JP4185813B2

JP4185813B2 - Navigation system

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Publication number: JP4185813B2
Application number: JP2003150037A
Authority: JP
Inventors: 雄司山口; 隆史山田; 俊樹南石; 昭博久保; 和登安藤; 健二門前; 武渡辺
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: JP2004354117A

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、作業車両の走行経路の経路作成に関する。
【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。前記走行経路は、作業対象となる敷地の形状に対応して生成されるものであり、このように敷地の形状に対応したものを予定走行経路としている。この予定走行経路の生成に関する技術を開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照。）。この文献で開示されるところの技術では、敷地の外周部に複数配置される計測用指標（ＧＰＳ受信局）の情報に基づいて敷地の形状を認識するとともに、該形状に基づいて予定走行経路を生成しようとする技術である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１７８４８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記文献の技術における予定走行経路の生成では、敷地の外周部に複数の計測用指標を配置する必要があり、その設置作業には手間を要するものである。また、このように計測用指標を配置する構成では、より精度よく敷地の形状を認識するためには、配置する計測用指標の数を増やす必要がある。敷地の形状が複雑である場合にはなおさらである。そこで、本発明は、適切な予定走行経路を操作者に簡便に決定可能とするとともに、その予定走行経路の生成を簡便かつ確実に決定可能とする技術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。
【０００６】
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、現在位置を検出する位置検出手段（３３）と、現在位置検出結果に基づき走行軌跡を判別する軌跡判別手段（３７）と、作業対象敷地の外周部を走行することを認識する外周部走行認識手段（５２）と、前記走行により当該敷地の作業対象領域を判別する敷地外形判別手段（５３）と、作業領域の判別結果に基づき走行経路を作成する経路生成手段（５４）とを有し、該位置検出手段（３３）は、ＧＰＳを利用して、作業車両（１）の現在位置を検出する手段であり、該軌跡判別手段（３７）は、前記位置検出手段（３３）による現在位置検出結果と、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作業領域識別手段（３６）による作業領域識別結果に基づき、該作業車両（１）の走行軌跡（４４）と、作業軌跡（４５）を判別する手段であり、該外周部走行認識手段（５２）は、作業対象敷地を認識するために作業車両（１）を作業対象敷地の外周部を走行させて、作業対象敷地の外周部を認識する手段であり、該作業対象敷地の外周部の走行は、作業車両（１）を実際に走行させることで、該作業車両（１）の移動距離から作業対象敷地の寸法、即ち、作業縦幅（Ｔ）、作業横幅（ＡＬ）を求める手段であり、該敷地外形判別手段（５３）は、該外周部走行認識手段（５２）により、該作業車両（１）が敷地外周部を走行することを認識した場合に、前記軌跡判別手段（３７）による走行軌跡（４４）に基づき、作業対象敷地（７７）又は作業対象領域（７８）の形状、及び寸法を判別する手段であり、該経路生成手段（５４）は、作業対象領域（７８）と、植付方向（４９）とから、植付方向に移動する工程数の特定を行い、該工程数に対応する走行経路を予定走行経路（４１）として表示手段（３１）に表示する手段であるナビゲーションシステムである。
【０００７】
【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は作業対象敷地及び作業対象領域を示す図、図８は予定走行経路の候補の例を示す図、図９は出入口配置の形態を示す図、図１０は広域表示・拡大表示における表示画面を示す図、図１１はポップアップ表示の形態を示す図、図１２は作業対象敷地条件を入力するための入力画面の形態を示す図、図１３は外周部走行による経路生成からナビゲーションまでの画面表示を示す図、図１４の（ａ）は、外周部走行において作業がされた場合における好適な予定走行経路の形態を示す図、図１４の（ｂ）は、作業がされない領域について示す図である。
【０００８】
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（ＧＬｏｂａＬＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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）。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、本発明のナビゲーションシステム３０は、本来の現在位置を表示することと、走行方向を示すことに加えて、所定の敷地内で走行しながら作業を行う作業車両１の操作者に、表示手段３１を介して操作用（作業用）情報を提供するものであり、所定の操作により予め複数の異なる走行経路候補を作成してその経路を記憶する予定走行経路記憶手段４０と、前記走行経路の中から作業対象敷地条件に対応可能な所望の走行経路を、操作者に選択可能に表示する手段５１と、を有している。また、ナビゲーションシステム３０は、現在位置を検出する位置検出手段３３と、現在位置検出結果に基づき走行軌跡を判別する軌跡判別手段３７と、作業対象敷地を認識するために作業車両１を作業対象敷地の外周部を走行させる際に、作業車両１が作業対象敷地の外周部を走行することを認識する外周部走行認識手段５２と、前記走行により当該敷地の作業対象領域を判別する敷地外形判別手段５３と、作業領域の判別結果に基づき走行経路を作成する経路生成手段５４と、を有している。
【００１９】
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を利用したものであり、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。
【００２０】
また、図５において、予定走行経路記憶手段４０は、予め複数の異なる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。
【００２１】
また、図５において、手段５１は、前記走行経路の中から作業対象敷地条件に対応可能な所望の走行経路を表示する手段であり、操作者に選択可能に表示する手段である。ここで、作業対象敷地条件とは、敷地の作業縦横幅、作物の植付方向等であり、後述の操作手段３２によって操作者により制御装置８５に入力されるものである。また、作業対象敷地条件に対応可能な所望の走行経路とは、予定走行経路４１の候補となるべき走行経路の内、操作者が必要とする走行経路であって、複数の走行経路の中から、作物の植付方向、敷地の作業縦横幅、及び、作業車両１の作業能力の三つのパラメータによって絞られる。これらのパラメータを用いて、例えば、図７に示すごとく、作物の植付方向（矢印４９）に基づき敷地の作業横幅「ＡＬ」を特定するとともに、該作業横幅「ＡＬ」、及び作業車両１の作業能力「Ｌ」（例えば、薬液散布作業車による散布幅（ブーム幅））から植付方向に移動する工程数の特定が行われる。この例では、作業横幅が「ＡＬ」であって、作業車両１の作業能力を「Ｌ」とするため、植付方向に移動する工程数は「Ａ」として特定される。このようにして、まず、工程数による走行経路の絞り込みを行い、その後、図８に示すごとく、該工程数に対応する複数の散布方式、及び出入口配置を候補として前記表示手段３１に表示する。例えば、作業車両１の作業対象敷地に対する出入口を同じとする出入口配置として、通常方式の候補４１ａ・４１ｂ、枕無し方式の候補４１ｃ、片側枕無し方式の候補４１ｄを表示するごとくである。尚、出入口配置は、敷地周りの環境によって操作者により決定されるものであり、図９に示すごとく、出入口同一配置５６ａ、出入口対面配置５６ｂ、出入口同辺配置５６ｃ、出入口対角配置５６ｄの四つの配置パターンがあるが、更に、土地の形状や出入りする道路の隣接地形等に応じてその他のパターンを作成することもできる。図において、Ｓは、入口（スタート位置）を示し、Ｇは出口（エンド位置）を意味する。そして、操作者に選択可能に表示するとは、これら候補４１ａ・４１ｂ・４１ｃ・４１ｄの中から、操作者による操作手段３２の操作により予定走行経路４１を決定可能に表示手段３１に表示することであり、例えば、図８に示すごとく、予定走行経路４１の候補４１ａ・４１ｂ・・・を順繰りに表示手段３１に表示させて、操作者が操作手段３２に所望の候補を表示させて決定できるように構成する等である。
