DE102014108075A1

DE102014108075A1 - Verfahren zur Unterteilung eines Ausgangsfeldes in Teilfelder

Info

Publication number: DE102014108075A1
Application number: DE102014108075.0A
Authority: DE
Inventors: Dennis Sabelhaus; Frank Röben; Lars Peter Meyer zu Heiligen
Original assignee: Claas E Systems KGaA mbH and Co KG
Current assignee: Claas E Systems GmbH
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterteilung eines Ausgangsfeldes (1) in Teilfelder (2), wobei an einer das Ausgangsfeld (1) begrenzende Grenzkontur (3) eine Konkavstelle (4) ermittelt wird, in deren Umgebung zwei von der Konkavstelle (4) begrenzte Randstrecken (5a, b) der Grenzkontur (3) einen Konkavwinkel (6) zu einem Innenbereich (7) des Ausgangsfeldes (1) bilden, wobei eine im Wesentlichen durch die Konkavstelle (4) verlaufende Teilungsstrecke (8a–e) mit einer Teilungsausrichtung (9) angelegt wird, durch welche Teilungsstrecke (8a–e) das Ausgangsfeld (1) in mindestens zwei Teilfelder (2) unterteilt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsausrichtung (9) basierend auf einer Ausrichtungsoptimierung bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterteilung eines Ausgangsfeldes in Teilfelder mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Die Bearbeitung eines landwirtschaftlichen Feldes durch eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, bzw. durch die Arbeitsgeräte der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, erfolgt üblicherweise entlang von Sollfahrspuren, welche regelmäßig gerade und im Wesentlichen parallel zueinander durch den Feldbestand verlaufen. Die Sollfahrspuren enden regelmäßig an einem Vorgewende des Feldes, in welchem Vorgewende dann die Arbeitsmaschine von einer durch den Feldbestand führenden Sollfahrspur ggf. über eine Vorgewendefahrspur zur nächsten solchen abzufahrenden Sollfahrspur wendet. Zusammengehörige Sollfahrspuren in dem Feld weisen entsprechend allesamt dieselbe Hauptausrichtung auf, welche auch als Einheitsvektor in Richtung der Sollfahrspuren gedacht werden kann.
Die Bestimmung der Hauptausrichtung und damit der Sollfahrspuren ist dabei für die wirtschaftliche Effizienz der Feldbearbeitung wichtig, da der Bearbeitungsaufwand des Feldes stark von dieser jeweiligen Hauptausrichtung abhängt. Einerseits werden durch die Hauptrichtung Anzahl und Länge der Sollfahrspuren im Feldbestand mitbestimmt. Andererseits ist auch bedeutsam, in was für einem Winkel die Sollfahrspuren auf eine Grenze zum Vorgewende oder auf eine Außenbegrenzung des Feldes treffen, da abhängig hiervon eine im Prinzip unerwünschte Doppelbearbeitung im Vorgewende auftreten kann.
Ein bekannter Ansatz sieht vor, für ein zusammenhängendes landwirtschaftliches Feld insgesamt eine einzige Hauptausrichtung zu bestimmen, gemäß welcher dann die Sollfahrspuren folgerichtig für das Feld insgesamt angeordnet werden. Es kann allerdings insbesondere bei einem größeren Feld mit einer unregelmäßigen Kontur sein, dass für verschiedene Teilbereiche des Feldes eine jeweils andere Hauptausrichtung sinnvoll ist. Beispielsweise bei einem im Wesentlichen T-förmigen Feld wird es in der Regel ratsam sein, für den rein „horizontalen” Teil eine entsprechende horizontale Hauptausrichtung zu wählen und für den rein „vertikalen” Teil eine entsprechende vertikale Hauptausrichtung. Bei komplexeren Konturen sind entsprechend mehr Unterteilungen und weniger offensichtliche geeignete Hauptausrichtungen vorstellbar.
Aus dem Stand der Technik und speziell aus der EP 2 446 725 A1 , von welcher die vorliegende Erfindung ausgeht, ist es bekannt ein, landwirtschaftliches Feld in Teilfelder zu unterteilen, für die dann jeweils eine unterschiedliche Hauptausrichtung bestimmt werden kann. Speziell wird hier von dem Ansatz ausgegangen, dass konkave Ecken – welche Ecken hier auch als Knoten bezeichnet werden – der als Polygon dargestellten Kontur identifiziert werden und eine jeweilige Teilungsstrecke durch diese konkaven Knoten angelegt wird, entlang welcher dann das Feld in Teilfelder unterteilt wird. Dies beruht auf dem Gedanken, dass eine solche konkave Ecke regelmäßig ein Indiz für einen Übergang zwischen einem Hauptbereich und einem gleichsam „herausragenden” Randbereich ist. In diesem Stand der Technik wird die Teilungsstrecke stets so angelegt, dass sie den konkaven Knoten mit einem anderen Knoten verbindet, welcher ggf. ebenfalls konkav ist. Da konkave Knoten, insbesondere bei zungenartigen Fortsatzflächen zu einem Hauptbereich des Feldes, häufig paarweise auftreten, gewährleistet eine solche Anordnung der Teilungsstrecke eine in dem Sinne „bündige” Abteilung dieser Fortsatzfläche, dass an den beiden resultierenden Teilfeldern keine neuerlichen Knoten durch einen Schnittpunkt dieser Teilungsstrecke mit einer geraden Kante der Kontur entstehen.
