Nasa – April 2018 In letzter Zeit wurde viel über selbstfahrende Autos geredet, doch die Landwirte nutzen bereits seit mehr als einem Jahrzehnt selbstfahrende Traktoren – teilweise dank einer Partnerschaft zwischen John Deere und dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA. auf GPS-Empfänger. Die Geschichte beginnt mit GPS, das Mitte der 1990er Jahre noch neu war, als John Deere mit Sitz in Moline, Illinois, damit begann, es für Präzisionslandwirtschaft einzusetzen. Das Unternehmen kombinierte GPS-Standortdaten mit den Messwerten von Sensoren auf einem Mähdrescher, um den Ernteertrag auf verschiedenen Teilen des Feldes zu bestimmen.
Solche Informationen können den Landwirten helfen, zukünftige Ressourcen zuzuweisen und zu bestimmen, welche Saatgutsorten und Managementpraktiken am produktivsten sind. Aber John Deere wollte noch einen Schritt weiter gehen und ein System schaffen, das den Traktor autonom führen könnte. Die Herausforderung bestand darin, dass unkorrigiertes GPS aufgrund von Datenfehlern, Drift in den internen Uhren der GPS-Satelliten und ungenauen Orbitalparametern um bis zu 30 Fuß abgeschaltet werden kann.
Wissenschaftler am JPL, wo das erste globale Ortungssystem für GPS-Satelliten entwickelt worden war, arbeiteten bereits an einer entscheidenden Zutat: einem Werkzeug, um Satellitenverfolgungsdaten in Echtzeit über das Internet zu streamen, anstatt es intermittierend über Telefonleitungen zu sammeln. Dank einer großen Finanzierungsinfusion der Federal Aviation Administration, die Piloten zuverlässige GPS-Daten liefern wollte, war das JPL-Team in der Lage, die notwendige Software zu entwickeln, sagt Yoaz Bar-Sever, Leiter der Gruppe Orbiter and Radiometric Systems bei JPL zu der Zeit. Es war “eine bahnbrechende Fähigkeit”, erinnert sich Bar-Sever. “Wir wurden von vielen Unternehmen angesprochen” – darunter John Deere.
Ein Spiel um Millimeter
John Deere hatte in Zusammenarbeit mit einer anderen Firma, NavCom, die John Deere später erwarb, an einer eigenen Technologie zur Korrektur von GPS-Signalen gearbeitet. Bis zum Jahr 2003 entwickelte das Unternehmen ein Selbstleitsystem, das bis auf einen Zentimeter genau war. Das System sei jedoch nicht völlig zuverlässig, da sein Funksignal untergehen oder hinter einem Hügel verloren gehen könnte, sagt Terry Pickett, derzeit Manager der Advanced Engineering Group bei der John Deere Intelligent Solutions Group. Außerdem war es teuer und erforderte die Installation eines oder mehrerer Signalsäulen.
So versuchte John Deere im Jahr 2004, seine StarFire-GPS-Empfänger so zu modifizieren, dass sie das globale NASA-Netzwerk von Bodenstationen nutzen und die JPL-Software integrieren konnten – dank der NavCom-Lizenz von 2001 mit JPL für seine GPS-Korrektursoftware und einen Vertrag zum Datenempfang aus dem globalen Referenznetzwerk von JPL. “John Deere basiert sein System auf unserem Technologie-Lock, Lager und Fass”, sagt Bar-Sever. “Wir haben unsere Systeme ziemlich eng miteinander verbunden.” Das JPL-gekoppelte System war bis auf wenige Zentimeter genau, aber noch wichtiger, mit dieser Lösung konnte John Deere seinen Kunden weltweit selbstfahrende Landmaschinen anbieten. Maschinen auf der ganzen Welt könnten sich mit viel weniger Überschneidungen leiten lassen, was unseren Kunden viel bedeutete “, sagt Pickett.
Autonome Vorteile
Wenn ein Traktor ein Feld kreuzt, überschneiden sich die Reihen normalerweise um ungefähr 10 Prozent, erklärt Pickett. Dies bedeutet, dass ein erheblicher Teil des Feldes doppelt so viel Saatgut, Dünger und Pestizide benötigt wie nötig und der Arbeitsvorgang länger dauert als nötig. Die Beseitigung der Überlappung verringert auch die Kraftstoffkosten, den Verschleiß der Maschinen und die Zeit des Traktorfahrers, da ein Bediener die Betriebsbedingungen überwachen und Kollisionen vermeiden muss. Und höhere Genauigkeit bedeutet auch zuverlässigere Ertragskarten. “Selbststeuerung hatte einen großen Einfluss auf die Kosten des Produkts, das die Landwirte produzierten, die Menge und oft auch die Qualität”, sagt Pickett. Bis zum Jahr 2015, so schätzt er, wurde rund ein Drittel der Anbaufläche in Nordamerika mit Selbstleitsystemen bewirtschaftet, ebenso wie die Hälfte der Anbaufläche in Europa und Südamerika und mehr als 90 Prozent in Australien.
Die ganze Zeit über perfektionierte John Deere seine eigenen Mittel zur präzisen Lenkung. Das Unternehmen ließ die NASA-Lizenz im Jahr 2015 auslaufen und vertraut nun auf sein eigenes System. Aber Pickett sagt, dass die Genauigkeit, die ursprünglich aus der Partnerschaft des Unternehmens mit JPL stammte, nicht nur zu wesentlichen Verbesserungen der Führungstechnologie von John Deere führte, sondern auch dazu beitrug, den Begriff der autonomen Präzisionslandwirtschaft selbst bekannt zu machen. “Führung war, was es trieb, und was Führung fuhr, war Genauigkeit,” sagt er.
Um mehr über NASA Spinoff zu erfahren, besuchen Sie: http://www.spinoff.nasa.gov
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