【００２２】
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１０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。
【００２３】
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。
【００２４】
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７に示すごとく、例えば、薬液散布作業車では、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７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る場合には、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
また、図５において、外周部走行認識手段５２は、作業対象敷地を認識するために作業車両１を作業対象敷地の外周部を走行させる際に、作業車両１が作業対象敷地の外周部を走行することを認識する手段である。この作業対象敷地の外周部の走行（以下、「外周部走行」とする）は、図７に示すごとく、作業車両１を実際に走行させることで、作業車両１の移動距離から作業対象の敷地の寸法、即ち、作業縦幅Ｔ、作業横幅ＡＬを求めるために行われるものである。そして、該外周部走行認識手段５２は、例えば、薬液散布作業車であれば、前記散布量制御装置３による側方ブーム８２Ｌ・８２Ｒでの散布がＯＦＦであることの情報に基づいて、外周部走行の認識を行う。尚、この外周部走行の認識は、操作者による操作手段３２の操作による入力操作に基づく構成としてもよい。
【００２８】
また、図５において、敷地外形判別手段５３は、前記外周部走行認識手段５２により、作業車両１が外周部を走行することを認識した場合に、軌跡判別手段３７による走行軌跡４４に基づいて、作業対象敷地７７又は作業対象領域７８の形状、及び寸法を判別する手段である。例えば、図７に示すごとくの敷地にて反時計方向に外周部を走行させる場合、前記外周部走行認識手段５２では、右側の側方ブーム８２Ｒからの散布がＯＦＦであることに基づき外周部走行であることを認識する。そして、敷地外形判別手段５３は、この外周部走行の認識をした時点を外周部走行の計測起点５３ａとして、移動距離の計測を開始し、作業対象敷地７７の外周部を走行後、再び計測起点５３ａに到達した時を外周部走行の終点として、外周部走行の終了を認識する。この例では、左側の側方ブーム８２Ｌによる薬液散布を行いつつ外周部走行が行われるものであり、この外周部走行が終わった時点では、薬液散布が行われた内側の領域が作業対象敷地７７に対する作業対象領域７８として認識される。尚、計測起点５３ａに到達したことの認識は、位置検出手段３３により行われる。尚、以上の外周部走行は、薬液散布等の作業を行なうことなく、専ら作業対象敷地７７の外形を判別するために行われるものであってもよく、例えば、操作者が操作手段３２を操作して外周部走行であることの入力を行い、作業車両１を作業対象敷地７７の外周を一周させることによる等である。この場合は、作業対象敷地７７と作業対象領域７８とが一致することになる。この例によれば、敷地ごとに作業対象領域７８を計測することで、該作業対象領域７８を敷地の管理情報として利用することができる。さらに、敷地外形判別手段５３は、作物の植付方向に関する情報を取得可能に構成されており、前記外周部走行認識手段５２にて外周部走行の認識後、図１１に示すごとく、「この移動方向は、植付方向ですか？Ｙｅｓ／Ｎｏ」等のポップアップ表示５３ｂをすることにより、操作者に植付方向の情報の入力を促すように構成されている。
【００２９】
また、図５において、経路生成手段５４は、前記敷地外形判別手段５３による作業対象領域７８の認識結果に基づき走行経路を作成する手段である。該経路生成手段５４は、図７に示すごとく、作業対象領域７８と、植付方向（矢印４９）とから、上述の例のように、植付方向に移動する工程数の特定を行い、該工程数に対応する走行経路を予定走行経路４１として表示手段３１に表示する。尚、上述の手段５１により、複数の走行経路を選択可能に表示するようにしてもよい（図８）。
【００３０】
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り、該のナビゲーションシステム３０を用いることによれば、操作者は、予定走行経路４１の決定を簡便に行うことができる。以下では、ナビゲーションシステム３０にて行なわれる予定走行経路４１の決定の実施形態につき、表示手段３１の画面表示の例を用いて説明する。
【００３１】
（１）第一の構成形態
本構成形態は、作業対象敷地条件に対応する複数の走行経路を操作者に提供することにより、ナビゲーションシステム３０にて行われる予定走行経路４１の決定を簡便とする実施形態である。図１２に示すごとく、制御装置８５により、メニュー画面９４が表示手段３１に表示され、操作者により、敷地条件設定が選択されると、作業対象敷地条件を入力するための入力画面９５が表示され、作業対象敷地７７の縦幅、横幅、及び作物の植付方向についての情報が入力されるようにしている。この入力画面の例では、縦幅入力ボックス９５ａ、横幅入力ボックス９５ｂにそれぞれ敷地の縦幅、横幅が入力され、作物植付方向指定矢印９５ｃを移動させることで植付方向を決定する構成としている。このようにして、作業対象敷地条件が入力されると、制御装置８５は、入力された作業対象敷地条件に基づいて植付方向に移動する工程数を特定し、予定走行経路記憶手段４０に記憶された走行経路の中から予定走行経路４１に対する候補４１ａの一つを表示する（画面表示９６）。この候補４１ａは、散布方式が通常方式であって、かつ、作業車両１の入口・出口の配置を同じとする走行経路である。次に、操作者は、操作手段３２により、候補４１ａの表示の切替を行い、所望の予定走行経路４１の選択を行う。即ち、図８に示すごとく、散布方式、出入口配置が異なる候補４１ｂ・４１ｃ・・・が順繰りに表示され、この中から一つの候補を予定走行経路４１として決定するものである。以上のように、操作手段３２による作業対象敷地条件の入力操作、及び、候補４１ａ・４１ｂ・・・からの予定走行経路４１の選択操作により、予定走行経路４１の決定を簡便に行うことができる尚、管理下にある各作業対象敷地７７については、操作手段３２による作業対象敷地条件の入力操作が一度行われることにより、各作業対象敷地７７についての個別の作業対象敷地条件が予定走行経路記憶手段４０に記憶されるので、以降の操作においては、候補４１ａ・４１ｂ・・・からの予定走行経路４１の選択操作のみにより、予定走行経路４１の決定を行えるようになる。
【００３２】
（２）第一の実施形態
本実施形態は、作業対象敷地の外周部を実際に走行して作業対象領域を認識するとともに、該作業対象領域に対応する走行経路を予定走行経路として操作者に提供することにより、実際の作業対象敷地に適合する予定走行経路の作成を簡便とする実施形態である。図７に示すごとく、作業対象敷地７７において、右側の側方ブーム８２Ｒからの散布をＯＦＦとする一方、左側の側方ブーム８２Ｌ、及び前方ブーム８１からの散布をＯＮとして、薬液散布を行いつつ前記外周部走行を行う。この外周部走行において、制御装置８５は、外周部走行認識手段５２及び敷地外形判別手段５３により、薬液散布が必要となる範囲、即ち、作業対象領域７８を認識する。尚、図７において、網掛け表示される作業軌跡４５の部分は、軌跡表示手段３８により表示されるものであり、これにより、操作者は、作業の進行状況を認識することができる。そして、図１３に示すごとく、この外周部走行が終了した時点で、制御装置８５により、画面表示５７ａが表示手段３１に表示され、その後、作業領域識別手段３６により作業対象領域７８を特定するとともに、該作業対象領域７８に対応する予定走行経路４１を経路生成手段５４により作成し、画面表示５７ｂが表示される。このように、外周部走行により経路生成を簡便に行うことができる。また、実際に外周部走行を行うことにより、敷地が複雑な形状であっても、敷地の形状を精度よく認識することができ、敷地の形状にとって最適な予定走行経路４１の生成を行うことができる。そして、生成された予定走行経路４１に沿って作業が行われる際には、画面表示５７ｃ・５７ｄのごとくナビゲーションされるため、操作者は、進行状況の把握をしながらの作業を行うことができる。
【００３３】
