CN107589740A - 路径搜索程序、路径搜索系统和作业车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供路径搜索程序、路径搜索系统和作业车，能够以较高的可靠性搜索应该作为行驶目标的行驶路径。其中，路径搜索程序找出成为作业车的行驶目标的引导行驶路径，使计算机实现：搜索区域设定功能，将本车基准点的向行进方向扩开的扇形区域设定为搜索区域，本车基准点是作业车上的规定基准点；引导路径选择功能，在从存储多个行驶路径的行驶路径存储部读出的多个候选行驶路径中，选择被判定为搜索区域内最靠近本车基准点的候选行驶路径作为成为作业车的行驶目标的引导行驶路径。

Description

路径搜索程序、路径搜索系统和作业车
技术领域
本发明涉及一种对为了在作业地中行驶而设定的引导行驶路径进行搜索的技术、以及采用了该技术的作业车。
背景技术
从专利文献1可知这样一种插秧机：其基于利用GPS装置计测的位置信息，生成相对于利用示教路径生成机构生成的示教路径平行的目标路径，并在该目标路径上自主地行驶。在该插秧机中，由操作人员操作自动转弯操作件，由此朝向接下来的目标路径自动地转弯，并且，紧接在转弯动作结束之后，继续在接下来的目标路径上自主地行驶。
从专利文献2可知这样一种插秧机：其相对于基于利用GPS单元计测的位置信息生成的示教路径生成与之平行的目标路径，朝向接下来的目标路径自动地转弯，并且在接下来的目标路径上自主地行驶。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－021890号公报
专利文献2：日本特开2008－131880号公报
发明内容
在如上述那样沿设定好的引导行驶路径进行行驶的以往的作业车中，在从成为行驶引导的行驶路径进入接下来的行驶路径的转弯行驶时、或者在沿泥泞面、凹凸面进行的行驶时，有时车身的位置、朝向会暂时脱离行驶路径而丢失行驶路径。若设定多个应该搜索的行驶路径，则在从其之中重新搜索应该作为行驶目标的行驶路径的情况下，有可能不会找出应该作为行驶目标的行驶路径，而是找出与其相邻的行驶路径或处于其他的搜索区域内的行驶路径。若通知了指示朝向这种错误的行驶路径行驶的转向信息，或是朝向错误的行驶路径进行了自动转向，则会得到不希望的行驶结果。
鉴于这样的实际情况，迫切期望一种以较高的可靠性搜索应该作为行驶目标的行驶路径的技术。
本发明的路径搜索程序找出成为作业车的行驶目标的引导行驶路径，使计算机实现：搜索区域设定功能，将本车基准点的向行进方向扩开的扇形区域设定为搜索区域，所述本车基准点是所述作业车上的规定基准点；引导路径选择功能，在从存储多个所述行驶路径的行驶路径存储部读出的多个候选行驶路径中，选择基于所取得的本车位置判定为所述搜索区域内最靠近本车基准点的候选行驶路径作为成为所述作业车的行驶目标的引导行驶路径。
根据该结构，从行驶路径存储部读出为了使作业车在作业地中行驶而设定的多个行驶路径，并将它们作为候选行驶路径在存储器等中展开，在设定的搜索区域内，从这些候选行驶路径之中，选择处于作业车的行进方向前方且距作业车的本车基准点(一般来说根据测位数据计算出)最近的候选行驶路径作为引导行驶路径。在向作业车的行进方向前方扩开的扇形区域中，距作业车的本车基准点最近的候选行驶路径是应该行驶的行驶路径的概率较高。因此，即使存在多个候选行驶路径，也能够通过上述的方法简单并且迅速地选择应该行驶的引导行驶路径。此外，作为本车基准点的向行进方向扩开的扇形区域的具体例子，是以本车基准点为中心的、中心角为180°(以行进方向为中心线的﹢90°与－90°)以下、优选中心角为45°至90°的扇形区域，但优选的是能够任意进行设定的结构。
为了将上述路径搜索程序构建于作业车，优选将路径搜索程序系统化而编入到作业车的控制系统中。搭载有这种路径搜索系统的作业车也包含在本发明中，能够获得与上述路径搜索程序相同的作用效果。
并且，本发明的路径搜索程序找出成为作业车的行驶目标的引导行驶路径，使计算机实现：搜索区域设定功能，将本车基准点的周边区域设定为搜索区域，所述本车基准点是所述作业车上的规定基准点；位置关系计算功能，计算基于从存储多个所述行驶路径的行驶路径存储部读出的多个候选行驶路径、基于来自测位模块的测位数据计算出的所述作业车的本车位置、所述搜索区域之间的位置关系；引导路径选择功能，基于所述位置关系，从所述候选行驶路径中选择成为所述作业车的行驶目标的引导行驶路径。