Nachteilig an diesem Ansatz ist aber, dass der Stand der Technik keinen Hinweis darauf bietet, wie die Ausrichtung dieser Teilungsstrecke anhand des landwirtschaftlichen Feldes insgesamt bestimmt werden könnte. So kann es passieren – was auch in der EP 2 446 725 A1 beispielhaft gezeigt ist – dass die Teilungsstrecken für zwei „benachbarte” zungenartige Fortsatzflächen an derselben Seite einer ungefähr rechteckförmigen Hauptfläche einen Winkelversatz zueinander aufweisen. Dieser Winkelversatz ist zwar vergleichsweise klein, führt aber dazu, dass sich der durch die Teilungsstrecken neu gebildete Polygonzug regelmäßig mit dann anzulegenden Sollfahrspuren in der Hauptfläche kreuzt. Für die Feldbearbeitung ist das im Ergebnis ein größerer Nachteil als das Vorhandensein von einzelnen kleineren und unregelmäßigen Eckbereichen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung damit das Problem zugrunde, ein bekanntes Verfahren zur Unterteilung eines Ausgangsfeldes in Teilfelder derartig zu verbessern und weiterzuentwickeln, dass die resultierenden Teilfelder für die Bearbeitungsplanung besser geeignet sind.
Das obige Problem wird bezogen auf ein Verfahren zur Unterteilung eines Ausgangsfeldes in Teilfelder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich für die Erfindung ist die Erkenntnis, dass es bei der Unterteilung in Teilfelder für die Bearbeitungsplanung vor allem auf die Ausrichtung der Teilungsstrecken und weniger auf die Regelmäßigkeit der Kontur der resultierenden Teilfelder ankommt. Das Verbleiben von kleineren unregelmäßigen Bereichen ist vergleichsweise wenig problematisch, sofern möglichst lang ausgedehnte Sollfahrspuren mit wenigen erforderlichen Wendemanövern geplant werden können. Daher wird vorgeschlagen, dass eine Ausrichtungsoptimierung durchgeführt wird, auf der basierend dann die Teilungsausrichtung der Teilungsstrecke ermittelt wird. Im Gegensatz zu dem Stand der Technik steht also hier nicht das Verbinden von Knoten durch die Teilungsstrecke im Vordergrund, sondern das Ermitteln einer möglichst optimierten Ausrichtung der Teilungsstrecke im Hinblick auf das Ausgangsfeld insgesamt.
Die bevorzugte Ausgestaltung des Unteranspruchs 2 sieht dann speziell vor, dass eine Übereinstimmung dieser Teilungsausrichtung mit der Hauptausrichtung eines der Teilfelder – welch auch als Teilhauptausrichtung bezeichnet wird – angestrebt wird. Diese Teilhauptausrichtung kann dabei entweder vorgegeben oder basierend auf einer Annahme oder einer Schätzung bekannt sein.
Die Unteransprüche 3 bis 5 beschreiben unterschiedliche bevorzugte und speziellere Ansätze zur Bestimmung der Teilungsausrichtung.
Der Unteranspruch 7 bezieht sich auf eine Darstellung der Grenzkontur des Ausgangsfeldes durch eine geschlossene Polylinie, welche eine genauere Abbildung als etwa durch einen reinen Polygonzug erlaubt. Hier und nachfolgend ist unter einer „Polylinie” eine Folge von zusammenhängenden Liniensegmenten und/oder Bogensegmenten zu verstehen, wobei die Bogensegmente einen jeweils unterschiedlichen Krümmungsradius aufweisen können. Soweit eine solche Polylinie nur Liniensegmente aufweist, handelt es sich also um einen Polygonzug. Ein geschlossener solcher Polygonzug bildet entsprechend ein Polygon.
Die bevorzugte Ausgestaltung des Unteranspruchs 9 schlägt eine spezielle Bearbeitungsreihenfolge der Konkavstellen zur Unterteilung in Teilfelder vor.
Der Unteranspruch 11 betrifft eine rekursive Anwendung des vorschlagsgemäßen Verfahrens auf die jeweils entstehenden Teilfelder.
Gemäß dem Unteranspruch 12 können auch Hinderniskonturen innerhalb des Ausgangsfeldes auf natürliche Art und Weise im vorschlagsgemäßen Verfahren berücksichtigt werden.
