un nombre de
 satellite commun insuffisant
Le RTK


                           Transmission                 Transmission
                               radio                    téléphone mobile


                      Base            Maillage
                   propriétaire        bases

• même principe de fonctionnement                • principe de fonctionnement
    • la correction vient d’1 base RTK                 • la correction vient de plusieurs base RTK
    • vue directe entre la base et le tracteur         • compatible tous autoguidages
    • même marque entre la base et                     • précision de ±2 cm à l’antenne
    l’autoguidage                                      • précision instantannée
    • précision de ±2 cm à l’antenne                   • réseau téléphonique (zone blanche)
    • précision instantannée
    • stabilité dans la réception
                                                  → Abonnement direct (Teria/ Sat-info)
                                                  →Offre Precisio (Coop / Orphéon)
La précision du signal



                   Précision à l’antenne des différents signaux disponibles

                                 GPS naturel   1m


Epandage / pulvé
Travail du sol       dGPS                                     RTK 2 - 5 cm

    20 - 50 cm Egnos
              John Deere SFI                                           Transmission
                                                 Transmission
              OmniSTAR VBS                                             GPRS
                                                 radio
     3 - 10 cm John Deere SFII
                                                 Semis avec retour au même endroit
              OmniSTAR HP/G2

                             Semis
         Précision           Sans retour au même endroit
Guidage assisté par GPS



– Les différents types de correction
     • Fonctionnement et précision
     • Les corrections différentielles
     • Le RTK et les réseaux temps réel

– Les asservissements
     • Aide au guidage / Autoguidage
     • Résultats d’essais
          – Principe
          – Précision moteur électrique / hydraulique
          – Biner avec du RTK


– La Rentabilité
– Les coupures de tronçons sur pulvérisateurs
Aide au guidage

•   L’appareil donne la consigne au chauffeur. Il actionne le volant pour corriger sa
    trajectoire.
•   Installation en quelques minutes sur n’importe quel véhicule, équipé d’une
    alimentation 12 V (prise allume-cigare).
•   Différentes possibilités
      – Pocket PC
      – Barre diode (intérieur et/ou extérieure)
      – Écran (avec ou sans barre à diode)




          800 €                                              4000 €
Le système de guidage
L’autoguidage
 •   Directement sur l’hydraulique du tracteur ou de la moissonneuse
 •   Installé sur le volant ou remplacement du volant

  Les moteurs électriques                                    Hydraulique
Le type d’asservissement


        6


        5


        4


        3                                     RTK
    m
    c
    )
    (




                                              dGPS
        2


        1
o
u
d
p
n
P
2
e
é
a
g
c
s
r
t
i




        0
            hydraulique   moteur électrique


L’hydraulique valorise mieux la précision
et est plus stable
Résultats


Résultats / Précision entre 2 passages           Résultats / Répétabilité entre deux
                                                 interventions




   2 cm                                              2 cm
Biner avec un autoguidage



- Producteur de maïs semences équipé avec
un hydraulique RTK

-Enregistrement des passages du tracteur
pour les semis et pour le binage




Objectifs :

- Définir la précision lors d’une intervention =
distance entre deux passages de tracteur
consécutifs / précision relative

-Définir la précision entre deux interventions =
distance entre le passage 1 du semis et le
passage 1 du binage / précision absolue
Biner avec un autoguidage



Simulations de binage




                                               Femelle : 80 cm
                                               Mâle_femelle : 50 cm
                                               Mâle_mâle : 40 cm
Biner avec un autoguidage


Précision relative : précision entre   Précision absolue : capacité à
2 passages de tracteur lors de la      revenir au même endroit
même intervention
      2.5                                   2.5
                 Les semis, 456 ha
                 Le binage, 97 ha
       2                                     2


      1.5                                   1.5


       1                                     1
                                        m
                                        o
                                        u
                                        b
                                        n
                                        P
                                        e
                                        é
                                        a
                                        c
                                        s
                                        r
                                        )
                                        (
                                        l
                                        i




      0.5                                   0.5
  m
  o
  p
  u
  d
  n
  P
  e
  é
  a
  g
  x
  c
  s
  r
  t
  )
  (
  i




