APPLICATIONS OF EUROPEAN GNSSIN AGRICULTURE

Alina HriscuEuropean GNSS Agency

Market Development Innovation Officer

ERA-Net ICT-AGRI MANUFUTURE workshopHannover6 November 2015

Agenda

European GNSS Agency GSA

EGNOS and Galileo in Precision Agriculture

EGNOS and Galileo Funding 

European Council and Parliament

European Commission

European Space Agency (ESA)

European GNSS Agency (GSA)

Political Oversight

Programme Oversight and Programme management

Execution

IOV Contracts

FOC Contracts

delegation delegation

assistance

Upstream (space) industry Downstream (applications) industry

GNSS Programme CommitteeH2020 Programme Committee

Ensuring the Security of the EGNSS

Exploitation of Galileo 

Exploitation of EGNOS 

Market Development

GSA role within EU GNSS programmes

Achieve GSA Mission

Maximise the EU return on European GNSS investment    

In terms of benefits to users and industry competitiveness

Design and enable services fully matching user needs

Manage service provision ensuring full user satisfaction in the most cost‐efficient manner

Engage market stakeholders, develop applications and value‐added services and user technology, towards E‐GNSS full adoption

How

Our mission

Galileo implementation plan

Full Operational CapabilityFull services30 satellites

On 11th SEP, two satellites  Galileo 9/10 were successfully launched at 02:08 GMT from  Europe’ s Spaceport in French Guiana on top of a Soyuz rocket.  

Agenda

European GNSS Agency GSA

EGNOS and Galileo in Precision Agriculture

EGNOS and Galileo Funding 

EGNOS for Agriculture

EGNOS…• offers an affordable solution for precision agriculture

• enables farmers to optimise yields, increase labour productivity and reduce driver fatigue – all with minimal investment

• supports machinery guidance solutions with sub‐metre level accuracy, which is suitable for basic‐value crop cultivation (e.g. cereals)

• enables more efficient management of farming activities such as spreading, spraying and harvesting

EGNOS provides advantages to both farmers (higher profits margins) and society (increased food supply and more environmentally friendly agriculture).Around 80 % of commercial receivers are EGNOS enabled.

Galileo in Agriculture

Galileo….Galileo Open Service• Benefits of using Galileo Open Signal with other GNSS (to be available from the Initial Services phase): 

• signal design minimizing the multipath errors• better availability and accuracy• better results in harsh environment such as under tree canopy• Improved coverage at high latitudes• Single, dual frequency, triple frequency (E1, E5, E6b); new opportunity for ranging thanks to 

unencrypted E6B

Galileo Commercial Service• High Accuracy services for professional applications:

• PPP (Precise Point Positioning) service/corrections available worldwide (via Galileo E6 channel)• faster convergence time than existing PPP solutions (via triple frequency capability)• corrections available through signal in space not depending on geostationary satellites• accuracy comparable to RTK

Galileo will further improve the performance of GNSS‐assisted agriculture 

EGNOS today and Galileo tomorrow

Asset Management

Farm Machinery Guidance

Surveying – low  accuracy (CAP, landscape features georeferencing etc.)

Biomassmonitoring

Harvest MonitoringVirtual Fencing

Livestock Monitoring

Variable Rate Applications – low accuracy

Automatic  Steering

Variable Rate Applications – high accuracy

Surveying – high  accuracy (geodetic networks etc.)

GALILEO

Added value of EGNOS per application

Value Proposition

EGNOS

Basic accuracy: for low cost, entry level

OS, dual/triple frequency, (medium accuracy < 1m)

CS, High accuracy  (close to 0,1m) 

CS, Authentication (Potential upside tbc)

GSA’s 2015 GNSS Market Report

GSA’s 2015 GNSS Market Report‐ provides an in‐depth look at market 

opportunities and technology trends ‐ across 8 market segments, ‐ Over 20,000 downloads since its launch 

(March 2015)@Inside GNSS: GSA’s GNSS Market Report #4: The Most Thorough Yet.GPS World: GSA's 2015 Report Dives Deep into Global GNSS Market. 