さらに、この第一の実施形態のごとく、薬液散布を行いながら外周部走行がされる場合には、図１４（ａ）に示すごとくの予定走行経路４１を作成するのが好適である。即ち、薬液散布等の作業を行いつつ外周部走行がされる場合の予定走行経路４１の生成において、作業対象領域の内、外周部走行において作業がされた領域、即ち、枕地の領域７８ａにおいては旋回操作がされ、枕地以外の領域７８ｂにおいては直進操作がされるべき予定走行経路４１とするものである。仮に、枕地以外の領域において旋回操作がされるとすると、図１４（ｂ）に示されるごとく、旋回外側において作業がされない領域７８ｃが形成されることになるが、図１４（ａ）の表示画面５７ｅに示すごとく、枕地の領域７８ａにて旋回させることによれば、枕地以外の領域７８ｂでは作業がされない領域７８ｃが形成されることがない。このように、作業がされない領域７８ｃを作成しないことによれば、作業対象領域７８の全体を均一に作業することができ、例えば、薬液散布においては、未散布不良・ムラが生じることなく作物の育成に悪影響が及ぼされることもない。尚、図８の候補４１ｅに示すごとく、この実施形態の予定走行経路４１についても選択可能とされるものである。また、前記候補４１ｅについては、外周部走行にて枕地が作業された場合に選択されることを想定されている他、例えば、作業対象敷地７７（図７）が農道や畦等に隣接しているときに、この農道や畦等にて旋回して、作業対象領域７８では直進操作のみを行う場合にも選択されることも想定されている。このように、作業対象敷地７７の形状に応じて操作者が任意に候補４１ｅを選択することにより、作業対象領域７８の全体を均一に作業することができるようにしている。
【００３４】
即ち、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、予め複数の走行経路を記憶する手段と、前記走行経路の中から作業対象敷地条件に対応可能な所望の走行経路を、操作者に選択可能に表示する手段と、を有するので、予め記憶した複数の走行経路から作業対象敷地条件に対応する走行経路が選択表示されるので、適切な予定走行経路の決定が簡便に行えるようになる。
【００３５】
【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。
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、現在位置を検出する位置検出手段（３３）と、現在位置検出結果に基づき走行軌跡を判別する軌跡判別手段（３７）と、作業対象敷地の外周部を走行することを認識する外周部走行認識手段（５２）と、前記走行により当該敷地の作業対象領域を判別する敷地外形判別手段（５３）と、作業領域の判別結果に基づき走行経路を作成する経路生成手段（５４）とを有し、該位置検出手段（３３）は、ＧＰＳを利用して、作業車両（１）の現在位置を検出する手段であり、該軌跡判別手段（３７）は、前記位置検出手段（３３）による現在位置検出結果と、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作業領域識別手段（３６）による作業領域識別結果に基づき、該作業車両（１）の走行軌跡（４４）と、作業軌跡（４５）を判別する手段であり、該外周部走行認識手段（５２）は、作業対象敷地を認識するために作業車両（１）を作業対象敷地の外周部を走行させて、作業対象敷地の外周部を認識する手段であり、該作業対象敷地の外周部の走行は、作業車両（１）を実際に走行させることで、該作業車両（１）の移動距離から作業対象敷地の寸法、即ち、作業縦幅（Ｔ）、作業横幅（ＡＬ）を求める手段であり、該敷地外形判別手段（５３）は、該外周部走行認識手段（５２）により、該作業車両（１）が敷地外周部を走行することを認識した場合に、前記軌跡判別手段（３７）による走行軌跡（４４）に基づき、作業対象敷地（７７）又は作業対象領域（７８）の形状、及び寸法を判別する手段であり、該経路生成手段（５４）は、作業対象領域（７８）と、植付方向（４９）とから、植付方向に移動する工程数の特定を行い、該工程数に対応する走行経路を予定走行経路（４１）として表示手段（３１）に表示する手段であるので、敷地外周部に計測用指標を設ける必要がなくなり経路作成作業を簡易にできる。
又、実際の敷地形状に応じた走行経路を操作者に提供可能となる。
【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】作業対象敷地及び作業対象領域を示す図である。
【図８】予定走行経路の候補の例を示す図である。
【図９】出入口配置の形態を示す図である。
【図１０】広域表示・拡大表示における表示画面を示す図である。
【図１１】ポップアップ表示の形態を示す図である。
【図１２】作業対象敷地条件を入力するための入力画面の形態を示す図である。
【図１３】外周部走行による経路生成からナビゲーションまでの画面表示を示す図である。
【図１４】（ａ）は、外周部走行において作業がされた場合における好適な予定走行経路の形態を示す図である。（ｂ）は、作業がされない領域について示す図である。
【符号の説明】
４０予め複数の走行経路を記憶する手段（予定走行経路記憶手段）
４１ａ予定走行経路の候補
４１ｂ予定走行経路の候補
４１ｃ予定走行経路の候補
４１ｄ予定走行経路の候補
５１走行経路を選択表示する手段
５２外周部走行認識手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a navigation system using a GPS device (global positioning system) used in a work vehicle such as a chemical solution spraying work vehicle, and more particularly to creation of a travel route of a work vehicle.
[0002]
[Prior art]
By using a GPS device, a work vehicle such as a chemical spraying work vehicle is moved along a predetermined travel route on an agricultural site so that work can be performed efficiently and reliably. Navigation systems are known. The travel route is generated corresponding to the shape of the site to be worked, and the route corresponding to the shape of the site is used as the planned travel route. There is also a document disclosing a technique related to the generation of the scheduled travel route (see, for example, Patent Document 1). In the technology disclosed in this document, the shape of the site is recognized based on information of a plurality of measurement indexes (GPS reception stations) arranged on the outer periphery of the site, and the planned travel route is determined based on the shape. It is a technology to be generated.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-9-178481
