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Proyecto H2020 AUDITOR: Red avanzada de monitoreo y aumento de EGNSS de múltiples constelaciones y su aplicación en agricultura de precisión

  • Tipus Projecte
  • Estat Completado
  • Execució 2016 -2018
  • Pressupost assignat 996.373,75 €
  • Àmbit Europeo
  • Font principal de finançament H2020
  • Web del projecte AUDITOR
Descripció

El objetivo del proyecto es implementar nuevas técnicas diferenciales de posicionamiento preciso basadas en datos de aumento en receptores GNSS personalizados para mejorar el rendimiento de los servicios de aumento actuales, reduciendo así los costes. Estas técnicas han demostrado ofrecer mayor precisión con tiempos de convergencia más rápidos que las soluciones diferenciales disponibles comercialmente. Además, se están implementando modelos atmosféricos más sofisticados para proporcionar mejores correcciones de errores ionosféricos y, de esta forma, aumentar la precisión del usuario. 

Todos estos avances se están integrando en un demostrador de software que utilizará datos públicos de redes GNSS y podrá generar y aplicar estas correcciones casi en tiempo real. Se está implementando un módulo receptor de doble frecuencia personalizado, siguiendo un enfoque innovador, que integra un receptor GNSS definido por software en un sistema embebido que integrará aceleradores de hardware para permitir la operación en tiempo real en un sistema de bajo consumo. 

El formato y las capacidades del receptor resultante serán comparables a los de los receptores profesionales existentes en el mercado, conservando todas las ventajas de los receptores de software: modularidad, escalabilidad, actualizabilidad y flexibilidad. Además, al ofrecer compatibilidad multifrecuencia y multiconstelación, este receptor avanzado permitirá un acceso de bajo nivel a componentes internos clave, incluso a nivel de muestra, lo que facilita la integración de otras técnicas complementarias. 

El hecho de que la capa de software sea la evolución de un proyecto de código abierto ya existente y exitoso, GNSS-SDR, permitirá a los desarrolladores e investigadores de GNSS personalizar el código del receptor. Basándose en lo anterior, se habilitarán servicios de agricultura de precisión (AP) rentables para agricultores, especialmente para aquellos con pequeñas y medianas empresas en zonas de Europa donde la disponibilidad de EGNOS puede ser limitada en ciertas condiciones. Esto permitirá aumentar la producción con menos insumos (agroquímicos, agua, energía, horas-persona), mejorando así la rentabilidad económica y la sostenibilidad.

Descripció de les activitats

Teniendo en cuenta los requisitos/estado del arte y los subsistemas AUDITOR diseñados, en el segundo período, se realizó la implementación del sistema AUDITOR completo. 

Los subsistemas AUDITOR fueron implementados, probados y validados. Esto incluye el HW/SW relacionado con el receptor GNSS, que presentó desafíos importantes que requirieron múltiples iteraciones de prototipos y un desarrollo de software pesado. Los subsistemas iBOGART y los módulos de red también se validaron con flujos de datos de prueba y posteriormente con los datos de pruebas de Grecia proporcionados por el receptor GNSS. 

En relación con el plan de negocios de AUDITOR: se espera que AUDITOR proporcione sus características de valor agregado en aplicaciones clave de agricultura PA europea como Guiado de Tractores, Dirección Automática y VRA (aplicaciones de tasa variable) compuestas por c. 300k dispositivos GNSS en 2023, es decir, aproximadamente 180 millones de euros en ese año. Las interesantes perspectivas del mercado se ven compensadas por una fuerte competencia que está obligando a AUDITOR a cubrir rápidamente la brecha con sus competidores (principalmente cobertura WW a través de Internet, desarrollo de las capacidades de transmisión por satélite de banda L y alcance de 4 cm a 20' de tiempo de conversión) y posteriormente a ofrecer una solución más económica que la del mercado, operando a través de un modelo B2B. 

Incluso en un mercado tan competitivo, las perspectivas para AUDITOR se consideran positivas, con un VAN de c. 12 millones de € en el caso de ofrecer el único servicio de aumentación y un VAN de c. 9 millones de € si se incluye un GNSS Rx junto con el algoritmo de aumentación. 

