隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)科技的不斷發(fā)展，通過“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”幫助農(nóng)民降本增效，實(shí)現(xiàn)食品質(zhì)量安全和環(huán)境保護(hù)，成為當(dāng)下傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要路徑，而GNSS技術(shù)在實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的精細(xì)化作業(yè)上，可謂重中之重。

01、研發(fā)背景

根據(jù)自然資源局發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，2022年全國(guó)耕地面積19.18億畝，而中國(guó)人口高峰還未到來，糧食總量的需求將繼續(xù)擴(kuò)大。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的工作方式大多依賴人工，作業(yè)效率低下、損耗嚴(yán)重，同時(shí)農(nóng)村勞動(dòng)力相對(duì)減少也對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了一定程度的影響，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)效率提升刻不容緩。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的痛點(diǎn)：

• 農(nóng)業(yè)機(jī)械化效率低、智能化程度低；

• 農(nóng)作物產(chǎn)出效率低，品質(zhì)不高；

• 過量施藥、施肥導(dǎo)致農(nóng)業(yè)污染嚴(yán)重和種植成本增加。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是對(duì)農(nóng)資、農(nóng)作實(shí)施精確定時(shí)、定位、定量控制的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，以提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本、減少農(nóng)業(yè)活動(dòng)帶來的污染和改善環(huán)境質(zhì)量為目的，可最大限度地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和土地利用率。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)要有新出路，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)要有新發(fā)展，必須充分依靠科技創(chuàng)新的力量支撐。司南導(dǎo)航為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供解決方案，K8系列高精度模塊已廣泛應(yīng)用于起壟、犁地、打藥、播種等各個(gè)環(huán)節(jié)的農(nóng)業(yè)作業(yè)，可有針對(duì)性地解放勞動(dòng)力、提高作業(yè)效率、確保作業(yè)品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)良、高產(chǎn)、低耗和環(huán)保的可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

02、解決方案簡(jiǎn)介

• 上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司基于K8系列北斗/GNSS高精度定位定向模塊，利用GNSS衛(wèi)星（中國(guó)北斗、美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟Galileo等多星系統(tǒng)）的定位定向數(shù)據(jù)輔助農(nóng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，在作業(yè)過程中實(shí)時(shí)提供精準(zhǔn)的位置、方向信息，厘米級(jí)定位輔助導(dǎo)航路徑規(guī)劃，具備高精度、高可用、高覆蓋等性能優(yōu)勢(shì)。

農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)由基準(zhǔn)站、車載端兩部分組成。其中基準(zhǔn)站搭建在固定位置，車載端是集衛(wèi)星信號(hào)接收、定位定向、車載控制于一體的終端設(shè)備。司南導(dǎo)航自研的K8系列高精度模塊在其中可以發(fā)揮很大作用。安裝在農(nóng)機(jī)設(shè)備上的雙天線一體機(jī)內(nèi)置K8系列北斗/GNSS高精度定位定向模塊，可以獲取農(nóng)機(jī)的絕對(duì)位置、速度、姿態(tài)信息，融合計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)按照預(yù)先設(shè)定的路線自動(dòng)行駛，平穩(wěn)準(zhǔn)確的進(jìn)行自主上線、自主校正、自動(dòng)行進(jìn)，并保證作業(yè)質(zhì)量與結(jié)合壟精度。農(nóng)機(jī)工作時(shí)，可以很直觀的看到它留下的痕跡，我們擁有行業(yè)最優(yōu)的姿態(tài)角：航向角0.15°/R，橫滾角0.25°/R(R為基線距離，單位：m)，在提高播種效率的同時(shí)，提高土地利用率。此外，K8系列北斗/GNSS高精度定位定向模塊已應(yīng)用B2b-PPP技術(shù)，可以達(dá)到平面10cm、高程20cm的精度，解決偏遠(yuǎn)山區(qū)無法獲得高精度定位的痛點(diǎn)。

1、基準(zhǔn)站部分

基準(zhǔn)站主要由北斗/GNSS高精度定位部分和通訊部分組成，基準(zhǔn)站為移動(dòng)站提供差分?jǐn)?shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)車載端厘米級(jí)定位，有三種基站搭建方式推薦：

1.固定基站

作業(yè)區(qū)域相對(duì)固定，可以保證連續(xù)24小時(shí)可靠穩(wěn)定地運(yùn)行，通信方式有兩種：無線數(shù)傳和網(wǎng)絡(luò)模式。無線數(shù)傳作業(yè)半徑在10公里，使用CDL7大功率數(shù)據(jù)鏈可以傳輸25公里，網(wǎng)絡(luò)模式可以達(dá)到30公里。

