BE1019422A3 - Werkwijze en toestel voor voorspellende sturing van een landbouwvoertuigsysteem. - Google Patents

Abstract

Onderhavige uitvinding verschaft een methode voor het sturen van een landbouwvoertuigsysteem wanneer het voertuig beweegt langs een traject over een veld. De methode omvat: - het verstrekken (190) van een veldmodel dat een veldeigenschap, bv. een toestand van een akker zoals de akkerhelling, of een toestand van het gewas zoals dichtheid of vochtigheid, correleert met een specifieke plaats in het veld, bijvoorbeeld aangegeven door x en y coördinaten; - het voorspellen (191), uit het veldmodel en ten minste één eerder verkregen waarde voor de veldeigenschap, van een waarde voor de veldeigenschap voor het landbouwvoertuigsysteem, aldus een verwachte veldeigenschap verkrijgend; en - het sturen (192) van het landbouwvoertuigsysteem tenminste deels in reactie op de verwachte veldeigenschap. In overeenstemming met uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, behelst het verstrekken (190) van een veldmodel dat een veldeigenschap correleert met een specifieke plaats in het veld de veronderstelling dat de veldeigenschap varieert op een continue manier.

Description

Werkwijze en toestel voor voorspellende sturing van een landbouwvoertuigsysteem

Toepassingsgebied van de uitvinding

Onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op sturing van landbouwvoertuigsystemen. In het bijzonder heeft de huidige uitvinding betrekking op werkwijzen en toestellen om, op basis van plaatscoördinaten en veldeigenschappen verzameld uit een reeds bewerkt gebied tijdens een vorige doorgang, te voorspellen welke arbeidsomstandigheden het landbouwvoertuigsysteem zal ondervinden bij het bewerken van het veld tijdens een volgende doorgang.

Achtergrond van de uitvinding

Tijdens de voorbije jaren zijn controlesystemen gebruikt om de taak van operatoren van landbouwvoertuig systemen te verlichten. Automatisering laat toe dat een operator zich op andere taken kan concentreren, zoals de coördinatie van het vervoer. Bovendien garanderen dergelijke controlesystemen constante prestaties gedurende de dag, terwijl een operator moe wordt.

Controlesystemen op landbouwvoertuigsystemen kunnen enkel rekening houden met gegevens die worden verzameld door het landbouwvoertuigsysteem op een tijdstip t in het verleden. Echter, een ervaren operator kijkt vooruit en schat uit een vorige doorgang wat het gedrag van een machine op een volgende plaats zou kunnen zijn. Een goed controlesysteem moet ook inspelen op bijvoorbeeld de conditie van het gewas, net als een ervaren operator zou doen. De operator kan een visuele beoordeling van de toestand maken in termen van, bijvoorbeeld en onder andere, de gewasdichtheid voor de machine en/of de helling van het terrein, en daarop inspelen.

Heden beschikken automatische controlesystemen niet over deze informatie voor de machine, waardoor het moeilijk is te beschikken over een geautomatiseerd systeem dat even efficiënt is als een ervaren operator. Er is veel onderzoek gedaan naar sensoren om de oogstomstandigheden voor de machine te meten.

US5995895 beschrijft een controlesysteem waarbij een vooraf bepaalde geo-referentiekaart is opgeslagen in een geheugen circuit, waarbij de geo-referentiekaart plaatsspecifieke ruimtelijk-variabele kaartgegevens bevat indicatief voor de verwachte omstandigheden tijdens de loop van het traject die de belasting van de motor kunnen beïnvloeden. Het controlesysteem berekent de te verwachten toestand aan de hand van ten minste de werkelijke-locatie-signalen en de opgeslagen kaartgegevens, en genereert een controlesignaal op basis van ten minste de verwachte omstandigheden. Het is een nadeel van dit systeem dat de geo-referentiegegevens dienen beschikbaar te zijn, hetzij van een vorige doorgang met hetzelfde voertuig over het veld (geo-referentiegegevens die zijn opgeslagen toen het voertuig bijvoorbeeld tijdens een vorig seizoen over het veld gereden heeft), of van een doorgang met een ander voertuig over hetzelfde veld (in dit geval moet de geo-referentiedata worden overgebracht van het ene voertuig naar het andere).

DE19528663 beschrijft een methode voor het sturen van een landbouw-voertuigsysteem, dat is uitgerust met ten minste één meetapparaat voor het bepalen van zijn positie, en met nog minstens één meetapparaat voor de bepaling van een controlewaarde voor het sturen van de werking van het landbouwvoertuigsysteem. De methode stuurt de werking van het voertuig zelf, bijvoorbeeld zijn snelheid, door rekening te houden met ten minste één voorspelde procesvariabele en/of omgevingskenmerk, waarbij tijdens de berekening van de ten minste één voorspelde waarde, gebruik wórdt gemaakt van ten minste één eerder opgenomen meting op een bepaalde plaats. Voor de voorspelling van de procesvariabele en/of omgevingskenmerk op een plaats x, worden alle meetwaarden van deze procesvariabele en/of het omgevingskenmerk in aanmerking genomen welke reeds tevoren verkregen zijn binnen . een bereik met vooraf bepaalde straal rond plaats x. Verschillende mogelijkheden worden uiteengezet. In één uitvoeringsvorm kan de voorspelde waarde een gemiddelde waarde zijn van de reeds gemeten waarden binnen het bereik. In een andere uitvoeringsvorm, kan een gewogen waarde van reeds gemeten waarden binnen het bereik worden bepaald, waarbij verschillende gewichten worden toegekend aan verschillende gemeten waarden afhankelijk van hun afstand van plaats x binnen het vooraf bepaalde bereik, rekening houdend met de richting van de verandering van de meetwaarden. In weer een andere uitvoeringsvorm kan de voorspelling uitsluitend gedaan worden op basis van een meetwaarde van een plaats naast de plaats waar de voorspelling gemaakt moet worden. Het is een nadeel van het model gebruikt in DE19528663 dat de voorspellingen niet voldoende nauwkeurig zijn.

Er is nog ruimte voor verbeterde controlesystemen voor landbouw-voertuigsystemen.

Samenvatting van de uitvinding

Het is de doelstelling van uitvoeringsvormen van deze uitvinding om een goede methode en apparaat te voorzien voor het sturen van een landbouwvoertuigsysteem.

De bovengenoemde doelstelling wordt bereikt door een methode en een apparaat volgens onderhavige uitvinding.

Specifieke en voorkeursdragende aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de aangehechte onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals aangewezen en niet enkel zoals uitdrukkelijk in de conclusies naar voor gebracht.

In een eerste aspect verschaft deze uitvinding een methode voor het sturen van een landbouwvoertuigsysteem wanneer het voertuig beweegt langs een traject over een veld. De methode omvat: het verstrekken van een veldmodel dat een veldeigenschap, bijv. de toestand van een akker zoals de helling van het terrein, of een toestand van het gewas zoals dichtheid of vochtigheid, correleert met een specifieke plaats in het veld, bijvoorbeeld aangegeven door x en y coördinaten; het voorspellen, uit het veldmodel en ten minste één eerder verkregen waarde voor de veldeigenschap, van een waarde voor de veldeigenschap vóór het landbouwvoertuigsysteem, aldus een verwachte veldeigenschap verkrijgend; en het sturen van het landbouwvoertuigsysteem tenminste deels in reactie op de verwachte veldeigenschap.

In overeenstemming met uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, behelst het verstrekken van een veldmodel dat een veldeigenschap correleert met een specifieke plaats in het veld de veronderstelling dat de veldeigenschap varieert op een continue manier.

Het is een voordeel van een methode volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding dat een beter veldmodel en betere voorspellingen worden verkregen door het verwijderen van de gevolgen van ruis en/of storingen. Bovendien is het gunstig dat een methode volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding een goed resultaat oplevert zonder dat het nodig is gegevens beschikbaar te hebben uit een vorige doorgang van dit of een ander landbouwvoertuigsysteem.

In een methode volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, waarbij het veldmodel veldmodelvariabelen omvat, kan veronderstellen dat de veldeigenschappen variëren op een continue wijze omvatten dat eerste en tweede-orde afgeleiden van de veldmodelvariabelen in rekening gebracht worden. Op deze manier is het mogelijk te modelleren dat in de natuur de kromming van een object zo weinig mogelijk varieert en dat in de natuur krommingen ook gelijkmatig variëren. In specifieke uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, kan het verstrekken van een veldmodel dat een veld-eigenschap beschrijft het optimaliseren van een kostfunctie omvatten die rekening houdt met het verschil tussen een modelwaarde en een meetwaarde op een specifieke plaats, met de eerste afgeleiden in orthogonale richtingen van de modelwaarden en met de tweede afgeleiden in orthogonale richtingen van de modelwaarden.

