Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Tieren und/oder Gelegen von Bodenbrütern in deren natürlichem Lebensraum, Anwendungen des Verfahrens sowie Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens und bei Anwendung zur Kartierung von detektierten Fundstellen.
Beim Einsatz von landwirtschaftlichen Maschinen wie Mähwerken, Ackerwalzen, Feldfrucht-Vollerntemaschinen, beispielsweise für Zuckerrüben, sowie Schlagwerken u.a. werden jährlich eine grosse Zahl von Rehkitzen, (Jung-)Hasen, Bodenbrütern, wie Fasanen, Rebhühnern, Brachvögeln, Kiebitzen und viele andere Arten und deren Gelege verletzt, getötet bzw. zerstört. Nach Schätzungen werden allein in Deutschland bei der jährlichen Frühjahrsmahd von Wiesen 420 000 Tiere verletzt bzw. getötet. Das liegt hauptsächlich daran, dass diese Tiere und Gelege sehr gut getarnt, daher schwer zu entdecken sind und die Tiere ausserdem gar nicht oder zu spät vor den Maschinen fliehen. Bezogen auf diese Situation wirkt sich ausserdem ungünstig aus, dass die Maschinen immer schneller arbeiten und damit eine Flucht erschweren.
Seit einiger Zeit sind Einrichtungen bekannt, die mittels Infrarotsensorik Tiere in Wiesen detektieren. Dazu werden natürlich vorhandene Temperaturunterschiede genutzt, die unterschiedliche Infrarotstrahldichten von Tier bzw. Gelege und Untergrund, im Allgemeinen Wiesen oder Felder, bewirken. Nachteilig hierbei ist, dass insbesondere bei Sonnenschein Temperaturunterschiede durch unterschiedliche Erwärmung unterschiedlicher Strukturen einer Wiese oder eines Feldes auftreten, die detektiert werden und dann einen (Fehl-)Alarm auslösen bzw. auslösen können. Das sind beispielsweise Maulwurfshaufen, Unterschiede in der Bewuchsdichte und damit Beschattung des Bodens oder unbewachsene Stellen.
Fehlalarm kann auch durch grossblättrige Pflanzen im Gras ausgelöst wer den, wenn diese beispielsweise hoch stehen und dadurch Blätter nahe am Sensor dessen Gesichtsfeld vollständig abdecken.
Die bekannten Einrichtungen arbeiten ohne Fehl-alarm bei Nacht, in der Dämmerung oder bei völlig bedecktem Himmel, da dann die Temperaturunterschiede zwischen Tier/Gelege und dem Untergrund am grössten sind. Ein grosser Teil der Feldbearbeitung, beispielsweise die Wiesenmahd, findet aber vorzugsweise bei starkem Sonnenschein statt. Unter diesen Bedingungen werden zwar auch Tiere detektiert, aber bei entsprechend gearteten Wiesen kommt es häufig zu Fehlalarmen, sodass der Einsatz der Einrichtung unzumutbar wird.
Bei den bekannten Einrichtungen kann die Detektionsschwelle mittels eines in eine Kontrolleinheit eingebauten Potenziometers eingestellt werden. Bei diesen Einstellungen werden die thermische Struktur, d.h. die Temperaturunterschiede des Geländes berücksichtigt; allerdings müssen die Einstellungen bei Beginn eines jeden Betriebs vom Benutzer vorgenommen werden. Ändert sich während des Betriebs die thermische Struktur (beispielsweise durch Änderung der Sonneneinstrahlung), so muss die Einstellung korrigiert werden, um Fehlalarme zu vermeiden oder die Detektionsempfindlichkeit zu erhöhen.
Für den Naturschutz, die Naturforschung, Landwirtschaft und Jagd ist es von Interesse, über lange Zeiträume die Lebensweise und das Verhalten von wilden Tieren in landwirtschaftlicher Kulturlandschaft zu beobachten und diese mit der Umwelt und den Eingriffen des Menschen in die Umwelt in Beziehung zu setzen. Dazu gehört zum Beispiel auch, die bevorzugten "Kinderstuben", wie Lager von Kitzen und Junghasen, Gelege der Bodenbrüter u.a., über lange Zeiträume genau zu kartieren. Damit können tiefere Einblicke in die Lebensweise und Reaktionen auf Veränderungen des Lebensraums studiert werden. Eine Erstellung derartiger "Gelege- und Lagerkarten" ist bisher nicht möglich, da das sichere Finden dieser Stellen nur mit enormem Aufwand und unter unzulässiger Störung der Tiere möglich wäre.
Nachteilig beim Stand der Technik ist, dass die vorhandenen Infrarotsensoren unter bestimmten Bedingungen häufig Fehlalarme auslösen können und daher nicht universell einsetzbar sind. Als besonders nachteilig hat sich ergeben, dass ein Teil dieser Bedingungen vor allem zu den für das Mähen günstigsten Zeiten auftreten, nämlich bei Sonnenschein. Nachteilig ist ferner, dass die Einstellung der Empfindlichkeit vom Benutzer vorgenommen werden muss, sodass deren "Qualität" von der Geschicklichkeit und Erfahrung des Benutzers abhängt, somit nicht objektiven Kriterien unterliegt und daher selten optimal ist. Das gilt in gleicher Weise für die notwendige Nachstellung im Betrieb, worunter Detektions-sicherheit und Fehlalarmunterdrückung leiden.
Ferner wird als Nachteil angesehen, dass bei der Wiesenmahd oder Feldbearbeitung mit Lohnunternehmern die Bearbeitungszeit verlängert und damit die Kosten erhöht werden, wenn der Bearbeiter bei der Detektion von Tieren oder Gelegen anhalten und Rettungsmassnahmen durchführen muss. Weiterhin ist nachteilig, dass es bisher kein Verfahren und Gerät gibt, mit denen auf einfache, schnelle, für Tier und Umwelt verträgliche Weise über lange Zeiträume (Jahre) eine hochgenaue Kartierung von Gelegen und Jungtierlagern für oben genannten Zwecke möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Tiere und/oder Gelege in landwirtschaftlich genutzten Flächen bzw. ganz allgemein in deren natürlichem Lebensraum zu detektieren, diese Fundstellen zu kartieren und daraus thematische Fundstellenkarten zu erstellen sowie entsprechende Einrichtungen zu schaffen, die an verschiedenen Trägerplattformen, wie allen Arten von landwirtschaftlichen Maschinen, vorzugsweise Mäh-, Erntemaschinen, u.a., Geländefahrzeugen, und/oder weiteren entsprechend ausgelegten Fahrzeugen montiert, u.U. auch von zu Fuss das Gelände begehenden Einsatzkräften getragen, zur Anwendung kommen.
Gemäss der Erfindung ist diese Aufgabe bei einem Verfahren zur Detektion von Tieren und/oder Gelegen von Bodenbrütern in deren natürlichem Lebensraum mit den im Anspruch 1 angegebenen Schritten gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsmässigen Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen. Auch sind Anwendungen des Verfahrens und der Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens, vorteilhafte Weiterbildungen dieser Einrichtungen sowie bei Anwendung zur Kartierung von detektierten Fundstellen vorgesehen.
Gemäss der Erfindung sind zur Detektion von Tieren und/oder Gelegen (Nestern) von Bodenbrütern in deren natürlichem Lebensraum, wie Wiesen und Felder, an landwirtschaftlichen Fahrzeugen etwa in gleicher Höhe und in gleichem Abstand voneinander eine Anzahl Multisensoreinheiten angebracht, die jeweils zum Boden hin auf etwa denselben Bodenfleck ausgerichtet sind und jeweils einen Infrarot-Strahlungssensor und/oder einen Mikrowellensensor und/oder eine Videokamera aufweisen. Mittels dieser Multisensoreinheiten wird in den drei Spektralbereichen der sichtbaren, infraroten und Mikrowellen-Strahlung oder in einer der drei möglichen Kombinationen von zwei dieser drei Strahlbereiche zeitlich und räumlich korreliert reflektierte Strahlung erfasst, welche dann in einer nachgeordneten Auswerteelektronik zeitlich und räumlich simultan verarbeitet wird.
Hierzu werden, indem ein entsprechend ausgerüstetes landwirtschaftliches Fahrzeug über eine abzusuchende Fläche bewegt wird, die Grössen relative Infrarot-Strahlungsdifferenz und/oder relative Feuchteänderung und/oder relative Änderung des Radarrückstreuquerschnittes entlang des jeweils bei der Bewegung des Fahrzeuges abgetasteten Geländestreifens ermittelt.
Bei einer Koinzidenz der einem Tier und/oder Gelege entsprechenden Infrarot-Strahlungsdifferenz und/oder einer Feuchtedifferenz und/oder Differenz des Radarrückstreuquerschnittes im abgesuchten Geländestreifen wird ein akustischer und/oder optischer Alarm ausgelöst.
Die Multisensoreinheiten, die im Allgemeinen einen Infrarot-Strahlungssensor und einen Mikrowellensensor und entsprechend den jeweiligen Anforderungen auch noch eine Videokamera enthalten, werden vorzugsweise in miniaturisierter Bauform verwendet und obendrein in einem möglichst kleinen, stoss- und wetterfesten sowie tau- und regenwasserdichten Gehäuse untergebracht. Hierbei sind die Sensoren, wie aus DE 3 730 449 bekannt, optomechanisch dimensioniert und angeordnet. Das bedeutet, die Montagehöhe liegt geringfügig oberhalb der Vegetationshöhe und der Gesichtsfeldwinkel ist so gross, dass am Boden ein vorzugsweise rechteckiger, jedoch auch kreisförmiger oder elliptischer Fleck entsprechend den Abmessungen der zur detektierenden Tiere oder Gelegen erfasst wird.
Die Multisensoreinheiten sind vorzugsweise an einer waagrechten Tragkonstruktion in einem Abstand voneinander vorgesehen, der so gewählt ist, dass die am Boden erfassten Flecken sich vorzugsweise ein wenig überdecken. Insbesondere sind so viele Multisensoreinheiten nebeneinander montiert, dass mit ihnen ein Streifen am Boden erfasst werden kann, der zumindest gleich, vorzugsweise grösser als die Bearbeitungsbreite der eingesetzten landwirtschaftlichen Maschine, ist.
