Высокоточные базовые станции дифференциальных поправок, предназначенные для работы со спутниковыми системами позициони­рования и работающие по технологии RTK (Real Time Kinematic - «Кинематика в реальном времени»), в последние два года приобрели в сельском хозяйстве большое значение. С технической точки зрения системы RTK, при надлежащей инсталляции базовой станции и установке соответствующих компонентов на сель­хозмашинах, вполне пригодны для практи­ческого применения. Для бесперебойной работы важно, чтобы все используемые компоненты разных изготовителей и пос­тавщиков соответствовали требованиям технических условий.

Высокоточные системы автоматического вождения обеспечивают работу с небольшим перекрытием

Экономить на лицензиях

Станции RTK в настоящее время дейс­твуют на многих предприятиях. Не всегда основной причиной их использования является обеспечение высокой точности вождения сельскохозяйственной машины

(до 2 см). Существуют, конечно, сферы применения, где такая высокая точность необходима. Например, в овощеводстве, (в особенности при возделывании спаржи или пропашных овощных культур) или при возделывании картофеля. В перспективе можно будет прокладывать базовую колею с точностью до 2 см, а также закладывать долговременные технологические колеи на поле (Controlled Traffic Farming). Для пользователей одной из причин применения технологии RTK сегодня является возможность экономии на оплате корректировочных сигналов для высокоточных систем автоматизации вождения на базе GPS. Поскольку в случае оснащения нескольких машин сельскохозяйственного предприятия точными системами автоматизации вождения необходимо приобретать лицензию для каждой системы в отдельности. При этом стоимость одной лицензии составляет до 1200 евро на одну машину в год. Преимущество станций RTK по отношению к службам, предлагающим корректировочные сигналы, заключается в том, что в зоне досягаемости сигналами корректировки RTK может пользоваться неограниченное число машин.

После экранирования

Другим значительным преимуществом станций RTK является то, что сразу же после затенения обеспечивается дальнейшая штатная работа. Иное дело у приборов, работающих со спутниковыми сигналами корректировки. Такие приборы требуют определенного времени для выхода на максимальную точность после экранирования сигнала (например, у опушки леса).Современные GPS-приемники способны преодолевать перерыв в приеме сигналов за счет приема корректирующих поправок от альтернативных источников. Поэтому пользователь может и в случае экранирования сигналов продолжать работу (правда, с несколько ограниченной точностью). После выхода из теневой зоны точность постепенно восстанавливается до прежних значений, например 5-10 см.Системы RTK здесь имеют явные преимущества. После поступления сигнала на приемник им требуется лишь несколько секунд для восстановления своей высокой точности работы. Потери сигналов, по сравнению со спутниковыми системами, происходят сравнительно редко.В настоящее время системы автоматизации вождения сельхозмашин, использующие технологию RTK, предлагает целый ряд фирм. Это, во-первых, крупные предприятия, которые продают их вместе с тракторами или другими машинами. Во-вторых, это фирмы, предлагающие системы автоматизации вождения для дооснащения ими техники. Предпосылками для использования корректировочных сигналов RTK являются наличие GPS-приемника и радиомодема, а также их совместимость с программой системы автоматического вождения.Как же практически получить корректировочные сигналы RTK? Мы опишем здесь две возможности. Во-первых, это эксплуатация собственной базовой станции RTK на сельскохозяйственном предприятии, и, во-вторых, это получение данных со станции, принадлежащей местному предприятию по продаже сельхозтехники.В обоих случаях имеются в виду стационарные передающие станции с известными координатами. Вариант «тренога на краю поля» допустим к применению в сфере сельского хозяйства лишь в специальных случаях, например для исследовательских целей.

Выделение частотных диапазонов.

Эксплуатация местной стационарной базовой станции RTK требует выделения соответствующего рабочего диапазона радиочастот для передачи корректировочных сигналов GPS. В Германии выделение рабочего диапазона частот базовым станциям производится по заявлению их владельца Федеральной службой телекоммуникаций (BnetzA). Как правило, при покупке RTK подается соответствующее заявление, а его рассмотрение производится обычно в порядке оказания услуг населению. Заявление должно содержать следующие данные: реквизиты владельца станции, точное местоположение радиопередатчика, используемая центральная частота диапазона (в зависимости от передатчика она может находиться в 2-метровом диапазоне - 161.ХХ МГц, а также в 70-сантиметровом - 448,575 МГц), высота местности над уровнем моря, высота антенны над поверхностью земли и планируемый район обслуживания. На основании этих данных BnetzA просчитывает прогнозируемую напряженность электромагнитного поля, излучаемую мощность и частоту для указанной в заявлении зоны обслуживания. Если планируемый район обслуживания выходит за границы территории, подведомственной соответствующему филиалу BnetzA, необходимо дополнительное согласование выделяемой полосы радиочастот. Для предотвращения взаимного негативного влияния выделение одинакового диапазона радиочастот в соседних регионах недопустимо. Это может привести к проблемам при выделении рабочих частот, т.к. число пригодных к использованию радиочастотных каналов ограничено. Может случиться, что для какой-либо зоны будет разрешена очень незначительная излучаемая мощность, поскольку все имеющиеся в распоряжении частоты уже распределены. Излучаемая мощность определяется решением соответствующей инстанции (например, для частоты 161,01 МГц максимальная мощность равна 6 Вт), районом обслуживания, указанным в заявлении, и уже выделенными (присвоенными) частотами. При этом нельзя что-нибудь точно сказать о радиусе действия. Он определяется разрешенной мощностью излучения, высотой антенны, топографическими условиями и физическими условиями распространения. Отсюда следует, что станции RTK с одинаковой мощностью могут иметь, в зависимости от расположения, различный радиус действия. Ориентировочно радиус действия составляет от 12 до 15 км.