Het is voordelig dat de methode voor het verstrekken van het veld het sommeren kan omvatten van een factor gerelateerd aan het kwadraat van het verschil tussen een modelwaarde en een meetwaarde bij een element, een factor gerelateerd aan het kwadraat van de eerste afgeleide in orthogonale richtingen van de modelwaarde en een factor gerelateerd aan het kwadraat van de tweede afgeleiden in orthogonale richtingen van de modelwaarden. Het verstrekken van een veldmodel kan het wegen van de factoren voor de sommatie omvatten. Dit laat toe om het resultaat af te vlakken. Het wegen van de factoren voor de sommatie kan worden uitgevoerd door de invoering van gewichtsparameters. Geschikte gewichtsparameters kunnen worden bepaald door gissen en missen.

In overeenstemming met uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, kan het voorspellen van een waarde voor de veldeigenschap vóór het landbouwvoertuigsysteem de berekening omvatten van waarden van de veldeigenschap in een gebied rond een huidige plaats van het landbouwvoertuigsysteem bepaald door een spanwijdte niet groter dan 6, bijvoorbeeld een spanwijdte niet groter dan 3. De spanwijdte is gerelateerd aan berekeningstijd; een beperkte spanwijdte betekent een snellere berekening en minder benodigde rekenkracht, en maakt het dus mogelijk om de berekening online uit te voeren. Dit is voordelig omdat een landbouwvoertuigsysteem metingen en online berekeningen kan uitvoeren in een gebied dat het nooit eerder bezocht, en nog steeds zeer goed kan anticiperen op mogelijke veranderingen in de veldeigenschap.

In een methode volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, kan het voorspellen van een waarde voor de veldeigenschap vóór het land-bouwvoertuigsysteem het bijwerken omvatten van het model van het veld zodra nieuwe metingen beschikbaar zijn. Op deze manier zullen de modelwaarden, d.w.z. de voorspelde waarden, meer en meer nauwkeurig worden, en daardoor zal het gedrag van het landbouwvoertuigsysteem op basis van deze voorspelde waarden beter zijn.

Een methode volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding kan bovendien het plaatsen van een raster over het veld omvatten, het raster bestaande uit een veelheid van elementen, en het bepalen van een waarde voor de veld eigenschap voor de elementen van het raster. Op deze manier kunnen continue metingen en berekeningen in het continue domein omgezet worden in discrete metingen en berekeningen in het discrete domein, waardoor de vereiste rekenkracht verminderd wordt. In specifieke uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding kan het plaatsen van een raster over het veld het plaatsen van een raster over het veld omvatten met een resolutie bepaald door de werkbreedte van een apparaat van het landbouwvoertuigsysteem. In dergelijke uitvoeringsvormen kan de resolutie bijvoorbeeld nagenoeg gelijk zijn aan de breedte van het apparaat, of kan de resolutie een geheel veelvoud van de breedte van het apparaat zijn, of de breedte van het apparaat kan een geheel veelvoud van de resolutie zijn. In alternatieve uitvoeringsvormen kan het raster dat over het veld geplaatst werd een resolutie hebben die niet gerelateerd is aan de breedte van een apparaat van het landbouwvoertuigsysteem. In het geval van een maaidorser kan dit apparaat een voorzetapparaat omvatten, zoals een graanmaaibord of een maïsmaaibord, die de gewassen van het veld snijden en centraal aan een voedingsmechanisme van de oogstmachine levert.

In een tweede aspect voorziet onderhavige uitvinding een computer-programmaproduct voor het uitvoeren van een methode volgens uitvoeringsvormen van het eerste aspect van onderhavige uitvinding wanneer deze wordt uitgevoerd op een rekentoestel geassocieerd met een landbouwvoertuigsysteem. Onderhavige uitvinding sluit dus een computerprogrammaproduct in dat de functionaliteit van een methode volgens het eerste aspect van onderhavige uitvinding voorziet wanneer deze wordt uitgevoerd op een rekentoestel geassocieerd met een landbouwvoertuigsysteem.

Onderhavige uitvinding voorziet ook een machine-leesbare gegevens- opslag (gegevensdrager) zoals een CD-ROM, een geheugenstick of een diskette waarop een computerproduct in machine-leesbare vorm is opgeslagen en die ten minste één van de methodes van de uitvinding uitvoert wanneer deze wordt uigevoerd op een rekentoestel. Tegenwoordig wordt dergelijke programmatuur vaak voor downloaden aangeboden op het Internet of op een intranet van een bedrijf, bijgevolg omvat onderhavige uitvinding ook het versturen van het landbouwvoertuigsysteem computerproduct volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding over een lokaal of wijd telecommunicatie netwerk. Het rekentoestel kan één van een microprocessor en een FPGA omvatten.

Eén uitvoeringsvorm is een methode voor het sturen van een landbouwvoertuigsysteem, geïmplementeerd als een computerprogramma dat draait op een computerverwerkingssysteem. Het computerprogramma kan deel uitmaken van een computerprogrammatuurproduct (d.i. een gegevensdrager) dat één of meer codesegmenten omvat dat een processor, zoals een centrale verwerkings-eenheid van het verwerkingssysteem, de stappen van de methode doet uitvoeren. Het programma draait onder een besturingssysteem, en kan een gebruikersinterface omvatten die de gebruiker toelaat in te werken op het programma. Het stuurprogramma bewerkt invoergegevens en genereert voorspelde waarden voor de veldeigenschap voor het aansturen van het landbouwvoertuigsysteem.

In een verder aspect voorziet onderhavige uitvinding in een landbouwvoertuigsysteem aangepast om aangestuurd te worden door een controle-signaal dat is gegenereerd op basis van een voorspelde waarde voor een veldeigenschap voor het landbouwvoertuigsysteem, waarbij de voorspelde waarde berekend is uit een veldmodel dat de veldeigenschap correleert met een specifieke plaats in het veld en ten minste één eerder verkregen waarde voor de veideigenschap, waarbij het veldmodel veronderstelt dat de veldeigenschap op een continue wijze varieert. Het is een voordeel van een landbouwvoertuigsysteem volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding dat, hoewel het landbouwvoertuigsysteem niet hoeft te vertrouwen op sensoren aangebracht om de veldeigenschappen voor het landbouwvoertuigsysteem af te tasten wanneer het gebruikt wordt, dat het desalniettemin goede middelen voorziet voor het aansturen van het landbouwvoertuigsysteem met betrekking tot voorspelde waarden voor de veldeigenschap. Het is een voordeel van het landbouwvoertuigsysteem volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding dat het constante prestaties garandeert overal op het veld en doorheen de tijd.

Een landbouwvoertuigsysteem volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding kan bovendien een controlesysteem omvatten voor het aansturen van een besturingsparameter van het voertuigsysteem, zoals bijvoorbeeld de snelheid van het voertuig of de motor of overbrengings-verhouding, of een parameter van een attribuut van het voertuigsysteem, zoals bijvoorbeeld rotorsnelheid, afmetingen van de zeefopeningen, snelheid van de reinigingsventilator of debiet van meststof. Het controlesysteem kan aangepast zijn voor het genereren van het controlesignaal.

Een landbouwvoertuigsysteem volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding kan bovendien een sensoreenheid omvatten voor het meten van de veldeigenschap, bijvoorbeeld kan de sensoreenheid één of meer sensoren omvatten voor het meten van een eigenschap van een akker, bijvoorbeeld een sensor voor het meten van een helling van de akker, of een sensor voor het meten van een eigenschap van het gewas, bijvoorbeeld een sensor voor het meten van dichtheid of vochtigheid van het gewas. Meetwaarden van de sensoreenheid kunnen in rekening gebracht worden bij het voorspellen van waarden voor een veldeigenschap teneinde het controlesignaal te genereren.

Een landbouwvoertuigsysteem volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding kan bovendien een eerste plaatsspecifiek geheugen omvatten voor het opslaan van meetwaarden van één of meer veldeigen-schappen. Een landbouwvoertuigsysteem volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding kan een tweede plaatsspecifiek geheugen omvatten voor het opslaan van modelwaarden van één of meer veldeigenschappen. Het eerste en het tweede plaatsspecifiek geheugen kunnen fysisch één en hetzelfde geheugen zijn.

Voor het samenvatten van de uitvinding en de bereikte voordelen ten opzicht van de stand van de techniek werden bepaalde doelstellingen en voordelen van de uitvinding hierboven beschreven. Het is uiteraard te begrijpen dat niet noodzakelijk al deze doelstellingen of voordelen kunnen bereikt worden door elke specifieke uitvoeringsvorm van de uitvinding. Dus, bijvoorbeeld, vakmensen zullen onderkennen dat de uitvinding kan worden belichaamd of uitgevoerd op een wijze die één voordeel of groep of voordelen zoals hierin aangebracht bereikt of optimaliseert, zonder daarbij noodzakelijk andere doelstellingen of voordelen te bereiken die hierin kunnen aangebracht of gesuggereerd zijn.