Wie in DE 3 730 449 beschrieben, werden mittels Infrarotsensoren die Unterschiede in der Infrarotstrahlung von Tieren/Brutgelegen und dem Untergrund, wie beispielsweise Wiesenböden, erfasst, was daher nachstehend nicht näher beschrieben zu werden braucht.
Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens wird aus den von dem/n Infrarotstrahlungssensor/en im Betrieb gelieferten Signalen laufend ein "gleitender Mittelwert" bestimmt, indem die Signale digitalisiert, abgespeichert und über einstellbare Zeitintervalle gemittelt werden, die mit zurückgelegten Wegstrecken der Fahrzeugs korrespondieren. Dazu wird das Zeitintervall so gewählt, dass die mit ihm korrespondierende Wegstrecke ein Mehr- oder Vielfaches der Körperlänge des gesuchten Tieres bzw. des Durchmessers des gesuchten Geleges beträgt.
Aus dem "gleitenden Mittelwert" wird ein etwas grösserer "gleitender Schwellenwert" abgeleitet, welcher ständig mit einem aktuellen Infrarotsignal verglichen wird. Ist Letzteres grösser als der "gleitende Schwellenwert", weil sich ein Tier/Gelege, das jeweils wärmer ist als der Untergrund, im Gesichtsfeld des Infrarotstrahlungssensors befindet, wird ein akustischer und/oder optischer Alarm ausgelöst. Besonders vorteilhaft bei dieser Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens ist, dass der "gleitende Schwellenwert" selbsttätig eingestellt wird; dadurch ist der Benutzer entlastet, und Einstellfehler treten nicht auf.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass ausserdem der "gleitende Schwellenwert" automatisch nachgeführt wird, wenn sich die mittleren Infrarot-Strahlungsverhältnisse des Untergrunds ändern. Somit wird einerseits eine optimale Detektionswahrscheinlichkeit erreicht, und andererseits werden Fehlalarme weitestgehend vermieden.
Wenn Tiere oder Gelege in vegetationsfreiem Gelände gesucht werden sollen, wie beispielsweise Junghasen, so genannte "Märzhasen", Bodenbrüter auf Äckern im zeitigen Frühjahr, können bei starker Sonneneinstrahlung die Temperaturen des Ackers höher werden als die der Tiere/Gelege. Dann wird das Detektionsverfahren invertiert, d.h. der "gleitende Schwel lenwert" wird etwas geringer als der "gleitende Mittelwert" eingestellt. Für diese Fälle ist an einer dem/n Infrarotsensor/en zugeordneten Steuereinrichtung eine Umschaltmöglichkeit vorgesehen, die der Benutzer betätigt, wenn er erkennt, dass der Ackerboden sehr warm ist. Wenn dann das aktuelle Infrarotsignal kleiner ist als der Schwellenwert, weil ein Tier/Gelege erfasst wird, das kühler als der Untergrund in der Umgebung ist, wird ein akustischer und/oder optischer Alarm ausgelöst.
Gemäss der Erfindung kann ausserdem die Signalauswertung des/r Infrarotsensor/en durch eine Zeitmessung erweitert werden, wodurch die Detektionssicherheit erhöht und die Anzahl an Fehlalarmen reduziert wird, wie nachfolgend noch im Einzelnen beschrieben wird. Vorzugsweise werden als Infrarotdetektoren in dem Infrarot-Strahlungssensor wechselsignalempfindliche (beispielsweise pyroelektrische) Detektoren verwendet, welche, da deren Charakteristik diejenige eines Hochpasses ist, die Eigenschaft haben, nur Strahlungsänderungen zu erfassen, nicht aber konstante Strahlungspegel.
Diese wechselsignalempfindlichen Detektoren liefern beim Wechseln von niedrigen zu hohen Strahlungspegeln, d.h. von kalt auf warm, einen positiven Signalpuls, und zwar mit einem Zeitverhalten, das durch das Zeitverhalten des Detektors vorgegeben ist. Bei einem Wechsel von hohen zu niedrigen Strahlungspegeln, d.h. von warm auf kalt, liefern sie einen negativen Signalpuls. Die Höhe des Pulses ist dabei jeweils proportional zur Höhe des Strahlungssprungs, d.h. zur Strahlungsdifferenz.
Gemäss der Erfindung ist diese Eigenschaft wie folgt genutzt. Eine sonnenbeschienene Wiese hat ein mehr oder wenig zufälliges thermisches Muster. Die Pflanzen weisen nur geringe Temperaturunterschiede von wenigen Graden auf, da ihre Temperatur auch bei starker Sonnenbestrahlung kaum über etwa 20 DEG Celsius steigt. Höhere Temperaturunterschiede treten jedoch zwischen der Vegetation und unbewachsenen Stellen auf, die bei Sonnenbestrahlung Temperaturen von 40 DEG bis 50 DEG Celsius annehmen können. Diese Stellen, wie beispielsweise Maulwurfshaufen, Mauselöcher, u.ä., sind zufällig in Verteilung und Grösse.
Höhere Temperaturunterschiede bestehen auch zwischen der Vegetation und Tieren bzw. Gelegen. Während offen liegende (bebrütete) Eier eine Temperatur von etwa 36 DEG bis 38 DEG Celsius aufweisen, kann ein sonnenbeschienenes Federkleid oder Fell auch höhere Temperaturen annehmen. Tiere/Gelege sind zwar in der Verteilung im Gelände auch zufällig, ihre Grösse aber ist innerhalb gewisser Grenzen bekannt. So haben beispielsweise ein zusammengerolltes Kitz einen Durchmesser von etwa 40 cm, ein Fasanengelege einen Durchmesser von etwa 15 cm bis 20 cm usw.
Beim Übergang von einer (kühlen) Wiese auf ein (warmes) Tier (Gelege) wird ein positiver Signalpuls bestimmter Höhe registriert. Beim anschliessenden Übergang vom (warmen) Tier auf die (unverändert kühle) Wiese wird ein negativer Signalpuls gleicher Amplitude registriert. Bei bekannter Geschwindigkeit des von einem landwirtschaftlichen Fahrzeug mitgeführten Sensors ergibt sich die überstrichene Länge des Tierkörpers/Geleges aus der Zeitdauer zwischen Anstieg und Abfall des Signals.
Als Kriterien für die Detektion eines Tieres (Geleges) werden gemäss der Erfindung daher in einem ersten Schritt in Abhängigkeit von der typischen Grösse (Länge) der gesuchten Tier-/Gelegeart und der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs Zeitfenster berechnet, in denen ein positiver und ein negativer Signalpuls, d.h. ein Impulsanstieg und -abfall aufeinander folgen müssen. Die Geschwindigkeit wird mittels Tachometer, Radargeschwindigkeitsmessern u.ä. gemessen und in einem Verarbeitungsprozessor eingegeben.
In einem zweiten Schritt wird das registrierte, d.h. analog-digital gewandelte und gespeicherte Sensorsignal nach Paaren positiver und negativer Signalpulse durchsucht, die innerhalb des Zeitfensters auftreten. In einem dritten Schritt werden bei identifizierten Signalpulspaaren Amplitudenbeträge gebildet und verglichen. Sind die Höhen der Amplitudenbeträge in den Grenzen der Messunsicherheit gleich, so wird in einem vierten Schritt ein akustischer und/oder optischer Alarm ausgelöst. Unterscheiden sich jedoch die Amplituden um mehr als die Messunsicherheit, wird kein Alarm ausgelöst.
Bei einer analogen Verarbeitung an Stelle einer Verarbeitung mit einem digitalen Verarbeitungsprozessor wird eine Analogschaltung verwendet, von der nach Auftreten eines Signalpulses ein (der Grösse der gesuchten Tier- oder Gelegeart angepasstes) Zeitfenster gestartet wird; nach dessen Ablauf wird in einem zweiten gesetzten Zeitfenster der zweite Signalpuls erwartet. Liegt ein solcher Puls vor, so wird seine Amplitude mit der des ersten verglichen und bei Übereinstimmung (im Rahmen der Messunsicherheit) Alarm ausgelöst.
Für die vorstehend beschriebenen Detektionsverfahren mittels Zeitfenstern bzw. der Auswertung von Signalpaaren wird erfindungsgemäss der verwendete Sensor mit einem rechteckigen Gesichtsfeld ausgestattet, wodurch gewährleistet ist, dass die Gesichtsfeldform keinen Einfluss auf den zeitlichen Ablauf der Signale hat. (Anders als bei kreisförmigen oder elliptischen Gesichtsfeldern ist es bei einem rechteckigen gleichgültig, ob das Objekt im Zentrum oder am Rande des Gesichtfeldes liegt, da der zeitliche Signalverlauf davon nicht beeinflusst wird.
Vorstehend ist die Zeitmessmethode für Infrarotdetektoren beschrieben, die wechsellichtempfindlich sind. Es können jedoch auch gleichlichtempfindliche Detektoren verwendet werden, die ständig ein Signal liefern, das proportional zur empfangenen Bestrahlungsstärke ist. Wird eine Multisensoreinheit im Betrieb über eine kühle Wiese bewegt und trifft mit ihrem Gesichtsfeld beispielsweise auf ein warmes Kitz oder eine wärmere Stelle in der Wiese, so bewirkt die dort herrschende höhere Infrarotstrahldichte einen Anstieg des Sensorsignals, das erst wieder abfällt, wenn der Sensor über das warme Tier/Gelege oder die wärmere Stelle hinweg bewegt ist und wieder über den kühlen Wiesenboden kommt.
Die Signalverarbeitung und -analyse erfolgt auch hier entsprechend, wie vorstehend beschrieben, mit dem Unterschied, dass bei dem zweiten Verarbeitungsschritt die Daten nach Paaren Signalanstieg und -abfall durchsucht werden, die innerhalb des Zeitfensters liegen.
Insbesondere werden mit dieser Einrichtung auch Fehlalarme vermieden, die auf Grund von Licht-Schatten-Grenzen (die zu Temperaturunterschieden führen) sowie von Übergängen zu unbewachsenen Stellen wie Wegen, Nachbaräckern, Flächen zum Wenden eines Schleppers, u.ä. ausgelöst werden können.