Es kann sein, dass es sich insbesondere nach einer mehrstufigen Unterteilung des Ausgangsfeldes in Teilfelder anbietet, einige dieser Teilfelder wieder zusammenzufügen. Dabei können für die Bearbeitungsplanung besonders geeignete Kombinationen von einzelnen Teilfeldern – hier als Kompositfelder bezeichnet – entstehen, die durch einen reinen Unterteilungsvorgang nicht oder nur schwer zu finden sind. Die bevorzugten Ausgestaltungen der Unteransprüche 13 bis 15 betreffen einen diesbezüglich bevorzugten Ansatz zum Zusammenfügen der Teilfelder.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 eine schematische Darstellung eines Ausgangsfeldes, welches durch eine vorschlagsgemäß ermittelte Teilungsstrecke in drei Teilfelder unterteilt wurde,
2 das Ausgangsfeld der 1 nach einer weiteren Unterteilung durch eine vorschlagsgemäß ermittelte Teilungsstrecke,
3 das Ausgangsfeld der 2, wobei zwei der Teilfelder zu einem Kompositfeld zusammengefügt wurden und
4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausgangsfeldes, welches vorschlagsgemäß in Teilfelder unterteilt wurde.
Das vorschlagsgemäße Verfahren dient zur Unterteilung eines Ausgangsfeldes 1 in Teilfelder 2. Das Ausgangsfeld 1 kann dabei ein vollständiges landwirtschaftliches Feld oder auch nur ein beliebiger Teil eines solchen landwirtschaftlichen Feldes sein. Insbesondere kann das Ausgangsfeld 1 aus einer vorangehenden Unterteilung entstanden sein. Gemäß dem vorschlagsgemäßen Verfahren wird an einer das Ausgangsfeld 1 begrenzenden Grenzkontur 3 eine Konkavstelle 4 ermittelt, in deren Umgebung zwei von der Konkavstelle 4 begrenzte Randstrecken 5a, b der Grenzkontur 3 einen Konkavwinkel 6 zu einem Innenbereich 7 des Ausgangsfeldes 1 bilden. Die Konkavstelle 4 kann folglich aus einem einzelnen Punkt der Grenzkontur 3 oder, insbesondere bei einem gekrümmten Verlauf der Grenzkontur 3, aus einem entsprechenden, ggf. ebenfalls gekrümmten, Abschnitt der Grenzkontur 3 bestehen. Entsprechendes gilt für die Randstrecken 5a, b, wobei diesen nur insoweit eine Ausrichtung zuzuordnen sein muss, dass ein von ihnen gebildeter Winkel gemäß ihrer jeweiligen Ausrichtung bestimmt werden kann. Ein Konkavwinkel 6 – welcher in der 1 anhand der speziellen Konkavstelle 4a illustriert wird – ist dann ein im Wesentlichen überstumpfer Winkel zu dem Innenbereich 7 des Ausgangsfeldes 1. Das bedeutet, dass der Konkavwinkel in diesem Innenbereich 7 des Ausgangsfeldes 1 angelegt wird. Bei der Grenzkontur 3 kann es sich auch um eine Approximation, Schätzung oder Vereinfachung der realen Begrenzung des Ausgangsfeldes 1 handeln, worauf untenstehend noch genauer eingegangen wird. Um gerade bei kleinen, aber sehr verwinkelten Bereichen eine ggf. unnötige Unterteilung zu vermeiden kann vorgesehen sein, eine Mindestausdehnung für die Randstrecken 5a, b zu fordern, ab der erst das Vorliegen einer durch die Randstrecken 5a, b definierten Konkavstelle 4 im Sinne des vorschlagsgemäßen Verfahrens befunden wird. Hierauf wird ebenfalls untenstehend noch näher eingegangen.
Vorschlagsgemäß wird nun eine im Wesentlichen durch die Konkavstelle 4 verlaufende Teilungsstrecke 8a–e mit einer Teilungsausrichtung 9 angelegt, durch welche Teilungsstrecke 8a–e das Ausgangsfeld in mindestens zwei Teilfelder 2 unterteilt wird. In der 1 ist die Teilungsausrichtung 9 beispielhaft für die Teilungsstrecke 8a durch die Konkavstelle 4a dargestellt. Wie ebenfalls in der 1 dargestellt wird durch diese Teilungsstrecke 8a das Ausgangsfeld 1 in drei Teilfelder 2 unterteilt.
Das vorschlagsgemäße Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsausrichtung 9 basierend auf einer Ausrichtungsoptimierung bestimmt wird. Mit anderen Worten geht dieser Ansatz nicht von den, regelmäßig nur in vergleichsweise geringer Anzahl vorhandenen Knoten der Grenzkontur 3 aus, sondern davon, eine Teilungsausrichtung 9 zu bestimmen, welche im Hinblick auf bestimmte Kriterien optimiert ist. Vorzugsweise erfolgt diese Bestimmung der Teilungsausrichtung 9 dynamisch für die ermittelte Konkavstelle 4, sodass also die Teilungsausrichtung 9 nicht zwingend immer gleich ist. Nachfolgend werden verschiedene bevorzugte Ausgestaltungen dieses Ansatzes erläutert.
Bevorzugt ist, dass die Ausrichtungsoptimierung auf eine Übereinstimmung der Teilungsausrichtung 9 mit einer Teilhauptausrichtung 10 mindestens eines der Teilfelder 2 gerichtet ist. Mit anderen Worten strebt die Ausrichtungsoptimierung hier an, dass die Teilungsausrichtung 9 mit der Teilhauptausrichtung 10 mindestens eines der Teilfelder 2 übereinstimmt.