       0                                     0
             semis         binage                 semis       binage
Biner avec un autoguidage



Simulations de binage

-Utilise les passages réels du tracteur pour
localiser les rangs de maïs (femelle et mâle)

-Utilise le passage réel du tracteur avec la
bineuse mais modifie la position des dents
sur la bineuse pour se rapprocher plus ou
moins du rang de maïs

-Epaisseur du rang de maïs : 1 cm
Biner avec un autoguidage



 Simulations de binage




                                               Dent en limite des plantes
                                               Plante
Biner avec un autoguidage



Simulation 1: 5 cm entre la dent et le rang de maïs
Simulation 2: 3 cm entre la dent et le rang de maïs

      3
                                                              5 cm
     2.5
      2
     1.5                                               5 cm
      1                                                3 cm

     0.5
 %
 o
 u
 n
 d
 e
 g
 r
 l




      0
           P
               P
                   P
                       P
                           P
                               P
                                   P
                                       P
                                           P
           1
               2
                   3
                       4
                           5
                               6
                                   7
                                       8
                                           9
                                               P
                                                   P
                                               0
                                               1
                                                   1




A 5 cm, 0.4 % des longueurs sont abîmées
A 3 cm, 1.4% des longueurs sont abîmées
Conclusions binage




        Moteur électrique     Hydraulique

                                            Le dGPS est moins précis. Il ne permet
          ±3.5 cm               ± 3cm       pas de revenir au même endroit sans
dGPS
                                            recalage manuel.
                                            Impossibilité de semer des mâles ou
RTK        ± 4cm                ± 2cm       de biner.

       Un hydraulique est 2 fois plus précis Possible de biner les femelles et les mâles
       qu’un moteur électrique.              en même temps :
                                             - 5 cm entre la dent et le pied maïs : 0,4%
                                             des longueurs abimées
                                             - 3 cm entre la dent et le pied maïs : 1,4%
                                             des longueurs abimées
La précision du signal



                   Précision à l’antenne des différents signaux disponibles
                                                                           Barre de
                                  GPS naturel 1 m                          guidage

Epandage / pulvé
Travail du sol
                     dGPS                                     RTK 2 - 5 cm
                                    Barre de
    20 - 50 cm Egnos                guidage
               John Deere SFI                                         Transmission
                                                 Transmission
               OmniSTAR VBS                                           GPRS
                                                 radio
     3 - 10 cm John Deere SFII
                                                 Semis avec retour au même endroit
              OmniSTAR HP/G2

              Semis
              Sans retour au même endroit
Guidage assisté par GPS



– Les différents types de correction
     • Fonctionnement et précision
     • Les corrections différentielles
     • Le RTK et les réseaux temps réel

– Les asservissements
     • Aide au guidage / Autoguidage
     • Résultats d’essais
          – Principe
          – Précision moteur électrique / hydraulique
          – Biner avec du RTK


– La Rentabilité
– Les coupures de tronçons sur pulvérisateurs
Validation au champ


Quelle est l’erreur (manque et recouvrement) dans une parcelle lorsque
l’on utilise :

• aucun guidage (jalonnage traditionnel);
• autoguidage (dGPS ou RTK).
Résultats


Les données disponibles


-Epandage et pulvé (de 12 à 42 m)
-Semis (maïs, maïs semences, blé et colza)
-Récolte (barre de coupe > 7 m)
-Travail du sol
-Binage


               autoguidage   manuel   Total
 épandage          4093       500     4593
 récolte           1051       480     1531
 semis             3890       204     4994
 travail_sol       1532       440      1972
 Total            10566       1624    12190
Agora 150113
Agora 150113
Agora 150113
Agora 150113
Agora 150113
Agora 150113
Agora 150113
Agora 150113
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Agora 150113