根据该结构，从行驶路径存储部读出为了使作业车在作业地中行驶而设定的多个行驶路径，并将它们在存储器等中展开，计算出这些行驶路径和作业车的本车位置、所述搜索区域、所述候选行驶路径之间的位置关系，并基于该位置关系，选择在当前时刻与行驶目标更相适的行驶路径作为引导行驶路径。由于成为作业车的实际行驶目标的引导行驶路径是从多个候选行驶路径中选择的，因此，即使由于作业车的位置偏差等而导致接近了原本不应该行驶的行驶路径(候选行驶路径之一)，也会基于各候选行驶路径、本车位置、搜索区域之间的位置关系进行评价，因此具有选择原本应该行驶的行驶路径作为引导行驶路径的可能性变高的优点。
由于作业车通常是一边前进一边进行作业，因此沿作业车的行进方向所设的行驶路径适合作为引导行驶路径(当前时刻应该引导的行驶路径)。然而，由于作业车重复进行90°转弯或180转弯或者回避障碍物等，因此作业车行进方向相对于行驶路径的角度实际上可能是以0°(行驶路径与行进方向为平行关系)为中心的正负90°的角度范围。据此，搜索区域覆盖本车的行进方向的前面、即前方区域即可，行进方向距中心的角度越是向左右方向偏离，存在引导行驶路径的可能性越低。据此，在本发明的一个优选实施方式中，所述搜索区域是以所述本车基准点为中心点向本车的行进方向扩开的扇形。在此，作为本车基准点的向行进方向扩开的扇形区域的具体例子，同样是以本车基准点为中心的、中心角为180°以下、优选中心角为45°至90°的扇形区域，但优选的是能够任意进行设定的结构。通过采用这种形状的搜索区域，可有效并且高速地进行引导行驶路径的选择处理。
候选行驶路径、本车位置、搜索区域之间算出的位置关系中存在各种关系，但为了准确地选择引导行驶路径，采用更有效的位置关系非常重要。如果目标是以作业车的中心位于行驶路径上的方式行驶，则本车基准点(例如本车中心点、本车前端中心点等)与候选行驶路径之间的位置关系就变得特别重要。另外，在作业车脱离了行驶路径的状况下，本车基准点的周边区域即搜索区域与候选行驶路径之间的位置关系也变得重要。据此，在本发明的一个优选实施方式中，在所述位置关系计算功能中，包含将所述本车基准点与所述候选行驶路径之间的所述位置关系及所述搜索区域与所述候选行驶路径之间的所述位置关系作为所述位置关系计算出来的功能。
作业地中的行驶路径是在两侧具有端点的线段，但如果考虑作业车脱离了行驶路径这一状况的话，则还需要根据情况，将行驶路径定义为不被端点限制的线。据此，在本发明的一个优选实施方式中，所述行驶路径被定义为，由作为实际的行驶路径发挥功能的实际行驶路径部分和作为所述实际行驶路径部分的延长线的路径延长部分构成，在所述位置关系计算功能中，包含计算所述本车基准点与所述实际行驶路径部分或所述路径延长部分之间的最短位置的坐标值的功能和判定所述最短位置是否存在于所述搜索区域中的功能。由此，即使作业车脱离了作为事实上的行驶路径的实际行驶路径部分，也能够适当地选择引导行驶路径。
更具体而言，优选地，在存在被计算出表示所述最短位置位于所述实际行驶路径部分上的位置关系的候选行驶路径的情况下，选择该候选行驶路径作为引导行驶路径。由此，在作业车正准确地行驶在引导行驶路径上的情况下，能够立即结束引导行驶路径的选择处理，使处理效率提高。
另外，优选地，在存在被计算出表示所述最短位置位于所述路径延长部分上且该最短位置进入所述搜索区域内的位置关系的候选行驶路径的情况下，选择该候选行驶路径作为引导行驶路径。即使作业车脱离了引导行驶路径的实际行驶路径部分，通过以该状态行驶，作业车也会到达实际行驶路径部分，因此在该时刻，选择该候选行驶路径作为引导行驶路径较为有效。
为了将上述路径搜索程序构建于作业车，优选将路径搜索程序系统化而编入到作业车的控制系统中。这种路径搜索系统也包含在本发明中。本发明的路径搜索系统找出成为作业车的行驶目标的引导行驶路径，具备：搜索区域设定部，其将本车基准点的周边区域设定为搜索区域，所述本车基准点是作业车上的规定基准点；位置关系计算部，其计算从存储多个所述行驶路径的行驶路径存储部读出的多个候选行驶路径、基于来自测位模块的测位数据计算出的所述作业车的本车位置、所述搜索区域之间的位置关系；引导路径选择部，其基于所述位置关系，从所述候选行驶路径中选择所述引导行驶路径；偏差计算部，其计算所述引导行驶路径与所述本车位置之间的偏差。这样的路径搜索系统也能够获得与上述路径搜索程序相同的作用效果，此外也能够采取上述各种优选实施方式。
