【应用】司南导航基于北斗/GNSS高精度定位定向模块K8，提供超强抗干扰的厘米级精准农业解决方案

时间： 2022-09-20 来源：司南导航

技术问答

随着我国农业科技的不断发展，通过“精准农业”帮助农民降本增效，实现食品质量安全和环境保护，成为当下传统农业转型的重要路径，而GNSS技术在实现农田的精细化作业上，可谓重中之重。

一、研发背景

根据自然资源局发布的最新数据，2022年全国耕地面积19.18亿亩，而中国人口高峰还未到来，粮食总量的需求将继续扩大。传统农业的工作方式大多依赖人工，作业效率低下、损耗严重，同时农村劳动力相对减少也对农业生产产生了一定程度的影响，农产品生产效率提升刻不容缓。

传统农业的痛点：

农业机械化效率低、智能化程度低；
农作物产出效率低，品质不高；
过量施药、施肥导致农业污染严重和种植成本增加。

精准农业是对农资、农作实施精确定时、定位、定量控制的现代化农业生产技术，以提高农作物产量和品质、降低生产成本、减少农业活动带来的污染和改善环境质量为目的，可最大限度地提高农业生产力和土地利用率。

传统农业要有新出路，精准农业要有新发展，必须充分依靠科技创新的力量支撑。司南导航为精准农业提供解决方案，K8系列高精度模块已广泛应用于起垄、犁地、打药、播种等各个环节的农业作业，可有针对性地解放劳动力、提高作业效率、确保作业品质，实现优良、高产、低耗和环保的可持续农业发展。

二、解决方案简介

上海司南卫星导航技术股份有限公司基于K8系列北斗/GNSS高精度定位定向模块，利用GNSS卫星（中国北斗、美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo等多星系统）的定位定向数据辅助农机设备进行现场作业，在作业过程中实时提供精准的位置、方向信息，厘米级定位辅助导航路径规划，具备高精度、高可用、高覆盖等性能优势。

农机自动驾驶系统由基准站、车载端两部分组成。其中基准站搭建在固定位置，车载端是集卫星信号接收、定位定向、车载控制于一体的终端设备。司南导航自研的K8系列高精度模块在其中可以发挥很大作用。安装在农机设备上的双天线一体机内置K8系列北斗/GNSS高精度定位定向模块，可以获取农机的绝对位置、速度、姿态信息，融合计算机技术实现农机按照预先设定的路线自动行驶，平稳准确的进行自主上线、自主校正、自动行进，并保证作业质量与结合垄精度。

农机工作时，可以很直观的看到它留下的痕迹，我们拥有行业最优的姿态角：航向角0.15°/R，横滚角0.25°/R(R为基线距离，单位：m)，在提高播种效率的同时，提高土地利用率。此外，K8系列北斗/GNSS高精度定位定向模块已应用B2b-PPP技术，可以达到平面10cm、高程20cm的精度，解决偏远山区无法获得高精度定位的痛点。

基准站部分

基准站主要由北斗/GNSS高精度定位部分和通讯部分组成，基准站为移动站提供差分数据，从而实现车载端厘米级定位，有三种基站搭建方式推荐：

1. 固定基站

作业区域相对固定，可以保证连续24小时可靠稳定地运行，通信方式有两种：无线数传和网络模式。无线数传作业半径在10公里，使用CDL7 大功率数据链可以传输25公里，网络模式可以达到30公里。

2. 移动基站

经常跨区域作业且作业区域距离较远的用户，直接架设在所作业的地块地头即可，作业半径可以达到5公里以上。

3. 多基站系统

作业区域较大且自动驾驶车辆经常跨区域作业可以考虑建立多基站系统，进行区域多基站的联测联网，统一地图坐标系。

为此，司南导航推出K823高精度定位定向模块，可搭配无线数传产品使用。

车载端部分

车载端主要包括北斗/GNSS天线、北斗/GNSS高精度模块、无线数传模块、无线电接收天线。车载部分获取基准站的差分数据，有三种方式推荐：

1、建立单基准站，基准站＋车载端：“1+1”的模式，如上面介绍的基准站，可以通过无线数传模块获取差分数据。

适用于：工作范围在10公里以内的应用场景。

2、通过获取当地的CORS（或者地基增强网）数据，这样要求车载部分可以通过GPRS/4G方式登陆CORS中心获取差分数据，这种方式需要GPRS/4G移动网络通信费以及CORS差分数据服务费。

