JP2004350545A - ナビゲーションシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】操作者に、より有益な情報を提供するナビゲーションシステムを提案する。
【解決手段】所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、現在位置が予定走行経路における所定操作準備位置であることを判別したときに操作者に所定操作開始前であることを報知する操作開始前報知手段と、を有する構成とし、操作者に所定操作の開始前であるということを視覚的、又は聴覚的に認識させる構成とする。
【選択図】 図７
【解決手段】所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、現在位置が予定走行経路における所定操作準備位置であることを判別したときに操作者に所定操作開始前であることを報知する操作開始前報知手段と、を有する構成とし、操作者に所定操作の開始前であるということを視覚的、又は聴覚的に認識させる構成とする。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬液散布作業車などの作業車両に用いられる、ＧＰＳ装置（グローバル・ポジショニング・システム）を利用したナビゲーションシステムに関し、より詳しくは、ナビゲーションにおける表示形態に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＰＳ装置を利用することにより、農業用の敷地において、薬液散布作業車などの作業車両を所定の走行経路に沿って移動させることにより、効率よく、かつ、確実に作業を行うようにするためのナビゲーションシステムが知られている。
このようなナビゲーションシステムには、液晶表示等の映像面に、予定走行経路に対する機体横方向の相対位置の表示や、旋回等の所定操作が開始される位置までの到達の度合いを表示するガイド機能を有するものがある、このガイド機能について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２３４２０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記文献で開示されるところのガイド機能は、予定走行経路に対する機体横方向の相対位置や、所定操作が開始される位置までの到達の度合を、いわゆる棒状のレベルゲージにて表示する形態としており、操作者にとってより有用な情報を提供するには改善の余地がある。
即ち、所定操作が開始される位置に到達する前段階において、予め、操作者に所定操作開始前であることを報知し、さらに、この報知を所定操作が開始される位置まで続けることによれば、より確実に、操作者に所定操作に備えさせることができ、操作者が慌てずに所定操作を行えるようガイドすることができる。
また、予定走行経路における所定操作開始位置及び所定操作終了位置を表示することによれば、操作者に、これら位置と作業車両との相対位置のガイドはもちろんのこと、所定操作自体の作業領域（操作領域）をもガイドできるようになる。
また、実際に作業車両が移動した走行軌跡と予定走行経路との相対関係や、作業された作業軌跡を表示することによれば、操作者に、機体の方向修正や、作業の進行状況を把握させるようガイドすることができる。
さらに、予定走行経路に対して作業車両位置を表示する際に、この位置表示における先頭部の向きを常に上向き表示とすれば、表示手段を視る操作者に、直感的に予定走行経路に対する作業車両の向きを認識させるようガイドすることができる。
本発明は、以上のようなガイド機能を備えることにより、操作者に、より有益な情報を提供するナビゲーションシステムを提案するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次に該課題を解決する為の手段を説明する。
即ち、請求項１に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
現在位置が予定走行経路における所定操作準備位置であることを判別したときに操作者に所定操作開始前であることを報知する操作開始前報知手段と、
を有することである。
【０００６】
また、請求項２に記載のごとく、前記操作開始前報知手段が、予定走行経路における所定操作開始位置であることを位置検出手段が検出するまで、操作者に所定操作開始前であることを断続的に報知する機能を有することである。
【０００７】
また、請求項３に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における所定操作開始位置及び所定操作終了位置を表示する操作基準表示手段を有することである。
【０００８】
また、請求項４に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
作業領域を識別する作業領域識別手段と、
現在位置検出結果及び作業領域識別結果に基づき予定走行における走行軌跡及び作業軌跡を判別する軌跡判別手段と、
走行軌跡及び作業軌跡を予定走行経路上に表示する軌跡表示手段と、
を有することである。
【０００９】
また、請求項５に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
予定走行経路が直線状であるときは現在位置検出結果に基づき作業車両位置の表示が予定走行経路に沿って変化して画面表示する作業車両位置画面表示手段と、
予定走行経路が曲線状で作業車両が所定角度以上旋回したときは予定走行経路表示を所定角度回転して画面表示する経路回転画面表示手段と、
を有することである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は本発明のナビゲーションシステムにて利用されるＧＰＳ装置の概要を示す図、図２はＧＰＳ装置を構成する基準局ユニット及び移動局ユニットの構成を示すブロック図、図３はナビゲーションシステムを適用する薬液散布作業車の構成を示す側面図、図４は同じく平面図、図５はナビゲーションシステムの構成を示すブロック図、図６は表示手段を備える操作パネルを示す図、図７は広域表示・拡大表示における表示画面を示す図、図８は所定操作開始位置・終了位置について示す図、図９は作業能力について示す図、図１０は経路固定表示形態と作業車両固定表示形態について示す図、図１１は旋回操作時における表示形態について示す図である。
【００１１】
まず、本発明に係るナビゲーションシステムにて用いられるＧＰＳ（ＧＬｏｂａＬ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）について説明する。
図１に示すごとく、高精度に識別された地上側の基準位置には、基準局ユニット１０４が設置される。
該基準局ユニット１０４は、少なくとも４個のＧＰＳ衛星１２５からのスペクトラム拡散変調された搬送波信号を受信する用のＧＰＳ受信アンテナ１１４と、そのＧＰＳ受信アンテナ１１４の受信信号を処理して搬送波の位相情報を得るＧＰＳ受信機１１５と、そのＧＰＳ受信機１１５からの基準局ユニット１０４での搬送波位相情報をＧＰＳ送信アンテナ１１６より送信するＧＰＳ送受信機１１７とを備えている。
一方、ＧＰＳ装置を利用する車両としての作業車両１には、移動局ユニット１０３が構成される。
該移動局ユニット１０３は、前記ＧＰＳ衛星１２５からの搬送波信号を受信するＧＰＳ受信アンテナ１０８と、そのＧＰＳ受信アンテナ１０８の受信信号を処理して搬送波位相情報を得るＧＰＳ受信機１０９と、前記基準局ユニット１０４のＧＰＳ送受信機１１７の送信情報（基準局ユニット１０４での搬送波位相情報）を受信するデータ受信アンテナ１０６を備えたデータ送受信機１０７とから構成される。
【００１２】
また、図２に示すごとく、前記基準局ユニット１０４及び移動局ユニット１０３の各ＧＰＳ受信機１１５・１０９は、略同一構成とするものであり、それぞれのＧＰＳ受信アンテナ１１４・１０８で受信した電波信号は、まず高周波信号処理部６０・７０に入力され低周波数に変換される。その低周波数変換された信号は、Ｃ／Ａコード解析部６１・７１にて衛星番号等が解読される。
また、搬送波位相計測部６３・７３においては、上記衛星番号に応じて作成されるＣ／Ａコードと相関をとって搬送波が再生され、さらに内蔵されるタイマー６４・７４にて設定時間間隔で搬送波の位相が計測される。
同時に、Ｃ／Ａコード解析部６１・７１からの情報に基づいて、航路メッセージ解読部６２・７２にて衛星位置情報等が判別される。
そして、上記各部からの情報は、それぞれの制御手段である局制御装置６５・７５に入力され、これら局制御装置６５・７５によって各基準局ユニット１０４及び移動局ユニット１０３での搬送波位相情報が求められる。
【００１３】
さらに、基準局ユニット１０４側の局制御装置６５から出力された基準局ユニット１０４での搬送波位相情報は、地上側のＧＰＳ送受信機１１７→ＧＰＳ送信アンテナ１１６→移動局ユニット１０３側のデータ受信アンテナ１０６→データ送受信機１０７といった経緯で移動局ユニット１０３側の局制御装置７５に入力される。