The GSA’s GNSS Market Report has become a global reference for GNSS trends

Core revenue of GNSS in Agriculture segment

Growth of advanced applications will push revenues despite the pressure on prices

Key market trends in Agriculture

• More demanding users are driving the evolution of precision agriculture towards all‐around farm management solutions (FMIS ‐Farm Management Information System)

• GNSS supports the agri‐environmental policies on both a regional and global scale

• Sophistication of user needs drives the generation of new services

Innovative applications combine GNSS with other technologies

• GNSS enables the precise and reliable positioningof tractors, implements and other assets

• Earth Observation will increasingly support digitalapplications used for precision agriculture. TheEuropean Copernicus Programme aims to developa comprehensive Earth Observation capability

• Aerial photography from airplanes and UAVs cancost‐effectively capture data for digital applicationmaps

• Optical systems can be utilised when crops have arow or a trim line that can be followed

Agenda

European GNSS Agency GSA

EGNOS and Galileo in Precision Agriculture

EGNOS and Galileo Funding 

GNSS FP7 1st, 2nd and 3rd Calls

• 13 patents/registered trademarks (also on‐going)• 45 commercialised products/services  • 80Working prototypes• 115 Demonstrations and more is expected…

• 3 calls for proposals on GNSS Applications• Portfolio of ~90 R&D projects with a budget of  ~€70 mln• 425 beneficiaries

• 40% of GNSS funds to SMEs vs. EU FP7 average <15%• Business coaching for SMEs: Business expert support 

GNSS FP7 results in a nutshell

Source: www.visionaryadvertising.co.uk

H2020‐Galileo‐2014‐2015‐2017 Calls

*the projects are currently invited to the Grant Agreement Preparation

1st Call2014

2nd Call2015

3rd Call2017

Budget available 40.2 mln EUR 25.0 mln EUR 33.0 mln EUR

Nb of projects funded 27 13* ‐

Nb of projects submitted 105 89 ‐26% success rate

15% success rate

Applications in Satellite Navigation‐Galileo‐2017

Type of Action

Topic Budget(EUR mln)

Funding rate Indirect costs

IAEGNSS Transport Applications 14.50

70% (except for non‐profit legal entities, where 

a rate of 100% applies)

25% of the total eligible costs excluding:• Subcontracting• Costs of resources 

made available by 3rdparties 

• Financial support to 3rd parties

IAEGNSS Mass Market Applications 9.00

IAEGNSS Professional Applications 8.00

CSAEGNSS Awareness raising and capacity building

1.50 100%

Total budget: 33.00

IA: activities aimed at producing plans and arrangements or designs for new, altered or improved products, processes or services.CSA: consisting of accompanying measures such as standardisation, dissemination, awareness‐raising and communication, networking, policy dialogues and studies.

Opening: 08 November 2016Deadline: 01 March 2017

Improves the efficiency of in‐field and inter‐field logistic activities:

Fleet management and logistics (operations management tools and the required ICT systems)Coordination, mission and route planning functionalities for field machineryClosed loop integrated optimal planning, execution of automated field operations and monitoring

GEOPAL product provides high accuracy ‐> by using of the EGNOS system and GNSS signal

Won the prestigious medal AgriTechnica 2015: to be awarded in November 2015 (via CLAAS route‐optimizing software)

Success story: GEOPAL FP7 projectImprove logistics for European farmersGEOPAL is a (GNSS) based system useful to plan logistics in agriculture for European farmers

Example: GNSS reflectometry using UAV towards new Agriculture applications

MISTRALE will have many applications:

Soil moisture measurementManagement of irrigationMonitoring of flooded areas (crisis management)Monitoring of wetland (environmental management)

Biomass mapping for forest management

The first successful testing campaign concluded in July 2015

Proven technological feasibility 

GNSS Reflectometry (GNSS‐R) sensor embedded on a dedicated Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) platform using the GNSS reflected signature

Example: GNSS User Forum on Navigation based Innovation for Farmers

UNIFARM• User requirements and cases presented 

them to policy makers in GNSS evolution and in particular to farmers, farm suppliers and representatives.

