BR102018009418A2 - sistema agrícola - Google Patents

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BR102018009418A2
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Trevor STANHOPE
Kevin Smith
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Cnh Industrial America Llc
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Abstract

trata-se de um sistema compreendendo um ou mais sensores de radar (210) configurados para obter dados de radar (212) representativos da linha de plantio (104) em um campo agrícola (102); e um controlador (214) configurado para determinar dados de propriedade de linha de plantio (216) com base nos dados de radar (212).

Description

(54) Título: SISTEMA AGRÍCOLA (51) Int. Cl.: A01D 41/127; G01S 13/06; G01S 13/89.
(52) CPC: A01D 41/1278; G01S 13/06; G01S 13/89.
(30) Prioridade Unionista: 09/05/2017 US 15/590.639.
(71) Depositante(es): CNH INDUSTRIAL AMERICA LLC.
(72) lnventor(es): LUCA FERRARI; TREVOR STANHOPE; KEVIN SMITH.
(57) Resumo: Trata-se de um sistema compreendendo um ou mais sensores de radar (210) configurados para obter dados de radar (212) representativos da linha de plantio (104) em um campo agrícola (102); e um controlador (214) configurado para determinar dados de propriedade de linha de plantio (216) com base nos dados de radar (212).
Figura 1a ζ-ίόίίίό:·:·;·^;^
1/20 “SISTEMA AGRÍCOLA”
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [001] Determinar as propriedades das linhas de plantio que serão processadas por um veículo agrícola, tal como um pulverizador, pode ser benéfico para aprimorar a operação do veículo agrícola. Por exemplo, o erro de desvio de rota, que pode resultar no veículo agrícola danificando as linhas de plantio, pode ser reduzido.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [002] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é proporcionado um sistema compreendendo:
[003] um ou mais sensores de radar configurados para obter dados de radar de plantio representativos das linhas de plantio no campo agrícola; e [004] um controlador configurado para determinar dados de propriedade de plantio com base nos dados de radar, em que os dados de propriedade de plantio são representativos de uma ou mais propriedades de linhas de plantio que estão em um campo.
[005] Vantajosamente, tais sensores de radar podem gerar dados de radar que são melhores representativos das linhas de plantio do que é possível com os sensores ópticos. Isto pode possibilitar que um veículo agrícola seja controlado com maior precisão, o que pode resultar em redução de erros de desvio de rota e redução de danos ao plantio.
[006] Os dados de propriedade de plantio podem compreender dados de localização de plantio, que são representativos da localização de uma linha de plantio, opcionalmente em relação ao veículo agrícola.
[007] O controlador pode ser configurado para determinar dados de plano de rota que são representativos de uma rota a ser tomada por um veículo agrícola no campo agrícola, baseado nos dados de propriedade de plantio.
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2/20 [008] O controlador pode ser configurado para determinar instruções de controle de veículo para um veículo agrícola, com base nos dados de propriedade de plantio. As instruções de controle de veículo podem compreender instruções de direção do veículo para automaticamente controlar a direção de deslocamento do veículo agrícola.
[009] Os dados de propriedade de plantio compreendem: dados de localização de plantio que são representativos da localização de uma linha de plantio em relação ao veículo agrícola; e/ou dados de localização de ausência de plantio que são representativos da localização ou ausência de uma linha de plantio em relação ao veículo agrícola. As instruções de direção do veículo podem ser para controlar automaticamente a direção de deslocamento do veículo agrícola de modo que os dados de localização de plantio e/ou os dados de localização de ausência de plantio tendam a um valor predeterminado. O valor predeterminado pode ser representativo de uma localização predeterminada em relação ao veículo agrícola.
[010] O controlador pode ser configurado para: determinar um valor de confiança de propriedade associado aos dados de propriedade de plantio, e determinar as instruções de controle do veículo também com base no valor de confiança de propriedade.
[011] As instruções de controle de veículo podem compreender instruções de velocidade do veículo para controlar automaticamente a velocidade do veículo agrícola.
[012] As instruções de controle do veículo podem ser configuradas para fazer com que um dispositivo de saída forneça instruções a um operador do veículo agrícola para ajustar uma velocidade e/ou direção de deslocamento do veículo agrícola.
[013] O sistema pode adicionalmente compreender um veículo agrícola que é configurado para ser operado de acordo com as instruções de controle do veículo.
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3/20 [014] O controlador pode ser configurado para: filtrar os dados de radar de plantio pela aplicação de um ou mais valores de coeficiente de filtro para fornecer dados de radar de plantio filtrados; definir o um ou mais valores de coeficiente de filtro com base em um ou mais parâmetros de plantio; e determinar os dados de propriedade de plantio com base nos dados de radar de plantio filtrados.
[015] O um ou mais sensores de radar podem ser configurados para obter dados de radar em campo representativos de um ou mais objetos em e/ou características de um campo agrícola. O controlador pode ser configurado para: determinar dados de propriedade de campo com base nos dados de radar em campo; e determinar dados de plano de rota e/ou instruções de controle de veículo com base: (i) nos dados de propriedade de plantio, e (ii) nos dados de propriedade de campo.
[016] O um ou mais sensores de radar podem ser associados a um veículo agrícola, e podem ser configurados para obter dados de radar de plantio que são representativos do plantio no campo agrícola nas imediações do veículo agrícola.
