JP3134119B2 - 車輌自動案内装置 - Google Patents

車輌自動案内装置

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JP3134119B2
JP3134119B2 JP02020352A JP2035290A JP3134119B2 JP 3134119 B2 JP3134119 B2 JP 3134119B2 JP 02020352 A JP02020352 A JP 02020352A JP 2035290 A JP2035290 A JP 2035290A JP 3134119 B2 JP3134119 B2 JP 3134119B2
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    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は車輌に関する。ここで言う車輌とは、トウ
モロコシや大豆のように列で植えられる穀物を収穫する
車輌のことである。車輌は作物の列の位置を検出するこ
とによって自動的に操縦される。一般にトウモロコシは
約２−1/2フィート離れた列に約６乃至14インチの所定
の間隔で植えられる。作物が収穫されるとき、車輌はト
ウモロコシの列の縦方向に進行し、自動的に列の横位置
を検出し、全自動又は手動補助の自動操縦のための情報
を利用する。
（従来の技術） 本出願の発明者により出願され、現在同じ出願人に譲
渡されている係属中の米国特許出願『反射信号を利用し
た自動操縦機構』（連続番号07/313,644号、出願日、19
89年２月21日、発明者、ヘルマン.P.シュッテン、ドゥ
イート.B.ステフェンソン、及び、オリバー．ジョンソ
ン）を参照されたい。
この種類の穀物収穫機は12列の作物を同時に収穫す
る。車輌が前進すると、列内の作物は車輌の前面の12個
のＶ型ガイドによって案内される。Ｖ型ガイドはしなや
かな作物を収穫機に搭載された剥ぎ取り、又は切断棒へ
と案内し、そこでトウモロコシの実が茎から剥ぎ取ら
れ、又は切断される。Ｖ型のガイドは一般に約５フィー
トの長さであり、その前部尖端は約２−1/2フィート離
れている。Ｖガイドは少なくとも一つの前面には一対の
作物接触センサが備えられている。これらの接触子型の
センサは穀物がＶガイドに入るときに穀物に触れる。セ
ンサは穀物収穫機の操縦を補助する電気信号を供給す
る。
多くの従来の技術のほんの一例として、作物の真っ直
ぐな列から穀物を収穫するのには充分であるように操縦
を自動的に補助するが、列がカーブしている箇所を極め
て正確に自動的に操縦することはできないシステムがあ
る。この特定の従来型のシステムは操縦目的のため同じ
Ｖガイドの正面の２つの作物接触センサ（右側センサ、
又は左側センサ）のどちらが穀物で撓むかについての情
報を利用している。
この車輌がカーブした作物の列を極めて正確に自動的
に追うことができない理由は、充分な操縦修正指令が生
成される前に比較的大きい誤差（即ち、最適な進行経路
からの車輌の横の偏向）が生じるからである。これは利
得がより高い閉帰還ループを設計するだけでは修正でき
ない。何故ならばそうするとシステムが不安定になるか
らである。帰還ループが、この従来型のシステムにおい
て可能な最高の利得を有したとしても、車輌はカーブで
は上手く進路を辿れない。
（発明が解決しようとする課題） このような従来のシステムでは、カーブでの操縦の正
確さは操縦制御システムに積分帰還項を備えるだけでは
向上しない。その理由は、適正な操縦制御信号を生成す
るための積分バイアスの形成及び収穫機がカーブを越え
た後の積分バイアスの縮減の双方において生じる遅延が
大きすぎるからである。その操縦精度を向上するため、
前述の従来のシステムは手動制御されるバイアス信号を
利用している。車輌が曲がり目に入ると、オペレータは
収穫機を穀物の列と同列に保つのに充分なバイアス信号
を付与するだけ、ノブを回転させる必要がある。言うま
でもなく、このようにして自動操縦システムを補助する
ことはオペレータにとっては不便である。
案内された収穫機は穀物の列に沿って平行に走行する
際、車輌は（Ｖガイドが横方向に列の中央にある）最適
な経路から僅かに逸れ、又、僅かに正しくない方向を向
くことがある。自動案内機構の課題は（ａ）車輌に対す
る列の現在地を検出し、且つ今後の位置を予測し、
（ｂ）出来るだけ迅速に車輌を適正な方向で最適な経路
に配するため、操縦車輌の最良の方向をアルゴリズムに
よって判定し、（ｃ）その操縦を達成するため制御信
号、及びアクチュエータを供給し、（ｄ）悪くても最小
の誤差で車輌を列内に保つため充分高いループ利得を供
え、（ｅ）オペレータの注意を促すためのアラーム出力
を供給し、且つ（ｆ）帰還誤差信号が過剰になると車輌
を減速し、その後、元の速度に復帰させることである。
（作用効果） ここに開示する発明は車輌の位置状態を検出し、最適
な経路の方向に車輪を回し、最適な経路に達すると、又
はその直前に、最適な経路に乗るように鋭く車輪を戻
す。例示のために、この発明は“作物検出”形式の案内
システムを実施する。検出とは、位置、速度及び車輌の
回転の検出手段をも意味する。この案内システムの以下
の概要は、穀物列の直線及びカーブ区間の双方に当ては
まる。
（ａ）２つの又はそれ以上のＶガイド上作物のセンサか
ら相対的横位置を知ることによって、穀物の列に対する
車輌の横位置を確認する。
（ｂ）列に対する車輌の速度及び向きの変化率を確認す
ることによって、列に対する車輌の今後の位置の変化を
予測する。これは左及び右のＶガイドの作物センサから
の情報に基づいて、作物との接触頻度、及び右列と左列
の作物の接触頻度差を測定することによって達成され
る。
（ｃ）帰還誤差信号が所定の臨界値を超えると、速度は
自動的に減速され、過度の誤差が除かれると、速度は回
復する。
（ｄ）車輌の速度が帰還制御ループの一部を利得を制御
して、ループの別の部分に誘導される変化にかかわりな
く、ループ利得が一定に保たれることができるように、
又はループ利得を車輌速度の関数として所望通りに偏向
できるようにする。
（実施例） 第１図は車輌の収穫農具の左側3Lから右側3Rへと延び
る穀物11の12の列7a−7bの方向に最適な経路４上を進行
する穀物収穫機２を示している。列は第１図の下半部の
経路の部分では直線であり、第１図の上半部で左にカー
ブしている。収穫機２は油圧操舵シリンダ56（他の図に
図示してある）により制御される操縦可能な後輪53を有
している。左及び右列の曲線の中心は精密には一致せ
ず、又、不動ではないが、双方の曲線のおよその中心と
して点14を示しておく。第１図はトウモロコシの茎が届
くとそこから実を削ぎとる機構52も示している。
以下に、先ず、種々のセンサ及び情報処理回路を説明
し、次に車輌を制御するために前記回路が使用される閉
ループ制御システムを説明する。
Ｖガイド及びセンサ Ｖガイド（12の列のそれぞれに一つ）は第１図及び２
図に示すように、ヘッダー52の一部である。最も左及び
右側のＶガイドにはそれぞれ17,18の番号が付してあ
る。第２図は最も左側のＶガイド17の各脚部27,29上に
設けた接触式作物センサ21,23を示している。同じセン
サ24,26が最も右側のＶガイド18の脚部30,32上にある。
この特定の実施例における作物センサはＶガイド17,1
8の左右前方に取り付けたバネ付勢電位差計41,43,44,46
を使用している。長さ約２フィートの接触アーム35,37,
38,40は各電位差計からＶガイド17,18の中心線49,50の
方向にこれを通り越すように延びている。接触アームは
後ろ向きに僅かに湾曲しており、一対の該接触アームが
浅いＸ形になるのに充分な長さを備えている。接触アー
ムが穀物に触れると、該アームは後方に偏向し、連結さ
れた電位差計のシャフトを回転させる。
作物11が接触センサ・アーム35を偏向させると、付勢