そして、該局制御装置７５によって、各ユニット１０３・１０４での搬送波位相情報から二重位相差情報を求め、その二重位相差情報に基づいて、基準局ユニット１０４に対する移動局ユニット１０３の位置を所定時間間隔の時系列的な位置データとして求め、これにより作業車両１の位置が検出されるようにしている。
以上のようにして、地上側の前記基準局ユニット１０４と、車両側の移動局ユニット１０３により、作業車両１の現在位置を検出可能とする、いわゆるＲＴＫ‐ＧＰＳ（リアル・タイム・キネマティック‐グローバル・ポジショニング・システム）としての位置検出手段３３が構成される。
【００１４】
次に、上述の作業車両１の一例としての薬液散布作業車の構成について説明する。
図３及び図４に示すごとく、作業車両１は、乗用型の走行車両２７と、該走行車両２７の前部及び側部に配設されたブーム部２５と、該走行車両の後部に配設されたポンプ部２６と、該ポンプ部２６の前部に配設された薬液タンク２４等を備えることにより薬液散布作業車に構成されている。
【００１５】
前記走行車両２７の前部より後方へ向けては、左右一対のメインフレーム６Ｌ・６Ｒが平行に水平方向に延設され、該メインフレーム６Ｌ・６Ｒの前部下方にはフロントアクスルケース１５Ｆを介して前輪７・７が支承され、後部下方にはリアアクスルケース１５Ｒを介して後輪８・８が支承されている。
また、メインフレーム６Ｌ・６Ｒ上であって走行車両２７前部にはエンジン９を被覆するボンネット１０が配設されている。該ボンネット１０後方のカバー上に操作パネル１１が設けられており、該操作パネル１１の上方には操向ハンドル１２が設けられて、操作パネル１１及び操向ハンドル１２等で作業車両１の操縦部を構成している。そして、該操作パネル１１には、本発明に係るナビゲーションシステム３０の表示手段３１や、操作手段３２が配される構成としている（図４）。
【００１６】
また、メインフレーム６Ｌ・６Ｒ後部上には薬液タンク２４が配設されており、該薬液タンク２４の前側中央には運転席１４が形成されて、該薬液タンク２４によって側部と後部を取り囲まれるように載置されている。そして、薬液タンク２４とボンネット１０の間にはステップ１３が設けられ、該ステップ１３に乗降するための乗降ステップ８６・８６がメインフレーム６Ｌ・６Ｒに取り付けられている。
【００１７】
前記ブーム部２５は、薬液を散布するための複数のノズル２３・２３・・・を有するブーム８０と、該ブーム８０の昇降や展開を行うための機構より構成されている。
ブーム８０は走行車両２７の前方に位置する前方ブーム８１（図４）と、該前方ブーム８１の両端に枢支され、折畳み可能に側方に延設されている左右の側方ブーム８２Ｌ・８２Ｒから構成されている。そして、該ブーム８０には薬液を散布するための複数のノズル２３・２３・・・が一定間隔をおいて配設されている。
そして、前方ブーム８１と側方ブーム８２Ｌ・８２Ｒの間には、それぞれブーム開閉用シリンダ８３・８３が介装され、該ブーム開閉用シリンダ８３・８３を伸縮させることによって、側方ブーム８２Ｌ・８２Ｒを前方ブーム８１と略一直線となるよう左右水平方向へ延設した作業位置と、前後方向で後ろ上がりに位置させた収納位置に回動可能としている。
【００１８】
また、平行リンクにより前方ブーム８１とメインフレーム６Ｌ・６Ｒの前部の間が連結され、該平行リンクの一方とメインフレーム６Ｌ・６Ｒの間にブーム昇降用シリンダ８８・８８を介装し、該ブーム昇降用シリンダ８８・８８を伸縮させることによってブーム８０を上下昇降可能とした昇降リンク装置８７が構成されている。
さらに、前方ブーム８１の左右略中央が昇降リンク装置８７に対して左右傾倒可能に支持され、該前方ブーム８１と昇降リンク装置８７の間にブーム水平制御用シリンダ８９を介装して、走行車両２７が傾いてもブーム８０が略水平姿勢を保持するようブーム８０を水平制御する構成としている。
【００１９】
前記ポンプ部２６は、エンジン９から動力を得て薬液タンク２４内の薬液をノズル２３・２３・・・へ圧送する噴霧ポンプ４と、該噴霧ポンプ４から吐出される薬液の制御に関わる散布量制御装置３等で構成されている。
噴霧ポンプ４は、走行車両２７の後部に延設したサブフレーム８４Ｌ・８４Ｒ上に支持部材を介して該噴霧ポンプ４のクランクケースに内装されたクランク軸が車両前後方向に位置するよう配設され、該クランクケースの右上部にはエアチャンバや安全弁等が設けられている。
また、散布量制御装置３は、流量制御弁や、該流量制御弁の開閉に関わるモータ等より構成され、噴霧ポンプ４のクランクケース周囲に配設されている。
【００２０】
上述のごとく構成される作業車両１は、ブーム８０を広げた状態で走行車両２７により敷地を走行すると同時に、薬液タンク２４内の薬液が、ポンプ部２６により調量されるとともにブーム部２５に圧送されてブーム８０に設けられたノズル２３・２３・・・から散布され、薬液散布作業を行う。
【００２１】
次に、本発明に係るナビゲーションシステムについて説明する。
即ち、図５に示すごとく、ナビゲーションシステム３０は、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に、表示手段３１を介して操作用情報を提供するものであり、予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段３３と、現在位置が予定走行経路４１における所定操作準備位置４１ａであることを判別したときに操作者に所定操作開始前であることを報知する操作開始前報知手段３４と、を有している。
また、ナビゲーションシステム３０の操作開始前報知手段３４は、予定走行経路４１における所定操作開始位置４２ａであることを位置検出手段３３が検出するまで、操作者に所定操作開始前であることを断続的に報知する機能を有している。
また、ナビゲーションシステム３０は、予定走行経路４１における所定操作開始位置４２ａ及び所定操作終了位置４３ａを表示する操作基準表示手段３５を有している。
また、ナビゲーションシステム３０は、予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段３３と、作業領域を識別する作業領域識別手段３６と、現在位置検出結果及び作業領域識別結果に基づき走行軌跡及び作業軌跡を判別する軌跡判別手段３７と、走行軌跡及び作業軌跡を予定走行経路上に表示する軌跡表示手段３８と、を有している。
また、ナビゲーションシステム３０は、予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段３３と、予定走行経路４１が直線状であるときは現在位置検出結果に基づき作業車両位置表示１ａを予定走行経路４１に沿って変化させ画面表示する作業車両位置画面表示手段３９ａと、予定走行経路４１が曲線状で作業車両が所定角度以上旋回したときは予定走行経路表示を所定角度回転して画面表示する経路回転画面表示手段３９ｂと、を有している。
【００２２】
以下、ナビゲーションシステム３０の構成について詳しく説明する。
図５において、位置検出手段３３は、上述したＧＰＳの構成によるものであり、作業車両１の現在位置を検出する手段である。該位置検出手段３３は、ナビゲーションシステム３０の制御装置８５に接続されている。
尚、位置検出手段３３を構成するＧＰＳの方式については、上述したＲＴＫ‐ＧＰＳによる方式の他、単独側位、相対側位、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）側位による方式などであってもよい。
【００２３】
また、図５において、予定走行経路記憶手段４０は、予め複数の走行経路を記憶するための手段である。ここで、走行経路とは、敷地の形状に対応し、最も効率よく作業を行うために設計される作業車両１の経路であり、例えば、薬液散布作業車であれば、敷地全域に薬液を均一に散布するための最短経路をいうものである。この走行経路のうち、作業対象となる敷地に応じて操作者によって特定されるものが予定走行経路となる。
そして、走行経路は、作業対象とされる敷地、つまり、管理下におかれている敷地、若しくは管理下におかれることになる敷地の作業縦横幅、作物の植付方向、作業開始位置、作業所定操作終了位置等に対応して敷地毎に設計されるものであり、図６に示すごとく、表示手段３１には予定走行経路４１として連続線等により表示されるものである。
尚、予定走行経路記憶手段４０は、予め複数の走行経路を記憶可能に構成されるとともに、後に追加又は削除可能に構成されており、管理状況に応じて更新可能としている。
【００２４】
また、図５において、表示手段３１は、液晶表示等の映像面を有し、前記予定走行経路や現在位置等の操作用情報を操作者に認識させるための手段である。この表示手段３１に表示される画面表示は、図７に示すごとく、広域表示６９／拡大表示７９の切替が行われるように構成されている。尚、広域表示６９／拡大表示７９において、１ａは作業車両１を示す作業車両位置表示である。
【００２５】
また、図６において、操作手段３２は、プッシュボタン等により構成されるスイッチ機器であり、操作者が前記表示手段３１における表示画面の切替等を行なうための手段である。尚、該操作手段３２は、表示手段３１においてタッチパネル式に構成されるものであってもよい。