[017] O sistema pode adicionalmente compreender o veículo agrícola. O um ou mais sensores de radar podem ser posicionados no veículo agrícola de modo que eles possuam um campo de visão que esteja acima dos dosséis da cultura. O um ou mais sensores de radar são posicionados no veículo agrícola de modo que possuam um campo de visão que esteja abaixo de um dossel das linhas de plantio.
[018] O um ou mais sensores de radar podem ser posicionados seletivamente no veículo agrícola em: (i) uma primeira posição de radar de modo que eles possuam um primeiro campo de visão que está acima de um dossel das linhas de plantio; e (ii) uma segunda posição de radar de modo que eles possuam um segundo campo de visão que está abaixo do dossel das linhas de plantio. O controlador pode ser configurado para definir a posição do um ou mais sensores de radar tanto como a primeira posição de radar ou a segunda posição de radar com
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4/20 base nos dados de propriedade de plantio. Os dados de propriedade de plantio podem ser representativos de um ou ambos dentre a cobertura do dossel e a maturidade da cultura agrícola.
[019] Pode ser proporcionado um programa de computador, que, quando executado em um computador, faz com que o computador configure qualquer aparelho, inclusive um controlador, processador, máquina, veículo ou dispositivo revelado aqui, ou execute qualquer método revelado aqui. O programa de computador pode ser uma implementação de software, e o computador pode ser considerado como qualquer hardware apropriado, inclusive um processador de sinais digitais, um microcontrolador, e uma implementação em memória somente para leitura (ROM), memória somente para leitura programável apagável (EPROM), ou memória somente para leitura programável eletricamente apagável (EEPROM), como exemplos não-limitantes.
[020] O programa de computador pode ser proporcionado em um meio legível por computador, que pode ser um meio legível por computador físico, tal como um disco ou um dispositivo de memória, ou pode ser incorporado como um sinal temporário. Tal sinal temporário pode ser um download de rede, inclusive um download da Internet.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [021] A partir de agora, descreveremos algumas concretizações da presente invenção a título exemplificativo e com referência aos desenhos anexos, dentre os quais:
[022] A Figura 1 a ilustra um exemplo de um campo agrícola;
[023] A Figura 1 b ilustra esquematicamente uma seção transversal das linhas de plantio;
[024] A Figura 2 ilustra esquematicamente um sistema que está associado à determinação de dados de propriedade de plantio;
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5/20 [025] A Figura 3 ilustra um exemplo de dados de radar de plantio que podem ser obtidos por um sensor de radar;
[026] A Figura 4 ilustra exemplos de posições em que um sensor de radar pode ser posicionado em um veículo agrícola; e [027] A Figura 5 ilustra esquematicamente um sistema que pode determinar instruções de controle de veículo para um veículo agrícola com base nos dados de propriedade de plantio.
DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS [028] A Figura 1a ilustra esquematicamente um campo agrícola 102. O campo 102 inclui linhas de material de plantio (linhas de plantio) 104, que podem ser um material de cultura em posição vertical, tal como milho. As linhas de plantio 104 são linhas alongadas dos produtos em questão. Tipicamente, o campo 102 contém muitas linhas de plantio 104, essencialmente mutuamente paralelas, em posição vertical em um campo, como mostram as Figuras 1 a e 1 b. As linhas de plantio 104 são espaçadas uma das outras por lacunas em grande parte consistentes 106.
[029] Um veículo agrícola 130 pode se deslocar através do campo 102 para processar as linhas de plantio 104, de tal maneira que o veículo agrícola 130 entre em contato com o solo nas lacunas 106 entre as linhas de plantio 104, dessa forma evitando danos às linhas de plantio 104. Em um exemplo, o veículo agrícola 130 é um pulverizador, que inclui lança estendidas lateralmente (como mostra a Figura 3) para pulverizar um produto nas linhas de plantio 104.
[030] A Figura 1 b ilustra esquematicamente uma seção transversal das linhas de plantio 104; A seção transversal está em um plano que é transversal à direção longitudinal das linhas de plantio alongadas 104, que também podem estar em um plano que é transversal a uma direção de movimento do veículo agrícola 130 à medida que processa as linhas de plantio 104. Será apreciado que a cultura nas linhas de plantio 104 irá crescer durante uma temporada, e isto é ilustrado
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6/20 esquematicamente na Figura 1b pelas linhas pontilhadas que estão associadas a cada linha de plantio 104. Também são ilustradas na Figura 1b as lacunas 106 entre as linhas de plantio 104, ao longo das quais as rodas ou esteiras do veículo agrícola 130 podem se deslocar. À medida que a cultura cresce, um dossel (não ilustrado) pode se desenvolver sobre as lacunas 106, de modo que, pelo menos visto de cima, as localizações das linhas de plantio 104 podem não ser facilmente visíveis.
[031] A Figura 2 ilustra esquematicamente um sistema para determinar dados de propriedade de plantio 216, que são representativos de uma ou mais propriedades de uma linha de plantio em um campo. O sistema inclui um ou mais sensores de radar / um sistema de radar 210 que pode obter dados de radar de plantio 212 que são representativos das linhas de plantio no campo agrícola. Como será discutido em mais detalhes abaixo, o sensor de radar 210 pode ser montado em um veículo agrícola (não ilustrado), e pode ser operacional enquanto o veículo agrícola está processando as linhas de plantio. Isto é, o sensor de radar 210 pode ter um campo de visão que abrange partes da cultura que deverão ser processadas.