された電位差計41の抵抗の変化が、作物11の存在及びそ
のおおよその相対位置を示す信号を供給する。電位差計
41,43,44,46及び関連装置からの偏向信号はそれぞれLL,
LＲ′,RＬ′及びＲＲ′で示す。
信号処理及び自動制御 電位差計の信号は簡単なルーチンの信号処理回路59,6
1,62,64（第３図）によって、マイクロ・コントローラ6
6への入力データとし受領されるように処理される。回
路59内で、それぞれの作物による偏向信号は従来の臨界
値装置100（低レベルのノイズは無視する）によって、
標準の振幅及び継続期間のパルスに変換され、且つパル
ス列LLが回路59からのマイクロ・コントローラ66へと出
力される。同様に、回路61,62及び64はパルス列LR,RL及
びRRをマイクロ・コントローラ66に送り、このマイクロ
・コントローラ66は作物がないことの検出、車輌が耕地
に入ると自動的に案内を開始すること、等（そのなかに
は説明しないものもある）を含む種々の目的に前記パル
ス列を利用する。
センサのそのつどのピーク偏向量、又はレベルはADC1
01のようなアナログ・ディジタル変換器内でディジタル
信号に変換され、回路59,61,62,64から、線151,153,154
及び156上のマイクロ・コントローラ66へとそれぞれ伝
送される。伝送されたレベル・データはLLレベル、LRレ
ベル、RLレベル及びRRレベルと称する。
次にデータはマイクロ・コントローラ66によって処理
され、解読される。マイクロ・コントローラ66はカウン
タと共に作物接触パルスの出現の時間間隔を確認できる
クロック発振器CLKを備えている。
センサ21のような単独のセンサだけでも最適な経路か
らの車輌の左右のずれを検出することができよう。本装
置の４つの接触センサ操縦の精度を高めるため、好適に
は平均化によって、（しかし対偶の選択によっても可能
な）マイクロ・コントローラ66内で結合される冗長横位
置データを供給する。４つのセンサは更に以下に説明す
る態様で利用される作物接触頻度に関する情報をも提供
する。
マイクロ・コントローラ66は制御指令を処理し、増幅
する回路68に制御指令を出力し、この指令を操舵シリン
ダ56及び例えば従来型の関連制御装置に送る。これに応
答して、操舵シリンダ56は穀物列がＶガイドの中心にな
る方向へと車輪53を操舵する。このようにして横の誤差
が縮減される。
センサ21のような各接触センサは次の２種類の情報を
得るために利用される。即ち（ａ）横位置情報、及び
（ｈ）作物頻度情報であり、そのいずれも以下に詳述す
る。
接触センサからの横位置情報 車輌が最適な経路４から逸れ始めると、Ｖガイドの接
点センサ21等からの定量的−レベル−信号が横位置誤差
情報を供給する。
第４図は（簡明にするため一部アナログ形式で示す）
この情報に基づきマイクロ・コンピュータ66によって実
行される適切なディジタル機能を示している。LLとLR信
号の大きさの差は減算器90で減算され、RLとRR信号の大
きさの差は減算器92で減算される。
２つの差は93にて加算され、94にて合計を２で割るこ
とによって平均化される。あるいは、第４図の３位置ス
イッチ95により記号的に示されるように、差の一方又は
他方を選択することもできる。スイッチ位置Ｌは左側の
差のレベルであり、位置Ｒは右側の差レベルであり、位
置Ｂは左右の差レベル（平均）である。選択スイッチ95
は左、又は右又はその双方のどれが作物を検出し、従っ
てパルス列を生成するかに応じて、パルス率検出器108
内の論理により制御される。
スイッチ95の出力において選択されたレベル信号の差
は２位置“選択スイッチ"96の極Ｄに直接接続され、更
に単極スイッチ97を経て移動平均化シフト・レジスタ98
に送られる。スイッチ97は後に更に説明するとおり、パ
ルスが左（104）、右（106）又は両方のチャネルに存在
する毎に、パルス検出器108の動作によって閉じる。ブ
ロック108の論理機能の全ては公知の技術を利用してマ
イクロ・プロセッサ66のルーチン・プログラミングによ
っていくつかの簡単な方法の一つで実行可能である。パ
ルス率検出器108はディジタル低域フィルタとして機能
する平均化回路及びメモリ98をも制御する。ブロック93
はレベル信号の移動平均を絶えず計算し、そのもっとも
最新の移動平均を記憶し、且つ出力する。このブロック
は単一の出力を提供するため個別段の内容が平均化され
るシフト・レジスタである。作物に接触しない場合、10
4及び106からのパルスは共に停止する。パルス検出器10
8はそのことを検出し、スイッチ96を位置Ａに切り換え
る。それによって平均化・及びメモリ素子98が作動し、
記憶された最新の平均値情報を出力して、自動操縦シス
テムが収穫機を最新の平均コースに保持できるようにす
る。
このように、回路108の制御のもとで、スイッチ96は
全てのパルス列が存在しない場合にはレジスタ98の出力
を（スイッチ98のＡ位置にて）選択し、又、検出器108
によって何らかのパルス列（単数又は複数）が受領され
た場合にはスイッチ95の直接出力を（スイッチ96のＤ位
置で）選択する。
スイッチ96の出力である端子99での列誤差は最適な経
路からの車輌の横方向の逸れを表示する。
接触センサからの作物頻度情報 第３図及び４図では、ノイズ臨界値以上の偏向信号レ
ベルが出現すると、それは臨界値素子100により作物接
触事象として解読される。パルス信号LL又はパルス信号
LRのいずれかが存在すると、OR論理素子104の出力にて
事象信号が生成され、これが左側Ｖガイド17で作物の列
7aが検出されたことを明らかにする。同様に、列7bの作
物に右側Ｖガイド18が接触すると、ORゲート106の出力
に事象信号、即ちパルスが生じる。作物が連続的に接触
すると、どのセンサが信号を生成しているかを確認する
ためブロック108によって利用されるパルス列が生じ
る。
この情報は更に接触センサ21等が作物と接触する頻度
を判定するためにも利用される。（これはセンサの連続
する偏向の回数によって容易に判定できる。）このよう
にして、本実施例では、右及び左の双方における車輌の
横速度が接触センサによって検出される。（頻度情報）
左側と右側の頻度の差、及び左と右の頻度の平均は後述
する制御目的でブロック108に送られる。
作物の間隔の平均化 一般にトウモロコシは植付け中は土壌に正確に配列さ
れているが、成長につれて曲がり、従ってセンサの高さ
では数インチほど中心からずれることがある。そのため
それに接触する回数、ひいては速度データ（間隔デー
タ）に変動が生ずる。平均の間隔データが所望の精度以
下、（例えば実際の土壌間隔の95％以内）になる前に平
均化されなければならない作物間隔の数が、必要なサン
プル・サイズである。
必要なサンプル・サイズが例えば10の間隔であるとす
ると、間隔値はブロック108内で10の段を有するシフト
・レジスタへと順次装填される。必要ならば、作物間隔
は作物との接触の時間的間隔で表すこともできる。10段
の同時的なデータ内容は加算されて、それらの10の間隔
の平均と比例する出力データが提供される。次に出現す
る間隔値が入力されると、最も古い値は削除され、この
ように回路は進行中の間隔平均を出力する。
作物が消失（dropout）している場合でも、作物間隔
の平均化はマイクロ・コントローラ66により、いくつか
の方法のうちのいずれかで達成される。好適な実施例で
は、マイクロ・コントローラは消失が起きる周期で、測
定する代わりに以前の平均値を装填する。次にマイクロ
・コントローラ66は通常通り10の間隔平均値を計算し、
車輌が作物の消失地点を越えて自動的に操縦できるよう
にする出力を供給する。そこに達すると平均値の装填を
中断する所定の限度が挿入され、オペレータに注意を促
す。マイクロ・コントローラ66のプログラミングはルー
チンである。
曲がり目での作物間隔 左側センサにより検出される作物列が仮に理想的に10
インチの間隔である場合は、右側センサにより検出され