Las pruebas de AUDITOR se completaron con éxito con desviaciones menores: 

  • Pruebas en los Países Bajos: Se definieron las pruebas con robot y se localizaron los campos de prueba. El robot se ejecutó con receptores existentes. Los datos se registraron para su posterior procesamiento con el software AUDITOR. 
  • Pruebas preliminares en Castelldefels: Pruebas del sistema con antenas fijas en la sede del CTTC. Experimentos de transmisión RTCM y generación de RINEX.
  • Pruebas en Grecia: Pruebas de campo en un viñedo. Receptor AUDITOR montado en tractor. Recogida de señales L1 y L2. 
  • Ensayos en Barcelona: Ensayos de campo en un cultivo de trigo. Receptor AUDITOR montado en cosechadora. Recogida de señales L1 y L2.
Objectius

El objetivo de AUDITOR es la implementación de novedosas técnicas de posicionamiento preciso basadas en datos de aumento en receptores GNSS personalizados para mejorar el rendimiento de los servicios de aumento actuales y reducir costos. Estas técnicas ya están patentadas por el consorcio y se ha demostrado que ofrecen mayor precisión con tiempos de convergencia más rápidos que las soluciones disponibles comercialmente. 

Se implementarán modelos atmosféricos más sofisticados para proporcionar mejores correcciones de errores ionosféricos y aumentar aún más la precisión. Todos estos avances se integrarán en un demostrador de software que utilizará datos públicos de redes GNSS para generar estos flujos de datos de corrección. 

Estos nuevos receptores permitirán servicios rentables de agricultura de precisión a los agricultores, especialmente aquellos con pequeñas y medianas empresas en áreas de Europa. El módulo receptor de doble frecuencia personalizado seguirá un enfoque innovador al trasladar un receptor GNSS definido por software a un sistema integrado que integrará aceleradores de hardware para permitir la operación en tiempo real en un sistema de baja potencia. 

El factor de forma y las capacidades del receptor resultante serán comparables a los de los receptores profesionales existentes en el mercado, conservando al mismo tiempo todas las ventajas de los receptores de software: modularidad, escalabilidad, capacidad de actualización y flexibilidad. Además de proporcionar soporte multifrecuencia y constelación múltiple, este receptor avanzado permitirá un acceso de muy bajo nivel a siete claves internas a nivel de muestra, permitiendo la integración de otras técnicas complementarias como análisis y monitorización de interferencias o autenticación mediante servidores remotos para bandas cifradas. 

El hecho de que la capa de software sea la evolución de un proyecto de código abierto existente y exitoso, GNSS-SDR, permitirá a los desarrolladores e investigadores de GNSS personalizar el código del receptor para adaptarlo a sus propias aplicaciones o probar sus algoritmos utilizando este módulo receptor flexible, desde reflectometría hasta sistemas GNSS/INS acoplados ultraherméticamente.

Resultats

AUDITOR presentará varias mejoras en comparación con los sistemas existentes: 

  • El uso de las técnicas WARTK/MSTID permite líneas de base más largas entre los receptores permanentes de la red GNSS, lo que reduce drásticamente la infraestructura necesaria para proporcionar correcciones más rápidas y precisas que permitan un posicionamiento preciso. Las pruebas de WARTK en un escenario real y las mejoras que las habilitan suponen un avance que supera el estado del arte. Actualmente se está buscando una solución que permita la aplicabilidad de las correcciones WARTK mediante RTKLIB. Esto también implicaría que las correcciones ionosféricas basadas en datos abiertos podrían ser aplicadas por todos los usuarios de GNSS sin inversiones significativas, gracias a la reutilización de la infraestructura existente. 
  • Se tendrán en cuenta las últimas mejoras y hallazgos en el modelado de MSTID, lo que se traducirá en menores limitaciones de rendimiento de precisión 
  • Reducción en los tiempos de convergencia 
  • Implementación de motor de hardware y software integrado para permitir una operación en tiempo real de bajo consumo manteniendo toda la flexibilidad de las implementaciones de SDR, apuntando específicamente a los receptores Galileo y EGNOS abiertos, de bajo coste y multifrecuencia.

Todos estos avances se ofrecerán al mercado de Agricultura de Precisión en diferentes servicios clave, como navegación de maquinaria agrícola, servicio de análisis de datos o aplicaciones de tasa variable.