适用于：当地CORS服务比较稳定、差分数据服务费较低、工作范围比较大的应用场景。

3、自建CORS网，可以根据自身需求，在不同的地方搭建基准站；只需要GPRS/4G移动网络通信费和后续的基站维护费用。

适用于：当地CORS服务不稳定、差分数据服务费较贵、用户工作覆盖范围比较大的应用场景。

三、产品及技术特点

1、产品特点

K823高精度定位定向模块

30X40mm
全系统双频点定位与定向
板载IMU，提供三轴姿态
先进的干扰抑制技术
Dual-Engine技术
功耗1.6W

U7数传模块

30X30mm
LoRa协议
低功耗：0.2w接收
发射功率：2W，10km
高速率传输18000bps

CDL7大功率数据链

110X180mm
LoRa协议
大功率发射：25W
传输距离：25w，25km
高速率传输，18000bps

2、技术特点

Dual-Engine双擎定位技术

K823模块中拥有两个RTK解算引擎，在模块进行RTK定位解算时，可实现单模块双天线定位，使得最终结果更具有可用性。在复杂环境下，如主天线被遮挡，从天线也可以进行高精度RTK定位解算,保证了双擎数据质量。单模块双天线定位通过输出双天线RTK定位结果，提供更高的服务稳定性，模块的可用性也相应提高。

HighLock信号跟踪技术

HighLock信号跟踪技术通过提升跟踪和捕获的灵敏度，提高弱信号的跟踪稳定性、观测量精度和数据质量，既能保证跟踪到更多的卫星，也能确保这些卫星能够正常解算使用，从而提升了高精度定位的可用性，保证了遮挡环境下数据的可用性及可靠性。

RTK-KEEP断链维持技术

RTK-KEEP断链维持技术在基站数据中断后通过模型和参数估计消除卫星轨道、钟差、电离层、对流层等影响定位精度的误差，可维持厘米级定位精度超过十分钟以上，大大提高RTK的可用性。

四、解决方案优势

1、厘米级精度，精细作业

可实现高精度导航，提高农业作业质量，作业时行与行的误差在2.5厘米以内，减少重复工作面积，提高土地利用率。

2、超强抗干扰，安全可靠

适用各种作业环境，抗干扰能力强，能够实现复杂环境下连续有效的精准定位。

3、适配多机型，便捷高效

解决方案可适配各种机型（插秧机、喷药机、收割机等）。

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H:≤8+Dx10-6mm V:≤15+Dx10-6mm

≤10cm

≤1mm

≤0.02m/s

LVCMOS×2,PPS×1,EVENT×1,SPI×1

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描述- 上海钦天导航技术有限公司是上海司南卫星导航技术股份有限公司全资子公司，成立于2022年，是一家集硏发、生产、销售、服务为一体的高精度北斗/GNSS技术领军企业，拥有一支多年专业从事高精度GNSS核心技术的本土硏发团队，主要技术骨干百余人次获得省部级及以上科学技术奖项，核心团队打破国外多项技术壁垒，突破高精度GNSS核心算法、芯片、板卡、终端、应用及产业化等关键技术瓶颈，经业内专家鉴定钦天高精度GNSS技术已达到世界先进水平，相关产品入选国家卫星导航专顼北斗基础产品推荐名录。

型号- EVK-QD302,CRU,K8-U70,RD02,K803+U70,CDL7,K系列,QD302,K803_EK0405,EVK-K823,U703,EVK-K803,K803_EK0407,K801,K823,W803,GBAS,K802,U70,K827,K803,K823_EK0407,K807,K8系列,K823+U70,K803_EK0610

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产品型号	品类	通道增益 (dB)	外形尺寸 (mm)	主要功能	工作电压 (V)
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