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the generation of the planned travel route in the technique of the above-described document, it is necessary to arrange a plurality of measurement indexes on the outer peripheral portion of the site, and the installation work requires labor. Further, in the configuration in which the measurement indicators are arranged in this way, it is necessary to increase the number of measurement indicators to be arranged in order to recognize the shape of the site more accurately. This is especially true if the site is complex in shape. In view of this, the present invention proposes a technique that allows an operator to easily determine an appropriate scheduled traveling route and also allows the generation of the scheduled traveling route to be determined easily and reliably.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
[0006]
In a navigation system that provides operation information to an operator of a work vehicle that performs work while traveling in a predetermined site, position detection means (33) for detecting the current position, and determination of a travel locus based on the current position detection result A trajectory discriminating means (37), an outer periphery traveling recognition means (52) for recognizing traveling on the outer periphery of the work target site, and a site outline discriminating means (53) for discriminating the work target area of the site by the travel. ) And route generation means (54) for creating a travel route based on the discrimination result of the work area, The position detection means (33) is a means for detecting the current position of the work vehicle (1) using GPS, and the trajectory determination means (37) is a current position detection by the position detection means (33). Based on the result and the work area identification result by the work area identification means (36) which is a means for identifying the work ability of the work vehicle (1) at each position on the actual travel route, the work vehicle (1) travels. It is means for discriminating the trajectory (44) and the work trajectory (45), and the outer periphery travel recognition means (52) moves the work vehicle (1) around the outer periphery of the work target site in order to recognize the work target site. It is a means for running and recognizing the outer peripheral part of the work target site, and the travel of the outer peripheral part of the work target site is the travel distance of the work vehicle (1) by actually running the work vehicle (1). To the dimensions of the work site, that is, the work vertical width T), a means for obtaining the work width (AL), and the site outline discriminating means (53) indicates that the work vehicle (1) travels on the site outer periphery by the outer periphery running recognition means (52). A means for discriminating the shape and size of the work target site (77) or the work target area (78) based on the travel trajectory (44) by the trajectory discriminating means (37). (54) specifies the number of steps moving in the planting direction from the work target area (78) and the planting direction (49), and sets the travel route corresponding to the number of steps as the planned travel route (41). Navigation system as means for displaying on the display means (31) as It is.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a GPS device used in the navigation system of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a reference station unit and a mobile station unit constituting the GPS device, and FIG. 3 applies a navigation system. 4 is a plan view, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the navigation system, FIG. 6 is a diagram showing an operation panel including display means, FIG. FIG. 8 is a diagram showing an example of a planned travel route candidate, FIG. 9 is a diagram showing a form of entrance / exit arrangement, FIG. 10 is a diagram showing a display screen in wide area display / enlarged display, and FIG. FIG. 12 is a diagram showing a form of pop-up display, FIG. 12 is a diagram showing a form of an input screen for inputting work site conditions, and FIG. FIG. 14 (a) is a diagram showing a preferred planned travel route when work is performed in the outer periphery traveling, and FIG. 14 (b) is a diagram showing a region where work is not performed. FIG.
