Das Satellitennavigationssystem GPS ist für landwirtschaftliche Anwendungen in den letzten zwei Jahren vor allem in Form von Spurführungssystemen in den Fokus gerückt. Diese Spurführungssysteme können den Traktor, in Abhängigkeit von der Arbeitsbreite des angehängten Gerätes, parallel zu einer vorher definierten Referenzspur führen und somit den Fahrer bei der Lenkarbeit unterstützen, um Überlappungen oder Fehlstellen zu vermeiden. Oft ist GPS die einzige Informationsquelle für die Spurführungssysteme, sodass diese sehr anfällig gegenüber externen Einflüssen sind. Diese genauigkeitsvermindernden Einflüsse treten vor allem in hügeligem Gelände auf. Ziel der Arbeit war es, konkrete Lösungsmöglichkeiten zu ermitteln, um diesen externen Fehlereinflüssen entgegenzuwirken. Dazu werden die einzelnen Einflüsse aufgezeigt, genauer beschrieben und Modelle vorgestellt um diese Fehler zu verringern. Auf zwei grundlegende Fehler wird genauer eingegangen. Dies sind zum einen der Neigungsfehler, der durch die Position der GPS-Antenne verursacht wird und zum anderen der topographisch bedingte Fehler. Dies ist der Unterschied der horizontalen Grundlinie zur Hanglinie im geneigten Gelände. Zur Verringerung des Neigungsfehlers wurden zwei Neigungssensoren zur Kompensation der Antennenposition des GPS-Empfängers durch Versuchsfahrten auf einem eigens dafür angelegten Versuchsfeld getestet. Beide Neigungssensoren eignen sich demnach aufgrund ihres Messprinzips und ihrer Genauigkeit, für den Einsatz in Spurführungssystemen und können teure Gyroskope zumindest teilweise ersetzen. Um den topographischen Fehler zu kompensieren wurde ein Hanglinienkorrekturalgorithmus entwickelt und dieser an Hand realen Datenmaterials getestet. Die Korrektur des topographischen Fehlers durch den Algorithmus für verschiedene Situationen liegt im Bereich zwischen 0,00 und 114,01 %, wobei in den üblichsten in der Natur vorkommenden Situationen eine Korrektur zwischen 84,74 und 114,01 % nachgewiesen werden konnte. Nach umfangreichen Untersuchungen und den Erkenntnissen aus der Entwicklung des Hanglinienkorrekturalgorithmus, wurden beide Neigungssensoren und eine optionale Verwendung der Z-Koordinate bei der Leitlinienberechnung in die, am Fachgebiet für Technik im Pflanzenbau entwickelte Spurführungshilfe "SpurFinder" integriert. Die Einbeziehung der Höhenkomponente stellt dabei ein wichtiges Ergebnis des Algorithmus dar. Bei den Versuchsfahrten mit diesem erweiterten Spurführungssystem konnten zum einen die Tauglichkeit beider Sensoren nochmals bestätigt werden, und andererseits die theoretischen Erkenntnisse im Praxistest bekräftigt werden. Durch beide Integrationsmaßnahmen wurden die angesprochenen Fehler, insbesondere im hügeligen Gelände um mindestens 80 % reduziert. Für ein auf dem Versuchsfeld getestetes automatisches Spurführungssystem, konnten aufgrund der in der Arbeit gewonnenen Ergebnisse konkrete Verbesserungen vorgeschlagen werden. Das System korrigiert zwar Neigungsfehler, doch war es nicht in der Lage topographiebedingte Fehler zu erkennen und zu kompensieren. Die auf Satellitennavigation beruhenden Spurführungssysteme werden innerhalb der nächsten Jahre mehr und mehr Verbreitung in der landtechnischen Praxis finden. Bereits heute sind verschiedenste Systeme auf dem Markt, welche jedoch noch erhebliche Mängel bezüglich ihrer Genauigkeit, Verfügbarkeit und im Preis-Leistungsverhältnis aufweisen. Aufgrund des anhaltenden technischen Fortschritts, sowie laufend verbesserter Systeme und deren Software erscheint jedoch mittelfristig eine Überwindung dieser Schwächen als sehr wahrscheinlich. Diese Arbeit versucht hierzu einen wichtigen Beitrag zu leisten, indem die sehr vielfältigen und breitgefächerten Fehlereinflüsse aufgezeigt werden und bietet dafür nicht nur theoretische, sondern auch bereits in der Versuchspraxis umgesetzte und getestete Lösungsmöglichkeiten an.      «