[032] O sistema também inclui um controlador 214 que pode determinar os dados de propriedade de plantio 216 com base nos dados de radar de plantio 212. Será apreciado que o controlador 214 pode estar localizado no veículo agrícola, ou remotamente em relação ao veículo agrícola. Por exemplo, a funcionalidade do controlador 214 pode ser realizada em um servidor remoto, tal como um servidor “na nuvem”.
[033] Vantajosamente, as ondas de radar que são geradas pelo sensor de radar 210 são capazes de penetrar em um dossel de cultura que pode obscurecer o centro verdadeiro de uma linha de plantio. Portanto, o uso de um sensor de radar 210 pode ser considerado benéfico se comparado aos sistemas de sensor óptico. Isto se deve ao fato de que o sensor de radar 210 pode usar ondas eletromagnéticas com um comprimento de ondas longo o suficiente, de modo que haja dispersão
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7/20 baixa o suficiente pelo dossel de modo que a maior parte da linha de plantio possa ser mapeada. Desta maneira, uma determinação mais precisa da localização da linha de plantio pode ser determinada. O sensor de radar 210 pode, portanto, gerar dados de radar 212 que são melhores representativos das linhas de plantio do que é possível com sensores ópticos. Em alguns exemplos, como será descrito abaixo, isto pode possibilitar que o veículo agrícola seja controlado com maior precisão, o que pode resultar em redução de erros de desvio de rota e redução de danos ao plantio.
[034] Também vantajosamente, o sensor de radar 210 pode ser usado durante condições de escuridão, névoa ou poeira, o que pode não ser possível ou conveniente no caso dos sistemas ópticos.
[035] Os dados de radar de plantio 212 podem ser representativos de: (i) uma distância até um objeto detectado; e (ii) uma direção até esse objeto detectado a partir do sensor de radar 210. O sensor de radar 210 pode transmitir sinais de radar transmitidos, e receber sinais de radar recebidos, que são refletidos a partir de um objeto, tal como a linha de plantio e/ou o terreno/solo. Pela aplicação de algoritmos de pós-processamento apropriados, pode ser possível obter informações sobre a distância até o objeto que está causando as reflexões e sobre o ângulo de chegada. Desta maneira, o sensor de radar 210 consegue identificar objetos que são capazes de refletir as ondas de radar eletromagnéticas. Quaisquer dos sensores de radar descritos aqui podem ser sensores de radar bidimensionais ou tridimensionais, de modo que possam fornecer dados de radar bidimensionais ou dados de radar tridimensionais.
[036] Os dados de radar 212 podem ser fornecidos como uma pluralidade de coordenadas que são representativas das localizações a partir das quais os sinais de radar recebidos foram recebidos. Em um exemplo, os dados de radar 212 podem ser fornecidos como coordenadas polares.
[037] Dependendo do tipo de radar e do número de antenas de recepção, os
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8/20 dados de radar podem ser usados pelo controlador 214 para gerar uma imagem 3D da distribuição da massa de cultura como os dados de propriedade de plantio 216. Por exemplo, se o sensor de radar 210 incluir um radar MIMO, então o controlador 214 pode aplicar algoritmos (tal como o algoritmo MUSIC (classificação de sinais múltiplos)) para determinar as coordenadas polares (p, &, φ) de cada objeto que reflete as ondas de radar eletromagnéticas. Então, conhecendo a localização de instalação do sensor de radar 210, o controlador 214 pode determinar as coordenadas geométricas (x, y, z) dos objetos identificados. Isto é um exemplo de como o controlador 214 pode determinar dados de localização de plantio, que são representativos da localização do material de cultura.
[038] Como será discutido abaixo, os dados de propriedade de plantio 216 também podem incluir dados de localização de ausência de plantio, que são representativos das localizações onde a ausência de uma linha de plantio é identificada, opcionalmente em relação ao veículo agrícola.
[039] A Figura 3 ilustra um exemplo de dados de radar de plantio 312 que podem ser obtidos por um sensor de radar tridimensional. Os dados de radar de plantio 312 são ilustrados na Figura 3 como múltiplos conjuntos de coordenadas Cartesianas tridimensionais (x, y, z), onde cada coordenada representa a localização a partir da qual um sinal de radar recebido foi refletido. Desta maneira, os dados de radar de plantio representam um perfil que corresponde ao solo 306 e à cultura 304 que foi mapeada pelo sensor de radar. Vantajosamente, como discutido acima, o perfil pode não ser representativo do dossel / folhagem externa menos densa que não forma o volume de uma linha de plantio, mas, em vez disso, parece se espalhar no que seria considerado como as lacunas acima do solo entre as linhas de plantio. Isto pode ser devido ao fato de que as ondas de radar transmitidas não são refletidas tão significativamente pelo dossel / folhagem externa quanto pelas regiões centrais das linhas de plantio 306. Um controlador pode processar os dados de radar
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9/20 de plantio 312 para identificar as localizações das linhas de plantio 304 (dados de localização de plantio), e a localização do solo / do terreno 306 (dados de localização de ausência de plantio) entre as linhas de plantio 304.