Um mittels der vorstehend beschriebenen Verfahren Fundstellen, d.h. Tiere und Gelege vorzugsweise mit Eiern, zu detektieren, werden die mittels der Infrarotstrahlungsensoren und der Mikrowellensensoren der verschiedenen Multisensoreinheiten erfassten Messwerte einer solchen Fundstelle zusammen mit Positionsdaten der detektierten Fundstelle, welche mittels einer GPS-Einrichtung ermittelt worden sind, in Form einer geokartierten Karte abgespeichert.
Ferner können gemäss der Erfindung die mittels der DGPS-(Differential Global Positioning System) Einrichtungen ermittelten Koordinaten einer detektierten und vom Benutzer bestätigten Fundstelle jeweils automatisch zusammen mit Datum und Uhrzeit in einem entsprechend ausgelegten Speichermedium beispielsweise eines Prozessors abgelegt werden. Gleichzeitig können interaktiv einzugebende Daten bezüglich Tier-/Gelegearten, meteorologischen Parametern, Angaben zur Art, Höhe und Beschaffenheit von Vegetation zur Archivierung an das Speichermedium übergeben werden, sodass durch Verknüpfen der eingegebenen Daten thematische Fundstellenkarten erstellt werden können.
Gemäss der Erfindung kann dieses Verfahren in analoger Weise auch angewendet werden bei Verwendung nur eines Mikrowellensensors allein oder bei einer Kombination eines Mikrowellensensors und eines Infrarot-Strahlungssensors oder auch bei Verwendung eines Infrarot-Strahlungssensors in Kombination mit einem Mikrowellensensor und/oder einer Videokamera. Ferner können ein Mikrowellensensor und Videokamera gemäss der Erfindung nicht nur für sich allein, sondern auch in Kombination miteinander oder beide gemeinsam zusammen mit dem Infrarotsensor benutzt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch, zum Teil als Blockschaltbild, eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und Fig. 2 schematisch eine Ausführungsmöglichkeit eines in einer Multisensoreinheit vorgesehenen Mikrowellensensors.
In Fig. 1 ist schematisch zum Teil als Blockschaltbild eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung der erfin dungsgemässen Verfahrens dargestellt. An einer Tragkonstruktion 6 bzw. an einem von einer Person tragbaren Balken sind eine Anzahl von - beispielsweise in Fig. 1 vier - nach unten, d.h. zum Boden hin "schauende" Multisensoreinheiten MS angebracht, die jeweils einen Infrarot-Strahlungssensor 1, einen Mikrowellensensor 3 und eine Videokameras 2 aufweisen. Die Gesichtsfelder der Sensoren jeder Multisensoreinheit MS sind durch gepunktet angedeutete Linien begrenzt.
Mit 4 ist der Durchmesser bzw. der Abstand der von den Multisensoreinheiten MS am Boden erfassten, sich geringfügig überlappenden Flächen bezeichnet, welche an die Grösse der gesuchten Tier-/Gelegeart angepasst sind. Die Montagehöhe 5 der einzelnen Multisensoreinheiten MS ist grösser als die Höhe der abgesuchten, in Fig. 1 nicht näher dargestellten Bodenvegetation, sodass die Multisensoreinheiten MS die Pflanzen nicht berühren.
Über Datenleitungen 8 sind die Multisensoreinheiten MS untereinander und mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden, in welcher die Signale/Daten aller Multisensoreinheiten MS zusammenlaufen und aufbereitet werden. Von der Steuereinrichtung 10 wird eine Signalanalyse durchgeführt und gegebenenfalls werden optische und akustische Alarmeinrichtungen 11 gesteuert. Ferner schaltet die Steuereinheit 10 über einen Multiplexer 9 eines oder mehrere Signale der Videokameras 2 über entsprechende Videoleitungen 7 auf einen Bildschirm 12 einer in Fig. 1 nicht näher dargestellten landwirtschaftlichen Maschine.
Im Bordrechner 12 oder alternativ im Steuergerät 10 wird die genaue Position aufgefundener Tiere/Gelege aus Daten berechnet, die von einem DGPS-System geliefert werden. Das DGPS-System ist über einen DPGS-Empfänger 13, der über eine Empfangsantenne 14 Daten des DPGS-Systems empfängt, mit dem Steuergerät 10 verbunden. Das Steuergerät 10 weist u.a. einen Sender auf, der über eine Sendeantenne 15 Daten zu einem in Fig. 1 nicht näher dargestellten Empfänger sendet, beispielsweise einem Rettungs-DGPS, was später noch im Einzelnen beschrieben wird.
Da, wie vorstehend ausgeführt und in Fig. 1 dargestellt, Infrarot- und Mikrowellensensoren 1 bzw. 3 bzw. Videokameras 2 einzeln für sich oder in jeder möglichen Kombination miteinander verwendet werden können, kann entsprechend flexibel auch die Konfiguration der übrigen Systemkomponenten den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
In Fig. 2 ist schematisch ein einzelner Mikrowellensensor 3 dargestellt, mit welchem ein Beobachtungsfleck 30 erfasst wird. Mit einem Pfeil 31 ist die Bewegungsrichtung des an der Tragkonstruktion 6 bzw. einem tragbaren Balken angebrachten Mikrowellensensors 3 angedeutet. Der ellipsenförmige Beobachtungsfleck 30 hat beispielsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung eine Abmessung von 50 bis 60 cm und in Bewegungsrichtung von etwa 10 bis 20 cm. Vorzugsweise liegt die Montagehöhe 5 (siehe Fig. 1) in der Grössenordnung von 80 cm.
Gemäss der Erfindung weist ein, vorzugsweise jeder, Mikrowellensensor 3 einer Multisensoreinheit MS eine integrierte Sende- und Empfangseinheit auf und arbeitet nach dem Prinzip des Dopplerradars, d.h. er erkennt, während er bewegt wird, ein ruhendes Tier auf Grund der durch die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem bewegten Sensor 3 und dem ruhenden Tier bedingten Dopplerverschiebung; zusätzlich wird zur Detektion auch die sprunghafte Änderung des Rückstreuquerschnitts beim Übergang des Sensors von der Wiese auf den Körper eines Tiers/Geleges mit Eiern genutzt. Gras (Vegetation) und Wiesenboden haben einen im Vergleich zum Körper eines Lebewesens geringen Wassergehalt; ein höherer Wassergehalt (eine höhere Wasserdichte) bewirkt jedoch einen höheren Rückstreuquerschnitt.
Das führt dazu, dass von Tieren/Gelegen mit Eiern mehr Mikro wellenstrahlung zurückgestreut und vom Detektor empfangen wird als von der Vegetation und dem Wiesenboden.
Gemäss der Erfindung arbeitet ein solcher Mikrowellensensor 3 vorzugsweise im Bereich von 24 GHz, dem ISM- (Industry Science Medicine) Band, was den Vorteil hat, dass es ohne besondere funktechnische Genehmigung genutzt werden darf. Es sind jedoch auch andere Frequenzbänder geeignet; der bzw. die Mikrowellensensoren 3 müssen dann jedoch entsprechend angepasst und dimensioniert werden. Die mittlere Sendeleistung des Mikrowellensensors 3 beträgt etwa 5 mW und es kann im Puls- oder im cw-Betrieb gearbeitet werden; jedoch wird der cw-Betrieb bevorzugt, da er technisch weniger aufwändig ist. Der Sender des Mikrowellensensors 3 weist eine aktive integrierte Antenne mit einem High Electron Mobility Transistor (HEMT) bzw. einem Heterostructure-Bipolar-Transistor (HBT) auf.
Sein Empfänger wird vorzugsweise als strahlungsgekoppelter Mischer mit einer Schottky-Diode ausgeführt. Alternativ kann bei eingeschränkter Empfindlichkeit die aktive integrierte Antenne im selbstschwingenden Mischbetrieb als Empfänger verwendet werden.
Die Strahlformung der Antenne erfolgt beispielsweise mittels einer dielektrischen Linse und die Strahlform ist eine elliptische Keule, die in der Ausrichtung derjenigen der anderen Sensoren entspricht und in der Grösse den gesuchten Tieren/Gelegen angepasst ist. Die Hauptstrahlrichtung der Antenne ist 30 DEG bis 60 DEG zur Senkrechten in Bewegungsrichtung des Sensors 3 geneigt, d.h. der Sensor "schaut voraus". Dadurch ist erreicht, dass der Intensitätsunterschied des von Tieren oder Gelegen im Vergleich zu dem vom Boden bzw. Bewuchs rückgestreuten Dopplersignals deutlich höher ist und eine grössere Zeitspanne zur Verfügung steht als bei einer Hauptstrahlrichtung parallel zur Senkrechten, d.h. bei einer Blickrichtung genau senkrecht von oben zum Wiesenboden. Die Hauptstrahl richtung kann jedoch auch auf andere Winkel eingestellt werden.
Grundsätzlich gilt, dass der Intensitätsunterschied des Rückstreusignals zwischen Tieren/Gelegen und Boden/Bewuchs umso höher ist, je flacher der Beobachtungswinkel ist, d.h. je mehr sich die Strahlrichtung in Bewegungsrichtung an die Parallele zum Wiesenboden annähert; die Hauptstrahlrichtung ist auf die Höhe der abzusuchenden Vegetation abzustimmen und an die Montagehöhe der Multisensoreneinheiten anzupassen. Wird ein Mikrowellensensor 3 gemeinsam mit einem Infrarotsensor und/oder einer Videokamera 2 einer Multisensoreinheit verwendet, (wobei die beiden Letzteren senkrecht von oben zum Wiesenboden "hinunterblicken" müssen), so wird der Mikrowellensensor 3 in Bewegungsrichtung so weit hinter dem/n anderen Sensor/en montiert, dass alle Sensoren zeitgleich dieselbe Fläche am Boden erfassen; d.h.
Montagehöhe und Winkel der Hauptstrahlrichtung des Mikrowellensensors 3 müssen entsprechend berücksichtigt werden.