【００２６】
また、図５において、操作開始前報知手段３４は、前記位置検出手段３３により検出された作業車両１の現在位置が、予定走行経路４１における所定操作準備位置４１ａである際に、所定操作開始前であること操作者に報知させるための手段である。
ここで、所定操作準備位置４１ａとは、図８に示すごとく、予定走行経路４１において、所定操作が開始される位置（後述する所定操作開始位置４２ａ）を基準として、該所定操作開始位置４２ａよりも所定時間だけ前の時期に対応する位置をいうものである。例をもって示せば、所定時間を三秒とすると、旋回作業が開始される前の三秒前となる位置を所定操作準備位置４１ａとするものである。この所定操作準備位置４１ａは、制御装置８５が、特定された予定走行経路４１に基づいて演算処理により求めるものである。尚、このように時間（秒）を基準とする他、距離であってもよく、特にパラメータは限定されるものではない。
また、前述の所定操作の内容は、減速操作、旋回操作、散布停止／開始等、直進等の通常動作以外の何らかの操作であり、前記所定操作準備位置４１ａが求まることによりその内容が特定される。尚、所定操作の内容や、所定操作準備位置４１ａは、操作手段３２により容易に変更できるようにしている。
また、本明細書中にいう報知とは、作業車両１を操作する上で必要となる情報を操作者に知らせることをいうものであり、表示手段３１により行う場合には、文字、図形情報等、視覚的に操作者に認識させる形態となるが、この他、音声や音により聴覚的に認識させる形態等であってもよく、この場合は、スピーカー等の音声発生手段を設ける構成とする。
【００２７】
さらに、該操作開始前報知手段３４は、所定操作準備位置４１ａから後述の所定操作開始位置４２ａとなる間、即ち、位置検出手段３３が、所定操作準備位置４１ａを検出後、所定操作開始位置４２ａを検出するまでの期間に、所定操作開始前である情報を断続的又は連続的に報知する機能を有している。ここでいう情報は、所定操作４６や、所定操作開始前であることの情報（開始前情報４７）等であり、あり、これら情報４６・４７は、予定走行経路４１において複数存在することになる所定操作準備位置４１ａの内、どの所定操作準備位置４１ａに当たるかを認識することによって行われるものである。
また、情報の断続的又は連続的な報知とは、図８に示すごとく、所定操作準備位置４１ａ〜所定操作開始位置４２ａの期間内（報知期間Ｆ）で報知し続けることを意味するものであり、図７の拡大表示７９の例では、薬液散布の停止が必要とされる所定操作準備位置４１ａにおける所定操作４６を「散布ＯＦＦ」とし、開始前情報４７を「３→２→１→ＯＦＦ」とするものであり、これらの情報は、所定操作開始位置４２ａに到達するまで続けられるものである。
【００２８】
また、図５において、操作基準表示手段３５は、前記所定操作が開始されるべき位置となる所定操作開始位置４２ａ（図８）と、開始した所定操作が終了されるべき位置となる所定操作終了位置４３ａを、表示手段３１に表示させるための手段である。
この所定操作開始位置４２ａ及び所定操作終了位置４３ａの表示の形態は、図８に示す表示画面のごとく、例えば旋回作業においては、旋回作業の開始位置と、その終了位置を示すものであり、表示の形態としては、両位置４２ａ・４３ａを鎖線４９ａで結ぶようにして、直線状に表示される等である。
この所定操作開始位置４２ａ及び所定操作終了位置４３ａは、制御装置８５が、特定された予定走行経路４１に基づいて演算処理により求めるものである。
【００２９】
また、図５において、作業領域識別手段３６は、実際の走行経路の各位置における作業車両１の作業能力を識別するための手段である。
ここで、作業能力とは、図９に示すごとく、例えば、上述の薬液散布作業車の例でいえば、ブーム８０の幅Ｌに対応するものであり、該幅Ｌを作業領域として識別するものである。また、作業領域識別手段３６は、制御装置８５に接続された前記散布量制御装置３からの流量制御弁等の制御状況に基づき、例えば、図９に示すごとく、側方ブーム８２Ｌ・８２Ｒの内、片側のみを使用しての散布が行われたような場合には、前記作業領域を幅Ｌａとして識別するようにしている。
さらに、作業領域識別手段３６は、作業状態を表示手段３１に表示する機能を有しており、例えば、図６に示すごとく、前方ブーム８１、側方ブーム８２Ｌ・８２Ｒにおける散布のＯＮ／ＯＦＦ状況表示３６ａを表示手段３１に表示するようにしている。
【００３０】
また、図５において、軌跡判別手段３７は、位置検出手段３３による現在位置検出結果と、作業領域識別手段３６による作業領域識別結果に基づき、図６に示すごとく、作業車両１の走行軌跡４４と、作業軌跡４５を判別する手段である。
走行軌跡４４は、軌跡判別手段３７が前記位置検出手段３３による現在位置検出結果を連続的に解析することにより求めるものである。
作業軌跡４５は、軌跡判別手段３７が走行軌跡４４の各ポイントで識別された作業領域を連続的に解析することにより求めるものである。
【００３１】
また、図５において、軌跡表示手段３８は、上述の走行軌跡４４及び作業軌跡４５を予定走行経路４１に重ね合わせるようにして表示手段３１に表示する手段である。
表示形態は、図６の例に示すごとくであり、走行軌跡４４については、ポイントで表示され、作業軌跡４５については、網掛け表示をする等である。
【００３２】
また、図５において、作業車両位置画面表示手段３９ａは、予定走行経路４１が直線状であるとき、即ち、作業車両１が直進することになるエリアでは、前記位置検出手段３３による作業車両１の現在位置検出結果に基づき、画面表示の表示形態を、予定走行経路４１の表示を固定とし、作業車両位置表示１ａを移動させる形態としている。このように、予定走行経路４１の表示を固定して、作業車両位置表示１ａを移動させる形態を、経路固定表示形態とする。尚、作業車両位置画面表示手段３９ａは、この経路固定表示形態の他、作業車両位置表示１ａを固定して、予定走行経路４１の表示を移動させる形態、即ち、作業車両固定表示形態とする機能も有しており、操作者による操作手段３２の操作により、この経路固定表示形態と作業車両固定表示形態の表示の切替えを可能としている。
例えば、経路固定表示形態については、図１０に示す画面表示２０１→２０２のごとく、予定走行経路４１の表示を固定とし、固定された予定走行経路４１の表示上を作業車両位置表示１ａが移動するといったものである。
また、作業車両固定表示形態については、図１０に示す画面表示２０３→２０４のごとく、作業車両位置表示１ａの表示を固定とし、予定走行経路４１の表示を下方にスクロールさせるといったものである。
【００３３】
また、図５において、経路回転画面表示手段３９ｂは、予定走行経路４１が曲線状であるとき、即ち、作業車両１が旋回することになるエリアでは、画面表示の表示形態を、作業車両１が所定角度以上旋回したときに、作業車両位置表示１ａの位置を固定とし、予定走行経路４１の表示が所定角度回転される形態とするものである。
例えば、図１１に示す画面表示３０３→３０４のごとく、作業車両１が左向きに４５度旋回した際に、予定走行経路４１を右向きに９０度回転させる等である。このように、作業車両１の旋回方向とは反対方向に予定走行経路４１の表示を回転させるものである。尚、作業車両１の旋回角度の変化に応じて、随時、予定走行経路４１の表示を回転させるように構成してもよい。
【００３４】
そして、図５において、以上の各手段は制御装置８５と接続され、これにより、各種の情報処理を行うナビゲーションシステム３０が構成されるものである。
以下では、ナビゲーションシステム３０が実施される際の情報処理につき、表示手段３１の画面表示の例を用いて説明する。
図８に示すごとく、制御装置８５は、前記予定走行経路記憶手段４０の中から操作者によって特定された予定走行経路４１と、及び前記位置検出手段３３によって検出された作業車両１の現在位置、即ち、作業車両位置表示１ａを表示する。そして、制御装置８５は、移動する作業車両１の座標位置の変更に伴い、作業車両位置表示１ａを自動的に更新する。これにより、操作者に、作業車両１の現在位置を認識可能とするとともに、作業の進行状況を認識させることができる。
【００３５】
また、制御装置８５は、作業車両位置表示１ａが前記所定操作準備位置４１ａと一致した際においては、図７及び図８に示すごとく、広域表示６９から拡大表示７９への切替えを自動的に行う。この例では、矢印４８を進行方向として、位置４１ｃ・４１ｂにおいては広域表示６９とし、所定操作準備位置４１ａ以降では、拡大表示７９としている。
これにより、操作者に所定操作準備位置４１ａに到達したことを視覚的に認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。尚、操作者による操作手段３２の操作によっても、広域表示６９／拡大表示７９の切替えが行えるようになっている。
【００３６】
