CN107613751A - 作业车辆支援系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供作业车辆支援系统，具备本车位置检测模块，其检测作业车辆的本车位置；未作业区域外形地图计算部，其根据在作业预定区域的外周进行巡回作业行驶时由本车位置检测模块取得的本车位置数据，计算作业预定区域内的未作业区域的外形地图。

Description

作业车辆支援系统
技术领域
本发明涉及一种作业车辆支援系统，其用于自动地对作业地进行作业行驶的作业车辆。
背景技术
目前，进行了使边行驶边进行作业的作业车辆自动行驶的尝试。为了实现作业车辆的自动行驶，必须通过地图数据等来识别成为作业目标的作业区域。例如，专利文献1中公开的农场作业车辆的无人操作方法中，首先，进行通过手动驾驶在作为作业区域的农场的外周行驶一周的外周示教。由此，计算出该农场的地图坐标及基准行驶方位。接着，设定用于在农场内的整个区域进行作业行驶的行驶作业路径。然后，农场作业车辆基于每时每刻获得的车辆的农场内位置信息和行驶方位信息，在该行驶作业路径上自动地进行作业行驶。由此，以自动操纵进行对农场内的整个区域的作业行驶。该专利文献1中使用的农场作业车辆是进行翻地作业、平整土地作业、耙地作业等的牵引车。该牵引车在农场内的整个区域进行作业行驶。
专利文献2中，公开了一种计算自动行驶插秧机的目标行驶路径的方法。该插秧机通过重复直线作业行驶而进行秧苗种植作业。另外，该插秧机具备测量车身位置的GPS。而且，在示教开始时按下示教SW时的GPS天线的位置被设为开始点，在示教结束时按下示教SW时的GPS天线的位置被设为结束点。基于所获得的开始点和结束点的信息，计算连结开始点和结束点的基准线。然后，生成与该基准线(线段)平行、且基于种植宽度的直线，作为用于种植作业行驶的目标路径。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开平10－066406号公报
专利文献2:(日本)特开2008－67617号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1中，用于计算自动作业行驶的路径的作业车辆的外周示教行驶是为了获得农场区划的位置信息而进行的行驶。在该外周示教行驶时，不进行实质上的农场作业。外周示教行驶之后，计算在外周示教行驶中获得的对农场区划整体的行驶作业路径。然后，实施实际的自动作业行驶。因此，从农场作业的观点来看，成为作业目标的农场越是扩大，外周示教行驶需要的时间和燃料越成为不可忽视的无用耗费。
专利文献2中，没有公开在直线状的示教行驶时如何进行作业(苗木种植作业)。另外，计算作业行驶路径时，只可计算与通过直线状的示教行驶而获得的直线状的基准线平行的作业行驶路径。进而，在示教行驶中无法获得农场整体的地图信息，所以无法预先计算作业行驶路径的往复路径数量或者路径长度。
根据这样的现有技术的实际情况，期望用于计算在未准备外形地图的作业地中的自动作业行驶路径的更加有效的技术。
用于解决课题的技术方案
本发明的作业车辆支援系统具备：本车位置检测模块，其检测作业车辆的本车位置；未作业区域外形地图计算部，其根据在作业预定区域的外周进行巡回作业行驶时由所述本车位置检测模块取得的本车位置数据，计算所述作业预定区域内的未作业区域的外形地图。
在该结构中，为了计算作业预定区域的外形地图(坐标位置)而在作业预定区域的外周巡回时，对作业预定区域的作业也同时进行。即，通过沿着作业预定区域的边界线进行初始作业行驶(兼示教行驶)，能够实施作业预定区域的最外周区域的作业，并且，根据在初始作业行驶中由本车位置检测模块取得的本车位置数据获得作业预定区域的边界线的坐标位置。基于该作业预定区域的边界线的坐标位置，来计算从作业预定区域除去已通过初始作业行驶完成作业的区域的未作业区域的外形地图。在用于取得作业预定区域的最外周区域的坐标位置的示教行驶中，也进行对作业预定区域的作业，所以作业效率高。