る作物列も10インチ間隔であろう。実際のトウモロコシ
はしばしば、地上と接触するホイールの制御による作物
の間隔で列の畝（小グループ）ごとに植えられる。植付
け車輌が曲がり目にある場合でも、一つの植付け畝の全
列の作物が同じ地上接触ホイールのサイクルで植付けさ
れる。12列の収穫機の列7aから7bまでの全幅内に幾つか
の畝があるであろう。
収穫中、左折時には左側センサは比較的小さい半径で
曲がった畝列植付け機により植付けられた作物と接触
し、右側センサは比較的大きい半径で曲がった別の畝列
植付け機により植付けられた作物と接触する。（第１
図）車輌の右側は左よりも速く進行するので、右側セン
サは左側センサよりも大幅に頻繁に作物と接触する。作
物と接触する頻度は旋回半径に概ね比例するにすぎない
が、この発明の制御目的には充分正確な尺度の成り得
る。
旋回帰還信号 頻度差信号は車輌の左側と右側の速度差に基づき、10
8で供給される。横変位誤差信号の変化率は直接は測定
されない。その代わりに、車輌の間隔を隔てた二点の速
度差が測定される。これが車輌の実際の方向変更率を示
す。この情報はマイクロ・コントローラによって車輌の
操縦精度を高める方向変更率帰還信号を供給するために
利用される。
頻度差信号は次のようにして得られる。第４図では、
パルス到着率検出器108で受領されるORゲート106からの
パルス到着率は108で受領されるORゲート104からのパル
ス到着率から減算される。ブロック108の出力112は車輌
が収穫している列群、即ち経路４の中心列の曲率とほぼ
比例するパルス率の差である。ブロック108からの端子1
12における曲率信号は第４図に示す加算器113内の端子9
9の横偏向誤差信号へと加算するだけにより、旋回率信
号として、第３図の操縦サーボ機構ループ内に装填され
る。従って加算器113の出力信号は旋回帰還部分を含ん
でいる。
操縦を制御するための113aにおける信号も積分器110
と関連して後述するように、横偏向誤差を積分すること
によって得られる要素を含んでいる（第８図参照）。
旋回帰還信号によるルーチン・システムの動作 Ｖガイドの横位置誤差信号だけが自動操縦用に利用さ
れている場合に最大の偏向が生じるのは作物列のカーブ
部分においてである。第１図の上部でトウモロコシの列
は左に曲がっている。列を追うため、車輌は主として横
位置誤差信号により旋回が開始され、且つ制御され、旋
回帰還信号によって補助される。最初の概算として、瞬
間的な仮想中心14で計算された左側の角速度が右側の角
速度とほぼ等しいものと想定される。（地点14はセンサ
を通って横に延びる仮想線のほぼ上にあるものと想定さ
れる。） 車輌の左側及び右側の接線速度はそれぞれの旋回半径
La及びLbとほぼ比例している。列7a上と7b上との作物に
接触する頻度の差は車輌の旋回率を示し、トラッキング
の精度を高めるカーブ修正信号を供給する。
頻度差装置は修正信号を操縦制御システムに速やかに
送り、車輌の旋回に関する情報をほぼ即座に提供する。
手動調整又はその他のオペレータの介在は必要ない。
穀物の列が直線である場合は、右側と左側の作物頻度
の差は、車輌が曲がって、その直後に最適な経路４から
逸れ、または、経路４に戻ることにより偏向を修正する
ことの初期の表示である。このように、旋回率信号は列
が直線である場合でも、制御システムが作物列を正確に
追跡することを補助する。
曲がった列の場合の旋回帰還信号の利点 第５図と第６図はカーブ修正能力の有用な効果を示す
“カーブ前”、“カーブ後”のグラフである。第５図で
は、操舵車輪53の角位置はカーブ114のような時間の関
数として作図されている。第５図のグラフは本発明のカ
ーブ修正能力がない案内システムのコンピュータ・シミ
ュレーションから得たものである。車輌は列の直線区間
に沿って追跡し、且つ、列の曲がり目でタイム・ゼロに
到達するものと想定されている。列はＶガイド内で中心
から逸れ、誤差信号を生成し、操舵される車輪はそれに
従って自動的に曲がり、列を追跡し続けようとする。Ｖ
ガイド内の穀物の位置はカーブ116として示されてい
る。第５図では、穀物の位置はゼロ（中心）から逸れ、
偏向したままであることに留意されたい。この偏向が誤
差、即ちトラッキング・ミスを示している。カーブ修正
能力なしでは、不安定さを招かずに横偏向誤差を充分に
小さくすることができるまで帰還ループの利得を大きく
することはできない。
第６図では、（旋回信号の帰還に基づく）カーブ修正
能力が案内機構に備えられている。このシミュレーショ
ンでは、車輌は同様に列の直線区間に沿って進行し、そ
の後、タイム・ゼロでカーブに遭遇する。以前と同様
に、操舵車輪53はカーブ118として示すように、横位置
誤差信号に応答して旋回する。車輪53は曲がり目を通し
て旋回位置に留まる。
Ｖガイド内の穀物の位置は、カーブ120として示され
ている。（第６図）旋回の開始時には過渡的誤差が生ず
るが、６秒後には偏向誤差ゼロに戻り、曲がり目を通し
てゼロ誤差に留まる。その理由は（ａ）端子112（第４
図）にて穀物位置の誤差を修正するために帰還された旋
回信号が生成され、（ｂ）旋回信号によって帰還ループ
全体の高い安定した利得が可能になり、それゆえ、負の
帰還が誤差をより多く縮小できたからである。
カーブ116と120とをグラフのゼロ・レベルに対して比
較すると、この発明のカーブ修正能力による向上が分か
る。
増強されたカーブ追跡能力の概要 要約すると、この発明は（ａ）補助的な修正帰還信号
があり、（ｂ）帰還ループの利得がより効率が高いので
穀物の列がカーブしている箇所でも追跡の正確さは向上
する。Ｖガイド上の横位置センサからの基本操縦信号が
あり、旋回信号は補足的な修正信号である。“旋回帰
還”信号は変位した縦軸を中心とした車輌の回転率を
（制御システムを介して）フィードバックする。この信
号は車輌の右側と左側の直線速度の差と等しい。
補足的“旋回帰還”信号がループを安定させるので、
ループを不安定にせずにループ利得を高めることができ
る。それによって、所定の必要な操縦精度のためにより
低い利得を利用し、又は、所定のループ利得でより高い
精度を得ることができる。より高い利得では、システム
はより少ない誤差で列を追跡する。何故ならば、その場
合、小さい横誤差信号も大きく増幅されて操縦を大きく
修正するからである。このような大幅な増幅は“旋回帰
還”信号なしでは閉ループが安定しないので不可能であ
ろう。
操縦サーボ・システムの出力は全体として車輌の回転
率、又は車輌の経路上での旋回率であると考えることが
できる。というのは、操舵車輪の角位置は帰還システム
によって制御されるからである。この発明では、誤差信
号を得るのにＶガイド・センサに対する作物の列の横誤
差信号だけに頼るのではなく、その横誤差の変化率に関
連する車輌の穀物に対する回転率も直接物理的に測定さ
れ、操縦の制御を補助するために利用される。
標準的な基準は各列について、20インチ幅の“判定領
域（window）”をもって、5mphで、50メートル半径で追
跡できることである。
消失（ドロップアウト） 恐らくは穀物が適正に成育しないことにより穀物がな
い領域を“消失領域”と称する。収穫車は少なくとも２
メートルの距離の消失領域で走行中も自動的に良好に操
縦可能であることが望ましい。消失を検出する際の問題
は、各Ｖガイド17,18にてセンサ21,23のような２つの重
なって延在する接触センサを設けたことによって容易に
なる。端部が重なっていることによって、Ｖガイド内の
全幅の範囲の全ての作物がその横位置にかかわりなく、
少なくとも一つの接触センサにより、場合によっては２
つのセンサにより確実に検出される。
一つのＶガイド17の左センサ21又は右センサ23だけに
よって信号が生成される場合は、作物が存在するが、Ｖ
ガイドの中心線49の左又は右に偏向していることがわか
る。車輌が作物列と正確に位置合わせされている場合
は、左のＶガイド組部品17の左センサ21及び右センサ23
