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Fachgebiet
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf das Abtasten der Eigenschaften eines Feldes (z. B. Kornfeuchtigkeitsgehalt,
Getreideernteertrag, Bodenverdichtung, Höhe usw.) an einer Vielzahl
von Orten darin und das Anzeigen der Eigenschaften auf einer elektronischen
Anzeige, die sich in einem zugehörigen
Landwirtschaftsfahrzeug befindet. Insbesondere bezieht sich die
Erfindung auf das Skalieren eines Feldgebiets, das durch eine Vielzahl
von Orten definiert ist, in einem Gebiet der elektronischen Anzeige,
um das gesamte Gebiet zu nutzen, obwohl nur ein Bereich des Feldes
abgetastet wurde.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die Landwirtschaftsforschung hat
ergeben, dass das Management der Ernteerträge unter Berücksichtigung
der räumlichen
Veränderungen,
die oft in einem gegebenem Feld in der Landwirtschaft vorhanden
sind, optimiert werden kann. So kann zum Beispiel durch Variieren
der landwirtschaftlichen Einsatzgüter für ein Feld gemäß den örtlichen
Bedingungen innerhalb des Feldes ein Landwirt den Ernteertrag als
Funktion der Einsatzgüter
optimieren, wobei Umweltschäden
verhindert oder minimiert werden. Diese Managementtechnologie ist
als Präzions-, spezifische
Vorgabe- oder räumlich variable
Landwirtschaft bekannt geworden.
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Das Management eines Feldes unter
Verwendung von Präzisionslandwirtschaftstechnologien erfordert
das Sammeln und Verarbeiten von Daten, die sich auf ortsspezifische
Eigenschaften des Feldes beziehen. Allgemein werden ortsspezifische
Eingabedaten in Echtzeit oder Offline analysiert, um eine Vorgabekarte
zu erzeugen, welche die gewünschten Mengenverteilungen
eines landwirtschaftlichen Einsatzguts enthält. Ein Steuersystem liest
die Daten von der Vorgabekarte und erzeugt ein Steuersignal, das
einer Steuereinrichtung für
eine variable Menge zugeführt
wird, die angepasst ist, ein landwirtschaftliches Einsatzgut in
einer Menge auf das Feld auszubringen, die sich als eine Funktion
des Ortes verändert.
Steuereinrichtungen für
eine variable Menge können
an landwirtschaftlichen Fahrzeugen zusammen mit Ausbringungseinrichtungen
für variable Mengen
angebracht werden, und sie können
verwendet werden, um die Ausbringungsmengen von Saatgut, Düngemitteln,
Insektiziden, Herbiziden oder anderen Einsatzgütern zu steuern. Der Einfluss
der Einsatzgüter
kann durch Sammeln von Daten über
den ortsspezifischen Ertrag und den Feuchtigkeitsgehalt und in-Beziehung-setzen
dieser Daten mit den landwirtschaftlichen Einsatzgütern analysiert
werden, wodurch es dem Benutzer erlaubt wird, die Mengen und die
Kombination der landwirtschaftlichen Einsatzgüter zu optimieren.
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Die räumlich variablen Eigenschaftsdaten können durch
manuelles Messen, Fern-Erfassen oder Erfassen während der Arbeitsvorgänge auf
dem Feld erhalten werden. Manuelle Messungen schließen normalerweise
das Nehmen einer Bodenprobe und das Analysieren des Bodens in einem
Laboratorium ein, um Nährstoffdaten
oder Bodenzustandsdaten, wie zum Beispiel den Bodentyp oder die
Bodenklassifikation zu bestimmen. Das Durchführen manueller Messungen ist
jedoch arbeitsintensiv und wegen der hohen Probennahmekosten wird
nur eine beschränkte
Anzahl von Datenerfassungen durchgeführt. Das Fern-Erfassen kann
das Durchführen
von Luftaufnahmen oder das Erzeugen von Spektralabbildungen oder
Spektralkarten aus der Luft oder von Multispektral-Sensoren vom
Weltraum aus beinhalten. Spektraldaten aus der Fern-Erfassung sind
jedoch oft schwer mit einer präzisen
Position in einem Feld oder mit einer spezifisch quantifizierbaren
Eigenschaft des Feldes in Beziehung zu bringen. Sowohl manuelle
Messungen als auch das Fern-Erfassen erfordern, dass der Nutzer,
abgesehen von den normalen Arbeitsgängen, auf dem Feld eine Inspektion
aus der Luft oder vom Erdboden aus durchführen muss.
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Räumlich
variable Eigenschaftsdaten können
auch bei den normalen Arbeitsvorgängen auf dem Feld unter Verwendung
von Sensoren erfasst werden, die von einem Mähdrescher, einem Traktor oder
einem anderen Fahrzeug getragen werden. Eine Vielfalt von Eigenschaften
kann erfasst werden, einschließlich
Bodeneigenschaften (z. B. organische Bestandteile, Fruchtbarkeit,
Nährstoffe,
Feuchtigkeitsgehalt, Verdichtung und Topografie oder Höhenlage),
Ernteeigenschaften (z. B. Höhe,
Feuchtigkeitsgehalt oder Ertrag) und landwirtschaftliche Einsatzgüter, die
dem Feld zugeführt
werden (z. B. Düngemittel,
Herbizide, Insektizide, Saatgut, kulturelle Praktiken oder verwendete
Bodenbearbeitungstechnologien). Andere räumlich variable Eigenschaften können manuell
erfasst werden, wenn ein Feld durchquert wird (z. B. Insekten- und Unkrautbefall oder
Landmarken). Wie diese Beispiele zeigen, beinhalten Eigenschaften,
die mit einem spezifischen Ort in Beziehung gebracht werden, Daten,
die auf die lokalen Bedingungen des Feldes, landwirtschaftliche Einsatzgüter, die
auf das Feld ausgebracht werden und auf Ernterträge von dem Feld bezogen sind.
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Das Erhalten von Eigenschaftsdaten
während
der normalen Arbeitsvorgänge
auf dem Feld ist gegenüber
dem manuellen Messen und dem Fern-Erfassen vorteilhaft, weil weniger
Arbeitsaufwand erforderlich ist, mehr Datenerfassungen durchgeführt werden
können,
die Datenerfassungen leichter mit spezifischen Positionen in Beziehung
zu bringen sind und separate Feldinspektionen nicht erforderlich
sind. Die gesammelten Daten sind jedoch nur genau und vollständig, wenn
das Landwirtschaftsfahrzeug über
jede Position in dem Feld fährt.
Das Bereitstellen einer elektronischen Anzeige in der Fahrzeugkabine,
welche eine Karte des Gebietes zeigt, das überquert wird, würde eine
Rückkopplung zu
einem Landwirt zur Verfügung
stellen, der das Feld bearbeitet. Eine solche elektronische Anzeige würde den
Landwirt dabei unterstützen,
die Bereiche des Feldes, die bearbeitet sind, zu bestimmen und einen
effektiven Weg über
das verbleibende Gebiet zu planen. Eine Anzeige mit sichtbaren Kennzeichen
einer gemessenen Eigenschaft würde
das Überwachen
der Eigenschaft unterstützen,
während
das Feld bearbeitet wird.
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Das Bereitstellen einer leicht ablesbaren elektronischen
Anzeige, die eine Karte des überquerten
Gebiets, korreliert mit visuellen Kennzeichen einer gemessenen Eigenschaft
anzeigt, ist wegen der Skalierungsanforderungen einer solchen Anzeige schwierig.
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Das Festlegen des Maßstabs ist
schwierig, weil sich die Grenzen des angezeigten Gebiets verändern, wenn
das Gebiet durch Ortsdaten definiert wird, die während der Fahrt des Fahrzeugs
empfangen werden. Das Problem kann noch schwieriger sein, wenn die
Grenzen des Feldes unbekannt sind, da keine manuelle oder Fern-Inspektion des Feldes durchgeführt wurde
oder, wenn die Daten von einer solchen Inspektion nicht in einem
Format vorliegen, das durch das Anzeigesystem verwendbar ist.
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Die vorliegenden landwirtschaftlichen
Kartierungssysteme, wie z. B. in WO 95/16228 beschrieben, beziehen
sich nicht auf diese Probleme. In einem System steht dem Operator
eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs eine nicht-grafische Anzeige zur
Verfügung,
die Informationen einschließt,
wie z. B. den momentanen Ertrag, Feuchtigkeitsgehalt und den GPS-Zustand.
Die Anzeige stellt jedoch keine graphische Karte des Feldes dar
und erlaubt es einem Benutzer nicht, die Eigenschaft, außer an dem Ort,
an dem er sich zur Zeit befindet, zu überwachen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Daher stellt die vorliegende Erfindung
ein System zum Abtasten von Daten zur Verfügung, die für räumlich variable Eigenschaften
eines Feldes repräsentativ
sind, und das die Daten auf einer Karte des Feldes in einem optimalen
Maßstab
darstellt, wenn die Grenzen des Feldes definiert sind. Die Erfindung
stellt auch ein Verfahren zum Abtasten von räumlich variablen Eigenschaften
eines Feldes und zum Erzeugen eines Bildes, das für die Eigenschaften
repräsentativ
ist, auf einer angezeigten Karte unter Verwendung eines Maßstabs zur
Verfügung,
der optimiert wird, wenn die Grenzen des Feldes definiert sind.