进行谷物收获的联合收割机，通常，最初进行沿着农场外周的环绕收割，将由此而做出的外周的已收割区域作为转向区域进行内区域的收获作业。将该环绕收割用作上述初始作业行驶(兼示教行驶)时，获得良好的作业效率。因此，在本发明的优选的实施方式之一中，所述作业车辆为联合收割机，所述外周的巡回作业行驶为用于谷秆收获的环绕收割行驶。
通过初始作业行驶做出转向区域时，有时在1次巡回作业行驶中无法获得大小充分的转向区域。在这种情况下，要进行多次巡回作业行驶。根据在多次巡回作业行驶中取得的本车位置数据，并根据接近巡回行驶轨迹的重心位置的本车位置组和作业宽度，能够计算通过巡回作业行驶形成的已作业区域的内侧边界线。基于该内侧边界线的坐标位置，能够计算未作业区域的外形地图(外形坐标数据)。作业车辆除了在拐角区域的旋转之外，实质上进行直线行驶。利用这些，当将巡回作业行驶的轨迹除拐角区域以外视为直线(边)时，减轻计算处理的负担。因此，本发明的实施方式之一中，所述外周的巡回作业行驶进行多圈，所述未作业区域外形地图计算部以与所述本车位置数据对应的轨迹点组的重心位置为基准中心，根据轨迹点组计算接近所述基准中心的多个边要素，根据所述边要素计算多边形状的所述未作业区域的外形地图。
为了对未作业区域自动进行作业行驶，需要适合该未作业区域的目标行驶路径。因此，本发明的实施方式中，具备路径计算部，其基于由所述未作业区域外形地图计算部计算出的外形地图，计算用于对所述未作业区域进行作业行驶的目标行驶路径。
未作业区域的自动作业行驶的适当的路径，即使区域形状类似，也会因作业目标的状态、例如小麦或者稻米的收获作业中的谷秆的生育状态等而不同。因此，在本发明的优选的实施方式之一中，构成为，所述路径计算部生成多种所述目标行驶路径，基于规定的行驶条件，输出最佳的目标行驶路径。由此，输出与所设定的行驶条件(行驶速度、作业时间、有无倾斜等)最适合的目标行驶路径，所以成为自动作业行驶更合理的行驶路径。尤其是在注重作业的经济性的情况下，优选预测多种所述目标行驶路径的每种路径所需行驶时间，将所述所需行驶时间用作所述行驶条件。
在决定未作业区域的自动作业行驶的路径时，基于操作员的经验的判断也很重要。因此，在本发明的优选的实施方式之一中，所述路径计算部生成多种所述目标行驶路径，并通知多种所述目标行驶路径以供操作员选择。此外，作为操作员的判断材料，所需行驶时间是重要的。因此，预测多种所述目标行驶路径的每种路径所需行驶时间，将所述所需行驶时间以与多种所述目标行驶路径建立对应的方式进行通知的结构也有优点。
在执行沿着目标行驶路径的自动作业行驶时，出于某种原因，发生必须脱离该目标行驶路径的情况。例如，如果是燃料不足、或者若作业车辆是联合收割机，则在其谷粒箱装满的情况下，必须使其接近田埂道等道路，以进行燃料补给或者谷粒卸载。之后，再一次返回目标行驶路径的脱离位置进行自动作业行驶，但在远离脱离位置的情况下，从自当前位置最短可到达的目标行驶路径开始自动作业行驶的方式效率高。因此，在本发明的优选的实施方式之一中，在使用了所述目标行驶路径的对所述未作业区域的作业行驶中，在该作业车辆脱离所述目标行驶路径的情况下，根据在此前的作业行驶中由所述本车位置检测模块取得的本车位置数据，计算出新的未作业区域的外形地图，基于重新计算出的外形地图和已脱离的作业车辆的当前位置，再次计算用于对剩余的未作业区域进行作业行驶的目标行驶路径。
联合收割机等农用作业车边反复进行往复的直线行驶和其间的转向行驶(一般为U形转弯)，边进行作业目标区域(农场等)中的收获等作业。此时，作业在直线行驶中进行，在转向行驶中不进行作业。如果作业目标区域是长方形那样的矩形，则在转向行驶轨迹中，从直线行驶向转向行驶的行驶轨迹和从转向行驶向直线行驶的行驶轨迹为对称形状。因此，转向控制比较容易。但是，如果作业目标区域是梯形那样的非矩形，则在转向行驶轨迹中，从直线行驶向转向行驶的行驶轨迹和从转向行驶向直线行驶的行驶轨迹为非对称形状。因此，转向控制比较复杂，易产生转向后的位置偏差。为了避免该问题，在本发明的优选的实施方式之一中，所述目标行驶路径作为组合直线作业行驶和转向非作业行驶的单位行驶单元来计算，所述转向非作业行驶分成使U形转弯进入转向角和U形转弯脱离转向角一致的单纯U形转弯行驶、和将所述单纯U形转弯行驶的端点和所述直线作业行驶的端点连接的辅助直线非作业行驶的方式来。在该结构中，转向非作业行驶由行驶轨迹对称的单纯U形转弯行驶和调节用的直线行驶构成，所以，转向控制简单，不易产生转向后的位置偏差。