の両方によって、又、右のＶガイド組部品18の両方のセ
ンサによって信号が生成される。
穀物が全て（任意の耕作地の）同じ列の別の穀物と同
じ距離を置いているということは、穀物が所定の位置、
例えば前の穀物から10インチ離れた位置で検出されると
いうアプリオリ（a priori）な情報を提供する。このア
プリオリ（a priori）な情報を利用して、システムは所
望ならばたった一つの作物が消失していることを検出す
ることもできる。マイクロ・コントローラ66は作物があ
ると予測される空間間隔に対応した時間間隔（判定領
域）内で作物が検出されたか否かを判定することによっ
て、前述の機能を果たすようにプログラムされている。
このようなプログラミングは当業者には容易に可能で
ある。時間間隔判定領域は作物の最新の検出後の作物の
半周期で判定領域を開始し、開始後の完全な一周期で判
定領域を終了することによって生成されることが好適で
ある。作物周期の期間、即ち偏向の間の時間はシフト・
レジスタに記憶される。このように判定領域は一つの継
続期間であり、最新の検出により判定された判定領域の
中間でパルスが出現するように偏向パルス列とは位相が
異なる。
最初の判定領域が終了すると連続する第２の判定領域
が開始される。Ｖガイドの接触アーム（例えば35,37）
のどれもが所定の時間判定領域内で偏向しなければ、作
物は存在しない。連続する消失領域の数はマイクロ・コ
ントローラ66によってカウントされる。検出された２つ
の列での消失領域の重複及び消失領域の臨界値もマイク
ロ・コントローラによって供給され、これが車輌のオペ
レータの注意を喚起するアラームを起動する。
消失領域がある箇所でも作物間隔の平均化はマイクロ
・コントローラ66により幾つかの方法の何れかによって
達成可能である。好適な実施例では、マイクロ・コント
ローラは測定する代わりに以前の平均値を消失が生じる
周期で装填する。次にマイクロ・コントローラ66は通常
通り10の間隔の平均を計算し、車輌が消失領域を通して
自動的に操縦されるようにする出力を供給する。到達す
ると平均値を装填することを中断し、オペレータに注意
を促す消失領域の所定数が設定してある。
二重消失領域、即ち穀物が左側の列7aと右側の列7Bの
両方に存在しない場合がある。収穫車が尚耕地内にある
場合は、両方の列に長い消失領域が同時に出現する可能
性は極めて少ない。
両方の作物列の消失している領域を車輌が２メートル
以上走行した場合は、マイクロ・コントローラ66によっ
て車輌が耕地の外に出たものと解読され、“耕地外”の
警報がなる。これを達成するマイクロ・コントローラ66
のプログラムはルーチンである。左側の列の作物の各消
失を示す信号はAND機能に入力されることができ、右側
の列の作物の各消失を示す信号も同じAND機能に入力さ
れることができる。ANDゲートが中断せず連続してＴ回
（周期）信号を出力すると（Ｔは２メートルの走行に対
応する）、“耕地外”の警報がなる。
耕作地への車輌の乗り入れ 発明に基づく案内システムは車輌が列の方向に対して
10度程度の角度で、3mphまでの速度で耕地に入ると、容
易に自動制御にはいる能力を有している。耕地乗り入れ
アルゴリズムはこの目的のためマイクロ・コントローラ
66にプログラムされる。第７図は耕地乗り入れアルゴリ
ズムを利用する際のマイクロ・コントローラ66の機能を
図示している。これはパルス列LL等を利用し、レベル信
号は利用していない。
所定の秒数におよんでどのセンサからもパルス列が来
ない場合は、耕地乗り入れアルゴリズムは使用可能にな
る。即ち再乗り入れのために観察するよう注意をうなが
される。その後、第７図に示し、以下に説明するよう
に、一つのセンサがパルス列を生成し始めると、車輌は
耕地内に操縦され、車輌は耕地内追跡動作モードにされ
る。
LLセンサパルス列を生成する唯一のセンサである場合
は、車輌は、耕地に入ったことが“捕捉完了”理論信号
によって表示されるまで、自動的に左に鋭く操舵され
る。LRセンサだけがパルス列を生成している場合は、LL
センサもパルス列を生成し始めるまで車輌は自動的に真
っ直ぐ前方に操舵され、その時点で、車輌は“捕捉完
了”論理信号が出現するまで左に強く旋回される。右側
のセンサの場合も対称的なアルゴリズムが適用される。
捕捉完了の状態は第７図の論理図に示されている。左
列7aの少なくとも一つのセンサがORゲート122からの出
力列に示すパルス列を生成しなければならず、又、右列
7bの少なくとも一つのセンサがORゲート124からの出力
列に示すように、所定の時間判定領域内でパルス列を生
成しなければならない。ANDゲート126はゲート122と124
の出力を結合し、128でシステムに対して案内制御の耕
地内モードを指令する“捕捉完了”論理信号を出力す
る。所望ならば、その代わりにシステムは（ａ）完了信
号が端子128に出現し、且つ、（ｂ）操舵車輪が所定の
許容差の範囲内で基本的に直進する両方の場合、耕地内
モードの案内制御に切り換わることができる。
パラメータ情報 制御システムに便利に挿入できるようにする装置内に
システムを記述する可変パラメタ情報を記憶するための
“ヘッダー”を備えている。これは例えば作物の間隔の
ような穀物に関連する情報だけを含んでいるのがよい。
植付け中、カーブである所定のパターンで作物の間隔が
変化した場合は、その間隔パターンは収穫時にＶガイド
頻度センサ及び、列がどの程度鋭くカーブしているかを
判定するデータによって検出可能である。作物が曲がり
目で等しい角度間隔、又は等しい直線間隔のどちらで植
え込まれているかはさしたる問題ではない。アプリオリ
な情報によって、相対回転率はこれらの２つの種類のデ
ータの何れかから導出できるが、作物が等しい直線間隔
にあるほうがより簡単である。
操縦システムのフォワード伝達関数 以下は帰還がない場合に車輌がいかにして操舵される
かの簡単な説明である。車輌が前進し、操舵可能な後輪
53が中心から外れて旋回すると、車輌は支点として機能
するその前輪の近くの縦軸を中心に（地上に対して）旋
回し始める。車輌全体も第１図の点14のような中心をめ
ぐってアーチ上の進路を走行し始める。
ヘッダー装置52は車輌前部の前輪の前方にある。ヘッ
ダー装置52の横位置は操舵可能車輪53の角位置の積分で
ある。従って、操縦車輪が特定の角度で旋回した後、車
輌はその旋回の作用自体がヘッダー52の横変位として現
れる前に一定距離を進行することになる。
ヘッダー52の横変位と、操舵車輪53の角位置の関係は
車輌のフォワード伝達関数と考えることができる。この
車輌のフォワード伝達関数は制御システムに実質的な位
相（遅相）をもたらすが、その理由は、ヘッダー52の横
変位は前述したように操舵車輪53の角位置の積分に比例
するからである。
帰還制御 帰還制御操作システムでは、制御変数はヘッダー52の
穀物列からの横変位である。課題は、それぞれのＶガイ
ドの中心に穀物列を保つように、横変位をゼロに保持す
ることである。サーボ・ループを閉じるため、３つの負
の帰還信号が利用される。
３つの帰還信号のうちの第１は、穀物列に対するヘッ
ダー52の横変位を継続的に測定するセンサ21等によって
供給される比例信号である。これらの信号は横変位誤差
信号を（第４図の端子99にて）供給する。
３つの帰還信号の２番目は横変位誤差信号99の積分に
より得られる積分信号である。これはその出力111（第
８図）で補正帰還信号を累積的に確立する積分器110に
よって行われる。積分帰還信号は偏向、又は安定状態の
誤差をなくすることを意図している。
積分器110によって端子111で供給される積分信号は、
第８図のスイッチ109で記号化されているように、加算
器113の入力端子に接続され、又はそこから遮断される
ことができる。スイッチ109が閉じると、帰還制御ルー
プに積分項が供給される。帰還のこの積分要素は、端子
112における率帰還信号がシステムの安定性を保持する
