Guiado GNSS de tractores; evaluación de la precisión en el autoguiado

Abstract

Este Trabajo Fin de Máster (TFM) es la continuación de mi Trabajo Fin de Grado (TFG). En el anterior TFG se evaluaba el rendimiento de tres receptores GNSS en el posicionamiento, y en este TFM se evalúa el rendimiento de esos mismos receptores en el guiado de un tractor. Este Trabajo Fin de Máster evalúa el rendimiento de receptores GNSS y de tecnologías de corrección en el guiado de tractores. Tres receptores GNSS: un Navilock NL8022MP, un Novatel Smart2, y un Harxon TS108PRO, tres sistemas de correcciones: EGNOS, Network Real Time Kinematic (NRTK) y RTK, y una tecnología propietaria: GLIDE, fueron evaluados. Se realizaron 14 test de guiado con un tractor John Deere 6400 equipado con dos receptores GNSS: uno para su evaluación y otro de referencia. Cada uno de estos tests consistió en tres pasadas separadas entre sí 15 minutos a lo largo de una trayectoria recta de 300 metros a 1 m/s. Los resultados del anterior TFG y de este TFM concluyen que (i) los receptores GNSS de bajo coste sin datos de corrección permiten guiar el tractor con errores típicos entre pasadas a corto plazo de aproximadamente 1 metro RMS, precisión que permitiría un guiado regular en la fertilización cuando la referencia es una pasada anterior realizada en la última hora, (ii) EGNOS mejora ligeramente la precisión de guiado permitiendo alcanzar errores de pasada a pasada a corto plazo inferiores al metro RMS, precisión que permitiría un buen guiado para fertilización y un guiado regular en pulverización (iii) GLIDE mejora el guiado de precisión entre pasadas a corto plazo. La precisión de nivel submétrico de GNSS+EGNOS+GLIDE alcanza precisiones de 10 cm y permitiría un guiado aceptable en fertilización y pulverización, y un guiado regular en siembra, cosecha y labranza, (iv) NRTK ofrece un guiado de precisión a corto y largo plazo de 2 cm, precisión que permitiría un guiado muy preciso en todas las tareas agrícolas con una única restricción: al menos una estación de referencia debe estar a menos de 50 km del tractor, y (v) RTK alcanza una precisión de guiado a corto y largo plazo de 1 cm, que permitiría un guiado muy preciso en todas las tareas agrícolas sin restricciones, pero requiere colocar una costosa estación de referencia cerca del tractor, no estando entonces justificado el uso de RTK si los agricultores disponen de NRTK con estaciones base a menos de 50 km.

This Final Master Project (TFM) is a continuation of my Final Degree Project (TFG). In the previous TFG, the performance of three GNSS receivers was evaluated in terms of positioning, while in this TFM, the performance of the same receivers is assessed in tractor guidance. This Final Master Project evaluates the performance of GNSS receivers and correction technologies in tractor guidance. Three GNSS receivers: Navilock NL8022MP, Novatel Smart2, and Harxon TS108PRO, three augmentation systems, EGNOS, Network Real-Time Kinematic (NRTK), and RTK and a proprietary technology, GLIDE, were evaluated. A total of 14 guidance tests were conducted using a John Deere 6400 tractor equipped with two GNSS receivers: one for evaluation and another as a reference. Each test consisted of three passes along a 300-meter straight trajectory at 1 m/s, separated by 15 minutes. The results from both the previous TFG and this TFM conclude that: (i) low-cost GNSS receivers without correction data allow tractor guidance with typical short-term pass-to-pass errors of approximately 1 meter RMS, which would enable regular guidance for fertilization when the reference is a previous pass made within the last hour, (ii) EGNOS slightly improves guidance accuracy, allowing short-term pass-to-pass errors below 1 meter RMS, making it suitable for fertilization and providing regular guidance for spraying, (iii) GLIDE enhances pass-topass precision. The sub-meter accuracy of GNSS+EGNOS+GLIDE reaches 10 cm, enabling acceptable guidance for fertilization and spraying, as well as regular guidance for sowing, harvesting, and tillage, (iv) NRTK provides high-precision short- and long-term guidance with an accuracy of 2 cm, making it suitable for all agricultural tasks. However, it requires at least one reference station within 50 km of the tractor, (v) RTK achieves 1 cm accuracy in both short- and long-term guidance, allowing highly precise guidance for all agricultural tasks without restrictions. However, it requires the installation of an expensive reference station near the tractor. Therefore, the use of RTK is not justified if farmers have access to NRTK with base stations within 50 km.