Das Satellitennavigationssystem GPS ist für landwirtschaftliche Anwendungen in den letzten zwei Jahren vor allem in Form von Spurführungssystemen in den Fokus gerückt. Diese Spurführungssysteme können den Traktor, in Abhängigkeit von der Arbeitsbreite des angehängten Gerätes, parallel zu einer vorher definierten Referenzspur führen und somit den Fahrer bei der Lenkarbeit unterstützen, um Überlappungen oder Fehlstellen zu vermeiden. Oft ist GPS die einzige Informationsquelle für die Spurführungss...     »

In the last two years, the satellite navigation system GPS has moved to the centre of attention for agricultural applications, especially in the area of guidance systems. Dependent on the working width of the attached implement, these guidance systems can guide the tractor parallel to a defined reference line. This helps the operator avoid overlap or underlap and save costs. GPS is mainly the single only source of information for guidance systems. This makes the overall system highly susceptible to external influences. Such influences are particularly important in hilly terrain. The aim of this thesis was to identify main influences and sources of error for guidance systems in order to find possible and suitable solutions. To achieve this, individual error sources have been described and models were developed to minimise these errors. Two basic errors are discussed in detail. The first error discussed, is the inclination error which is caused by the position of the GPS antenna on the top of the tractor cabin. The second error is the topographical error, caused by the difference between the theoretical plane surface and the real three dimensional and often sloped terrain. To minimise the inclination error, two inclination sensors were tested on a special test field to compensate the antenna position of the GPS receiver. Because of the measurement technology and the provided accuracy, the two inclination sensors are appropriate for guidance systems and can at least partly replace expensive gyroscopes. To compensate the topographical error, an algorithm, to correct the error of the slope was developed and tested with real data. According to the situation, the correction of the algorithm was between 0.00 and 114.01 %. In natural occurring situations, a correction of between 84.74 and 114.01 % was calculated. After extensive research and important insights from the development of the slope-line correction algorithm, both inclination sensors and an optional use of the Z-coordinates in the calculation of guide-lines have been integrated into the optical guidance system "SpurFinder" (developed at the faculty for crop production engineering, TUM). Using Z-coordinates in the calculation of guide-lines' represents an important result of the correction algorithm. Tests with this improved guidance system reconfirmed the suit ability of the two sensors. Also, the theoretical insights could be verified in practice. Through both upgrades, the errors mentioned could be reduced in hilly terrain to an error rate of no more than 20 %. A commercially available automatic guidance system was also tested. Based on the results of the test runs, concrete suggestions for improvements could be made. Although the system is capable of correcting errors in inclination, it is not capable of detecting and compensating topographical errors. In the years to come, GPS guidance systems will be increasingly used in agricultural practice. Today, there are already few different systems are on the market, although they still have significant faults regarding their precision, availability and their cost-benefit ratio. Due to constant technology advances, progress in systems and software, these weaknesses are likely to be overcome in the medium-term. This thesis tries to provide an important contribution, by pointing out the diverse and wide-spread sources of error. It not only offers possible theoretical solutions, but also solutions which have already been set up and tested in practice.      «

In the last two years, the satellite navigation system GPS has moved to the centre of attention for agricultural applications, especially in the area of guidance systems. Dependent on the working width of the attached implement, these guidance systems can guide the tractor parallel to a defined reference line. This helps the operator avoid overlap or underlap and save costs. GPS is mainly the single only source of information for guidance systems. This makes the overall system highly susceptibl...     »