ことを補助するので、ループを不安定にはしない。
第３の帰還信号は穀物列に対する車輌の旋回に応じた
誘導信号である。この信号は列に対する車輌の角速度を
示し、マイクロ・プロセッサ66によって端子112で供給
される。これは車輌のフォワード伝達関数で生じる遅相
を補償することによってシステムを安定化させることに
役立つ。
説明している実施例では、第８図の加算接合部113で
記号的に示すように、３つの帰還信号が加算される。マ
イクロ・コントローラ66のようなディジタル・コンピュ
ータでこの種類の信号処理のためのプログラミング技術
は公知であり、ルーチンである。
ループ利得の自動制御 第８図はループ利得の速度関連制御及び、車輌速度の
操縦誤差制御を有していることを除いて第４図と同じで
ある。完全な制御ループの伝達関数にはループの車輌部
分のフォワード伝達関数が含まれる。（上述の説明を参
照）これは操舵車輪が旋回する操舵角と、穀物列からの
Ｖガイドの横偏向との間の部分を示している。このフォ
ワード伝達関数の利得は車輌の速度に比例する。車輌速
度が減速したとき、自動的な利得制御がないと、フォワ
ード伝達関数の利得が減少するので、ループ利得全体が
減少するであろう。所望なら、操縦システムのループ利
得は車輌の速度に係わらず一定に保つことができ、又は
速度に応じて制御可能に変化させることができる。
この目的のため、自動利得制御（AGC）増幅器70′が
加算器113′からの誤差信号を増幅するため制御ループ
に接続される。車輌速度（制限内の）に反比例する逆速
度信号は端子71′にてパルス率検出器108′によって供
給される。この信号は車輌速度にかかわりなくループ利
得を一定に保持することが必要な場合に起動されるスイ
ッチ69′によって、AGC増幅器70′に接続可能である。
スイッチ69′がその接地位置ａからの位置ｂへと移動
すると、スイッチは信号71′を受信する。それによって
AGC増幅器70′の利得は所定の固定利得から信号71′に
よって自動的に制御される可変利得へと変化する。増幅
器70′の利得は車輌速度の反比例である。速度と正比例
のフォワード伝達関数と結合されると、車輌速度に係わ
らず制御ループの利得全体が一定にされる。
所望ならば、71′における速度信号は（それをオフセ
ットし、減衰することによって）容易に調整可能であ
り、全体のループ利得が一定に保つのではなく、減速に
応じて増減される。
前記のAGC部品は従来の技術であり、その機能はアナ
ログ及びディジタル回路により等しく実行可能である。
操縦誤差信号に応じた速度変更 第３図は又、横位置誤差信号又は別の操縦誤差信号が
大きくなった時、車輌速度を減速できる本実施例の速度
制御装置67をも示している。速度制御装置67はマイクロ
・コントローラ66から端子65aにて制御信号を受信す
る。自動操縦システムの誤差信号が所定の臨界値を越え
ると、速度制御装置67は誤差信号が過剰な量に応じた量
だけ車輌の速度を減速する。
スイッチ63′は全体の誤差信号113aの代わりに誤差信
号の幾つかの部分の選択を可能にするために備えてあ
る。減速を制御するためスイッチ63′によって選択可能
な信号113a′ではない信号には、端子112′における作
物パルス率の差、端子99′における横レベル信号、及び
積分器110′から出力される積分されたレベル信号が含
まれる。
65aにおける制御信号の性質は第８図によって明らか
になる。（113a′における）加算器113′からの出力は
スイッチ63′を介して絶対値減算回路65′に接続され
る。回路65′では、誤差信号の符号は正にされ、所定の
基準電圧（REFが誤差信号の絶対値から減算される。減
算器65′の65a′での出力は従って誤差信号が基準電圧
を超えた超過値である。
この出力65a′が車輌速度が速度制御装置67によって
減速される量を決定する。従来型の収穫車はエンジンへ
の大きなトルク負荷で失速の危険が生じると、車輌速度
を減速する減速器を有している。例えば、穀物の処理で
エンジン負荷が過重になると、車輌速度は自動的に減速
され、エンジン負荷の牽引及びヘッダー部分を軽減す
る。これによって過重な穀物処理負荷が補償され、失速
を回避できる。
速度制御装置67は更に誤差信号が極めて小さい場合に
車輌速度を上げるように設計することができる。ヘッダ
ー装置の出力が異常に高いと、収穫機は通常よりも速く
駆動できるが、高速駆動を続けると、どんな条件でもオ
ペレータが疲労してしまうだろう。速度制御装置67はド
ライバーを補助することによって生産性を高めるもので
ある。
多様性 発明に基づくシステムは勿論、適宜の修正によって収
穫車以外の車輌にも利用できる。更に多くの種類の収穫
にも利用できる。開示している実施例ではソフトウェア
を利用したマイクロ・コントローラを用いているが、発
明はソフトウェアなしのアナログ又はディジタル・ハー
ドウェアによっても実施可能である。発明の概念の範囲
内で他の多くの変更が可能である。発明の範囲は特許請
求項によって限定される。
【図面の簡単な説明】
第１図は収穫機が収穫する作物の列の曲がり目に接近し
たときの収穫機の簡略図である。 第２図は発明の実施例に基づき収穫機に装備されたＶガ
イド及び接触センサの簡略図である。 第３図は収穫機の自動案内用の主要部品及び部品間の信
号の流れの構成図である。 第４図は収穫機が耕地で運転中、これを案内するためＶ
ガイド・センサからの受信される信号を処理する電子装
置の一部の構成図である。速度制御部品は含まれていな
い。 第５図は案内システムがカーブ修正装置を備えていない
場合の、収穫機がカーブを回るときの案内システムのシ
ミュレートされた動作を示す位置と時間の相関図であ
る。 第６図はカーブ修正装置を備えている場合の、発明に基
づくシステムのカーブでのシミュレートされた動作を示
す同じ位置と、時間の相関図である。 第７図は収穫機が耕地に入ったときに自動案内を受ける
ためのアルゴリズムの動作を示す表及び論理図である。 第８図は収穫機が耕地で運転中、これを案内するためＶ
ガイド・センサから受信した信号を処理する電子ハード
ウェア装置によって記号により表されるマイクロコント
ローラの機能の一部の速度制御を含む構成図である。 35,37……第１作物接触センサ 56……操縦アクチュエータ装置 66,108,68……信号処理装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｎ (72)発明者 オリバー ウエンデル ジョンソン アメリカ合衆国，ミネソタ 55318，チ ャスカ，プレイリー ストリート 1360 (56)参考文献 特開 昭59−34805（ＪＰ，Ａ) 米国特許3991618（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A01B 69/00 G05D 1/02

Claims (29)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】間隔を隔てた作物の列に追従するように車
    輌を自動的に操縦する案内装置であって、 車輌に配置され、該車輌が移動すると、１つの作物の列
    を捉えて、該列の前記車輌に対する横位置を検出して該
    横位置を表す横誤差信号を供給し、また、前記列上で遭
    遇する個々の作物（7a）を検出して、該作物の遭遇頻度
    を表す信号を供給する手段（108）を有する第１作物接
    触センサ手段（35,37）と、 異なる作物の列（7b）を捉えるように、前記第１作物接
    触センサ手段から横方向に間隔をもって前記車輌に配置
    され、当該列上で遭遇する個々の作物を検出して、該作
    物の遭遇頻度を表す信号を供給する少なくとも１つの付
    加的作物接触センサ手段（38,40）と、 作物が前記第１接触センサ手段に遭遇する頻度と前記付
    加的作物接触センサ手段に遭遇する頻度との差に基づい
    て旋回フィードバック信号を発生する手段（104,106,10