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Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung,
wie sie beansprucht ist, stellt ein System zur Verfügung, das
dazu ausgestaltet ist, um wenigstens eine Eigenschaft bezüglich eines
geographischen Gebiets an einer Vielzahl von Orten innerhalb des
geographischen Gebiets abzutasten. Das System weist ein Fahrzeug,
das über
das geographische Gebiet bewegbar ist, eine von dem Fahrzeug getragene Ortssignal-Erzeugungsschaltung,
um für
die Vielzahl von Orten innerhalb des geographischen Gebiets repräsentative
Ortssignale zu erzeugen und eine von dem Fahrzeug getragene Erfassungsschaltung
auf, um an der Vielzahl von Orten innerhalb des geographischen Gebiets
Eigenschaftssignale zu erzeugen, die für eine abgetastete Eigenschaft
repräsentativ sind.
Eine Steuerschaltung ist mit der Erzeugungsschaltung und der Erfassungsschaltung
gekoppelt und ausgestaltet, um Ortsdaten, die für die an der Vielzahl von Orten
erzeugten Ortssignale repräsentativ
sind, mit Eigenschaftsdaten in Beziehung zu setzen, die für die an
der betreffenden Vielzahl von Orten erzeugten Eigenschaftssignale
repräsentativ sind.
Das geographische Gebiet wird durch die Ortsdaten definiert und
verändert
sich mit ihnen. Das System weist weiterhin eine von dem Fahrzeug
getragene und mit der Steuerschaltung verbundene elektronische Anzeigevorrichtung
auf. Die elektronische Anzeigevorrichtung weist eine Karten-Anzeigefläche auf.
Die Steuerschaltung ist weiterhin ausgestaltet, um das definierte
geographische Gebiet zu skalieren, damit es im Wesentlichen einem
Bereich der Karten-Anzeigefläche
entspricht, und um ein Anzeigesignal zu erzeugen, das, wenn es der
elektronischen Anzeigevorrichtung zugeführt wird, sichtbare Kennzeichen
der Eigenschaftsdaten an entsprechenden Orten des Bereichs der Karten-Anzeigefläche erzeugt.
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Eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung,
wie sie beansprucht ist, stellt ein System zur Verfügung, das
ausgestaltet ist, um wenigstens eine Eigenschaft bezüglich eines
geographischen Gebiets an einer Vielzahl von Orten innerhalb des
geografischen Gebiets abzutasten. Das System weist ein über das
geographische Gebiet bewegbares Fahrzeug, eine von dem Fahrzeug
getragene Ortseinrichtung zum Erzeugen von Ortssignalen, die für die Vielzahl
von Orten innerhalb des geographischen Gebiets repräsentativ
sind und eine von dem Fahrzeug getragene Erfassungseinrichtung zum
Erzeugen von Eigenschaftssignalen auf, die für eine an der Vielzahl von
Orten innerhalb des geographischen Gebiets abgetastete Eigenschaft
repräsentativ
sind. Das System weist ferner eine mit der Ortseinrichtung gekoppelte
Steuereinrichtung und eine Erfassungseinrichtung auf, um Ortsdaten,
die für
die an der Vielzahl von Orten erzeugten Ortssignale repräsentativ sind,
mit Eigenschaftsdaten in Beziehung zu bringen, die für die an
der jeweiligen Vielzahl von Orten erzeugten Eigenschaftssignale
repräsentativ
sind. Das geographische Gebiet wird durch die Ortsdaten definiert
und ändert
sich mit ihnen. Das System weist weiterhin eine von dem Fahrzeug
getragene und mit der Steuereinrichtung gekoppelte Anzeigevorrichtung
auf, um eine visuelle Darstellung der Eigenschaftsdaten in einer
Karten-Anzeigefläche der
Anzeigeeinrichtung zu erzeugen. Die Steuereinrichtung skaliert das
definierte geographische Gebiet, damit es im Wesentlichen einem
Bereich der Karten-Anzeigefläche
entspricht und erzeugt ein Anzeigesignal, das, wenn es der Anzeigeeinrichtung
zugeführt
wird, sichtbare Kennzeichen der Eigenschaftsdaten an entsprechenden
Orten des Bereichs der Karten-Anzeigefläche erzeugt.
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Eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung,
wie sie beansprucht ist, stellt ein Verfahren zum Abtasten von wenigstens
einer Eigenschaft bezüglich
eines geographischen Gebietes an einer Vielzahl von Orten innerhalb
des geographischen Gebietes und zum Erzeugen eines die Eigenschaft repräsentierenden
Bildes in einer Karten-Anzeigefläche
einer elektronischen Anzeigevorrichtung zur Verfügung. Das Verfahren weist die
Schritte auf: Bewegen des Fahrzeugs über das geografische Gebiet, Erzeugen
von Ortssignalen, die die Vielzahl von Orten des Fahrzeugs innerhalb
des geographischen Gebiets repräsentieren,
und Erzeugen von Eigenschaftssignalen, die eine an der Vielzahl
von Orten innerhalb des geographischen Gebiets abgetastete Eigenschaft
repräsentieren.
Die Ortsdaten, die die an der Vielzahl von Orten innerhalb des geographischen Gebiets
erzeugten Ortssignale repräsentieren,
werden mit Eigenschaftsdaten in Beziehung gesetzt, die an der betreffenden
Vielzahl von Orten erzeugt werden. Das geographische Gebiet wird
durch die Ortsdaten definiert und verändert sich mit ihnen. Das Verfahren
weist ferner die Schritte des Skalierens des definierten geographischen
Gebiets, damit es im Wesentlichen einem Bereich der Karten-Anzeigefläche entspricht,
und das Erzeugen von sichtbaren Kennzeichen der Eigenschaftsdaten
an entsprechenden Orten des Bereichs der Karten-Anzeigefläche auf.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die Erfindung ist aus der nachfolgenden
ausführlichen
Beschreibung, ausgeführt
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Teile
beziehen, umfassender zu verstehen, wobei die Zeichnungen zeigen
in
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1 ein
Blockdiagramm, welches ein ortsspezifisches landwirtschaftliches
System darstellt, welches Fahrzeuge aufweist, die mit Sensoren für das Abtasten
ortsspezifischer Eigenschaften eines Feldes und mit elektronischen
Anzeigevorrichtungen für
das Anzeigen sichtbarer Kennzeichen in den Fahrzeugkabinen ausgerüstet sind.
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2 eine
Datenstruktur, in der ein Satz von Daten, welcher eine räumlich variable
Eigenschaft eines landwirtschaftlichen Feldes repräsentiert,
im Speicher gespeichert ist.
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3 eine
Karte eines landwirtschaftlichen Feldes, angezeigt auf einer elektronischen
Anzeigevorrichtung in einer Fahrzeugkabine, die sichtbare Kennzeichen
einer Eigenschaft des Feldes enthält.
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4A bis 4F eine Folge von Karten
eines landwirtschaftlichen Feldes, die sichtbare Kennzeichen einer
Eigenschaft des Feldes, angezeigt auf einer elektronischen Anzeigevorrichtung,
enthält,
wenn für
die Eigenschaft repräsentative
Daten erfasst werden und sich die Datenverarbeitungseinheit von 1 in einem Schwenk-Betriebszustand befindet.
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5A bis 5C eine Folge von Karten
eines landwirtschaftlichen Feldes, die sichtbare Kennzeichen einer
Eigenschaft des Feldes, angezeigt auf einer elektronischen Anzeigevorrichtung,
enthält,
wenn für
die Eigenschaft repräsentative
Daten erfasst werden und sich die Datenverarbeitungseinheit von 1 in einem automatischen
Umskalierungs-Betriebszustand befindet.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
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Bezug auf 1 nehmend, umfasst ein ortsspezifisches
landwirtschaftliches System 100 vorzugsweise ein oder mehrere
Kernsysteme 102, die Datenverarbeitungsfunktionen für verschiedene landwirtschaftliche
Fahrzeuge, einschließend
Traktoren und Mähdrescher,
zur Verfügung
stellen. In einem typischen landwirtschaftlichen System ist jeder Traktor
oder Mähdrescher
mit seinem eigenen Kernsystem 102 ausgerüstet. Jeder
Traktor ist weiterhin mit einem Gerätesystem 104, das
für die
vorliegende Arbeitsauf gabe geeignet ist, ausgerüstet und das Kernsystem 102 des
Traktors kommuniziert mit dem Gerätesystem 104 über den
Bus 106. Gleichermaßen
ist auch jeder Mähdrescher
mit einem Ertragserfassungssystem 106 ausgerüstet und
das Kernsystem des Mähdreschers
kommuniziert mit dem Ertrags-Erfassungssystem 108 über den
Bus 110.