并且，组装有该路径搜索程序或路径搜索系统的作业车也包含在本发明中。这种本发明的作业车具备：行驶路径存储部，其存储多个行驶路径；本车位置计算部，其基于来自测位模块的测位数据计算本车位置；搜索区域设定部，其将本车基准点的周边区域设定为搜索区域；位置关系计算部，其计算从所述行驶路径存储部读出的多个候选行驶路径、所述本车位置、所述搜索区域之间的位置关系；引导路径选择部，其基于所述位置关系，从所述候选行驶路径中选择引导本车的引导行驶路径；偏差计算部，其计算所述引导行驶路径与所述本车位置之间的偏差。这样的作业车也能够获得与上述路径搜索程序相同的作用效果，此外也能够采取上述各种优选实施方式。
并且，在作业地中行驶的作业车能够通过手动转向或自动转向沿引导行驶路径行驶。在进行自动转向的作业车中，具备自动行驶控制部，该自动行驶控制部基于所述偏差进行自动转向，以使所述本车沿所述引导行驶路径行驶。另外，在进行手动转向的作业车中，具备通知部，该通知部基于所述偏差通知用于使所述本车沿所述引导行驶路径行驶的转向引导信息。
附图说明
图1是对设定于作业车周边的搜索区域与设定于作业地的行驶路径进行说明的说明图。
图2是对基于候选行驶路径组、本车位置、搜索区域之间的位置关系选择引导行驶路径的控制规则进行说明的说明图。
图3是作为作业车的一个具体实施方式的带耕地装置的拖拉机的侧视图。
图4是表示拖拉机的控制系统的功能框图。
图5是表示一个路径搜索程序的流程图。
图6是说明候选行驶路径组、本车位置、搜索区域之间的位置关系的示意图。
图7是说明候选行驶路径组、本车位置、搜索区域之间的位置关系的示意图。
图8是说明候选行驶路径组、本车位置、搜索区域之间的位置关系的示意图。
附图标记说明
1：车身
5：控制单元
22：方向盘
30：作业装置
50：行驶控制部
51：手动行驶控制部
52：自动行驶控制部
54：本车位置计算部
55：偏差计算部
57：行驶路径存储部
58：通知部
60：行驶路径搜索模块
61：搜索区域设定部
62：位置关系计算部
63：引导路径选择部
80：卫星测位模块
CP：本车基准点
EP：端点
LN：行驶路径
La：实际行驶路径部分
Lb：路径延长部分
具体实施方式
首先，在说明本发明的具体实施方式之前，使用图1与图2对在本发明中使用的术语的定义与路径搜索的原理进行说明。在图1中，示意性地示出了由车身1和配备于车身1的作业装置30构成的作业车、以及该作业车所行驶的作业地。设定于作业地的、成为作业车的行驶目标的引导行驶路径LN在此处被表示为相互平行地延伸的直线状的行驶路径组，各行驶路径LN由公式表示。行驶路径LN由作为实际的行驶路径发挥功能的实际行驶路径部分La和作为实际行驶路径部分La的延长线的路径延长部分Lb构成，实际行驶路径部分La由两端的端点EP规定。另外，构成行驶路径组的各行驶路径LN可以不是严格意义上的直线，也可以是曲线。此时，曲线既可以是由曲线公式表示的曲线，也可以是弯折并且相连的直线片段的集合体。各行驶路径LN并不限定于平行配置，也可以混杂非平行配置，例如混杂与其他的行驶路径LN正交的行驶路径LN。并且，在作业车的行驶中，虽然包含一边伴随着作业一边进行行驶的实际作业行驶和不伴有转向等作业而进行行驶的非作业行驶，但在该说明书中，作业车的行驶这一术语中，包含实际作业行驶与非作业行驶中的某一方或两方的意思。
在此，作业车上的作为规定基准点的本车基准点CP被设定于车身1的大致中央的位置，但也能够设定于作业装置30的对地作业位置等各种位置。距本车基准点CP的径向距离被称作搜索距离R。也就是说，以本车基准点CP为中心的半径为R的圆SC的内侧为填满搜索距离R以内的区域。并且，在图1的例子中，将本车基准点CP的周边区域作为搜索区域SA，将以本车基准点CP为中心向本车的行进方向扩开的、中心角约为45°的扇形形状的区域(扇形区域)设定为搜索区域SA。该扇形的半径与搜索距离R是一致的，其边缘被标注了附图标记Se。扇形的中心角θ也可以扩展至180°。搜索区域SA的形状是任意的，但在运算方面优选的是尽可能简单的形状。即使基于来自GPS、GNNS等卫星测位模块(测位模块的一个例子)的测位数据计算的本车位置与本车基准点CP的位置不同，也能够通过简单的运算进行修正，因此实际上能够视为相同位置。为了简化说明，在以下的说明中，假设本车位置与本车基准点CP是相同的。因此，以下也将本车基准点CP简称为本车位置。从本车基准点CP(本车位置)向行驶路径LN的垂线规定本车基准点CP与行驶路径LN的最短距离MD，因此将表示该垂线与行驶路径LN的交点的坐标位置定义为最短位置MP。