2.移動(dòng)基站

經(jīng)?？鐓^(qū)域作業(yè)且作業(yè)區(qū)域距離較遠(yuǎn)的用戶，直接架設(shè)在所作業(yè)的地塊地頭即可，作業(yè)半徑可以達(dá)到5公里以上。

3.多基站系統(tǒng)

作業(yè)區(qū)域較大且自動(dòng)駕駛車輛經(jīng)?？鐓^(qū)域作業(yè)可以考慮建立多基站系統(tǒng)，進(jìn)行區(qū)域多基站的聯(lián)測(cè)聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)一地圖坐標(biāo)系。

為此，我們推出K823高精度定位定向模塊，可搭配無線數(shù)傳產(chǎn)品使用。

無線通訊部分	U70數(shù)傳模塊	10公里以內(nèi)
	CDL7大功率數(shù)據(jù)鏈	25公里以內(nèi)
	GPRS/4G	30公里以內(nèi)
高精度定位部分	K823高精度定位定向模塊	表貼式、多頻

2、車載端部分

車載端主要包括北斗/GNSS天線、北斗/GNSS高精度模塊、無線數(shù)傳模塊、無線電接收天線。車載部分獲取基準(zhǔn)站的差分?jǐn)?shù)據(jù)，有三種方式推薦：

車載端	單基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站+車載端：“1+1”模式	工作范圍10公里以內(nèi)
	獲取當(dāng)?shù)谻ORS（或地基增強(qiáng)網(wǎng)）數(shù)據(jù)	當(dāng)?shù)谻ORS服務(wù)比較穩(wěn)定、差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)費(fèi)較低、工作范圍比較大
	自建CORS網(wǎng)	當(dāng)?shù)谻ORS服務(wù)不穩(wěn)定、差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)費(fèi)較貴、用戶工作覆蓋范圍比較大

1.建立單基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站＋車載端：“1+1”的模式，如上面介紹的基準(zhǔn)站，可以通過無線數(shù)傳模塊獲取差分?jǐn)?shù)據(jù)。

適用于：工作范圍在10公里以內(nèi)的應(yīng)用場(chǎng)景。

2.通過獲取當(dāng)?shù)氐腃ORS(或者地基增強(qiáng)網(wǎng))數(shù)據(jù)，這樣要求車載部分可以通過GPRS/4G方式登陸CORS中心獲取差分?jǐn)?shù)據(jù)，這種方式需要GPRS/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信費(fèi)以及CORS差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)費(fèi)。

適用于：當(dāng)?shù)谻ORS服務(wù)比較穩(wěn)定、差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)費(fèi)較低、工作范圍比較大的應(yīng)用場(chǎng)景。

3.自建CORS網(wǎng)，可以根據(jù)自身需求，在不同的地方搭建基準(zhǔn)站；只需要GPRS/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信費(fèi)和后續(xù)的基站維護(hù)費(fèi)用。

適用于：當(dāng)?shù)谻ORS服務(wù)不穩(wěn)定、差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)費(fèi)較貴、用戶工作覆蓋范圍比較大的應(yīng)用場(chǎng)景。

03、產(chǎn)品及技術(shù)特點(diǎn)

1、產(chǎn)品特點(diǎn)

K823高精度定位定向模塊

• 30×40mm

• 多系統(tǒng)多頻點(diǎn)定位定向

• 板載慣導(dǎo)，支持組合導(dǎo)航

• 表貼式設(shè)計(jì)

• 功耗1.6W

U70數(shù)傳模塊

• 30×30mm

• LoRa協(xié)議

• 低功耗：0.2w接收

• 發(fā)射功率：2w，10km

• 高速率傳輸，18000bps

CDL7大功率數(shù)據(jù)鏈

• 110×180×93mm

• LoRa協(xié)議

• 發(fā)射距離遠(yuǎn)：25km，25w

• 高速率傳輸，18000bps

• 全系統(tǒng)全頻點(diǎn)數(shù)據(jù)收發(fā)一體

2、技術(shù)特點(diǎn)

Dual-Engine雙擎定位技術(shù)

K823模塊中擁有兩個(gè)RTK解算引擎，在模塊進(jìn)行RTK定位解算時(shí)，可實(shí)現(xiàn)單模塊雙天線定位，使得最終結(jié)果更具有可用性。在復(fù)雜環(huán)境下，如主天線被遮擋，從天線也可以進(jìn)行高精度RTK定位解算,保證了雙擎數(shù)據(jù)質(zhì)量。單模塊雙天線定位通過輸出雙天線RTK定位結(jié)果，提供更高的服務(wù)穩(wěn)定性，模塊的可用性也相應(yīng)提高。