• It  also serves as a new dissemination channel to increase awareness.

• UNIFARM brings together precision agriculture projects and farmer representatives from all over Europe

UNIFARM coordinated an user forum to present and defend the needs of agricultural users in the development of GNSS applications and services

Augmentation service providers

Components manufacturers (receivers & others)

Device Vendors

Farm MgmtSolutions & applications providers

Tractor manufacturers

How EGNSS market strategy Agricultureleverages on R&D

Agriculture AGRICULTURE VALUE CHAIN

• Promotion of EGNOS capabilities to provide free accuracy for precision agriculture and build the corresponding application

• Organization of user fora to gather inputs for future services and regulations (UNIFARM)

• New technologies (UAS) that will provide farmers with (near) real time information for precision agriculture applications (FieldCopter, MISTRALE)

• Industry information in order to achieve complete EGNOS adoption and Galileo readiness by developing dedicated user fora (UNIFARM)

• Supported the development of a end‐to‐end solution for machinery inventory, optimisation of machine operations that has become a commercial product (GEOPAL; UNIFARM, etc. )

Leveraging professional building blocks of Fundamental Elements: • CS User Terminals• High‐end receiver core technology development• Multi‐frequency multipurpose Antenna for Galileo

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Fundamental ElementsFP/ H2020 MKD uptake

THANK YOU! 

QUESTIONS?

ALINA.HRISCU@GSA.EUROPA.EU

Example: Synergies on EGNSS and remote sensing enable new applications

Unmanned Aerial Systems (UAS) are an up‐and‐coming method in providing farmers with (near) real time sensing information for precision agriculture applications such as:

FieldCopter will assist the farmers by:Providing state‐of‐the‐art multi‐spectral cameras on UASDelivering the right information in the right time on the right spotDeveloping a complete solution for UAS sensing.

water stress monitoring detection of nutrient deficienciescrop diseases

Already using EGNOS + remote sensing mounting in UAVs

Examples of emerging EGNSS applications in professional applications:

Agriculture: Automated machine guidance, precision farming and machine control and field boundary measurements. 

Surveying and Mapping: Land survey, marine survey, cadastral and geodesy, and construction. 

Timing and Synchronisation: Telecommunications, power generation and finance. 

Other professional applications: Clearly demonstrating amongst others the contribution of EGNSS differentiators, the potential of integration with earth observation data, and the future commercial potential. 

Galileo‐3‐2017 EGNSS Professional ApplicationsEGNSS differentiators are already recognised in professional market segments

Synergies with Copernicus: Agriculture

Applications• Environmental management• Variable rate application (VRT)• Harvest monitoring• Biomass monitoring• Soil sampling • Risk management• Insurance

E‐GNSS COPERNICUS

Variable Rate Technologies (VRT)

COPERNICUS  Satellite imagery provides inputs for VRT application maps 

E‐ GNSS VRT technology with support of GNSS show where fertiliser/ pesticides should be applied based on VRT application maps

• Lower Fertiliser/ pesticides costs• Higher yield• Lover environmental footprint• More efficient use of manpower

Example: Risk and vulnerability mapping for mitigation and preparedness measures (IncCREO)

Earth Observation based solutions contributing to an improved preparedness and mitigation planning for areas highly vulnerable to natural disasters and already noticeable climate change trend

Radar‐based remote sensing technology revolutionizes crop insurance

Agricultural robots support the automation of processes on farms

• Machinery manufacturers and downstream processing industries look for system solutions and robots to achieve automation of processes.

• Robots meet stringent hygiene and safety regulations, work tirelessly 24 hours a day, and relieve human workers of physically arduous tasks.

