O que é o GNSS e o INS? O seu papel na agricultura de precisão

A agricultura de precisão tem como objetivo melhorar a eficiência, reduzir o desperdício e utilizar melhor os recursos na agricultura. Apoia uma utilização mais inteligente dos factores de produção, rendimentos mais elevados e práticas mais sustentáveis, o que a torna uma solução necessária na agricultura moderna.

O GNSS e o INS são duas tecnologias fundamentais que tornam a agricultura de precisão prática e eficaz. O GNSS fornece dados de posicionamento precisos, orientando as máquinas ao longo de caminhos exactos para sementeira, pulverização e colheita. O INS complementa isto, mantendo a estabilidade direcional quando os sinais de satélite enfraquecem ou caem, como em terrenos irregulares ou sob copas densas.

Em conjunto, estas tecnologias garantem que as operações de campo se mantêm precisas e consistentes, mesmo em condições difíceis. Neste artigo, o CHCNAV guiá-lo-á através do GNSS e do INS, um a um.

O que é o GNSS (Sistema Global de Navegação por Satélite)? Como é que o GNSS funciona na agricultura de precisão?

GNSS, ou Sistema Global de Navegação por Satélite, refere-se a um grupo de sistemas de satélite que transmitem sinais para receptores no solo, permitindo um posicionamento preciso em qualquer ponto da Terra.

Alguns sistemas bem conhecidos são o BeiDou (China), o GPS (EUA), o Galileo (UE) e o GLONASS (Rússia). Na agricultura de precisão, o GNSS é utilizado para guiar máquinas agrícolas, como tractores, pulverizadores e ceifeiras, ao longo de rotas planeadas com elevada precisão.

Nas aplicações agrícolas, os receptores GNSS são montados no equipamento agrícola para seguir posições exactas em tempo real. Quando combinados com sinais de correção como o RTK (Real-Time Kinematics), estes sistemas podem atingir uma precisão ao nível dos centímetros (até ±2,5 cm).

Este nível de precisão permite passagens rectas e uniformemente espaçadas na sementeira e na pulverização, evita sobreposições e reduz as áreas saltadas. Como resultado, os agricultores aplicam os factores de produção de forma mais eficiente, poupam combustível e minimizam a compactação do solo, o que leva a uma maior produtividade e a uma maior sustentabilidade.

O que é o INS (Sistema de Navegação Inercial)? Como funciona o INS na agricultura de precisão?

INS significa Inertial Navigation System (Sistema de Navegação Inercial), uma tecnologia que determina o movimento medindo as alterações internas de aceleração e rotação sem necessitar de sinais de posicionamento externos.

Utiliza acelerómetros e giroscópios para monitorizar a posição, velocidade e orientação de uma máquina. Ao contrário do GNSS, não depende da comunicação por satélite, o que o torna especialmente valioso quando a qualidade do sinal é baixa ou não está disponível.

Na agricultura de precisão, a integração do GNSS INS trabalha em conjunto para fornecer uma navegação consistente, particularmente em áreas onde os sinais de satélite podem ser bloqueados, tais como perto de linhas de árvores, terreno montanhoso ou sob forte nebulosidade.

Quando os dados GNSS são interrompidos, o INS entra em ação para manter a precisão da orientação, calculando o movimento a partir da última posição conhecida. Esta combinação assegura uma direção mais suave, melhor precisão de passagem a passagem e operações de campo ininterruptas.

Importância da integração do GNSS INS

A combinação das tecnologias GNSS e INS proporciona uma navegação mais fiável e contínua do que a utilização de qualquer um dos sistemas isoladamente. Ambos têm os seus próprios pontos fortes, mas juntos criam uma solução que é muito mais resistente aos desafios do mundo real no terreno.

Como o INS compensa as interrupções do sinal GNSS

O INS desempenha um papel crucial quando os sinais GNSS são fracos, intermitentes ou totalmente indisponíveis. À medida que os tractores se deslocam através de áreas com um denso arvoredo ou condições climatéricas adversas, ou operam em campos inclinados, a receção GNSS ou a precisão do posicionamento podem ser afectadas.