Diese Teilhauptausrichtung 10, welche beispielhaft in der 1 für das spezielle Teilfeld 2a dargestellt ist, kann einerseits gemäß historisch verwendeter Sollfahrspuren oder gemäß einer vorab für zumindest eines der Teilfelder 2 oder einen Bereich in dem Teilfeld 2 durchgeführten Berechnung bestimmt worden sein. Anderseits kann im Zuge der Ausrichtungsoptimierung auch für die gemäß der – zunächst variabel angesetzten – Teilungsausrichtung 9 entstehenden Teilfelder 2 jeweils eine rechnerische Bestimmung einer geeigneten Teilhauptausrichtung 10 erfolgen, wobei dann im Ergebnis z. B. diejenige Teilungsausrichtung 9 bestimmt wird, welche die größte Übereinstimmung mit der – von der Teilungsausrichtung 9 abhängigen – Teilhauptausrichtung 10 hat. Ein solcher Vorgang könnte ablauftechnisch etwa als geschachtelte Schleife – also als Programmschleife innerhalb einer Programmschleife – umgesetzt werden.
Weiter ist es bevorzugt, dass die Teilungsausrichtung 9 basierend auf einer Hauptausrichtung 11 des Ausgangsfeldes 1 bestimmt wird. Diese Hauptausrichtung 11, welche in der 1 beispielhaft als übereinstimmend mit der obigen Teilhauptausrichtung 10 dargestellt ist, kann einerseits eine bereits im Voraus zumindest provisorisch angesetzte solche Hauptausrichtung 11 sein. Sie kann sich z. B. aus einer Ausrichtung der historisch verwendeten Sollfahrspuren ergeben oder aus einer willkürlichen Schätzung. Die Hauptausrichtung 11 kann andererseits auch nach einem beliebigen analytischen oder numerischen Verfahren bestimmt worden sein. Hier ist es bevorzugt, dass die Hauptausrichtung 11 basierend auf einer Optimierung eines Feldbearbeitungsaufwands bestimmt wird.
Ein solcher, zu optimierender Feldbearbeitungsaufwand kann auf einer Gesamtbearbeitungslänge basieren, welche wiederum auf einer Gesamtlänge der jeweiligen Sollfahrspuren gemäß dieser Hauptausrichtung 11 basiert. Diese Sollfahrspuren sind bevorzugt gerade, können aber prinzipiell einen einen beliebigen Verlauf aufweisen, beispielsweise entlang einer Polylinie gemäß der obigen Definition. Vorzugsweise wird diese Gesamtbearbeitungslänge minimiert. Der zu optimierende Feldbearbeitungsaufwand kann alternativ oder zusätzlich auf einer Gesamtbearbeitungszeit basieren, welche ihrerseits auf einer Summe der Länge der Sollfahrspuren und/oder auf eine Summe der Länge von Vorgewendespuren und/oder auf einer Anzahl von jeweiligen Schnittpunkten der Sollfahrspuren mit der Grenzkontur 3 und ggf. mit Teilungsstrecken 8a–e basiert. Schließlich kann der zu optimierende Feldbearbeitungsaufwand alternativ oder zusätzlich auch auf einer Doppelbearbeitungsflächengröße basieren, welche Doppelbearbeitungsflächengröße eine Funktion der jeweiligen Schnittwinkel der obigen Sollfahrspuren mit der Grenzkontur 3 oder ggf. mit den Teilungsstrecken 8a–e ist.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Teilungsausrichtung 9 basierend auf einer Kantenausrichtung 12 der Grenzkontur 3 bestimmt wird. Eine solche, ggf. nur näherungsweise ermittelbare, Kantenausrichtung 12 kann der Ausrichtung einer beliebigen Kante bzw. eines Randes der Grenzkontur 3 entsprechen. Die jeweilige Kante kann dabei gerade sein. Sie kann aber auch einen gekrümmten und/oder winkligen Verlauf aufweisen oder als Linien- und/oder Bogensegment ausgebildet sein, solange der Kante sinnvoll eine Ausrichtung – nämlich die Kantenausrichtung 12 – entsprechend ihrer Orientierung zugewiesen werden kann.
Einerseits kann es sich bei der zugrunde zu legenden Kante um eine Kante der Grenzkontur 3 handeln, welche in einem bestimmten Sinne gegenüberliegend zu der Konkavstelle 4 angeordnet ist bzw. verläuft. Zur Ermittlung einer solchen gegenüberliegenden Kante kann etwa eine Winkelhalbierende zu dem Konkavwinkel 6 konstruiert werden, wobei die von ihr geschnittene Kante dann als gegenüberliegend in diesem Sinne verstanden werden kann.
