Ausgehend von den grundlegenden Systemanforderungen für Ortung und Navigation in der Landwirtschaft sowie den statischen und dynamischen Protokolldefinitionen des Normentwurfs für LBS (DIN 9684) werden Integrationsmöglichkeiten abgeleitet. Zwei gegensätzliche Konzepte sind denkbar. Entweder arbeitet man mit dezentraler Ortung und Navigation, d.h. die Positionsdaten werden auf dem Bus gesendet, oder die Ortung und Navigation wird an zentraler Stelle verarbeitet und nur daraus resultierende Folgedaten werden auf dem Bus gesendet. Die theoretische Untersuchung führt zu folgenden Kernaussagen: Grobnavigation: mit zentraler wie auch dezentraler Ortung und Navigation möglich Feinnavigation: nur mit zentraler Ortung und Navigation möglich. Feinstnavigation: mit einem LBS mit einer Übertragungsrate von 50 kBit/s nicht möglich. Als ,,LBS-Ortungsquelle" ermöglicht der Normentwurf entweder die Auftragsverarbeitung 1, einen neuen LBS-Dienst "Ortung bzw. Position" oder eine Neudefinition der Positionsdaten als Basisdaten 3 bzw. 4 oder als niederpriore Basisbotschaften. Dann kann im Prinzip jeder LBS-Teilnehmer die Rolle der Ortungsquelle übernehmen. Forderung nach einer Definition eines Subidentifiers der Prozeßdatenmatrix der LBS-Liste 0 für eine Qualitätsangabe zu den Positionsdaten (statisches Protokoll für Dateninhalt muß ebenfalls festgelegt werden). Unabhängig davon, ob im LBS mit zentraler oder dezentraler Ortung und Navigation gearbeitet wird, haben die Übertragungsverzögerungen der Nachrichtentelegramme aufgrund des von allen Teilnehmern gemeinsam genutzten Übertragungsmediums (Bus !) entscheidenden Einfluß auf die erzielbaren Reaktionsgeschwindigkeiten bei der Maschinensteuerung. Der zweite leistungsbestimmende Faktor des LBS ist die jeweilige Auslastung der maximalen Übertragungskapazität. Als Maß dafür zieht man die Buslast heran. Deswegen ergab sich die Aufgabenstellung, eine möglichst modulare ,,Meßplattform" auf der Basis eines programmierbaren CAN-Busanalysators für Messungen von Übertragungsverzögerungen in Abhängigkeit der vorliegenden Buslast zu realisieren. Da LBS mit CAN 2.0 A ein Feldbussystem mit einem priorisiertem Buszugriffsverfahren zugrunde liegt, ist es notwendig die Buslast selektiv nach Prioritätsgruppen zu erfassen, um über ein aussagekräftigeres Referenzmaß für die Bestimmung der Übertragungsverzögerungen der einzelnen Nachrichtengruppen zu verfugen. Ausgehend von einer Modellbildung des Kommunikationssystems des LBS in Anlehnung an das OSI-Referenzmodell und den Grundlagen der Kommunikationsmeßtechnik wurde ein Meßgerät für die geforderte Aufgabenstellung konstruiert und aufgebaut. Die Dokumentation der Modellbildung des Kommunikationssystems des LBS sowie des CAN-Busanalysators und die Implementierung der geforderten Meßverfahren ist einer der Schwerpunkte dieses Berichtes. Mit dem realisierten Meßgerät wurden erstmals Messungen der selektiven Buslast und von auftretenden Übertragungsverzögerungen während eines Testbetriebes eines LBS-Prototypensystems durchgeführt. Sämtliche gewonnenen Meßergebnisse sind grafisch ausgewertet im Bericht abgebildet, im Falle der selektiven Buslastmessung sogar in 3-D-Darstellung. Die praktischen Meßergebnisse stützen die Kernaussagen der theoretischen Untersuchung.     «