设定于作业地的行驶路径组、运算上在存储器中展开的直线组成为通过本路径搜索程序进行处理的多个候选行驶路径。计算本车基准点CP与搜索区域SA之间的位置关系，并基于计算出的位置关系，从多个候选行驶路径中选择成为作业车的行驶目标的引导行驶路径。
在图2中示出了由三条行驶路径LN组成的候选行驶路径与相对于该候选行驶路径处于各种位置(姿势)的作业车。对作业车标注了用黑圆圈表示的本车基准点CP与扇形的搜索区域SA。各行驶路径LN从纸面上向下相互平行地呈直线状延伸，并由实际行驶路径部分La与下侧的路径延长部分Lb表示。用作引导行驶路径的行驶路径LN由粗线表示。
在本发明的一个基本路径搜索中，选择搜索区域SA内的最靠近本车位置(本车基准点)CP的候选行驶路径作为成为作业车的行驶目标的引导行驶路径。在图2中，也是将搜索区域SA内的、实际上位于最靠近本车基准点CP的位置的行驶路径LN用作引导行驶路径。
在图2中，示出了用作本发明的另一基本路径搜索的、用于基于候选行驶路径、作业车的本车基准点CP、搜索区域SA之间的位置关系从三个候选行驶路径中选择引导行驶路径的规则的例子、即例(a)至例(f)。
例(a)
作业车的行进方向与行驶路径LN的延伸方向一致。搜索区域SA捕捉到正中央的候选行驶路径的实际行驶路径部分La。本车基准点CP位于正中央的候选行驶路径的路径延长部分Lb上。只要保持原样地行进，作业车就会达到实际行驶路径部分La，因此选择正中央的候选行驶路径作为引导行驶路径。
例(b)
作业车的行进方向相对于行驶路径LN的延伸方向稍微倾斜。搜索区域SA捕捉到正中央的候选行驶路径的实际行驶路径部分La与右侧的候选行驶路径的实际行驶路径部分La。本车基准点CP位于正中央的候选行驶路径的路径延长部分Lb上。只要一边沿正中央的候选行驶路径稍微转向一边行进，作业车就会达到实际行驶路径部分La，因此选择正中央的候选行驶路径作为引导行驶路径。
例(c)
作业车的行进方向与行驶路径LN的延伸方向一致，但作业车位于正中央的候选行驶路径与右侧的候选行驶路径之间。搜索区域SA捕捉到正中央的候选行驶路径的实际行驶路径部分La与右侧的候选行驶路径的实际行驶路径部分La。在任意一个候选行驶路径中，最短位置MP都位于实际行驶路径部分La上。由于与正中央的候选行驶路径之间的最短距离MD较短，因此选择正中央的候选行驶路径作为引导行驶路径。
例(d)
作业车的行进方向相对于行驶路径LN的延伸方向大幅度倾斜。搜索区域SA捕捉到正中央的候选行驶路径的实际行驶路径部分La与右侧的候选行驶路径的路径延长部分Lb。在任意一个候选行驶路径中，最短位置MP都位于路径延长部分Lb上。与正中央的候选行驶路径之间的最短距离MD较短。搜索区域SA与候选行驶路径的交点在正中央的候选行驶路径上位于其实际行驶路径部分La，在右侧的候选行驶路径上位于其路径延长部分Lb。在此，选择正中央的候选行驶路径作为引导行驶路径。
例(e)
作业车的行进方向相对于行驶路径LN的延伸方向大幅度倾斜。搜索区域SA捕捉到右侧的候选行驶路径的实际行驶路径部分La。在任意一个候选行驶路径中，最短位置MP都位于实际行驶路径部分La。与正中央的候选行驶路径之间的最短距离MD较短。作业车的本车基准点CP通过了正中央的候选行驶路径。搜索区域SA与右侧的候选行驶路径的交点位于其实际行驶路径部分La。在此，选择右侧的候选行驶路径作为引导行驶路径。
例(f)
作业车的行进方向相对于行驶路径LN的延伸方向大幅度倾斜。搜索区域SA捕捉到左侧的候选行驶路径的实际行驶路径部分La与正中央的候选行驶路径的实际行驶路径部分La。在任意一个候选行驶路径中，最短位置MP都位于实际行驶路径部分La。与左侧的候选行驶路径之间的最短距离MD较短。搜索区域SA与左侧的候选行驶路径的交点及搜索区域SA与正中央的候选行驶路径的交点位于各自的实际行驶路径部分La。在此，选择左侧的候选行驶路径作为引导行驶路径。
可以根据作业车的种类、作业地的种类等，构建组合了上述那种规则从而基于候选行驶路径、作业车的本车基准点CP、搜索区域SA之间的位置关系从多个候选行驶路径中选择引导行驶路径的选择算法。
若选择了引导行驶路径，则计算出引导行驶路径与本车位置之间的偏差，并通过以缩小该偏差的方式进行转向，实现预定的行驶。作业车的转向既可以是手动的，也可以是自动的。在手动的情况下，通过视觉或声音将计算出的偏差通知给驾驶员，因此驾驶员以该通知为参考进行转向。
