CN109073763B - 测位检测装置、以及具备测位检测装置的工作机 - Google Patents

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Abstract

本发明的测位检测装置使得在使用全球导航卫星系统、惯性导航系统、以及卡尔曼滤波器的情况下，能够与车体的行驶对应地，正确地进行工作机的测位，另外能够进行测位的输出。测位检测装置具备：第一取得部，其取得卫星信号；第二取得部，其取得惯性装置的检测信号；第三取得部，其取得车体的直行和车体的转向；第一计算部，其将卫星信号应用于全球导航卫星系统而计算作为测位的信息的第一测位信息；第二计算部，其将检测信号应用于惯性导航系统而计算作为测位的信息的第二测位信息；第三计算部，其将第一测位信息和第二测位信息应用于卡尔曼滤波器而计算作为测位信息的第三测位信息；输出部，其在第三取得部取得了车体的直行的情况下，输出由第三计算部计算出的测位信息，并且在第三取得部取得了车体的转向的情况下，输出第一测位信息和/或由第二计算部计算出的第二测位信息。

Description

测位检测装置、以及具备测位检测装置的工作机
技术领域
本发明涉及测位检测装置、以及具备测位检测装置的工作机。
背景技术
以前，作为使用全球导航卫星系统和惯性导航系统的技术而进行与拖拉机、联合收割机、插秧机等工作机的位置有关的测位的技术，已知专利文献1所公开的技术。另外，作为使用从GPS卫星发送的电波以及陀螺仪装置进行工作机的测位的技术，已知专利文献2所公开的技术。
专利文献1的工作机具备：全球导航卫星系统模式，使用利用了全球导航卫星系统用模块的测位数据和目标行驶路径，输出用于行驶机体沿着目标行驶路径行驶的第一自动转向数据；惯性导航系统模式，使用利用了惯性导航系统用模块的测位数据和目标行驶路径，输出用于行驶机体沿着目标行驶路径行驶的第二自动转向数据。
另外，专利文献2的工作机具备：GPS位置信息计算单元，接收从GPS卫星发送的电波，按照设定时间间隔求出车体的位置信息；陀螺仪装置，检测车体的方位变位信息。
日本专利文献1：特开2016-049872号公报
日本专利文献2：特开2009-245001号公报
在专利文献1的工作机中，在工作机从普通行驶转移为低速状态的情况下，基于全球导航卫星系统的自动转向的行驶的精度降低，因此在低速状态的情况下，使用惯性导航系统进行测位。另外，在专利文献2中，在没有正确地进行基于GPS卫星的位置检测或基于陀螺仪装置的方位检测的情况下，在显示装置上显示没有正确进行的情况。如专利文献1和2所示，在工作机是低速状态的情况下，适用惯性导航系统，而在没有正确地进行测位自身的情况下，显示没有正确进行的情况。但是，实际上，即使使用这些技术，也无法在工作机中在直行时和转向时等对应于行驶状态正确地进行工作机的测位、或正确地输出测位结果。特别在使用了全球导航卫星系统、惯性导航系统和卡尔曼滤波器的情况下，难以正确地进行工作机的测位。
发明内容
在此，本发明鉴于上述问题点，其目的在于：提供一种测位检测装置以及具备测位检测装置的工作机，在使用了全球导航卫星系统、惯性导航系统以及卡尔曼滤波器的情况下，能够对应于车体的行驶正确地进行工作机的测位，另外能够进行测位的输出。
解决该技术问题的本发明的技术手段的特征在于以下所示的点。
测位检测装置具备：第一取得部，其设置在具备工作装置的车体或上述工作装置，并且取得来自测位卫星的卫星信号；第二取得部，其取得惯性装置的检测信号；第三取得部，其取得上述车体的直行和上述车体的转向；第一计算部，其将上述第一取得部取得的卫星信号应用于全球导航卫星系统，计算作为测位的信息的第一测位信息；第二计算部，其将上述第二取得部取得的检测信号应用于惯性导航系统，计算作为测位的信息的第二测位信息；第三计算部，其将上述第一测位信息和第二测位信息应用于卡尔曼滤波器，计算作为测位的信息的第三测位信息；输出部，其在上述第三取得部取得了车体的直行的情况下，输出由上述第三计算部计算出的第三测位信息，并且在上述第三取得部取得了车体的转向的情况下，输出由上述第一计算部计算出的上述第一测位信息和/或由第二计算部计算出的第二测位信息。
上述输出部在上述第三取得部取得了车体的直行的情况下，输出上述第三计算部作为第三测位信息而计算出的位置和方位，并且在上述第三取得部取得了车体的转向的情况下，输出第二计算部作为上述第二测位信息而计算出的方位。
上述输出部在上述第三取得部取得了车体的转向的情况下，输出上述第一计算部作为上述第一测位信息计算出的位置。
上述第三取得部能够取得上述车体的停止，上述输出部在上述第三取得部从车体的转向以外的状态取得了停止的情况下，输出上述第三计算部作为上述第三测位信息而计算出的方位中的上述停止前的方位。