    8）と、 前記横誤差信号および前記旋回フィードバック信号を受
    信し、これらに応答して操舵指令信号を供給する信号処
    理手段（66,108,68）と、 前記操舵指令信号を受信し、それに応答して前記作物の
    列に対して所定の横位置を有する通路上で車輌を操縦す
    る操舵アクチュエータ手段（56）とを備えたことを特徴
    とする車輌自動案内装置。
  2. 【請求項２】耕地外信号を供給する能力を有し、間隔を
    隔てた作物の列に追従するように車輌を自動的に操縦す
    る案内装置であって、 車輌が２つの列の作物に遭遇すると、それぞれの列の作
    物を検出して、遭遇発生信号を出力する手段と、 それぞれの列について、隣接する作物間の周期的間隔の
    指標を測定し、それに従って前記周期的間隔を表すデー
    タを供給する手段と、 前記間隔データに基づいて、作物が存在するならばそれ
    が検出される時間間隔領域を設定する手段と、該手段に
    応答して作物を検出し、前記時間間隔領域に応答して、
    作物が前記時間間隔領域内で検出されたか否かを確認
    し、作物の有無を表す信号を発信する手段とを含み、作
    物が存在しないことを検出する手段と、 作物不在信号に応答して、両方の列において、重複周期
    中に、いつ同時に作物の不在が生じたかを判定して、連
    続した同時不存在数が、いつ所定数に達したかを判定
    し、それに応答して、当該車輌が耕地外にあることを車
    輌オペレータに報知する手段とを備えたことを特徴とす
    る車輌案内装置。
  3. 【請求項３】車輌が作物に遭遇すると作物の列を検出す
    る前記手段は、車輌が作物に到達すると作物が接触し、
    この接触に応答して信号を発信することを特徴とする請
    求項２に記載の車輌案内装置。
  4. 【請求項４】作物が存在するならばそれが検出される時
    間間隔領域を設定する前記手段は、前記間隔データを受
    信し、少なくとも１つの最新の実際の遭遇時間に基づい
    て、次に予想される作物の予想到達時間に及ぶように、
    それぞれの時間間隔領域の開始および終了時間を設定す
    る手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の
    車輌案内装置。
  5. 【請求項５】限定された作物消失領域があっても自動的
    に操縦する能力を有し、間隔を隔てた作物の列に追従す
    るように車輌を自動的に操縦する案内装置であって、 車輌が作物に遭遇すると、列の作物を検出して、遭遇発
    生信号を出力する手段と、 隣接する作物間の間隔の指標を測定して、前記間隔を表
    すデータを供給する手段と、 所定数（Ｎ）の作物について、平均に新たな間隔データ
    が含まれたとき、最も古いデータが削除されるように前
    記間隔データの移動平均を確認して、前記間隔の前記
    （Ｎ）個の移動平均を表す信号値を出力する手段と、 作物が存在するならばそれが検出される時間間隔領域を
    設定する手段と、該手段に応答して作物を検出し、前記
    時間間隔領域に応答して、作物が前記時間間隔領域内で
    検出されたか否かを確認する手段とを含み、作物が消失
    していること検出する手段と、 作物の消失が生じたとき、測定される間隔データの代わ
    りに代替値を装填する手段と、 このような代替値の装填が連続して行われる回数をカウ
    ントする手段と、 前記回数が所定回数（Ｍ）に到達したとき、前記代替処
    理を中止する手段とを備え、 前記移動平均を確認する手段が、前記車輌が前記限定さ
    れた作物消失領域を進行中でも、信号値を出力して前記
    車輌が前記作物消失領域を通して自動的に操縦されるよ
    うにすることを特徴とする車輌案内装置。
  6. 【請求項６】前記車輌が作物に遭遇すると列の作物を検
    出する手段は、前記車輌が作物に到達すると、作物に接
    触し、この接触に応答して信号を発信する手段を備えて
    いることを特徴とする請求項５に記載の車輌案内装置。
  7. 【請求項７】作物が存在するならばそれが検出される時
    間間隔領域を設定する前記手段は、前記間隔データを受
    信し、少なくとも１つの最新の実際の遭遇時間に基づい
    て、次に予想される作物の到達予想時間の前後の時間と
    して、それぞれの前記時間間隔領域の開始および終了時
    間を設定する手段を備えていることを特徴とする請求項
    ５に記載の車輌案内装置。
  8. 【請求項８】前記代替値を装填する手段は、作物の消失
    が生じたとき、測定される間隔データの代わりに、複数
    の以前の値の平均値を記憶して、装填する手段を備えて
    いることを特徴とする請求項５に記載の車輌案内装置。
  9. 【請求項９】前記代替値の装填の回数をカウントする手
    段に応答して、所定連続回数の作物の消失が生じたと
    き、車輌オペレータに消失の表示を提供する手段を備え
    ていることを特徴とする請求項５に記載の車輌案内装
    置。
  10. 【請求項１０】車輌が作物の耕地に入ったとき、車輌の
    自動案内を開始する自動捕捉能力を有し、間隔を隔てた
    作物の列に追従するように車輌を自動的に操縦する案内
    装置であって、 （Ａ）車輌が移動して耕地に入ったとき、左側の作物の
    列を横切って延びる車輌の左側部分の横方向範囲を形成
    し、前記左側部分が内部に左側小部分および右側小部分
    を含んでいる手段と、 前記左側部分の前記左側小部分内で作物の到達を検知し
    て、その到達を表す第１左信号（LL）を供給するセンサ
    手段と、 前記左側部分の前記右側小部分内で作物の到達を検知し
    て、その到達を表す第１右信号（LR）を供給するセンサ
    手段と、 （Ｂ）前記左側部分から間隔を隔て、車輌が移動して耕
    地に入ったとき、右側の作物の列を横切って延びる車輌
    の右側部分の横方向範囲を形成し、前記右側部分が内部
    に左側小部分および右側小部分を含んでいる手段と、 前記右側部分の前記左側小部分内で作物の到達を検知し
    て、その到達を表す第２左信号（RL）を供給するセンサ
    手段と、 前記右側部分の前記右側小部分内で作物の到達を検知し
    て、その到達を表す第２右信号（RR）を供給するセンサ
    手段と、 （Ｃ）前記第１左信号（LL）のみが存在する場合、捕捉
    の完了が検出されるまで、左へ強く操舵する手段と、 前記第１右信号（LR）のみが存在する場合、第１左信号
    （LL）が発信されるまで直進操舵し、その後、捕捉の完
    了が検出されるまで左へ強く操舵する手段と、 前記第２左信号（RL）のみが存在する場合、第２右信号
    （RR）が発信されるまで直進操舵し、その後、捕捉の完
    了が検出されるまで右へ強く操舵する手段と、 前記第２右信号（RR）のみが存在する場合、捕捉の完了
    が検出されるまで、右へ強く操舵する手段と、 （Ｄ）第１左信号（LL）および第１右信号（LR）の少な
    くとも一方が存在し、かつ、第２左信号（RL）および第
    ２右信号（RR）の少なくとも一方が存在する場合を検出
    する理論手段を有して捕捉が完了したときを検出する手
    段とを備えたことを特徴とする車輌案内装置。
  11. 【請求項１１】間隔を隔てた作物の列に追従するように
    車輌を自動的に操縦する案内装置であって、 前記作物の列の前記車輌に対する横位置を検出して該横
    位置を表す横情報信号を供給する手段と、 前記作物に接触して、車輌の旋回角度率を検出し、それ
    に基づいて旋回率帰還信号を供給する手段と、 前記横情報信号および前記旋回率帰還信号を受信し、こ