接下来，说明本发明的作业车的一个具体实施方式。在该实施方式中，如图3所示，作业车是能够配备作业装置30的拖拉机，其中，作业装置30对通过田埂划定了边界的田地(作业地)进行行驶作业。该拖拉机在由前轮11与后轮12支承的车身1的中央部设有操纵部20。在车身1的后部，经由液压式的升降机构31配备有作为回转式耕地装置的作业装置30。前轮11作为转向轮发挥功能，通过变更前轮11的转向角来变更拖拉机的行驶方向。通过转向机构13的动作，变更前轮11的转向角。在转向机构13中，包含自动转向所用的转向马达14。在进行手动行驶时，能够通过对配置于操纵部20的方向盘22进行操作来进行前轮11的转向。在拖拉机的车室21中，设有作为GNSS模块而构成的卫星测位模块80。用于接收GPS信号、GNSS信号的卫星用天线作为卫星测位模块80的构成要素安装在车室21的顶部区域。此外，在卫星测位模块80中，为了对卫星导航进行补充，可以包含组装有陀螺仪加速度传感器、磁方位传感器的惯性导航模块。当然，惯性导航模块也可以设于与卫星测位模块80分开的场所。
在图4中示出了构建于该拖拉机的控制系统。该控制系统是为了实现已使用图1与图2说明的本发明的线路搜索技术而构成。在作为该控制系统的核心要素的控制单元5中，具备作为输入输出接口而发挥功能的输出处理部7、输入处理部8、通信处理部70。输出处理部7与车辆行驶设备组71、作业装置设备组72、通知器件73等连接。在车辆行驶设备组71中，以转向马达14为代表，包含未图示的变速机构、发动机单元等为了使车辆行驶而受控制的设备。在作业装置设备组72中，包含作业装置30的驱动机构、使作业装置30升降的升降机构31等。通信处理部70具有将通过控制单元5处理过的数据发送到构建于远处的管理中心KS的管理计算机100、并且从管理计算机100接收各种数据的功能。在通知器件73中包含显示器、灯、扬声器。特别是，在显示器中显示由控制单元5生成的各行驶路径。灯、扬声器是为了将行驶注意事项、在自动转向行驶中脱离目标行驶路径的程度等希望通知给驾驶员的各种信息向驾驶员、操作者通知而使用的。通知器件73与输出处理部7之间的信号传送通过有线或无线方式进行。
输入处理部8与卫星测位模块80、行驶系统检测传感器组81、作业系统检测传感器组82、自动/手动切换操作件83等连接。在行驶系统检测传感器组81中包含检测发动机转速和变速状态等行驶状态的传感器。在作业系统检测传感器组82中包含对作业装置30的位置和倾斜进行检测的传感器、对作业负荷等进行检测的传感器等。自动/手动切换操作件83是选择通过自动转向进行行驶的自动行驶模式和通过手动转向进行行驶的手动转向模式中的任一者的开关。例如，通过使自动转向模式的行驶中断并操作自动/手动切换操作件83，还能够切换成手动转向行驶，另外，通过使手动转向行驶中断并操作自动/手动切换操作件83，还能够切换成自动转向行驶。
在控制单元5中构建了行驶路径搜索模块60，该行驶路径搜索模块60执行已使用图1与图2说明过的、找出成为作业车的行驶目标的引导行驶路径的路径搜索功能。除此之外，在控制单元5中，还具备行驶控制部50、作业控制部53、本车位置计算部54、偏差计算部55、路径生成部56、行驶路径存储部57、通知部58。
控制车辆行驶设备组71的行驶控制部50构成为使该拖拉机能够通过自动行驶(自动转向)与手动行驶(手动转向)这两种方式行驶，因此包含手动行驶控制部51与自动行驶控制部52。手动行驶控制部51基于驾驶员的操作对车辆行驶设备组71进行控制。自动行驶控制部52以使车身1沿着通过行驶路径搜索模块60选择的引导行驶路径的方式生成自动转向指令，并将该自动转向指令经由输出处理部7输出到转向马达14。作业控制部53为了控制作业装置30的动作，对作业装置设备组72提供控制信号。
本车位置计算部54基于从卫星测位模块80发送来的测位数据，计算本车位置。偏差计算部55计算出通过行驶路径搜索模块60选择的引导行驶路径与本车位置之间的偏差(包含坐标位置偏差及方向偏差)，并将该偏差提供给自动行驶控制部52。自动行驶控制部52生成使该偏差变小的自动转向指令，并经由输出处理部7控制转向马达14。