[040] O controlador pode determinar os dados de localização de plantio e/ou os dados de localização de ausência de plantio com base nos dados de radar de plantio 312 de várias formas diferentes. Por exemplo:
[041] as coordenadas nos dados de radar de plantio 312 que são maiores do que um limiar de altura acima de um plano do solo identificado podem ser identificadas como dados de localização de plantio;
[042] a varredura em linha pode ser realizada para identificar dados de localização de plantio;
[043] pode-se realizar agrupamento espacial para identificar dados de localização de plantio;
[044] pode-se realizar detecção de bordas para identificar os limites entre os dados de localização de plantio e os dados de localização de ausência de plantio;
[045] pode-se realizar detecção de características para identificar os dados de localização de plantio e/ ou os dados de localização de ausência de plantio.
[046] Em alguns exemplos, o controlador pode determinar os dados de localização de plantio e/ou os dados de localização de ausência de plantio de modo que eles sejam representativos de uma localização em relação ao veículo agrícola. Como será apreciado a partir da Figura 4, como descrito abaixo, estes podem ser dados de localização em relação a uma roda do veículo agrícola e/ou a um centro lateral do veículo agrícola, como exemplos não-limitantes.
[047] Os dados de propriedade de plantio podem incluir dados de área de plantio que são representativos de uma área de seção transversal de uma linha de plantio. A seção transversal pode ser em uma direção que é transversal à direção longitudinal de uma linha de plantio, que também pode ser transversal a uma direção
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10/20 de movimento do veículo agrícola que irá processar a linha de plantio. Tal seção transversal é ilustrada na Figura 1 b.
[048] Os dados de propriedade de plantio podem incluir dados de largura de plantio que são representativos da largura lateral de uma linha de plantio. Os dados de propriedade de plantio 216 podem incluir dados de altura de plantio que são representativos da altura de uma linha de plantio.
[049] Os dados de propriedade de plantio podem incluir dados de centro de plantio que são representativos do centro de uma linha de plantio. Os dados de centro de plantio podem ser unidimensionais, pelo fato de que podem ser representativos de um centro lateral da cultura (de um lado para o outro, como ilustrado na Figura 3), ou um centro de altura da cultura (de cima para baixo, como ilustrado na Figura 3). Além disso, os dados de centro de plantio podem ser bidimensionais, uma vez que podem ser representativos tanto de um centro lateral de uma linha de plantio quanto de um centro de altura da linha de plantio.
[050] Os dados de propriedade de plantio podem incluir dados de extremidade de plantio que são representativos da localização da extremidade de uma linha de plantio. Os dados de extremidade de plantio podem ser unidimensionais, uma vez que podem ser representativos das extremidades laterais da linha de plantio, ou de uma extremidade de altura da linha de plantio. Além disso, os dados de extremidade de plantio podem ser bidimensionais, uma vez que podem ser representativos de ambas as extremidades laterais e extremidades de altura do plantio. Os dados de propriedade de plantio também podem incluir dados de perfil de plantio que são representativos do perímetro do plantio.
[051] Os dados de propriedade de plantio podem incluir dados de volume de plantio, que são representativos de um volume de uma linha de plantio.
[052] Retornando à Figura 2, em alguns exemplos, o controlador 214 pode filtrar os dados de radar de plantio 212 pela aplicação de um ou mais valores de
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11/20 coeficiente de filtro para fornecer dados de radar de plantio filtrados (não ilustrados). O controlador 214 pode definir o um ou mais valores de coeficiente de filtro com base em um ou mais parâmetros de plantio, e determinar os dados de propriedade de plantio 216 com base nos dados de radar de plantio filtrados. Em alguns exemplos, os parâmetros de plantio podem incluir maturidade da cultura, espaçamento das linhas de plantio, cobertura do dossel e tipo de cultura. A cobertura do dossel pode ser representativa de uma propriedade de um dossel das linhas de plantio. Por exemplo, o tamanho, espessura, densidade ou localização do dossel. Os valores de tais parâmetros de plantio podem ser fornecidos como entrada do usuário em alguns casos. Desta maneira, a filtragem dos sinais de radar recebidos pode ser ajustada dependendo da espécie de planta, do espaçamento das linhas de plantio, e do estágio de maturidade, por exemplo, no início da temporada, as plantas serão menores, necessitando, portanto, de maior sensibilidade do radar. Portanto, dados de propriedade de plantio 216 mais precisos podem ser determinados.
[053] A Figura 4 mostra exemplos de posições em que um sensor de radar 410a, 410b pode ser posicionado em um veículo agrícola. Neste exemplo, o veículo agrícola é um pulverizador automotriz. O pulverizador inclui lanças estendidas lateralmente, uma em cada lado do trator, para pulverizar um produto de tratamento nas linhas de plantio. Em outros exemplos, o veículo agrícola pode ser um trator, colheitadeira combinada, cultivador ou aplicador de nutrientes. Qualquer um desses veículos pode ou não ser autopropulsionado.
[054] Na Figura 4, um primeiro sensor de radar 410a está localizado em uma parte inferior do veículo agrícola, de modo que ele possua um campo de visão baixo 318a nivelado com ou abaixo do dossel da cultura. Neste exemplo, o primeiro sensor de radar 410a é alinhado com uma roda do veículo agrícola com um campo de visão paralelo ou transversal à direção de deslocamento do veículo. Um segundo sensor
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12/20 de radar 410b também é ilustrado na Figura 4, e está localizado em uma parte superior do veículo agrícola de modo que possua um campo de visão alto 418b acima do dossel da cultura. Neste exemplo, o segundo sensor de radar 410a é alinhado com o centro do veículo agrícola com um campo de visão paralelo ou transversal à direção de deslocamento do veículo. Qualquer sistema revelado aqui pode incluir um ou uma pluralidade de sensores de radar, que podem incluir somente um ou ambos os sensores de radar 410a, 410b que são ilustrados na Figura 4.