上述第三取得部能够取得上述车体的停止，上述输出部在上述第三取得部从车体的转向状态取得了停止的情况下，输出上述第二计算部作为上述第二测位信息而计算出的方位中的上述停止前的方位。
上述第三取得部能够取得上述车体的停止，上述输出部在上述第三取得部取得了车体的停止的情况下，输出上述第一计算部作为上述第一测位信息而计算出的位置。
测位检测装置具备：第一取得部，其设置在具备工作装置的车体或上述工作装置，并且取得来自测位卫星的卫星信号；第二取得部，其取得惯性装置的检测信号；第三取得部，其取得上述车体的直行和上述车体的转向；第一计算部，其将上述第一取得部取得的上述卫星信号应用于全球导航卫星系统而计算作为测位的信息的第一测位信息；第二计算部，其将上述第二取得部取得的上述检测信号应用于惯性导航系统而计算作为测位的信息的第二测位信息；第三计算部，其将上述第一测位信息和上述第二测位信息应用于卡尔曼滤波器而计算作为测位的信息的第三测位信息；计算设定部，其进行与上述第一计算部、第二计算部、第三计算部的计算处理有关的设定，其中，上述计算设定部在上述第三取得部取得了车体的直行的情况下，设定进行上述第三计算部的计算处理，并且在上述第三取得部取得了车体的转向的情况下，设定停止上述第三计算部的计算处理而进行上述第一计算部的计算处理和/或第二计算部的计算处理。
上述计算设定部在上述第三取得部取得了车体的转向的情况下，针对上述第二计算部设定进行作为上述第二测位信息而计算方位的计算处理，并且在上述第三取得部取得了车体的直行的情况下，针对上述第三计算部设定进行作为上述第三测位信息而计算位置、速度、方位的计算处理。
上述计算设定部在上述第三取得部取得了车体转向的情况下，针对上述第一计算部设定作为上述第一测位信息而计算位置的计算处理。
上述第三取得部能够取得前进或后退作为上述车体的直行，在上述第三取得部取得了车体的后退的情况下，在上述第三计算部计算上述后退的方位的情况下，通过使上述前进的方位反转180度来求出后退的方位。
工作机具备：车体；设置上述车体的工作装置；设置在上述车体或工作装置的测位检测装置，上述测位检测装置具备：第一取得部，其取得来自测位卫星的卫星信号；第二取得部，其取得惯性装置的检测信号；第三取得部，其取得上述车体的直行和上述车体的转向；第一计算部，其将上述第一取得部取得的上述卫星信号应用于全球导航卫星系统，计算作为测位的信息的第一测位信息；第二计算部，其将上述第二取得部取得的上述检测信号应用于惯性导航系统，计算作为测位的信息的第二测位信息；第三计算部，其将上述第一测位信息和第二测位信息应用于卡尔曼滤波器，计算作为测位的信息的第三测位信息；输出部，其在上述第三取得部取得了车体的直行的情况下，输出由上述第三计算部计算出的第三测位信息，并且在上述第三取得部取得了车体的转向的情况下，输出由上述第一计算部计算出的上述第一测位信息和/或由第二计算部计算出的第二测位信息。
工作机具备：车体；设置在上述车体的工作装置；设置在上述车体或工作装置的测位检测装置，上述测位检测装置具备：第一取得部，其取得来自测位卫星的卫星信号；第二取得部，其取得惯性装置的检测信号；第三取得部，其取得上述车体的直行和上述车体的转向；第一计算部，其将上述第一取得部取得的上述卫星信号应用于全球导航卫星系统而计算作为测位的信息的第一测位信息；第二计算部，其将上述第二取得部取得的上述检测信号应用于惯性导航系统而计算作为测位的信息的第二测位信息；第三计算部，其将上述第一测位信息和上述第二测位信息应用于卡尔曼滤波器而计算作为测位的信息的第三测位信息；计算设定部，其进行与上述第一计算部、第二计算部、第三计算部的计算处理有关的设定，其中，上述计算设定部在上述第三取得部取得了车体的直行的情况下，设定进行上述第三计算部的计算处理，并且在上述第三取得部取得了车体的转向的情况下，设定停止上述第三计算部的计算处理而进行上述第一计算部的计算处理和/或第二计算部的计算处理。
根据本发明，在使用了全球导航卫星系统、惯性导航系统以及卡尔曼滤波器的情况下，能够对应于车体的行驶正确地进行工作机的测位，另外能够进行测位的输出。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的拖拉机和测位检测装置的框图的图。
图2是表示拖拉机的自动行驶的路径的一个例子的图。
图3是表示计算部进行的处理的图。
图4是表示拖拉机的行驶状态的一个例子的图。
图5是表示第二实施方式中的拖拉机和测位检测装置的框图的图。
图6是表示第三实施方式中的拖拉机和测位检测装置的框图的图。