路径生成部56生成路径数据，该路径数据规定被行驶路径搜索模块60作为候选行驶路径处理的行驶路径。该路径数据的生成是基于从作业地信息所包含的作业地地图数据中获得的外形数据而生成的。或者，也能够通过驾驶员、管理者的输入操作来生成路径数据。作业地信息是从设置于远处的管理中心KS的管理计算机100的作业地信息存储部101中提取的，能够下载到控制单元5。另外，也能够使路径数据自身包含在作业地信息中，并利用管理计算机100进行管理。也就是说，虽然在图4中路径生成部56构建于控制单元5，但也可以是如下结构：将路径生成部56构建于管理计算机100内，并经由通信处理部70将由管理计算机100生成的路径数据下载到控制单元5的。并且，虽然在图4中未图示，但也可以是如下结构：在对该拖拉机的行驶进行监视的监视者等所携带的平板电脑等通信终端中构建路径生成部56，并经由通信处理部70将由通信终端生成的路径数据下载到控制单元5。无论采用哪种结构，作为由控制单元5取得的路径数据的行驶路径都储存于行驶路径存储部57。并且，也可以从管理计算机100的作业计划管理部102将记载了所指定的田地中的行驶作业的作业计划书下载到控制单元5。作业车在进行作业之前，调整成能够基于作业计划书进行作业。
通知部58生成用于通过显示器、扬声器等通知器件73将必要的信息通知给驾驶员、监视者的通知信号(显示数据、声音数据)。在该实施方式中，通知部58具有如下显示数据生成功能，即，生成将存储于行驶路径存储部57的作业路径和通过偏差计算部55计算出的偏差以图形方式显示于显示器的显示数据。
行驶路径搜索模块60实际上由计算机程序构建，并能够执行在图1与图2中说明过的控制。因此，在行驶路径搜索模块60中，包含搜索区域设定部61、位置关系计算部62、引导路径选择部63。搜索区域设定部61对图1所示的搜索区域SA的形状、搜索区域SA相对于车身1的位置进行设定。在该实施方式中，由于搜索区域SA是扇形，因此设定扇形的中心角θ、扇形的边的长度Se。另外，将该扇形的中心点设为本车基准点CP，并作为本车位置来处理。此外，扇形的边的长度Se与搜索距离R相同。位置关系计算部62对从行驶路径存储部57读出的多个候选行驶路径与由本车位置计算部54获得的本车位置之间的位置关系进行计算。引导路径选择部63基于由位置关系计算部62计算出的位置关系，从候选行驶路径中选择引导本车的引导行驶路径，并将其提供给偏差计算部55。
引导路径选择部63能够组合执行使用图2说明过的例(a)至例(f)等的控制规则。使用图5所示的流程图，对组合这种控制规则并通过引导路径选择部63执行的一个路径搜索程序进行说明。
此外，为了帮助理解流程图，在图6至图8中，示意性地例示了本车位置、搜索区域SA、行驶路径的位置关系。该位置关系被用作选择引导路径时的选择条件。在图6中，本车基准点(本车位置)CP位于行驶路径LN上。并且，在图6的(a)中，本车基准点CP位于实际行驶路径部分La上，在图6的(b)与(c)中，本车基准点CP位于路径延长部分Lb上，在图6的(b)中，端点EP在搜索区域SA内，在图6的(c)中，端点EP在搜索区域SA外。在图7中，本车基准点(本车位置)CP位于脱离行驶路径LN的位置，且示出了最短距离MD与最短位置MP。并且，在图7的(a)中，与最短位置MP对应的端点EP位于搜索区域SA内，在图7的(b)中，端点EP位于搜索距离R的外侧，在图7的(c)中，将本车基准点CP和端点EP连结的直线与车身1的行进方向所成的角度α超过了规定角度90°。在图8中，示出了搜索区域SA的边Se与行驶路径的交点IP(在图8中用星形标记示出)，在图8的(a)中，交点IP位于实际行驶路径部分La上，在图8的(b)中，交点IP位于路径延长部分Lb上。
若调出路径搜索程序，则从行驶路径存储部57将行驶路径数据作为候选行驶路径组读出(#10)。接着，取得由本车位置计算部54计算出的本车位置(#11)。从行驶路径存储部57提取并读出多个行驶路径作为候选行驶路径(#12)。此外，作为候选行驶路径，也可以将在作业地整体或者部分区域中展开的行驶路径全部读出。在该情况下，该处理步骤被处理为初始处理。或者，也可以对行驶路径，预先赋予未作业/已作业的属性值、行进方向的属性值，且不提取不成为选择对象的行驶路径。
接下来，求出通过本车位置的向各候选行驶路径的垂线，求出最短位置MP(坐标值)与最短距离MD(#13)，按照最短距离MD由短到长的顺序，指定为之后的位置关系计算处理所用的对象候选行驶路径(以下简称为对象路径)(#14)。作为路径选择的第一阶段，判定本车位置(本车基准点CP)是否位于对象路径上(#15)。当然，在该判定条件中包含规定的误差范围，本车位置也可以不严格位于对象路径上。此时，不仅是本车位置位于对象路径的实际行驶路径部分La上，即使本车位置位于路径延长部分Lb，也视作满足该判定条件(#15的“是”分支)，选择该对象路径作为引导行驶路径(#51)。利用偏差计算部55计算出位置偏差(与最短距离MD相同)及方向偏差来作为所选择的引导行驶路径与本车位置之间的偏差(#52)，并将该偏差使用于行驶控制部50中的行驶控制(#53)。为了进行新的本车位置下的路径搜索，返回到步骤#11。