Coordinadors
  • ACORDE TECHNOLOGIES SA (ACORDE)
Col·laboradors
  • FONDS INNOVEREN EN ONDERNEMEN (HERMESFOND)
  • CENTRO PARA EL DESARROLLO TECNOLOGICO Y LA INNOVACION E.P.E. (CDTI)
  • NATIONAL SCIENCE AND TECHNOLOGY COUNCIL (NATIONAL SCIENCE AND TECHNOLOGY COUNCIL)
  • MAA- JA METSATALOUSMINISTERIO (MMM) (MINISTRY OF AGRICULTURE AND FORESTRY)
  • Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)
  • FORSCHUNGSZENTRUM JULICH GMBH (FZJ)
  • MINISTERIE VAN LANDBOUW, VISSERIJ, VOEDSELKWALITEID EN NATUUR (MINISTRY OF AGRICULTURE, FISHERIES, FOOD, SECURITY AND NATURE)
  • IDRYMA EREVNAS KAI KAINOTOMIAS (RESEARCH AND INNOVATION FOUNDATION)
  • MINISTERO DELL'AGRICOLTURA, DELLA SOVRANITA' ALIMENTARE E DELLE FORESTE (MINISTRY OF AGRICULTURE, FOOD SOVEREIGNTY AND FORESTRY)
  • UNITATEA EXECUTIVA PENTRU FINANTAREA INVATAMANTULUI SUPERIOR A CERCETARII DEZVOLTARII SI INOVARII (UEFISCDI)
  • TURKIYE BILIMSEL VE TEKNOLOJIK ARASTIRMA KURUMU (TUBITAK)
  • MINISTERO DELL'ISTRUZIONE, DELL'UNIVERSITA' E DELLA RICERCA (MIUR)
  • INNOVATIONSFONDEN (DANMARK INNOVATIONSFOND DANISH INNOVATION FOUNDATION)
  • ACADEMY OF SCIENTIFIC RESEARCH AND TECHNOLOGY ASRT (ASRT)
  • AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION (STATE RESEARCH AGENCY OF SPAIN)
  • MINISTERIE VAN ECONOMISCHE ZAKEN (MINISTRY OF ECONOMIC AFFAIRS)
  • MINISTERIO DE ECONOMIA, COMERCIO Y EMPRESA (MINISTRY OF ECONOMY, TRADE AND BUSINESS)
  • SUOMEN AKATEMIA
  • FORSKNINGSRÅDET FÖR MILJÖ, AREELLA NÄRINGAR OCH SAMHÄLLSBYGGANDE
  • ISTITUTO SUPERIORE PER LA PROTEZIONE E LA RICERCA AMBIENTALE (ITALIAN INSTITUTE FOR ENVIRONMENTAL PROTECTION AND RESEARCH)
  • AGENTSCHAP VOOR INNOVATIE DOOR WETENSCHAP EN TECHNOLOGIE (IWT)
  • NORGES FORSKNINGSRAD (THE RESEARCH COUNCIL OF NORWAY)
  • BUNDESMINISTERIUM FUR ERNAHRUNG UND LANDWIRTSCHAFT (FEDERAL MINISTRY OF FOOD AND AGRICULTURE)
  • WATER RESEARCH COMMISSION (WRC)
  • ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY (EPAGHNIOMHAIREACHT UM CHAOMHNU COMHSHAOIL)
  • INSTITUTION DE LA RECHERCHE ET DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR AGRICOLES (IRESA)
  • TURKIYE SU ENSTITUSU (SUEN)
  • AGENTIA NATIONALA PENTRU CERCETARE SI DEZVOLTARE (NATIONAL AGENCY FOR RESEARCH AND DEVELOPMENT)
  • FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE EV
  • NATURAL SCIENCES AND ENGINEERING RESEARCH COUNCIL (NSERC CRSN)
  • NARODOWE CENTRUM BADAN I ROZWOJU (NCBR)
  • MINISTERO DELL'UNIVERSITA E DELLA RICERCA (MINISTRY OF UNIVERSITY AND RESEARCH)
  • FONDS DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE- FNRS
  • FUNDACAO PARA A CIENCIA E A TECNOLOGIA (FCT)