[0008]
First, GPS (GLobaL Positioning System) used in the navigation system according to the present invention will be described. As shown in FIG. 1, a reference station unit 104 is installed at a ground-side reference position identified with high accuracy. The reference station unit 104 receives a spread spectrum modulated carrier wave signal from at least four GPS satellites 125, and processes the reception signal of the GPS reception antenna 114 to obtain carrier phase information. And a GPS transmitter / receiver 117 that transmits carrier phase information in the reference station unit 104 from the GPS receiver 115 from the GPS transmission antenna 116. On the other hand, a mobile station unit 103 is configured in a work vehicle 1 as a vehicle using a GPS device. The mobile station unit 103 includes a GPS receiving antenna 108 that receives a carrier wave signal from the GPS satellite 125, a GPS receiver 109 that processes a received signal of the GPS receiving antenna 108 to obtain carrier wave phase information, and the reference station unit The data transceiver 107 includes a data receiving antenna 106 that receives transmission information (carrier phase information at the reference station unit 104) of the GPS transceiver 117 of 104.
[0009]
Further, as shown in FIG. 2, the GPS receivers 115 and 109 of the reference station unit 104 and the mobile station unit 103 have substantially the same configuration, and the radio wave signals received by the respective GPS receiving antennas 114 and 108 are as follows. First, it is input to the high-frequency signal processing units 60 and 70 and converted to a low frequency. The low-frequency converted signal is deciphered by the C / A code analysis units 61 and 71 with the satellite number and the like. In the carrier phase measuring units 63 and 73, the carrier wave is reproduced in correlation with the C / A code created according to the satellite number, and further, the carrier wave is measured at set time intervals by the built-in timers 64 and 74. The phase of is measured. At the same time, on the basis of the information from the C / A code analyzing units 61 and 71, the satellite position information and the like are determined by the route message decoding units 62 and 72. Information from each of the above units is input to station control devices 65 and 75 that are respective control means, and the carrier phase information in each reference station unit 104 and mobile station unit 103 is obtained by these station control devices 65 and 75. .
[0010]
Further, the carrier phase information in the reference station unit 104 output from the station controller 65 on the reference station unit 104 side is the ground-side GPS transceiver 117 → GPS transmission antenna 116 → data receiving antenna 106 on the mobile station unit 103 side → data The information is input to the station control device 75 on the mobile station unit 103 side according to the circumstances such as the transceiver 107. Then, the station controller 75 obtains double phase difference information from the carrier phase information in each of the units 103 and 104, and determines the position of the mobile station unit 103 relative to the reference station unit 104 based on the double phase difference information. It is obtained as time-sequential position data of time intervals so that the position of the work vehicle 1 is detected. As described above, the ground station-side reference station unit 104 and the vehicle-side mobile station unit 103 can detect the current position of the work vehicle 1 so-called RTK-GPS (real time kinematic-global Position detecting means 33 as a positioning system) is configured.
[0011]
Next, the structure of the chemical | medical solution dispersion | distribution working vehicle as an example of the above-mentioned working vehicle 1 is demonstrated. As shown in FIGS. 3 and 4, the work vehicle 1 includes a riding type traveling vehicle 27, a boom portion 25 disposed on the front and side portions of the traveling vehicle 27, and a rear portion of the traveling vehicle. The chemical solution spraying work vehicle is configured by including the pump unit 26 and the chemical solution tank 24 disposed in front of the pump unit 26.
[0012]
A pair of left and right main frames 6L and 6R extend in the horizontal direction from the front of the traveling vehicle 27 to the rear, and a front axle case 15F is provided below the front of the main frames 6L and 6R. The front wheels 7 and 7 are supported, and the rear wheels 8 and 8 are supported via the rear axle case 15R below the rear part. A bonnet 10 that covers the engine 9 is disposed on the main frames 6L and 6R and in front of the traveling vehicle 27. An operation panel 11 is provided on a cover behind the bonnet 10, a steering handle 12 is provided above the operation panel 11, and the control unit of the work vehicle 1 is operated by the operation panel 11 and the steering handle 12. Is configured. The operation panel 11 is configured to include the display means 31 and the operation means 32 of the navigation system 30 according to the present invention (FIG. 4).
[0013]
Further, a chemical tank 24 is disposed on the rear part of the main frames 6L and 6R. A driver's seat 14 is formed at the front center of the chemical tank 24, and the chemical tank 24 surrounds the side portion and the rear portion. It is placed to be. And step 13 is provided between the chemical | medical solution tank 24 and the bonnet 10, and boarding steps 86 * 86 for getting on / off to this step 13 are attached to main frame 6L * 6R.