在自动行驶中，有时因某种外在干扰因素或者内在干扰因素而使实际的行驶路径偏离目标行驶路径。在这种情况下，相比以返回正在使用的目标行驶路径的方式进行自动控制，有时重新计算目标行驶路径的方法可获得良好的作业结果。因此，在本发明的优选的实施方式中，还具有以下功能，即：在实际的行驶路径相对于所述目标行驶路径的偏差大于规定值的情况下，根据在此前的作业行驶中由所述本车位置检测模块取得的本车位置数据，计算出新的未作业区域的外形地图，基于重新计算出的外形地图，再次计算用于对剩余的未作业区域进行作业行驶的目标行驶路径。
按照往复直线作业行驶进行作业的情况下，为了避免残留作业，在往复的直线作业行驶中需要作业轨迹的重叠。当该重叠量变化大的情况下，则难以用正在使用的目标行驶路径进行修复。因此，优选具备在实际的行驶中产生的重叠量偏离预先设定的重叠量规定量以上的情况下，重新计算所述目标行驶路径的功能。
附图说明
图1是用于说明本发明的作业车辆支援系统的基本原理的说明图。
图2是搭载了本发明的作业车辆支援系统的作业车辆的一个例子的联合收割机的侧视图。
图3是联合收割机的俯视图。
图4是表示联合收割机的驾驶室的内部的俯视剖视图。
图5是用于说明安装了作业车辆支援系统的联合收割机的控制系统的功能框图。
图6是表示作业车辆支援系统的作业行驶控制的一个例子的流程图。
图7是表示用于中央作业行驶的目标行驶路径的一个例子行驶路径图。
图8是表示用于中央作业行驶的目标行驶路径的一个例子的行驶路径图。
图9是表示用于中央作业行驶的目标行驶路径的一个例子的行驶路径图。
具体实施方式
在说明本发明的作业车辆支援系统的具体的实施方式之前，使用图1对作业车辆支援系统的基本原理、特别是通过示教行驶而计算作业预定区域的外形地图的基本原理进行说明。图1中，用单纯的长方形表示通过配备了该作业车辆支援系统的作业车辆来作业的作业预定区域。作业车辆具备：通过包括操纵杆等在内的手动行驶操作单元进行手动行驶的手动行驶控制单元、基于自动行驶信息进行自动行驶的自动行驶控制单元、检测作业车辆的本车位置的本车位置检测模块。手动行驶操作单元由搭乘于作业车辆的操作员手动操作。自动行驶信息中，包括行驶设备信息和作业设备信息。行驶设备信息中，包括用于以使由本车位置检测模块检测出的本车位置与目标行驶路径一致的方式对作业车辆进行自动行驶控制的转向控制数据和车速控制数据。作业设备信息中，包括对用于执行在目标行驶路径上的行驶中应进行的作业的作业设备的作业控制数据。
作为作业预定区域，在此假设是农场，外围由篱笆或者田埂等形成边界。对该农场的作业行驶、例如水稻或小麦等的收获作业行驶，分为最初进行的沿着外围的环状的环绕作业行驶和对通过该环绕作业行驶遗留的未作业区域的中央作业行驶。环绕作业行驶分为沿着多边形(图1中为四边形)的外周的一边的作业行驶和在多边形的拐角区域进行的掉头行驶(通过编入后退而进行转向：也叫做α转)。环绕作业行驶在手动行驶控制的基础上进行，中央作业行驶在自动行驶控制的基础上进行。
在手动行驶的环绕作业行驶时，由本车位置检测模块即时地检测出的表示本车位置的本车位置数据组(例如由纬度经度数据组构成的巡回行驶日志)记录为环绕作业行驶轨迹。被记录的本车位置的数据组在图1中用黑点虚拟地表示。通过对该环绕作业行驶轨迹添加作业宽度，能够计算出通过环绕作业行驶而做出的、作业预定区域中的作业完成区域的地图数据。进而，位于该作业完成区域的内侧的区域(图1中被涂浅)成为应通过接下来进行的自动作业行驶来作业的未作业区域。该未作业区域的外形地图可根据作业完成区域的地图数据进行计算。此外，如图1的环绕作业行驶轨迹的局部放大图所示，在环绕作业行驶巡回多次的情况下，最内周的环绕作业行驶的本车位置的数据组被用于未作业区域的外形地图的计算。当然，此时，最内周的环绕作业行驶以外的巡回行驶的本车位置的数据组还用于补充在最内周的环绕作业行驶中的本车位置的数据组的缺损等。
以下，表示根据作为巡回行驶日志的本车位置的数据组计算未作业区域的外形地图的算法的一个例子。