图7是将工作装置与拖拉机连接起来的整体图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
本发明的测位检测装置是通过全球导航卫星系统(GNSS：Global NavigationSatellite Sysytem)、惯性导航系统(INS：Intertial Navigation Sysytem)检测工作机的位置、方位等的装置。工作机是拖拉机、联合收割机、插秧机等农业机械、反铲式装载机、装载机等建筑机械。
[第一实施方式]
<拖拉机的整体结构(概要)>
以下，以拖拉机为例，说明测位检测装置等。
图1表示出拖拉机和测位检测装置的框图。另外，图7是拖拉机的整体侧面图，是表示连接了工作装置的图的图。为了说明的方便，以乘坐在驾驶席8的驾驶员的前侧(图7的左侧)为前方、以驾驶员的后侧(图7的右侧)为后方、以驾驶员的左侧(图7的前侧)为左方、以驾驶员的右侧(图7的里侧)为右方进行说明。
如图7所示，拖拉机1具备具有车轮而能够行驶的车辆(车体)2；柴油发动机(引擎)等发动机3；进行变速的变速装置4。发动机3既可以是电动机，也可以是电动机和引擎的双方。在车体2的后部，可升降地设置有三点连杆机构5。工作装置6能够自由装卸到三点连杆机构5。来自发动机3的动力经由PTO轴传达到工作装置6。工作装置6是进行耕耘的耕耘装置、播撒肥料的肥料播撒装置、播撒农药的农药播撒装置、进行收割的收割装置等。此外，在图7中，表示出安装了肥料播撒装置的例子。工作装置6并不限于上述装置，可以是任意的装置。
在发动机3的后方设置有驾驶室7。在驾驶室7内设置有驾驶席8。在驾驶室7的顶板设置有测位检测装置20。即，测位检测装置20经由驾驶室7安装到具备工作装置6的车体2。此外，测位检测装置20也可以安装在工作装置6。
如图1所示，拖拉机1安装有多个设备10。该设备10是构成拖拉机1的设备，例如是检测装置10a、开关装置10b、显示装置10c、控制装置10d、输入输出装置10e。检测装置10a是检测拖拉机1的工作状态的装置，是油门踏板传感器、变速杆检测传感器、曲柄位置传感器、燃料传感器、水温传感器、引擎旋转传感器、转向角传感器、油温传感器、车轴旋转传感器等。开关装置10b是进行切换的装置，是点火开关、停车刹车开关、PTO开关等。显示装置10c是显示与拖拉机1有关的各种事项的装置，是由液晶等构成的液晶型显示装置。控制装置10d是控制拖拉机的装置，是CPU等。输入输出装置10e是向该拖拉机1的外部输出拖拉机1的内部的数据、或向拖拉机1的内部输入拖拉机1的外部的数据的装置，例如是通过无线或有线收发数据的通信装置。
多个设备10通过CAN、LIN、FlexRay等车载网络N1连接。向车辆用通信网络N1输出由检测装置10a检测出的检测信号、表示开关装置的切换的开关信号、用于通过控制装置的控制使拖拉机2进行运转的运转部(例如引擎、电磁阀、泵等)动作的指令信号(控制信号)等。
控制装置10d包括第一控制装置10d1、第二控制装置10d2、第三控制装置10d3。第一控制装置10d1是控制拖拉机2的整体的装置。向第一控制装置10d1输入由检测装置10a检测出的检测值(例如油门踏板的操作量、变速杆的操作时的变速杆位置(变速段)、引擎转数、变速段、油温、曲柄位置、凸轮位置等)。第一控制装置10d1根据油门踏板的操作量，向第二控制装置10d2输出控制指令，并且根据变速杆位置控制变速装置4(变速控制)，以使引擎成为规定的转数。另外，第一控制装置10d1根据来自操作构件的输入，控制三点连杆机构5的升降(升降控制)。
第二控制装置10d2是主要控制引擎3的装置。第二控制装置10d2根据油门踏板的操作量、曲柄位置、凸轮位置等的输入，控制喷油嘴、共轨(common rail)、供油泵等。此外，在第二控制装置10d2的引擎控制中，例如在喷油嘴的控制中设置燃料喷射量、喷射时期、燃料喷射率，在供油泵、共轨的控制中设置燃料喷射压力。
第三控制装置10d3是控制拖拉机1的自动行驶的装置。第三控制装置10d3根据由测位检测装置20检测出的各种信息，控制能够变更车体2的方向的转向装置(方向盘)15等，进行自动行驶。
<拖拉机的自动行驶>
说明拖拉机1的自动行驶。在进行拖拉机1的自动行驶时，使用个人计算机(PC)、智能手机(多功能便携电话)、平板电脑等计算机，进行拖拉机1的自动行驶的路径的设定。