Im Betrieb wird gerichtete Mikrowellenstrahlung auf den Beobachtungsfleck 30 (Fig. 2) am Boden gesendet, in Abhängigkeit vom Wassergehalt und Radarrückstreuquerschnitt des erfassten Bodenflecks 30 dort teilweise absorbiert bzw. von dort teilweise zum Sensor 3 zurückgestreut, von diesem empfangen und registriert. Bei geringem Wassergehalt wird wenig Strahlung, bei hohem viel reflektiert. Durch die Neigung der Hauptstrahlrichtung der Sende-/Empfangsantenne wird von flachem Boden und Bewuchs nur ein sehr geringer Teil des gesendeten Signals wieder zum Sensor zurückgestreut. Auf Grund der typischen Oberflächenform von Tieren und Gelegen weisen diese im Gegensatz zum Boden und Bewuchs starke Rückstreuzentren in Richtung des Sensors auf, sodass ein wesentlich grösserer Teil des gesendeten Signals zum Sensor zurückgestreut wird.
Ähnlich starke Rückstreuzentren, wie Tiere und Gelege, weisen beispielsweise runde Steine auf, die jedoch auf Grund ihres geringen Wassergehalts praktisch keine Strahlung reflektieren und damit nur zu einem schwachen Dopplersignal im Empfänger führen. Zur Detektion von Lebewesen ist in einer dem Mikrowellensensor 2 nachgeordneten Auswerteelekt-ronik ein Schwellenwert für das rückgestreute, dopplerverschobene Mikrowellensignal gesetzt, der geringfügig über dem Signal liegt, das von der Vegetation und dem Wiesenboden, einschliesslich einem Erdhügel, beispielsweise Maulwurfs-Haufen und am Boden liegenden Steinen, kommt.
Wird dieser Schwellenwert von einem Rückstreu-sig-nal überschritten, so deutet dies auf einen höheren Wassergehalt hin, d.h. das Rückstreusignal muss von einem Tier stammen; es wird also ein akustischer und/oder optischer Alarm ausgelöst. Somit kann bei Bewegen des Sensors 3 über den Boden der relative Verlauf des Wassergehalts in dem überstrichenen Bodenbereich aufgenommen und analysiert werden. Durch die Neigung der Hauptstrahlungsrichtung bewirken aus dem Wiesenboden herausragende Objekte, beispielsweise Tiere, Gelege, aber auch Erdhügel, z.B. in Form von Maulwurfshaufen, ein besonders hohes dopplerverschobenes Rückstreusignal, das wiederum am höchsten für Objekte mit hohem Wassergehalt ist.
Zu Beginn eines Einsatzes muss die Einrichtung in einer Einstellphase zunächst über Bereiche des Geländes geführt werden, in denen sich keine Tiere oder Gelege befinden. Die dabei erhaltenen Rückstreusignale werden als Schwellenwert für die Detektion von Tieren und Gelegen verwendet. Gemäss der Erfindung kann das auf zwei Arten geschehen:
1. Der Detektionsschwellenwert wird am Steuergerät 10 während einer Einstellphase so eingestellt, dass der Schwellenwert etwas höher ist als die auftretenden Rückstreusignale, sodass es nicht zum Alarm kommt. Wird das Gerät anschliessend über Tiere/Gelege geführt, die ein grösseres Rückstreu-signal bewirken, wird der Schwellenwert überschritten und es kommt zum Alarm. Der eingestellte Schwellenwert und das Rückstreusignal werden in einem Komparator verglichen. Ändern sich die Feuchtigkeitsverhältnisse im abgesuchten Gelände, weist beispielsweise der Boden sehr feuchte oder sehr trockene Stellen auf, kann es sinnvoll sein, die Schwellenwerteinstellung bei Bedarf neu vorzunehmen und anzupassen.
2. Im Steuergerät 10 wird aus den Rückstreusignalen selbsttätig laufend ein "gleitenden Mittelwert" bestimmt, aus welchem der etwas höhere Schwellenwert abgeleitet wird; im Übrigen wird, wie vorstehend beschrieben, verfahren. Die Vorteile dieser zweiten Variante liegen darin, dass das System den "gleitenden Schwellenwert" selbsttätig einstellt, wodurch der Benutzer entlastet ist und keine Einstellfehler auftreten können, und dass ausserdem der Schwellenwert automatisch nachgeführt wird, wenn sich die Rückstreuverhältnisse des Untergrunds ändern. Damit ist einerseits eine optimale Detektionswahrscheinlichkeit erreicht und andererseits sind Fehlalarme weitestgehend vermieden.
Werden Infrarotsensoren 1 und Mikrowellensensoren 3 in Kombination verwendet, so wird erfindungsgemäss folgendes Detektionsverfahren zusätzlich zu dem beschriebenen angewendet. Die Signale von beiden Sensoren 1 und 3 werden im Steuergerät 10 ortskorreliert auf Koinzidenz einer Schwellenwert-überschreitung geprüft. Das heisst, es wird geprüft, ob für beide Sensoren 1, 3 für denselben Beobachtungsfleck eine Überschreitung und ein Alarm vorliegen. In diesem Falle ist die Fehlalarmwahrscheinlichkeit besonders gering. Es ist auch möglich, diese Betriebsweise ausschliesslich vorzunehmen.
Gemäss der Erfindung ist im Allgemeinen in jeder Multisensoreinheit MS parallel zu jedem der Infrarotsensoren 1 und/oder Mikrowellensensoren 3 eine Videokamera 2, vorzugsweise eine Farb-Videokamera in vorzugsweise miniaturisierter Bauweise installiert. Als Kamera 2 kann gegebenenfalls auch eine Schwarz-Weiss-Kamera verwendet werden. Hierbei sind die Kamera 2 und die anderen Sensoren 1 und 3 so dimensioniert, montiert und zueinander justiert, dass sie jeweils denselben gleich grossen Bodenflecken, beispielsweise den Flecken 30 in Fig. 2, zeitgleich erfassen (beobachten). Hierbei ist die Grösse des Bodenflecks gemäss der Erfindung an die Grösse der gesuchten Tier-/Gelegeart angepasst, d.h. etwa so gross wie diese.
Die Videokamera 2 ist an der Tragkonstruktion 6 bzw. an dem tragbaren Balken so angebracht und ausgerichtet, dass sie ungehindert senkrecht oder angenähert senkrecht hinunter zum Boden "schaut". (Schräge Winkel sind nur unter der Voraussetzung zulässig, dass dadurch die direkte Sichtverbindung zum gesuchten Tier/Gelege nicht durch das Lager umgebende Vegetation, beispielsweise Gras, beeinträchtigt wird.) Zum Darstellen eines mittels der Video-kamera aufgenommenen Bildes ist vorteilhafterweise ein im Blickfeld eines Bedieners/Fahrzeugführers angebrachter Monitor, beispielsweise der Monitor 12, vorgesehen. Die Videoausgänge aller Kameras 2 sind über den Multiplexer 9 auf den gemeinsamen Monitor 12 geführt, auf dem während der Suchphase jeweils das Bild nur einer Kamera 2 einer der Multisensoreinheiten dargestellt wird.
Im Falle eines - durch einen Infrarot- oder Mikrowellensensor 1 bzw. 3 oder auch durch beide ausgelösten - Alarms wird das aktuelle Bild der entsprechenden Kamera 2 während der damit beginnenden Alarmphase "eingefroren" und als Standbild auf dem Monitor 12 dargestellt. Sind mehrere Multisensoreinheiten MS parallel in Betrieb, wird während einer Alarmphase das aktuelle Bild der Kamera "eingefroren", deren zugeordneter Infrarot- und/oder Mik-rowellensensor 1 bzw. 3 den Alarm ausgelöst hat, und wird als Standbild auf dem Monitor 12 dargestellt, wobei die Auswahl über die Ansteuerung des Multiplexers 9 von dem Steuergerät 10 aus erfolgt.
Geben mehr als eine Multisensoreinheit MS Alarm, werden während einer Alarmphase die zugehörigen "eingefrorenen" Bilder sequenziell und periodisch für jeweils einige Sekunden auf dem Monitor 12 angezeigt, wobei die jeweilige Nummer der durchnummerierten Multisensoreinheiten MS mit eingeblendet ist. Durch den Alarm, der in allen Fällen akustisch und/oder optisch angezeigt wird, wird der Nutzer, beispielsweise der Fahrer einer landwirtschaftlichen Maschine, veranlasst, das Fahrzeug anzuhalten und auf den Monitor 12 zu blicken.
Die Suchanordnung arbeitet in der Alarmphase bis zum Stillstand des Fahrzeugs weiter. Damit ist es möglich, weitere Tiere/Gelege zu erfassen. Kommt es in der Alarm-/Haltephase zu einer weiteren Detektion, so wird auch diese % durch einen Alarm (akustisch/optisch) angezeigt und das dazugehörige Standbild im Wechsel mit dem/den bereits vorhandenen Standbild/ern auf dem Monitor 12 zur Anzeige gebracht.
Der Monitor 12 ist vorzugsweise ein Farbmonitor, damit der Benutzer anhand des einzelnen Farbbilds schnell erkennen kann, ob tatsächlich ein Tier/Gelege den Alarm ausgelöst hat, um dann gegebenenfalls das Tier aus dem Gefahrenbereich bringen oder andere angemessene Massnahmen zu ergreifen, beispielsweise den Bereich, um das Gelege von der Bearbeitung der Mahd auszunehmen.
Unabhängig davon, ob ein Alarm oder Fehlalarm vorliegt, wird vor der Weiterfahrt die Einrichtung von der Alarm- wieder in die Suchphase gebracht. Die Videokamera kann auch mit einem schnellen, digitalen Bildprozessor gekoppelt sein, der mit speziellen Analyse- und Mustererkennungsalgorithmen arbeitet, die wiederum auf die gesuchte Tier-/Gelegeart zugeschnitten sind und die Bilder analysieren. Wird das gesuchte Tier/Gelege erkannt, wird ein - optischer und/oder akustischer - Alarm ausgelöst, und falls gewünscht, auch per Stand bild auf dem Monitor 12 zur Anzeige gebracht. In einer weiteren Ausführungsform wird/werden als Sensor/en nur Videokamera/s 2 verwendet, deren Dimensionierung, Montage, Ausrichtung und Arbeitsweise in diesem Fall dieselben sind, wie vorstehend beschrieben.
Alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können mit einer Empfangs- und Auswerteeinheit eines Positionsmesssystems, beispielsweise GPS (Global Positioning System), oder des GLONASS (Global Navigation Satellite System) ergänzt werden. Ein bevorzugtes Messsystem ist das DGPS (Differential Global Positioning System), das eine Positionsbestimmung mit einer reproduzierbaren Ortsauflösung von einigen Zentimetern erlaubt. Hierbei sind Multisensoreinheit/en MS und DGPS über Schnittstellen mit einem Prozessor, beispielsweise dem Prozessor 10, verknüpft, der ein beschreib- und lesbares Speichermedium enthält. Im Falle eines Alarms erfasst der Prozessor 10 die ermittelten, aktuellen Koordinaten des DGPS-Empfängers 13 sowie auch die Nummer/n der Multisensoreinheit/en.
Ferner wird über eine Anzeigeeinheit, beispielsweise den Monitor 12, der Benutzer zur Bestätigung von Alarm/Fehlalarm an jeder alarmgebenden Multisensoreinheit MS aufgefordert, beispielsweise durch Eingabe in eine geeignete Eingabeeinheit, beispielsweise ein Keyboard.
Im Falle eines Alarms "fragt" der Prozessor den Benutzer nach der Art des jeweils gefundenen Tiers/Geleges. Nach Eingabe und zusätzlicher Bestätigung errechnet der Prozessor 10 aus den DGPS-Daten, der zuvor abgespeicherten Position des DGPS-Empfängers 13 am Fahrzeug und der Position der alarmgebenden Multisensoreinheit/en MS am Fahrzeug die genauen Koordinaten der alarmgebenden Multisensoreinheit/en zum Zeitpunkt des Alarms und speichert diese zusammen mit Datum/Uhrzeit und der Information über die Art des Tiers/Geleges im Speichermedium.
Anschliessend erfolgen vorzugsweise eine Langzeitspeicherung sowie Ausgabe und Darstellung dieser Daten. Beispielsweise kann auf dem Monitor 12 eine Geländekarte dargestellt werden, auf der die Fundstellen lagerichtig, beispielsweise auch mit Datum, eingetragen sind und die Art des Tiers/Geleges durch geeignete Symbole und/oder Farben gekennzeichnet ist. Diese Karten können auch ausgedruckt werden.
Speziell bei der Feldbearbeitung, bei welcher es, wie beispielsweise beim Lohnbetrieb (aus Kostengründen), auf schnelle unterbrechungsfreie Durchführung ankommt, ist, wie vorstehend beschreiben, die an der Bearbeitungsmaschine vorgesehene Einrichtung mit einer DGPS-Einrichtung 13 ausgerüstet, was nachstehend als Detektions-DGPS bezeichnet ist; das Detektions-DGPS ist vorzugsweise mit dem Prozessor 10 und ausserdem mit einem Sender geringer Reichweite (von einigen zehn bis einigen hundert Metern) verbunden. Die Detektionseinrichtung ist an der Bearbeitungsmaschine so montiert, dass sie nicht den gerade bearbeitenden Geländestreifen, sondern den nächsten absucht. Es wird also immer der nachfolgend zu bearbeitende Streifen vorausschauend abgesucht.
Gemäss der Erfindung hat ein Begleitobjekt, beispielsweise ein Begleitfahrzeug mit Begleitperson oder die Begleitperson selbst eine zweite DGPS-Einrichtung bzw. führt diese mit sich, die nachstehend als Rettungs-DGPS bezeichnet ist; das Rettungs-DGPS verfügt über einen Prozessor, eine grafische Anzeigeeinrichtung, beispielsweise ein LCD-Display, und eine Empfangseinrichtung, um vom Detektions-DGPS gesendete Signale zu empfangen.
Wird von einer Multisensoreinheit MS an der Bearbeitungsmaschine eine Fundstelle detektiert und hat das Detektions-DGPS dessen Positionskoordinaten exakt bestimmt, so werden die Positionsdaten der Fundstelle mittels des Senders ausgesendet, von dem Rettungs-DGPS empfangen und in dessen Prozessor gespeichert.
Der Prozessor erfragt die aktuellen Positionskoordinaten des Rettungs-DGPS, speichert sie, vergleicht dann die Koordinaten der detektierten Fundstelle mit denjenigen der aktuellen Position des Rettungs-DGPS und erstellt daraus eine Information für den Benutzer (Begleitperson) des Rettungs-DGPS, wo die Fundstelle in Bezug auf den eigenen Standort zu finden ist. Diese Information kann eine grafischen Karte auf dem Display sein, auf welchem beispielsweise zusammen mit den Himmelsrichtungen die markierten Positionen des Benutzers des Rettungs-DGPS und der Fundstelle angezeigt sind.
Zusätzlich kann eine Angabe über die Entfernung zwischen Benutzer und Fundstelle gemacht werden. Während sich der Benutzer auf die Fundstelle zubewegt, wird diese Information laufend aktualisiert, indem die aktuellen Koordinaten des Rettungs-DGPS laufend bestimmt werden, mit den gespeicherten Positionskoordinaten der Fundstelle verglichen werden und die neue Situation angezeigt wird. Das kann, wie bei GPS-Systemen bekannt, in regelmässigen Zeitintervallen erfolgen.
Dies kann aber auch mittels des Prozessors des Rettungs-DGPS in Abhängigkeit von der aktuellen Entfernung und dem vom Benutzer zurückgelegten Weg erfolgen, beispielsweise alle 5 m bei Entfernungen über 30 m, alle 2 m bei Entfernungen über 10 m, jeden Meter bei Entfernungen über 4 m, alle 50 cm bei Entfernungen unter 4 m, o.ä. Auf diese Weise wird der Benutzer präzise und schnell zur Fundstelle geführt. Die Feldbearbeitung läuft dabei ohne Unterbrechung weiter, da der Streifen, in dem die Fundstelle liegt, noch nicht bearbeitet wird, sondern erst als nächster bearbeitet wird.
Werden mehrere Fundstellen gleichzeitig oder kurz nacheinander gefunden, so wird mit jeder Fundstelle so, wie vorstehend beschrieben, verfahren, da das System eine Vielzahl von Meldungen verarbeiten und speichern kann. Es wird angezeigt, wie viele Fundstellen festgestellt wurden und wo sie zu finden sind. Vorzugsweise erfolgt die Anzeige auf dem Display des Rettungs-DGP wieder in Form einer Karte, auf der neben der Position des Benutzers mehrere oder alle detektierten Fundstellen in der tatsächlichen Lage und Entfernung zueinander dargestellt sind. In der Praxis kann der Benutzer des Rettungs-DGPS beispielsweise mit einem Geländewagen hinter der Bearbeitungsmaschine herfahren, um immer möglichst nahe am eventuellen Fundort zu sein.
Alternativ hierzu kann auch nur das Detektions-DGPS an der Bearbeitungsmaschine verwendet werden und bei vorausschauender Detektion, indem die Multisensoreinheiten MS in den als nächsten zu mähenden (zu bearbeitenden) Streifen "schauen", die Position der detektierten Fundstellen speichern. Bei der tatsächlichen Bearbeitung des Streifens kann dann mithilfe der mittels des Detektions-DGPS laufend bestimmten aktuellen Position der Maschine deren Werkzeug rechtzeitig vor Erreichen der gespeicherten Position einer Fundstelle automatisch angehoben, also die Bearbeitung kurzfristig unterbrochen bzw. ausgesetzt werden. Ausreichend weit hinter der kritischen Position wird das Werkzeug wieder automatisch abgesenkt und die Bearbeitung geht weiter.
Diese Betriebsart ist besonders in Schutzgebieten mit Bodenbrütern anzuwenden, da um diese Gelege herum keine Bearbeitung erfolgen soll, da beispielsweise das Gras zu Schutz- und Deckungszwecken stehen bleiben soll. Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann diese Betriebsweise auch bei Maschinen mit grossen Arbeitsbreiten eingesetzt werden, wo wegen der grossen Breite eine vollständige Vorausabsuche des nächsten Bearbeitungsstreifens einen sehr grossen Aufwand erfordern würde. Werden beispielsweise ein Front- und ein Heckmähwerk in Kombination verwendet, so werden an beiden Mähwerken vorausschauende Multisensoreinheiten für den nächsten Streifen angebracht.
Die Multisensoreinheiten am Frontmähwerk suchen den Streifen ab, der unmittelbar darauf vom Heckmähwerk bearbeitet wird. Bei Detektion einer Fundstelle und eines entsprechenden Alarms kann der Fahrer der Maschine nicht rechtzeitig anhalten, da die Wegstrecke zwischen Frontsensoreinheit/en und Heckmähwerk zu schnell durchfahren wird. In einem solchen Fall wird automatisch verlangsamt (das Gas wird automatisch zurückgenommen) und/oder das Mähwerk angehoben; das bedeutet, die Bearbeitung wird kurzzeitig unterbrochen bzw. ausgesetzt. Nach Überfahren der Stelle wird das Mähwerk automatisch wieder abgesenkt.
Die Multisensoreinheiten am Heckmähwerk suchen den nächsten Streifen für das Frontmähwerk ab, der tatsächlich erst im nächsten Durchgang erfasst wird. Die Positionen der von der Multisensoreinheiten am Heckmähwerk detektierten Fundstellen werden mittels des Detektions-DGPS bestimmt und gespeichert. Sie können dann entweder unter Verwendung des Rettungs-DGPS von einem zweiten Bearbeiter oder vom Fahrer der Maschine selbst aufgesucht werden oder das Frontmähwerk wird rechtzeitig, wie vorstehend bereits angegeben, vor Erreichen der Stelle automatisch angehoben und danach wieder abgesenkt, beispielsweise 4 bis 5 m davor und danach.
Die Umrechnung der registrierten Infrarotstrahlung (Bestrahlungsstärke) kann in Temperaturen mittels bekannter radiometrischer Kalibrierung der Sensoren erfolgen, wofür bekannte Verfahren und Strahlungsstandards (Schwarze Strahler) verwendet werden.