[0014]
The boom portion 25 is composed of a boom 80 having a plurality of nozzles 23, 23,... For spraying a chemical solution, and a mechanism for moving the boom 80 up and down. The boom 80 is a front boom 81 (FIG. 4) located in front of the traveling vehicle 27, and left and right side booms 82 </ b> L and 82 </ b> R that are pivotally supported at both ends of the front boom 81 and extend sideways so as to be foldable. It is composed of The boom 80 is provided with a plurality of nozzles 23, 23,. Boom opening / closing cylinders 83 and 83 are interposed between the front boom 81 and the side booms 82L and 82R, respectively, and by extending and retracting the boom opening and closing cylinders 83 and 83, the side booms 82L and 82R. Can be rotated to a working position that extends in the horizontal direction so as to be substantially in line with the front boom 81 and a storage position that is positioned rearwardly upward in the front-rear direction.
[0015]
Further, the front boom 81 and the front portion of the main frames 6L and 6R are connected by a parallel link, and boom lifting cylinders 88 and 88 are interposed between one of the parallel links and the main frames 6L and 6R. A lifting / lowering link device 87 that allows the boom 80 to be moved up and down by extending and lowering the boom lifting cylinders 88 and 88 is configured. Further, a substantially horizontal center of the front boom 81 is supported so as to be tiltable to the left and right with respect to the lifting link device 87, and a boom horizontal control cylinder 89 is interposed between the front boom 81 and the lifting link device 87, thereby the traveling vehicle. The boom 80 is horizontally controlled so that the boom 80 maintains a substantially horizontal posture even when the lever 27 is tilted.
[0016]
The pump unit 26 obtains power from the engine 9 and pumps the chemical solution in the chemical solution tank 24 to the nozzles 23, 23..., And the spray amount related to the control of the chemical solution discharged from the spray pump 4. It is comprised by the control apparatus 3 grade | etc.,. The spray pump 4 is disposed on the subframes 84L and 84R extending at the rear of the traveling vehicle 27 so that the crankshaft built in the crankcase of the spray pump 4 is positioned in the vehicle front-rear direction via a support member. An air chamber, a safety valve, and the like are provided in the upper right part of the crankcase. The spray amount control device 3 includes a flow rate control valve, a motor related to opening and closing of the flow rate control valve, and the like, and is disposed around the crankcase of the spray pump 4.
[0017]
The work vehicle 1 configured as described above travels on the site by the traveling vehicle 27 with the boom 80 spread, and at the same time, the chemical solution in the chemical solution tank 24 is metered by the pump unit 26 and is pumped to the boom unit 25. .. Are sprayed from the nozzles 23, 23...
[0018]
Next, the navigation system according to the present invention will be described. That is, as shown in FIG. 5, the navigation system 30 of the present invention displays the current current position and indicates the traveling direction of the work vehicle 1 that performs work while traveling in a predetermined site. Operational (working) information is provided to the operator via the display means 31, and a planned traveling route storage means 40 that creates a plurality of different traveling route candidates in advance by a predetermined operation and stores the routes. And a means 51 for displaying a desired travel route that can correspond to the work site condition from the travel routes so as to be selectable to the operator. In addition, the navigation system 30 includes a position detection unit 33 that detects the current position, a trajectory determination unit 37 that determines a travel locus based on the current position detection result, and the work vehicle 1 to recognize the work site. When the vehicle travels on the outer periphery, the outer periphery traveling recognition means 52 recognizes that the work vehicle 1 travels on the outer periphery of the work target site, and the site outer shape determination unit determines the work target area of the site by the travel. 53 and route generation means 54 for creating a travel route based on the discrimination result of the work area.
[0019]
Hereinafter, the configuration of the navigation system 30 will be described in detail. In FIG. 5, the position detection means 33 uses the above-described GPS, and is a means for detecting the current position of the work vehicle 1. The position detection means 33 is connected to the control device 85 of the navigation system 30. Note that the GPS system that constitutes the position detection means 33 may be a single side position, a relative side position, a DGPS (differential GPS) side position, or the like, in addition to the RTK-GPS method described above.
[0020]
In FIG. 5, the planned travel route storage means 40 is a means for storing a plurality of different travel routes in advance. Here, the traveling route corresponds to the shape of the site and is the route of the work vehicle 1 that is designed to perform work most efficiently. For example, in the case of a chemical solution spraying work vehicle, the chemical solution is uniformly distributed throughout the site. This is the shortest path for spraying. Among the travel routes, the route specified by the operator according to the site to be worked is the planned travel route. The travel route is the work site, that is, the site under management, or the work vertical and horizontal width of the site to be under management, crop planting direction, work start position, work It is designed for each site corresponding to a predetermined operation end position and the like, and as shown in FIG. The planned travel route storage means 40 is configured to be able to store a plurality of travel routes in advance, and is configured to be able to be added or deleted later, and can be updated according to the management status.