  • 1. GPS et autoguidage Caroline Desbourdes Janvier 2013
  • 2. GPS Agriculture de précision : Précision dans l’agriculture modulation intra parcellaire (1997 : capteurs de rendement) sol plante Au cœur de la Image satellite (2003) Avec les fourrières parcelle ou capteur embarqué Densité de semis N tardif blé / N colza Guidage et Coupure de N2 blé Régulateur croissance autoguidage tronçons (2008) (2003)
  • 3. Guidage assisté par GPS L’objectif d’un guidage ou d’un autoguidage est d’optimiser les passages du traceur dans la parcelle an limitant les manques ou les recouvrements entre les différents passages - Le chauffeur peut se concentrer sur le travail de l’outil - La qualité du travail est identique quelles que soient les conditions climatiques (brouillard, poussière, parcelles vallonnées,…) - Réduction des intrants utilisés - Réduction de la fatigue Sa précision dépend : -De la précision du signal : dGPS ou RTK -Du type d’asservissement (hydraulique/ moteur électrique)
  • 4. Guidage assisté par GPS – Les différents types de correction • Fonctionnement et précision • Les corrections différentielles • Le RTK et les réseaux temps réel – Les asservissements • Aide au guidage / Autoguidage • Résultats d’essais – Principe – Précision moteur électrique / hydraulique – Biner avec du RTK – La Rentabilité – Les coupures de tronçons sur pulvérisateurs
  • 5. Le GPS satellites • Système basé sur les signaux émis par 24 satellites pour donner la position d’un point à tout endroit de la terre, à tout moment • Conçu par le Département Américain de la Défense pour donner la position et la vitesse, en 1978 et opérationnel depuis 1993 pour le civil • En théorie, 6 satellites de visibles simultanément
  • 6. Les sources d’erreur • Elles sont dues : – à la traversée de la ionosphère (50 à 1000 km), troposphère (7 à 14 km), – à la position des satellites sur l’horizon (éphémérides) : le PDOP (dilution géométrique de la position) – aux multi-trajets – à la précision des horloges, – à la qualité des récepteurs GPS. S4 S S 5 S 3 6S S2 7S S1 8S S S4S5 S6 9 3 S6 S3 S7 S S S1 S9 2 S1 8S 9
  • 7. Le Système GPS • Utilisation civil depuis 1994 • Précision de 10 à 15 m • Dépend de l’organisation des satellites et de leur nombre • Dépend de la présence d’un masque • Pour augmenter la précision Utiliser une correction Via un satellite géo Via une ou des bases stationnaire : dGPS : RTK
  • 8. Le dGPS (Differentiel) satellites Satellite de communication transmission des corrections stations de référence terrestres émetteur Réseau de station de référence
  • 9. La précision des dGPS Les corrections différentielles du marché Français – Egnos ; – John Deere (SF1 et SF2) ; – OmniSTAR (VBS, HP, XP et G2). 0.9 0.8 GPS Erreur moyenne (m) 0.7 0.6 0.5 0.4 egnos 0.3 SF1 Précision acquise dès la 0.2 VBS mise sous tension 0.1 HP Précision acquise après un SF2 temps de « chauffe » 0 5 10 15 20 25 Temps entre deux passages successifs (mn) • L’erreur augmente avec le temps • L’utilisation d’une correction augmente la précision de moitié
  • 10. Conclusions Précision à l’antenne des différents signaux disponibles GPS naturel Avantages Inconvénients dGPS Corrections gratuites Précision 20 - 50 cm Egnos Précision instantanée John Deere SFI OmniSTAR VBS Précision de 3 cm Abonnement 3 - 10 cm John Deere SFII Temps de chauffe : 15 mn Pas de retour au même OmniSTAR HP endroit : dérive Précision
  • 11. Le Système GPS GPS naturel : précision de 1 à plusieurs mètres Utilisation d’une correction pour améliorer la précision Transit par un satellite Le RTK géostationnaire : le dGPS Transmission Transmission radio téléphone mobile Base Maillage propriétaire bases
  • 12. Le RTK transmission radio (UHF) satellites transmission des corrections via une radio (UHF) La base RTK calcule la correction (différentiel entre la position connue de la base et la position calculée en temps réel par les satellites) et la transmet au tracteur via une radio UHF
  • 13. Le RTK radio Avantages – Précision acquise dès la mise sous tension. Pas de « temps de chauffe ». – Permet de revenir au même endroit sous condition que la base soit remise au même endroit. – Pas de limite au nombre d’utilisateur sous la base sous condition que ce soit le même constructeur Inconvénients – Le coût : entre 10000 et 15000 euros – Limite de la portée de la correction autour de la base (10 km pour une émission sur point haut) – L’autoguidage doit être de la même marque de la base RTK (limite du partage avec les voisins) – Attribution de la fréquence par l’ARCEP (650 euros/an) – Vue directe entre la base et le tracteur