图2表示出拖拉机的自动行驶的路径的一个例子。在自动行驶的路径的设定、即行驶计划的设定时，如图2所示，在计算机的显示部显示通过拖拉机1进行工作的工作场所(农场等)F。在显示在计算机的显示部的工作场所F中设定拖拉机1的自动行驶的路径R。例如，在工作场所F中，使用计算机的界面等，设定拖拉机1的行驶开始位置P1、行驶结束位置P2、从行驶开始位置P1到行驶结束位置P2的路径R。在图2所示的路径R中，包含使拖拉机1直行的直行部分R1、使拖拉机1转向的转向部分R2。在路径的设定中，显示部中的工作场所F与行驶开始位置P1、行驶结束位置P2相关联，直行部分R1以及转向部分R2与位置(纬度、经度)相关联，通过计算机的显示部至少决定行驶开始位置P1、行驶结束位置P2、与直行部分R1、转向部分R2对应的位置，由此能够设定自动行驶的路径。此外，也可以在自动行驶的路径的设定中，将路径划分为规定的区间，在各区间中，分配前进还是后退。此外，图2所示的自动行驶的路径的设定只是一个例子，但并不限于此。另外，自动行驶的路径的设定也可以由安装在拖拉机1的设备进行，并不限于上述计算机。
在第三控制装置10d3中存储有与拖拉机的自动行驶有关的信息(称为自动行驶信息)。例如，通过无线或有线，向拖拉机1的输入输出装置10e发送计算机设定时的自动行驶信息。然后，将由输入输出装置10e接收到的自动行驶信息写入到第三控制装置10d3，由此该第三控制装置10d3能够存储自动行驶信息。在第三控制装置10d3中，作为自动行驶信息，例如存储有行驶开始位置P1、行驶结束位置P2、直行部分R1、以及转向部分R2等的位置。此外，如上述那样，在路径的设定中，分配了拖拉机1的前进方向(前进、后退)的区间的情况下，也可以与位置一致地，作为自动行驶信息将前进、后退存储到第三控制装置10d3中。
第三控制装置10d3在进行拖拉机1的自动行驶时，参照自动行驶信息所示的位置(目标位置)，控制转向装置15，以使由测位检测装置20检测出的位置(检测位置)和自动行驶信息所示的位置(目标位置)一致。例如，在目标位置和检测位置一致的情况下，在拖拉机1在路径R所示的直行部分R1行驶的情况下，第三控制装置10d3将转向装置15的转向角维持为零。另外，在目标位置和检测位置一致的情况下，在拖拉机1在路径R所示的转向部分R2行驶的情况下，第三控制装置10d3使转向装置15的转向角与转向部分R2所示的角度一致。另外，第三控制装置10d3在检测位置与目标位置存在规定以上的偏差的情况下，第三控制装置10d3将转向装置15向没有偏差的方向进行控制以使双方一致，从而修正拖拉机1的行驶位置。此外，第三控制装置10d3在自动行驶的路径上表示出前进、后退的情况下，第三控制装置10d3控制变速装置4而切换拖拉机1的前进或后退。
第三控制装置10d3向测位检测装置20输出行驶信息。例如，作为行驶信息，第三控制装置10d3向测位检测装置20输出拖拉机1的当前的行驶状态，即直行(前进、后退)、转向、停止等。第三控制装置10d3在进行路径R那样的行驶的情况下，根据自动行驶信息输出该路径R所示的信息。例如，第三控制装置10d3在拖拉机1沿着直行部分R1前进或后退的情况下，向测位检测装置20输出前进或后退这样的行驶信息。第三控制装置10d3也可以代替前进、后退，而向测位检测装置20输出直行这样的行驶信息。另外，第三控制装置10d3在拖拉机1沿着转向部分R2转向的情况下，向测位检测装置20输出正在转向这样的行驶信息。另外，第三控制装置10d3在拖拉机1在自动行驶中停止的情况下，向测位检测装置20输出停止这样的行驶信息。
此外，在拖拉机1从预先设定的路径R大幅偏离地行驶的情况下，第三控制装置10d3也可以根据变速装置4的工作信息(前进、后退)、或转向装置15的工作信息(转向角)等，向测位检测装置20输出拖拉机1的当前的行驶状态。另外，作为行驶信息，第三控制装置10d3向测位检测装置20输出自动行驶信息等。第三控制装置10d3也可以向第一控制装置10d1、第二控制装置10d2输出行驶信息。另外，在工作场所(农场)F中自动行驶时求出拖拉机1的测位信息时，可以在农场F的周边设置基站，通过将从基站得到的观测修正信息应用于测位检测装置20的实时动态差分法(Real-time kinematic，RTK法)，求出拖拉机的测位信息，或者也可以不使用RTK法而求出测位信息。
如以上那样，通过第一控制装置10d1、第二控制装置10d2、第三控制装置10d3，能够进行拖拉机1的行驶系统的控制、工作系统的控制。此外，拖拉机1的行驶系统和工作系统的控制并不限于上述。
<测位检测装置的结构>
接着，说明测位检测装置20。
测位检测装置20是至少能够检测拖拉机1的位置(纬度、经度等)、方位(方位角)的装置。如图1所示，测位检测装置20具备惯性装置20a、第一取得部21、第二取得部22、第三取得部23。