Korte beschrijving van de figuren FIG. 1 illustreert waarden rond een huidige plaats van een landbouwvoertuig, welke waarden in rekening kunnen gebracht worden voor het bepalen van modelwaarden overeenkomstig uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding.

FIG. 2 is een grafische voorstelling van de gemiddelde uitvoeringstijden zoals voorgesteld in Tabel 2. Een sterke stijging in rekentijd in functie van probleem grootte dient te worden opgemerkt.

FIG. 3 illustreert GPS hoogtemetingen van een veld.

FIG. 4 illustreert een maasvoorstelling van het veld waarvan de GPS hoogtemetingen zijn geïllustreerd in FIG. 3.

FIG. 5 illustreert een eerste uitvoeringsvorm van een veldmodel van onderhavige uitvinding met een kleine eerste afgeleide term in de objectieve functie, d.i. in de kostfunctie die geoptimaliseerd wordt.

FIG. 6 illustreert een tweede uitvoeringsvorm van het veldmodel van onderhavige uitvinding met een grotere eerste afgeleide term in vergelijking met het model zoals voorgesteld in FIG. 5. Het is duidelijk dat de eerste afgeleide term het model stabiliseert.

FIG. 7 illustreert een derde uitvoeringsvorm van het veldmodel van onderhavige uitvinding met een gereduceerd gewicht voor de metingen, wat leidt tot een gelijkmatiger model.

FIG. 8 illustreert een voorbeeld van een te bewerken veld waarover een raster van nxm elementen is geplaatst.

FIG. 9 illustreert het te bewerken veld zoals voorgesteld in FIG. 8, waarin een gebied met een vooraf bepaalde spanwijdte rond een huidige plaats van een landbouwvoertuig geïllustreerd is, dat gebruikt is voor het berekenen van veldeigenschap waarden van de elementen binnen het gebied met een vooraf bepaalde spanwijdte.

FIG. 10, FIG. 12, FIG; 14 en FIG. 16 illustreren één gebied van het raster, waarin eerder bepaalde waarden beschikbaar zijn, bijvoorbeeld meetwaarden of berekende waarden; en FIG. 11, FIG. 13, FIG. 15 en FIG. 17, respectievelijk, illustreren daar bovenop modelwaarden zoals bepaald door middel van een model overeenkomstig uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding.

FIG. 18 illustreert schematisch een verwerkingssysteem inclusief ten minste één programmeerbare processor die kan geprogrammeerd worden om een methode volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding uit te voeren.

FIG. 19 is een stroomschema dat schematisch de basisbeginselen achter een methode volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding illustreert.

De figuren zijn enkel schematisch en niet limiterend. In de figuren kunnen de afmetingen van sommige onderdelen overdreven en niet op schaal worden voorgesteld voor illustratieve doeleinden.

Referentienummers in de conclusies mogen niet worden geïnterpreteerd om de beschermingsomvang te beperken.

In de verschillende figuren verwijzen dezelfde referentienummers naar dezelfde of analoge elementen.

Gedetailleerde beschrijving van illustratieve uitvoeringsvormen

Onderhavige uitvinding is voor toepassing op landbouwvoertuig systemen. Landbouwvoertuig systemen zijn gemotoriseerde voertuigen ontworpen voor het uitvoeren van een welbepaalde taak in de landbouw, bijvoorbeeld oogstmachines zoals maaidorsers of hakselaars, ploegen of meststofverdelers. Landbouwvoertuig systemen in uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding omvatten elk landbouwvoertuig dat plaatsspecifieke metingen uitvoert met betrekking tot veldeigenschappen, vb. eigenschappen van een akker zoals topografie, akkerhelling, vochtigheid van de bodem, bodemtype, of eigenschappen van het gewas, zoals gewasdichtheid, taaiheid van het gewas, vochtgehalte, hoogte van het gewas. De veldeigenschappen overeenkomstig uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding zijn omgevingseigenschappen, extern aan het landbouwvoertuigsysteem, maar die desalniettemin de prestaties van het landbouwvoertuigsysteem beïnvloeden.

Voorbeelden van relevante veldeigenschappen worden in de hieronder gegeven niet-exhaustieve lijst opgesomd:

Akkerhelling: Het werd aangetoond dat, ten minste voor sommige landbouwvoertuigsystemen, de capaciteit van het landbouwvoertuig, bv. de effectieve capaciteit van een maaidorser, bergop afneemt omdat de reinigings-verliezen toenemen. Indien informatie betreffende de helling beschikbaar is kan het landbouwvoertuigsysteem, bv. de maaidorser, vertragen voor de verliezen effectief toenemen. Indien het landbouwvoertuigsysteem het vertragen uitstelt tot de verhoging van de verliezen effectief opgemeten wordt, dan reageert het steeds te traag. Door de vertraging door verwerking en reinigen van het gewas duurt het nog geruime tijd voor de verliezen terugkeren tot hun normale niveau.

Gewasdichtheid: De gewasdichtheid kan variëren over het veld door omgevingsparameters zoals bv. wisselend zonlicht, verschillende bodemtypes en wisselende distributie van meststoffen. Indien de gewasdichtheid voor de machine gekend is, kan de stuureenheid anticiperen op variaties in gewasdichtheid, net zoals een operator dat zou doen op basis van zijn zicht op het veld voor de oogstmachine.

Vochtigheidsgraad: De vochtigheidsgraad van het gewas heeft een aanzienlijke invloed op het dors- en reinigingsproces. Normaal wordt de vochtigheidsgraad gemeten in de graanelevator, na het reinigingsproces. Dit betekent dat het onmogelijk is het dors- en reinigingssysteem tijdig aan te passen. Door de vochtigheidsgraad te voorspellen op basis van eerdere metingen wordt het mogelijk de machine-instellingen tijdig aan te passen.

Deze zijn enkel een paar voorbeelden van biologische en akker-variabelen die kunnen voorspeld worden op basis van eerdere metingen.

Een landbouwvoertuigsysteem volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding is voorzien van een controlesysteem voor het aansturen van de werking ervan. Het aansturen van de werking van het landbouwvoertuigsysteem kan het aansturen van een besturingsparameter van het ? voertuigsysteem omvatten zoals bijvoorbeeld de rijsnelheid van het voertuig, door het aansturen van het motortoerental of de overbrengingsverhouding, of het aansturen van een parameter van een attribuut van het voertuigsysteem, zoals rotorsnelheid, grootte van zeefopeningen, snelheid van de reinigingsventilator, debiet van meststof.

Om er voor te zorgen dat bv. oogstprocessors voldoende vermogen ontvangen van een relatief vast energiebudget van een landbouwvoertuigsysteem om op een efficiënte wijze gewas te bewerken bij aanvaardbare verliesfracties, kan het wenselijk zijn de snelheid van het voertuig aan te sturen in functie van de vermogensvraag of in functie van de belasting van de oogstprocessors. Dus, de snelheid van het voertuig wordt bij voorkeur verminderd wanneer een voertuig gebieden van een veld binnentreedt waar een hoge dichtheid aan gewas aanwezig is, en de snelheid wordt verhoogd wanneer het voertuig gebieden betreedt met verspreide gewassen. Maximaal rendement wordt bereikt door de snelheid van het voertuig zo hoog mogelijk in te stellen terwijl toch aanvaardbare verliesfracties of dorsprestaties bekomen worden. Bij voorkeur anticipeert de stuureenheid op de veldeigenschappen, en anticipeert bijgevolg door de snelheid van het voertuig te verlagen of verhogen.

Om dit vooruitlopen te bekomen, concentreren uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding op het toevoegen van een plaatsspecifiek geheugen aan een controlesysteem van een landbouwvoertuigsysteem volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding. Meetwaarden van één of meer veldeigenschappen worden opgeslagen in het plaatsspecifiek geheugen. Hiertoe wordt het landbouwvoertuigsysteem of het controlesysteem daarvan voorzien van een plaatssensor, bv. een GPS-toestel. Op basis van de gemeten plaatsen worden de overeenkomstige meetwaarden van de één of meer veldeigenschappen opgeslagen in het plaatsspecifiek geheugen.

Op deze manier kunnen de resultaten van metingen van veldeigenschappen uitgevoerd door een landbouwvoertuigsysteem op één plaats, zoals eigenschappen van het gewas, bv. gewasdichtheid, en/of eigenschappen van de akker, bv. helling, gebruikt worden om veldeigenschappen op een naburige plaats te voorspellen. De veldeigenschappen vóór de maaidorser kunnen voorspeld worden op basis van deze eerdere metingen.