(1)根据作为行驶轨迹点组的巡回行驶日志，通过过滤而清除干扰的本车位置数据，只提取被视为属于行驶轨迹的数据组。
(2)计算提取出的数据组的重心位置。
(3)以基准点(一般是作业车辆的环绕作业终点)为基点，计算提取数据组的各点相对于重心的方位。
(4)从计算出的各点的方位提取以重心位置为基准中心的360度范围(非作业区域1周)的数据作为处理对象数据。
(5)将提取的处理对象数据区分成属于多边形(图1中为四边形)的各边的边要素。
(6)对区分出的各边的边要素进行线形近似，计算表示各边的近似直线，并计算各边的交点坐标。
(7)基于车身上的本车位置的基准部位和作业宽度，计算未作业区域的外形地图。
计算未作业区域的外形地图时，计算用于该未作业区域的自动作业行驶(中央作业行驶)的目标行驶路径。图1的例子中，目标行驶路径包括未作业区域中的往复直线作业行驶、用于连接直线作业行驶的去路和回路之间的作业完成区域中的转向行驶。根据目标行驶路径的起点(中央作业行驶开始点)、直线作业行驶的方向、相邻的直线作业行驶的去路和回路的间隔等，能够计算出目标行驶路径。此时，连接去路和回路的路径间移动，通过组合直线前进和转弯来进行，还可以是后退的掉头。从路径间移动的开始到结束花费的时间因移动距离或有无前进后退切换而不同。在U形转弯那样的单纯的路径间移动中，移动时间短，但转弯需要的面积变大。另外，在掉头路径间移动中，移动需要的面积小，但移动时间变长。基本上，采用移动时间尽可能短的路径间移动。但是，可根据各种路径间移动的组合的灵活性和作为作业完成区域的外周区域的大小等，计算各种目标路径。因此，作为用于根据计算出的多个目标行驶路径选择被实际使用的目标行驶路径的方法，准备了以下的模式。
模式1：生成多种目标行驶路径，并在监视画面等上显示多种目标行驶路径，通过操作员的选择来确定应执行的目标行驶路径。
模式2：预测执行所生成的目标行驶路径时的所需行驶时间作为行驶条件之一，自动地选择时间最短的目标行驶路径。
模式3：多种目标行驶路径与其所需行驶时间同时被显示，通过操作员的选择来确定应执行的目标行驶路径。
关于由目标行驶路径的直线行驶和转向行驶构成的目标行驶路径的计算，因从直线行驶向转向行驶的变化的种类不同，目标行驶路径计算算法也不同。图1中，作为转向行驶，在手动行驶中的环绕作业行驶中采用掉头行驶，在中央作业行驶中采用U形转弯行驶。采用哪种转向行驶，优选根据被连接的直线行驶的位置和方向进行选择，但作为计算条件，也可以限定于某个转向行驶，也可以在一个作业区域中混合。
图1中，用长方形表示作业目标区域，但实际上，如图1的局部放大图所示，像梯形那样边稍微倾斜的情况非常多。在这种情况中，采用直接用圆弧路径将直线作业行驶的去路的末端和回路的始端连接的转向行驶路径时，由于U字状的转向行驶路径的曲率连续地变化，所以难以进行自动行驶控制。为了应对这种实际情况，如图1的局部放大图所示，转向行驶采用分成使U形转弯进入转向角和U形转弯脱离转向角一致的单纯U形转弯行驶、即实质上为半圆弧、和将所述单纯U形转弯行驶的端点和所述直线作业行驶的端点连接的辅助直线非作业行驶的算法。
接着，使用搭载于作为作业车辆的一个例子的联合收割机上的例子对本发明的作业车辆支援系统的具体实施方式之一进行说明。图2是联合收割机的侧视图，图3是俯视图。该联合收割机是半喂入式联合收割机，具备：履带式的行驶装置1和由行驶装置1支承的机体框架2。在机体框架2的前部具备收割植立谷秆的可升降的收割部3。在机体框架2的后部，沿左右方向并排配置有对割取谷秆进行脱粒的脱粒装置11和储存谷粒的谷粒箱12。在机体框架2的前部且谷粒箱12的前方，具备驾驶室13。驾驶室13具备顶板14。在驾驶室13的下方配置有发动机10。在谷粒箱12中，具备排出谷粒箱12内的谷粒的卸谷机15。
收割部3构成为能够绕左右方向的水平的摆动轴心上下摆动。收割部3具有扶起种植谷秆的扶禾装置31、收割扶起谷秆的收割装置32、将收割谷秆输送至脱粒装置11的输送装置33。