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Vorzugsweise ist das Kernsystem 102 abnehmbar
und kann an einer Vielzahl von landwirtschaftlichen Fahrzeugen installiert
werden. Installiert auf einem mit einem Gerätesystem 104 ausgerüsteten Traktor
kann das Kernsystem 102 ausgestaltet sein, um in einer "Ausbringungs"-Betriebsweise zu arbeiten,
in welcher es Ausbringungsmengen-Daten sammelt, steuert, aufzeichnet
und anzeigt. Die angezeigten Daten können entweder die erwünschten Ausbringungsmengen-Daten
(z. B. die Vorgabekarte) oder die aktuellen Ausbringungsmengen-Daten
(z. B. die erfasste Rückkopplung)
umfassen. Installiert auf einem mit einem Ertragserfassungssystem 108 ausgerüsteten Mähdrescher,
kann das Kernsystem 102 ausgestaltet sein, um in der "Ernte"-Betriebsweise zu arbeiten,
in der es Erntedaten (z. B. Ertrag oder Feuchtigkeitsgehalt) sammelt,
aufzeichnet und anzeigt. Das Kernsystem 102 kann auch in
einer "Erkundungs"-Betriebsweise arbeiten,
in der es Daten aufzeichnet und anzeigt, die von einem Benutzer
beobachtet und eingegeben werden. Das Kernsystem 102 kann
auch während
der Erkundung oder beim Sammeln von Bodenproben Richtungs- oder
Positionsunterstützung
zur Verfügung
stellen. Erfassungs- und Steuerfunktionen, die eine spezielle Eingabe- und
Ausgabeverarbeitung erfordern, werden außerhalb des Kernsystems 102 durchgeführt.
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Das Landwirtschaftssystem 100 weist
weiterhin eine Arbeitsstation oder einen Personalcomputer 112 auf,
die sich in dem Büro
des Landwirtschaftsbetriebs befinden oder tragbar sein können. Ein
Kommunikationsmedium wird verwendet, um ortsspezifische Daten zwischen
dem Kernsystem 102 und dem Computer 112 zu übertragen.
Vorzugsweise weisen das Kernsystem 102 und der Computer 112 jeder eine
Lese-/Schreib-Schnittstelle (nicht dargestellt) für eine herausnehmbare
Speicherkarte 114 auf, die zwischen dem Kernsystem 102 und
dem Computer 112 transportiert werden kann. Die Speicherkarten 114 können Karten
vom Typ II PCMCIA, hergestellt von der Centennial Technologies,
Inc., sein. Es können
jedoch auch andere Kommunikationsmedien verwendet werden (z. B.
Diskette oder Festplatte, Funk, Infrarot, RS-232/485-Verbindungen,
usw.). Die Speicherkarte 114 wird verwendet, um ortsspezifische
Eigenschaftsdaten vom Kernsystem 102 zu dem Computer 112 und
um Vorgabekarten von dem Computer 112 zu dem Kernsystem 102 zu übertragen.
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Das Kernsystem 102 weist
eine Universal-Datenverarbeitungseinheit (DPU) 116 auf,
welche mit dem Fahrzeugoperator über
eine Benutzerschnittstelle 118 über die Verbindungen 120 kommuniziert
(z. B. eine RS-232/485-Schnittstelle, eine Standard-Tastatur-Schnittstelle). Die
DPU 116 weist einen Prozessor (z. B. einen Prozessor 486DX oder einen
Pentium®-Mikroprozessor)
und verschiedene Speichertypen auf, die Permanentspeicher (PROM, EEPROM
oder FLASH) und flüchtige
Speicher (RAM) sein können.
Der Prozessor führt
ein Programm aus, das in dem Permanentspeicher gespeichert ist und
der flüchtige
Speicher (RAM) kann eine Batterie-Sicherungsschaltung enthalten.
Alternativ kann die DPU 116 unter Verwendung von auf den Zweck
zugeschnittener Spezialausrüstung
oder von festverdrahteten Logikschaltungen implementiert sein. Die
Benutzerschnittstelle 118 weist eine graphische Benutzerschnittstelle 122 mit
Cursorsteuerung (z. B. Maus, Joystick oder Vierwege-Schalter mit
den Positionen oben, unten, rechts und links), zuordnungsfähige Schalter 124 (z.
B. Druckknöpfe),
die durch den Prozessor konfigurierbar sind, eine Tastatur 125 und
eine Sprach-Kommunikations-Schnittstelle 126 auf.
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Die DPU 116 ist ausgestaltet,
um Anzeigesignale zu erzeugen, die der umkonfigurierbaren Anzeigevorrichtung 128 (zum
Beispiel eine Kathodenstrahlröhre,
ein LCD-Flachbildschirm) über
die Kommunikationsverbindung 130 zugeführt werden. Die Anzeigevorrichtung 128 ist
vorzugsweise ein Aktivmatrix-LCD-Bildschirm, der in der Lage ist,
Bewegtbild-Videos und eine Anzahl von Farben unter verschiedenen
Umgebungslichtbedingungen anzuzeigen. Die Anzeige vorrichtung 128 ist
weiterhin in der Lage graphische und alphanumerische Zeichen anzuzeigen.
Die Anzeigevorrichtung 128 wird unter anderem verwendet,
um die laufende Konfiguration der zuordnungsfähigen Schalter 124 anzuzeigen.
Die DPU 116, die Benutzerschnittstelle 118 und
die Anzeigevorrichtung 128 sind so in der Fahrzeugkabine angeordnet,
dass der Benutzer bequemen Zugriff auf die Benutzerschnittstelle 118 und
eine ungehinderte Sicht auf die Anzeigevorrichtung 128 hat.
Das Kernsystem 102 kann auch einen Drucker 132 in
der Kabine aufweisen, der über
eine Schnittstelle 13 (z. B. eine RS-232-Verbindung) mit
der DPU 116 kommuniziert.
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Die DPU 116 empfängt Signale,
die die Geschwindigkeit des Fahrzeuges repräsentieren, von dem Sensor für die Geschwindigkeit über dem
Boden 134 über
die Schnittstelle 136 (z. B. eine Frequenz-Schnittstelle).
Der Sensor für
die Geschwindigkeit über
dem Boden 134 kann ein magnetischer Erfassungssensor sein,
der ausgestaltet ist, die Drehzahl der Fahrzeugräder oder der Transmission zu
erfassen oder er kann aus einer Radarvorrichtung bestehen, die an
der Fahrzeugkarosserie angebracht ist. Die Geschwindigkeitssignale
können
von der DPU 116 verwendet werden, um die zurückgelegte Entfernung
zu berechnen, wie es nachfolgend beschrieben wird.
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Die DPU 116 kommuniziert
auch mit einer Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138, welche
Ortssignale erzeugt, welche die Fahrzeugposition repräsentieren.
Die Schaltung 138 kann einen Global Positioning System
(GPS)-Signalempfänger 140 und
einen Differential-GPS (DGPS)-Signalempfänger 144 mit einer
zugehörigen
Antenne 146 aufweisen. Anstatt der Antennen 142 und 146 kann
eine einzelne Antenne verwendet werden. Der GPS-Empfänger 140 kann,
zum Beispiel, von der Trimble Navigation Ltd. of California und
der DGPS-Empfänger 144 von der
Satloc, Inc. of Arizona hergestellt sein. Der GPS-Empfänger 140 bestimmt
die geographischen Längen-
und Breitenkoordinaten (und die Höhe) des Fahrzeugs aus den durch
das GPS-Satellitennetzwerk übertragenen
Signalen. Die Genauigkeit der Pasitionsdaten wird durch Zuführen von
Korrek tursignalen verbessert, die durch den DGPS-Empfänger empfangen
werden. Die Differential-Korrektursignale werden verwendet, um Fehler
zu korrigieren, die in GPS-Signalen vorhanden sind, welche das selektive verfügbarkeits-Fehlersignal,
hinzugefügt
zu den GPS-Signalen durch die US-Regierung, aufweisen. Die DPGS-Korrektursignale
werden durch die US-Coast Guard und durch kommerzielle Dienstleister übertragen.
So weist zum Beispiel das Omnistar DPGS-System von der John. E.
Chance & Assoc.
of Texas ein Netzwerk von zehn landbasierten Differential-Bezugsstationen
auf, die Korrektursignale zu einer Masterstation senden, welche
die Signale zu einem Satelliten für den Rundfunk in ganz Nordamerikas
hochlädt.
Die GPS-Differential-Korrektursignale können auch von einer örtlichen
Basisstation, wie zum Beispiel von dem Dach eines Gebäudes übertragen
werden. In einer bevorzugten Ausführung weist die DPU 116 eine
Schnittstelle mit dem SATLOC L-Band Integrated TerraStar DPGS-System über eine
RS-485 Kommunikationsverbindung auf.
