Download - GIS Seminar WS 2001 / 02
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GIS Seminar WS 2001 / 02 Inhalt
„Precision Farming“
Mobile GIS
von Ingmar Jaenke unter der Betr. von Dipl. - Ing. agr. M. Backes am 14.01.2002von Ingmar Jaenke unter der Betr. von Dipl. - Ing. agr. M. Backes am 14.01.2002
Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung
• Fernerkundung
• Mustererkennung
![Page 2: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/2.jpg)
Inhaltsübersicht
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Gliederung des Vortrags
• Motivation
• Schlüsselelemente des Mobilen GIS
• Historische Entwicklung, Anfangsideen
• GIS als Hintergrund der Fahrzeugsteuerung
• Fazit, Ausblick, Schlußbemerkungen
Inhalt„Precision Farming“
Mobile GIS
• Fernerkundung
• Mustererkennung
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Grundlage der NotwendigkeitInhalt
Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
• GIS
• Fazit, Ausblick
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
ökonomische Ursachen
• Steigerung der Produktivität
• Verbesserung der Arbeitsverhältnisse
• gezielte Anpassung an vorliegende Gegebenheiten
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Grundlage der NotwendigkeitInhalt
Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
• GIS
• Fazit, Ausblick
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
ökologische Ursachen
• Verminderung des Düngemitteleinsatzes
• Beachtung der Umwelt
Versäuerung des Bodens
Bodenerosion
Luftverschmutzung
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Forschungseinrichtungen Inhalt
• Motivation
Elemente
• Historische Entw.
• GIS
• Fazit, Ausblick
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Entwicklung
• in Regierungseinrichtungen
• in Universitäten
• in Laboren von Herstellern
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Struktur
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Sensorsystem Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
Kontrolleinheit
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Anfangsideen
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
Historische Entw.
• GIS
• Fazit, Ausblick
historischer Abriß
• erste Gedanken an automatische Lenksysteme seit ca. 1920
• tatsächliche Entwicklung seit ungefähr 50 Jahren
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GIS als Hintergrund
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Sensorsystem Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
Kontrolleinheit
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GIS als Hintergrund
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
Eigenschaften
• zentrales Moment in der Datensammlung & -ausgabe
• es erstellt die Karten für das Precision Farming:
Besitzüberblick
„vergängliche“ Daten
Interpretation inkl. Karte der individuellen Daten
Kombination der verschiedenen Daten
Feld - Operations - Karten
• Kombination aller Informationsquellen
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GIS als Hintergrund
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
Beispiel
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Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
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Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 13: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/13.jpg)
Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
Bewegungsmessungen
• Kilometerstandszähler
• Beschleunigungsmesser, Kreisel
• Geomagnetischer Kompaß
• Rotationsbewegungen
• Mikrowellen ( Doppler)
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Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
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Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
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Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
lokale Grunderkennung
• Sonar
• Machine / computer vision
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Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
Machine / Computer vision
• relative Positionsbestimmung
• photogrammetrisches Verfahren auf Grund der photographischen Aufnahme der Frontansicht
Vorteile: kein direkter Kontakt, billig, große Mengen an
Informationen
Nachteile: Herausfiltern der gebrauchten Information,
Speichern derer, Identifikation der Objekte,
natürl. Lichtverhältnisse, Verwaschen der
Bilder
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Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
Problemlösung
bei einem zeitinvarianten, linearen System gilt:
• Ausgleichung über den „Kalman“ - Filter:
Glättung eines Signals, Prädiktion zum Zeitpunkt k+1
)()()1(
)()()()1(
kkk
kkkk
wxHy
vuBxAx
mit A, B, H: konstante Matrizen
k: Zeitpunkt
v, w: Störungen
![Page 19: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/19.jpg)
Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
Problemlösung
Erweiterung notwendig für ein nicht - lineares System:
Prädiktion zum Zeitpunkt k+1:
)( ),( ),()1( kkkkk vuxFx
)()/(ˆ)1( kkkk uBxAx
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Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 21: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/21.jpg)
Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 22: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/22.jpg)
Sensorsysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
künstliche Landmarks
• Lasertriangulation, bzw. -scan
• Radarsystem
• GPS (DGPS)
![Page 23: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/23.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 24: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/24.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 25: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/25.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
Echtzeitwahrnehmung & -kontrolle
• verlangt keine vordefinierte Route, aber bestimmte Parameter
• benutzte Sensoren: optisch, thermisch, elektromagnetisch, mechanisch, Radar, lichtempfindlich
![Page 26: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/26.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 27: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/27.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 28: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/28.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
unabhängiges Arbeiten
• basierend auf vorherigen Karten
• nicht konform mit individuellen Maschinen
• typische Anwendung: „path spraying“
![Page 29: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/29.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 30: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/30.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 31: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/31.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
abhängiges Arbeiten
• ähnlich wie das „unabhängige Arbeiten“
• modifiziert für passende Anwendungen
![Page 32: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/32.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 33: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/33.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 34: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/34.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
Routenplanung
• wie „abhängiges Arbeiten“, aber mit vorgegebener, definierter Route
![Page 35: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/35.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 36: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/36.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Hydrauliksystem
GIS
Bewegungsmess.
lok. Grunderkenn.
künstl. Landmarks
Echtzeitkontrolle
unabh. Arbeiten
abh. Arbeiten
Routenplanung
Sequenzieren
KontrolleinheitSensorsystem
![Page 37: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/37.jpg)
Hydrauliksysteme
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
GIS
• Fazit, Ausblick
Sequenzieren
• Aufteilen eines Gebiets
![Page 38: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/38.jpg)
Schlußbemerkungen
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
• GIS
Fazit, Ausblick
Genauigkeitsbetrachtungen
• Machine vision: = 10 cm
• Lasertriangulation: = 5 cm
• DGPS: = 4 - 6 cm
![Page 39: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/39.jpg)
Schlußbemerkungen
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
• GIS
Fazit, Ausblick
Anwendungsbeispiele
• Kombinationen sind in der Praxis durchaus üblich
![Page 40: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/40.jpg)
Schlußbemerkungen
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“
Inhalt
• Motivation
• Elemente
• Historische Entw.
• GIS
Fazit, Ausblick
Anwendungsbeispiele
• Forschungsprojekte sind z. B.:
SILSOE experimental autonomous vehicle
CLAAS Autopilot
• Üblicherweise auf größeren Flächen beim Einsatz von Erntemaschinen
![Page 41: GIS Seminar WS 2001 / 02](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022062410/56815a7a550346895dc7e4dc/html5/thumbnails/41.jpg)
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
„„Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“Mobile GIS / Fahrzeugsteuerung, Integration“