Alternativ ist es bevorzugt und hier speziell in der 1 dargestellt, dass die Teilungsausrichtung 9 basierend auf der Kantenausrichtung 12 einer Hauptkante 13 der Grenzkontur 3 bestimmt wird. Als Hauptkante 13 kann – wie in der 1 beispielhaft dargestellt – die längste Kante der Grenzkontur 3 bestimmt werden. Prinzipiell kann die Hauptkante 13 aber auch willkürlich vorab oder gemäß einem anderen Kriterium festgelegt werden. Die Bestimmung der Teilungsausrichtung 9 kann speziell dergestalt erfolgen, dass die Teilungsausrichtung 9 der Kantenausrichtung 12 – welche in der 1 entsprechend für die Hauptkante 13 dargestellt ist – der Hauptkante 13 entspricht. Die Hauptkante 13 kann dabei für bestimmte Konkavstellen 4 mit der gegenüberliegenden Kante im obigen Sinne zusammenfallen.
Alternativ oder zusätzlich kann ferner vorgesehen sein, dass die Teilungsausrichtung 9 basierend auf einer Ausrichtung einer geraden Maximalstrecke 14 innerhalb des Ausgangsfeldes 1 bestimmt wird. Diese gerade Maximalstrecke 14 – welche beispielhaft in der 1 dargestellt ist – ist die Strecke mit der maximal möglichen Ausdehnung, welche in dem Ausgangsfeld 1 angeordnet werden kann. Dabei ist der Maximalstrecke 14 auch eine entsprechende Ausrichtung zugeordnet. Anstelle einer Kante bzw. anstelle der obigen Hauptkante 13 wird also diese gedachte Maximalstrecke 14 als Grundlage für die Bestimmung der Teilungsausrichtung 9 herangezogen. Entsprechend ist für diese Variante bevorzugt, dass die Teilungsausrichtung 9 der Ausrichtung der geraden Maximalstrecke 14 innerhalb des Ausgangsfeldes 1 entspricht. Weitere Kriterien können ebenfalls die obige Ausrichtungsoptimierung, auf welcher vorschlagsgemäß die Bestimmung der Teilungsausrichtung 9 basiert, beeinflussen oder bestimmten.
Bezüglich der Kriterien zur Ermittlung der Konkavstelle 4 bzw. der Konkavstellen 4 ist bevorzugt vorgesehen, dass die die Konkavstelle 4 begrenzenden Randstrecken 5a, b einen Konkavwinkel 6 bilden, wenn der von den Randstrecken 5a, b gebildete Winkel 180° übersteigt. Speziell kann dieser Grenzwert auch bei 185° oder bei 190° liegen. Indem der Grenzwert höher als 180° liegt, wird nicht automatisch an jeder nur geringfügigen Konkavität eine Teilung vorgenommen, zumal die Eignung zur Teilung mit zunehmendem Winkelmaß ebenfalls zunimmt.
Ein reales landwirtschaftliches Feld wird zur Anwendung des vorschlagsgemäßen Verfahrens in geeigneter Form durch Daten abgebildet, wodurch das obige Ausgangsfeld 1 und speziell die Grenzkontur 3 der Berechnung zugänglich wird. Hier ist bevorzugt vorgesehen, dass die Grenzkontur 3 durch eine geschlossene Polylinie mit Liniensegmenten und/oder Bogensegmenten als Kanten gebildet wird. Hier ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Randstrecken 5a, b Liniensegmente und/oder Bogensegmente der Polylinie sind. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Randstrecken 5a, b sich an der Konkavstelle 4 unter Bildung des Konkavwinkels 6 treffen.
Zur Bestimmung der Grenzkontur 3 aus dem – realen Ausgangsfeld 1 – kann vorgesehen sein, dass die Grenzkontur 3 und insbesondere die obige Polylinie durch eine Approximation des Ausgangsfeldes 1 bestimmt wird. Für diese Approximation kann ein beliebiges geeignetes und insbesondere ein numerisches Verfahren angewandt werden. Die Approximation kann auch auf einer Messung basieren, sodass dementsprechend die Grenzkontur 3 durch eine Approximation an eine Ausmessung des Ausgangsfeldes 1 bestimmt werden kann.
Regelmäßig wird ein Ausgangsfeld 1 mit Konkavstellen 4 eine Vielzahl solcher Konkavstellen 4 aufweisen. Es stellt sich dann die Frage, gemäß welcher Reihenfolge der Konkavstellen 4 eine Unterteilung gemäß dem vorschlagsgemäßen Verfahren erfolgen soll. Diesbezüglich ist es bevorzugt, dass diejenige Konkavstelle 4 der Grenzkontur 3 ermittelt wird, welche den geringsten oder größten Abstand zu einer Referenzkante 15 der Grenzkontur 3 aufweist. Ein solcher Abstand kann vorzugsweise als Lotabstand der Konkavstelle 4 zu der Referenzkante 15 definiert werden. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass ein Mindestabstand zu der Referenzkante 15 vorliegt. So kann etwa ausgeschlossen werden, dass die in der 1 ausgezeichnete Konkavstelle 4b zuerst ermittelt wird, da sie im Wesentlichen auf einer gedachten Verlängerung der Referenzkante 15 angeordnet ist und daher für eine erste Unterteilung weniger geeignet sein könnte als die Konkavstelle 4a.