Plaatsinformatie zoals GPS plaatsmetingen kan gebruikt worden, inclusief lengte- en breedtegraad metingen, en GPS hoogtemetingen. Op basis van deze plaatsmetingen is het, overeenkomstig uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, mogelijk om veldeigenschappen te voorspellen, bv. de akkerhelling. Het dient opgemerkt te worden dat de nauwkeurigheid van elk GPS-systeem veel lager is in de verticale richting dan in de horizontale richting. De prestaties van het model kunnen verbeterd worden door hoekmetingen in rekening te brengen, opgemeten op het landbouwvoertuigsysteem, bv. van éen in lengterichting aangebrachte sensor, en/of door een gedifferentieerde correctie in rekening te brengen.

Een stroomschema van een methode volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding is geïllustreerd in FIG. 19.

Om het mogelijk te maken de voorspellingen te verkrijgen wordt, overeenkomstig uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, een veldmodel voorzien, zoals voorgesteld in stap 190 van FIG. 19. Het veldmodel correleert een veldeigenschap, bv. een eigenschap van een akker zoals de akkerhelling, of een eigenschap van een gewas zoals dichtheid of vochtigheid van het gewas, met een specifieke plaats in het veld. Het veldmodel is een wiskundige uitdrukking van het gedrag, bv. de variatie, over het veld van ten minste één veldeigenschap. Het doel van dit veldmodel is veldeigenschappen zoals toestand van gewas en/of akker te voorspellen, bv. eigenschappen van het gewas (biologisch) en van de akker (topografisch). De veldeigenschappen, die bijvoorbeeld oogstomstandigheden kunnen voorstellen, kunnen voorspeld worden voor tenminste plaatsen vóór het landbouwvoertuigsysteem, op basis van eerdere metingen in de buurt van de huidige plaats en/of op basis van eerder voorspelde waarden voor de veldeigenschap in de buurt van de huidige plaats. De voorspelde veldeigenschappen vóór het landbouwvoertuigsysteem kunnen gebruikt worden om te anticiperen bij de sturing van het landbouwvoertuigsysteem, bv. van de snelheid van het voertuig, of van de instellingen van de gewas verwerkers zoals rotorsnelheid, zeefopeningen, snelheid van de reinigingsventilator, enz.

Het veldmodel, volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, wordt verondersteld steeds de volgende eigenschappen te vertonen: - De meetwaarden van de veldeigenschappen zijn niet exact, maar zijn verontreinigd door ruis, inclusief sensorruis en/of bewerkingsruis.

- Op plaatsen waar geen metingen zijn uitgevoerd worden de te voorspellen veldeigenschappen verbonden met het veld, en niet met de toestand van het landbouwvoertuigsysteem. Met andere woorden, indien een variabele een bepaalde waarde heeft op plaats A, zal ze dezelfde waarde hebben op alle plaatsen B in de buurt van plaats A, onafhankelijk van de toestand van het landbouwvoertuigsysteem.

- De veldeigenschappen variëren op een continue wijze; plotse veranderingen van de veldeigenschappen zijn niet mogelijk.

- De veldeigenschap is een meting van een biologische of topografische grootheid, wat impliceert dat een gelijkmatige eerste afgeleide kan verondersteld worden, wat een minimale tweede afgeleide impliceert.

Op het landbouwvoertuigsysteem is een plaatssensor beschikbaar voor het voorzien van plaats informatie, bv. GPS plaatsinformatie, zodat de metingen van de veldeigenschappen kunnen gerelateerd worden aan een concrete locatie in het veld. Bovenstaande veronderstellingen helpen bij het selecteren van een geschikte modelstructuur.

Een gekozen aanpak volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding is een model te passen op de veldmetingen, en dit model online te actualiseren. Aangezien het profiel van een veldeigenschap, bv. een biologische variabele, over een veld enorm vaag kan zijn is het voordelig een numeriek model te gebruiken in plaats van een analytisch model.

Een model passen op veldmetingen kan eerst het definiëren van een raster omvatten. Dit is voorgesteld in FIG. 8, waar een veld 90 is voorgesteld en een raster 91 dat het veld 90 bedekt. Het raster is een tabel, bijvoorbeeld een regelmatige tabel, van rasterelementen 92 met een vooraf bepaalde resolutie, bijvoorbeeld een resolutie van 1 meter, van 5 meter, of van 10 meter. De resolutie van de elementen 92 van het raster 91 kan, maar moet niet, afhangen van de werkbreedte van het landbouwvoertuigsysteem. De resolutie van de elementen 92 kan, maar moet niet, overeenkomen met de werkbreedte van het landbouwvoertuigsysteem. Als een voorbeeld, de operator van een maaidorser gebruikt algemeen een werkbreedte die iets kleiner is dan de breedte van het graanmaaibord of het maïsmaaibord. De elementen 92 in het raster 91 zijn georganiseerd volgens een eerste richting x en volgens een tweede richting y loodrecht op de eerste richting. De resolutie van de elementen 92 van het raster 91 kan, maar moet niet, dezelfde zijn in zowel de eerste richting x en de tweede richting y. Het raster 91 kan bv. n elementen 92 omvatten in de eerste richting x en m elementen 92 in de tweede richting y. De elementen 92 worden geselecteerd zo dat een raster 91 wordt bekomen dat ten minste het veld 90 bedekt. In bijzondere uitvoeringsvormen kan het raster rechthoekig zijn, wat de efficiëntie van de berekeningen ten goede komt. In alternatieve uitvoeringsvormen kan het raster bijvoorbeeld hexagonaal zijn, of elke andere geschikte vorm hebben.

In uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding wordt het raster groter naarmate het landbouwvoertuigsysteem op nieuwe plaatsen komt. Desalniettemin kan het raster echter, volgens voordelige uitvoeringsvormen, steeds rechthoekig blijven, wat betekent dat sommige van de raster elementen buiten het veld kunnen vallen. Om overlast bij berekeningen te minimaliseren, kan het raster aangroeien met een vooraf bepaald aantal elementen tegelijk, bv. wanneer de bestuurder langs een nieuwe kolom begint te rijden kan het raster groeien met m elementen, of wanneer de bestuurder langs een nieuwe rij begint te rijden kan het raster groeien met n elementen.

In een bijzondere uitvoeringsvorm kan het raster gedefinieerd worden door de bestuurder die eerst rond het veld rijdt.

De richting van het raster, bv. het rechthoekige raster, bij initialisatie kan verondersteld worden langs de noord-zuid as te liggen. Per slot van rekening, bij het begin kan het zijn dat de hoofdrichting van het veld niet gekend is voor het systeem, bijgevolg kan om het even welke richting geselecteerd worden voor de oriëntatie van het raster.

De selectie van het raster 91 leidt tot een matrix F, waarvan elk element een modelwaarde op één punt van het raster 91 is, d.i. in één gebied 92. Het model, volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, is een zeer flexibel model: het model kan elke vorm aannemen omdat het geen functie is, maar een verzameling van waarden met vooraf gedefinieerde verbanden tussen al deze waarden.

In een volgende stap kunnen de modelwaarden van de matrix F berekend worden, en opgeslagen worden in het plaatsspecifiek geheugen. In het bijzonder kan van het veldmodel en ten minste één eerder verkregen modelwaarde een waarde voor de veldeigenschap vóór het landbouwvoertuig-systeem voorspeld worden, bv. berekend, zoals voorgesteld door stap 191 van FIG. 19. De berekening van de modelwaarden (voorspelde waarden) overeenkomstig uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding houdt rekening met de volgende effecten: - Metingen: Reeds gemaakte metingen trekken modelwaarden in de richting van de gemaakte metingen. Elke effectieve meting wordt toegekend aan één positie in het raster 91 (en dus in de matrix F). Desalniettemin zijn de veld metingen niet exact en verontreinigd door ruis zoals sensorruis en/of bewerkingsruis. Indien de veld metingen exact zouden zijn, zou het model door al de metingen lopen. Een model volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding doet dit niet. Een aanzienlijk verschil kan optreden tussen een modelwaarde en een overeenkomstige veld meting.

- Minimale eerste afgeleide: In de natuur varieert de curve van een object zo weinig mogelijk. Dingen hebben de neiging om af te vlakken. Dit is ook van toepassing op veldeigenschappen zoals eigenschappen van het gewas, bv. gewasdichtheid, en eigenschappen van de akker, vb. helling van het terrein. Tijdens de modelleringfase wordt de afgeleide tussen twee aanliggende modelwaarden geoptimaliseerd. Met andere woorden, het oppervlak van het model kan enkel afwijken van een vlak indien de metingen voldoende hard trekken.