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Wenn das Kernsystem 102 auf
einem Traktor installiert ist, kommuniziert die DPU 116 über den Bus 106 mit
dem Gerätesystem 104.
Das Gerätesystem 104 kann
eine Steuereinrichtung oder mehrere Steuereinrichtungen für variable
Mengen 148, Betätigungseinrichtungen
für variable
Mengen 149 und Ausbringungs-Sensoren 150 aufweisen.
Die DPU 116 liest die Ausbringungsmengendaten für einen speziellen
Feldort aus einer Vorgabekarte (die durch den Computer 112 geliefert
werden kann) oder liest eine Eingabevorrichtung, wie zum Beispiel
ein Potentiometer (nicht dargestellt), das verwendet wird, um eine
gewünschte
Ausbringungsmenge manuell einzustellen und sie erzeugt Befehle,
die zu den Steuereinrichtungen für
variable Mengen 148 gesendet werden. Die Befehlsausgaberate
ist eine Funktion der Geschwindigkeit des Traktors und der gewünschten
Ausbringungsmenge. So erfordert zum Beispiel eine erhöhte Geschwindigkeit
eine erhöhte
Ausgaberate, um eine konstante gewünschte Ausbringungsmenge einzuhalten.
In Reaktion darauf erzeugen die Steuerungseinrichtungen 148 Steuersignale, die
den Betätigungseinrichtungen
für variable
Mengen 149 zugeführt
werden. Die Ausbringungssensoren 150 liefern Rück kopplungssignale,
welche die aktuellen Ausbringungsmengen repräsentieren, um einen geschlossenen
Regelkreis zu ermöglichen.
Systeme für
variable Ausbringungsmengen weisen zum Beispiel eine Steuereinrichtung
für eine
Pflanzmaschine mit variabler Menge von Rawson Control Systems of
Iowa und einen Düngemittelstreuer
für variable
Mengen von der Soil Teq., Inc. of Minnesota auf. Der Bus 106 kann
ein RS-485-Bus für
eine Einkanal-Steuereinrichtung für variable Mengen oder ein J-1939-Gerätebus für eine Mehrkanal-Steuereinrichtung
sein.
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Der Traktor kann auch ortsspezifische
Sensoren aufweisen, die ausgestaltet sind, Eigenschaften eines Feldes
während
der Arbeitsgänge
auf dem Feld zu erfassen und die Informationen der DPU 116 mitzuteilen,
selbst wenn der Traktor nicht mit den Steuereinrichtungen für variable
Mengen ausgerüstet
ist. So kann zum Beispiel ein Traktor, der einen Pflug zieht, mit
Sensoren für
das Überwachen
der ortsspezifischen Eigenschaften (z. B. Widerstandskraft, Geräteposition),
wenn das Feld bearbeitet wird, ausgerüstet sein. Ein Traktor mit
einem Steuerungsystem für
eine Anhängevorrichtung
ist in dem gemeinschaftlich übertragenen
US-Patent Nr. 5,421,416
beschrieben. Ein Traktor, wie er hierin verwendet wird, umfasst
verschiedene landwirtschaftliche Fahrzeuge, an denen Geräte, wie
zum Beispiel Pflanzmaschinen oder Düngemittelstreumaschinen befestigt
sind.
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Wenn das Kernsystem 102 auf
einem Mähdrescher
montiert ist, kommuniziert die DPU 116 über die Verbindung 110,
die RS-232/485-Signale
transportieren kann, mit dem Ertragserfassungssystem 108.
Das Ertragserfassungssystem 108 weist normalerweise einen
Ertrags-Durchsatzsensor 152 und einen Feuchtigkeitssensor 154 auf.
Der Ertrags-Durchsatzsensor 152 kann einen Massendurchsatz-Sensor
vom Stoßtyp
aufweisen, der an einer Stahlplatte befestigt ist, auf die das Korn
trifft, das den Rein-Korn-Elevator des Mähdreschers passiert, um die
Kraft des Kornstroms zu messen. Der Feuchtigkeitssensor 154 kann
ein kapazitiver Sensor sein, der an der Unterseite der Kornbehälter-Körnerschnecke des
Mähdreschers
montiert ist, um den Feuchtigkeitsgehalt des Korns zu messen, das
nahe dem Sensor durchtritt. Der Feuchtigkeitssensor 154 kann einen
Korntemperatursensor aufweisen, um die Kornfeuchtigkeitssignale
für die
Temperatur zu kompensieren. Die DPU 116 empfängt die
erfassten Signale von dem Durchsatzsensor 152 und von dem Feuchtigkeitssensor 154 und
empfängt
Ortssignale von der Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138,
die die Positionen des Mähdreschers
repräsentieren,
an denen der Korndurchsatz und der Feuchtigkeitsgehalt gemessen
wurden. Die Korndurchsatz- und Feuchtigkeitsgehaltssignale werden
verarbeitet, um Daten zu bilden, die für die entsprechende Eigenschaft
repräsentativ
sind und diese Daten werden mit den Ortsdaten in Beziehung gesetzt,
die für
die Ortssignale repräsentativ
sind. Die in Beziehung gesetzten Daten werden auf der Speicherkarte 114 oder
in einem anderen Speicher gespeichert.
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Um die Korndurchsatzsignale in Ertragsdaten
umzuwandeln, wird die von dem Mähdrescher
zurückgelegte
Strecke bestimmt, indem die Geschwindigkeit des Mähdreschers
mit der vergangenen Zeit multipliziert wird. Die Geschwindigkeit
kann auf Signalen basieren, die durch den Geschwindigkeitssensor 134 erfasst
werden oder sie kann durch Berechnen der Differenz zwischen aufeinanderfolgenden, von
der Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138 empfangenen Positionssignalen
und Dividieren durch die vergangene Zeit berechnet werden. Der Ertrag
(z. B. Bushel/Acre = Scheffel (36, 37 Liter)/Acre
(4047 m2) wird durch Dividieren der Menge
des erfassten Getreides (z. B. Bushel) durch die Fläche des
abgeernteten Feldes (z. B. Acre) bestimmt, wobei die Menge des erfassten
Getreides das Produkt des Korndurchsatzes und der Zeit und die Fläche das
Produkt der Schnittbreite und der zurückgelegten Strecke ist.
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In einer Ausführung empfängt die DPU 116 serielle
RS-485-Kommunikationssignale von einer Ertragsmoduleinheit (YMU) 155,
die dazu ausgestaltet ist, die Datenverarbeitung für das Ertragserfassungssystem 108 durchzuführen. Das
verwenden einer separaten YMU entlastet die Datenverarbeitungsfunktionen
der DPU 116 und minimiert die Verdrahtung zwischen dem
Mähdrescher
und der DPU. Die YMU 155 empfängt die erfassten Signale von dem
Durchsatzsensor 152, dem Feuchtigkeitssensor 154,
einem Schneidwerk angehoben/abgesenkt-Sensor 156, einen
Elevatorgeschwindigkeitssensor 158 und einen Sensor für die Geschwindigkeit über dem
Boden 160. Der Sensor angehobenes/abgesenktes Schneidwerk 156 erfasst
die Stellung des Schneidwerks des Mähdreschers, um zu erkennen, ob
der Mähdrescher
erntet. Wenn die Schneidwerkposition oberhalb eines vorprogrammierten
Werts liegt, nimmt die YMU 155 an, dass der Mähdrescher nicht
erntet und es werden keine Ertragsinformationen berechnet. Ein System
für das
Steuern und Anzeigen des Zustands eines Mähdrescherschneidwerks ist in
dem US-Patent Nr. 5,465,560, das gemeinsam übertragen und hierin durch
Bezugnahme einbezogen ist, beschrieben. Der Elevatorgeschwindigkeitssensor 158 erfasst
die Geschwindigkeit des Reinkorn-Elevators, um die Geschwindigkeit
zu bestimmen, mit der das Korn den Elevator passiert. Die Signale
von dem Sensor 158 können
verwendet werden, um die Ertragsberechnungen für die Verzögerung, bevor das geerntete
Korn erfasst ist, zu kompensieren. Der Sensor für die Geschwindigkeit über dem
Boden 160 erfasst die Geschwindigkeit des Mähdreschers über dem
Boden und kann der gleiche Sensor sein, wie der Sensor für die Geschwindigkeit über dem
Boden 134 oder diesem ähnlich
sein.
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Die YMU 155 verwendet Signale
von den Sensoren 152, 154, 156, 158 und 160,
um die Ertrags- und Feuchtigkeitsgehaltsdaten zu berechnen und sie
der DPU 116 über
den Bus 110 mitzuteilen. Die Aktualisierungsrate, mit welcher
die Daten mitgeteilt werden, kann einmal pro Sekunde sein. Die YMU 155 kann
die momentanen Ertrags- und Feuchtigkeitsgehaltsdaten zur Verfügung stellen
und sie kann auch Werte für
das Feld und die Gesamtlast (Zusammenfassung) für das Korngewicht, Nass- und
Trocken-Bushel-Werte, Durchschnittsfeuchtigkeit, abgeerntete Fläche und
Trocken-Ertrag bereitstellen. Somit ermöglicht die YMU 155,
dass der DPU 116 spezifische Ertragsverarbeitungsfunktionen
abgenommen werden. Alternativ kann die YMU 155 erfasste Rohdaten
an die DPU 116 senden und die DPU 116 kann die
Berechnungen ausführen.