如图3和图4所示，驾驶室13中设有驾驶座位130。在驾驶座位130的前方侧设有前面板131。另外，在驾驶座位130的左方设有侧面板132。在前面板131上，例如配置有操纵杆(转向杆)91等操作件、显示各种信息的仪表盘133。在仪表盘133显示表示作业速度或发动机旋转、燃料余量的仪表画面等。而且，用于图形显示特定的信息的液晶面板等监视器134，例如，配置在驾驶室13内的左侧上部。监视器134上显示用于自动作业行驶的目标行驶路径的选择画面等。在侧面板132上配置有例如主变速杆92和其他操作件。在侧面板132上载置有卸谷机用的遥控器135。
该联合收割机不仅能够进行基于操纵杆91和主变速杆92的操作的手动行驶，还能够进行沿着已设定的目标路径的自动行驶。作为与自动行驶相关的操作件，例如，在侧面板132配置有发出指令自动行驶执行或中止的自动驾驶仪ON·OFF开关90及示教行驶ON·OFF开关96。此外，这些开关也可以用监视器134中显示的软件开关来代替，也可以是双方都具备的形式。
如图2和图3所示，在驾驶室13的上方配置有安装在从顶板14的侧端向上方延伸的托架上的本车位置检测箱620。在该本车位置检测箱620中内置有用于本车位置检测的天线及运算设备等。该实施方式中，本车位置检测采用卫星导航和惯性导航。
图5中表示在该联合收割机中构建的控制系统。该控制系统具备第一车载网络5A和第二车载网络5B。第一车载网络5A和第二车载网络5B被中继单元5C桥接。在第一车载网络5A中构建有进行联合收割机的基本的作业控制的功能要素，例如，输入信号处理单元50、手动行驶控制单元52、设备控制单元53、发动机控制单元54、通知单元55。在第二车载网络5B中构建有作为本发明的作业车辆支援系统起作用的与自动行驶相关的功能要素，例如，自动行驶控制单元61、本车位置检测模块62、外形地图计算部63、路径计算部64。该作业车辆支援系统采用了使用图1说明的基本原理。
设备控制单元53包括：对行驶用的各种动作设备(行驶设备)赋予控制信号使其驱动的行驶设备控制部531、对作业用的各种动作设备(作业设备)提供控制信号而使其驱动的作业设备控制部532。如图5所示，行驶设备和作业设备统称为动作设备20。发动机控制单元54对发动机10提供控制信号，以进行发动机10的起动、停止、转速调节等。图5所示的手动行驶操作单元9是在联合收割机的作业行驶中由人操作的操作件的总称，包括操纵杆91、主变速杆92等。在该联合收割机中，基本上采用线控方式。对手动行驶操作单元9的操作作为操作信号被输入输入信号处理单元50。作业状态检测设备8是检测动作设备20的状态信息、即作业设备信息的设备，包括联合收割机上所装备的各种传感器和开关(例如，检测各种作业机构的离合器的接入分离的开关、车速传感器)等。来自作业状态检测设备8的检测信号基本上也被输入输入信号处理单元50。
通知单元55将通知信号发送到通知器件73，通知应向操作员或周围提供的各种信息。通知器件73不仅包括监视器134，还包括机体内外的各种灯(例如图2或图3所示的通知灯731)和蜂鸣器732。
手动行驶控制单元52利用通过输入信号处理单元50输入的信号和来自作业状态检测设备8的作业设备信息，实施运算处理或判定处理，生成用于控制基于手动操作的动作设备20的动作的数据。所生成的数据发送到设备控制单元53，再从设备控制单元53转换成控制信号向动作设备20输出。由此，实现了与手动操作对应的动作设备20的作业。例如，基于转向输出信号进行行驶装置1的转向驱动，变更机体前进方向。
本车位置检测模块62具备使用GNSS(也可以是GPS)检测纬度和经度等方位的卫星导航用模块621，其结构类似于汽车导航系统等使用的测位单元。在该实施方式的本车位置检测模块62中，为了检测瞬间的作业车辆的动动作(方向矢量等)和方向、以及为了补充卫星导航用模块621，具备安装了陀螺加速度传感器和磁方位传感器的惯性导航用模块622。
外形地图计算部63计算成为自动作业行驶的对象的农场的外形地图。在通过ON操作示教行驶ON·OFF开关96而起动计算外形地图的示教模式的状态下，在水稻或小麦成熟的农场的外周以手动行驶进行巡回作业行驶时，外形地图计算部63根据此时由本车位置检测模块62取得的本车位置数据，计算应进行自动作业行驶的未作业区域的外形地图。计算出外形地图时，路径计算部64基于外形地图计算用于对未作业区域进行作业行驶的目标行驶路径。在计算出多种目标行驶路径的情况下，与预测行驶时间一起在监视器134的画面上显示示意性地表示各目标行驶路径的示例，提示操作员进行其选择。