- Minimale tweede afgeleide: in de natuur variëren curves ook gelijkmatig. Dus zou de eerste afgeleide niet moeten wijzigen tenzij strikt noodzakelijk. Bijgevolg mag, volgens specifieke uitvoeringsvormen, ook de tweede afgeleide tussen twee aanliggende modelwaarden geminimaliseerd worden. In alternatieve uitvoeringsvormen kunnen meer dan twee aanliggende modelwaarden in rekening gebracht worden om dé tweede afgeleide te minimaliseren.

Elk van bovengenoemde effecten heeft zijn belang, maar natuurlijk dienen de effecten ten opzichte van elkaar in evenwicht gebracht te worden, wat enige afstemming vereist.

Tijdens het gebruik ervan wordt het landbouwvoertuigsysteem ten minste gedeeltelijk aangestuurd in antwoord op de voorspelde veldeigenschap(pen) die er vóór liggen, zoals geïllustreerd door stap 192 in FIG. 19.

De hierboven voorgestelde benadering wordt geformaliseerd in een wiskundige beschrijving. Vooreerst worden gemeten waarden gediscretiseerd in een matrix van meetwaarden. Een dergelijke transformatie van geografisch continue meetwaarden naar matrix elementen kan de volgende stappen omvatten: 1. Druk de GPS coördinaten (breedte, lengte) uit in meter, bv. door conversie van de GPS coördinaten in het WGS84 Geodetisch Coördinaten Systeem. Op deze manier wordt de plaats van het landbouwvoertuigsysteem bijvoorbeeld uitgedrukt in meter ten opzichte van de startpositie van het landbouwvoertuigsysteem.

2. Aangezien de hoofdrichting van het veld niet op voorhand gekend is, kunnen de afmetingen van de matrix overeenkomstig uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding uitgelijnd worden met de noord-zuid- en de oost-west-assen van de wereldbol. Overeenkomstig alternatieve uitvoeringsvormen, bijvoorbeeld indien een aanduiding van de oriëntatie van het veld op voorhand zou gekend zijn, kan elke andere geschikte oriëntatie gekozen worden als de hoofdrichting. De waarden van de x- en y- componenten van de eerste meting in het veld kunnen opgeslagen worden, bijvoorbeeld als offsetx en offsety. Dit gebeurt enkel wanneer de eerste meetwaarde wordt toegevoegd. Op dat moment is de afwijking gedefinieerd, zodat alle metingen relatief ten opzichte van de eerste positie in het veld kunnen gebeuren, als aangeduid onder punt 1 hierboven.

3. De continue coördinaten worden dan omgezet in discrete coördinaten. De resolutie van de matrix van meetwaarden kan worden ingesteld op een vooraf bepaalde resolutiewaarde. Als een voorbeeld kan de resolutie van de matrix van meetwaarden worden ingesteld op 5 meter. Natuurlijk vormt de selectie van de resolutie van de matrix van meetwaarden een afweging tussen berekeningstijd en nauwkeurigheid. Echter, de meeste landbouwvoertuig-systemen, zoals bv. maaidorsers, zullen normaal niet dichter dan 5 meter van elkaar komen aangezien de meeste voorzetapparaten breder zijn dan 5 meter. Indien verschillende metingen betrekking hebben om eenzelfde matrixelement, kan een gemiddelde meting voor dat matrixelement bepaald worden.

4. In uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding kan de matrix van meetwaarden automatisch worden uitgebreid wanneer metingen buiten de huidige matrix van meetwaarden worden opgenomen.

Naast de matrix van meetwaarden wordt een modelmatrix gecreëerd, die de modelwaarden of dus de voorspelde waarden bevat, waarbij de modelmatrix dezelfde afmetingen heeft als de matrix van meetwaarden. De modelwaarden kunnen bekomen worden via een optimalisatie probleem, waarbij een kostfunctie van de modelwaarden wordt geoptimaliseerd, bv. geminimaliseerd.

In bijzondere uitvoeringsvormen, enkel als een voorbeeld, sommeert de te optimaliseren kostfunctie, voor elke plaats in het raster, het gewogen kwadratisch verschil tussen de modelwaarde en een gemeten waarde op die plaats, het gewogen kwadraat van de eerste afgeleide in orthogonale richtingen van de modelwaarden, en het gewogen kwadraat van de tweede afgeleiden in orthogonale richtingen van de modelwaarden:

met (2) waarbij aid de modelwaarde, of dus de voorspelde waarde is, op plaats (i, j), tij de gemeten waarde op dezelfde plaatse en cid aanduidt of een meetwaarde beschikbaar is voor plaats (i, j). Al deze verschillende termen kunnen gewogen worden, wat gedaan wordt door de parameters ßu βδιί, ßsj, ßs*,i en ß?j. Normaal worden de gewichtsfactoren identiek genomen voor beide richtingen (i en j), overeenkomend met de orthogonale richtingen x en y zoals voorgesteld in FIG. 8. Het aantal af te stellen parameters kan dus gereduceerd worden tot drie, namelijk ßt om de gemeten waarden te wegen, βδ om de eerste-orde afgeleide te wegen en ß# om de tweede-orde afgeleide te wegen. De initiële waarden van de gewichtsparameters kunnen bepaald worden op basis van fysische kennis van de waarden van deze afgeleiden. Deze waarden kunnen dan verder verbeterd worden door afstellen (gis- en mismethode rond de initiële waarden).

Aangezien het aantal termen in de doelwaarden varieert, afhankelijk van de omgeving van het landbouwvoertuigsysteem, kunnen alle termen eerst genormaliseerd worden met yu ys en γ?, en dan gewogen met hun respectievelijke factoren. Men kan een bijkomende voorwaarde toevoegen aan deze gewichtsparameters zonder verlies aan algemeenheid, namelijk:

(3) wat het aantal af te stellen parameters reduceert tot twee. De eerste afgeleiden van vergelijking (1) kunnen worden gedefinieerd als:

(4) (5)

De tweede-orde afgeleiden kunnen worden gedefinieerd als:

(6) (7)

Het dient te worden opgemerkt dat in vergelijking (1) de eerste en tweede-orde afgeleiden ook punten in rekening brengen die de matrix van meetwaarden (of matrix van modelwaarden) omgeven. In het algemeen volgt uit de vergelijkingen die de eerste en tweede-orde afgeleiden definiëren, d.i. vergelijkingen (4), (5), (6) en (7), dat de modelwaarden in de buurt van het te optimaliseren gebied ook in rekening worden gebracht.

In bijzondere uitvoeringsvormen kunnen speciale maatregelen getroffen worden om ofwel: - de modelwaarden buiten de huidige matrix van meetwaarden te gebruiken, waarbij de huidige matrix van meetwaarden een deelverzameling is van de matrix van meetwaarden gedefinieerd door de spanwijdte van het model zoals bijvoorbeeld geïllustreerd in FIG. 1; - of, om de functies zoals gedefinieerd door vergelijking (1) te wijzigen zo dat de afgeleiden enkel waarden binnen de matrix van meetwaarden in rekening brengen. Dit is de standaardsituatie indien geen modelwaarden buiten de matrix van meetwaarden gekend zijn.

Bovenstaande en andere randvoorwaarden kunnen in rekening gebracht worden, en een veelheid aan mogelijke uitvoeringsvormen bestaat.

Optimaliseren, bv. minimaliseren, van de kostfunctie als voorgesteld in vergelijking (1) komt neer op het oplossen van de volgende systeem van vergelijkingen: (8)

Met andere woorden, voor elke modelwaarde wordt een lineaire vergelijking aan het systeem toegevoegd.

Bij wijze van voorbeeld wordt de tweede-orde afgeleide volgens de i richting van vergelijking (6) beschouwd. De volgende overeenkomst met betrekking tot schrijfwijze kan worden gebruikt:

(9) waar at voor het linker element staat, ac voor het centrale element en ar voor het rechtse element. Voor elk element van de matrix van modelwaarden is er in vergelijking (1) een term zoals vergelijking (6) aanwezig. Zoals aangetoond in vergelijking (8) dient de afgeleide van vergelijking (1) berekend te worden voor elke modelwaarde. Indien enkel de tweede afgeleide volgens de richting i in rekening gebracht wordt, leidt dit reeds tot drie componenten in de afgeleide van de modelwaarde a(i/. Per slot van rekening kan atJ het linker, centraal of rechter element zijn van vergelijking (6).

In de eerste plaats moeten de afgeleiden van vergelijking (6) naar ah ac en ar worden berekend; met uitzondering van een constante factor die het resultaat niet beïnvloedt leidt dit tot:

(10)

Nu wordt de bijdrage van de tweede afgeleide in de i-richting zoals gegeven door vergelijking (6) bij de afgeleide van vergelijking (1) naar berekend, met atJ een modelwaarde in het midden van de matrix van modelwaarden (geen randeffecten). Dit kan worden samengevat in Tabel 1. Het effect van de andere termen van vergelijking (1) wordt op een analoge manier berekend, maar is hieronder niet geïllustreerd.