Nesses momentos, o INS assume o controlo, utilizando dados de movimento em tempo real dos sensores internos para calcular a posição e a direção com base na última leitura GNSS conhecida. Isto assegura que a máquina continua no seu caminho sem se desviar da rota.

Como o GNSS corrige a deriva e os erros acumulados inerentes ao INS

No entanto, os sistemas INS por si só são propensos a desvios ao longo do tempo. Os pequenos erros nas leituras dos sensores acumulam-se e podem reduzir gradualmente a precisão do posicionamento. É aqui que o GNSS desempenha um papel vital. Assim que a receção do sinal é retomada, o GNSS actualiza os dados de posição e corrige os desvios causados pela deriva do INS. Este ciclo de feedback permite que o sistema integrado mantenha uma elevada precisão e estabilidade durante toda a tarefa.

Benefícios da integração do GNSS INS na agricultura

A integração de tecnologias GNSS e INS em maquinaria agrícola oferece vários benefícios tangíveis que têm um impacto direto na produtividade, sustentabilidade e tomada de decisões no terreno. Estes benefícios incluem:

Maior precisão e eficiência

Quando o GNSS e o INS trabalham em conjunto, as operações agrícolas podem manter uma precisão consistente numa série de condições de campo. O GNSS assegura que o equipamento segue caminhos exactos, enquanto o INS mantém o sistema no caminho certo quando os sinais de satélite caem.

Esta parceria permite que os tractores e as alfaias mantenham um espaçamento e uma cobertura fiáveis sem correcções manuais, reduzindo os desvios de direção e melhorando o alinhamento, o que é crucial durante operações de precisão crítica como a plantação e a fertilização.

Redução de custos operacionais

Uma maior precisão traduz-se diretamente em poupanças de custos. Ao reduzir as sobreposições e as áreas falhadas, os agricultores utilizam menos sementes, fertilizantes e pesticidas. Estes insumos são aplicados exatamente onde são necessários, diminuindo o desperdício e reduzindo despesas desnecessárias.

Esta eficiência melhorada também significa que são necessárias menos passagens, reduzindo assim o consumo de combustível e as horas de funcionamento do motor. Além disso, a automatização reduz a necessidade de introdução manual, o que diminui o risco de erros do operador.

Tudo isto contribui para um menor desgaste da maquinaria, prolongando a sua vida útil e reduzindo as despesas de manutenção a longo prazo.

Sustentabilidade e impacto ambiental

A aplicação precisa dos factores de produção contribui para uma agricultura mais responsável do ponto de vista ambiental. A pulverização e a fertilização exactas evitam que o excesso de químicos entre nos ecossistemas circundantes. Um melhor controlo das trajectórias das máquinas também minimiza a compactação do solo, preservando a estrutura do solo e a produtividade do campo a longo prazo.

Tomada de decisões com base em dados

Desde os desvios de trajetória até ao comportamento do equipamento, estes sistemas recolhem dados de alta qualidade sobre cada operação no campo. Esta informação torna-se um recurso valioso para os gestores agrícolas, que podem analisar os dados, identificar ineficiências, otimizar operações futuras e até prever necessidades de manutenção. Também fornece um registo fiável da atividade no campo, que é útil para conformidade, relatórios e planeamento estratégico a longo prazo.

Sistemas de direção automática de alta precisão da CHCNAV

A CHCNAV oferece soluções avançadas de direção automática que integram as tecnologias GNSS e INS, melhorando a precisão e a eficiência das operações agrícolas. Um dos principais sistemas desta linha é o CHCNAV NX510 SE.

O NX510 SE foi concebido para uma fácil instalação posterior em vários veículos agrícolas, proporcionando uma precisão de posicionamento até 2,5 cm. A sua compensação de terreno GNSS+INS assegura um desempenho consistente em diferentes tipos de terreno.

As opções de conetividade incorporadas, incluindo 4G, rádio UHF, Wi-Fi e Bluetooth, facilitam uma integração perfeita e o acesso a dados em tempo real.