The invention relates to a method for the detection of animals and / or nesting of breeders in their natural habitat, applications of the method and devices for carrying out the method and when used for mapping detected sites.
When using agricultural machines such as mowers, field rollers, crop harvesting machines, for example for sugar beets, as well as striking mechanisms and. a. A large number of fawns, (young) rabbits, breeders such as pheasants, partridges, curlews, lapwings and many other species and their clutch are injured, killed or destroyed. According to estimates, 420,000 animals are injured or injured in the annual spring mowing of meadows in Germany alone. killed. This is mainly due to the fact that these animals and clutch are very well camouflaged, therefore difficult to detect and the animals either do not flee from the machines at all or escape too late. In relation to this situation, it is also unfavorable that the machines work faster and faster, making it difficult to escape.
For some time, devices have been known which use infrared sensors to detect animals in meadows. Naturally, existing temperature differences are used for this, which different infrared radiation densities of animals or Clutch and subsoil, generally meadows or fields. The disadvantage here is that, especially in sunshine, temperature differences occur due to different heating of different structures of a meadow or field, which are detected and then trigger a (false) alarm or can trigger. These are, for example, mole piles, differences in the density of vegetation and thus shading of the soil, or uncovered areas.
False alarms can also be triggered by large-leaved plants in the grass, for example if they are high and leaves leaves close to the sensor completely cover its field of vision.
The known devices work without a false alarm at night, at dusk or when the sky is completely overcast, since this is when the temperature differences between the animal / clutch and the subsurface are greatest. A large part of the field cultivation, for example meadow mowing, takes place preferably in strong sunshine. Animals are also detected under these conditions, but false alarms often occur in appropriately designed meadows, making the use of the facility unreasonable.
In the known devices, the detection threshold can be set by means of a potentiometer built into a control unit. With these settings, the thermal structure, i.e. H. takes the temperature differences of the terrain into account; however, the settings must be made by the user at the start of each operation. If the thermal structure changes during operation (e.g. due to changes in solar radiation), the setting must be corrected in order to avoid false alarms or to increase the detection sensitivity.
For nature conservation, nature research, agriculture and hunting, it is of interest to observe the life and behavior of wild animals in an agricultural cultural landscape over long periods of time and to relate them to the environment and human interventions in the environment. This includes, for example, the preferred "nurseries", such as camps of fawns and young rabbits, clutch of floor brooders and the like a. to map accurately over long periods of time. This enables deeper insights into the way of life and reactions to changes in the living space to be studied. So far, it has not been possible to create such "lay-up and storage cards", since it would only be possible to find these places safely with enormous effort and with undue disturbance to the animals.
A disadvantage of the prior art is that the existing infrared sensors can frequently trigger false alarms under certain conditions and are therefore not universally applicable. It has been found to be particularly disadvantageous that some of these conditions occur above all at the most favorable times for mowing, namely when the sun is shining. Another disadvantage is that the sensitivity must be set by the user, so that its "quality" depends on the skill and experience of the user, is therefore not subject to objective criteria and is therefore rarely optimal. This applies in the same way to the necessary adjustment in operation, which detects detection reliability and false alarm suppression.
Furthermore, it is considered a disadvantage that in the case of meadow mowing or field cultivation with contractors, the processing time is extended and thus the costs are increased if the processor has to stop in the detection of animals or clutches and carry out rescue measures. Another disadvantage is that so far there is no method and device with which, in a simple, fast, environmentally and animal-friendly manner, long-term mapping (years) of nesting and young animal camps is possible for the above-mentioned purposes.
The object of the invention is therefore to provide animals and / or clutches in agricultural areas or Detect in general in their natural habitat, map these sites and use them to create thematic site maps and create appropriate facilities that work on various support platforms, such as all types of agricultural machinery, preferably mowers, harvesters, and the like. a. , Off-road vehicles, and / or other appropriately designed vehicles mounted, u. U. also worn by emergency personnel walking on the terrain.
According to the invention, this object is achieved in a method for the detection of animals and / or nesting of breeders in their natural habitat with the steps specified in claim 1. Advantageous developments of the method according to the invention are the subject of dependent patent claims. Applications of the method and the devices for carrying out the method, advantageous further developments of these devices and also when used for mapping detected sites are also provided.
According to the invention, for the detection of animals and / or clutches (nests) of breeders in their natural habitat, such as meadows and fields, a number of multisensor units are attached to agricultural vehicles at approximately the same height and at the same distance from one another, each facing the ground are aligned approximately the same floor spot and each have an infrared radiation sensor and / or a microwave sensor and / or a video camera. By means of these multisensor units, radiation which is reflected in a temporally and spatially correlated manner is detected in the three spectral ranges of visible, infrared and microwave radiation or in one of the three possible combinations of two of these three beam ranges, which radiation is then processed simultaneously in a downstream evaluation electronics.
For this purpose, by moving a suitably equipped agricultural vehicle over an area to be searched, the variables relative infrared radiation difference and / or relative change in humidity and / or relative change in the radar backscatter cross section are determined along the terrain strip scanned in each case during the movement of the vehicle.
In the event of a coincidence of the infrared radiation difference corresponding to an animal and / or clutch, and / or a moisture difference and / or difference in the radar backscatter cross section in the searched terrain strip, an acoustic and / or visual alarm is triggered.
The multisensor units, which generally contain an infrared radiation sensor and a microwave sensor and, depending on the respective requirements, also a video camera, are preferably used in a miniaturized design and, on top of that, are housed in the smallest possible, shock and weatherproof, condensation and rainwater proof housing. Here, as known from DE 3 730 449, the sensors are optomechanically dimensioned and arranged. This means that the mounting height is slightly above the height of the vegetation and the angle of the field of view is so large that a preferably rectangular, but also circular or elliptical spot corresponding to the dimensions of the animals or scrims to be detected is detected on the floor.
The multisensor units are preferably provided on a horizontal support structure at a distance from one another which is selected such that the spots detected on the floor preferably overlap a little. In particular, so many multi-sensor units are mounted next to one another that they can be used to detect a strip on the ground that is at least the same, preferably greater than the processing width of the agricultural machine used.
As described in DE 3 730 449, the differences in the infrared radiation from animals / brood beds and the subsurface, such as meadow soils, are detected by means of infrared sensors, which therefore need not be described in more detail below.
According to an advantageous development of the method according to the invention, a "moving average" is continuously determined from the signals supplied by the infrared radiation sensor (s) during operation by digitizing, storing and averaging the signals over adjustable time intervals which correspond to the distances traveled by the vehicle. For this purpose, the time interval is selected such that the distance corresponding to it is a multiple or multiple of the body length of the animal sought or of the diameter of the scrim sought.
A somewhat larger "moving threshold" is derived from the "moving average", which is constantly compared with a current infrared signal. An acoustic and / or visual alarm is triggered if the latter is greater than the "sliding threshold" because an animal / clutch, which is warmer than the surface, is in the field of view of the infrared radiation sensor. It is particularly advantageous in this development of the method according to the invention that the “sliding threshold value” is set automatically; this relieves the user and setting errors do not occur.
Another advantage is that the "sliding threshold" is also automatically updated when the average infrared radiation conditions of the background change. On the one hand, an optimal detection probability is achieved, and on the other hand, false alarms are largely avoided.
When looking for animals or eggs in vegetation-free terrain, such as young rabbits, so-called "March rabbits", breeding ground in fields in early spring, the temperatures of the fields can be higher than those of the animals / eggs in strong sunlight. Then the detection method is inverted, i. H. the "moving threshold value" is set slightly lower than the "moving average". For these cases, a switchover option is provided on a control device assigned to the infrared sensor (s), which the user actuates when he recognizes that the arable soil is very warm. If the current infrared signal is less than the threshold value because an animal / clutch is detected that is cooler than the surrounding area, an acoustic and / or visual alarm is triggered.
According to the invention, the signal evaluation of the infrared sensor (s) can also be expanded by a time measurement, as a result of which the detection reliability is increased and the number of false alarms is reduced, as will be described in detail below. Alternating signal-sensitive (for example pyroelectric) detectors are preferably used as infrared detectors in the infrared radiation sensor, which detectors, since their characteristics are those of a high pass, have the property of only detecting radiation changes, but not constant radiation levels.
These alternating signal sensitive detectors deliver when changing from low to high radiation levels, i. H. from cold to warm, a positive signal pulse, with a time behavior that is predetermined by the time behavior of the detector. When changing from high to low radiation levels, i. H. from warm to cold, they deliver a negative signal pulse. The level of the pulse is proportional to the level of the radiation jump, i. H. to the radiation difference.
According to the invention, this property is used as follows. A sunlit meadow has a more or less random thermal pattern. The plants have only slight temperature differences of a few degrees, since their temperature hardly rises above about 20 ° C even when exposed to strong sunlight. However, higher temperature differences occur between the vegetation and uncovered areas, which can reach temperatures of 40 ° to 50 ° C when exposed to the sun. These places, such as moles, mouse holes, and the like. ä. , are random in distribution and size.
There are also higher temperature differences between the vegetation and animals or Located. While exposed (incubated) eggs have a temperature of around 36 ° to 38 ° Celsius, a sunlit plumage or fur can also take on higher temperatures. Animals / clutch are random in the distribution in the area, but their size is known within certain limits. For example, a rolled-up fawn has a diameter of about 40 cm, a pheasant's nest has a diameter of about 15 cm to 20 cm, etc.
When changing from a (cool) meadow to a (warm) animal (clutch), a positive signal pulse of a certain height is registered. During the subsequent transition from the (warm) animal to the (unchanged cool) meadow, a negative signal pulse of the same amplitude is registered. If the speed of the sensor carried by an agricultural vehicle is known, the swept length of the carcass / clutch results from the time between the rise and fall of the signal.
Time criteria in which a positive and a negative signal pulse are calculated as criteria for the detection of an animal (clutch) according to the invention in a first step depending on the typical size (length) of the animal / clutch type sought and the speed of the carrier vehicle , d. H. a pulse increase and decrease must follow each other. The speed is measured using a tachometer, radar speedometers and the like. ä. measured and entered in a processor.
