Les dernières avancées en matière de systèmes de positionnement sûrs pour les robots agricoles

L'industrie de la robotique agricole continue de progresser à la vitesse de l'éclair et il est donc facile d'oublier que certaines technologies sont devenues résolument old-school. Les systèmes de positionnement et de navigation à l'échelle mondiale existent depuis des décennies. Les agriculteurs utilisent des systèmes d'autoguidage dans leurs tracteurs depuis la fin des années 1990.

Cependant, avec l'essor des technologies autonomes et sans conducteur, le système GNSS à lui seul ne suffit plus pour guider les machines là où elles doivent aller. Le besoin d'une fiabilité, d'une précision et d'une sécurité accrues nécessite des systèmes de positionnement sûrs entièrement connectés.

« Les véhicules autonomes sont différents parce que vous aurez besoin d'un système plus complet », affirme Darcy Cook, Vice-Président de l'ingénierie et Directeur Général de JCA Technologies. «Le positionnement sûr fait appel au GPS RTK ou au GNSS, mais il implique également l'intégration des systèmes de perception et des systèmes de vision avec les systèmes de guidage. Cela nécessite davantage de capteurs et puis, bien sûr, vous avez affaire à différents cas d'utilisation. La sécurité est très importante, et la situation est totalement différente avec les systèmes sans conducteur qu’avec les personnes qui conduisent les machines. »

Les experts de JCA Technologies, NovAtel, SBG Systems et Septentrio ont mis au point des systèmes de positionnement sûrs à la pointe de la technologie qui font une différence dans l'agriculture d'aujourd'hui. Voici un aperçu de chacun d'entre eux.

JCA Technologies combine des technologies autonomes et des plateformes de contrôle de précision

Lorsque l'entreprise JCA Technologies a vu les fabricants de robotique gaspiller des ressources en essayant de recréer des innovations éprouvées, comme par exemple l'autoguidage, elle a décidé d'intervenir. Elle créa ainsi une plateforme de contrôle autonome qui transcende les systèmes de perception, en intégrant les commandes de la machine, la gestion des tâches, la gestion des missions, le guidage, les interfaces utilisateur et les communications.

« Nous avons vu des gens réinventer la roue encore et encore », dit Cook. « Tout le monde essaie de faire en sorte que la machine puisse se diriger, donc quel que soit le type de machine et son application, ils ont tous besoin de résoudre la question du guidage, ils doivent tous résoudre la détection d'objet. Notre plateforme est essentiellement constituée de toutes ces technologies de base qui permettent à nos clients, qui ont des idées uniques pour les machines, de s'appuyer sur celles-ci et de se concentrer sur le développement qui a trait à leur caractère unique dans leur secteur. »

Grâce à une combinaison de produits et d'innovations, notamment du matériel, des bibliothèques logicielles et des services à la clientèle fournis par une équipe d'ingénieurs spécialisés, JCA Technologies est en mesure de faire deux choses : abaisser la barrière d'entrée sur le marché pour les startups, et fournir à tous un accès aux outils de qualité supérieure. En conséquence, tout le monde bénéficie de systèmes de positionnement sûrs, précis et fiables.

« Notre dispositif est constitué de composants dans tous ces différents domaines, qui peuvent être utilisés individuellement ou dans leur ensemble », explique Cook. « L'une de nos pièces est la plateforme de traitement la plus avancée au monde, conçue pour les applications hors route et les environnements agricoles en particulier. Elle peut faire fonctionner un grand nombre de systèmes robotiques sophistiqués et dispose d'entrées pour les caméras et le LIDAR, et de systèmes GNSS GPS intégrés double RTK et IMU utilisés pour le positionnement. Elle possède tous les périphériques et toutes les capacités de traitement qui sont généralement nécessaires pour un système autonome, intégrés dans un seul package. »

NovAtel utilise les données des capteurs pour informer son algorithme de positionnement précis

Le moteur de positionnement logiciel GNSS avancé de NovAtel considère mathématiquement toutes les erreurs possibles dans la solution de positionnement et émet ces données comme niveau de protection. L'erreur maximale que le système peut tolérer est appelée la limite d'alerte. Les équipements hautement et entièrement autonomes ont besoin de ces paramètres au-delà du positionnement traditionnel de haute précision afin d'atteindre la sécurité fonctionnelle requise pour opérer de manière autonome, en tirant le meilleur parti du champ de l'agriculteur.

« L'objectif est de parvenir à un positionnement sûr », déclare Tanner Whitmire, Responsable des ventes et du développement agricole chez Hexagon | NovAtel. « Pour passer à une solution entièrement autonome, nous devons améliorer notre solution en continuant à fusionner des capteurs supplémentaires tout en offrant la possibilité de créer des algorithmes de positionnement précis qui augmenteront la cote de sécurité de la sortie de position et augmenteront la disponibilité de la position. »

La fusion de capteurs prend et combine les données de différents capteurs sur les équipements agricoles et fournit des informations pour augmenter la disponibilité du positionnement utilisé pour l'environnement et le mouvement de la machine. Elle réduit l'incertitude liée à l'utilisation des données de chaque capteur individuellement. La technologie SPAN ® de NovAtel représente la fusion des algorithmes avancés de positionnement précis de NovAtel avec des capteurs, tels que des capteurs inertiels et d'autres informations sur les véhicules, pour fournir un positionnement cohérent lorsque la visibilité par satellite est difficile ou obstruée.Les progrès de la fusion de capteurs se poursuivent à mesure que l'entreprise ajoute des entrées de capteurs comme des caméras, des radars et d'autres types de données de capteurs.