Diese Referenzkante 15 kann dabei einerseits die der Konkavstelle 4 gegenüberliegende Kante der Grenzkontur 3 sein, woraus folgt, dass eine jeweils unterschiedliche Referenzkante 15 für jede Konkavstelle 4 angesetzt wird. Andererseits kann es sein, dass die Referenzkante 15 der obigen Hauptkante 13 entspricht, wobei dann für mehrere oder sogar alle Konkavstellen 4 dieselbe Referenzkante 15 angesetzt werden kann. Im Beispiel der 1 wird die Hauptkante 13 als Referenzkante 15 verwendet, wobei die Konkavstelle 4a den größten Abstand der Konkavstellen 4 zu der Referenzkante 15 aufweist.
Prinzipiell kann die Teilungsstrecke 8a–e eine beliebige Form haben und – in Analogie zu der Polylinie – aus einem Linien- oder Bogensegment oder einer Folge aus diesen bestehen. Bevorzugt ist aber, dass gemäß der Darstellung in den 1 bis 4 die Teilungsstrecke 8a–e eine gemäß der Teilungsausrichtung 9 ausgerichtete gerade Strecke ist. Diese gerade Strecke kann insbesondere durch die Schnittpunkte einer gemäß der Teilungsausrichtung 9 orientierten Gerade mit der Grenzkontur 3 definiert sein.
In der Regel wird ein Ausgangsfeld 1 zur Anwendung des vorschlagsgemäßen Verfahrens mehr als eine Konkavstelle 4 im vorliegenden Sinne aufweisen. Wie aus der 1 hervorgeht, weist das dort gezeigte Ausgangsfeld 1 zunächst vier Konkavstellen 4 auf. Als Ergebnis der ersten Unterteilung gemäß der Teilungsstrecke 8a entstehen drei Teilfelder 2, wobei nur das Teilfeld 2a noch Konkavstellen 4 aufweist, und zwar speziell deren drei. Um auch dieses Teilfeld 2a noch weiter unterteilen zu können ist bevorzugt vorgesehen, dass das vorschlagsgemäße Verfahren rekursiv auf die Teilfelder 2 angewandt wird. So könnte etwa die weitere Anwendung des Verfahrens auf das Teilfeld 2a zu einer Unterteilung dieses Teilfelds 2a durch die Teilungsstrecke 8b führen, was in der 2 dargestellt ist.
Bevorzugt erfolgt diese rekursive Anwendung des vorschlagsgemäßen Verfahrens bis zum Vorliegen einer Abbruchbedingung. Diese Abbruchbedingung kann einerseits dadurch erfüllt sein, dass keine Konkavstellen 4 mehr ermittelt werden können. So verbindet die Unterteilung durch die Teilungsstrecke 8b gleich zwei Konkavstellen 4, einschließlich der Konkavstelle 4b. Zwar bleibt die ursprüngliche Konkavstelle 4c als solche übrig. Jedoch bietet es sich hier an, die obige Forderung nach einer Mindestausdehnung der Randstrecken 5a, b zur Feststellung einer Konkavstelle 4 anzuwenden. Denn bezogen auf die Grenzkontur des Teilfeldes 2a weist jedenfalls eine der beiden Randstrecken der Konkavstelle 4c eine so geringe Ausdehnung auf, dass das Vorsehen einer weiteren Unterteilung des Teilfeldes 2a an dieser Konkavstelle 4c keinen Vorteil mehr bietet. Somit wäre die Abbruchbedingung erfüllt. Alternativ oder zusätzlich kann die Abbruchbedingung auch erfüllt sein, wenn die jeweilige Fläche aller Teilfelder 2 einen Minimalwert unterschritten hat.
Es ist denkbar, dass eine Hindernisfläche 16 innerhalb des Ausgangsfeldes 1 angeordnet ist. Bei dieser Hindernisfläche 16 kann es sich etwa um eine Fläche handeln, welche nicht zum landwirtschaftlichen Feld im eigentlichen Sinne gehört, da sie z. B. bebaut ist. Es kann sich aber auch um einen Bereich des landwirtschaftlichen Feldes handeln, welcher aus einem bestimmten Grund nicht bearbeitet oder befahren werden soll. Definiert wird die Hindernisfläche 16 durch eine sie umschließende Hinderniskontur 17, wobei die Hinderniskontur 17 vorzugsweise und sinngemäß gleich zu der Grenzkontur 3 durch eine geschlossene Polylinie gebildet wird, welche aus Liniensegmenten und/oder Bogensegmenten besteht. Die 4 zeigt ein Beispiel für ein Ausgangsfeld 1 mit einer solchen durch die Hinderniskontur 17 definierten Hindernisfläche 16.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des vorschlagsgemäßen Verfahrens sieht nun vor, dass eine Hinderniskontur 17 innerhalb des Ausgangsfeldes 1 berücksichtigt wird, indem die Hinderniskontur 17 als Grenzkontur 3 behandelt wird. Das Ergebnis einer solchen Behandlung ist ebenfalls in der 4 dargestellt. An den Konkavstellen 4 der Hinderniskontur 17 wurde jeweils eine Teilungsstrecke 8c–e angelegt, sodass im Ergebnis das Ausgangsfeld 1 der 4 in drei Teilfelder 2 unterteilt wurde. Wahlweise kann nun eine weitere Unterteilung an den Konkavstellen 4 der äußeren Grenzkontur 1 – also an den Konkavstellen 4, welche nicht zu der Hinderniskontur 17 gehören – erfolgen. Wegen der vergleichsweise kleinen Größe der auch ohne diese weitergehende Unterteilung entstandenen Teilfelder 2 ist vorzugsweise allerdings die Abbruchbedingung zum Beenden der rekursiven Anwendung des vorschlagsgemäßen Verfahrens hier erfüllt.