Tabel 1 : De bijdrage van vergelijking (6) tot de afgeleide van vergelijking (1) naar atJ. De bijdragen van a{, ac en ar in vergelijking (10) worden apart opgelijst.

Het is een voordeel van een model overeenkomstig uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding dat het de mogelijkheid biedt een gelijkmatige extrapolatie van het veld te maken naar niet eerder bezochte gebieden. De extrapolatie waarden zijn natuurlijk enkel een beste gok, aangezien er geen effectieve metingen beschikbaar zijn, maar zij geven een idee van wat in dat gebied kan verwacht worden. Dit kan zeer nuttig zijn om de werking van een landbouwvoertuigsysteem zoals bijvoorbeeld een maaidorser te optimaliseren.

Het online toepassen van een methode volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding voegt twee extra vereisten toe aan de methode zoals hierboven uiteengezet, namelijk:

De complexiteit van de berekeningen dient aanvaardbaar te zijn. Online toepassing vereist dat het algoritme op regelmatige tijdsintervallen wordt uitgevoerd, bijvoorbeeld eens per 10 seconden. Het moet bijgevolg haalbaar zijn om de volledige berekening binnen die tijdsperiode uit te voeren op hardware die beschikbaar is op het landbouwvoertuigsysteem.

Een actualisatiesysteem dient te worden bedacht, om toe te laten nieuwe informatie (meetwaarden) toe te voegen aan een bestaand model. Wanneer nieuwe meetwaarden beschikbaar zijn wordt het model van het veld recursief geactualiseerd.

Het oplossen van het systeem van vergelijkingen zoals voorgesteld in vergelijking (8) vergt de meeste rekenkracht. Om het mogelijk te maken de model actualisatie online uit te voeren binnen het vooraf bepaalde, beperkte tijdsinterval, dienen de afmetingen van het systeem beperkt te worden. Eén oplossing hierbij is enkel de modelwaarden te optimaliseren over een deel van het veld 90. Met andere woorden, modelwaarden in de buurt van de huidige plaats van het landbouwvoertuigsysteem worden geactualiseerd, en de andere modelwaarden die reeds aanwezig zijn worden gehouden als randvoorwaarden.

Opdat de tweede-orde afgeleide correct zou functioneren dienen waarden voor een spanwijdte van ten minste twee elementen in alle richtingen rond de huidige positie in rekening gebracht te worden. Dit wordt voorgesteld in FIG. 1, die een uitvoeringsvorm illustreert waar een gebied van precies twee waarden rond de huidige plaats in rekening gebracht wordt. In FIG. 1 duidt ‘0’ de huidige plaats van het landbouwvoertuigsysteem aan, ‘x’ zijn de plaatsen waarvan meetwaarden, indien aanwezig, in rekening gebracht worden, duidt op plaatsen waarvan de modelwaarde (indien aanwezig) gebruikt wordt als randvoorwaarde voor de eerste en tweede afgeleiden, en duidt op plaatsen waarvan de modelwaarde (indien aanwezig) enkel gebruikt wordt als randvoorwaarde voor de tweede-orde afgeleide.

Om een idee the hebben van de haalbaarheid van een model volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding in een online omgeving zijn uitvoeringstijden opgeslagen voor verschillende reeksen van het lokaal model.

Deze testen werden uitgevoerd in Matlab op een Windows XP machine (Intel 2.0 GHz, 1GB RAM). Het dient te worden opgemerkt dat geen inspanningen werden geleverd om de implementatie van het algoritme te optimaliseren. De resultaten worden voorgesteld in Tabel 2.

Tabel 2: benodigde rekentijd voor één actualisatie stap van het algoritme voor modellen met verschillende spanwijdte. Een model met spanwijdte 2 betekent dat twee meetwaarden in elke richting rond de plaats van de maaidorser in rekening gebracht worden.

Het dient te worden opgemerkt dat de uitvoeringstijd opgenomen wordt met Matlab, wat impliceert dat zeer lage tijden niet nauwkeurig opgemeten worden. Dit is waarschijnlijk de reden waarom de standaard afwijking nagenoeg constant blijft voor de eerste paar spanwijdtes van het model. De berekeningstijd is aanvaardbaar, maar verhoogt snel met grotere spanwijdtes van het model. De gemiddelde uitvoeringstijd verdubbelt met elke verhoging (met 1) van de spanwijdte. Dit kan worden verwacht, aangezien de grootte van het probleem (aantal variabelen) kwadratisch toeneemt met de spanwijdte, en een systeem vergelijkingen een oplossingstijd heeft waarvan geweten is dat die C^x3) is, met x het aantal variabelen. De gemiddelde uitvoeringstijden zijn uitgetekend in FIG. 2. De steile toename in berekeningstijd in functie van de grootte van het probleem dient te worden opgemerkt.

Testen hebben aangetoond dat een model met spanwijdte 3 reeds redelijk goede resultaten levert (met een plaatsresolutie van 5 meter). Indien de resolutie wordt verhoogd zal natuurlijk een model met grotere spanwijdte nodig zijn om dezelfde modeleigenschappen te bereiken.

Voorbeeld

Om de methode volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding te illustreren, zijn GPS data gebruikt van een veld iets groter dan 1ha. In de geïllustreerde uitvoeringsvorm is de veldeigenschap het veld profiel, en deze veldeigenschap is gemodelleerd op basis van de coördinaten en hoogtemetingen van een GPS-systeem dat geïnstalleerd is op een landbouwvoertuig. Uiteraard kan, overeenkomstig uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, een gelijkaardige methode gebruikt worden om bijvoorbeeld eigenschappen van het gewas zoals gewasdichtheid te modelleren.

De gemeten hoogtes van het veld, gebruikt in het voorbeeld, zijn voorgesteld in FIG. 3 en FIG. 4. FIG. 3 is een grafiek van de gemeten punten, en FIG. 4 is een overeenkomstige maasvoorstelling. Het opgemeten veld heeft duidelijk een put in het midden.

Overeenkomstig uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding wordt een raster over het veld gedefinieerd. Het raster heeft een vooraf bepaalde resolutie. In de geïllustreerde uitvoeringsvorm is de resolutie van het raster op 5 meter ingesteld. Met deze resolutie leidt het opgemeten veld van het voorbeeld tot een raster matrix van ongeveer 15 bij 40 elementen.

Een model zoals uitgedrukt door vergelijking (1) is gebruikt. Dit model is toegepast op elementen van het raster welke binnen een vooraf bepaalde spanwijdte liggen rond de huidige plaats van het landbouwvoertuigsysteem dat het veld bewerkt. Bij wijze van voorbeeld, is voor de geïllustreerde uitvoeringsvorm een spanwijdte van 3 waarden gebruikt. Dit betekent dat in elke stap de modelwaarden in een gebied van 7x7 (2x3+1 )2 elementen van het raster geoptimaliseerd worden. Experimenten hebben aangetoond dat het gebruik van grotere spanwijdtes weinig of geen voordeel biedt. Dit volgt uit de wiskundige beschrijving, die het gedrag van het veld zeer lokaal definieert. Deze lokale benadering is noodzakelijk om een nauwkeurige beschrijving te bekomen van een sterk niet-lineair oppervlak zoals bijvoorbeeld getoond in FIG. 3.

De tweede-orde afgeleide term in de beschrijving (cfr. vergelijking (1)) is eigenlijk de belangrijkste term voor het beschrijven van de veldeigenschappen. Deze term zorgt er voor dat het profiel van het veldmodel gelijkmatig varieert. Echter, de tweede-orde term kan ook aanleiding geven tot instabiliteiten. Indien er twee waarden zijn, en één is groter dan de andere, dan zal de tweede-orde term een (soms steile) helling voorspellen. De eerste-orde afgeleide garandeert stabiliteit. Dit wordt voorgesteld in FIG. 5 en FIG. 6, waarin het model is voorgesteld met alle veldgegevens ingevuld. In FIG. 5 is een zeer kleine gewichtsparameter geselecteerd voor de eerste afgeleide, terwijl in FIG. 6 een 5 maal groter gewicht voor de eerste afgeleide is gebruikt. Het model van FIG. 5 is duidelijk onstabiel, terwijl het model van FIG. 6 het veld nauwkeuriger voorspelt.

