Le guidage assisté et l’autoguidage

Maintenant que les 2 moyens permettant le guidage assisté des engins agricoles ont été expliqués, nous pouvons nous intéresser précisément à leurs utilisations dans l’agriculture.
Il faut tout d’abord différencier les fournisseurs de services. En France, trois fournisseurs (ESA, Fugro et John Deere) offrent au total six corrections différentielles :

  • Le signal gratuit Egnos (European Geostationary Navigation Overlay Service) est développé par l’ESA (Agence spatiale européenne). Il est toujours en phase de test, ce qui se traduit parfois par une absence de signal pendant des durées variables et imprévues.
  • Les signaux de Fugro diffusés sous trois niveaux de précision fonctionnent sous deux abonnements :
    OmniSTAR VBS (Virtual base station) qui utilise une antenne mono fréquence.
    OmniSTAR XP et OmniSTAR HP (High performance) qui utilisent une antenne bi-fréquence. Pour ce dernier, un temps d’initialisation est nécessaire à l’obtention d’une précision optimale, variant de 10 min en statique à 45 min en déplacement. Ce signal peut être perdu à proximité d’obstacles (bois, bâtiment…), ce qui nécessitera une nouvelle initialisation.
  • Enfin, John Deere propose deux signaux (SF1 et SF2) dédiés à l’antenne bi fréquence StarFire :
    – Le signal SF1 qui est gratuit
    – Le signal SF2 qui est sous abonnement. Pour atteindre une précision suffisante avec le SF2, un temps d’initialisation équivalent à celui de OmniSTAR HP est nécessaire. Une perte temporaire du signal sur l’onde L2 (lors du demi-tour du tracteur dans une parcelle bordée de bois par exemple) ne perturbe par le fonctionnement de l’autoguidage utilisant alors seulement l’onde L1. En revanche, un stationnement prolongé de l’engin en conditions masquées se traduit par une nouvelle initialisation du signal.

 

Le guidage assisté et l’autoguidage sont réellement nécessaires pour plusieurs raisons. En effet, ils permettent entre autres :

– La réduction voire la suppression des recouvrements entre les passages (voir figure 2)
– Un travail de même qualité quelques soient les conditions (vallonnement, brouillard, travail de nuit…)
– Et, un gain de temps par rapport à la suppression du jalonnage (marquage des lignes à suivre)

 

figure2 guidage.png

Figure 2 – Une erreur de 5 cm se traduit par 5 cm de recouvrement d’un côté de la parcelle et par conséquent, 5 cm de parcelle non couverte de l’autre. On se retrouve donc avec 10 cm de parcelle présentant une erreur.

figure-3-guida-assiste

En conduite traditionnelle, l’erreur au sol peut atteindre 13% de la surface alors que la conduite assistée admet moins de 1%, en moyenne

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Maintenant que l’agriculteur possède un système viable, il lui faut programmer son système de guidage pour correctement effectuer les passages. Ainsi, l’agriculteur va tout d’abord entrer dans la parcelle et enregistrer le point de référence A (voir figure 4). Il se dirige ensuite vers l’autre extrémité de la parcelle, en choisissant de travailler ou non et enregistre le point de référence B. Le GPS trace une ligne virtuelle entre ces deux points. Le chauffeur saisit la largeur de travail de l’outil (largeur de l’engin, ou plus précisément la largeur de l’outil d’épandage du produit). Le système va tracer les parallèles à la ligne de référence et donner l’information au chauffeur pour le guider. Si c’est un autoguidage le tracteur va suivre la ligne en fonction des informations données par le GPS. Sa performance va dépendre de deux facteurs : la précision de la correction utilisée à l’antenne et le type d’asservissement sur la direction (hydraulique ou électrique). À noter qu’il existe d’autre mode de programmation comme le mode curviligne (où l’agriculteur doit tracer une courbe de référence A-B et ainsi, le système recrée et enregistre une succession de points formant une courbe identique à celle de référence).

fig1_gps2280299664347999847

Figure 4

 

Les corrections permettent donc d’améliorer la précision du tracteur dans la parcelle. Des tests ont été réalisés dans la commune de Boigneville . Ils permettent d’identifier trois catégories :

  • Dans un premier temps, on trouve les corrections décimétriques composées de la correction Egnos de l’ESA, du SF1 de John Deere et du RTX Range Point de Trimble. Les deux dernières ont une précision relative de ±20-25 cm au bout de 20 min d’épandage, et de ±10 cm au bout de 5 min. Egnos est moins précise : ±60 cm à 20 min et de ±30 cm à 5 min. Ces corrections doivent être utilisées sur des interventions rapides et de grande largeur (épandage, pulvérisation, …) .
  • Le deuxième groupe est un niveau de correction centimétrique, sans retour au même endroit et concerne des corrections sous abonnement (jusqu’à 1400 €/an) .Parmi elles, il y a le SF2 de John Deere, le HP-G2 d’OmniSTAR et le RTX Center Point de Trimble. Elles ont une précision moyenne de ±3 cm (et de ±6-7 cm dans 95% du temps) entre des passages à 20 min sous condition d’attendre un temps de chauffe d’environ 30 min.
  • Enfin, les corrections RTK permettent une précision de ±2 cm à 15 min qu’elles soient transmises par radio ou par téléphonie mobile (réseau Orphéon, Sat-Info ou Teria). Dans ce cas, la précision est effective instantanément.

