ارزیابی سامانه تعیین موقعیت خودرهیاب غیرماهواره‌ای و مقایسه با گیرنده GNSS به منظور مسیریابی بهینه تراکتور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مکانیزاسیون، دانشگاه آزاد واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران

2 گروه مهندسی بیوسیستم-دانشگاه تربیت مدرس

3 استادیار گروه مکانیزاسیون، دانشگاه آزاد واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران

4 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

کشاورزی موضعی زیر مجموعه‌ای از کشاورزی دقیق با هدف افزایش بهره‌وری بر پایه سنجش تغییرات مکانی، ویژگی‌های خاک و گیاه و مصرف نهاده‌ها به صورت متغیر در پهنه زمان و مکان بنا شده است. موقعیت‌یابی صحیح ماشین کشاورزی در مکان مربوطه هدفی مهم است تا با توجه به آن، عملیات کشاورزی مورد نظر انجام پذیرد.

در این پژوهش دستگاه موقعیتیاب زمینی دارای حسگرهای سنجش زاویه فرمان و تعداد دوران چرخ متحرک تراکتور ساخته شده است. این سامانه با موقعیتیابی محلی و بدون نیاز به هرگونه سرویس‌دهنده خارجی، مورد آزمایش مزرعهای قرار گرفت و داده‌ها با مقادیر خروجی گیرنده سامانه موقعیت‌یاب ماهواره‌ای (GNSS) مقایسه شدند. آزمایشها در زمینهای شخم خورده، شخم نخورده، آسفالت و در شرایط آب و هوایی آفتابی و ابری انجام گرفت. طرح آماری بر پایه بلوک‌های کامل تصادفی در قالب آزمون فاکتوریل به صورت 2×2×3 با چهار تکرار انجام شد.

طبق نتایج بدست آمده، داده‌های محورهای X و Y گیرنده‌ی GNSS و دستگاه خود رهیاب به ترتیب در سطح 1% و 5% تفاوت معناداری را نشان دادند. تغییر در عوامل محیطی شامل وضعیت زمین و شرایط هوایی آفتابی یا ابری در هر دو محور X و Y تأثیر معناداری بر تعیین موقعیت توسط گیرنده GNSS و خود رهیاب نشان نداد. میزان دقت در سامانه خود رهیاب در محور X برابر با cm25 و برای گیرنده GNSS cm250 و همچنین در محور Y برابر با cm50 و برای گیرندهGNSS، cm140 است. در نتیجه دستگاه خودرهیاب در هر دو محور X و Y دقیق‌تر است. مقدار انحراف از نقطه واقعی توسط گیرنده GNSS و دستگاه خودرهیاب در سطح 1% دارای تفاوت معنادار بود و میزان خطای تعیین فاصله در سامانه خودرهیاب cm60 و در گیرنده GNSS برابر با cm400 بدست آمد. بطور کلی عملکرد سامانه خودرهیاب در یافتن مسیر بهینه حرکت تراکتور دقیق‌تر از گیرنده GNSS معمولی (فاقد تصحیح افتراقی)

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of non-satellite self-navigation system and Comparison with GNSS receiver for optimal tractor routing

چکیده [English]

Site-specific agriculture is a subset of precision agriculture that aims to increase productivity as well as the quantity and quality of crops based on measuring spatial variation, soil and plant characteristics, and consumption of inputs as variables in time and space. The first step to fulfill this goal is to locate the agricultural machine in the relevant place so that the desired operation can be performed accordingly. In the current research, a ground positioning device with sensors for measuring the steering angle and the number of rotations of the moving wheel of the tractor has been developed. The system was field-tested with local positioning without needing external servers, and the data were compared with the output values of a GNSS receiver. The experiments were performed on asphalt, plowed and uncultivated fields as well as in sunny and cloudy conditions. The statistical design was based on randomized complete
blocks as a factorial test in 2 × 2 × 3 with four replications. According to the obtained results, the X and Y axes data of the GNSS receiver and self-tracking device showed a significant difference at the 1% and 5% levels, respectively. Changes in environmental factors, including sunny/cloudy and the ground surface conditions on both the X and Y axes, did not
significantly affect positioning by the GNSS receiver and the self-tracker. The accuracy of the tracker system in the X direction was found to be 25 cm and for the GNSS receiver 250 cm, while in the Y direction, this was 50 cm and 140 cm for the GNSS receiver. As a result, the tracker system was more accurate on both the X and Y axes. In addition, path deviation distances obtained with the GNSS receiver and the self-tracking device were significantly different at the 1% probability level. The accuracy of determining the distance in the selftracking system was 60 cm, while with the GNSS receiver, it was 400 cm. In general, the performance of the self-tracking system in finding the optimal trajectory was more accurate than the conventional GNSS receiver (without DC correction). 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Self-navigation system
  • GNSS
  • Local navigation
  • Precision Agriculture