在步骤#15中，在本车位置(本车基准点CP)不位于对象路径上的情况下(#15的“否”分支)，接下来，进行对象路径的实际行驶路径部分的端点EP是否进入了搜索距离R的圆形区域中的搜索区域判定(#20)。如果该搜索区域判定不成立(#20的“否”分支)，则判定是否完成了全部候选行驶路径的搜索(#40)，只要尚且残留有未处理的对象路径(#40的“否”分支)，就为了对接下来的对象路径进行选择处理而返回到#14，如果没有残留未处理的对象路径(#40的“是”分支)，则为了进行新的本车位置下的路径搜索而返回到步骤#11。相反，如果搜索区域判定成立(#20的“是”分支)，则进行接下来的角度判定(#21)。在该角度判定中，对将端点EP和本车位置连结的直线与车身1的行进方向之间的角度是否进入了规定的范围、或者端点EP是否进入了搜索区域SA进行判定。
如果该角度判定不成立，(#21的“否”分支)，则只要尚且残留有未处理的对象路径(#40的“否”分支)，就为了对接下来的对象路径进行选择处理而返回到#14，如果没有残留未处理的对象路径(#40的“是”分支)，则为了进行新的本车位置下的路径搜索而返回到步骤#11。如果角度判定成立(#21的“是”分支)，则进一步计算搜索区域SA的边Se与对象路径的交点(#30)，并进行交点判定、即判定该交点是否位于对象路径的实际行驶路径部分(#31)。如果该交点判定不成立(#31的“否”分支)，则只要尚且残留有未处理的对象路径(#40的“否”分支)，就为了对接下来的对象路径进行选择处理而返回到#14，如果没有残留未处理的对象路径(#40的“是”分支)，则为了进行新的本车位置下的路径搜索而返回到步骤#11。如果交点判定成立(#31的“是”分支)，则选择该对象路径作为引导行驶路径(#51)。利用偏差计算部55计算出位置偏差(与最短距离MD相同)及方向偏差来作为所选择的引导行驶路径与本车位置之间的偏差(#52)，并将该偏差使用于行驶控制部50中的行驶控制(#53)。为了进行新的本车位置下的路径搜索，返回到步骤#11。
〔其他实施方式〕
(1)在上述实施方式中，基于本车位置(本车基准点CP)、搜索区域SA、候选行驶路径(行驶路径LN)之间的位置关系选择引导行驶路径，但在最简单的实施方式中，选择距本车位置(本车基准点)最近的候选行驶路径作为引导行驶路径。
(2)在上述实施方式中，行驶路径LN被表示为直线，但也可以是曲线。
(3)在上述实施方式中，扇形形状的搜索区域SA的中心角被表示为大致45°，但中心角优选也可以在180°以下任意地设定。此外，中心角为0°的搜索区域SA实际上被作为直线处理。另外，搜索区域SA的中心点优选在车身1的宽度方向上位于中央，并且在车身行进方向上位于前侧，但可以根据作业车的规格等任意进行设定。
(4)在上述实施方式中，作为作业车，采用了配备回转式耕地机作为作业装置30的拖拉机，但除了这种拖拉机以外，例如插秧机、联合收割机等农作业车也能够作为实施方式而采用。
(5)图4所示的功能框图中的各功能部主要是出于说明的目的而划分的。实际上，各功能部能够与其他功能部合并、或者分为多个功能部。另外，取代设置于远处的管理中心KS的管理计算机100的是，既也可以使用驾驶员、监视者所携带的通信终端(移动电话、平板电脑等)，也可以将图4所示的功能部中的一个以上的功能部构建于这种通信终端中。当然，也可以将该田地行驶路径生成系统的全部功能部构建于作业车。
工业实用性
本发明能够应用于对为了在作业地中行驶而设定的引导行驶路径进行搜索的计算机程序、计算机系统、以及采用这种路径搜索技术的作业车。沿着行驶路径的行驶既可以是手动行驶，还可以是自动行驶。

Claims (13)

1.一种路径搜索程序，其特征在于，该路径搜索程序找出成为作业车的行驶目标的引导行驶路径，使计算机实现：
搜索区域设定功能，将本车基准点的向行进方向扩开的扇形区域设定为搜索区域，所述本车基准点是所述作业车上的规定基准点；
引导路径选择功能，在从存储多个所述行驶路径的行驶路径存储部读出的多个候选行驶路径中，选择基于所取得的本车位置判定为所述搜索区域内最靠近本车基准点的候选行驶路径作为成为所述作业车的行驶目标的引导行驶路径。
2.一种路径搜索系统，其特征在于，该路径搜索系统找出成为作业车的行驶目标的引导行驶路径，具备：