[055] O sensor de radar pode ser associado a um veículo agrícola de qualquer maneira de modo que obtenha dados de radar que são representativos das linhas de plantio no campo agrícola nas imediações do veículo agrícola. Como ilustrado na Figura 4, o sensor de radar 410a, 410b pode ter um campo de visão 418, 418b que está na frente do veículo agrícola (em uma direção que é paralela à direção em que o veículo está se movendo quando processa a cultura), de modo que os dados de radar sejam representativos de uma linha de plantio que está na frente do veículo agrícola. Em outros exemplos, o sensor de radar pode ter um campo de visão que é para o lado do veículo agrícola (em uma direção que é transversal à direção em que o veículo está se movendo quando processa a cultura), de modo que os dados de radar sejam representativos de uma cultura que está ao lado do veículo agrícola. Tal exemplo pode ser usado para varrer uma ou mais linhas de plantio paralelas, que serão subsequentemente processadas pelo veículo agrícola. Ou seja, os dados de propriedade de plantio podem ser obtidos para uma linha de plantio que é diferente da que está sendo atualmente processada pelo veículo agrícola. Isto pode permitir que operações futuras de controle e planejamento sejam determinadas antes de o veículo agrícola processar uma linha de plantio paralela. Em ainda outros exemplos, o sensor de radar pode ter um campo de visão que está atrás do veículo agrícola.
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13/20 [056] O um ou mais sensores de radar podem ser posicionáveis seletivamente no veículo agrícola em: (i) uma primeira posição de radar de modo que eles possuam um primeiro campo de visão que está acima de um dossel das linhas de plantio; ou (ii) uma segunda posição de radar de modo que eles possuam um segundo campo de visão que está abaixo do dossel das linhas de plantio. A primeira posição de radar pode ser em um chassi do trator ou lança para ver acima do dossel. Em alguns exemplos, um controlador pode definir a posição do um ou mais sensores de radar, tanto como a primeira posição de radar quanto como a segunda posição de radar, com base nos dados de propriedade de plantio, tal como cobertura do dossel e maturidade da cultura, por exemplo.
[057] Nos exemplos em que o campo de visão é para o lado do veículo agrícola, o sistema pode detectar dados de propriedade de plantio para as linhas de plantio próximas à que está atualmente em frente ao veículo agrícola. Esses dados de propriedade de plantio podem ser usados para atualizar informações associadas em um mapa, e podem ser integrados com coordenadas GPS que já estão armazenados para a localização das linhas de plantio adjacentes. Como será discutido abaixo, isto pode envolver atualizar os dados de plano de rota. Desta maneira, quando o pulverizador estiver na próxima linha, esta informação pode ser usada para melhorar o desempenho do sistema / de um algoritmo de condução do veículo.
[058] Em alguns exemplos, o sensor de radar pode estar localizado em outro veículo (não ilustrado), que é diferente do veículo agrícola que irá processar as linhas de plantio, mas que ainda assim pode ser considerado como estando associado ao veículo agrícola, por exemplo, devido ao fato de que o outro veículo pode ser controlado de modo que siga uma rota que está associada ao veículo agrícola, ou então que seja posicionado com referência ao veículo agrícola. O outro veículo pode ser um veículo tripulado ou um veículo não-tripulado, e pode ser um
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14/20 veículo aéreo ou terrestre (um veículo aéreo não-tripulado pode ser indicado como um “drone”). O uso de um veículo aéreo pode possibilitar que os dados de radar de plantio sejam obtidos a partir de um sensor de radar a uma altitude relativamente alta para obter uma visão geral do campo, desse modo oferecendo um campo de visão amplo. Subsequentemente ou como alternativa, o veículo aéreo pode permanecer com o veículo agrícola a uma altitude inferior, por exemplo, voando acima ou à frente do veículo agrícola. Os dados de radar reunidos podem ser transmitidos ao controlador e/ou para “a nuvem”.
[059] A Figura 5 ilustra esquematicamente um sistema que pode determinar instruções de controle de veículo 528 para um veículo agrícola 530 com base nos dados de propriedade de plantio 516.
[060] O sistema inclui um sensor de radar 510, que pode ser qualquer sensor de radar descrito aqui. O sensor de radar 510 fornece dados de radar de plantio 512 para um controlador 514. O controlador 514 processa os dados de radar de plantio 512 e determina dados de propriedade de plantio 516, que podem ser qualquer tipo de dados de propriedade de plantio 516 descrito aqui. O controlador 514 também processa os dados de propriedade de plantio 516 de modo a determinar instruções de controle de veículo 528 para o veículo agrícola 530.
[061] As instruções de controle de veículo 528 podem incluir instruções de direção do veículo para automaticamente controlar a direção de deslocamento do veículo agrícola 530. Desta maneira, o controlador 514 pode determinar se as rodas do veículo agrícola 530 não estão centralizadas em uma lacuna entre duas linhas de plantio (por exemplo, por meio da identificação de um desvio entre (i) o centro lateral de uma lacuna, conforme definido pelos dados de localização de ausência de plantio, por exemplo, e (ii) o centro lateral de uma roda do veículo agrícola 530), então o controlador 514 pode fornecer instruções de controle do veículo 528 que fazem com que a direção do veículo agrícola 530 seja ajustada de modo a
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15/20 centralizar as rodas do veículo agrícola 530 com referência à lacuna entre duas linhas de plantio (por exemplo, para reduzir o desvio).