    れらに応答して前記作物の列に沿った進路を追従するよ
    うに車輌を操舵する指令信号を供給する操舵指令信号
    と、 前記指令信号を受信し、それに応答して車輌を操舵する
    操舵アクチュエータ手段とを備えたことを特徴とする車
    輌自動案内装置。
  12. 【請求項１２】間隔を隔てた作物の右側列および左側列
    に追従するように車輌を自動的に操舵する案内装置であ
    って、 遭遇した作物を検知し、それに基づいて作物表示信号を
    供給する車輌上の作物接触センサ手段と、 前記作物表示信号を利用して、前記車輌に対する前記作
    物の横位置を表す横位置信号を供給する手段と、 前記作物表示信号を利用して、前記右側列での作物との
    遭遇頻度と前記左側列での作物との遭遇頻度との差に関
    する頻度差情報信号を供給して、車輌の向きの変化率を
    確認する手段と、 少なくとも前記横位置情報信号および前記頻度差情報信
    号を受信し、それらに応答して操舵指令信号を供給する
    手段と、 前記操舵指令信号を受信し、それに応答して前記作物の
    列に追従するように前記車輌を操舵する操舵アクチュエ
    ータ手段とを備えていることを特徴とする車輌案内装
    置。
  13. 【請求項１３】車輌を操舵する装置（53）と、 車輌の望ましい進路（４）を規定する手段（7a,7b）
    と、 前記望ましい進路に対する車輌の位置を検知して、それ
    に従って位置誤差信号（151）を供給するセンサ手段（2
    1）と、 前記位置誤差信号（151）を受信し、それを処理して帰
    還信号（113a）を供給する情報処理手段（66）と、 前記帰還信号を受信し、それに応答して前記前記帰還信
    号に従って前記操舵装置（53）を作動させ、それによっ
    て前記車輌をほぼ前記望ましい進路（４）に沿って操舵
    する操舵アクチュエータ手段（68,56）と、 前記帰還信号を受信して、該帰還信号の程度（113a）に
    関連して速度制御信号（65a）を供給する信号処理手段
    （REF,65）と、 前記速度制御信号を受信し、それに応答して前記車輌速
    度を制御する速度制御手段（67）とを備えていることを
    特徴とする車輌を自動的に操縦する閉ループ案内装置。
  14. 【請求項１４】車輌を操舵する装置（53）と、 車輌の望ましい進路（４）を規定する手段（7a,7b）
    と、 前記望ましい進路に対する車輌の位置を検知して、それ
    に従って位置誤差信号（151）を供給するセンサ手段（2
    1）と、 前記位置誤差信号（151）を受信し、それを処理して帰
    還信号（113a）を供給する情報処理手段（66）と、 前記帰還信号を受信し、それに応答して前記帰還信号に
    従って前記操舵装置を作動させ、それによって前記車輌
    をほぼ前記望ましい進路（４）に沿って操舵する操舵ア
    クチュエータ手段（68,56）と、 前記車輌の速度を検出し、該速度に依存する信号（71）
    を発信する手段（108）と、 前記速度依存信号（71）を受信し、車輌速度に応答して
    閉ループの利得を制御する自動利得制御手段（70）とを
    備えていることを特徴とする車輌を自動的に操縦する閉
    ループ案内装置。
  15. 【請求項１５】前記帰還信号を受信して、該帰還信号の
    程度（113a）に関連して速度制御信号（65a）を供給す
    る信号処理手段（REF,65）と、 前記速度制御信号を受信し、それに応答して前記車輌速
    度を制御する速度制御手段（67）とを備えていることを
    特徴とする請求項14に記載の閉ループ案内装置。
  16. 【請求項１６】前記車輌の旋回率に依存する旋回率信号
    （112）を供給する手段を備え、 前記帰還信号（113a）を提供する前記情報処理手段（6
    6）は、前記旋回率信号（112）をも組込んで前記帰還信
    号（113a）を供給する手段を備えていることを特徴とす
    る請求項13ないし15のいずれかに記載の閉ループ案内装
    置。
  17. 【請求項１７】車輌を操舵する装置（53）と、 車輌の望ましい進路（４）を規定する手段（7a,7b）
    と、 前記望ましい進路に対する車輌の位置を検知して、それ
    に従って位置誤差信号（151）を供給するセンサ手段（2
    1）と、 前記位置誤差信号（151）を受信し、それを処理して帰
    還信号（113a）を供給する手段であって、前記処理され
    た位置誤差信号（151,99）を積分して積分位置信号（11
    1）を発信する手段（110）と、前記処理された位置誤差
    信号（151,99）および前記積分位置信号（111）を利用
    して、前記帰還信号（113a）を供給する手段（113）と
    を含む情報処理手段（66）と、 前記帰還信号を受信し、それに応答して前記帰還信号に
    従って前記操舵装置（53）を作動させ、それによって前
    記車輌をほぼ前記望ましい進路（４）に沿って操舵する
    操舵アクチュエータ手段（68,56）と、 前記帰還信号を受信して、該帰還信号の程度（113a）に
    関連して速度制御信号（65a）を供給する信号処理手段
    （REF,65）と、 前記速度制御信号を受信し、それに応答して前記車輌速
    度を制御する速度制御手段（67）とを備えていることを
    特徴とする車輌を自動的に操縦する閉ループ案内装置。
  18. 【請求項１８】車輌を操舵する装置（53）と、 車輌の望ましい進路（４）を規定する手段（7a,7b）
    と、 前記望ましい進路に対する車輌の位置を検知して、それ
    に従って位置誤差信号（151）を供給するセンサ手段（2
    1）と、 前記位置誤差信号（151）を受信し、それを処理して帰
    還信号（113a）を供給する手段であって、前記処理され
    た位置誤差信号（151）を積分して積分位置信号（111）
    を発信する手段（110）と、前記位置誤差信号（151,9
    9）および前記積分位置信号（111）を利用して、前記帰
    還信号（113a）を供給する手段（113）を含む情報処理
    手段（66）と、 前記帰還信号を受信し、それに応答して前記帰還信号に
    従って前記操舵装置（53）を作動させ、それによって前
    記車輌をほぼ前記望ましい進路（４）に沿って操舵する
    操舵アクチュエータ手段（68,56）と、 前記車輌の速度を検出し、該速度に依存する信号（71）
    を発信する手段（108）と、 前記速度依存信号を受信し、車輌速度に応答して閉ルー
    プの利得を制御する自動利得制御手段とを備えているこ
    とを特徴とする車輌を自動的に操縦する閉ループ案内装
    置。
  19. 【請求項１９】前記帰還信号を受信して、該帰還信号の
    程度（113a）に関連して速度制御信号（65a）を供給す
    る信号処理手段（REF,65）と、 前記速度制御信号を受信し、それに応答して前記車輌速
    度を制御する速度制御手段（67）とを備えていることを
    特徴とする請求項18に記載の閉ループ案内装置。
  20. 【請求項２０】前記車輌の旋回率に依存する旋回率信号
    （112）を供給する手段を備え、 前記位置誤差信号（151）および前記積分位置信号（11
    1）を組込んで前記帰還信号（113a）を供給する前記手
    段（113）は、前記旋回率信号（112）をも利用して前記
    帰還信号（113a）を供給する手段を含んでいることを特
    徴とする請求項17ないし19のいずれかに記載の閉ループ
    案内装置。
  21. 【請求項２１】車輌の望ましい進路（４）を規定する作
    物の列（7a,7b）に追従するように車輌を自動的に操縦