惯性装置20a是能够检测加速度、角速度的传感器，是加速度传感器、陀螺仪传感器等。另外，第一取得部21、第二取得部22、以及第三取得部23由设置于测位检测装置20的电子/电气部件、程序等构成。第一取得部21能够取得由测位检测装置20接收到的来自GPS等测位卫星24的卫星信号。第二取得部22能够取得由惯性装置20a检测出的检测信号，例如作为检测信号取得由加速度传感器检测出的加速度、由陀螺仪传感器检测出的角速度。第三取得部23能够取得行驶信息，例如在拖拉机1进行自动行驶的情况下，作为行驶信息，取得车体2的直行(前进、后退)、车体2的转向、车体2的停止。
因此，测位检测装置20在拖拉机1的行驶时，能够取得来自GPS卫星等的卫星信号、车体2在行驶时姿势等变化的情况下的加速度、角速度、车体的行驶信息(直行(前进、后退)、转向、停止)。
测位检测装置20使用由第一取得部21和第二取得部22得到的信息，检测车体2的位置等。测位检测装置20具备第一计算部31、第二计算部32、第三计算部33。第一计算部31、第二计算部32、第三计算部33由设置在测位检测装置20的电子/电气部件、程序等构成。
如图3所示，第一计算部31将由第一取得部21取得的卫星信号适用于全球导航卫星系统(GNSS)而计算作为测位的信息的第一测位信息。第一计算部31例如根据从GPS卫星等发送的卫星信号(GNSS数据)，计算位置、速度、方位作为第一测位信息。此外，测位卫星并不限于GPS卫星，也可以是GLONASS卫星，也可以是其他卫星。
如图3所示，第二计算部32将由第二取得部22取得的检测信号适用于惯性导航系统(INS)，计算作为测位的信息的第二测位信息。第二计算部32例如根据加速度传感器检测出的加速度、陀螺仪传感器检测出的角速度，计算位置、速度、方位。
如图3所示，第三计算部33将通过全球导航卫星系统(GNSS)求出的第一测位信息(位置、速度、方位)、以及通过惯性导航系统(INS)求出的第二测位信息(位置、速度、方位)适用于卡尔曼滤波器，计算作为测位的信息的第三测位信息。即，第三计算部33通过混合导航系统(复合导航系统)，计算作为第三测位信息的位置、速度、方位。第三计算部33中的混合导航系统(复合导航系统)的参数设定是重视直行的精度的设定。此外，卡尔曼滤波器被示于多个文献，例如在日本特开2004-239643号公报等中被公开。另外，在第三计算部33计算后退的方位的情况下，通过将前进的方位反转180度来求出后退的方位。
因此，测位检测装置20与拖拉机1的行驶有无无关地(与行驶状态无关地)计算基于GNSS的第一测位信息(位置、速度、方位)、基于INS的第二测位信息(位置、速度、方位)、基于混合导航系统的第三测位信息(位置、速度、方位)。
如图1所示，测位检测装置20具备：输出部34，其能够根据拖拉机1的行驶状态变更输出到外部的测位信息(第一测位信息、第二测位信息、第三测位信息)。拖拉机1的行驶状态是指直行(前进、后退)、转向、停止等车体2的状态，是在能够进行自动行驶的拖拉机1中由第三取得部23从第三控制装置10d3得到的行驶信息。输出部34与拖拉机1的车载网络N1连接，根据第三取得部23取得的行驶信息，变更向第三控制装置10d3输出的测位信息。
图4是表示拖拉机1的行驶状态的一个例子的图。如图4的直行状态A1所示那样，在拖拉机1直行的情况下，即在第三取得部23取得了直行(前进、后退)的任意一个的情况下，输出部34向第三控制装置10d3(车载网络N1)输出第三计算部33计算出的第三测位信息。详细地说，在自动行驶的拖拉机1为直行(前进、后退)的任意一个的情况下，输出部34向第三控制装置10d3输出通过混合导航系统得到的位置、速度、方位中的位置和方位。
如图4的转向状态A2所示，在拖拉机1转向的情况下，即在第三取得部23取得了转向的情况下，输出部34向第三控制装置10d3输出由第一计算部31计算出的第一测位信息和/或由第二计算部32计算出的第二测位信息。
详细地说，在自动行驶的拖拉机1转向的情况下，输出部34向第三控制装置10d3输出通过惯性导航系统(INS)得到的位置、速度、方位中的方位(INS方位)。另外，在拖拉机1转向的情况下，作为与位置有关的信息，输出部34向第三控制装置10d3输出由第一计算部31得到的位置(GNSS位置)，而不是通过惯性导航系统得到的位置。
另外，如图4的停止状态A3所示，在拖拉机1从转向以外的状态停止的情况下(第三取得部23从转向以外的状态取得了停止的情况)，即在从直行的状态停止的情况下，输出部34输出由第三计算部33计算出的方位中的在停止前求出的方位，将方位固定(固定方位)。另外，如图4的停止状态A4所示，在拖拉机1从转向的状态中途停止的情况下(第三取得部23从转向状态取得了停止的情况)，输出部34输出停止前由第二计算部32计算出的方位，将方位固定(固定方位)。