Natuurlijk is een andere nuttige component, het relatief gewicht van de metingen zelf (eerste term in vergelijking (1)). De gewichtsparameters die het beste veldmodel leveren zijn constant voor de meeste soorten akkerreliëf, maar kunnen afhankelijk zijn van de spanwijdte van de matrix. Zoals hierboven vermeld lijkt het oppervlak van het geïllustreerde voorbeeld nog steeds een beetje te scherp. Het model dat gebruikt werd voor het experiment is niet zo gelijkmatig als het zou zijn in de gebieden waar metingen aanwezig zijn, omdat de parameters niet geoptimaliseerd waren. Dit kan verbeterd worden door de gewichtsparameters ßu ß6:U ßsj, ßv.t en ßs>j van vergelijking (1) te wijzigen. Het effect van het afstellen van de gewichtsparameters is voorgesteld in FIG. 7, die het model toont met een gereduceerd gewicht toegekend aan de metingen. Dit leidt duidelijk tot een gelijkmatiger oppervlak.

Voorbeeld

Hierna zijn een paar schematische voorbeelden geïllustreerd van hoe een model volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding kan toegepast worden op een raster dat een veld bedekt.

Bij wijze van voorbeeld is een te bewerken veld 90 voorzien van, bv. bedekt met, een raster 91, bv. een raster van nxm elementen met elk een vooraf bepaalde resolutie van bv. 5 meter bij 5 meter, zoals voorgesteld in FIG. 8. Na verloop van tijd, gedurende een tijdsperiode tijdens dewelke een landbouwvoer-tuigsysteem het veld bewerkt, worden de elementen van het raster 91, in overeenstemming met uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, opgevuld met waarden die een veldeigenschap voorstellen. De veldeigenschap kan bijvoorbeeld de akkerhelling zijn, maar de uitvinding is niet daartoe beperkt. In overeenkomst met uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding, worden waarden voor de veldeigenschap bepaald door meting wanneer een landbouwvoertuigsysteem zich over de elementen voortbeweegt. Op hetzelfde moment worden door berekening uit het model waarden die de veldeigenschap voorstellen bepaald voor omgevende elementen binnen een spanwijdte rond de huidige plaats van het landbouwvoertuigsysteem. Dit is geïllustreerd in FIG. 9 tot FIG. 17.

Wanneer een landbouwvoertuigsysteem een eerste doorgang 93 door het veld 90 start (FIG. 9), is er nog aan geen van de elementen een waarde voor de veldeigenschap toegekend. Het landbouwvoertuigsysteem is voorzien van een sensor om een waarde voor de veldeigenschap te meten van het element waar het voorbij komt. In het getoonde voorbeeld kan het landbouwvoertuigsysteem bijvoorbeeld voorzien zijn van een GPS-systeem voor het meten van de hoogte van het landbouwvoertuigsysteem.

FIG. 10 illustreert de situatie waar enkel drie metingen gedaan zijn in een gebied met spanwijdte 2 rond de huidige plaats van het landbouwvoertuigsysteem, waarbij deze huidige plaats is aangeduid door het vierkant. Op basis van deze drie meetwaarden worden de waarden voor de veldeigenschap van de overige elementen in het gebied berekend, en het resultaat is voorgesteld in FIG. 11. Het model volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding is zo dat het in rekening brengt dat de veldeigenschap op continue wijze varieert. Bijgevolg zal het model voor het berekenen van niet-gemeten waarden overeenkomstig uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding in de richting van voortbewegen van het landbouwvoertuigsysteem (y-richting), waar de drie gemaakte metingen een afname van de veldeigenschap aantonen, bv. een neerwaartse helling, een continu afnemende veldeigenschap voorspellen zoals voorgesteld in FIG. 11. In de andere richting (x-richting), loodrecht op de richting van beweging, waar geen meetwaarden noch eerder voorspelde waarden beschikbaar zijn, zal de minimale eerste afgeleide leiden tot zelfde waarden van de veldeigenschappen als de waarden reeds aanwezig in de middelste kolom. Het resultaat is voorgesteld in FIG. 11.

FIG. 12 illustreert een situatie waarin, tijdens een vorige doorgang, de meetwaarde aangeduid bovenaan het gebied met spanwijdte 2 rond de huidige positie van het landbouwvoertuigsysteem, is bepaald. Tijdens de huidige doorgang, wanneer het landbouwvoertuigsysteem door het veld rijdt, zijn meetwaarden bepaald zoals aangeduid in de rest van het gebied. De corresponderende waarden in het gebied met spanwijdte 2 rond de effectieve positie van het landbouwvoertuigsysteem (aangeduid door het vierkant) worden bepaald door berekening uit het model volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding. De meetwaarden zoals voorgesteld in FIG. 12 tonen dat er, in bewegingsrichting, eerste een afname van de veldeigenschap is, en daarna een afvlakking daarvan. FIG. 13 illustreert, naast de opgemeten waarden (in het vet) ook de waarden zoals effectief berekend uit het model. Het model volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding is zo dat het in rekening brengt dat de veldeigenschappen op een continue wijze variëren. In FIG. 13 kan gezien worden dat de berekende waarden, in een richting loodrecht op de richting van beweging, dezelfde waarden aannemen als de gemeten waarden op hetzelfde niveau.

FIG. 14 illustreert een gebied waarvan één kolom met waarden tevoren werd bepaald. Louter als voorbeeld kunnen de waarden in de linkse kolom waarden zijn die werden bepaald bv. door berekening tijdens een vorige doorgang van het landbouwvoertuigsysteem een paar kolommen er naast. De middelste kolom waarden kunnen worden bepaald door metingen uitgevoerd door het landbouwvoertuigsysteem dat over de elementen in deze kolom voorbij komt.

FIG. 15 illustreert, behalve de reeds eerde gekende waarden, ook de waarden die bepaald worden door het veldmodel dat een veldeigenschap, bv. de toestand van een akker zoals de akkerhelling, of de toestand van een gewas zoals dichtheid of vochtigheid van het gewas correleert met een specifieke plaats in het veld. Het veldmodel volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding is zo dat het in rekening brengt dat de veldeigenschap op een nagenoeg constante wijze varieert. De veldeigenschap vóór het landbouwvoertuigsysteem wordt voorspeld (berekend) zo dat ze blijvend afneemt, maar in het licht van de gemeten constante hoge waarden in de linker kolom, wordt de afname in de middelste kolom verminderd in vergelijking met de vermindering achter het landbouwvoertuigsysteem (afgeleiden tussen naburige waarden in de spanwijdte worden geminimaliseerd). Indien niet, dan zou de verandering in waarde van de veldeigenschap in een richting loodrecht op de bewegingsrichting van het landbouwvoertuigsysteem niet op een nagenoeg constante wijze plaatsgrijpen.

FIG. 16 illustreert een gebied met spanwijdte 2 waarin twee kolommen met waarden gekend zijn, in het voorgestelde voorbeeld de linker- en de rechterkolommen van het gebied. Wanneer een landbouwvoertuigsysteem over de middelste kolom van het gebied voorbij komt, en aanwezig is in het centrum van het gebied zoals aangeduid door het vierkant, worden de onbekende waarden van het gebied bepaald, d.i. berekend door het model volgens uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding op het raster te passen. Afgeleiden tussen naburige waarden in de spanwijdte worden in beide richtingen geminimaliseerd. De resulterende waarden zijn voorgesteld in FIG. 17.

De hierboven beschreven uitvoeringsvormen van de methode van onderhavige uitvinding kunnen geïmplementeerd worden in een verwerkingssysteem als voorgesteld in FIG. 18, dat een configuratie toont van een verwerkingssysteem 108 dat ten minste één programmeerbare processor 181 omvat, gekoppeld aan een geheugensubsysteem 182 dat ten minste één vorm van geheugen omvat, bv. RAM, ROM en zo verder. Het dient te worden opgemerkt dat de processor(en) 181 een processor voor algemene doeleinden of een processor voor specifieke doeleinden mag zijn, en mag voorzien zijn om ingelijfd te worden in een toestel, bv. een chip die andere componenten heeft die andere functies vervullen. Eén of meerdere aspecten van onderhavige uitvinding kunnen dus geïmplementeerd worden in de digitale elektronische circuits, of in computerapparatuur, ingebedde programmatuur, programmatuur, of in combinaties daarvan. Het verwerkingssysteem 180 kan een opslag-subsysteem 183 omvatten dat ten minste één schijfeenheid en/of CD-ROM aansturing en/of DVD aansturing heeft. In sommige implementaties kunnen een weergave systeem, een klavier, en een aanwijs toestel deel uitmaken van een gebruikersinterface deelsysteem 184 om een gebruiker toe te laten manueel informatie in te geven, zoals bijvoorbeeld afmetingen van het raster. Poorten om gegevens te ontvangen en uit te sturen kunnen eveneens voorzien zijn. Meer elementen zoals interfaces naar verscheidene toestellen, en zo verder, kunnen voorzien zijn, maar worden niet geïllustreerd in FIG. 18. De verschillende elementen van het verwerkingssysteem 180 kunnen op verschillende manieren gekoppeld zijn, bijvoorbeeld via een bus-subsysteem 185 dat in FIG. 18 voor de eenvoud voorgesteld wordt als een systeem met één bus, maar door de vakman begrepen dient te worden als een bus-subsysteem dat ten minste één bus omvat. Het geheugen van het geheugen deelsysteem 182 kan op een bepaald moment een deel of alle (beide gevallen getoond als 186) instructies van een set instructies bevatten die, wanneer ze worden uitgevoerd op het verwerkingssysteem 180, de stappen van de uitvoeringsvormen van een methode als hierboven beschreven uitvoeren. Dus, hoewel de apparatuur van het verwerkingssysteem 180 zoals voorgesteld in FIG. 18 tot de stand van de techniek behoort, behoort een systeem dat de instructies omvat om aspecten van de methodes om een landbouwvoertuigsysteem aan te sturen niet tot de stand van de techniek, en daarom wordt FIG. 18 niet aangeduid met “stand van de techniek”.