In a second step, the registered, i.e. H. analog-digital converted and stored sensor signal is searched for pairs of positive and negative signal pulses that occur within the time window. In a third step, amplitude amounts are formed and compared for identified signal pulse pairs. If the levels of the amplitude are the same within the limits of the measurement uncertainty, an acoustic and / or visual alarm is triggered in a fourth step. However, if the amplitudes differ by more than the measurement uncertainty, no alarm is triggered.
In the case of analog processing instead of processing with a digital processing processor, an analog circuit is used, from which a time window (adapted to the size of the animal or clutch species sought) is started after the occurrence of a signal pulse; after its expiration, the second signal pulse is expected in a second set time window. If such a pulse is present, its amplitude is compared with that of the first and an alarm is triggered if there is a match (within the measurement uncertainty).
For the detection methods described above using time windows or When evaluating signal pairs, the sensor used is equipped according to the invention with a rectangular field of view, which ensures that the shape of the field of view has no influence on the timing of the signals. (In contrast to circular or elliptical fields of view, a rectangular field does not matter whether the object is in the center or on the edge of the field of vision, since the temporal signal curve is not affected by this.
The time measurement method for infrared detectors that are sensitive to alternating light is described above. However, it is also possible to use detectors sensitive to the same light, which continuously deliver a signal which is proportional to the received irradiance. If a multisensor unit is moved across a cool meadow during operation and encounters a warm fawn or a warmer spot in the meadow with its field of view, the higher infrared beam density there causes an increase in the sensor signal, which only drops again when the sensor is over the warm animal / clutch or the warmer area is moved and comes back over the cool meadow floor.
The signal processing and analysis is also carried out here correspondingly, as described above, with the difference that in the second processing step the data are searched for pairs of signal rise and fall that lie within the time window.
In particular, false alarms are avoided with this device, which due to light-shadow limits (which lead to temperature differences) as well as transitions to uncovered areas such as paths, neighboring fields, areas for turning a tractor, etc. ä. can be triggered.
In order to find sites using the above-described methods, i. H. To detect animals and eggs, preferably with eggs, the measured values of such a site, which are detected by means of the infrared radiation sensors and the microwave sensors of the various multi-sensor units, are stored together with position data of the detected site, which have been determined by means of a GPS device, in the form of a geocarded map.
Furthermore, according to the invention, the coordinates of a detected and user-confirmed location determined by means of the DGPS (Differential Global Positioning System) devices can be automatically stored together with the date and time in a correspondingly designed storage medium, for example of a processor. At the same time, data to be entered interactively regarding animal / nesting types, meteorological parameters, information on the type, height and nature of vegetation can be transferred to the storage medium for archiving so that thematic reference cards can be created by linking the entered data.
According to the invention, this method can also be used in an analogous manner if only one microwave sensor is used alone or if a combination of a microwave sensor and an infrared radiation sensor is used or if an infrared radiation sensor is used in combination with a microwave sensor and / or a video camera. Furthermore, a microwave sensor and video camera according to the invention can be used not only on their own, but also in combination with one another or both together with the infrared sensor.
The invention is explained in detail below with the aid of a preferred embodiment with reference to the attached drawings. The figures show: 1 schematically, partly as a block diagram, an embodiment of a device for carrying out the method, and 2 schematically shows a possible embodiment of a microwave sensor provided in a multi-sensor unit.
In Fig. 1 schematically shows, in part as a block diagram, an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention. On a supporting structure 6 or on a bar that can be carried by a person there are a number of - for example in Fig. 1 four - down, d. H. attached to the floor "looking" multisensor units MS, each having an infrared radiation sensor 1, a microwave sensor 3 and a video camera 2. The fields of view of the sensors of each multisensor unit MS are delimited by lines indicated by dots.
With 4 the diameter or denotes the distance of the slightly overlapping areas detected by the multisensor units MS on the floor, which are adapted to the size of the animal / clutch species sought. The mounting height 5 of the individual multi-sensor units MS is greater than the height of the searched, in Fig. 1 soil vegetation, not shown, so that the multi-sensor units MS do not touch the plants.
The multisensor units MS are connected to one another and to a control device 10 via data lines 8, in which the signals / data of all multisensor units MS converge and are processed. A signal analysis is carried out by the control device 10 and, if necessary, optical and acoustic alarm devices 11 are controlled. Furthermore, the control unit 10 uses a multiplexer 9 to switch one or more signals of the video cameras 2 via corresponding video lines 7 to a screen 12 of one in FIG. 1 agricultural machine, not shown.
In the on-board computer 12 or alternatively in the control unit 10, the exact position of found animals / clutch is calculated from data that are supplied by a DGPS system. The DGPS system is connected to the control unit 10 via a DPGS receiver 13, which receives data from the DPGS system via a receiving antenna 14. The control unit 10 has u. a. a transmitter that transmits data via a transmission antenna 15 to a in Fig. 1 sends receiver, not shown, for example a rescue DGPS, which will be described in detail later.
Since, as stated above and in Fig. 1, infrared and microwave sensors 1 and 3 or Video cameras 2 can be used individually or in any possible combination with one another, the configuration of the other system components can also be adapted to the respective requirements in a correspondingly flexible manner.
In Fig. 2 schematically shows a single microwave sensor 3 with which an observation spot 30 is detected. The direction of movement of the on the supporting structure 6 or indicated a portable bar attached microwave sensor 3. The elliptical observation spot 30 has, for example, a dimension of 50 to 60 cm perpendicular to the direction of movement and approximately 10 to 20 cm in the direction of movement. The mounting height 5 is preferably (see Fig. 1) in the order of 80 cm.
According to the invention, one, preferably each, microwave sensor 3 of a multi-sensor unit MS has an integrated transmitting and receiving unit and works on the principle of the Doppler radar, i. H. it recognizes, while it is being moved, a resting animal due to the Doppler shift caused by the difference in speed between the moving sensor 3 and the resting animal; in addition, the abrupt change in the backscatter cross-section when the sensor is transferred from the meadow to the body of an animal / clutch with eggs is also used for detection. Grass (vegetation) and meadow soil have a low water content compared to the body of a living being; however, a higher water content (a higher water density) results in a higher backscatter cross section.
This means that more microwaves radiation is scattered back from animals / eggs with eggs and received by the detector than from the vegetation and the meadow ground.
According to the invention, such a microwave sensor 3 preferably operates in the range of 24 GHz, the ISM (Industry Science Medicine) band, which has the advantage that it can be used without special radio approval. However, other frequency bands are also suitable; the or however, the microwave sensors 3 must then be adapted and dimensioned accordingly. The average transmission power of the microwave sensor 3 is about 5 mW and it can be operated in pulse or cw mode; however, cw operation is preferred because it is technically less complex. The transmitter of the microwave sensor 3 has an active integrated antenna with a high electron mobility transistor (HEMT) or a heterostructure bipolar transistor (HBT).
Its receiver is preferably designed as a radiation-coupled mixer with a Schottky diode. Alternatively, if the sensitivity is limited, the active integrated antenna can be used as a receiver in self-oscillating mixed operation.
The antenna is shaped by means of a dielectric lens, for example, and the shape of the beam is an elliptical lobe, the alignment of which corresponds to that of the other sensors and the size of which is adapted to the animals / clutches sought. The main beam direction of the antenna is inclined 30 ° to 60 ° to the vertical in the direction of movement of the sensor 3, i. H. the sensor "looks ahead". It is thereby achieved that the difference in intensity of that of animals or fabrics compared to that of the floor or Fouling backscattered Doppler signal is significantly higher and a longer period of time is available than with a main beam direction parallel to the vertical, i. H. looking exactly perpendicular from above to the meadow floor. The main beam direction can also be set to other angles.
Basically, the difference in intensity of the backscatter signal between animals / clutches and soil / vegetation is higher, the flatter the observation angle, i.e. H. the more the beam direction in the direction of movement approximates the parallel to the meadow floor; the main beam direction must be matched to the height of the vegetation to be searched and adapted to the mounting height of the multi-sensor units. If a microwave sensor 3 is used together with an infrared sensor and / or a video camera 2 of a multi-sensor unit (the latter two having to "look down" vertically from above to the meadow floor), then the microwave sensor 3 is moved so far behind the other sensor / in the direction of movement. mounted so that all sensors simultaneously detect the same area on the floor; d. H.
Mounting height and angle of the main beam direction of the microwave sensor 3 must be taken into account accordingly.
In operation, directed microwave radiation is applied to the observation spot 30 (FIG. 2) sent on the ground, depending on the water content and radar backscatter cross-section of the detected soil spot 30, partially absorbed or from there partially scattered back to the sensor 3, received by it and registered. If the water content is low, little radiation is reflected, if it is high, much is reflected. Due to the inclination of the main beam direction of the transmitting / receiving antenna, only a very small part of the transmitted signal is scattered back to the sensor from flat ground and vegetation. Due to the typical surface shape of animals and clutches, in contrast to the soil and vegetation, they have strong backscatter centers in the direction of the sensor, so that a much larger part of the transmitted signal is scattered back to the sensor.
Similarly strong backscatter centers, such as animals and scrims, have round stones, for example, but due to their low water content they reflect practically no radiation and therefore only lead to a weak Doppler signal in the receiver. For the detection of living beings, an evaluation electronics downstream of the microwave sensor 2 sets a threshold value for the backscattered, Doppler-shifted microwave signal, which is slightly above the signal from the vegetation and the meadow ground, including a mound of earth, for example a mole heap and on the ground lying stones, comes.
If this threshold value is exceeded by a backscatter signal, this indicates a higher water content, i.e. H. the backscatter signal must come from an animal; an acoustic and / or visual alarm is therefore triggered. Thus, when the sensor 3 is moved across the floor, the relative course of the water content in the swept floor area can be recorded and analyzed. Due to the inclination of the main radiation direction, objects, for example animals, clutch, but also mounds of earth, e.g. B. in the form of molehills, a particularly high Doppler-shifted backscatter signal, which in turn is the highest for objects with a high water content.