Com a sua versatilidade, o NX510 SE é compatível com uma vasta gama de máquinas novas e existentes, o que o torna a escolha ideal para a agricultura de precisão.

Para operações mais exigentes, o CHCNAV NX612oferece capacidades melhoradas.

Além disso, o NX612 suporta uma gama completa de serviços de correção e é ainda melhorado pela tecnologia PointSky da CHCNAV, mantendo uma precisão de ±2,5 cm mesmo em áreas com conetividade limitada.

Com compatibilidade ISOBUS, cinco modos de inversão de marcha e um ecrã tátil de 12,1 polegadas com classificação IP67, o NX612 oferece um controlo preciso da alfaia e um funcionamento fácil para uma vasta gama de máquinas agrícolas.

Perguntas frequentes sobre GNSS e INS

Qual é a diferença entre INS e GNSS?

O GNSS determina a posição utilizando sinais de satélite recebidos de constelações espaciais como o GPS, Galileo, GLONASS e BeiDou. Oferece uma cobertura global e uma elevada precisão de posicionamento, especialmente quando associado a serviços de correção como o RTK.

Por outro lado, o INS calcula a posição, a orientação e a velocidade com base em dados de sensores a bordo, especificamente acelerómetros e giroscópios. Não depende de sinais externos e continua a fornecer dados de navegação mesmo quando a receção de satélite é interrompida.

Na agricultura, os dois sistemas são frequentemente integrados para garantir uma orientação ininterrupta e precisa.

Qual é a diferença entre a IMU e o INS?

Uma IMU (Unidade de Medição Inercial) é um componente de hardware que contém acelerómetros e giroscópios. Capta dados em bruto sobre o movimento e a rotação. Um INS inclui uma IMU e processa os seus dados utilizando algoritmos para estimar a posição, a velocidade e o rumo. Enquanto a IMU é um sensor, o INS é uma solução de navegação completa construída com base na entrada desse sensor.

Qual é o grau de precisão da navegação por inércia?

Os sistemas de navegação por inércia (INS) oferecem uma elevada precisão a curto prazo, mas sofrem de desvios ao longo do tempo devido aos erros dos sensores, que são inerentes. As estimativas de posição e atitude degradam-se à medida que pequenos erros de medição se acumulam através da integração.

Os INS de alta qualidade podem manter uma precisão centimétrica com correção externa (por exemplo, GPS), mas a utilização a longo prazo sem apoio de correção externa pode conduzir a erros significativos. A qualidade do sensor, a calibração e os factores ambientais têm um impacto adicional no desempenho.

Nas aplicações agrícolas, o INS trabalha frequentemente com sistemas GNSS para manter a precisão. Este último fornece actualizações de correção que mantêm os erros do INS sob controlo, resultando num posicionamento consistentemente preciso.

Conclusão

A agricultura de precisão continua a evoluir através da integração de tecnologias de navegação avançadas. A integração do GNSS e do INS permite que os agricultores obtenham uma orientação fiável e ininterrupta que aumenta a precisão operacional, reduz o desperdício de recursos e apoia a sustentabilidade a longo prazo.

A CHCNAV oferece soluções de auto-direção líderes na indústria, tais como o NX510 SE e o X10, que reúnem estas tecnologias em pacotes fáceis de utilizar e duráveis. Os nossos sistemas foram concebidos para ajudar as explorações agrícolas de todas as dimensões a obterem melhores resultados com menos recursos e menos esforço.

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Sobre a CHC Navigation

A CHC Navigation (CHCNAV) desenvolve soluções avançadas de cartografia, navegação e posicionamento, concebidas para aumentar a produtividade e a eficiência. Servindo indústrias como a geoespacial, a agricultura, a construção e a autonomia, a CHCNAV fornece tecnologias inovadoras que capacitam os profissionais e impulsionam o avanço da indústria. Com uma presença global que abrange mais de 140 países e uma equipa de mais de 2.000 profissionais, a CHC Navigation é reconhecida como líder na indústria geoespacial e não só. Para mais informações sobre a CHC Navigation [Huace:300627.SZ], visite: www.chcnav.com