De onderhavige uitvinding sluit ook een computerprogrammaproduct in dat de functionaliteit van één van de methodes volgens onderhavige uitvinding voorziet wanneer het wordt uitgevoerd op een rekentoestel. Een dergelijk computerprogrammaproduct kan tastbaar belichaamd worden in een gegevensdrager die een machine-leesbare code omvat voor uitvoering door een programmeerbare processor. Onderhavige uitvinding heeft dus betrekking op een gegevensdrager die een computerprogrammaproduct omvat dat, wanneer het wordt uitgevoerd op een rekentoestel, instructies voorziet voor het uitvoeren van één van de methodes zoals hierboven beschreven. De term “gegevensdrager” verwijst naar elk medium dat kan gebruikt worden bij het voorzien van instructies voor uitvoering aan een processor. Een dergelijk medium kan vele vormen aannemen, inclusief maar niet daartoe beperkt de niet-vluchtige media, en transmissiemedia. Niet-vluchtige media omvatten, bijvoorbeeld, optische of magnetische schijven, zoals een opslagsysteem dat deel uitmaakt van een massa-opslag systeem. Algemeen voorkomende vormen van computer leesbare media omvatten een CD-ROM, een DVD, een flexibele schijf of diskette, een geheugenstick, een band, een geheugenchip of een patroon of elk ander medium dat door een rekentoestel kan gelezen worden. Verschillende vormen van door computer leesbare media kunnen betrokken zijn bij het overdragen van één of meer sequenties of één of meer instructies aan een processor voor uitvoering ervan. Het computerprogrammaproduct kan ook via een draaggolf in een netwerk worden verzonden, zoals een lokaal netwerk, een wijd netwerk of het internet. Transmissiemedia kunnen de vorm aannemen van akoestische golven of lichtgolven, zoals deze welke gegenereerd worden tijdens radiogolf- en infrarood-datacommunicatie. Transmissiemedia omvatten coaxiale kabels, koperdraad en optische vezels, inclusief de draden die een bus omvatten binnen een computer.

De voorafgaande beschrijving geeft details van bepaalde uitvoeringsvormen van de uitvinding. Het zal echter duidelijk zijn dat, hoe gedetailleerd de tekst van het voorgaande ook is, de uitvinding op verschillende manieren kan worden uitgevoerd. Het dient te worden genoteerd dat uit het gebruik van welbepaalde terminologie bij het beschrijven van bepaalde kenmerken of aspecten van de uitvinding niet mag worden afgeleid dat de terminologie hierin wordt geherdefinieerd om beperkt te worden tot het insluiten van enige specifieke eigenschap van de kenmerken of aspecten van de uitvinding waarmee deze terminologie geassocieerd wordt.

Claims (18)

1. Een methode voor het sturen van een landbouwvoertuigsysteem wanneer het voertuig beweegt langs een traject over een veld, de methode omvattend: het verstrekken van een veldmodel dat een veldeigenschap correleert met een specifieke plaats in het veld; het voorspellen, uit het veldmodel en ten minste één eerder verkregen waarde voor de veldeigenschap, van een waarde voor de veldeigenschap vóór het landbouwvoertuigsysteem, aldus een verwachte veldeigenschap verkrijgend; en het sturen van het landbouwvoertuigsysteem tenminste deels in reactie op de verwachte veldeigenschap, waarbij het verstrekken van een veldmodel dat een veldeigenschap correleert met een specifieke plaats in het veld de veronderstelling omvat dat de veldeigenschap op een continue wijze varieert.

2. Een methode volgens conclusie 1, waarbij het veldmodel veldmodel-variabelen omvat, waarin de veronderstelling dat de veldeigenschappen op een continue wijze variëren, het in rekening brengen van eerste- en tweede-orde afgeleiden van de veldmodelvariabelen omvat.

3. Een methode volgens conclusie 2, waarin hét verstrekken van een veldmodel dat een veldeigenschap beschrijft, het optimaliseren van een kostfunctie omvat die rekening houdt met het verschil tussen een modelwaarde en een meetwaarde op een specifieke plaats, met de eerste afgeleiden in orthogonale richtingen van de modelwaarden en met de tweede afgeleiden in orthogonale richtingen van de modelwaarden.

4. Een methode volgens conclusie 2 of 3, waarin het verstrekken van een veldmodel dat een veldeigenschap beschrijft het sommeren omvat van een factor gerelateerd aan het kwadraat van het verschil tussen een modelwaarde en een meetwaarde op een plaats in het veld, een factor gerelateerd aan het kwadraat van de eerste-orde afgeleide in orthogonale richtingen van de modelwaarde en een factor gerelateerd aan het kwadraat van de tweede-orde afgeleiden in orthogonale richtingen van de modelwaarden.

5. Een methode volgens conclusie 4, waarin het verstrekken van een veldmodel het wegen van de factoren voor sommeren omvat.

6. Een methode volgens één van de voorgaande conclusies, waarin het voorspellen van een waarde voor de veldeigenschap vóór het landbouw-voertuigsysteem de berekening omvat van waarden van de veldeigenschap in een gebied rond een huidige plaats van het landbouwvoertuigsysteem bepaald door een spanwijdte niet groter dan 6.

7. Een methode volgens één van de voorgaande conclusies, waarin het voorspellen van een waarde voor de veldeigenschap vóór het landbouwvoertuigsysteem het bijwerken van het model van het veld omvat wanneer nieuwe metingen beschikbaar zijn.

8. Een methode volgens één van de voorgaande conclusies, bovendien omvattend het plaatsen van een raster over het veld, het raster bestaand uit een veelheid van elementen, en het bepalen van een waarde voor de veldeigenschap voor de elementen van het raster.

9. Een methode volgens conclusie 8, waarin het passen van een raster over het veld omvat het passen van een raster over het veld met een resolutie bepaald door de werkbreedte van een apparaat van het landbouwvoertuigsysteem.

10. Een computerprogrammaproduct voor het uitvoeren van een methode als in één van de conclusies 1 tot 9 wanneer het wordt uitgevoerd op een rekentoestel geassocieerd met een landbouwvoertuigsysteem.

11. Een machine leesbare data opslag die het computerprogrammaproduct van conclusie 10 bevat. r

12. Transmissie over een lokaal of wijd telecommunicatienetwerk van signalen die het computerprogrammaproduct van conclusie 10 voorstellen.

13. Een landbouwvoertuigsysteem aangepast om aangestuurd te worden door een controlesignaal gegenereerd op basis van een voorspelde waarde voor een veldeigenschap vóór het landbouwvoertuigsysteem, de voorspelde waarde berekend uit een veldmodel dat de veldeigenschap correleert met een specifieke locatie in het veld, en ten minste één eerder verkregen waarde voor de veldeigenschap, waarin het veldmodel veronderstelt dat de veldeigenschap varieert op een continue wijze.

14. Een landbouwvoertuigsysteem volgens conclusie 13, verder een controle systeem omvattend voor het aansturen van een besturingsparameter van een voertuigsysteem of een parameter van een voertuigsysteem attribuut.

15. Een landbouwvoertuigsysteem volgens conclusie 14, waarin het controle systeem aangepast is om het controlesignaal te genereren.

16. Een landbouwvoertuigsysteem volgens één van conclusies 13 tot 15, verder een sensoreenheid omvattend voor het meten van de veldeigenschap.

17. Een landbouwvoertuigsysteem volgens conclusie 16, waarin de sensoreenheid één of meer van een sensor voor het meten van een toestand van landbouwgrond of een sensor voor het meten van een eigenschap van het gewas omvat.

18. Een landbouwvoertuigsysteem volgens één van conclusies 13 tot 17, bovendien een plaats specifiek geheugen omvattend voor het opslaan van meetwaarden van één of meer veldeigènschappen.