Das Landwirtschaftssystem 100 könnte jedoch auch so gestaltet sein,
dass die DPU 116 die Signale direkt von den Sensoren abliest.
-
Das Kernsystem 102 kann
mit anderen Fahrzeugsystemen über
einen Fahrzeug-Datenbus (nicht dargestellt) kommunizieren. Vorzugsweise
entspricht der Fahrzeug-Datenbus den Standards von SAE J-1939 ("Empfohlene Praxis
für ein
serielles Steuerungs- und Kommunikations-Fahrzeugnetzwerk"). Eine Brückenschaltung
kann verwendet werden, um die Datenübertragung zwischen dem Fahrzeug-Datenbus und einem
zweiten Gerätebus,
der mit dem Gerätesystem 104 und
der DPU 116 gekoppelt ist, zu erleichtern. Die Brückenschaltung
kann verwendet werden, um Daten zwischen den Bussen zu filtern, wodurch
die Busbelastung verringert wird.
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2 stellt
allgemein die Struktur dar, in welcher ein Satz von ortsspezifischen
Daten, der eine Eigenschaft eines landwirtschaftlichen Feldes repräsentiert,
im Speicher gespeichert ist. Die Struktur kann als auf die Geographie
bezogene digitale Karte oder als Datensatz bezeichnet werden. Die
Struktur ist vorzugsweise unter Verwendung einer Datenbank 200 (z.
B. einer GIS (Geographisches Informationssystem)-Datenbank) implementiert,
die durch die in 2 dargestellte
Tabelle repräsentiert
wird, wobei jede Zeile einen Eigenschaftsdatenpunkt, bezogen auf
einen Ort in dem Feld darstellt. So wird zum Beispiel ein Satz mit
5000 Datenpunkten durch eine Tabelle mit 5000 Zeilen dargestellt.
Die Spalten der Informationen sind jedem Datenpunkt zugeordnet.
So beinhalten die in 2 dargestellten
Spalten Ertragsdaten (Bu/Acre), Feuchtigkeitsgehalt und die geographischen
Längen-
und Breitenkoordinaten, an denen jeder Datenpunkt abgetastet wurde.
Zusätzliche
Spalten (nicht gezeigt) können
Durchsatz, GPS-Zeit, Seriennummer des Mähdrescher (S/N), Feldidentifikation,
Getreideart (z. B. Korn) und Höhe beinhalten.
Die Datenstruktur von 2 stellt
zum Beispiel einen Ertrags-Datensatz dar. Die Daten in der ersten
Zeile (Datenpunkt Nr. 1) zeigen an, dass der Durchsatzsensor 152 und
der Feuchtigkeitssensor 154 des Mähdreschers einen Korndurchsatz
erfasst hat, der einem Ertrag von 32.0739 Bushel/Acre bzw. einem
Feuchtigkeits gehalt von 17,7 an einem Ort entspricht, der durch
die geographischen Längen-
und Breitenkoordinaten –88.7291520
und 39.0710720 definiert ist. Ähnliche
Strukturen können verwendet
werden, um andere Datensätze
zu speichern. So kann zum Beispiel ein pH-Datensatz eine Zeile für jeden
Datenpunkt und Spalten für
pH, geographische Länge
und geographische Breite aufweisen.
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Bezug auf 3 nehmend, verwendet die DPU 116 die
Eigenschaftsdaten und die dazu in Beziehung gesetzten Ortsdaten,
um Anzeigesignale zu erzeugen, die bewirken, dass die Anzeigevorrichtung 128 eine
Karte eines Feldes graphisch darstellt, welche sichtbare Kennzeichen
der Eigenschaft enthält. In
dem in 3 dargestellten
Beispiel weist der Bildschirm 300 der elektronischen Anzeigevorrichtung eine
Karten-Anzeigefläche 302,
eine grafische Operator-Schnittstelle 304 zum Anzeigen
der laufenden Konfigurationen der zuordnungsfähigen Schalter 124,
einen Erklärungsblock 306,
einen Zustandsblock 308 für das Anzeigen statistischer
Daten (durchschnittlicher Ertrag und Feuchtigkeitsgehalt) des Feldes,
eine Kompass-Anzeigevorrichtung 310 zur Kursanzeige des
Fahrzeugs, einen Kartenmaßstab 312 und
eine Zustandszeile 314 für das Anzeigen von Zustandsinformationen,
wie zum Beispiel Betriebsart ("Ernten" oder "Ausbringen"), Fahrzeuggeschwindigkeit,
verbleibende Zeit bis die Speicherkarte gefüllt ist, GPS- und DGPS-Zustand
(z. B. gut oder schlecht) und Datum/Uhrzeit auf. Die graphischen
Symbole und ihre Positionen auf dem Bildschirm 200 sind
nur zur Erläuterung
dargestellt und können
modifiziert sein. So kann zum Beispiel die Karten-Anzeigefläche 302 jeden
Teilbereich des Bildschirms 300 oder den gesamten Bildschirm 300 mit anderen
angezeigten Informationen überlagert
oder, wenn es erforderlich ist, überlagert
oder unterdrückt, einnehmen.
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3 stellt
ein Beispiel einer Anzeigevorrichtung dar, wenn das Kernsystem 102 auf
einem Mähdrescher
montiert ist, der mit einem Ertrags-Durchsatzsensor 152 und
einem Feuchtigkeitssensor 154 ausgerüstet ist, und der Korn erntet.
In dem vorliegenden Beispiel sind die Grenzen des Erntefelds definiert
und im Spei cher gespeichert. Nach dem Eingeben der Betriebsart "Ernte" greift die DPU 116 in
Reaktion auf die Betätigung
eines der zuordnungsfähigen
Schalter 124 auf die geographischen Längen- und Breitenkoordinaten der Feldgrenze
aus dem Speicher zu und skaliert die Feldgrenze, damit sie im Wesentlichen
einem Bereich der Karten-Anzeigefläche 302 entspricht.
Die DPU 116 skaliert die Grenzdaten und erzeugt Anzeigesignale,
die, wenn sie der Anzeigevorrichtung 128 zugeführt werden, eine
sichtbare Karte 316 des Feldes innerhalb des Bereichs der
Karten-Anzeigefläche 302 erzeugen. Der
Bereich der Karten-Anzeigefläche 302,
der verwendet wird, um die Karte 316 anzuzeigen, kann 80%,
85% oder 90% der Größe der Karten-Anzeigefläche 302 betragen,
wobei der Prozentsatz gewählt wird,
um das visuelle Erscheinungsbild der Karte 316 zu vergrößern. Es
kann jedoch jeder Prozentwert verwendet werden, der ein gewünschtes
Erscheinungsbild ergibt, einschließlich 100%, und der Prozentsatz kann
durch den Benutzer eingestellt werden. Der Maßstab der Karte 316 wird
an dem Kartenmaßstab 312 angezeigt
(z. B. 100 Fuß/Inch).
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Bei Beginn der Ernte war der Mähdrescher an
der oberen rechten Ecke der Karte 316 positioniert. Der
Mähdrescher
führte
dann eine Anzahl von Fahrten durch das Feld aus, wobei er an den
Feldrainen (an den Grenzen der Karte 316 liegend) wendete.
Der derzeitige Ort des Mähdreschers
ist durch ein graphisches Kennzeichen 318 markiert, wie
zum Beispiel einen Pfeil, der auch die Fahrtrichtung anzeigt, die
aus den Veränderungen
der Ortsdaten bestimmt werden kann. Es können auch andere graphische Kennzeichen
verwendet werden (z. B. eine zeichnerische Darstellung eines Mähdreschers).
Während des
Erntens sammelt die DPU 116 ortsspezifische Daten, die
durch den Durchsatzsensor 152 und den Feuchtigkeitssensor 154 erfasst
werden und bringt die erfassten Daten unter Verwendung von Signalen von
der Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138 mit den Orten in
Beziehung, an denen sie unter Verwendung der Signale von der Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138 erfasst
wurden. Die Daten können
zum Beispiel in Ein-Sekunden-Intervallen abgetastet werden. Die in
Beziehung gebrachten Daten werden im Speicher (z. B. auf der Speicherkarte 114)
für die
spätere
Analyse durch den Bürocomputer 112 gespeichert.
Die DPU 116 kann ausgestaltet sein, um Ertragsdaten basierend
auf einer Anzeige, dass der Mähdrescher nicht
erntet (z. B. dass sich das Schneidwerk oberhalb einer Grenz-Position
befindet) nicht zu berechnen.
