Siemes, Matthias: Ein Beitrag zur koordinatengesteuerten Aussaat von Rübenpflanzen mittels Multi-Sensor-System und Filteransatz. - Bonn, 2012. - Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-28056
@phdthesis{handle:20.500.11811/5100,
urn: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-28056,
author = {{Matthias Siemes}},
title = {Ein Beitrag zur koordinatengesteuerten Aussaat von Rübenpflanzen mittels Multi-Sensor-System und Filteransatz},
school = {Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn},
year = 2012,
month = mar,

note = {Die Bestandspflege von landwirtschaftlichen Kulturen, maßgeblich geprägt durch die Unkrautkontrolle, wird heutzutage überwiegend mit chemischen Pflanzenschutzmitteln betrieben. Der gestiegene Bedarf an Bioprodukten erfordert jedoch ökologische Konzepte, die eine umfassende und wirtschaftliche Bestandspflege gewährleisten. Eine Lösung kann die Erweiterung des klassischen mechanischen Hackens auf eine umfassendere Beseitigung darstellen. Das zusätzliche Hacken, rechtwinklig zur Fahrtrichtung, ermöglicht ein Beseitigen von Unkräutern auch innerhalb der Pflanzenzwischenräume. Befahrbare Längs- und Querreihen in Form eines Rechteckverbandes sind die Voraussetzung.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein Lösungskonzept zur Erzeugung eines Rechteckverbands durch eine koordinatengesteuerte Aussaat von Reihenkulturen entwickelt. Eine bekannte Methode zur Erfassung von Fahrzeugbewegungen aus dem Kfz-Bereich wird auf das landwirtschaftliche Problem übertragen und an dessen Rahmenbedingungen angepasst. Aufgrund der Komplexität des Gesamtsävorgangs, gleichabständige Aussaat in Längsrichtung und Wendevorgänge, beschränken sich die Ausführungen dieser Arbeit im Wesentlichen auf die Entwicklung einer Lösung zur koordinatengesteuerten Saatkornablage in Längsrichtung durch konventionelle Einzelkornsämaschinen. Es soll kein autonom agierendes landwirtschaftliches Spezialfahrzeug geschaffen werden.
Als Grundlage eines Lösungskonzepts wird zunächst der Stand der Forschung bei der Automation von landwirtschaftlichen Prozessen und die Nutzung von geodätischen Multi-Sensor-Systemen in Kombination mit echtzeitfähigen Filteransätzen betrachtet. Eine Erörterung der unterschiedlichen Rahmenbedingungen zeigt, dass eine Genauigkeit von σ < 2 cm für die Ablage erreicht werden muss.
Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit besteht somit in der Erarbeitung eines geeigneten Lösungskonzepts und einer anschließenden Verifikation durch verschiedene Versuchsfahrten. Zunächst wird das eingesetzte Multi-Sensor-System unter Beachtung eines einheitlichen Koordinatenbezugs aufgezeigt und die Echtzeitfähigkeit der Datenerfassung analysiert. Dabei zeigt sich, dass nicht alle Datenquellen in ausreichender Echtzeit erfasst und verarbeitet werden können (u.a. Verzögerung bei den GPS-Koordinaten). Die Berechung einer Führungsgröße zur koordinatengesteuerten Aussaat spaltet sich somit in einen echtzeitfähigen und einen zweiten verzögerten Teil auf. Für die echtzeitfähige Berechnung in Form einer KALMAN-Filterung ist die Modellierung des Bewegungsverhaltens des Fahrzeugs notwendig. Durch eine experimentelle Ermittlung des Modellansatzes wird gezeigt, dass das funktionale Modell einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung für Längsfahrten ausreichend ist. Eine zusätzliche Abschätzung des Systemrauschens mit ca. 0,01 m/s² und die Bildung des stochastischen Modells der Messgleichungen ist durch die Quantifizierung gegeben. Die Übertragbarkeit des bekannten Filteransatzes aus dem Kfz-Bereich auf die landwirtschaftliche Bewegung ist hiermit bestätigt.
Die Funktionalität der koordinatengesteuerten Saatkornablage im Rechteckverband, unter Einhaltung der landwirtschaftlichen Rahmenbedingungen, wird durch eine Verifikation der KALMAN-Filterung gezeigt. Unter Nutzung der Ergebnisse der individuellen Sensorkalibrierungen können bei Geschwindigkeiten zwischen 1,5 - 2 m/s und einem Saatabstand von 0,3 m gleichabständige Ablageweiten mit einer Standardabweichung von <0,01 m erreicht werden. Die Abweichungen der absoluten Ablagepositionen über die Gesamtlänge der Längsfahrt fallen mit bis zu 0,02 m höher aus. Die Gründe liegen u.a. in der maximalen Messgenauigkeit der absoluten Positionierung (RTK-GPS) von 1 - 2 cm. Das vorgestellte Lösungskonzept ist somit funktionsfähig.},

url = {http://hdl.handle.net/20.500.11811/5100}
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