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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32328| Título: | Avaliação da precisão e acurácia do posicionamento de máquinas agrícolas a partir do GNSS na região oeste do Paraná |
| Título(s) alternativo(s): | Evaluation of the precision and accuracy of the positioning of agricultural machinery using GNSS in the west region of Parana |
| Autor(es): | Ramos, Alison de Meira |
| Orientador(es): | Pereira, Vinícius Amadeu Stuani |
| Palavras-chave: | Agricultura de precisão Máquinas agrícolas Ionosfera Precision farming Agricultural machinery Ionosphere |
| Data do documento: | 26-Jun-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Santa Helena |
| Citação: | RAMOS, Alison de Meira. Avaliação da precisão e acurácia do posicionamento de máquinas agrícolas a partir do GNSS na região oeste do Paraná. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Agronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Santa Helena, 2023. |
| Resumo: | Este trabalho compara os principais métodos de posicionamento empregados na Agricultura de Precisão: RTK (Real Time Kinematic), piloto automático sem correções de sinais e condução manual. O primeiro experimento avaliou a precisão e acurácia empregando piloto automático sem correções de sinais e condução manual, e relacionou com os índices ionosféricos S4 e ROTI. Os resultados indicaram que condução manual é menos precisa e acurada do que a condução por piloto automático (sem correções de sinais), independentemente do período do dia. Como exemplo, no período da manhã, a condução manual apresentou os piores resultados (σ = ± 0,463 m e RMSE = 0,501 m), ao passo que o piloto automático já apresentou os melhores (σ = ± 0,035 m e RMSE = 0,037 m). Sabendo que o piloto automático realiza posicionamento pelo GNSS, houve uma piora da precisão e acurácia a tarde (RMSE = 0,051 m) e a noite (σ = ± 0,036 m, RMSE = 0,041 m), fato este corroborado pela moderada atividade ionosférica na região: S4 de 0,4 a 0,6 e ROTI próximo de 0,02 ROT/s. O segundo experimento consistiu em considerar a estação geodésica STSH, pertencente a rede INCT GNSS-NavAer e localizada no topo do bloco N da UTFPR Campus Santa Helena, como um trator imóvel e realizar o posicionamento pelo RTK. Para isto foi utilizado o software RTKLib (constelações GPS e GLONASS e portadoras L1/L2), para três datas em 2023 (contemplando a variação sazonal) e três diferentes estações base (variando o comprimento das linhas de base). Estimadas as coordenadas cartesianas X, Y, Z e locais e, n, u, e conhecendo as coordenadas do trator, foram calculadas a precisão e acurácia para todos os cenários. Os melhores valores foram obtidos para o dia de baixa atividade ionosférica (16/05/2023), independentemente do comprimento da linha de base considerada: por exemplo, considerando a base ITAI (localizada em Foz do Iguaçu/PR, distante 68 km do trator), no período da manhã o valor médio foi σ = ± 0,035 m e RMSE = 0,148 m, já para o período da tarde foi σ = ± 0,046 m e RMSE = 0,113 m, e a noite foi σ = ± 0,052 m e RMSE = 0,097 m. Já os piores valores foram identificados para o dia 21/03/2023 (equinócio de outono), em que ocorreram fortes irregularidades e cintilações ionosféricas, sendo que a precisão e acurácia se degradam à medida que a linha de base aumenta, como por exemplo para a base MSMN (localizada em Mundo Novo/MS, distante 102 km do trator), que apresentou um valor médio de σ = ± 13,389 m e RMSE = 14,9946 m, ao passo que ITAI apresentou σ = ± 9,822 m e RMSE = 10,907 m. O método de posicionamento por RTK apresentou resultados semelhantes ao piloto automático (sem correções sinais), nos períodos de fraca atividade ionosférica. Foram utilizadas estações base com distâncias superiores a 60 km, devido a inexistência de estações ativas na região de Santa Helena. É esperado que linhas de base mais curtas proporcione resultados melhores. |
| Abstract: | This work compares the main positioning methods used in Precision Agriculture: RTK (Real Time Kinematic), autopilot without signal corrections and manual driving. The first experiment evaluated the precision and accuracy using autopilot without signal corrections and manual driving, and related to the ionospheric indices S4 and ROTI. The results indicated that manual driving is less precise and accurate than autopilot driving (without signal corrections), regardless of the time of day. As an example, in the morning, manual driving presented the worst results (σ = ± 0.463 m and RMSE = 0.501 m), while autopilot already presented the best results (σ = ± 0.035 m and RMSE = 0.037 m). Knowing that the autopilot performs positioning by GNSS, there was a worsening of precision and accuracy in the afternoon (RMSE = 0.051 m) and at night (σ = ± 0.036 m, RMSE = 0.041 m), a fact corroborated by the moderate ionospheric activity in the region: S4 from 0.4 to 0.6 and ROTI close to 0.02 ROT/s. The second experiment consisted of considering the STSH geodetic station, belonging to the INCT GNSS-NavAer network and located at the top of the N block of UTFPR Campus Santa Helena, as an immobile tractor and performing the positioning by RTK. For this, the RTKLib software (GPS and GLONASS constellations and L1/L2 carriers) was used, for three dates in 2023 (contemplating seasonal variation) and three different base stations (varying the length of the baselines). Having estimated the Cartesian coordinates X, Y, Z and local e, n, u, and knowing the tractor coordinates, precision and accuracy were calculated for all scenarios. The best values were obtained for the day of low ionospheric activity (05/16/2023), regardless of the length of the baseline considered: for example, considering the ITAI base (located in Foz do guaçu/PR, 68 km from the tractor ), in the morning the mean value was σ = ± 0.035 m and RMSE = 0.148 m, in the afternoon it was σ = ± 0.046 m and RMSE = 0.113 m, and at night it was σ = ± 0.052 m and RMSE = 0.097 m . The worst values were identified for 03/21/2023 (autumn equinox), when strong irregularities and ionospheric scintillations occurred, and precision and accuracy degrade as the baseline increases, as for example for the MSMN base (located in Mundo Novo/MS, 102 km from the tractor), which presented an average value of σ = ± 13.389 m and RMSE = 14.9946 m, while ITAI presented σ = ± 9.822 m and RMSE = 10.907 m. The RTK positioning method presented results similar to the autopilot (without signal corrections) in periods of weak ionospheric activity. Base stations with distances greater than 60 km were used, due to the lack of active stations in the region of Santa Helena. Shorter baselines are expected to provide better results. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32328 |
| Aparece nas coleções: | SH - Agronomia |
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