  • 14. Le maillage de bases RTK Il s’agit de maillage mis en place : • par des concessionnaires • par des agriculteurs • par des coopératives : GIE « coop & tech » par exemple Principe •Juxtaposition de bases « individuelles » : le tracteur se connecte à UNE base. Lorsqu’il change de zone, il change de base. •transmission radio •L’utilisateur a accès à la correction contre une redevance : en général un droit d’entrée et un abonnement annuel. •La base et le matériel dans le tracteur sont de la même marque
  • 15. Le maillage de bases Le principe de fonctionnement est identique à une base propriétaire Avantages – Permet à un agriculteur avec un parcellaire morcelé d’avoir une correction RTK sous l’ensemble du maillage – Pas d’achat de la base RTK – Idem RTK mono base : pas de temps de chauffe, répétabilité Inconvénients – Non compatibilité entre les matériels : l’autoguidage doit être de la même marque que les bases RTK du réseau. – Portée de la radio : 10 km – Vue directe entre la base RTK et le tracteur
  • 16. Le RTK Transmission Transmission radio téléphone mobile Base Maillage propriétaire bases • même principe de fonctionnement • la correction vient d’une base • vue directe entre la base et le tracteur • même marque entre la base et l’autoguidage • précision de ±2 cm à l’antenne • précision instantannée • Différence • investissement d’une base • droit d’entrée + abonnement
  • 17. Le NetRTK réseau Si on regarde ce qui ce fait du côté des géomètres… Trois réseaux présents en France avec une offre « agricole » – ORPHEON • Géré par la société GEODATA DIFFUSION • Couverture de l’ensemble de la France – S@T-INFO • Couverture du nord de la France et Chalon sur Soane • Une partie du capital appartient à Claas Couverture orphéon 2010 : – TERIA Vert : installée • Couverture nationale Orange : installation en cours Rouge : installation d’ici fin d’année Jaune : emplacement à définir
  • 18. Le RTK par téléphonie mobile Principe GPRS Serveur informatique
  • 19. Le RTK par téléphonie mobile Avantages – La correction est calculée sur un ensemble de base : pas de limite de portée radio – Transmission au format RTCM ou CMR – Compatibilité avec l’ensemble des constructeurs de guidage – Idem RTK transmission radio : pas de temps de chauffe, répétabilité Inconvénients – Couverture des opérateurs téléphoniques : problème spatiale – Précision si retard >40s (beaucoup de monde au téléphone): problème temporel
  • 20. Le RTK par téléphonie mobile
  • 21. Le RTK par téléphonie mobile Précision mesurée sur les trois réseaux : Orphéon, sat-info et Teria Trimble FMX Carte SIM orange Modem DCM 300 0.45 uniquement sur les satellites GPS 0.4 0.35 0.3 0.25 orphéon 0.2 Sat-info m 0.15 teria o n P é _ c s r i 0.1 egnos 0.05 0 0 10 20 30 40 50 60 Temps_ mn Pas de dérive au cours du temps Précision de ± 2 - ± 2,5 cm Précision équivalente sur les trois réseaux
  • 22. Le RTK par téléphonie mobile La disponibilité : Orphéon, sat-info et Teria 105 100 95 90 85 80 75 70 m 65 % D o b n p e é s t l i 60 Orphéon Sat-info Teria Orphéon Sat-Info Teria Format RTCM Format CMR+ Meilleure disponibilité en RTCM pour 2 réseaux
  • 23. Le RTK par téléphonie mobile Origine des coupures 16 14 12 10 8 Inconnue 6 Satellite m % p u d e s t Téléphone 4 2 0 Orphéon Sat-info Teria Orphéon Sat-Info Teria Format RTCM Format CMR+ RTCM : 100% des coupures viennent du téléphone  CMR+ : pour 2 réseaux, le principe problème vient d’un nombre de satellite commun insuffisant
  • 24. Le RTK Transmission Transmission radio téléphone mobile Base Maillage propriétaire bases • même principe de fonctionnement • principe de fonctionnement • la correction vient d’1 base RTK • la correction vient de plusieurs base RTK • vue directe entre la base et le tracteur • compatible tous autoguidages • même marque entre la base et • précision de ±2 cm à l’antenne l’autoguidage • précision instantannée • précision de ±2 cm à l’antenne • réseau téléphonique (zone blanche) • précision instantannée • stabilité dans la réception → Abonnement direct (Teria/ Sat-info) →Offre Precisio (Coop / Orphéon)
  • 25. La précision du signal Précision à l’antenne des différents signaux disponibles GPS naturel 1m Epandage / pulvé Travail du sol dGPS RTK 2 - 5 cm 20 - 50 cm Egnos John Deere SFI Transmission Transmission OmniSTAR VBS GPRS radio 3 - 10 cm John Deere SFII Semis avec retour au même endroit OmniSTAR HP/G2 Semis Précision Sans retour au même endroit