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Die DPU 116 stellt eine
Anzeige der Zeit zur Verfügung,
die verbleibt, bis die Speicherkarte während der "Ernte"-Betriebsweise mit den Ertragsdaten gefüllt ist
und während
der "Ausbringungs"-Betriebsweise mit
den aktuellen Ausbringungsmengendaten, wenn sich das Kernsystem 102 auf
einem Traktor befindet. Die verbleibende Zeit ist gleich der Größe des zur
Zeit freien Speichers, multipliziert mit der Zeit seit dem Beginn
des Erntens oder der Ausbringung, dividiert durch die Differenz
zwischen der Größe des freien
Speichers zu Beginn und der Größe des zur
Zeit freien Speichers. Das Ergebnis der Berechnung wird in der Zustandszeile 314 angezeigt
(z. B. "10,3 Stunden,
bis die Speicherkarte voll ist").
Alternativ kann die DPU 116 den Bereich oder den Prozentsatz
der Speicherkarte 114 anzeigen, der gefüllt ist.
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Die DPU 116 kann auch eine
Anzeige der geschätzten
Zeit bereitstellen, die verbleibt, bis das Abtasten des Feldes abgeschlossen
ist (z. B. die geschätzte
Zeit bis zum Abschließen
des Erntens oder des Ausbringens). Die geschätzte Zeit bis zum Abschluss
ist gleich der Zeit seit dem Beginn des Erntens oder des Ausbringens,
multipliziert mit der Differenz zwischen der Fläche der Karte 316 innerhalb
der Grenzen und der abgeernteten Fläche, multipliziert mit der
abgeernteten Fläche.
Das Ergebnis wird auf der Anzeigevorrichtung 128 angezeigt
(z. B. "Die geschätzte Zeit
bis zum Abschluss beträgt
3,5 Stunden"). Alternativ
kann die DPU 116 den Bereich oder den Prozentsatz des Feldes
anzeigen, der bearbeitet wurde.
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Um die Ortsdaten genau mit den erfassten Eigenschaftsdaten
in Beziehung zu bringen, ist die DPU 116 vorzugsweise mit
Variablen programmiert, die durch den Benutzer eingestellt werden
können und
welche die Entfernung und die Richtung zwischen der GPS- Antenne 142 und
dem abgetasteten Ort des Feldes (d. h. zwischen der Antenne 142 und dem
Schneidwerk des Mähdreschers
oder dem Gerät
des Traktors) anzeigen. Diese Informationen werden als eine Abweichung
verwendet, um die mit den erfassten Daten gespeicherten Ortsdaten
zu korrigieren. Weiterhin ist, um die Zeit zu kompensieren, die erforderlich
ist, damit das in das Schneidwerk des Mähdreschers eintretende Korn
den Durchsatzsensor 152 erreicht, die DPU 116 mit
einem Verzögerungswert
(z. B. 10 Sekunden) programmiert. Die erfassten Daten werden mit
10 Sekunden früher
empfangenen Ortsdaten in Beziehung gesetzt. Somit werden 10 Sekunden
nach dem Beginn des Erntens keine Daten erfasst und keine Daten
graphisch dargestellt. In einer Ausführung hält die DPU 116 einen Puffer
der letzten empfangenen Position aufrecht und wählt eine Position zur Verwendung,
die auf dem Verzögerungswert
basiert.
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Die Eigenschaftsdaten und die in
Beziehung gesetzten Ortsdaten werden verwendet, um ein Anzeigesignal
in Echtzeit zu erzeugen, das, wenn es der Anzeigevorrichtung 128 zugeführt wird,
sichtbare Kennzeichen der Eigenschaftsdaten an entsprechenden Orten
der Karte 316 erzeugt. Die DPU 116 sammelt Eigenschaftsdaten über "Quadrat"-Gebiete des Feldes,
wobei die Seiten des Quadrats im Wesentlichen gleich der Schnittbreite
des Mähdreschers (oder
der Breite des Geräts)
sind. Es können
auch andere Formen oder Blöcke
verwendet werden, wie zum Beispiel Rechtecke, bei denen die Breite
gleich der Schnittbreite und die Länge gleich der in einem bestimmten
Zeitintervall zurückgelegten
Distanz ist. Die Daten in jedem Block werden automatisch verarbeitet
oder gefiltert (z. B. Bildung eines Durchschnittswerts). Die Bemittelten
Daten, wie sie aufgezeichnet werden, eliminieren die Notwendigkeit,
jeden Datenpunkt graphisch darzustellen. Dadurch wird visuelles
Rauschen auf der Anzeigevorrichtung 128 verringert. Wenn
es erwünscht
ist, könnten
die Datenblöcke
anstatt der Rohdaten in dem Speicher gespeichert werden, um das
Speichern im Speicher und nachfolgende Verarbeitungserfordernisse
zu verringern. Der Durchschnittswert der Daten in jedem Block und
die dem Block zugehörigen
Ortsdaten (geeignet skaliert) werden verwen det, um das Anzeigesignal
zu erzeugen, das der Anzeigevorrichtung 128 zugeführt wird.
In Reaktion darauf erzeugt die Anzeigevorrichtung 128 sichtbare
Blöcke 320,
welche sichtbare Kennzeichen des Durchschnitts-Eigenschaftswerts
an entsprechenden Orten der Karte 316 aufweisen.
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Die Eigenschaftsdaten können auf
verschiedenen Wegen visuell auf der Anzeigevorrichtung 128 dargestellt
werden. In einer bevorzugten Ausführung stellen unterscheidbare
Farben verschiedenen Größenordnungen
der Durchschnittsdaten in jedem sichtbaren Block dar. So können zum
Beispiel die Farben Rot, Orange, Gelb, Grün, Hellblau, Dunkelblau und
Violett anwachsende Größenordnungen des
Durchschnittsfelds repräsentieren.
Die Legende 306 zeigt jede Farbe und ihren zugehörigen Ertragsbereich
an: unter 2,50 (Rot), 2,50 bis 4,99 (Orange), 5,00 bis 7,49 (Gelb),
7,50 bis 7,99 (Grün),
8,00 bis 9,49 (Hellblau), 9,50 bis 11,9 (Blau) und über 11,9
Bushel/Acre (Violet). Wenn eine Feuchtigkeitskarte angezeigt wird,
sind die vorgegebenen Farben und Größenordnungen: 0 bis 7% (Rot),
7 bis 14% (Orange), 14 bis 21% (Gelb), 21 bis 28% (Grün), 29 bis
35% (Hellblau), 35 bis 42% (Blau) und über 42% (Violet). Die Größenordnungen
und Farben könnten
auch durch den Benutzer wählbar
sein.
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In einer Ausführung wählt der Benutzer einen Durchschnittswert
der Eigenschaft für
das Feld und die auf dem Durchschnittswert basierenden Größenordnungen,
wobei Grün
auf den Durchschnitt zentriert ist. So kann zum Beispiel jede Farbe
einen Ertragsgrößenordnung
von 5 Bushel/Acre darstellen, wenn der gewählte Durchschnittsertrag 50
Bushel/Acre oder weniger beträgt,
eine Größenordnung von
10 Bushel/Acre, wenn der gewählte
Durchschnittsertrag 50 bis 125 Bushel/Acre beträgt oder eine Größenordnung
von 15 Bushel/Acre, wenn der gewählte
Durchschnittsertrag 125 Bushel/Acre oder mehr beträgt. In jedem
Fall sind die Größenordnungsgrenzen
auf die nächste
ganze Zahl aufgerundet (z. B. grün
= 48 bis 53 Bushel/Acre für
einen gewählten
Durchschnittsertrag von 50 Bushel/Acre) und außerhalb der Größenordnung
liegende Werte werden unter Verwendung der entsprechenden Endfarbe
(z. B. Rot oder Violet) angezeigt. Alternative Größenordnungen
können
durch alphanumerische Zeichen oder durch unterschiedliche Lichtintensitätslevel
oder Grauskalen angezeigt werden.
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Eine graphische Operatorschnittstelle 304 weist
eine Bezeichnung auf, welche die Zuordnung anzeigt, die derzeitig
für jeden
Schalter 124 gewählt ist.
Die Bezeichnung und die Zuordnung hängen von der Betriebsart der
DPU 116 ab. Die Anzeige 310 ist ein elektronischer
Kompass, welcher die derzeitige Richtung oder den Kurs des Fahrzeugs
in Bezug auf Nord anzeigt (z. B. Nordost in 3). Die DPU 116 kann den Kurs
auf der Basis eines Vektors von dem vorherigen Ort des Fahrzeugs
zu dem derzeitigen Ort berechnen. Es sollte eine geeignete Filterung
verwendet werden, um den Kompass vor einer Richtungsänderung
infolge von GPS-Fehlern zu bewahren, wenn sich das Fahrzeug nicht
bewegt. Alternativ kann das Fahrzeug mit einem Kompass oder Kreiselkompass
ausgerüstet
sein, der elektronisch mit der DPU 116 verbunden ist. In 3 zeigt die Richtung der
das Fahrzeug darstellenden Anzeige eine Bewegung nach oben und nach
unten an, während
das Fahrzeug in Richtung Nordost fährt. Die Anzeigerichtung könnte jedoch
auch geographisch sein (z. B. Norden oben).