Ausgehend von den grundlegenden Systemanforderungen für Ortung und Navigation in der Landwirtschaft sowie den statischen und dynamischen Protokolldefinitionen des Normentwurfs für LBS (DIN 9684) werden Integrationsmöglichkeiten abgeleitet. Zwei gegensätzliche Konzepte sind denkbar. Entweder arbeitet man mit dezentraler Ortung und Navigation, d.h. die Positionsdaten werden auf dem Bus gesendet, oder die Ortung und Navigation wird an zentraler Stelle verarbeitet und nur daraus resultierende Folged...     »

Main topic of this thesis is the question how to integrate positioning and navigation into LBS (draft standard DIN 9684 for an Agricultural Bus System) for local machine and process control. Options for integration are derived based on fundamental system requirements for positioning and navigation in agriculture as well as on static and dynamic protocol definitions of the draft standard of LBS (DIN 9684). Two contrasting approaches are conceivable. Either decentralized positioning or navigation is utilized, i.e. position data is sent on the bus, or the positioning and navigation is processed at a central system unit and only resulting application data is broad- or unicasted on the bus. The theoretical study results in following key messages: • Coarse navigation: i.e. -+1 m accuracy Possible by the means of central and decentralized positioning and navigation, • Basic Navigation: -+0.1 m accuracy Only possible by the means of central positioning and navigation, • Precise Navigation: -+0.01 m accuracy Not possible for a LBS with a data transmission rate of 50 kbit/s, • The draft standard allows as a "LBS positioning source" either the task controller 1, a new LBS service "Positioning" or a redefinition of the position data as basic message 3 or 4 or as low-priority basic messages. Then, in principle, any LBS participant could act as "LBS positioning source". • The definition of a new sub-identifier of process data matrix of LBS list 0 for the parameter "quality of position data" is requested. (The static protocol for the data content has to be specified, too). Regardless of whether utilizing central or decentralized positioning and navigation in LBS, message transmission delays due to the shared transmission medium (bus structure !) cannot be neglected since this has a decisive impact on the real-time capability of machine or process controls. The second factor being relevant for the performance of a LBS is the respective utilization of the maximum data transmission capacity. Typically this factor is represented by the parameter bus load. Therefore it was required to implement a modular measurement platform based on a programmable CAN bus analyzer in order to enable the investigation of data transmission delays as a function of prevailing actual bus load. LBS is a field bus system based on CAN 2.0 A, so it has got a prioritized bus access. Thus, it is necessary to selectively determine bus load for each priority group in order to get a meaningful measure of reference for determining the data transmission delays of single message groups. The required measurement platform was designed and implemented based on modeling of the LBS communication system according to the OSI reference model as well as on the basics of measurement and testing techniques for communication systems. Documentation of the modeling and the CAN bus analyzer as well as of the implementation of all required measurement methods and tests is one of the key elements of this thesis. For the first time, selective measurements of bus load and corresponding data transmission delays of a LBS prototype system were conducted using the implemented measurement system. All measurements obtained were analyzed and results are depicted in this thesis, in the case of selective bus load measurements even in a 3-D diagram format. Key messages of the theoretical investigation (see above) are supported by the analysis of the practical measurements. Outlook: In the future, it is likely that a central approach will be pursued in which positioning and navigation will be assigned to and implemented as part of the LBS service task controller 1. In case a LBS participant has a need for position data (X, Y, Z coordinate and quality information), this participient will directly request the data event-based or start a (measurement) program which sends out the data on a periodic base. In doing so, cycle time should not exceed 250 ms. So, transmission delays of a position data packet are kept within limits (between 1/10 and 1/20 of cycle time) and the resulting load on the remaining system stays relatively low.      «

Main topic of this thesis is the question how to integrate positioning and navigation into LBS (draft standard DIN 9684 for an Agricultural Bus System) for local machine and process control. Options for integration are derived based on fundamental system requirements for positioning and navigation in agriculture as well as on static and dynamic protocol definitions of the draft standard of LBS (DIN 9684). Two contrasting approaches are conceivable. Either decentralized positioning or navigat...     »