自动行驶控制单元61基于自动行驶需要的自动行驶信息而执行自动行驶。自动行驶信息中包括：基于本车位置数据的本车位置和目标行驶路径的偏离(偏差)、本车的前进方向和目标行驶路径的延伸方向的偏离、预先设定的车速、作业装置在目标行驶路径上的行驶中应进行的作业、来自作业状态检测设备8的机体状态信息等。自动行驶控制单元61基于这种自动行驶信息，对设备控制单元53赋予其需要的控制数据，对搭载于联合收割机上的行驶设备或作业设备进行控制。
在该实施方式中，中继单元5C不仅进行第一车载网络5A和第二车载网络5B之间的数据交换，而且其本身还具备相对于外部设备的输入输出接口和数据处理部。因而，中继单元5C连接有作为通知器件73的通知灯731、蜂鸣器732、自动驾驶仪ON·OFF开关90、示教行驶ON·OFF开关96，还以无线方式连接有自动行驶用遥控器95。
如图2和图3所示，通知灯731是立设于谷粒箱12的顶棚上的圆柱状的灯，在自动行驶时点亮，能够使周围知道联合收割机正在自动行驶中。同样，通过蜂鸣器732使周围知道联合收割机正在示教作业行驶中或自动行驶中。在联合收割机的自动行驶时，需要从联合收割机外向联合收割机提供必要最低限的指令，所以准备了自动行驶用遥控器95。在自动行驶用遥控器95上，例如设置有紧急停止按钮、发动机起动按钮、自动运行按钮，可以从外部向联合收割机的控制系统提供联合收割机的紧急停止、发动机的起动、自动运行的指令。
接着，使用图6的流程说明联合收割机在农场中边自动行驶边进行收割的收获作业时的一个例子。首先，操作员以手动运行使联合收割机向开始巡回作业行驶的开始位置移动(#10)。对示教行驶ON·OFF开关96进行ON操作(#12)，同时进行作为地头作业的巡回作业行驶和外周示教行驶(#14)。当可确保充分的地头时，结束巡回作业行驶，同时，对示教行驶ON·OFF开关96进行OFF操作，以使外周示教停止。当对示教行驶ON·OFF开关96进行OFF操作后(#16是分支)，使用在此前的外周示教行驶中取得的本车位置数据组，计算地头以外的农场的未作业区域的外形地图(#20)。
未作业区域的切割收获作业是以自动作业行驶来进行，所以计算未作业区域中的一个以上的目标行驶路径(#22)。对于已计算出的目标行驶路径设定行驶速度，预测必要行驶时间(#24)。如果已计算出的目标行驶路径为多种，则为了操作员进行选择，如果计算出的目标行驶路径为一种，则为了操作员确认，在监视器134上显示目标行驶路径的示例和预测行驶时间(#26)。当确定了用于自动作业行驶的目标行驶路径时(#28)，使联合收割机移动到该自动作业行驶的开始位置(#30)。当联合收割机到达自动作业行驶的开始位置时，则对自动驾驶仪ON·OFF开关90进行ON操作(#32)，开始自动作业行驶(#34)。
如上所述，自动作业行驶在紧急避难时，能够以操纵杆91的操作等为契机而停止，但在正常情况下，通过自动驾驶仪ON·OFF开关90的OFF操作而结束。在该流程中，省略了从紧急避难的自动行驶向手动行驶的变化控制。在自动作业行驶中，检查是否指令基于自动驾驶仪ON·OFF开关90的OFF操作的自动行驶的中止(#36)。若自动驾驶仪ON·OFF开关90的OFF操作被确认，则进一步检查被分配在未作业区域的所有目标行驶路径中的作业行驶是否完成(#38)。如果作业行驶没有完成(#38否分支)，则被视为作业中途的路径脱离，变成手动行驶控制。该脱离行驶的一个例子，对于联合收割机，是为了对装满的谷粒箱12进行卸载而使车身移动到在田埂待机的输送车的脱离行驶，是通常进行的行驶之一(#40)。脱离行驶的完成再一次通过自动驾驶仪ON·OFF开关90的ON操作来确认(#42)。
在此，在联合收割机脱离目标行驶路径的情况、或实际的行驶路径相对于目标行驶路径的偏离(偏差)超过规定值的情况下，则基于在此前的作业行驶中由本车位置检测模块62取得的本车位置数据，通过外形地图计算部63计算新的未作业区域的外形地图。然后，基于重新计算出的外形地图，通过路径计算部64再次计算用于对剩余的未作业区域进行作业行驶的目标行驶路径。