[0021]
In FIG. 5, means 51 is a means for displaying a desired travel route that can correspond to the work site conditions from the travel routes, and is a means for displaying to the operator in a selectable manner. Here, the work target site conditions are the work height and width of the site, the planting direction of the crop, and the like, which are input to the control device 85 by the operator by the operation means 32 described later. The desired travel route that can correspond to the work target site conditions is a travel route required by the operator among travel routes that should be candidates for the planned travel route 41, and is selected from a plurality of travel routes. It is narrowed down by three parameters: crop planting direction, site work vertical and horizontal width, and work vehicle 1 work ability. Using these parameters, for example, as shown in FIG. 7, the work width “AL” of the site is specified based on the planting direction of the crop (arrow 49), and the work width “AL” and the work vehicle 1 The number of steps moving in the planting direction from the work capacity “L” (for example, the spreading width (boom width) by the chemical solution spreading work vehicle) is specified. In this example, since the work width is “AL” and the work ability of the work vehicle 1 is “L”, the number of steps moving in the planting direction is specified as “A”. In this way, first, the travel route is narrowed down by the number of processes, and then, as shown in FIG. 8, a plurality of spraying methods corresponding to the number of processes and the entrance / exit arrangement are displayed on the display unit 31 as candidates. For example, as the doorway arrangement with the same entrance / exit with respect to the work site of the work vehicle 1, the normal method candidates 41 a and 41 b, the pillowless method candidate 41 c, and the one-side pillowless method candidate 41 d are displayed. The entrance / exit arrangement is determined by the operator according to the environment around the site, and as shown in FIG. 9, the same entrance / exit arrangement 56a, entrance / exit facing arrangement 56b, entrance / exit side arrangement 56c, and entrance / exit diagonal arrangement 56d. Although there are two arrangement patterns, other patterns can be created according to the shape of the land, the adjacent terrain of the road to and from the road, and the like. In the figure, S indicates an inlet (start position), and G indicates an outlet (end position). And displaying to be selectable to the operator means displaying the planned travel route 41 on the display means 31 so as to be determined by the operation of the operation means 32 by the operator from among the candidates 41a, 41b, 41c and 41d. Yes, for example, as shown in FIG. 8, the candidates 41a, 41b,... Of the planned travel route 41 are displayed in order on the display means 31 so that the operator can display and determine the desired candidates on the operation means 32. And so on.
[0022]
In FIG. 5, the display means 31 is a means having an image surface such as a liquid crystal display and allowing the operator to recognize operation information such as the scheduled travel route and the current position. As shown in FIG. 10, the screen display displayed on the display means 31 is configured to be switched between the wide area display 69 and the enlarged display 79. In the wide area display 69 / enlarged display 79, 1a is a work vehicle position display indicating the work vehicle 1.
[0023]
In FIG. 6, the operation means 32 is a switch device constituted by a push button or the like, and is a means for the operator to switch the display screen on the display means 31. The operation means 32 may be configured as a touch panel in the display means 31.
[0024]
In FIG. 5, the work area identifying means 36 is means for identifying the work ability of the work vehicle 1 at each position on the actual travel route. Here, as shown in FIG. 7, the work capacity corresponds to the width L of the boom 80 in, for example, a chemical spray work vehicle, and identifies the width L as a work area. Further, the work area identifying means 36 is based on the control status of the flow rate control valve and the like from the spray amount control device 3 connected to the control device 85, for example, as shown in FIG. When the spraying is performed using only one side, the work area is identified as the width La. Furthermore, the work area identification means 36 has a function of displaying the work state on the display means 31. For example, as shown in FIG. 6, the ON / OFF state of spraying in the front boom 81 and the side booms 82L and 82R. The display 36a is displayed on the display means 31.
[0025]
In FIG. 5, the trajectory discriminating means 37 is based on the current position detection result by the position detecting means 33 and the work area identification result by the work area identifying means 36, as shown in FIG. This is means for discriminating the work locus 45. The travel trajectory 44 is obtained by the trajectory discriminating means 37 continuously analyzing the current position detection result by the position detecting means 33. The work trajectory 45 is obtained by the trajectory discriminating means 37 continuously analyzing the work area identified at each point of the travel trajectory 44.
[0026]
In FIG. 5, the trajectory display means 38 is a means for displaying the travel trajectory 44 and the work trajectory 45 on the display means 31 so as to overlap the planned travel path 41. The display form is as shown in the example of FIG. 6, for example, the travel locus 44 is displayed as points, and the work locus 45 is shaded.
[0027]
In FIG. 5, the outer periphery travel recognition means 52 travels the outer periphery of the work target site when the work vehicle 1 travels the outer periphery of the work target site in order to recognize the work target site. It is a means to recognize what to do. As shown in FIG. 7, the traveling on the outer peripheral portion of the work target site (hereinafter referred to as “outer peripheral portion traveling”) is performed by actually moving the work vehicle 1 to determine the work target site from the moving distance of the work vehicle 1. This is performed to obtain the dimensions of the work, that is, the work vertical width T and the work horizontal width AL. Then, the outer periphery traveling recognition means 52 is, for example, a chemical solution spraying vehicle, based on the information that the spraying on the side booms 82L and 82R by the spraying amount control device 3 is OFF. Recognize driving. The recognition of the outer periphery traveling may be based on an input operation by the operation of the operation means 32 by the operator.
[0028]
In FIG. 5, the site outline discriminating means 53 is based on the travel trajectory 44 by the trajectory discriminating means 37 when the outer circumference travel recognizing means 52 recognizes that the work vehicle 1 travels the outer circumference. It is means for discriminating the shape and size of the work target site 77 or the work target area 78. For example, when the outer periphery travels counterclockwise on the site as shown in FIG. 7, the outer periphery travel recognition means 52 travels on the outer periphery based on the fact that spraying from the right side boom 82R is OFF. Recognize that. Then, the site outline discriminating means 53 starts the measurement of the movement distance with the time point when the outer periphery travel is recognized as the measurement start point 53a of the outer periphery travel, and after traveling on the outer periphery of the work target site 77, the measurement start point again. The end of the outer periphery travel is recognized with the time when it reaches 53a as the end point of the outer periphery travel. In this example, the outer periphery travel is performed while the chemical solution is sprayed by the left side boom 82L. When the outer periphery travel is finished, the inner area where the chemical solution is sprayed is the work site 77. Is recognized as a work target area 78. The position detection means 33 recognizes that the measurement starting point 53a has been reached. In addition, the above outer periphery traveling may be performed solely for determining the outer shape of the work target site 77 without performing a work such as chemical spraying. For example, the operator operates the operation means 32. Then, it is input that the vehicle is traveling on the outer periphery, and the work vehicle 1 is made to go around the outer periphery of the work site 77. In this case, the work target site 77 and the work target area 78 coincide. According to this example, by measuring the work target area 78 for each site, the work target area 78 can be used as site management information. Further, the site outline discriminating means 53 is configured to be able to acquire information relating to the planting direction of the crop. After the outer circumference running recognition means 52 recognizes the outer circumference running, as shown in FIG. The direction is the planting direction? By displaying a pop-up display 53b such as “Yes / No”, the operator is prompted to input information on the planting direction.