また、制御装置８５は、図７の画面９１に示すごとく、作業車両位置表示１ａが所定操作準備位置４１ａと一致した際に、前記操作開始前報知手段３４により開始前情報４７を表示する。この例では、薬液散布の停止が必要とされる前の所定操作準備位置４１ａにおいて、開始前情報４７を「３→２→１→ＯＦＦ」とするものであり、所定操作４６が行われるまでのカウントダウン表示を秒単位で行なうものである。これにより、操作者に所定操作４６が必要となるまでの残り時間を視覚的に認識させることにより、操作者は所定操作４６に備えることができるようになる。
以上のようにして、操作者に所定操作の開始前であるということを視覚的に認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。
【００３７】
また、制御装置８５は、図７の画面９１に示すごとく、作業車両位置表示１ａが所定操作準備位置４１ａと一致した際に、前記操作開始前報知手段３４によって所定操作４６を表示する。この例では、薬液散布の停止が必要とされる前の所定操作準備位置４１ａにおいて、所定操作４６を「散布ＯＦＦ」とするものである。これにより、走者者に所定操作４６の内容を認識させることができる。
以上のようにして、操作者に所定操作の内容を視覚的に認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。
【００３８】
また、制御装置８５は、図７の画面９１〜９３に示すごとく、所定操作準備位置４１ａ〜所定操作開始位置４２ａ（図８）の間は、前記操作開始前報知手段３４によって所定操作４６及び開始前情報４７を断続的に表示（報知）する。
以上のようにして、所定操作開始位置４２ａとなるまでの間に、所定操作４６等を報知し続けることにより、操作者に所定操作４６の内容を確実に認識させるとともに、所定操作の開始のタイミングを認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。
【００３９】
また、制御装置８５は、図８の画面９１〜９３に示すごとく、所定操作開始位置４２ａ及び所定操作終了位置４３ａを、前記操作基準表示手段３５によって直線状（鎖線４９ａ・４９ｂ）に表示する。
以上のようにして、予定走行経路４１における所定操作開始位置４２ａ及び所定操作終了位置４３ａが表示されるので、作業車両位置表示１ａとこれらの位置４２ａ・４３ａの相対位置を操作者に認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。また、所定操作自体の作業領域（操作領域）、即ち、位置４２ａ〜位置４３ａの間では旋回操作が必要であるということも認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。
【００４０】
また、制御装置８５は、図６に示すごとく、走行軌跡４４のポイント表示及び作業軌跡４５の網掛け表示を、前記軌跡表示手段３８により、予定走行経路４１に重ね合わせるようにして表示する。
以上のようにして、実際に作業車両１が移動した走行軌跡４４と予定走行経路４１との相対関係を操作者が認識することができ、また、これにより走行ハンドルを操作しての経路の修正等を促すことができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。
また、実際に作業車両１によって作業された作業軌跡４５は網掛け表示されるので、操作者は、作業の進行状況の把握をすることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４１】
また、制御装置８５は、図１１の画面３０１〜３０６に示すごとく、作業車両位置画面表示手段３９ａ及び経路回転画面表示手段３９ｂにより、一連の旋回作業においては、固定された予定走行経路４１の上を作業車両位置表示１ａが移動するとともに、旋回の際には、予定走行経路４１の表示が回転するので、作業車両１の進行方向と、作業車両位置表示１ａが移動する方向を一致させ、作業車両位置表示１ａにおける先頭部の向きを常に上向き表示とすることができる。そして、これによれば、表示手段３１を視る操作者に、直感的に予定走行経路４１と作業車両１の相対関係を認識させることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は以上のごとく構成したので、次のような効果を奏するのである。
即ち、請求項１に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
現在位置が予定走行経路における所定操作準備位置であることを判別したときに操作者に所定操作開始前であることを報知する操作開始前報知手段と、
を有するので、操作者に所定操作の開始前であるということを視覚的、又は聴覚的に認識させることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４３】
また、請求項２に記載のごとく、前記操作開始前報知手段が、予定走行経路における所定操作開始位置であることを位置検出手段が検出するまで、操作者に所定操作開始前であることを断続的に報知する機能を有するので、所定操作開始位置となるまでの間に、所定操作等を報知し続けることにより、操作者に所定操作の内容を確実に認識させるとともに、所定操作の開始のタイミングを認識させることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４４】
また、請求項３に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における所定操作開始位置及び所定操作終了位置を表示する操作基準表示手段を有するので、作業車両位置表示とこれら開始／終了位置の相対位置を操作者に認識させることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４５】
また、請求項４に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
作業領域を識別する作業領域識別手段と、
現在位置検出結果及び作業領域識別結果に基づき予定走行における走行軌跡及び作業軌跡を判別する軌跡判別手段と、
走行軌跡及び作業軌跡を予定走行経路上に表示する軌跡表示手段と、
を有するので、実際に作業車両が移動した走行軌跡と予定走行経路との相対関係を操作者が認識することができ、また、これにより走行ハンドルを操作しての経路の修正等を促すことができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
また、実際に作業車両によって作業された作業軌跡を、例えば網掛け表示とすることにより、操作者は、作業の進行状況の把握をすることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４６】
また、請求項５に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
予定走行経路が直線状であるときは現在位置検出結果に基づき作業車両位置の表示が予定走行経路に沿って変化して画面表示する作業車両位置画面表示手段と、
予定走行経路が曲線状で作業車両が所定角度以上旋回したときは予定走行経路表示を所定角度回転して画面表示する経路回転画面表示手段と、
を有するので、一連の旋回作業においては、作業車両位置表示における先頭部の向きを常に上向き表示とすることができる。そして、これによれば、表示手段を視る操作者に、直感的に予定走行経路に対する作業車両の向きを認識させることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のナビゲーションシステムにて利用されるＧＰＳ装置の概要を示す図である。
【図２】ＧＰＳ装置を構成する基準局ユニット及び移動局ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】ナビゲーションシステムを適用する薬液散布作業車の構成を示す側面図である。
【図４】同じく平面図である。
【図５】ナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図６】表示手段を備える操作パネルを示す図である。
【図７】広域表示・拡大表示における表示画面を示す図である。
【図８】所定操作開始位置・終了位置について示す図である。
【図９】作業能力について示す図である。
【図１０】経路固定表示形態と作業車両固定表示形態について示す図である。
【図１１】旋回操作時における表示形態について示す図である。
【符号の説明】
１ａ 作業機位置表示
４１ 予定走行経路
４１ａ 所定操作準備位置
４２ａ 所定操作開始位置
４３ａ 所定操作終了位置
４６ 所定操作
４７ 開始前情報
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬液散布作業車などの作業車両に用いられる、ＧＰＳ装置（グローバル・ポジショニング・システム）を利用したナビゲーションシステムに関し、より詳しくは、ナビゲーションにおける表示形態に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＰＳ装置を利用することにより、農業用の敷地において、薬液散布作業車などの作業車両を所定の走行経路に沿って移動させることにより、効率よく、かつ、確実に作業を行うようにするためのナビゲーションシステムが知られている。