例如，联合收割机脱离目标行驶路径后，若对自动驾驶仪ON·OFF开关90进行ON操作，即，若脱离行驶完成(#42是分支)，则基于在此前的作业行驶中由本车位置检测模块62取得的本车位置数据，通过外形地图计算部63来计算脱离时剩余的未作业区域的外形地图。然后，根据此时的联合收割机的本车位置和脱离时剩余的未作业区域的外形地图，再次计算包括自动作业行驶的重新开始位置在内的目标行驶路径(#44)。向自动作业行驶的重新开始位置的移动可以通过自动行驶控制进行，但也可以通过手动行驶控制进行(#46)。在任何情况下，已到达新的目标行驶路径中的自动作业行驶的重新启动位置后，就像此前一样重新开始沿着目标行驶路径的自动作业行驶(#48)。
在步骤#38的检查中，如果完成了所有的目标行驶路径中的作业行驶，则作业预定区域的作业完成，所以，该收割收获作业结束。
另外，以往复直线作业行驶进行作业时，为了里面作业遗留，在往复的直线作业行驶中需要作业轨迹的重叠。在该实施方式中，实际的行驶中产生的重叠量偏离了预先设定的重叠量规定量以上时，通过路径计算部64重新计算目标行驶路径。
〔其他实施方式〕
(1)在上述实施方式中，在作业车辆的实际的行驶轨迹从目标行驶路径的偏差超过规定值、或重叠量偏离预先设定的重叠量规定量以上的情况下，重新计算目标行驶路径，但也可以基于操作员的判断在任意时刻再次计算目标行驶路径。
(2)在上述实施方式中，联合收割机的控制系统具备由中继单元5C桥接的第一车载网络5A和第二车载网络5B，但也可以具备三个以上的车载网络，也可以由单一的车载网络构成。如果将第一车载网络5A设为现有手动行驶车辆的车载网络，则可获得以下优点：在对现有手动行驶车辆附加自动行驶功能的情况下，通过利用中继单元5C桥接并在第二车载网络5B中构建与自动行驶相关的功能模块，则能够在实质上直接沿用现有手动行驶车辆的车载网络。
(3)在上述实施方式中，构成为通过由搭乘于联合收割机的操作人员操作手动行驶操作单元9而进行手动行驶。但是，也可以构成为，来自自动行驶用遥控器95的信号被输入输入信号处理单元50，由车外的操作员操作自动行驶用遥控器95而进行手动行驶。在该情况下，优选的是，采用智能手机或平板电脑终端来代替监视器134，由处于车外的操作员来进行监视器134的操作等。
(4)在上述实施方式中，作为计算出了外形地图后的用于自动作业行驶(中央作业行驶)的目标行驶路径，如图1所示，采纳了用180度U形转弯行驶连接往复的直线作业行驶的目标行驶路径。以下，说明除此之外的目标行驶路径的例子。
(a)图7中所示的目标行驶路径是从外侧朝向中心以四边形的漩涡状行驶的路径，连接其直线路径的90度角部成为组合有后退的掉头行驶路径。对该掉头行驶路径进行说明。该掉头行驶路径由从进入掉头行驶路径前的进入侧直线路径L1以大致直线状或边向漩涡方向转弯(附图中用直线来表示)边前进行驶的第一路径r1、以反方向的转向角后退驶的第二路径r2、从掉头行驶路径朝向下一个离开侧直线路径L2前进行驶的第三路径r3构成。此外，优选的是第二路径r2延伸至第三路径r3成为大致直线的位置。图7中，掉头行驶只表示出了外周的4个，但在所有的90度角部都可以采纳。
(b)图8中所示的目标行驶路径是将平行排列的直线路径L1～L6的每2个路径通过180度U形转弯路径连接的路径。此时，180度U形转弯路径跨过1个以上的直线路径。即，是在被U形转弯路径连接起来的2个直线路径之间夹着1个以上的直线路径的行驶路径。在该目标行驶路径中，直线路径L1通过将2个直线路径L2、L3夹在中间的180度U形转弯路径S1而与直线路径L连接。接着，直线路径L4通过将直线路径L3夹在中间的180度U形转弯路径S2而与直线路径L2连接。进而，直线路径L2将2个直线路径L3、L4夹在中间的180度U形转弯路径S3而与直线路径L5连接。这样，180度U形转弯路径夹着1个以上的直线路径而与下一个直线路径连接，因此，曲率半径变大，易于转弯，结果是，具有能够高速行驶的优点。
(c)图9中所示的目标行驶路径是图7的目标行驶路径和图8的目标行驶路径的组合。即，其外侧的行驶路径使用图7所示的掉头行驶路径。其内侧的行驶路径使用图8所示的行驶路径，该行驶路径是使用将1个以上的直线路径夹在中间的180度U形转弯路径的行驶路径。