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Obwohl die in 3 dargestellte Anzeige nützlich ist,
kann das Kernsystem 102 visuelle Karten eines Feldes erzeugen,
was für
den Operator in bestimmten Situationen vorteilhaft sein kann. So
kann zum Beispiel in einem großen
Feld, das es erforderlich macht, dass ein landwirtschaftliches Fahrzeug viele
Durchquerungen ausführen
muss, die Größe der Datenblöcke 320 wegen
der Skalierung sehr klein werden, wenn die Anzeige 128 das
gesamte Feld zeigt. Die geringe Größe kann es schwierig machen, die
erfasste Eigenschaft zu überwachen,
während das
Feld bearbeitet wird. Selbst wenn die Datenblöcke im Vergleich zu der Größe des Feldes
relativ groß sind,
wie in 3, bleibt ein
großer
Teil des Anzeigebildschirms leer, bis die entsprechenden Daten gesammelt
sind. Der leere Raum stellt keine Eigenschaftsinformationen zur
Verfügung
und nutzt den Bildschirm 300 nicht optimal aus.
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Weiterhin kann es schwierig sein,
den zu verwendenden Skalierungsfaktor zu bestimmen, wenn die Kartengrenzen
nicht definiert sind und für
das Skalieren der Ortsdaten nicht zur Verfügung stehen.
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Daher stellt das Kernsystem 102 alternative Formate
für das
Anzeigen der Eigenschaftsdaten in Echtzeit zur Verfügung, wenn
sie gesammelt werden. Das erste alternative Format, das als "Schwenkformat" bezeichnet wird,
ist durch die Folge von in den 4A bis 4F gezeigten Karten dargestellt
und das zweite alternative Format, das als "automatisches Umskalierungsformat" bezeichnet wird,
ist durch die Folge von in den 5A bis 5C gezeigten Karten dargestellt.
In jedem Format wird die angezeigte Karte dynamisch verändert, um
das Fahrzeug auf dem Anzeigebildschirm zu behalten. Zur Verdeutlichung, jede
Kartenfolge wird in Bezug auf die graphische Darstellung einer Ertragskarte
als ein abzuerntendes Kornfeld beschrieben. Die Folge ist jedoch
für andere Eigenschaftsdaten ähnlich (z.
B. Feuchtigkeitsgehalt), die durch den Benutzer gewählt werden
können.
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Bezug auf 4A nehmend zeigt eine Operatoreingabe
der DPU 116 an, dass die Ernte beginnt. Der Operator kann,
wenn es erwünscht
ist, einen Namen des Landwirtschaftsbetriebs und einen Feldnamen
in die DPU 116 eingeben, um das abzuerntende Feld zu kennzeichnen.
Wenn sich das Fahrzeug zu bewegen beginnt, erzeugt die DPU 116 Anzeigesignale,
die, wenn sie der elektronischen Anzeigevorrichtung 128 zugeführt werden,
ein graphisches Kennzeichen 318 im Wesentlichen in der
Mitte der Karten-Anzeigefläche 302 erzeugen.
Die Mittelposition entspricht dem derzeitigen Standort des Fahrzeugs,
bestimmt aus Ortssignalen, die von der Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138 empfangen
werden. Der Kartenmaßstab
wird auf den vorgegebenen Wert eingestellt (z. B. 50 Fuß/Inch),
der durch den Kartenmaßstab 312 dargestellt
ist.
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Bezug auf 4B nehmend, hat sich der Mähdrescher
zu dem Ort in dem Feld bewegt, der durch das graphische Kennzeichen 318 repräsentiert ist.
Der Mähdrescher
hat sich über
eine Entfernung gleich dem Dreifachen der Schnittbreite bewegt und die
von dem Durchsatzsensor 152 empfangenen Daten sind verarbeitet
und mit den Ortsdaten für
die drei Blöcke 410, 411 und 412 der
Daten in Beziehung gesetzt worden. Die Durchnittsertragsdaten für den ersten
Block 410 und den dritten Block 412 lagen in der Größenordnung
von 2,50 bis 4,99 Bushel/Acre und der Durchschnittsertrag für den zweiten
Block lag unter 2,50 Bushel/Acre. Die Farbe für jeden Block wurde durch Vergleich
des Durchschnittsertrags für
den Block mit den Ertragsgrößenordnungen
für die
Farben berechnet. Die Vergleichsergebnisse bewirkten, dass die DPU 116 Anzeigesignale
erzeugt, die, wenn sie der Anzeigevorrichtung 128 zugeführt wurden, dazu
führten,
dass die Anzeigevorrichtung 128 einen Block in Orange,
einen Block in Rot bzw. einen Block in Orange entlang der Bewegungsbahn
gezeichnet hat.
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In 4B sind
alle gewählten
Daten (d. h. Ertrag) auf der Anzeigevorrichtung 128 unter
Verwendung des vorgegebenen Skalenwerts von 50 Fuß/Inch dargestellt.
Diese Ansicht kann als maximal gezoomte Ansicht bezeichnet werden,
da alle gewählten
Daten dargestellt sind. Die DPU 116 erlaubt es jedoch einem
Benutzer den Maßstab
zu verändern
(z. B. zwischen 50, 100, 200, 400 usw. Fuß/Inch), indem die zuordnungsfähigen Schalter 124 konfiguriert
werden, einen ZOOM IN-Schalter 400 und einen ZOOM OUT-Schalter 402 einzubeziehen.
Jede Betätigung
des ZOOM IN-Schalters 400 verringert den Kartenmaßstab um
einen Bruchteil (z. B. multipliziert mit 1/2). Jede Betätigung des
ZOOM OUT-Schalters 402 vergrößert den Maßstab durch den inversen Wert
des Bruchteils (z. B. mulipliziert mit 2). Der maximale Zoom der
Ansicht ist auf einen bestimmten Maßstab (z. B. 50 Fuß/Inch)
beschränkt. Somit
würde,
wenn der Maßstab
derzeitig 100 Fuß/Inch
beträgt,
eine Betätigung
des ZOOM-IN-Schalters 400 den Maßstab von 100 auf 50 Fuß/Inch verändern und
die Größe jedes
Blocks 410 bis 412 würde sich verdoppeln. Eine nachfolgende
Betätigung
des ZOOM OUT-Schalters 402 würde den Maßstab auf 100 Fuß/Inch zurückschalten
und die Größe jedes
Blocks würde
auf seine ursprüngliche
Größe zurückgeführt werden.
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Bezug auf 4C nehmend, hat sich der Mähdrescher
zu dem Ort des Feldes bewegt der durch das graphische Kennzeichen 318 repräsentiert wird
und das Kernsystem hat zwei weitere Datenblöcke 413 und 414 aufgezeichnet.
Der Block 414 ist der letzte Datenblock, der innerhalb
eines unsichtbaren rechteckigen Bereichs 404, vorzugsweise
in der Karten-Anzeigefläche 302 zentriert,
aufgezeichnet werden kann und das graphische Kennzeichen 318 zeigt,
dass der Mähdrescher
sich gerade aus dem Bereich 404 heraus bewegt hat. Der
Bereich 404 nimmt einen Teil der Karten-Anzeigefläche 302 ein, wie zum
Beispiel 80, 85, 90 oder sogar 100. Da das Fahrzeug noch in die
gleiche Richtung fährt,
wie durch das graphische Kennzeichen 318 dargestellt ist,
hat der Bereich 404 keinen Platz für einen anderen Block.
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Bezug auf 4D nehmend wird, nachdem sich der Ort
des Mähdreschers
aus dem Bereich 404 in 4C heraus
bewegt hat, die Karte des durch die Blöcke 411 bis 415 dargestellten
Feldes neu gezeichnet, so dass das graphische Kennzeichen 318 erneut in
der Karten-Anzeigefläche 302 zentriert
ist. Um die Anzeige erneut zu zeichnen, berechnet die DPU 116 die
Grenzen des Bereichs neu, der so angezeigt wird, dass der derzeitige
Ort zentriert ist. Die Karte wird jedoch im Schwenk-Anzeigeformat
nicht umskaliert (siehe Maßstab 312).
Somit wird, während
ein neu verarbeiteter Block 415 angezeigt wird, der erste Block 410 nicht
mehr angezeigt, da er außerhalb
der Anzeigefläche
kartiert ist.