此外，在拖拉机1停止的情况下，输出部34输出通过第一计算部31得到的位置(GNSS位置)。输出部34向第三控制装置10d3(车载网络)输出测位信息，但也可以除此以外，还在拖拉机1的外部取得测位信息。即，也可以在测位检测装置20设置外部输出端子，向外部输出端子输出测位信息。
以上，测位检测装置20具备第一计算部31、第二计算部32、第三计算部33。因此，能够通过全球导航卫星系统、惯性导航系统、卡尔曼滤波器(混合导航系统)进行工作机的测位。另外，测位检测装置20具备输出部34。因此，能够对应于工作机的行驶状态输出正确的工作机的测位信息。
具体地说，在工作机进行直行的行驶的情况下，输出部34能够输出通过混合导航系统计算出的高精度的测位信息(位置、方位等)。例如，在农场等的农业作业中，在直行时进行农业机械的耕耘、施肥、其他作业，因此在直行的测位中，要求高精度(分辨率高)。根据情况，希望数厘米(1英尺～5英尺)左右的测位，通过输出通过混合导航系统求出的测位信息，工作机等能够得到农业作业时的直行行驶的高精度的位置和方位。
另外，在工作机转向的情况下，输出部34能够输出通过惯性导航系统计算出的高精度的测位信息(方位等)。例如，农业机械大多在农场进行转向(turn)，在转向时也要求高精度。作为通过惯性导航系统求出的测位信息而输出方位，由此工作机等能够得到农业作业的转向时的高精度的方位。另外，在工作机进行了转向的情况下，对于位置，输出通过全球导航卫星系统求出的位置。因此，工作机等能够得到农业作业的转向时的高精度的位置。
另外，在工作机停止的情况下，输出部34停止混合导航系统的计算，输出在停止前求出的方位。因此，在工作机停止的情况下，工作机等能够得到正确的方位。
另外，在工作机后退的情况下，在卡尔曼滤波器(混合导航系统)中将前进的方位反转180度，由此计算后退的方位。由此，能够简单地求出工作机后退时的方位。在该实施方式中，在工作机自动行驶的情况下，工作机等能够对应于行驶状态得到高精度的测位信息，能够高精度地进行工作机的自动行驶。
[第二实施方式]
图5表示出第二实施方式的拖拉机和测位检测装置的框图。第二实施方式所示的测位检测装置和工作机能够适用于上述第一实施方式的测位检测装置和工作机。此外，省略与第一实施方式相同的结构的说明。
如图5所示，测位检测装置20具备惯性装置20a、第一取得部21、第二取得部22、第三取得部23、第一计算部31、第二计算部32、第三计算部33。另外，测位检测装置20具备计算设定部35、输出部36。计算设定部35由设置在测位检测装置20的电子/电气部件、程序等构成。计算设定部35进行与第一计算部31、第二计算部32、第三计算部33进行的计算处理相关的设定。具体地说，计算设定部35根据拖拉机1的行驶状态，设定第一计算部31的计算处理的执行的有无、第二计算部32的计算处理的执行的有无、第三计算部33的计算处理的执行的有无。此外，拖拉机1的行驶状态与第一实施方式同样地是指直行(前进、后退)、转向、停止等车体2的状态，是在能够进行自动行驶的拖拉机1中由第三取得部23从第三控制装置10d3得到的行驶信息。
以下，参照拖拉机1的行驶状态，说明计算设定部35对计算处理的设定。
如图4的直行状态A1所示，在第三取得部23取得直行(前进、后退)的任意一个的情况下，计算设定部35设定进行第三计算部33进行的计算处理。详细地说，在拖拉机1的自动行驶中，在该拖拉机1为直行(前进、后退)的任意一个的情况下，计算设定部35指定通过混合导航系统计算车体2的位置、速度、方位。即第三计算部33接受计算设定部35的指定，在拖拉机1至少正在直行的情况下，作为第三测位信息，执行位置、速度、方位的计算。
如图4的转向状态A2所示，在第三取得部23取得转向的情况下，计算设定部35设定不进行第三计算部33进行的计算处理，而进行第一计算部31进行的计算处理和/或第二计算部32进行的计算处理。
详细地说，在拖拉机1的自动行驶中，在该拖拉机1从直行的状态转向的情况下，计算设定部35在对第三计算部33设定计算处理的停止之后，设定通过第二计算部32的惯性导航系统(INS)计算方位。另外，在拖拉机1的自动行驶中，在该拖拉机1从直行的状态转向的情况下，计算设定部35设定通过第一计算部31的全球导航卫星系统(GNSS)计算位置。即，在拖拉机1成为转向的状态的情况下，接受计算设定部35的指定，第一计算部31执行位置的计算，并且第二计算部32执行方位的计算。
此外，在图4的停止状态A3的情况下，通过第一计算部31求出位置、速度。另外，在图4的停止状态A3下，拖拉机1从转向以外的状态停止的情况下，在第三计算部33中将在停止前求出的方位(方位固定)固定。在图4的停止状态A4下，在拖拉机1从转向的状态中途停止的情况下，将由第二计算部32求出的方位固定(方位固定)。