Электронный шкаф одной из базовых станций
RTK с приемником GPS, радиомодемом и
системой электроснабжения, установленными
внутри здания.

Использование одной станции

После обработки заявления, которая обычно длится от одной до нескольких недель, владелец получает соответству­ющее свидетельство и может приступить к эксплуатации станции. Разрешение на использование радиочастот дается, как правило, на 10 лет. Описанная процедура по выделению радиочастот для исполь­зования одной или нескольких станций RTK одинакова.

Использование нескольких

Торгующие сельхозмашинами организа­ции, МТС и крупные сельхозпредприятия могут с помощью нескольких станций RTK обеспечить корректировочными сигналами большие территории. При этом каждая из этих станций имеет собствен­ный диапазон рабочих частот. Пользо­ватели, работающие с автоматическими системами вождения на территориях, обслуживаемых различными станциями RTK, должны вначале произвести соот­ветствующую настройку радиомодемов. Тогда системы автоматического вожде­ния смогут принимать корректирующие сигналы нескольких станций RTK, но не одновременно! Возникает вопрос, можно ли объединить имеющиеся станции RTK в одну сеть, с тем чтобы упростить прием корректи­ровочных сигналов и обеспечить обслу­живание больших территорий? Несколько станций RTK, расположен­ных не далее 50 км друг от друга, можно объединить в единую сеть стационарных базовых станций. В такой сети инфор­мация, полученная отдельными станци­ями, обрабатывается централизованно и предоставляется пользователям. Сеть станций RTK эксплуатируется по так называемой технологии виртуальной базовой станции (ВВС). В соответствии с данной технологией потенциальный пользователь сообщает на централь­ный пульт о своем местоположении. На основе этой информации для каждого пользователя определяется положение виртуальной базовой станции (см. рис.). которая обеспечивает объект обслу­живания необходимыми корректировочными данными. Передача сигнала осуществляется с помощью GSM/GPRS (мобильная телефонная связь), возможна также передача сигнала по радио. В настоящее время такие сети RTK в Германии, например, предлагаются спут­никовой службой связи Ascos объеди­нения «E.ON Рургаз» (E.ON Ruhrgas) и службой высокоточного позициони­рования SAPOS-HEPS, в основном для геодезических целей. При этом корректи­ровочный сигнал предлагается помесячно с минутным тактом. Стоимость лицензии на использование сигналов для обычных в сельском хозяйстве объемов времени (включая GSM/GPRS) составляет около 4 000 евро в год. Таким образом, данные службы для использования в сельском хозяйстве непригодны. У этой технологии имеется весьма существенный недоста­ток: она не обеспечивает повсеместного приема GSM/GPRS на больших сельско­хозяйственных территориях. Когда при выполнении полевых работ нет приема сигналов или он происходит с перебоями, не помогает и лучшая техника связи. Если на определенной территории обеспечива­ется повсеместный прием сигналов GSM (русск. СПС-900), то и прием коррек­тировочных сигналов RTK технически возможен. Очевидно, потребуется опре­деленное время, пока эта повсеместная связь будет достигнута. Расширение же сети будет осуществляться лишь в тех случаях, когда имеется достаточное ко­личество потребителей и плата за услуги будет покрывать издержки.

Резюме

Системы автоматизации вождения с ис­пользованием корректировочных сигна­лов RTK нашли широкое применение в сельскохозяйственной практике. Иметь собственную станцию дифференциаль-

ных поправок RTK весьма практично. Прогрессивные сельскохозяйственные предприятия не подвергают сомнению пользу и преимущества этой системы для будущего.

Сети RTK созданы, однако в сельском хозяйстве пока не применяются. По по­воду станций RTK необходимо консуль­тироваться у экспертов и приобретатьтехнику у фирм, имеющих практическийопыт. Только использование возможностиприема сигналов RTK и проезда по прямойот точки А до точки В не соответствуетразмеру инвестиций. Применение техно­логии RTK позволит не только надлежа­щим образом копировать базовые колеи,но и внедрить контрольно-управляющуюсистему земледелия, являющуюся даль­нейшим этапом развития системы точного земледелия.

Журнал "Новое Сельское Хозяйство" http://www.nsh.ru/