POLITYKA

Czwartek, 23 listopada 2017

Polityka - nr 2 (3093) z dnia 2017-01-11; s. 60-62

Nauka

Sławomir Kosieliński

Na trzy palce

Nawigacja satelitarna przydaje się nie tylko w samochodzie. Zależy od niej dalszy rozwój rolnictwa czy też przyszłość pojazdów autonomicznych. Warunkiem jest współpraca systemów nawigacyjnych. Co tu zmieni wprowadzenie nowego europejskiego systemu Galileo?

Dotąd usługi w zakresie ustalania pozycji, nawigacji i pomiaru czasu opierano na amerykańskim systemie satelitarnym GPS (ang. Global Positioning System). Coraz częściej wspiera go rosyjski Glonass. Wreszcie nadszedł czas na Unię Europejską. Od połowy grudnia 2016 r. chlubimy się systemem Galileo, który na razie liczy 18 satelitów. Pełna konstelacja będzie złożona z 30 satelitów w 2020 r. Ale wówczas chiński system Beidou zakończy swoją transformację z systemu regionalnego w ogólnoświatowy. Równocześnie zaczną działać systemy indyjski i japoński, co łącznie umożliwi korzystanie z ok. 120 satelitów.

W ocenie Europejskiej Agencji Globalnych Systemów Nawigacyjnych (GSA) już wkrótce pojawią się na masową skalę superczułe, zminiaturyzowane i energooszczędne chipsety (mikroprocesorowe układy elektroniczne) umożliwiające odbiór sygnałów z satelitów kilku konstelacji. Im więcej wychwycimy sygnałów satelitów, tym lepszą uzyskamy dokładność pomiaru. Na razie rynek przyzwyczaja się do pary GPS+Glonass, nieliczni dodają doń Galileo i Beidou. Gra toczy się o rynek usług satelitarnych szacowany na 250 mld euro rocznie w 2022 r., zwany inaczej rynkiem GNSS (ang. Global Navigation Satellite System, Globalne Systemy Nawigacji Satelitarnej).

W filmie „Sami swoi” Pawlakowie uznali, że ich sąsiad Władek Kargul zaorał pole aż o trzy palce szerzej, niż przebiegała granica. Za to oszustwo Jasiek Pawlak zdzielił go kosą po grzbiecie, po czym musiał uciekać do Ameryki. Dzisiaj miedzy mogłyby strzec satelity.

Rolnik satelitarny

Operator tej maszyny pracuje w komfortowej, dobrze wyciszonej kabinie z regulowaną amortyzacją, klimatyzacją, zestawem stereo Hi-Fi i systemem głośnomówiącym z technologią Bluetooth. Swoje zadanie wykonuje zwykle w trybie autonomicznym. Naciska guzik autopilota, zdejmuje ręce z kierownicy i od czasu do czasu patrzy na ekran komputera pokładowego, który prowadzi maszynę po wybranej ścieżce z dokładnością do 2,5 cm dzięki nawigacji satelitarnej. Czy to samolot? To ciągnik rolniczy lub jak kto woli – traktor.

Polscy rolnicy, czyli producenci rolni, kupują miesięcznie ponad tysiąc maszyn z podobnymi udogodnieniami, zwłaszcza odbiornikami GNSS. W ten sposób systematycznie rośnie popyt na usługi rolnictwa precyzyjnego, zmieniającego diametralnie stereotypowy obraz wsi. – Chociaż modele z najwyższej półki kosztują ok. 230 tys. zł, przedsiębiorcy rolni nie żałują pieniędzy, ponieważ chcą, by ich sprzęt pracował z jak największą precyzją i jak najwydatniej. Temu służą systemy kierowania automatycznego. Centymetrowa precyzja nie jest już żadnym wyczynem. Każdy ślad jest tak samo dokładny jak poprzedni – tłumaczy Jerzy Koronczok, prowadzący firmę Agrocom Polska zajmującą się rolnictwem precyzyjnym.