このようなナビゲーションシステムには、液晶表示等の映像面に、予定走行経路に対する機体横方向の相対位置の表示や、旋回等の所定操作が開始される位置までの到達の度合いを表示するガイド機能を有するものがある、このガイド機能について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２３４２０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記文献で開示されるところのガイド機能は、予定走行経路に対する機体横方向の相対位置や、所定操作が開始される位置までの到達の度合を、いわゆる棒状のレベルゲージにて表示する形態としており、操作者にとってより有用な情報を提供するには改善の余地がある。
即ち、所定操作が開始される位置に到達する前段階において、予め、操作者に所定操作開始前であることを報知し、さらに、この報知を所定操作が開始される位置まで続けることによれば、より確実に、操作者に所定操作に備えさせることができ、操作者が慌てずに所定操作を行えるようガイドすることができる。
また、予定走行経路における所定操作開始位置及び所定操作終了位置を表示することによれば、操作者に、これら位置と作業車両との相対位置のガイドはもちろんのこと、所定操作自体の作業領域（操作領域）をもガイドできるようになる。
また、実際に作業車両が移動した走行軌跡と予定走行経路との相対関係や、作業された作業軌跡を表示することによれば、操作者に、機体の方向修正や、作業の進行状況を把握させるようガイドすることができる。
さらに、予定走行経路に対して作業車両位置を表示する際に、この位置表示における先頭部の向きを常に上向き表示とすれば、表示手段を視る操作者に、直感的に予定走行経路に対する作業車両の向きを認識させるようガイドすることができる。
本発明は、以上のようなガイド機能を備えることにより、操作者に、より有益な情報を提供するナビゲーションシステムを提案するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次に該課題を解決する為の手段を説明する。
即ち、請求項１に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
現在位置が予定走行経路における所定操作準備位置であることを判別したときに操作者に所定操作開始前であることを報知する操作開始前報知手段と、
を有することである。
【０００６】
また、請求項２に記載のごとく、前記操作開始前報知手段が、予定走行経路における所定操作開始位置であることを位置検出手段が検出するまで、操作者に所定操作開始前であることを断続的に報知する機能を有することである。
【０００７】
また、請求項３に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における所定操作開始位置及び所定操作終了位置を表示する操作基準表示手段を有することである。
【０００８】
また、請求項４に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
作業領域を識別する作業領域識別手段と、
現在位置検出結果及び作業領域識別結果に基づき予定走行における走行軌跡及び作業軌跡を判別する軌跡判別手段と、
走行軌跡及び作業軌跡を予定走行経路上に表示する軌跡表示手段と、
を有することである。
【０００９】
また、請求項５に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
予定走行経路が直線状であるときは現在位置検出結果に基づき作業車両位置の表示が予定走行経路に沿って変化して画面表示する作業車両位置画面表示手段と、
予定走行経路が曲線状で作業車両が所定角度以上旋回したときは予定走行経路表示を所定角度回転して画面表示する経路回転画面表示手段と、
を有することである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は本発明のナビゲーションシステムにて利用されるＧＰＳ装置の概要を示す図、図２はＧＰＳ装置を構成する基準局ユニット及び移動局ユニットの構成を示すブロック図、図３はナビゲーションシステムを適用する薬液散布作業車の構成を示す側面図、図４は同じく平面図、図５はナビゲーションシステムの構成を示すブロック図、図６は表示手段を備える操作パネルを示す図、図７は広域表示・拡大表示における表示画面を示す図、図８は所定操作開始位置・終了位置について示す図、図９は作業能力について示す図、図１０は経路固定表示形態と作業車両固定表示形態について示す図、図１１は旋回操作時における表示形態について示す図である。
【００１１】
まず、本発明に係るナビゲーションシステムにて用いられるＧＰＳ（ＧＬｏｂａＬ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）について説明する。
図１に示すごとく、高精度に識別された地上側の基準位置には、基準局ユニット１０４が設置される。
該基準局ユニット１０４は、少なくとも４個のＧＰＳ衛星１２５からのスペクトラム拡散変調された搬送波信号を受信する用のＧＰＳ受信アンテナ１１４と、そのＧＰＳ受信アンテナ１１４の受信信号を処理して搬送波の位相情報を得るＧＰＳ受信機１１５と、そのＧＰＳ受信機１１５からの基準局ユニット１０４での搬送波位相情報をＧＰＳ送信アンテナ１１６より送信するＧＰＳ送受信機１１７とを備えている。
一方、ＧＰＳ装置を利用する車両としての作業車両１には、移動局ユニット１０３が構成される。
該移動局ユニット１０３は、前記ＧＰＳ衛星１２５からの搬送波信号を受信するＧＰＳ受信アンテナ１０８と、そのＧＰＳ受信アンテナ１０８の受信信号を処理して搬送波位相情報を得るＧＰＳ受信機１０９と、前記基準局ユニット１０４のＧＰＳ送受信機１１７の送信情報（基準局ユニット１０４での搬送波位相情報）を受信するデータ受信アンテナ１０６を備えたデータ送受信機１０７とから構成される。
【００１２】
また、図２に示すごとく、前記基準局ユニット１０４及び移動局ユニット１０３の各ＧＰＳ受信機１１５・１０９は、略同一構成とするものであり、それぞれのＧＰＳ受信アンテナ１１４・１０８で受信した電波信号は、まず高周波信号処理部６０・７０に入力され低周波数に変換される。その低周波数変換された信号は、Ｃ／Ａコード解析部６１・７１にて衛星番号等が解読される。
また、搬送波位相計測部６３・７３においては、上記衛星番号に応じて作成されるＣ／Ａコードと相関をとって搬送波が再生され、さらに内蔵されるタイマー６４・７４にて設定時間間隔で搬送波の位相が計測される。
同時に、Ｃ／Ａコード解析部６１・７１からの情報に基づいて、航路メッセージ解読部６２・７２にて衛星位置情報等が判別される。
そして、上記各部からの情報は、それぞれの制御手段である局制御装置６５・７５に入力され、これら局制御装置６５・７５によって各基準局ユニット１０４及び移動局ユニット１０３での搬送波位相情報が求められる。
【００１３】
さらに、基準局ユニット１０４側の局制御装置６５から出力された基準局ユニット１０４での搬送波位相情報は、地上側のＧＰＳ送受信機１１７→ＧＰＳ送信アンテナ１１６→移動局ユニット１０３側のデータ受信アンテナ１０６→データ送受信機１０７といった経緯で移動局ユニット１０３側の局制御装置７５に入力される。
そして、該局制御装置７５によって、各ユニット１０３・１０４での搬送波位相情報から二重位相差情報を求め、その二重位相差情報に基づいて、基準局ユニット１０４に対する移動局ユニット１０３の位置を所定時間間隔の時系列的な位置データとして求め、これにより作業車両１の位置が検出されるようにしている。
以上のようにして、地上側の前記基準局ユニット１０４と、車両側の移動局ユニット１０３により、作業車両１の現在位置を検出可能とする、いわゆるＲＴＫ‐ＧＰＳ（リアル・タイム・キネマティック‐グローバル・ポジショニング・システム）としての位置検出手段３３が構成される。
【００１４】
次に、上述の作業車両１の一例としての薬液散布作業車の構成について説明する。
図３及び図４に示すごとく、作業車両１は、乗用型の走行車両２７と、該走行車両２７の前部及び側部に配設されたブーム部２５と、該走行車両の後部に配設されたポンプ部２６と、該ポンプ部２６の前部に配設された薬液タンク２４等を備えることにより薬液散布作業車に構成されている。
【００１５】
前記走行車両２７の前部より後方へ向けては、左右一対のメインフレーム６Ｌ・６Ｒが平行に水平方向に延設され、該メインフレーム６Ｌ・６Ｒの前部下方にはフロントアクスルケース１５Ｆを介して前輪７・７が支承され、後部下方にはリアアクスルケース１５Ｒを介して後輪８・８が支承されている。
また、メインフレーム６Ｌ・６Ｒ上であって走行車両２７前部にはエンジン９を被覆するボンネット１０が配設されている。該ボンネット１０後方のカバー上に操作パネル１１が設けられており、該操作パネル１１の上方には操向ハンドル１２が設けられて、操作パネル１１及び操向ハンドル１２等で作業車両１の操縦部を構成している。そして、該操作パネル１１には、本発明に係るナビゲーションシステム３０の表示手段３１や、操作手段３２が配される構成としている（図４）。