    する閉ループ案内装置であって、 車輌を操舵する装置（53）と、 作物の列の前記車輌に対する横位置を検知して、それに
    従って横位置誤差信号（151）を供給する作物センサ手
    段（21）と、 前記横位置誤差信号（151）を受信し、それを処理して
    帰還信号（113a）を供給する情報処理手段（66）と、 前記帰還信号を受信し、それに応答して前記帰還信号に
    従って前記操舵装置（53）を作動させ、それによって前
    記車輌をほぼ前記望ましい進路（４）に沿って操舵する
    操舵アクチュエータ手段（68,56）と、 前記帰還信号を受信して、該帰還信号の程度（113a）に
    関連して速度制御信号（65a）を供給する信号処理手段
    （REF,65）と、 前記速度制御信号（65a）を受信し、それに応答して前
    記車輌速度を制御する速度制御手段（67）とを備えてい
    ることを特徴とする閉ループ案内装置。
  22. 【請求項２２】車輌の望ましい進路（４）を規定する作
    物の列（7a,7b）に追従するように車輌を自動的に操縦
    する閉ループ案内装置であって、 車輌を操舵する装置（53）と、 作物の列の前記車輌に対する横位置を検知して、それに
    従って横位置誤差信号（151）を供給する作物センサ手
    段（21）と、 前記横位置誤差信号（151）を受信し、それを処理して
    帰還信号（113a）を供給する情報処理手段（66）と、 前記帰還信号を受信し、それに応答して前記帰還信号に
    従って前記操舵装置（53）を作動させ、それによって前
    記車輌をほぼ前記望ましい進路（４）に沿って操舵する
    操舵アクチュエータ手段（68,56）と、 前記車輌の速度を検出し、該速度に依存する信号（71）
    を発信する手段（108,etc）と、 前記速度依存信号（71）を受信し、車輌速度に応答して
    閉ループの利得を制御する自動利得制御手段（70）とを
    備えていることを特徴とする閉ループ案内装置。
  23. 【請求項２３】前記帰還信号を受信して、該帰還信号の
    程度（113a）に関連して速度制御信号（65a）を供給す
    る信号処理手段（REF,65）と、 前記速度制御信号（65a）を受信し、それに応答して前
    記車輌速度を制御する速度制御手段（67）とを備えてい
    ることを特徴とする請求項22に記載の閉ループ案内装
    置。
  24. 【請求項２４】前記車輌の旋回率に依存する旋回率信号
    （112）を供給する手段を備え、 前記前記帰還信号（113a）を提供する前記情報処理手段
    は、前記旋回率信号（112）をも組込んで前記帰還信号
    （113a）を供給する手段を備えていることを特徴とする
    請求項21ないし23のいずれかに記載の閉ループ案内装
    置。
  25. 【請求項２５】車輌の望ましい進路（４）を規定する作
    物の列（7a,7b）に追従するように車輌を自動的に操縦
    する閉ループ案内装置であって、 車輌を操舵する装置（53）と、 作物の列の前記車輌に対する横位置を検知して、それに
    従って横位置誤差信号（151）を供給する作物センサ手
    段（21）と、 前記横位置誤差信号（151）を受信し、それを処理して
    帰還信号（113a）を供給する手段であって、前記処理さ
    れた横位置誤差信号（151）を積分して積分位置信号（1
    11）を発信する手段（110）と、前記横位置誤差信号（1
    51,99）および前記積分位置信号（111）を利用して、前
    記帰還信号（113a）を供給する手段（113）を含む情報
    処理手段（66）と、 前記帰還信号を受信し、それに応答して前記帰還信号に
    従って前記操舵装置（53）を作動させ、それによって前
    記車輌をほぼ前記望ましい進路（４）に沿って操舵する
    操舵アクチュエータ手段（68,56）と、 前記帰還信号を受信して、該帰還信号の程度（113a）に
    関連して速度制御信号（65a）を供給する信号処理手段
    （REF,65）と、 前記速度制御信号（65a）を受信し、それに応答して前
    記車輌速度を制御する速度制御手段（67）とを備えてい
    ることを特徴とする閉ループ案内装置。
  26. 【請求項２６】車輌の望ましい進路（４）を規定する作
    物の列（7a,7b）に追従するように車輌を自動的に操縦
    する閉ループ案内装置であって、 車輌を操舵する装置（53）と、 作物の列の前記車輌に対する横位置を検知して、それに
    従って横位置誤差信号（151）を供給する作物センサ手
    段（21）と、 前記横位置誤差信号（151）を受信し、それを処理して
    帰還信号（113a）を供給する手段であって、前記処理さ
    れた横位置誤差信号（151,99）を積分して積分位置信号
    （111）を発信する手段（110）と、前記処理された横位
    置誤差信号（151,99）および前記積分位置信号（111）
    を利用して、前記帰還信号（113a）を供給する手段（11
    3）を含む情報処理手段（66）と、 前記帰還信号を受信し、それに応答して前記帰還信号に
    従って前記操舵装置（53）を作動させ、それによって前
    記車輌をほぼ前記望ましい進路（４）に沿って操舵する
    操舵アクチュエータ手段（68,56）と、 前記車輌の速度を検出し、該速度に依存する信号（71）
    を発信する手段（108,etc）と、 前記速度依存信号（71）を受信し、車輌速度に応答して
    閉ループの利得を制御する自動利得制御手段とを備えて
    いることを特徴とする閉ループ案内装置。
  27. 【請求項２７】前記帰還信号を受信して、該帰還信号の
    程度（113a）に関連して速度制御信号（65a）を供給す
    る信号処理手段（REF,65）と、 前記速度制御信号（65a）を受信し、それに応答して前
    記車輌速度を制御する速度制御手段（67）とを備えてい
    ることを特徴とする請求項26に記載の閉ループ案内装
    置。
  28. 【請求項２８】前記車輌の旋回率に依存する旋回率信号
    （112）を供給する手段を備え、 前記前記帰還信号（113a）を提供する前記情報処理手段
    は、前記旋回率信号（112）をも組込んで前記帰還信号
    （113a）を供給する手段を備えていることを特徴とする
    請求項25ないし27のいずれかに記載の閉ループ案内装
    置。
  29. 【請求項２９】間隔を隔てた作物の右側列および左側列
    に追従するように車輌を自動的に操縦する案内装置であ
    って、 遭遇した作物を検知して、前記車輌に対する前記作物の
    横位置を表す横位置帰還信号（151,99）を供給する車輌
    上の作物センサ手段（21）と、 前記横位置帰還信号を積分して、積分帰還信号（111）
    を供給する手段（110）と、 前記右側列での作物との遭遇頻度と前記左側列での作物
    との遭遇頻度との差に基づく信号を供給して、前記車輌
    の向きの変化率を確認し、それに従って帰還信号（11
    2）を供給する作物センサ手段（108,etc）と、 少なくとも前記横位置帰還信号（151,99）、前記積分帰
    還信号（111）および前記頻度差帰還気信号（112）を受
    信し、それらに応答して操舵指令信号（113a）を供給す
    る手段（113）と、 前記操舵指令信号を受信し、それに応答して、前記操舵
    指令信号に従って前記車輌の操舵車輪（53）を方向づ
    け、このようにして、前記車輌を前記作物の列に追従す
    るように操縦する操舵アクチュエータ手段（68,56）と
    を備えていることを特徴とする車輌案内装置。
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