产业上的可利用性
本发明能够应用于半喂入式联合收割机、普通联合收割机、或插秧机和牵引车等作业车辆。
附图标记说明
20：动作设备
31：扶禾装置
32：收割装置
33：输送装置
5A：第一车载网络
5B：第二车载网络
5C：中继单元
50：输入信号处理单元
52：手动行驶控制单元
53：设备控制单元
531：行驶设备控制部
532：作业设备控制部
54：发动机控制单元
55：通知单元
61：自动行驶控制单元
62：本车位置检测模块
620：本车位置检测箱
621：卫星导航用模块
622：惯性导航用模块
63：外形地图计算部
64：路径计算部
73：通知器件
731：通知灯
8：作业状态检测设备
9：手动行驶操作单元
90：自动驾驶仪ON·OFF开关
91：操纵杆
92：主变速杆
95：自动行驶用遥控器
96：示教行驶ON·OFF开关

Claims (12)

1.一种作业车辆支援系统，具备：
本车位置检测模块，其检测作业车辆的本车位置；
未作业区域外形地图计算部，其根据在作业预定区域的外周进行巡回作业行驶时由所述本车位置检测模块取得的本车位置数据，计算所述作业预定区域内的未作业区域的外形地图。
2.如权利要求1所述的作业车辆支援系统，其中，
所述作业车辆为联合收割机，所述外周的巡回作业行驶为用于谷秆收获的环绕收割行驶。
3.如权利要求1或2所述的作业车辆支援系统，其中，
所述外周的巡回作业行驶进行多圈，
所述未作业区域外形地图计算部以与所述本车位置数据对应的轨迹点组的重心位置为基准中心，根据轨迹点组计算接近所述基准中心的多个边要素，根据所述边要素计算多边形状的所述未作业区域的外形地图。
4.如权利要求1～3中任一项所述的作业车辆支援系统，其中，
具备路径计算部，其基于由所述未作业区域外形地图计算部计算出的外形地图，计算用于对所述未作业区域进行作业行驶的目标行驶路径。
5.如权利要求4所述的作业车辆支援系统，其中，
所述路径计算部生成多种所述目标行驶路径，基于规定的行驶条件，输出最佳的目标行驶路径。
6.如权利要求4所述的作业车辆支援系统，其中，
所述路径计算部生成多种所述目标行驶路径，并通知多种所述目标行驶路径以供操作员选择。
7.如权利要求5所述的作业车辆支援系统，其中，
预测多种所述目标行驶路径的每种路径所需行驶时间，将所述所需行驶时间用作所述行驶条件。
8.如权利要求4～6中任一项所述的作业车辆支援系统，其中，
预测多种所述目标行驶路径的每种路径所需行驶时间，将所述所需行驶时间以与多种所述目标行驶路径建立对应的方式进行通知。
9.如权利要求4～8中任一项所述的作业车辆支援系统，其中，
在使用了所述目标行驶路径的对所述未作业区域的作业行驶中，在该作业车辆脱离所述目标行驶路径的情况下，根据在此前的作业行驶中由所述本车位置检测模块取得的本车位置数据，计算出新的未作业区域的外形地图，基于重新计算出的外形地图和已脱离的作业车辆的当前位置，再次计算用于对剩余的未作业区域进行作业行驶的目标行驶路径。
10.如权利要求4～9中任一项所述的作业车辆支援系统，其中，
所述目标行驶路径作为组合直线作业行驶和转向非作业行驶的单位行驶单元来计算，
所述转向非作业行驶以分成使U形转弯进入转向角和U形转弯脱离转向角一致的单纯U形转弯行驶、和将所述单纯U形转弯行驶的端点和所述直线作业行驶的端点连接的辅助直线非作业行驶的方式来计算。
11.如权利要求4～10中任一项所述的作业车辆支援系统，其中，
在实际的行驶路径相对于所述目标行驶路径的偏差大于规定值的情况下，根据在此前的作业行驶中由所述本车位置检测模块取得的本车位置数据，计算出新的未作业区域的外形地图，基于重新计算出的外形地图，再次计算用于对剩余的未作业区域进行作业行驶的目标行驶路径。
12.如权利要求4～11中任一项所述的作业车辆支援系统，其中，
在实际的行驶中产生的重叠量偏离预先设定的重叠量规定量以上的情况下，重新计算所述目标行驶路径。
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