【００１６】
また、メインフレーム６Ｌ・６Ｒ後部上には薬液タンク２４が配設されており、該薬液タンク２４の前側中央には運転席１４が形成されて、該薬液タンク２４によって側部と後部を取り囲まれるように載置されている。そして、薬液タンク２４とボンネット１０の間にはステップ１３が設けられ、該ステップ１３に乗降するための乗降ステップ８６・８６がメインフレーム６Ｌ・６Ｒに取り付けられている。
【００１７】
前記ブーム部２５は、薬液を散布するための複数のノズル２３・２３・・・を有するブーム８０と、該ブーム８０の昇降や展開を行うための機構より構成されている。
ブーム８０は走行車両２７の前方に位置する前方ブーム８１（図４）と、該前方ブーム８１の両端に枢支され、折畳み可能に側方に延設されている左右の側方ブーム８２Ｌ・８２Ｒから構成されている。そして、該ブーム８０には薬液を散布するための複数のノズル２３・２３・・・が一定間隔をおいて配設されている。
そして、前方ブーム８１と側方ブーム８２Ｌ・８２Ｒの間には、それぞれブーム開閉用シリンダ８３・８３が介装され、該ブーム開閉用シリンダ８３・８３を伸縮させることによって、側方ブーム８２Ｌ・８２Ｒを前方ブーム８１と略一直線となるよう左右水平方向へ延設した作業位置と、前後方向で後ろ上がりに位置させた収納位置に回動可能としている。
【００１８】
また、平行リンクにより前方ブーム８１とメインフレーム６Ｌ・６Ｒの前部の間が連結され、該平行リンクの一方とメインフレーム６Ｌ・６Ｒの間にブーム昇降用シリンダ８８・８８を介装し、該ブーム昇降用シリンダ８８・８８を伸縮させることによってブーム８０を上下昇降可能とした昇降リンク装置８７が構成されている。
さらに、前方ブーム８１の左右略中央が昇降リンク装置８７に対して左右傾倒可能に支持され、該前方ブーム８１と昇降リンク装置８７の間にブーム水平制御用シリンダ８９を介装して、走行車両２７が傾いてもブーム８０が略水平姿勢を保持するようブーム８０を水平制御する構成としている。
【００１９】
前記ポンプ部２６は、エンジン９から動力を得て薬液タンク２４内の薬液をノズル２３・２３・・・へ圧送する噴霧ポンプ４と、該噴霧ポンプ４から吐出される薬液の制御に関わる散布量制御装置３等で構成されている。
噴霧ポンプ４は、走行車両２７の後部に延設したサブフレーム８４Ｌ・８４Ｒ上に支持部材を介して該噴霧ポンプ４のクランクケースに内装されたクランク軸が車両前後方向に位置するよう配設され、該クランクケースの右上部にはエアチャンバや安全弁等が設けられている。
また、散布量制御装置３は、流量制御弁や、該流量制御弁の開閉に関わるモータ等より構成され、噴霧ポンプ４のクランクケース周囲に配設されている。
【００２０】
上述のごとく構成される作業車両１は、ブーム８０を広げた状態で走行車両２７により敷地を走行すると同時に、薬液タンク２４内の薬液が、ポンプ部２６により調量されるとともにブーム部２５に圧送されてブーム８０に設けられたノズル２３・２３・・・から散布され、薬液散布作業を行う。
【００２１】
次に、本発明に係るナビゲーションシステムについて説明する。
即ち、図５に示すごとく、ナビゲーションシステム３０は、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に、表示手段３１を介して操作用情報を提供するものであり、予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段３３と、現在位置が予定走行経路４１における所定操作準備位置４１ａであることを判別したときに操作者に所定操作開始前であることを報知する操作開始前報知手段３４と、を有している。
また、ナビゲーションシステム３０の操作開始前報知手段３４は、予定走行経路４１における所定操作開始位置４２ａであることを位置検出手段３３が検出するまで、操作者に所定操作開始前であることを断続的に報知する機能を有している。
また、ナビゲーションシステム３０は、予定走行経路４１における所定操作開始位置４２ａ及び所定操作終了位置４３ａを表示する操作基準表示手段３５を有している。
また、ナビゲーションシステム３０は、予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段３３と、作業領域を識別する作業領域識別手段３６と、現在位置検出結果及び作業領域識別結果に基づき走行軌跡及び作業軌跡を判別する軌跡判別手段３７と、走行軌跡及び作業軌跡を予定走行経路上に表示する軌跡表示手段３８と、を有している。
また、ナビゲーションシステム３０は、予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段３３と、予定走行経路４１が直線状であるときは現在位置検出結果に基づき作業車両位置表示１ａを予定走行経路４１に沿って変化させ画面表示する作業車両位置画面表示手段３９ａと、予定走行経路４１が曲線状で作業車両が所定角度以上旋回したときは予定走行経路表示を所定角度回転して画面表示する経路回転画面表示手段３９ｂと、を有している。
【００２２】
以下、ナビゲーションシステム３０の構成について詳しく説明する。
図５において、位置検出手段３３は、上述したＧＰＳの構成によるものであり、作業車両１の現在位置を検出する手段である。該位置検出手段３３は、ナビゲーションシステム３０の制御装置８５に接続されている。
尚、位置検出手段３３を構成するＧＰＳの方式については、上述したＲＴＫ‐ＧＰＳによる方式の他、単独側位、相対側位、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）側位による方式などであってもよい。
【００２３】
また、図５において、予定走行経路記憶手段４０は、予め複数の走行経路を記憶するための手段である。ここで、走行経路とは、敷地の形状に対応し、最も効率よく作業を行うために設計される作業車両１の経路であり、例えば、薬液散布作業車であれば、敷地全域に薬液を均一に散布するための最短経路をいうものである。この走行経路のうち、作業対象となる敷地に応じて操作者によって特定されるものが予定走行経路となる。
そして、走行経路は、作業対象とされる敷地、つまり、管理下におかれている敷地、若しくは管理下におかれることになる敷地の作業縦横幅、作物の植付方向、作業開始位置、作業所定操作終了位置等に対応して敷地毎に設計されるものであり、図６に示すごとく、表示手段３１には予定走行経路４１として連続線等により表示されるものである。
尚、予定走行経路記憶手段４０は、予め複数の走行経路を記憶可能に構成されるとともに、後に追加又は削除可能に構成されており、管理状況に応じて更新可能としている。
【００２４】
また、図５において、表示手段３１は、液晶表示等の映像面を有し、前記予定走行経路や現在位置等の操作用情報を操作者に認識させるための手段である。この表示手段３１に表示される画面表示は、図７に示すごとく、広域表示６９／拡大表示７９の切替が行われるように構成されている。尚、広域表示６９／拡大表示７９において、１ａは作業車両１を示す作業車両位置表示である。
【００２５】
また、図６において、操作手段３２は、プッシュボタン等により構成されるスイッチ機器であり、操作者が前記表示手段３１における表示画面の切替等を行なうための手段である。尚、該操作手段３２は、表示手段３１においてタッチパネル式に構成されるものであってもよい。
【００２６】
また、図５において、操作開始前報知手段３４は、前記位置検出手段３３により検出された作業車両１の現在位置が、予定走行経路４１における所定操作準備位置４１ａである際に、所定操作開始前であること操作者に報知させるための手段である。
ここで、所定操作準備位置４１ａとは、図８に示すごとく、予定走行経路４１において、所定操作が開始される位置（後述する所定操作開始位置４２ａ）を基準として、該所定操作開始位置４２ａよりも所定時間だけ前の時期に対応する位置をいうものである。例をもって示せば、所定時間を三秒とすると、旋回作業が開始される前の三秒前となる位置を所定操作準備位置４１ａとするものである。この所定操作準備位置４１ａは、制御装置８５が、特定された予定走行経路４１に基づいて演算処理により求めるものである。尚、このように時間（秒）を基準とする他、距離であってもよく、特にパラメータは限定されるものではない。
また、前述の所定操作の内容は、減速操作、旋回操作、散布停止／開始等、直進等の通常動作以外の何らかの操作であり、前記所定操作準備位置４１ａが求まることによりその内容が特定される。尚、所定操作の内容や、所定操作準備位置４１ａは、操作手段３２により容易に変更できるようにしている。
また、本明細書中にいう報知とは、作業車両１を操作する上で必要となる情報を操作者に知らせることをいうものであり、表示手段３１により行う場合には、文字、図形情報等、視覚的に操作者に認識させる形態となるが、この他、音声や音により聴覚的に認識させる形態等であってもよく、この場合は、スピーカー等の音声発生手段を設ける構成とする。