输出部36向外部输出如上述那样对应于行驶状态计算出的测位信息。例如，在拖拉机1是直行状态A1的情况下，输出部36向车载网络输出通过混合导航系统求出的第三测位信息(位置、速度、方位)。另外，在拖拉机1是转向状态A2的情况下，输出部36输出通过全球导航卫星系统(GNSS)求出的第一测位信息(位置)和通过惯性导航系统(INS)求出的第二测位信息(方位)。另外，在拖拉机1是停止状态的情况下，作为拖拉机1的方位，输出部36输出拖拉机1的停止前的方位。另外，在拖拉机1是停止状态的情况下，输出部36针对位置和速度，输出由第一计算部31求出的位置和速度。此外，输出部36向第三控制装置10d3(车载网络)输出测位信息，但也可以除此以外，还在拖拉机1的外部取得测位信息。即，也可以在测位检测装置20设置外部输出端子，向外部输出端子输出测位信息。
以上，测位检测装置20具备第一计算部31、第二计算部32、第三计算部33、计算设定部35。因此，能够通过全球导航卫星系统、惯性导航系统、卡尔曼滤波器(混合导航系统)得到工作机的测位信息，并且能够进行适合于工作机的行驶状态的测位。例如，在工作机直行的情况下，通过混合导航系统求出位置和方位，由此工作机等能够得到直行时的高精度的位置和方位。另外，在工作机转向的情况下，通过惯性导航系统求出方位，通过全球导航卫星系统求出位置，由此能够得到转向时的高精度的位置和方位。
[第三实施方式]
图6表示出第三实施方式的拖拉机和测位检测装置的框图。第三实施方式所示的测位检测装置和工作机能够适用于上述第一实施方式或第二实施方式的测位检测装置和工作机。此外，省略与第一实施方式或第二实施方式相同的结构的说明。第三实施方式的测位检测装置是适用于不具备第三控制装置10d3的拖拉机的情况的实施方式。
如图6所示，控制装置10d包括第一控制装置10d1、第二控制装置10d2。测位检测装置20具备惯性装置20a、第一取得部21、第二取得部22、第三取得部23、第一计算部31、第二计算部32、第三计算部33、输出部34。惯性装置20a、第一计算部31、第二计算部32、第三计算部33、第一取得部21、以及第二取得部22与第一实施方式或第二实施方式相同。
第三取得部23能够从从检测装置10a或第一控制装置10d1取得拖拉机1的行驶信息。第三取得部23经由车载网络等取得作为行驶信息的变速杆检测传感器的检测值、转向角传感器的检测值、车轴旋转传感器的检测值。由此，第三取得部23能够取得拖拉机1正在停止、直行(前进、后退)、转向的情况。
或者，第一控制装置10d1根据通过检测装置10a等得到的各种检测值，判定拖拉机1正在停止、直行(前进、后退)、转向。第一控制装置10d1向车载网络输出作为判定的结果的行驶信息。第三取得部23取得第一控制装置10d1向车载网络输出的行驶信息。此外，第三取得部23的行驶信息的取得并不限于上述，例如第三取得部23也可以直接从转向装置15取得是否是转向，或者从变速装置6取得前进、后退，或者从其他设备取得表示行驶状态的行驶信息。
以上，根据测位检测装置20，即时在工作机不是自动行驶的情况下，也能够对应于行驶状态提供高精度的测位信息。
应该认为本次公开的实施方式在全部点上是示例而不是限制。本发明的范围不是以上说明而由权利要求书表示，应该包含与权利要求书等价的含义和范围内的全部变更。
附图标记
1：拖拉机；2：车辆(车体)；3：发动机；6：工作装置；20：测位检测装置；20a：惯性装置；21：第一取得部；22：第二取得部；23：第三取得部；31：第一计算部；32：第二计算部；33：第三计算部；34：输出部；35：计算设定部；36：输出部。

Claims (10)

1.一种测位检测装置，包括：
第一取得部，设置在具备工作装置的车体或上述工作装置，并且取得来自测位卫星的卫星信号；
第二取得部，取得惯性装置的检测信号；
第三取得部，取得上述车体的直行和上述车体的转向；
第一计算部，将上述第一取得部取得的卫星信号适用于全球导航卫星系统，计算作为测位的信息的第一测位信息；
第二计算部，将上述第二取得部取得的检测信号适用于惯性导航系统，计算作为测位的信息的第二测位信息；
第三计算部，将上述第一测位信息和第二测位信息适用于卡尔曼滤波器，计算作为测位的信息的第三测位信息；以及
输出部，在上述第三取得部取得车体的直行的情况下，输出由上述第三计算部计算出的第三测位信息，并且在上述第三取得部取得车体的转向的情况下，输出上述第一计算部作为上述第一测位信息而计算出的位置和上述第二计算部作为上述第二测位信息而计算出的方位。
2.根据权利要求1所述的测位检测装置，其中，
上述输出部在上述第三取得部取得车体的直行的情况下，输出上述第三计算部作为上述第三测位信息而计算出的位置和方位。