  • 26. Guidage assisté par GPS – Les différents types de correction • Fonctionnement et précision • Les corrections différentielles • Le RTK et les réseaux temps réel – Les asservissements • Aide au guidage / Autoguidage • Résultats d’essais – Principe – Précision moteur électrique / hydraulique – Biner avec du RTK – La Rentabilité – Les coupures de tronçons sur pulvérisateurs
  • 27. Aide au guidage • L’appareil donne la consigne au chauffeur. Il actionne le volant pour corriger sa trajectoire. • Installation en quelques minutes sur n’importe quel véhicule, équipé d’une alimentation 12 V (prise allume-cigare). • Différentes possibilités – Pocket PC – Barre diode (intérieur et/ou extérieure) – Écran (avec ou sans barre à diode) 800 € 4000 €
  • 28. Le système de guidage L’autoguidage • Directement sur l’hydraulique du tracteur ou de la moissonneuse • Installé sur le volant ou remplacement du volant Les moteurs électriques Hydraulique
  • 29. Le type d’asservissement 6 5 4 3 RTK m c ) ( dGPS 2 1 o u d p n P 2 e é a g c s r t i 0 hydraulique moteur électrique L’hydraulique valorise mieux la précision et est plus stable
  • 30. Résultats Résultats / Précision entre 2 passages Résultats / Répétabilité entre deux interventions 2 cm 2 cm
  • 31. Biner avec un autoguidage - Producteur de maïs semences équipé avec un hydraulique RTK -Enregistrement des passages du tracteur pour les semis et pour le binage Objectifs : - Définir la précision lors d’une intervention = distance entre deux passages de tracteur consécutifs / précision relative -Définir la précision entre deux interventions = distance entre le passage 1 du semis et le passage 1 du binage / précision absolue
  • 32. Biner avec un autoguidage Simulations de binage Femelle : 80 cm Mâle_femelle : 50 cm Mâle_mâle : 40 cm
  • 33. Biner avec un autoguidage Précision relative : précision entre Précision absolue : capacité à 2 passages de tracteur lors de la revenir au même endroit même intervention 2.5 2.5 Les semis, 456 ha Le binage, 97 ha 2 2 1.5 1.5 1 1 m o u b n P e é a c s r ) ( l i 0.5 0.5 m o p u d n P e é a g x c s r t ) ( i 0 0 semis binage semis binage
  • 34. Biner avec un autoguidage Simulations de binage -Utilise les passages réels du tracteur pour localiser les rangs de maïs (femelle et mâle) -Utilise le passage réel du tracteur avec la bineuse mais modifie la position des dents sur la bineuse pour se rapprocher plus ou moins du rang de maïs -Epaisseur du rang de maïs : 1 cm
  • 35. Biner avec un autoguidage  Simulations de binage Dent en limite des plantes Plante
  • 36. Biner avec un autoguidage Simulation 1: 5 cm entre la dent et le rang de maïs Simulation 2: 3 cm entre la dent et le rang de maïs 3 5 cm 2.5 2 1.5 5 cm 1 3 cm 0.5 % o u n d e g r l 0 P P P P P P P P P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P P 0 1 1 A 5 cm, 0.4 % des longueurs sont abîmées A 3 cm, 1.4% des longueurs sont abîmées
  • 37. Conclusions binage Moteur électrique Hydraulique Le dGPS est moins précis. Il ne permet ±3.5 cm ± 3cm pas de revenir au même endroit sans dGPS recalage manuel. Impossibilité de semer des mâles ou RTK ± 4cm ± 2cm de biner. Un hydraulique est 2 fois plus précis Possible de biner les femelles et les mâles qu’un moteur électrique. en même temps : - 5 cm entre la dent et le pied maïs : 0,4% des longueurs abimées - 3 cm entre la dent et le pied maïs : 1,4% des longueurs abimées
  • 38. La précision du signal Précision à l’antenne des différents signaux disponibles Barre de GPS naturel 1 m guidage Epandage / pulvé Travail du sol dGPS RTK 2 - 5 cm Barre de 20 - 50 cm Egnos guidage John Deere SFI Transmission Transmission OmniSTAR VBS GPRS radio 3 - 10 cm John Deere SFII Semis avec retour au même endroit OmniSTAR HP/G2 Semis Sans retour au même endroit
  • 39. Guidage assisté par GPS – Les différents types de correction • Fonctionnement et précision • Les corrections différentielles • Le RTK et les réseaux temps réel – Les asservissements • Aide au guidage / Autoguidage • Résultats d’essais – Principe – Précision moteur électrique / hydraulique – Biner avec du RTK – La Rentabilité – Les coupures de tronçons sur pulvérisateurs
  • 40. Validation au champ Quelle est l’erreur (manque et recouvrement) dans une parcelle lorsque l’on utilise : • aucun guidage (jalonnage traditionnel); • autoguidage (dGPS ou RTK).
  • 41. Résultats Les données disponibles -Epandage et pulvé (de 12 à 42 m) -Semis (maïs, maïs semences, blé et colza) -Récolte (barre de coupe > 7 m) -Travail du sol -Binage autoguidage manuel Total épandage 4093 500 4593 récolte 1051 480 1531 semis 3890 204 4994 travail_sol 1532 440 1972 Total 10566 1624 12190