[062] Em alguns exemplos, os dados de propriedade de plantio 516 podem incluir dados de localização de plantio e/ou dados de localização de ausência de plantio. O controlador 514 pode determinar instruções de direção do veículo 528 para controlar automaticamente a direção de deslocamento do veículo agrícola 530 de modo que os dados de localização de plantio e/ou os dados de localização de ausência de plantio tendam a um valor predeterminado. Por exemplo, o valor predeterminado pode ser representativo de uma localização predeterminada em relação ao veículo agrícola, na qual se espera que a linha de plantio esteja se o veículo agrícola 530 estiver corretamente alinhado com as linhas de plantio. Por exemplo, a localização predeterminada pode ser o centro lateral do veículo agrícola, ou pode estar alinhada com uma roda do veículo agrícola.
[063] Em alguns exemplos, o controlador 514 pode determinar a localização predeterminada em relação ao veículo agrícola e/ou ao desvio, utilizando uma relação conhecida entre o campo de visão do sensor de radar 510 e uma localização de instalação do sensor de radar no veículo agrícola 530. Por exemplo, o centro lateral do campo de visão do sensor de radar 510 pode corresponder: ao centro lateral do veículo agrícola 530 (conforme representado pelo segundo sensor de radar 410b na Figura 4); ou pelo centro lateral de uma roda do veículo agrícola 530 (conforme representado pelo primeiro sensor de radar 410a na Figura 4).
[064] Desta maneira, o veículo agrícola 530 pode ser controlado de maneira autônoma de modo que processe a cultura de uma forma aprimorada, por exemplo, de uma forma que resulte em redução do erro de desvio de rota. Ou seja, é possível oferecer guiamento do veículo por meio do processamento dos dados de radar de plantio 512 para determinar dados de propriedade de plantio 516, que são então usados para determinar instruções de controle do veículo 528.
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16/20 [065] As instruções de controle de veículo 528 podem adicionalmente ou alternativamente incluir instruções de velocidade do veículo para controlar automaticamente a velocidade do veículo agrícola 530. Por exemplo, o controlador 514 pode determinar dados de área de plantio ou dados de volume de plantio (como os dados de propriedade de plantio 516) e fornecer as instruções de velocidade do veículo com base nos dados de área de plantio ou dados de volume de plantio. Em um exemplo, o controlador 514 pode fornecer instruções de velocidade do veículo para automaticamente aumentar a velocidade do veículo agrícola 530 quando os dados de radar de plantio 512 forem representativos de um valor decrescente para os dados de área de plantio ou para os dados de volume de plantio, e vice-versa. Em alguns exemplos, o controlador 514 pode aplicar um algoritmo aos dados de área de área de plantio ou aos dados de volume de plantio de modo a determinar as instruções de velocidade do veículo. Em outros exemplos, o controlador 514 pode usar uma base de dados ou tabela de consulta para determinar as instruções de velocidade do veículo com base nos dados de área de plantio ou nos dados de volume de plantio.
[066] Em alguns exemplos, as instruções de controle de veículo 528 podem fazer com que um dispositivo de saída (tal como um visor ou dispositivo de áudio na cabine do veículo agrícola 530) forneça instruções para um operador do veículo agrícola 530 para definir uma velocidade e/ou direção de deslocamento do veículo agrícola 530. Opcionalmente, uma imagem de radar não-processada e/ou dados de rastreamento de agrupamento podem ser fornecidos pelo controlador 514, e podem ser exibidos em um dispositivo de saída adequado.
[067] Um sistema de guia para um veículo agrícola 530 pode utilizar linhas AB (opcionalmente retas) que são definidas com base na localização esperada das linhas de plantio, ou pode importar mapas de orientação para um sistema de navegação GPS a partir de operações anteriores em campo. Espera-se que isto
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17/20 ofereça precisão de orientação das linhas de plantio. No entanto, tais sistemas de orientação podem ser inferiores ao ideal em diversos cenários, inclusive em linhas não-retas, desvio do GPS, desvio do implemento agrícola (por exemplo, devido ao fato de o veículo agrícola estar em terreno inclinado), ou incompatibilidade de dados entre diferentes sistemas de mapeamento. Adicionalmente, como indicado acima, os sistemas de orientação que se baseiam em sensores ópticos de captura de imagem (tais como câmeras RGB e o sistema LIDAR) podem ter funcionalidade limitada quando o dossel da cultura obstrui a capacidade dos sensores identificarem corretamente o centro de uma linha de plantio. Em contrapartida, vantajosamente, sensores de radar podem ser usados para captar a imagem da massa de objetos em seu campo de visão.
[068] Em um ou mais exemplos, o controlador 514 pode determinar dados de plano de rota que são representativos de uma rota a ser seguida pelo veículo agrícola 530 no campo agrícola, com base nos dados de propriedade de plantio 516. Isto pode ser em adição, ou em vez de determinar instruções de controle de veículo 528.