Urządzenia GNSS sprzężone z układem kierowniczym ciągnika umożliwiają np. siew kukurydzy na całej szerokości siewnika. Każda piędź ziemi jest wykorzystana. Tak się dzieje m.in. w firmie Hodowla Roślin Smolice w Wielkopolsce. Pracują tam systemy firmy Trimble, amerykańskiego lidera rynku pozycjonowania satelitarnego. Jej autopilot zmniejsza zużycie paliwa, poprawia jakość wykonywanych prac polowych oraz przyczynia się do zwiększenia plonów. Dodatkowo system tworzy odpowiednie raporty oraz mapy wykonywanych prac.

Firma Case IH rozwinęła z kolei ideę systemów prowadzenia równoległego. Gdy kombajn wykryje zbliżający się traktor z przyczepami, operatorzy mogą zezwolić na wzajemną komunikację między maszynami. Wtedy kombajn wysyła do ciągnika współrzędne geograficzne gwarantujące, że podczas jazdy środek przyczepy będzie znajdował się zawsze pod końcem rury wysypującej ziarno.

Prof. Witold Kula w swojej najpopularniejszej pracy „Miary i ludzie” (Warszawa 1970) opisywał, że w Europie od wczesnego średniowiecza aż do wprowadzenia systemu metrycznego stosowano dwa sposoby mierzenia powierzchni uprawnej: czasem ludzkiej pracy oraz ilością wysiewanego ziarna. W tym pierwszym przypadku najważniejszą cechą była ilość pracy, którą trzeba było włożyć w ziemię, by dała plon. W tym drugim – płodność ziemi. „W zależności od jakości gleby doświadczony siewca stawiał większe lub mniejsze kroki i ujmował pełniejsze lub mniej pełne garście ziarna” – czytamy.

Niewątpliwie wprowadzenie technik satelitarnych jest ucyfrowieniem tego drugiego sposobu. Współczesny siewca programuje przejazd swoich maszyn (czyli liczy kroki), pilnuje, by otrzymywały one na bieżąco pomiary satelitarne (ile sypać ziarna), i dba o logistykę, czyli by na czas dowieźć ziarno.

Czyja kosa pierwsza, tego miedza szersza

Ręczny odbiornik turystyczny GNSS firmy Garmin w korzystnych warunkach i dobrej widoczności nieba określi naszą pozycję z dokładnością do 2 m. Sygnał odbiera z konstelacji amerykańskich satelitów systemu GPS, wspomaganych przez satelity systemu WAAS (USA) i EGNOS (Europa), nadających tzw. poprawkę różnicową, znacząco poprawiającą dokładność pomiaru. Bez niej błąd pomiaru wyniósłby 10–15 m. Gdy dojdzie do tego Galileo, nawet smartfony będą nas prowadzić do celu z błędem do jedynie około ...

[pełna treść dostępna dla abonentów Polityki Cyfrowej]

Galileo – większa dokładność

Galileo to unijny globalny system nawigacji satelitarnej (GNSS) będący cywilną alternatywą dla amerykańskiego Global Positioning System (GPS) czy rosyjskiego GLONASS. Dzięki Galileo dokładność geolokalizacji zwiększy się 10-krotnie, co umożliwi rozwój m.in. pojazdów autonomicznych. W wersji powszechnie dostępnej dokładność lokalizacji ma sięgać 1 m, w komercyjnej – 1 cm. Zegary systemu mierzą czas z opóźnieniem jednej sekundy na kilka milionów lat. Obecnie system Galileo liczy 18 satelitów krążących już na orbicie. Planowany czas eksploatacji pojedynczego satelity to 12 lat. Zbudowanie pełnej, tworzonej już od 17 lat, konstelacji złożonej z 30 satelitów ma potrwać do 2020 r., początkowo system miał być oddany w 2008 r. Jego koszty szacowane są na 10 mld euro.

Na rynku jest już obecny pierwszy smartfon hiszpańskiej firmy BQ dostosowany do współpracy z systemem Galileo. Wkrótce dołączą inni. Chodzi o to, by mikroprocesory miały wbudowane algorytmy, które wybiorą ze wszystkich dostępnych satelitów kombinację dającą najbardziej precyzyjną pozycję. Z dotychczasowych testów wynika, że korzystanie z satelitów Galileo daje pozycję dokładniejszą.