At the start of an operation, the device must first be guided over areas of the site in an adjustment phase in which there are no animals or eggs. The backscatter signals obtained are used as a threshold for the detection of animals and scrim. According to the invention, this can be done in two ways:
1. The detection threshold value is set on the control unit 10 during a setting phase in such a way that the threshold value is somewhat higher than the backscatter signals that occur, so that the alarm does not occur. If the device is then guided over animals / clutch, which cause a larger backscatter signal, the threshold is exceeded and an alarm is triggered. The set threshold value and the backscatter signal are compared in a comparator. If the moisture conditions change in the searched area, for example if the soil is very damp or very dry, it may make sense to readjust and adjust the threshold value if necessary.
Second In the control device 10, a "moving average" is automatically determined from the backscatter signals, from which the somewhat higher threshold value is derived; otherwise, the procedure is as described above. The advantages of this second variant are that the system automatically sets the "moving threshold value", which relieves the user and no setting errors can occur, and that the threshold value is automatically updated when the backscatter conditions of the surface change. On the one hand, an optimal detection probability is achieved, and on the other hand, false alarms are largely avoided.
If infrared sensors 1 and microwave sensors 3 are used in combination, the following detection method according to the invention is used in addition to that described. The signals from both sensors 1 and 3 are checked in the control unit 10 in a location-correlated manner for the coincidence of a threshold value being exceeded. This means that a check is carried out to determine whether both sensors 1, 3 for the same observation spot have been exceeded and there is an alarm. In this case, the probability of false alarms is particularly low. It is also possible to carry out this mode of operation exclusively.
According to the invention, a video camera 2, preferably a color video camera of preferably miniaturized construction, is generally installed in each multisensor unit MS parallel to each of the infrared sensors 1 and / or microwave sensors 3. If necessary, a black and white camera can also be used as camera 2. Here, the camera 2 and the other sensors 1 and 3 are dimensioned, mounted and adjusted to one another such that they each have the same floor spots of the same size, for example the spots 30 in FIG. 2, record (observe) at the same time. Here, the size of the soil stain according to the invention is adapted to the size of the animal / clutch species sought, d. H. about the size of this one.
The video camera 2 is on the support structure 6 or attached and aligned to the portable beam so that it "looks" down unhindered vertically or approximately vertically down to the floor. (Oblique angles are only permissible provided that the direct line of sight to the animal / nest you are looking for is not impaired by the vegetation surrounding the camp, e.g. grass. ) To display an image recorded by means of the video camera, a monitor, for example monitor 12, is advantageously provided in the field of view of an operator / vehicle driver. The video outputs of all cameras 2 are routed via the multiplexer 9 to the common monitor 12, on which the image of only one camera 2 of one of the multi-sensor units is displayed during the search phase.
In the case of - by an infrared or microwave sensor 1 or 3 or also by both triggered alarms, the current image of the corresponding camera 2 is "frozen" during the alarm phase that begins and is displayed as a still image on the monitor 12. If several multisensor units MS are operating in parallel, the current image of the camera, its associated infrared and / or microwell sensor 1 or 3 has triggered the alarm and is displayed as a still image on the monitor 12, the selection being made via the control of the multiplexer 9 from the control unit 10.
If more than one multisensor unit MS give an alarm, the associated “frozen” images are displayed sequentially and periodically for a few seconds each on the monitor 12 during an alarm phase, the respective number of the numbered multisensor units MS also being shown. The alarm, which is indicated acoustically and / or optically in all cases, causes the user, for example the driver of an agricultural machine, to stop the vehicle and to look at the monitor 12.
The search arrangement continues in the alarm phase until the vehicle comes to a standstill. This makes it possible to record additional animals / clutch. If further detection occurs in the alarm / hold phase, this% is also indicated by an alarm (acoustically / optically) and the associated still image is displayed on the monitor 12 in alternation with the already existing still image (s).
The monitor 12 is preferably a color monitor, so that the user can quickly recognize from the individual color image whether an animal / clutch has actually triggered the alarm, in order to then possibly bring the animal out of the danger zone or to take other appropriate measures, for example the area, to exclude the clutch from the processing of the mowing.
Regardless of whether there is an alarm or false alarm, the device is brought back from the alarm to the search phase before continuing. The video camera can also be coupled to a fast, digital image processor, which works with special analysis and pattern recognition algorithms, which in turn are tailored to the animal / clutch type sought and analyze the images. If the animal / clutch sought is recognized, an - optical and / or acoustic - alarm is triggered and, if desired, also displayed on the monitor 12 by a still image. In a further embodiment, only video camera / s 2 is / are used as sensors, the dimensions, assembly, alignment and mode of operation of which are the same in this case, as described above.
All of the embodiments described above can be supplemented with a receiving and evaluating unit of a position measuring system, for example GPS (Global Positioning System), or the GLONASS (Global Navigation Satellite System). A preferred measuring system is the DGPS (Differential Global Positioning System), which allows position determination with a reproducible spatial resolution of a few centimeters. Here, multisensor unit (s) MS and DGPS are linked via interfaces to a processor, for example processor 10, which contains a writable and readable storage medium. In the event of an alarm, the processor 10 detects the determined, current coordinates of the DGPS receiver 13 and also the number (s) of the multisensor unit (s).
Furthermore, via a display unit, for example the monitor 12, the user is asked to confirm alarm / false alarm at each alarm-generating multisensor unit MS, for example by input into a suitable input unit, for example a keyboard.
In the event of an alarm, the processor "asks" the user about the type of animal / clutch found. After input and additional confirmation, the processor 10 calculates from the DGPS data, the previously stored position of the DGPS receiver 13 on the vehicle and the position of the alarming multisensor unit / s MS on the vehicle the exact coordinates of the alarming multisensor unit / s at the time of the alarm and saves this together with the date / time and information about the type of animal / clutch in the storage medium.
This is preferably followed by long-term storage and the output and display of this data. For example, a terrain map can be displayed on the monitor 12, on which the sites are entered in the correct position, for example also with a date, and the type of animal / clutch is identified by suitable symbols and / or colors. These cards can also be printed out.
Especially in the field processing, in which, as for example in contract work (for reasons of cost), rapid uninterrupted implementation is important, the device provided on the processing machine is equipped with a DGPS device 13, as described above, which is referred to below as a detection DGPS is designated; the detection DGPS is preferably connected to the processor 10 and also to a transmitter with a short range (from a few tens to a few hundred meters). The detection device is mounted on the processing machine in such a way that it does not search the terrain strip currently being processed, but the next one. The strip to be subsequently processed is therefore always searched in advance.
According to the invention, an accompanying object, for example an accompanying vehicle with an accompanying person or the accompanying person himself has a second DGPS device or carries this with them, hereinafter referred to as rescue DGPS; the rescue DGPS has a processor, a graphic display device, for example an LCD display, and a receiving device to receive signals sent by the detection DGPS.
If a site is detected by a multi-sensor unit MS on the processing machine and the detection DGPS has exactly determined its position coordinates, the location data of the site are transmitted by means of the transmitter, received by the rescue DGPS and stored in its processor.
The processor queries the current position coordinates of the rescue DGPS, saves them, then compares the coordinates of the detected site with those of the current position of the rescue DGPS and creates information for the user (companion) of the rescue DGPS, where the site is located In relation to your own location. This information can be a graphic map on the display, on which, for example, the marked positions of the user of the rescue DGPS and the site are shown together with the cardinal points.
In addition, information about the distance between the user and the site can be made. While the user is moving towards the site, this information is continuously updated by continuously determining the current coordinates of the rescue DGPS, comparing it with the stored position coordinates of the site and displaying the new situation. As is known with GPS systems, this can take place at regular time intervals.
However, this can also be done using the processor of the rescue DGPS depending on the current distance and the distance covered by the user, e.g. every 5 m for distances over 30 m, every 2 m for distances over 10 m, every meter for distances over 4 m, every 50 cm at distances below 4 m, o. ä. In this way, the user is guided precisely and quickly to the site. The field processing continues without interruption, since the strip in which the site is located is not yet being processed, but is only being processed next.
If several sites are found at the same time or in quick succession, each site is operated as described above, since the system can process and save a large number of messages. It shows how many sites were found and where they can be found. The display on the rescue DGP is preferably again in the form of a map, on which, in addition to the position of the user, several or all of the detected sites are shown in the actual position and distance from one another. In practice, the user of the rescue DGPS can drive behind the processing machine with an off-road vehicle, for example, in order to always be as close as possible to the possible location.
As an alternative to this, only the detection DGPS can be used on the processing machine and, in the case of predictive detection, by the multisensor units MS “looking” into the strips to be mowed (to be processed), storing the position of the detected sites. During the actual processing of the strip, the tool's current position can then be automatically raised in good time before reaching the stored position of a site using the detection DGPS, that is to say the processing can be briefly interrupted or get abandoned. The tool is automatically lowered again sufficiently far behind the critical position and processing continues.
This mode of operation is particularly useful in protected areas with ground breeders, since no processing should take place around these scrims, for example because the grass should remain standing for protection and cover purposes. According to an advantageous further development of the invention, this mode of operation can also be used in machines with large working widths, where, because of the large width, a complete preliminary search of the next processing strip would require a great deal of effort. If, for example, a front and a rear mower are used in combination, forward-looking multisensor units for the next strip are attached to both mowers.
The multi-sensor units on the front mower search for the strip that is processed by the rear mower immediately afterwards. If a site is found and a corresponding alarm is detected, the driver of the machine cannot stop in time because the distance between the front sensor unit (s) and the rear mower is traveled too quickly. In such a case, the vehicle is automatically slowed down (the gas is automatically withdrawn) and / or the mower is raised; this means that processing is temporarily interrupted or exposed. After crossing the spot, the mower is automatically lowered again.
The multi-sensor units on the rear mower search for the next strip for the front mower, which is actually only detected in the next pass. The positions of the sites found by the multisensor units on the rear mower are determined and saved using the detection DGPS. You can then either use the rescue DGPS to find a second operator or the operator of the machine yourself, or the front mower is automatically raised and lowered again in good time, as already stated above, before reaching the point, for example 4 to 5 m in front and then.
The conversion of the registered infrared radiation (irradiance) can be carried out in temperatures by means of known radiometric calibration of the sensors, for which known methods and radiation standards (black emitters) are used.