[069] Os dados de plano de rota podem ser representativos de uma rota a ser seguida pelo veículo agrícola 530, opcionalmente com base nos dados de localização de plantio e/ou nos dados de localização de ausência de plantio. Tal processamento pode permitir que um plano de rota seja adaptado em tempo real enquanto o veículo agrícola 530 está no campo. Em alguns exemplos, o controlador 514 pode determinar os dados de plano de rota modificando um plano de rota anterior. Por exemplo, um plano de rota inicial pode incluir uma pluralidade de linhas AB que deverão ser representativas das localizações das linhas de plantio. Vantajosamente, o controlador 514 pode atualizar esse plano de rota inicial baseado nos dados de radar de plantio para determinar dados de plano de rota que sejam mais precisos.
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18/20 [070] Como discutido acima, um sensor de radar MIMO pode ser montado no veículo agrícola (tal como em seu chassi), e o sensor de radar pode ser posicionado com um campo de visão paralelo ou transversal das linhas de plantio. Os dados de refletividade de radar são usados para rastrear a posição relativa da(s) linha(s) detectada(s) e subsequentemente solicitar correções para um sistema de navegação para minimizar ou reduzir o erro de desvio de rota. Isto pode ser pela provisão de instruções de controle de veículo 528 ao veículo agrícola 530, ou pela atualização dos dados de plano de rota que são representativos de uma rota que deverá ser seguida pelo veículo agrícola 530. O sensor de radar 510 / controlador 514 pode se comunicar em alta velocidade com um Controlador de Navegação, por exemplo, por meio de uma Rede CAN (barramento CAN, acrônimo para Controller Area NetWork) e/ou Ethernet de modo a atualizar os dados de plano de rota ou controlar automaticamente o veículo agrícola 530.
[071] Nos vários exemplos, os dados de propriedade de plantio podem representar um ou mais dos seguintes parâmetros:
[072] (a) um raio de curvatura desejado, para definir o quão acentuada será a curva que o veículo agrícola 530 deverá fazer de modo a se alinhar apropriadamente com as linhas de plantio. Isto pode ser usado para definir as instruções de direção do veículo;
[073] (b) correção de desvio de rota (ajuste fino e preciso da linha AB). Isto pode ser usado para definir os dados de plano de rota.
[074] (c) desvios laterais da(s) linha(s) detectada(s). Isto pode ser usado para definir os dados de plano de rota, por exemplo, por meio da aplicação de um desvio a uma pluralidade de, e opcionalmente todas as linhas AB que são representadas pelos dados de plano de rota. Além disso, isto pode ser usado para definir as instruções de direção do veículo;
[075] (d) direção de deslocamento em relação à(s) linha(s) (por exemplo,
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19/20 ângulo / graus desviando-se para a esquerda/direita a partir das linhas paralela. Isto pode ser usado para definir as instruções de direção do veículo;
[076] Opcionalmente, o controlador 214 pode determinar um valor de confiança de propriedade associado aos dados de propriedade de plantio, e determinar as instruções de controle do veículo e/ou os dados de plano de rota também com base no valor de confiança de propriedade. Desta maneira, um nível de confiança na precisão dos dados / qualidade de sinal para cada uma da(s) linha(s) de plantio detectada(s) pode ser levado em conta pelo controlador 214 ao determinar de que maneira serão definidas as instruções de controle de veículo e/ou os dados de plano de rota, se é que isto será feito. Por exemplo, se o veículo passar através de uma região do campo com uma ausência de linhas de plantio ou alta população de plantas daninhas que degrada a qualidade dos dados de radar de plantio de modo que os dados de propriedade de plantio fiquem comprometidos, o valor de confiança de propriedade indicaria isto e a navegação do veículo voltaria para um GPS ou controle do operador. Isto é um exemplo de um cenário em que o uso de um valor de confiança de propriedade pode ser benéfico. Um algoritmo de característica/linha/borda/limiar usado para diferenciar as linhas pode incluir uma métrica para avaliar a solidez/confiança da detecção das linhas. Por exemplo, para a detecção de bordas, artefatos de detectores de bordas baseados em gradiente, tais como respostas espúrias, podem ser identificados quantitativamente por meio de métodos como o casamento de padrões (template matching).
[077] Em alguns exemplos, qualquer sensor de radar revelado aqui pode obter dados de radar em campo, que são representativos de um ou mais objetos em e/ou característicos de um campo agrícola. Tais objetos / características podem incluir fossos, postes telegráficos e rochedos, como exemplos não-limitantes O sensor de radar pode obter os dados de radar em campo em adição a, ou em vez dos dados de radar de plantio. Um controlador pode então processar os dados de
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20/20 radar em campo de modo a determinar dados de propriedade de campo que são representativos da presença de quaisquer tais objetos / características que estejam no campo, de modo a aplicar um sistema de segurança de prevenção de colisão, por exemplo. Em alguns casos, o controlador pode determinar instruções de controle de veículo com base nos dados de propriedade de campo de modo a determinar instruções de velocidade de veículo para automaticamente parar ou desacelerar o veículo agrícola antecipadamente ao objeto / característica detectada. Em alguns exemplos, o controlador também pode fazer com que um dispositivo de saída (tal como um meio de exibição ou um dispositivo de áudio) forneça informações a um operador do veículo agrícola 630 que são representativas do objeto / característica detectado. Opcionalmente, o controlador pode determinar instruções de direção do veículo para automaticamente direcionar o veículo agrícola 630 em torno do objeto / característica detectada do campo.
[078] Um ou mais dos sistemas descritos aqui podem oferecer uma solução de guiamento autônoma ou complementar para determinar o erro de desvio de rota por meio da detecção direta do desvio de uma linha de plantio em relação ao veículo, e solicitando correções para o controlador de navegação. Em particular, os sistemas podem ser aplicáveis para pulverizadores para determinar um desvio desejado da esteira contínua do veículo para as linhas de plantio.