3.根据权利要求1所述的测位检测装置，其中，
上述第三取得部能够取得上述车体的停止，
上述输出部在上述第三取得部从车体的转向以外的状态取得停止的情况下，输出上述第三计算部作为上述第三测位信息而计算出的方位中的上述停止前的方位。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的测位检测装置，其中，
上述第三取得部能够取得上述车体的停止，
上述输出部在上述第三取得部从车体的转向状态取得停止的情况下，输出上述第二计算部作为上述第二测位信息而计算出的方位中的上述停止前的方位。
5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的测位检测装置，其中，
上述第三取得部能够取得上述车体的停止，
上述输出部在上述第三取得部取得车体的停止的情况下，输出上述第一计算部作为上述第一测位信息而计算出的位置。
6.一种测位检测装置，包括：
第一取得部，设置在具备工作装置的车体或上述工作装置，并且取得来自测位卫星的卫星信号；
第二取得部，取得惯性装置的检测信号；
第三取得部，取得上述车体的直行和上述车体的转向；
第一计算部，将上述第一取得部取得的上述卫星信号适用于全球导航卫星系统而计算作为测位的信息的第一测位信息；
第二计算部，将上述第二取得部取得的上述检测信号适用于惯性导航系统而计算作为测位的信息的第二测位信息；
第三计算部，将上述第一测位信息和上述第二测位信息适用于卡尔曼滤波器而计算作为测位的信息的第三测位信息；以及
计算设定部，进行与上述第一计算部、第二计算部、第三计算部进行的计算处理有关的设定，
上述计算设定部在上述第三取得部取得车体的直行的情况下，设定进行上述第三计算部的计算处理，并且在上述第三取得部取得车体的转向的情况下，设定停止上述第三计算部的计算处理，针对上述第一计算部设定作为上述第一测位信息而计算位置的计算处理，并且针对上述第二计算部设定进行作为上述第二测位信息而计算方位的计算处理。
7.根据权利要求6所述的测位检测装置，其中，
上述计算设定部在上述第三取得部取得车体的直行的情况下，针对上述第三计算部设定进行作为上述第三测位信息而计算位置、速度、方位的计算处理。
8.根据权利要求2或7所述的测位检测装置，其中，
上述第三取得部能够取得前进或后退作为上述车体的直行，
在上述第三取得部取得车体的后退的情况下，在上述第三计算部计算上述后退的方位的情况下，通过使上述前进的方位反转180度来求出后退的方位。
9.一种工作机，包括：
车体；
设置在上述车体的工作装置；
设置在上述车体或工作装置的测位检测装置，
上述测位检测装置具备：
第一取得部，取得来自测位卫星的卫星信号；
第二取得部，取得惯性装置的检测信号；
第三取得部，取得上述车体的直行和上述车体的转向；
第一计算部，将上述第一取得部取得的上述卫星信号适用于全球导航卫星系统，计算作为测位的信息的第一测位信息；
第二计算部，将上述第二取得部取得的上述检测信号适用于惯性导航系统，计算作为测位的信息的第二测位信息；
第三计算部，将上述第一测位信息和第二测位信息适用于卡尔曼滤波器，计算作为测位的信息的第三测位信息；
输出部，在上述第三取得部取得车体的直行的情况下，输出由上述第三计算部计算出的第三测位信息，并且在上述第三取得部取得车体的转向的情况下，输出上述第一计算部作为上述第一测位信息而计算出的位置和上述第二计算部作为上述第二测位信息而计算出的方位。
10.一种工作机，包括：
车体；
设置在上述车体的工作装置；
设置在上述车体或工作装置的测位检测装置，
具备：
第一取得部，取得来自测位卫星的卫星信号；
第二取得部，取得惯性装置的检测信号；
第三取得部，取得上述车体的直行和上述车体的转向；
第一计算部，将上述第一取得部取得的上述卫星信号适用于全球导航卫星系统而计算作为测位的信息的第一测位信息；
第二计算部，将上述第二取得部取得的上述检测信号适用于惯性导航系统而计算作为测位的信息的第二测位信息；
第三计算部，将上述第一测位信息和上述第二测位信息适用于卡尔曼滤波器而计算作为测位的信息的第三测位信息；
计算设定部，进行与上述第一计算部、第二计算部、第三计算部进行的计算处理有关的设定，
上述计算设定部在上述第三取得部取得车体的直行的情况下，设定进行上述第三计算部的计算处理，并且在上述第三取得部取得车体的转向的情况下，设定停止上述第三计算部的计算处理，针对上述第一计算部设定作为上述第一测位信息而计算位置的计算处理，并且针对上述第二计算部设定进行作为上述第二测位信息而计算方位的计算处理。
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