搜索区域设定部，其将本车基准点的周边区域设定为搜索区域，所述本车基准点是所述作业车上的规定基准点；
引导路径选择部，其在从存储多个所述行驶路径的行驶路径存储部读出的多个候选行驶路径中，选择基于所取得的本车位置判定为所述搜索区域内最靠近本车基准点的候选行驶路径作为成为所述作业车的行驶目标的引导行驶路径。
3.一种作业车，其特征在于，具备：
行驶路径存储部，其存储多个行驶路径；
本车位置计算部，其基于来自测位模块的测位数据计算本车位置；
搜索区域设定部，其将本车基准点的周边区域设定为搜索区域，所述本车基准点是作业车上的规定基准点；
引导路径选择部，其在从所述行驶路径存储部读出的多个候选行驶路径中，选择基于所述本车位置判定为所述搜索区域内最靠近本车基准点的候选行驶路径作为行驶目标的引导行驶路径；
偏差计算部，其计算所述引导行驶路径与所述本车位置之间的偏差。
4.一种路径搜索程序，其特征在于，该路径搜索程序找出成为作业车的行驶目标的引导行驶路径，使计算机实现：
搜索区域设定功能，将本车基准点的周边区域设定为搜索区域，所述本车基准点是所述作业车上的规定基准点；
位置关系计算功能，计算基于从存储多个所述行驶路径的行驶路径存储部读出的多个候选行驶路径、基于来自测位模块的测位数据计算出的所述作业车的本车位置、所述搜索区域之间的位置关系；
引导路径选择功能，基于所述位置关系，从所述候选行驶路径中选择成为所述作业车的行驶目标的引导行驶路径。
5.根据权利要求4所述的路径搜索程序，其特征在于，
所述搜索区域是以所述本车基准点为中心点向本车的行进方向扩开的扇形。
6.根据权利要求4或5所述的路径搜索程序，其特征在于，
在所述位置关系计算功能中，包含将所述本车基准点与所述候选行驶路径之间的所述位置关系及所述搜索区域与所述候选行驶路径之间的所述位置关系作为所述位置关系计算出来的功能。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的路径搜索程序，其特征在于，
所述行驶路径被定义为，由作为实际的行驶路径发挥功能的实际行驶路径部分和作为所述实际行驶路径部分的延长线的路径延长部分构成，
在所述位置关系计算功能中，包含计算所述本车基准点与所述实际行驶路径部分或所述路径延长部分之间的最短位置的坐标值的功能和判定所述最短位置是否存在于所述搜索区域中的功能。
8.根据权利要求7所述的路径搜索程序，其特征在于，
在所述位置关系计算功能中，包含如下功能：在存在被计算出表示所述最短位置位于所述实际行驶路径部分上的位置关系的候选行驶路径的情况下，选择该候选行驶路径作为引导行驶路径。
9.根据权利要求7所述的路径搜索程序，其特征在于，
在所述位置关系计算功能中，在存在被计算出表示所述最短位置位于所述路径延长部分上且该最短位置进入所述搜索区域内的位置关系的候选行驶路径的情况下，选择该候选行驶路径作为引导行驶路径。
10.一种路径搜索系统，其特征在于，该路径搜索系统找出成为作业车的行驶目标的引导行驶路径，具备：
搜索区域设定部，其将本车基准点的周边区域设定为搜索区域，所述本车基准点是所述作业车上的规定基准点；
位置关系计算部，其计算从存储多个所述行驶路径的行驶路径存储部读出的多个候选行驶路径、基于来自测位模块的测位数据计算出的所述作业车的本车位置、所述搜索区域之间的位置关系；
引导路径选择部，其基于所述位置关系，从所述候选行驶路径中选择所述引导行驶路径；
偏差计算部，其计算所述引导行驶路径与所述本车位置之间的偏差。
11.一种作业车，其特征在于，具备：
行驶路径存储部，其存储多个行驶路径；
本车位置计算部，其基于来自测位模块的测位数据计算本车位置；
搜索区域设定部，其将本车基准点的周边区域设定为搜索区域；
位置关系计算部，其计算从所述行驶路径存储部读出的多个候选行驶路径、所述本车位置、所述搜索区域之间的位置关系；
引导路径选择部，其基于所述位置关系，从所述候选行驶路径中选择引导本车的引导行驶路径；
偏差计算部，其计算所述引导行驶路径与所述本车位置之间的偏差。
12.根据权利要求11所述的作业车，其特征在于，
具备自动行驶控制部，该自动行驶控制部基于所述偏差进行自动转向，以使所述本车沿所述引导行驶路径行驶。
13.根据权利要求11所述的作业车，其特征在于，
具备通知部，该通知部基于所述偏差通知用于使所述本车沿所述引导行驶路径行驶的转向引导信息。
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