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Bezug auf 4E nehmend hat sich der Mähdrescher
weiter bewegt und hat erneut begonnen, sich aus dem Bereich 404 heraus
zu bewegen. Vier neue Datenblöcke 416 bis 419 sind
verarbeitet und aufgezeichnet worden. Bezug auf 4F nehmend, hat sich der Mähdrescher
aus dem Bereich 404 in 4E heraus
bewegt und die durch die Datenblöcke
repräsentierte
Karte ist neu gezeichnet worden, so dass das graphische Kennzeichen 318 erneut
in der Karten-Anzeigeflächen 302,
zentriert ist. Der Kartenmaßstab
hat sich erneut nicht verändert
(siehe Maßstab 312).
Ein neuer Datenblock 420 ist angezeigt. Die Datenblöcke, die
nicht mehr der Karten-Anzeigefläche 302 entsprechen,
wie zum Beispiel die Blöcke 411 bis 415,
werden jedoch nicht mehr angezeigt.
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Wie in der Kartenfolge der 4A bis 4F dargestellt ist, werden im Schwenk-Anzeigeformat nicht
alle der ausgewählten
Daten angezeigt. Daher wird das Schwenk-Format verwendet, wenn der Zoom
nicht auf ein maximales Vergrößern des
Maßstabs
eingestellt ist. Wenn sich das Fahrzeug außerhalb des Bereiches 404 bewegt,
wird die Karte neu gezeichnet, wobei sich das Fahrzeug in der Mitte
der Karten-Anzeigefläche 302 befindet.
Da die Karte nicht umskaliert wird, werden Daten an Orten, die nicht
mehr der Karten-Anzeigefläche 302 entsprechen,
nicht angezeigt. Somit werden nur Daten innerhalb einer feststehenden
Entfernung von dem Fahrzeug angezeigt.
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Obwohl die Karten von 4 das Fahrzeug sich vertikal
auf dem Bildschirm 300 bewegend zeigen, wird das Schwenk-Format
immer dann verwendet, wenn das Fahrzeug, unabhängig von der Richtung, den
Bereich 404 verlässt.
Weiterhin erscheinen, wenn das Fahrzeug gewendet wurde, Datenblöcke, die
vorher angezeigt wurden erneut, wenn das Fahrzeug naheliegende Orte
erreicht.
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Wenn das Schwenk-Format verwendet
wird, bleibt die angezeigte Karte relativ stationär, da sie
nur neu gezeichnet wird, wenn sich das Fahrzeug über den Bereich 404 hinaus
bewegt. Das ist im Vergleich mit einem Anzeigesystem vorteilhaft,
welches das Fahrzeug immer auf der Karte zentriert hält, da eine solche
Karte ständig
neu gezeichnet werden muss. Die Stabilität der Karte verringert die
für das
Neuzeichnen der Karte erforderliche Berechnung und macht es leichter,
die Karte zu betrachten, da sie nicht ständig umgezeichnet und nicht
ständig
verschoben wird.
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Das Kernsystem 102 bleibt
in der Schwenk-Betriebsweise, bis der Benutzer den Zoom bis zum
maximalen Zoom geführt
hat, bei dem alle Daten auf der Karte angezeigt werden. An diesem Punkt
wird die Karte unter Verwendung eines üblichen Skalierens so gezeichnet,
dass die angezeigte Karte einen Teil der Karten-Anzeigeflä che nutzt,
wie zum Beispiel 80, 85, 90 oder sogar 100% der Karten-Anzeigefläche. Dann
schaltet das System in das automatische Umskalierungs-Anzeigeformat
um. Alternativ könnte
ein Operator das automatische Umskalierungs-Anzeigeformat zu Beginn
des Erntens wählen.
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Das automatische Umskalierungs-Anzeigeformat
wird unter Bezugnahme auf 5A bis 5C erläutert. Wie vorher angeführt, wird
das automatische Umskalieren verwendet, wenn alle gesammelten Daten
angezeigt werden (d. h. bei maximaler Maßstabsvergrößerung). Bezug auf 5A nehmend, führt der
Mähdrescher
eine erste Durchquerung des Feldes aus und befindet sich an dem
Ort in dem Feld, der durch das graphische Kennzeichnen 318 repräsentiert
ist. wie durch den Kartenmaßstab 312 dargestellt,
wird ein vorgegebener Maßstab
von 50 Fuß/Inch
verwendet. Das Kernsystem 102 hat die Datenblöcke 510 bis 520 entlang
dem weg des Mähdreschers
auf der Anzeigevorrichtung 128 aufgezeichnet.
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Bezug auf 5B nehmend, befindet sich der Mähdrescher
an einem Ort in dem Feld, welcher im Wesentlichen einer Grenze 500 der
Karten-Anzeigefläche 302 entspricht
(d. h. der Ort befindet sich dicht an der Grenze 500, wie
zum Beispiel 10, 15 oder 20% der Grenze). Ein neuer Datenblock 521 (in 5B nicht dargestellt) ist
verarbeitet worden und zum graphischen Aufzeichnen bereit. Es ist
jedoch in der Karten-Anzeigefläche 302 kein
Platz für
den Block 521 vorhanden.
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Bezug auf 5C nehmend, reagiert die DPU 116 durch
Umskalieren des geographischen Gebiets, das durch die Blöcke 510 bis 521 definiert ist,
so dass die durch die Blöcke 510 bis 521 dargestellte
Karte um einen bestimmten Prozentsatz (z. B. 20%) kleiner erscheint.
Die umskalierte oder auf eine neue Größe gebrachte Karte wird angezeigt
und in der Karten-Anzeigefläche 302 zentriert.
wie durch den Kartenmaßstab 312 dargestellt,
wurde die Karte automatisch auf eine neue Größe gebracht oder von 50 Fuß/-Inch auf 60 Fuß/Inch (z.
B. 20%) umskaliert.
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Wie in der Kartenfolge der 5A bis 5C dargestellt ist, werden alle ausgewählten Daten
angezeigt, wenn das automatische Umskalierungs-Anzeigeformat verwendet
wird. Somit wird das automatische Umskalieren verwendet, wenn der
Zoom auf eine maximale Maßstabsvergrößerung eingestellt
ist. Wenn das Fahrzeug den Karten-Anzeigefläche 302 verlässt, wird
das durch die Datenblöcke
definierte geografische Gebiet automatisch umskaliert, und die Karte
wird in der Mitte der Karten-Anzeigefläche 302 neu gezeichnet.
Somit werden Eigenschaftsdaten, die das Fahrzeug umgeben, in Entfernungen
von dem graphischen Kennzeichen 318 angezeigt, die abnehmen,
wenn das definierte Feld vergrößert wird.
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Das automatische Umskalierungs-Anzeigeformat
wird verwendet, bis der ZOOM IN-Schalter 400 betätigt wird.
An diesem Punkt können
nicht mehr alle ausgewählten
Daten angezeigt werden. Somit wird die Karte auf die nächste kleinste
zugelassene Entfernung (z. B. 500, 1000, 2000, usw. Fuß/Inch)
um das Fahrzeug herum umskaliert und das Schwenk-Format wird verwendet.
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Obwohl die vorher angeführten Beispiele
die Erzeugung einer Ertragskarte in der Kabine eines Mähdreschers
während
des Erntens beschreiben, kann das hierin beschriebene System auch
verwendet werden, um Karten des Feuchtigkeitsgehalts oder anderer
ortsspezifischer Daten zu zeichnen, die während des Erntens gesammelt
werden. Das System kann auch verwendet werden, um eine Karte anderer
ortsspezifischer Eigenschaftsdaten in der Kabine eines Traktors
oder eines anderen landwirtschaftlichen Fahrzeugs zu zeichnen. So
kann zum Beispiel das System verwendet werden, um eine Karte zu zeichnen,
welche die aktuelle oder die gewünschte Ausbringungsrate
von Düngemitteln,
Herbiziden, Wasser, Insektiziden oder Saatgut zeigt, wenn es in der "Ausbringungs"-Betriebsart auf einem Traktor betrieben
wird. Andere ortsspezifische Kartendaten können der Bodentyp, die Bodenfruchtbarkeit,
der Bodenfeuchtigkeitsgehalt, die Bodenverdichtung, pH, Erntehöhe, Insekten-
oder Schädlingsbefall, Landmarken,
Feldgrenzen oder Feldtopographie (z. B. Höhe) sein. Die Bodenverdichtung
kann zum Beispiel durch Erfassen der durch den Boden auf ein Gerät, wie zum
Beispiel einen Pflug, ausgeübten
Widerstandskraft und Korrigieren der Pflügtiefe unter Verwendung eines
Positionssignals gemessen werden.
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Wenn auch die in den Figuren dargestellten und
vorher beschriebenen Ausführungen
gegenwärtig
bevorzugt werden, sollte es so verstanden werden, dass diese Ausführungen
nur ein Beispiel darstellen. Die Erfindung ist nicht dazu bestimmt,
auf eine bestimmte Ausführung
eingeschränkt
zu werden, sondern sie ist dazu bestimmt, sich auf verschiedene
Modifikationen zu erstrecken, die trotzdem in den Schutzumfang der
beigefügten
Ansprüche
fallen.