HighLock信號(hào)跟蹤技術(shù)

HighLock信號(hào)跟蹤技術(shù)通過提升跟蹤和捕獲的靈敏度，提高弱信號(hào)的跟蹤穩(wěn)定性、觀測(cè)量精度和數(shù)據(jù)質(zhì)量，既能保證跟蹤到更多的衛(wèi)星，也能確保這些衛(wèi)星能夠正常解算使用，從而提升了高精度定位的可用性，保證了遮擋環(huán)境下數(shù)據(jù)的可用性及可靠性。

RTK-KEEP斷鏈維持技術(shù)

RTK-KEEP斷鏈維持技術(shù)在基站數(shù)據(jù)中斷后通過模型和參數(shù)估計(jì)消除衛(wèi)星軌道、鐘差、電離層、對(duì)流層等影響定位精度的誤差，可維持厘米級(jí)定位精度超過十分鐘以上，大大提高RTK的可用性。

04、解決方案優(yōu)勢(shì)

1、厘米級(jí)精度，精細(xì)作業(yè)

可實(shí)現(xiàn)高精度導(dǎo)航，提高農(nóng)業(yè)作業(yè)質(zhì)量，作業(yè)時(shí)行與行的誤差在2.5厘米以內(nèi)，減少重復(fù)工作面積，提高土地利用率。

2、超強(qiáng)抗干擾，安全可靠

適用各種作業(yè)環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下連續(xù)有效的精準(zhǔn)定位。

3、適配多機(jī)型，便捷高效

解決方案可適配各種機(jī)型(插秧機(jī)、噴藥機(jī)、收割機(jī)等)。

??上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)為一體的高新技術(shù)企業(yè)，致力為全球用戶提供自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗高精度GNSS板卡、接收機(jī)和全方位、多領(lǐng)域的行業(yè)應(yīng)用解決方案。自成立以來公司獲得20多項(xiàng)榮譽(yù)證書，兩次承研北斗二代重大專項(xiàng)“多模多頻高精度OEM板”，參與國(guó)家863項(xiàng)目“基于相位的實(shí)時(shí)分米級(jí)北斗定位數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)技術(shù)”，主導(dǎo)的“基于北斗高精度導(dǎo)航定位的閱兵車輛訓(xùn)練考核系統(tǒng)”在2015年國(guó)家九三大閱兵中大放異彩。

??司南導(dǎo)航秉承“知行合一、止于至善”的企業(yè)理念，集中國(guó)高精度GNSS技術(shù)之大成，擁有一支多年專業(yè)從事高精度GNSS核心技術(shù)的本土研發(fā)團(tuán)隊(duì)，主要技術(shù)骨干40余人次獲得省部級(jí)及以上科技進(jìn)步獎(jiǎng)。在行業(yè)領(lǐng)軍人物王永泉博士的帶領(lǐng)下，公司打破了國(guó)外多項(xiàng)技術(shù)壁壘，突破了高精度GNSS核心算法、芯片、板卡、接收機(jī)、應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，擁有專利和軟件著作權(quán)30余項(xiàng)，數(shù)次填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外GNSS在高精度領(lǐng)域的空白。2014年司南導(dǎo)航正式發(fā)布第一代高精度GNSS基帶芯片，為中國(guó)北斗高精度GNSS板卡及接收機(jī)形成自主品牌和北斗產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定核心基礎(chǔ)。

??司南導(dǎo)航緊跟全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容互用趨勢(shì)，靈活滿足不同行業(yè)的差異化需求，全面布局高精度GNSS生態(tài)圈，產(chǎn)品應(yīng)用涵蓋測(cè)繪地理信息、地基增強(qiáng)、智能交通、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、機(jī)械控制、安全工程、工業(yè)測(cè)量等多個(gè)高精度領(lǐng)域，銷售網(wǎng)絡(luò)覆蓋了亞太、歐洲、拉美、北美等全球六十多個(gè)國(guó)家與地區(qū)，在第29次南極科考、國(guó)家級(jí)北斗地基增強(qiáng)主框架網(wǎng)、中撾兩國(guó)政府合作項(xiàng)目之東盟首座北斗CORS站、國(guó)家“西電東送”骨干工程溪洛渡水電站等重大工程建設(shè)中均發(fā)揮了重大作用。

??2015年司南導(dǎo)航正式入駐建筑總面積26000平方米的司南北斗產(chǎn)業(yè)園，作為我國(guó)主要的北斗高精度GNSS板卡研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用中心，將成為帶動(dòng)上海、輻射全國(guó)、影響世界的北斗產(chǎn)業(yè)化基地。