【００２７】
さらに、該操作開始前報知手段３４は、所定操作準備位置４１ａから後述の所定操作開始位置４２ａとなる間、即ち、位置検出手段３３が、所定操作準備位置４１ａを検出後、所定操作開始位置４２ａを検出するまでの期間に、所定操作開始前である情報を断続的又は連続的に報知する機能を有している。ここでいう情報は、所定操作４６や、所定操作開始前であることの情報（開始前情報４７）等であり、あり、これら情報４６・４７は、予定走行経路４１において複数存在することになる所定操作準備位置４１ａの内、どの所定操作準備位置４１ａに当たるかを認識することによって行われるものである。
また、情報の断続的又は連続的な報知とは、図８に示すごとく、所定操作準備位置４１ａ〜所定操作開始位置４２ａの期間内（報知期間Ｆ）で報知し続けることを意味するものであり、図７の拡大表示７９の例では、薬液散布の停止が必要とされる所定操作準備位置４１ａにおける所定操作４６を「散布ＯＦＦ」とし、開始前情報４７を「３→２→１→ＯＦＦ」とするものであり、これらの情報は、所定操作開始位置４２ａに到達するまで続けられるものである。
【００２８】
また、図５において、操作基準表示手段３５は、前記所定操作が開始されるべき位置となる所定操作開始位置４２ａ（図８）と、開始した所定操作が終了されるべき位置となる所定操作終了位置４３ａを、表示手段３１に表示させるための手段である。
この所定操作開始位置４２ａ及び所定操作終了位置４３ａの表示の形態は、図８に示す表示画面のごとく、例えば旋回作業においては、旋回作業の開始位置と、その終了位置を示すものであり、表示の形態としては、両位置４２ａ・４３ａを鎖線４９ａで結ぶようにして、直線状に表示される等である。
この所定操作開始位置４２ａ及び所定操作終了位置４３ａは、制御装置８５が、特定された予定走行経路４１に基づいて演算処理により求めるものである。
【００２９】
また、図５において、作業領域識別手段３６は、実際の走行経路の各位置における作業車両１の作業能力を識別するための手段である。
ここで、作業能力とは、図９に示すごとく、例えば、上述の薬液散布作業車の例でいえば、ブーム８０の幅Ｌに対応するものであり、該幅Ｌを作業領域として識別するものである。また、作業領域識別手段３６は、制御装置８５に接続された前記散布量制御装置３からの流量制御弁等の制御状況に基づき、例えば、図９に示すごとく、側方ブーム８２Ｌ・８２Ｒの内、片側のみを使用しての散布が行われたような場合には、前記作業領域を幅Ｌａとして識別するようにしている。
さらに、作業領域識別手段３６は、作業状態を表示手段３１に表示する機能を有しており、例えば、図６に示すごとく、前方ブーム８１、側方ブーム８２Ｌ・８２Ｒにおける散布のＯＮ／ＯＦＦ状況表示３６ａを表示手段３１に表示するようにしている。
【００３０】
また、図５において、軌跡判別手段３７は、位置検出手段３３による現在位置検出結果と、作業領域識別手段３６による作業領域識別結果に基づき、図６に示すごとく、作業車両１の走行軌跡４４と、作業軌跡４５を判別する手段である。
走行軌跡４４は、軌跡判別手段３７が前記位置検出手段３３による現在位置検出結果を連続的に解析することにより求めるものである。
作業軌跡４５は、軌跡判別手段３７が走行軌跡４４の各ポイントで識別された作業領域を連続的に解析することにより求めるものである。
【００３１】
また、図５において、軌跡表示手段３８は、上述の走行軌跡４４及び作業軌跡４５を予定走行経路４１に重ね合わせるようにして表示手段３１に表示する手段である。
表示形態は、図６の例に示すごとくであり、走行軌跡４４については、ポイントで表示され、作業軌跡４５については、網掛け表示をする等である。
【００３２】
また、図５において、作業車両位置画面表示手段３９ａは、予定走行経路４１が直線状であるとき、即ち、作業車両１が直進することになるエリアでは、前記位置検出手段３３による作業車両１の現在位置検出結果に基づき、画面表示の表示形態を、予定走行経路４１の表示を固定とし、作業車両位置表示１ａを移動させる形態としている。このように、予定走行経路４１の表示を固定して、作業車両位置表示１ａを移動させる形態を、経路固定表示形態とする。尚、作業車両位置画面表示手段３９ａは、この経路固定表示形態の他、作業車両位置表示１ａを固定して、予定走行経路４１の表示を移動させる形態、即ち、作業車両固定表示形態とする機能も有しており、操作者による操作手段３２の操作により、この経路固定表示形態と作業車両固定表示形態の表示の切替えを可能としている。
例えば、経路固定表示形態については、図１０に示す画面表示２０１→２０２のごとく、予定走行経路４１の表示を固定とし、固定された予定走行経路４１の表示上を作業車両位置表示１ａが移動するといったものである。
また、作業車両固定表示形態については、図１０に示す画面表示２０３→２０４のごとく、作業車両位置表示１ａの表示を固定とし、予定走行経路４１の表示を下方にスクロールさせるといったものである。
【００３３】
また、図５において、経路回転画面表示手段３９ｂは、予定走行経路４１が曲線状であるとき、即ち、作業車両１が旋回することになるエリアでは、画面表示の表示形態を、作業車両１が所定角度以上旋回したときに、作業車両位置表示１ａの位置を固定とし、予定走行経路４１の表示が所定角度回転される形態とするものである。
例えば、図１１に示す画面表示３０３→３０４のごとく、作業車両１が左向きに４５度旋回した際に、予定走行経路４１を右向きに９０度回転させる等である。このように、作業車両１の旋回方向とは反対方向に予定走行経路４１の表示を回転させるものである。尚、作業車両１の旋回角度の変化に応じて、随時、予定走行経路４１の表示を回転させるように構成してもよい。
【００３４】
そして、図５において、以上の各手段は制御装置８５と接続され、これにより、各種の情報処理を行うナビゲーションシステム３０が構成されるものである。
以下では、ナビゲーションシステム３０が実施される際の情報処理につき、表示手段３１の画面表示の例を用いて説明する。
図８に示すごとく、制御装置８５は、前記予定走行経路記憶手段４０の中から操作者によって特定された予定走行経路４１と、及び前記位置検出手段３３によって検出された作業車両１の現在位置、即ち、作業車両位置表示１ａを表示する。そして、制御装置８５は、移動する作業車両１の座標位置の変更に伴い、作業車両位置表示１ａを自動的に更新する。これにより、操作者に、作業車両１の現在位置を認識可能とするとともに、作業の進行状況を認識させることができる。
【００３５】
また、制御装置８５は、作業車両位置表示１ａが前記所定操作準備位置４１ａと一致した際においては、図７及び図８に示すごとく、広域表示６９から拡大表示７９への切替えを自動的に行う。この例では、矢印４８を進行方向として、位置４１ｃ・４１ｂにおいては広域表示６９とし、所定操作準備位置４１ａ以降では、拡大表示７９としている。
これにより、操作者に所定操作準備位置４１ａに到達したことを視覚的に認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。尚、操作者による操作手段３２の操作によっても、広域表示６９／拡大表示７９の切替えが行えるようになっている。
【００３６】
また、制御装置８５は、図７の画面９１に示すごとく、作業車両位置表示１ａが所定操作準備位置４１ａと一致した際に、前記操作開始前報知手段３４により開始前情報４７を表示する。この例では、薬液散布の停止が必要とされる前の所定操作準備位置４１ａにおいて、開始前情報４７を「３→２→１→ＯＦＦ」とするものであり、所定操作４６が行われるまでのカウントダウン表示を秒単位で行なうものである。これにより、操作者に所定操作４６が必要となるまでの残り時間を視覚的に認識させることにより、操作者は所定操作４６に備えることができるようになる。
以上のようにして、操作者に所定操作の開始前であるということを視覚的に認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。
【００３７】
また、制御装置８５は、図７の画面９１に示すごとく、作業車両位置表示１ａが所定操作準備位置４１ａと一致した際に、前記操作開始前報知手段３４によって所定操作４６を表示する。この例では、薬液散布の停止が必要とされる前の所定操作準備位置４１ａにおいて、所定操作４６を「散布ＯＦＦ」とするものである。これにより、走者者に所定操作４６の内容を認識させることができる。
以上のようにして、操作者に所定操作の内容を視覚的に認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。
【００３８】
また、制御装置８５は、図７の画面９１〜９３に示すごとく、所定操作準備位置４１ａ〜所定操作開始位置４２ａ（図８）の間は、前記操作開始前報知手段３４によって所定操作４６及び開始前情報４７を断続的に表示（報知）する。
以上のようにして、所定操作開始位置４２ａとなるまでの間に、所定操作４６等を報知し続けることにより、操作者に所定操作４６の内容を確実に認識させるとともに、所定操作の開始のタイミングを認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。