Notes de l'éditeur

  1. La précision de la position du tracteur dans la parcelle provient du calcule de la distance entre le satellite et le tracteur, donc tout ce qui va interférer ou gêner dans la transmission de l’onde va introduire un biais: La traversée des différentes couches localisées entre le satellite et le tracteur La position des satellites et leur organisation : on aura une meilleure précision si les satellites sont bien répartis sur l’horizon. Un satellite en limite (on le capte / on le perd) créé une instabilité qui fait que le signal passe d’une précision de 30 cm à 3 m. Les multi-trajets (dessin en dessous) : à côté d’un bâtiment ou d’un bois, l’onde va directement au tracteur mais elle est également réfléchie sur le bâtiment. Dans ce cas, le calcul de distance entre le satellite et le tracteur n’est plus correct, ce qui créé une incertitude sur le calcul de la position du tracteur. De plus, a proximité d’un bâtiment, certains satellites sont masqués, ce qui détériore d’autant la précision de la localisation du tracteur. La précision des horloges : très précises dans le satellite mais moins dans les récepteurs GPS (et selon son prix).
  2. Il s’agit de même côte à côte des bases pour couvrir une zone plus importante. L’agriuclteur qui a un parcellaire morcelé peut avoir une correction RTK sur l’ensemble de sa surface alors que s’il avait acheté une base, il aurait dû la déplacer. S’il est dans la zone bleu, il se connecte sur la base bleu. Quand il change de secteur, il doit se connecter sur un autre base. C’est le même principe que le RTK « classique » car le tracteur reçoit l’information d’une SEULE base à la fois. LA portée de la radio ets optimale à 10 km mais on peut capter le signal jusqu’à 15 km selon la topographie. Si deux bases émettent sur la même fréquence alors le tracteur est perdu. Chaque base doit émettre sur une fréquence différente: il faut demander l’attribution de fréquence à l’ARCEP. Environ 700 euros pour un particulier qui achète sa base RTK (10 000 à 15000 euros). Cette redevance dépend de la hauteur de l’antenne et de la portée de la radio. Le GIE coop et tech est un réseau Trimble.