Como fenômenos da natureza e interferência intencional afetam a autonomia de máquinas agrícolas

Árvores, fiação elétrica, fenômenos solares e interferências intencionais. Todos esses fatores podem ser responsáveis por afetar tecnologias de posicionamento de máquinas agrícolas autônomas – um processo no qual a precisão e confiabilidade são prioridades. 

"É importante compreender que o posicionamento desses equipamentos precisa ser exato, com uma margem de erro de pouquíssimos centímetros. Afinal, mais do que isso pode ocasionar perdas imensuráveis na produtividade de uma lavoura e na entrega final da produção" afirma James Szabo, Gerente de Produto de Autonomia Agrícola da Hexagon | NovAtel, pioneira em soluções completas para posicionamento garantido para terra, mar e ar. 

O usuário final do produto tem a experiência da máquina em operação no campo, mas não tem a preocupação acerca das complexidades que envolvem a produção de soluções de posicionamento, porque seu objetivo é aumentar a eficiência de sua operação. Já o objetivo da NovAtel é atender a essas expectativas resolvendo problemas que o cliente nem sabia que existiam. Para garantir a precisão nas linhas de operação,  antenas e receptores que captam e processam os sinais de satélite precisam levar em conta todos os possíveis desafios para evitar entraves no seu funcionamento. Szabo fala sobre alguns desses desafios abaixo: 

Árvores e fiação elétrica

A presença de árvores ou fiação elétrica pode causar problemas para máquinas agrícolas autônomas, causando a perda de sinal GNSS por alguns instantes. Sem uma posição confiável, as máquinas param, exigindo a intervenção do operador para que voltem a funcionar. "Ao integrar a unidade de medição inercial (IMU) com um receptor GNSS e a tecnologia SPAN proprietária da NovAtel, podemos ganhar alguns segundos de operação limitada do GNSS, o que é suficiente para superar a maioria das interrupções de posição de curto prazo, resultando em maior tempo de atividade da máquina, mantendo a precisão", explica James.

Direção das máquinas

"Uma coisa é a definição do posicionamento das máquinas no campo, outra é a capacidade de entender para onde elas estão direcionadas em uma velocidade baixa, de poucos centímetros por minuto", explica Szabo. Uma máquina deve saber que vai operar de forma autônoma, mas para registrar dados de posicionamento, os operadores precisam mover manualmente a máquina a uma velocidade alta o suficiente para que eles sejam registrados. 

Ao adicionar uma segunda antena Smart e a tecnologia Align da NovAtel, as máquinas podem acessar seus dados de rumo a qualquer momento, mesmo quando estacionárias ou em velocidades lentas, reduzindo o envolvimento do operador. "A solução dual antenna é capaz de triangular exatamente onde a máquina está e para onde ela vai", diz o profissional. Isso é essencial para a compreensão da orientação das máquinas autônomas, o que é particularmente importante no arranque e na paragem, bem como perto das extremidades do campo.

Interferência intencional 

Os sinais GPS podem ser instáveis e suscetíveis a interferências e bloqueios intencionais no momento em que atingem a superfície da Terra. "A interferência intencional pode originar-se de bloqueadores de rastreamento de veículos de baixa potência, prontamente disponíveis, até tecnologias complexas usadas pelos militares. Embora o alcance e a escala da interferência sejam diferentes entre as duas tecnologias, ambas podem levar a erros no posicionamento de máquinas agrícolas autônomas e outros usos civis do GNSS.” Detectar possíveis fontes de interferência é o primeiro passo para mitigá-las e com ferramentas como o NovAtel Application Suite (NAS) e o Interference Toolkit (ITK) os desenvolvedores de robótica podem reduzir ruídos.

Cintilação Ionosférica

A entrada em um novo pico de explosões solares tem causado dor de cabeça para quem depende da agricultura de precisão. A cintilação ionosférica é um fenômeno que envolve variações rápidas e irregulares na intensidade dos sinais de radiofrequência que viajam através da ionosfera, região da atmosfera terrestre que contém partículas ionizadas, o que a torna capaz de refletir e refratar sinais de rádio, como os utilizados em comunicações via satélite e sistemas de navegação GNSS.

Essas variações na intensidade dos sinais de rádio ocorrem devido a perturbações nas concentrações de elétrons livres na ionosfera, que podem ser influenciadas por diversos fatores, incluindo a atividade solar, eventos geomagnéticos e condições meteorológicas na alta atmosfera. Para mitigar os impactos, existem diversas opções de serviços de correção GNSS, como PPP (Posicionamento de Ponto Preciso). Essas alternativas visam aumentar a precisão do posicionamento para aplicações de alta precisão e criar níveis diferentes de resiliência contra a interferência ionosférica. "No entanto, mesmo assim ela pode afetar esses serviços, causando erros nos cálculos de posição do receptor. Nos sistemas RTK, que dependem de medições de carrier phase, a cintilação pode prejudicar drasticamente a precisão do posicionamento, especialmente em distâncias maiores da estação base", diz Szabo. 

A produção de soluções para posicionamento de máquinas utilizadas na agricultura de precisão precisa levar em conta cada um desses desafios e como mitigá-los. Pelo alto nível de complexidade para o seu desenvolvimento, os fabricantes de equipamentos agrícolas devem buscar o maior grau possível de confiança nessa tecnologia para agregar aos seus produtos e, assim, entregar uma solução completa e funcional para o consumidor final: o produtor rural.