【００３９】
また、制御装置８５は、図８の画面９１〜９３に示すごとく、所定操作開始位置４２ａ及び所定操作終了位置４３ａを、前記操作基準表示手段３５によって直線状（鎖線４９ａ・４９ｂ）に表示する。
以上のようにして、予定走行経路４１における所定操作開始位置４２ａ及び所定操作終了位置４３ａが表示されるので、作業車両位置表示１ａとこれらの位置４２ａ・４３ａの相対位置を操作者に認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。また、所定操作自体の作業領域（操作領域）、即ち、位置４２ａ〜位置４３ａの間では旋回操作が必要であるということも認識させることができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。
【００４０】
また、制御装置８５は、図６に示すごとく、走行軌跡４４のポイント表示及び作業軌跡４５の網掛け表示を、前記軌跡表示手段３８により、予定走行経路４１に重ね合わせるようにして表示する。
以上のようにして、実際に作業車両１が移動した走行軌跡４４と予定走行経路４１との相対関係を操作者が認識することができ、また、これにより走行ハンドルを操作しての経路の修正等を促すことができ、ナビゲーションシステム３０のガイド機能の向上が図られる。
また、実際に作業車両１によって作業された作業軌跡４５は網掛け表示されるので、操作者は、作業の進行状況の把握をすることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４１】
また、制御装置８５は、図１１の画面３０１〜３０６に示すごとく、作業車両位置画面表示手段３９ａ及び経路回転画面表示手段３９ｂにより、一連の旋回作業においては、固定された予定走行経路４１の上を作業車両位置表示１ａが移動するとともに、旋回の際には、予定走行経路４１の表示が回転するので、作業車両１の進行方向と、作業車両位置表示１ａが移動する方向を一致させ、作業車両位置表示１ａにおける先頭部の向きを常に上向き表示とすることができる。そして、これによれば、表示手段３１を視る操作者に、直感的に予定走行経路４１と作業車両１の相対関係を認識させることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は以上のごとく構成したので、次のような効果を奏するのである。
即ち、請求項１に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
現在位置が予定走行経路における所定操作準備位置であることを判別したときに操作者に所定操作開始前であることを報知する操作開始前報知手段と、
を有するので、操作者に所定操作の開始前であるということを視覚的、又は聴覚的に認識させることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４３】
また、請求項２に記載のごとく、前記操作開始前報知手段が、予定走行経路における所定操作開始位置であることを位置検出手段が検出するまで、操作者に所定操作開始前であることを断続的に報知する機能を有するので、所定操作開始位置となるまでの間に、所定操作等を報知し続けることにより、操作者に所定操作の内容を確実に認識させるとともに、所定操作の開始のタイミングを認識させることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４４】
また、請求項３に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における所定操作開始位置及び所定操作終了位置を表示する操作基準表示手段を有するので、作業車両位置表示とこれら開始／終了位置の相対位置を操作者に認識させることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４５】
また、請求項４に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
作業領域を識別する作業領域識別手段と、
現在位置検出結果及び作業領域識別結果に基づき予定走行における走行軌跡及び作業軌跡を判別する軌跡判別手段と、
走行軌跡及び作業軌跡を予定走行経路上に表示する軌跡表示手段と、
を有するので、実際に作業車両が移動した走行軌跡と予定走行経路との相対関係を操作者が認識することができ、また、これにより走行ハンドルを操作しての経路の修正等を促すことができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
また、実際に作業車両によって作業された作業軌跡を、例えば網掛け表示とすることにより、操作者は、作業の進行状況の把握をすることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【００４６】
また、請求項５に記載のごとく、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
予定走行経路が直線状であるときは現在位置検出結果に基づき作業車両位置の表示が予定走行経路に沿って変化して画面表示する作業車両位置画面表示手段と、
予定走行経路が曲線状で作業車両が所定角度以上旋回したときは予定走行経路表示を所定角度回転して画面表示する経路回転画面表示手段と、
を有するので、一連の旋回作業においては、作業車両位置表示における先頭部の向きを常に上向き表示とすることができる。そして、これによれば、表示手段を視る操作者に、直感的に予定走行経路に対する作業車両の向きを認識させることができ、ナビゲーションシステムのガイド機能の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のナビゲーションシステムにて利用されるＧＰＳ装置の概要を示す図である。
【図２】ＧＰＳ装置を構成する基準局ユニット及び移動局ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】ナビゲーションシステムを適用する薬液散布作業車の構成を示す側面図である。
【図４】同じく平面図である。
【図５】ナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図６】表示手段を備える操作パネルを示す図である。
【図７】広域表示・拡大表示における表示画面を示す図である。
【図８】所定操作開始位置・終了位置について示す図である。
【図９】作業能力について示す図である。
【図１０】経路固定表示形態と作業車両固定表示形態について示す図である。
【図１１】旋回操作時における表示形態について示す図である。
【符号の説明】
１ａ 作業機位置表示
４１ 予定走行経路
４１ａ 所定操作準備位置
４２ａ 所定操作開始位置
４３ａ 所定操作終了位置
４６ 所定操作
４７ 開始前情報
Claims (5)
- 所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
現在位置が予定走行経路における所定操作準備位置であることを判別したときに操作者に所定操作開始前であることを報知する操作開始前報知手段と、
を有することを特徴とするナビゲーションシステム。 - 請求項１記載のシステムにおいて、
前記操作開始前報知手段が、予定走行経路における所定操作開始位置であることを位置検出手段が検出するまで、操作者に所定操作開始前であることを断続的に報知する機能を有することを特徴とするナビゲーションシステム。 - 所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における所定操作開始位置及び所定操作終了位置を表示する操作基準表示手段を有することを特徴とするナビゲーションシステム。 - 所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
作業領域を識別する作業領域識別手段と、
現在位置検出結果及び作業領域識別結果に基づき予定走行における走行軌跡及び作業軌跡を判別する軌跡判別手段と、
走行軌跡及び作業軌跡を予定走行経路上に表示する軌跡表示手段と、
を有することを特徴とするナビゲーションシステム。 - 所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両の操作者に操作用情報を提供するナビゲーションシステムにおいて、
予定走行経路における現在位置を検出する位置検出手段と、
予定走行経路が直線状であるときは現在位置検出結果に基づき作業車両位置の表示が予定走行経路に沿って変化して画面表示する作業車両位置画面表示手段と、
予定走行経路が曲線状で作業車両が所定角度以上旋回したときは予定走行経路表示を所定角度回転して画面表示する経路回転画面表示手段と、
を有することを特徴とするナビゲーションシステム。
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