[079] Será apreciado que qualquer uma das operações de controle reveladas aqui, tal como definir a velocidade ou direção de deslocamento do pulverizador ou de um trator associado, pode ser realizada comparando-se os dados com um ou mais valores limite, aplicando-se um algoritmo aos dados, ou utilizandose uma tabela de consulta / banco de dados para determinar um valor de controle com base nos dados recebidos / determinados.
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  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema, CARACTERIZADO por compreender:
    um ou mais sensores de radar configurados para obter dados de radar de plantio representativos das linhas de plantio no campo agrícola; e um controlador configurado para determinar dados de propriedade de plantio com base nos dados de radar, em que os dados de propriedade de plantio são representativos de uma ou mais propriedades de linhas de plantio que estão em um campo.
  2. 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados de propriedade de plantio compreendem dados de localização de plantio, que são representativos da localização de uma linha de plantio.
  3. 3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados de propriedade de plantio compreendem dados de localização de plantio, que são representativos da localização de uma linha de plantio em relação ao veículo agrícola.
  4. 4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado para determinar dados de plano de rota que são representativos de uma rota a ser seguida por um veículo agrícola no campo agrícola, com base nos dados de propriedade de plantio.
  5. 5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado para determinar instruções de controle de veículo para um veículo agrícola, com base nos dados de propriedade de plantio.
  6. 6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que as instruções de controle do veículo compreendem instruções de direção do veículo para controlar automaticamente a direção de deslocamento do veículo agrícola.
  7. 7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato
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    2/4 de que:
    os dados de propriedade de plantio compreendem:
    dados de localização de plantio que são representativos da localização de uma linha de plantio em relação ao veículo agrícola; e/ou dados de localização de ausência de plantio que são representativos da localização de uma ausência de uma linha de plantio em relação ao veículo agrícola;
    e as instruções de direção do veículo são para controlar automaticamente a direção de deslocamento do veículo agrícola de modo que os dados de localização de plantio e/ou os dados de localização de ausência de plantio tendam a um valor predeterminado.
  8. 8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o valor predeterminado é representativo de uma localização predeterminada em relação ao veículo agrícola.
  9. 9. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado para:
    determinar um valor de confiança de propriedade associado aos dados de propriedade de plantio, e determinar as instruções de controle de veículo também com base no valor de confiança de propriedade.
  10. 10.Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que as instruções de velocidade do veículo compreendem instruções de velocidade do veículo para controlar automaticamente a velocidade do veículo agrícola.
  11. 11.Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que as instruções de controle do veículo são configuradas para fazer com que um dispositivo de saída forneça instruções a um operador do veículo agrícola para
    Petição 870180038455, de 09/05/2018, pág. 28/37
    3/4 definir uma velocidade e/ou direção de deslocamento do veículo agrícola.
  12. 12.Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema adicionalmente compreende um veículo agrícola que é configurado para ser operado de acordo com as instruções de controle do veículo.
  13. 13.Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado para:
    filtrar os dados de radar de plantio pela aplicação de um ou mais valores de coeficiente de filtro para fornecer dados de radar de plantio filtrados;
    definir o um ou mais valores de coeficiente de filtro com base em um ou mais parâmetros de plantio; e determinar os dados de propriedade de plantio com base nos dados de radar de plantio filtrados.
  14. 14.Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o um ou mais sensores de radar são configurados para obter dados de radar em campo representativos de um ou mais objetos em e/ou características de um campo agrícola; e o controlador é configurado para:
    determinar dados de propriedade de campo com base nos dados de radar em campo; e determinar dados de plano de rota e/ou instruções de controle do veículo com base: (i) nos dados de propriedade de plantio, e (ii) nos dados de propriedade de campo.
  15. 15.Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o um ou mais sensores de radar são associados a um veículo agrícola, e é configurado para obter dados de radar de plantio que são representativos do plantio no campo agrícola nas imediações do veículo agrícola.
  16. 16.Sistema, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO por
    Petição 870180038455, de 09/05/2018, pág. 29/37
    4/4 adicionalmente compreender o veículo agrícola, e pelo fato de que o um ou mais sensores de radar são posicionados no veículo agrícola de modo que possuam um campo de visão que esteja acima de um dossel das linhas de plantio.
  17. 17.Sistema, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender o veículo agrícola, e pelo fato de que o um ou mais sensores de radar são posicionados no veículo agrícola de modo que possuam um campo de visão que esteja abaixo de um dossel das linhas de plantio.
  18. 18.Sistema, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o um ou mais sensores de radar são seletivamente posicionáveis no veículo agrícola em: (i) uma primeira posição de radar de modo que eles possuam um primeiro campo de visão que está acima de um dossel das linhas de plantio; e (ii) uma segunda posição de radar de modo que eles possuam um segundo campo de visão que está abaixo do dossel das linhas de plantio.
  19. 19.Sistema, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado para definir a posição do um ou mais sensores de radar tanto como a primeira posição de radar quanto como a segunda posição de radar com base nos dados de propriedade de plantio.
  20. 20.Sistema, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados de propriedade de plantio são representativos de um ou ambos dentre a cobertura do dossel e a maturidade da cultura agrícola.
    Petição 870180038455, de 09/05/2018, pág. 30/37
    1/4
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