SBG Systems démocratise l’accès à des solutions de navigation de haute performance

Il y a près d’un an, SBG Systems a présenté une solution qui intégrait toutes les fonctionnalités nécessaires à une navigation sûre dans l’agriculture, et a célébré par la suite le lancement de produit le plus réussi des 14 années d’existence de l’entreprise. Le système Ellipse a comblé une lacune de l’industrie en matière de positionnement précis et absolu. La réponse des intégrateurs et des fabricants pour un large éventail d’applications a été extraordinaire.

« C’était un changement de paradigme », explique Laurent Le Thuaut, Développeur commercial senior chez SBG Systems. « Cette conception est une révolution majeure sur le marché agricole car nous avons pu démocratiser l’accès à un produit de haute performance doté d'une technologie de pointe, présenté dans un petit emballage et à un coût abordable. »

L'Ellipse-D combine l'INS avec un récepteur GNSS RTK intégré pour une précision de position au centimètre près. Désormais, les agriculteurs bénéficient d’une navigation ininterrompue et peuvent continuer à travailler, même en cas de perte du signal GNSS, grâce au nouveau récepteur GNSS multi-bandes et quadri-constellations couplé à un IMU calibré.

Le produit fournit des données de roulis, de tangage, de cap et de navigation. Une machine équipée d'un système Ellipse-D peut entrer des corrections d'odomètre et de RTK pour améliorer davantage le positionnement sûr dans le temps.

Septentrio maximise la fiabilité et la disponibilité du GNSS grâce à un système avancé de localisation et de positionnement multifréquences

Lorsque Septentrio a rencontré un problème de brouillage du signal au cours de l'une de ses missions en milieu marin, cela a suscité la mise en place d’une enquête plus approfondie. Le signal GNSS du navire s'éteignait à la même heure chaque jour, ce qui indiquait qu'il ne s'agissait pas d’un problème avec le satellite ou les récepteurs.

En fait, Septentrio a découvert qu'une personne inexpérimentée a involontairement bloqué le signal GNSS en émettant un autre signal qui a perturbé la réception GNSS. Peu après, le même problème a été détecté dans le secteur agricole.

« La raison pour laquelle nous avons constaté ce problème dans l'agriculture est que les gens, même s'ils ne sont pas très près, peuvent avoir un certain impact parce que les champs sont ouverts, de sorte que le signal de brouillage peut pénétrer plus loin sans obstruction », explique Jan Van Hees, Responsable du développement commercial chez Septentrio.

Cette révélation a motivé Septentrio à créer une nouvelle technologie qui ne serait pas affectée par le brouillage des signaux, involontaire ou non. C'est ainsi qu'est née AIM+, la technologie anti-brouillage de Septentrio qui équipe tous ses récepteurs, y compris le dernier système GNSS / INS AsteRx-m3 et le module mosaic ™, deux récepteurs GNSS à double antenne multifréquences et multi-constellations capables de suivre toutes les constellations GNSS (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, NavIC et QZSS) sur une ou deux antennes, en prenant en charge les signaux actuels et futurs au fur et à mesure de leur disponibilité.

Non seulement la mosaïque et l'AsteRx-m3 garantissent une meilleure fiabilité du signal, mais ils augmentent également l'intégrité de la position. Les algorithmes GNSS+ avancés de Septentrio sont conçus pour surmonter les défis environnementaux habituels et fournir non seulement la meilleure position possible, mais également des estimations précises des erreurs. L'interface complète du réception alerte immédiatement les opérateurs ou l'application de pilotage si la position de la machine n'est plus suffisamment précise pour accomplir la tâche en toute sécurité.

« La sécurité comprend plusieurs aspects : l'un d'eux est la précision, mais l'autre est l'intégrité », explique Stef van der Loo, Responsable market access pour Septentrio. « L'intégrité est liée à la fiabilité des messages d'erreur. Il existe de nombreux récepteurs sur le marché qui prétendent donner des positions très précises, mais quelle est la précision de ce positionnement? C'est la grande question. »

« Vous devez pouvoir vous fier à votre positionnement. Vous devez donc savoir quelle est la qualité de ce positionnement », poursuit-il. « S'il y a un risque que la position soit erronée de 50 cm, vous ne voudriez pas supposer qu'elle ne l'est que de 5 cm au maximum. Cela pourrait entraîner un risque grave en termes de dommages ou de sécurité. Si vous savez que l'erreur de position risque d'être trop importante, si votre position est trop incertaine, il faut pouvoir passer en mode de sécurité intégrée, par exemple en ralentissant ou en interrompant les activités critiques. Le message d'erreur doit être très fiable. C'est la partie intégrité, et c'est ce que notre système offre. »

L'avenir du positionnement sûr fait gagner du temps et de l'argent aux agriculteurs

Bien que l'agriculture offre un environnement relativement sûr pour faire fonctionner des véhicules autonomes par rapport, par exemple, à une autoroute ou à un chantier de construction très fréquentés, un positionnement sûr est nécessaire pour minimiser les dommages aux cultures et éviter les collisions potentielles. Ces systèmes de pointe offrent également une certaine tranquillité d'esprit aux agriculteurs désireux de remplacer une main-d'œuvre coûteuse et difficile à trouver par des machines précises et fiables. À mesure que les fabricants de technologies développent des systèmes de plus en plus performants, les producteurs feront encore plus avec moins.

« Les signaux que les récepteurs GNSS peuvent utiliser, ainsi que les éléments qui contribuent au calcul des erreurs, font l'objet d'une amélioration constante », explique Van Hees. « Certaines applications, telles que le geofencing, qui consiste à s'assurer que les machines ne roulent pas sur la route, requièrent des précisions d'un mètre avec, par exemple, 99,9999% de certitude. Ce n'est pas trop difficile. Nous nous efforçons de réduire cela, ce qui sera un grand avantage si vous avez plusieurs machines en marche ou des personnes et des machines qui travaillent en même temps. »