Bezüglich des oben bereits erwähnten Zusammenfügens von Teilfeldern 2 ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Teilfelder 2 des Ausgangsfeldes 1 nach der Unterteilung zusammengefügt werden, wenn sie eine Zusammenfügebedingung erfüllen, wobei zusammengefügte Teilfelder 2 jeweils ein Kompositfeld 18 des Ausgangsfeldes 1 bilden. Die 3 zeigt beispielhaft ein solches Kompositfeld 18, welches aus dem Zusammenfügen von zwei Teilfeldern 2 gemäß der Darstellung der 2 entstanden ist. Hier ist auch erkennbar, dass dieses Kompositfeld 18 nicht aus dem vorschlagsgemäßen Verfahren ohne ein Zusammenfügen der Teilfelder 2 entstanden wäre. Es wird also durch das Zusammenfügen nicht einfach nur eine vorher erfolgte Unterteilung rückgängig gemacht, sondern es entsteht eine vorher nicht gegebene Unterteilung des Ausgangsfeldes 1.
Hinsichtlich der Zusammenfügebedingung kann einerseits bevorzugt vorgesehen sein, dass zwei Teilfelder 2 zu einem Kompositfeld 18 zusammengefügt werden, wenn sie benachbart sind und eine jeweilige Teilhauptausrichtung 10 der Teilfelder 2 kompatibel ist. Die jeweilige Teilhauptausrichtung 10 kann dabei – wie bereits oben beschrieben – auf verschiedene Art bestimmt werden. Grundsätzlich kann die Kompatibilität der Teilhauptausrichtungen 10 der Teilfelder 2 an unterschiedliche Bedingungen geknüpft sein. Bevorzugt ist diesbezüglich, dass die jeweiligen Teilhauptausrichtungen 10 kompatibel sind, wenn sie im Wesentlichen identisch sind.
Als alternative oder zusätzliche Zusammenfügebedingung kann vorgesehen sein, dass zwei Teilfelder 2 zu einem Kompositfeld 18 zusammengefügt werden, wenn eine Teilfeldhauptkante 19a, b eines der beiden Teilfelder 2 an das jeweils andere der beiden Teilfelder 2 angrenzt. Als Teilfeldhauptkante 19a, b kann – analog zu der obigen Hauptkante 13 der Grenzkontur 3 des Ausgangsfeldes 1 – die längste Kante der Grenzkontur des jeweiligen Teilfeldes 2 angesetzt werden. Gemäß der Darstellung der 2 ist es sogar so, dass beide dargestellten Teilfeldhauptkanten 19a, b der zum Kompositfeld 18 zusammengefügten Teilfelder 2 an das jeweils andere Teilfeld 2 angrenzen.
Schließlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Teilfelder 2 und die Kompositfelder 18 ggf. rekursiv auf die Zusammenfügebedingung geprüft werden, bis die Zusammenfügebedingung durch keines der Teilfelder 2 oder der Kompositfelder 18 erfüllt ist.