Source: Agricultural Robots: Market Shares, Strategies, and Forecasts, Worldwide, 2014 to 2020

• driverless tractors • aerial surveying of farmlands • data collection • field management 

• cow milking systems• harvesting • pruning • weeding 

• pick‐and‐place • sorting • seeding • spraying 

Applications of agricultural robots include:

UAS are employed commercially in agriculture

UAS

CONSUMER/ HOBBYIST GOVERNMENT: MILITARY & CIVIL

Source: Gartner; ABI; WinterGreen; Deltek; US DoD; AUVSI; CEA; Industry Participant Interviews; Literature Review

Customers: • Filmmaker

• Photographer

• Hobbyist

• Crop farmers • Mining

• Oil & gas

• Construction

• Military

• Emergency services

• Military

• Intel. agencies

• Border control

Drone size: <25 lbs<25lbs (survey)

up to 200lbs (spray)<25 lbs <25 lbs >25 lbs

Key usecases:

• Aerial photography and filming

• Crop dusting

• Surveying & monitoring

• Land surveying

• Monitoring

• Surveillance & reconnaiss.

• Emergency response

• Search & rescue

• Extended high‐altitude surveillance

• Strikes

Unit price: <$2K$5K‐50K (survey)>$100K (spray)

$5‐50K ~$150K >$5M

Units (2014): ~600K ~4K ~10K ~3.5K ~0.5K

Units (2019): ~1.1M ~50‐100K ~30‐40K ~4‐5K ~0.6K

AGRICULTURE OTHER SMALL UAV LARGE UAV

COMMERCIAL

Direct commercial employment

New sources of data will arrive as more countries invest in Earth Observation

• Over 50 countries are now investing in EO programs, with total global investment close to $9 billion in 2014, a ninth year of continued investment growth. Investment is expected to top $10 billion in 2015.

The technology involves the capture and storage of information from satellites relating to the physical, biological and chemical compositions of the Earth.

• Government priorities depend on the stage of development of their EO programme, and wider government policy objectives. Environment monitoring and climate change remain top priority areas in governments' political agendas, supporting the development of science‐driven EO mission within R&D programs.

Source: http://www.euroconsult‐ec.com/shop/earth‐observation/74‐satellite‐based‐earth‐observation‐market‐prospects‐to‐2024.html

Markets in terms of productivity and market size

Differences in production caused by

• Innate quality of agricultural areas• Governmental agriculture policies

• Efficiency of farming

Source: UN FAOSTAT data

• Use of a digital display assisting drivers to follow a predetermined path, minimizing risks of overlap/gap

Machine Guidance

Automatic Steering

• The most advanced form of tractor guidance, used mainly on large farms, allowing farm vehicles to be automatically steered along a predetermined path

• The operator can concentrate solely on monitoring the overall process

VRT (Variable Rate

Technology)

• Leverages local conditions on the field for precise control over farming inputs (e.g. fertilizers, nutrients)

• It identifies areas with similar levels of yield-limiting characteristics in a field and enables site-specific treatment

Asset Management

• Involves the use of real time information for monitoring the location and status of farm equipment

• GALILEO CS, High accuracy (close to 0,1m)

• GALILEO OS, dual Frequency, (medium accuracy < 1m)

• EGNOS Basic accuracy: for low cost, entry level

• GALILEO Authentication (Potential upside tbc)

• Farmers

• Public authorities

New potential applications

• Harvest monitoring; Biomass monitoring; Soil sampling; Land consolidation; Livestock monitoring; Virtual fencing; Geo-traceability; Environmental and Forestry Mgmt

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AgricultureMap of key applications

Application Description Target Users Value Proposition

GNSS market in Agriculture

• The uptake of precision agriculture in Europe and worldwide will continue to grow, thanks to the benefits provided to farmers in terms of increased productivity.

• The Asia‐Pacific region will progressively challenge the role of North America as the largest GNSS market

• Tractor Guidance remained the most widespread GNSS‐based application in Agriculture

• Automatic Steering, which requires a higher level of accuracy, grew significantly thanks to increased adoption in developed countries. 

• Variable Rate Technologies (VRTs) are also starting to be increasingly adopted by farmers. 

• Asset Management solutions are now starting to complement in‐field solutions.