 

guidage

Tableau récapitulant les dispositifs de correction et leurs prix.

 

Le second facteur pouvant nuire à la précision est le type d’asservissement. Tout d’abord on retrouve les tracteurs non équipés d’autoguidages et qui n’ont donc pas d’asservissement particuliers. Lorsqu’un engin est équipé d’autoguidage, on distingue l’asservissement hydraulique et l’asservissement électrique (il est situé au niveau du volant et le chauffeur ne reprend le volant que pour les demi-tours.).

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Précision avec un guidage RTK.

 

Grâce à ce tableau récapitulatif de semis réalisés avec un autoguidage RTK, on peut remarquer que l’asservissement hydraulique est précis de ±2 cm tandis que l’asservissement à moteur électrique l’est de ±3.5cm. Cette différence s’explique, entre autre, par le paramétrage de ce moteur et de son temps de réaction.

Pour finir le sujet des possibilités d’imprécision, nous devons aborder la vitesse de l’engin. Un tracteur équipé d’un moteur électrique en RTK a réalisé la même intervention culturale à des vitesses différentes sur plusieurs parcelles (230 ha au total). Voici le graphique représentant les résultats obtenus :

 

guidage-vitesse

 

On remarque que plus la vitesse augmente, plus les erreurs deviennent grandes, variant de ±4cm à ±14. De plus, des mauvaises conditions météorologiques dégradent beaucoup cette précision comme on peut le voir à 17km/h (+10cm d’erreur). D’autres facteurs peuvent accentuer ce phénomène, comme la largeur des pneus.

Pour qu’un agriculteur choisisse ce système, il faut que celui-ci soit rentable. Pour illustrer cette notion de rentabilité, nous allons nous baser sur une étude faite par Arvalis-Institut du végétal, en 2010. Celle-ci fut effectuée sur 4 exploitations agricoles décrites ci-dessous :

renta-guidage

SAU = Surface Agricole Utile, et UTH = Unité de Travail Humain

 

Nous remarquons que les exploitations agricoles présentent toutes au minimum 4 cultures différentes. Voici les résultats obtenus en prenant comme critère de calcul :  la réduction de surface travaillée sur l’ensemble des interventions culturales (tableau 2) et son influence sur les postes « intrants » (quantité d’intrants injectés, et donc coût), « charges de mécanisation » (essence des engins) et « charges salariales ». La rentabilité a été calculée sur le matériel le moins coûteux du marché.

 

renta-guidage-3

renta-guidage-2

 

 

 

 

 

 

 

Nous constatons grâce au tableau 3, que la rentabilité du matériel se situe entre 4 et 17 ans d’utilisation. Cette fourchette est aussi grande car elle prend en compte de nombreux facteurs comme la SAU (Surface agricole utile), point majeur dans la rentabilisation, ou encore les types de cultures. En effet, on constate que le gain de 3 à 4 €/ha sur une culture de betterave alors que le gain sur une culture de blé est de l’ordre de 1€/ha. Ensuite, l’asservissement hydraulique coûte en moyenne 1 à 2 années de rentabilité supplémentaires par rapport au moteur électrique. Et enfin, le RTK coûte 4 années de plus qu’une correction dGPS sous abonnement. Un agriculteur se doit donc de vérifier au préalable l’estimation du nombre d’années nécessaires à la rentabilisation de son matériel, en fonction de ses cultures etc.., s’il veut avoir recours à l’autoguidage. Un tableau regroupe et compare les différents moyens de correction différentielle avec les travaux à réaliser :

 

guidage 2.png

 

Il est important de garder à l’esprit qu’il y a une différence entre guidage assisté et autoguidage.  Le guidage assisté consiste à permettre aux agriculteurs d’être plus précis sur leurs déplacements alors que l’autoguidage s’occupe la plupart du temps de tous les mouvements des engins agricoles pour permettre aux agriculteurs de se focaliser sur d’autres détails.

Sur le terrain, on estime le nombre d’agriculteurs ayant un accès à un matériel GPS connecté à 50%. Mais seuls 10% ont accès à un matériel modulable (autoguidage par exemple). Ceci s’explique en partie par le prix, car le matériel peut coûter très cher. Un matériel simple, c’est-à-dire précis à environ 10-20 cm, s’élève à 5 000€ (à noter qu’il existe une possibilité de dérive de la précision). Le matériel fiable coûte de 20 000 à 30 000 €.

Lien vers la suite : https://agriculturedeprecision.wordpress.com/enjeux-de-lagriculture/

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