In den 3 und 4 sind Sollfahrspuransätze 20 angedeutet, welche gemäß der jeweils dargestellten und vorschlagsgemäßen Unterteilung des jeweiligen Ausgangsfeldes 1 in die Teilfelder 2, einschließlich des Kompositfeldes 18 der 3, ermittelt wurden. Erkennbar ist, dass durch die vorschlagsgemäße Unterteilung in Teilfelder 2 jeweils zusammenhängende Flächen entstanden sind, denen jeweils eine sinnvolle gemeinsame Teilhauptausrichtung 10 zugeordnet werden kann, sodass gemäß den Sollfahrspuransätzen 20 verlaufende Sollfahrspuren hinsichtlich eines Feldbearbeitungsaufwands vorteilhaft angeordnet sind. Hier wird speziell von geraden Sollfahrspuren ausgegangen, wobei diese grundsätzlich – wie bereits festgestellt – auch als Polylinie im obigen Sinne ausgebildet sein können. Erkennbar ist, dass die Sollfahrspuren gemäß den Sollfahrspuransätzen 20 sich möglichst lang erstrecken können und vergleichsweise wenige Wendemanöver an den jeweiligen Enden der Sollfahrspuren erforderlich machen, welche Enden entweder durch das Vorgewende an der Grenzkontur 3 oder an einer Teilungsstrecke 8a–e zu einem benachbarten Teilfeld 2 gegeben sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2446725 A1 [0005, 0006]

Claims

Verfahren zur Unterteilung eines Ausgangsfeldes (1) in Teilfelder (2), wobei an einer das Ausgangsfeld (1) begrenzende Grenzkontur (3) eine Konkavstelle (4) ermittelt wird, in deren Umgebung zwei von der Konkavstelle (4) begrenzte Randstrecken (5a, b) der Grenzkontur (3) einen Konkavwinkel (6) zu einem Innenbereich (7) des Ausgangsfeldes (1) bilden, wobei eine im Wesentlichen durch die Konkavstelle (4) verlaufende Teilungsstrecke (8a–e) mit einer Teilungsausrichtung (9) angelegt wird, durch welche Teilungsstrecke (8a–e) das Ausgangsfeld (1) in mindestens zwei Teilfelder (2) unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsausrichtung (9) basierend auf einer Ausrichtungsoptimierung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungsoptimierung auf eine Übereinstimmung der Teilungsausrichtung (9) mit einer Teilhauptausrichtung (10) mindestens eines der Teilfelder (2) gerichtet ist.
Verfahren Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsausrichtung (9) basierend auf einer Hauptausrichtung (11) des Ausgangsfeldes (1) bestimmt wird, vorzugsweise, dass die Hauptausrichtung (11) basierend auf einer Optimierung eines Feldbearbeitungsaufwands bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsausrichtung (9) basierend auf einer Kantenausrichtung (12) der Grenzkontur (3) bestimmt wird, vorzugsweise, dass die Teilungsausrichtung (9) basierend auf der Kantenausrichtung (12) einer Hauptkante (13) der Grenzkontur (3) bestimmt wird, insbesondere, dass die Teilungsausrichtung (9) der Kantenausrichtung (12) der Hauptkante (13) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsausrichtung (9) basierend auf einer Ausrichtung einer geraden Maximalstrecke (14) innerhalb des Ausgangsfeldes bestimmt wird, vorzugsweise, dass die Teilungsausrichtung (9) der Ausrichtung der geraden Maximalstrecke (14) innerhalb des Ausgangsfeldes (1) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Konkavstelle (4) begrenzenden Randstrecken (5a, b) einen Konkavwinkel (6) bilden, wenn der von den Randstrecken (5a, b) gebildete Winkel 180°, vorzugsweise 185°, insbesondere 190°, übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzkontur (3) durch eine geschlossene Polylinie mit Liniensegmenten und/oder Bogensegmenten als Kanten gebildet wird, vorzugsweise, dass die Randstrecken (5a, b) Liniensegmente und/oder Bogensegmente der Polylinie sind, insbesondere, dass die Randstrecken (5a, b) sich an der Konkavstelle (4) unter Bildung des Konkavwinkels (6) treffen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzkontur (3), vorzugsweise die Polylinie, durch eine Approximation des Ausgangsfeldes (1) bestimmt wird, insbesondere, durch eine Approximation an eine Ausmessung des Ausgangsfeldes (1) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Konkavstelle (4) der Grenzkontur (3) ermittelt wird, welche den geringsten oder größten Abstand zu einer Referenzkante (15) der Grenzkontur (3) aufweist, vorzugsweise, dass die Referenzkante (15) der Hauptkante (13) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsstrecke (8a–e) eine gemäß der Teilungsausrichtung (9) ausgerichtete gerade Strecke ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren rekursiv auf die Teilfelder (2), vorzugsweise bis zum Vorliegen einer Abbruchbedingung, angewandt wird, insbesondere, dass die Abbruchbedingung erfüllt ist, wenn keine Konkavstellen (4) mehr ermittelt werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hinderniskontur (17) innerhalb des Ausgangsfeldes (1) berücksichtigt wird, indem die Hinderniskontur (17) als Grenzkontur (3) behandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfelder (2) des Ausgangsfeldes (1) nach der Unterteilung zusammengefügt werden, wenn sie eine Zusammenfügebedingung erfüllen, wobei zusammengefügte Teilfelder (2) jeweils ein Kompositfeld (18) des Ausgangsfeldes (1) bilden, insbesondere, dass zwei Teilfelder (2) zu einem Kompositfeld (18) zusammengefügt werden, wenn sie benachbart sind und eine jeweilige Teilhauptausrichtung (10) der Teilfelder (2) kompatibel ist, vorzugsweise im Wesentlichen identisch ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Teilfelder (2) zu einem Kompositfeld (18) zusammengefügt werden, wenn eine Teilfeldhauptkante (19a, b) eines der beiden Teilfelder (2) an das jeweils andere der beiden Teilfelder (2) angrenzt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfelder (2) und die Kompositfelder (18) ggf. rekursiv auf die Zusammenfügebedingung geprüft werden, bis die Zusammenfügebedingung durch keines der Teilfelder (2) oder der Kompositfelder (18) erfüllt ist.