[0029]
In FIG. 5, the route generation unit 54 is a unit that creates a travel route based on the recognition result of the work target area 78 by the site outline determination unit 53. As shown in FIG. 7, the route generation unit 54 specifies the number of steps moving in the planting direction from the work target area 78 and the planting direction (arrow 49), as in the above example, The travel route corresponding to the number of steps is displayed on the display unit 31 as the planned travel route 41. In addition, you may make it display a several driving | running route so that selection is possible by the above-mentioned means 51 (FIG. 8).
[0030]
In FIG. 5, each of the above means is connected to the control device 85, thereby configuring a navigation system 30 that performs various types of information processing. By using the navigation system 30, The operator can easily determine the scheduled travel route 41. Hereinafter, an embodiment of determining the scheduled travel route 41 performed in the navigation system 30 will be described using an example of a screen display of the display unit 31.
[0031]
(1) First configuration form
Book Constitution The form is an embodiment that simplifies the determination of the scheduled travel route 41 performed by the navigation system 30 by providing the operator with a plurality of travel routes corresponding to the work site conditions. As shown in FIG. 12, a menu screen 94 is displayed on the display means 31 by the control device 85. When site condition setting is selected by the operator, an input screen 95 for inputting work site conditions is displayed. The information about the vertical width, horizontal width, and crop planting direction of the work target site 77 is input. In this example of the input screen, the vertical width and horizontal width of the site are input to the vertical width input box 95a and the horizontal width input box 95b, respectively, and the planting direction is determined by moving the crop planting direction designation arrow 95c. . In this way, when the work target site condition is input, the control device 85 specifies the number of steps to move in the planting direction based on the input work target site condition, and stores it in the scheduled travel route storage unit 40. One of the candidates 41a corresponding to the planned travel route 41 is displayed from the travel routes (screen display 96). This candidate 41a is a travel route in which the spraying method is the normal method and the arrangement of the entrance and exit of the work vehicle 1 is the same. Next, the operator switches the display of the candidate 41 a by using the operation means 32 and selects a desired planned travel route 41. That is, as shown in FIG. 8, candidates 41b, 41c,... Having different spraying methods and entrance arrangements are displayed in order, and one candidate is determined as the scheduled travel route 41. As described above, the planned travel route 41 can be easily determined by the input operation of the work target site condition by the operation unit 32 and the selection operation of the planned travel route 41 from the candidates 41a, 41b. For each work target site 77 under management, the operation target site condition input operation by the operating means 32 is performed once, so that the individual work target site conditions for each work target site 77 are stored in the planned travel route memory. Since it is stored in the means 40, in the subsequent operations, the planned travel route 41 can be determined only by selecting the planned travel route 41 from the candidates 41a, 41b.
[0032]
(2) first Embodiment of
In the present embodiment, the actual work is performed by actually traveling on the outer periphery of the work target site to recognize the work target area and providing the operator with a travel route corresponding to the work target area as a scheduled travel route. This is an embodiment that simplifies the creation of a planned travel route suitable for the target site. As shown in FIG. 7, in the work site 77, spraying from the right side boom 82 </ b> R is turned off, while spraying from the left side boom 82 </ b> L and the front boom 81 is turned on while spraying chemicals. The outer periphery travels. In this outer periphery traveling, the control device 85 recognizes the range where the chemical solution spray is necessary, that is, the work target region 78, by the outer periphery traveling recognizing means 52 and the site contour determining means 53. In FIG. 7, the portion of the work trajectory 45 that is shaded is displayed by the trajectory display means 38, whereby the operator can recognize the progress of the work. Then, as shown in FIG. 13, when the outer periphery traveling is finished, the control device 85 displays the screen display 57 a on the display unit 31, and then specifies the work target area 78 by the work area identification unit 36. The planned traveling route 41 corresponding to the work target area 78 is created by the route generating means 54, and the screen display 57b is displayed. In this way, route generation can be easily performed by running around the outer periphery. Moreover, even if the site has a complicated shape by actually running the outer periphery, the site shape can be recognized with high accuracy, and the optimal scheduled travel route 41 can be generated for the site shape. it can. When the work is performed along the generated planned travel route 41, navigation is performed like the screen displays 57c and 57d, so that the operator can perform the work while grasping the progress status. .
[0033]
In addition, this first As in the embodiment, when the outer periphery travels while spraying the chemical solution, it is preferable to create the planned travel route 41 as shown in FIG. That is, in the generation of the scheduled travel route 41 when the outer periphery travels while performing the operation such as chemical spraying, among the work target regions, the region worked in the outer periphery travel, that is, the headland region 78a. Is a planned traveling route 41 in which a turning operation is performed and a straight traveling operation should be performed in the region 78b other than the headland. If the turning operation is performed in an area other than the headland, as shown in FIG. 14B, an area 78c that is not operated outside the turning is formed, but the display of FIG. As shown in the screen 57e, by turning in the headland region 78a, a region 78c that is not operated in the region 78b other than the headland is not formed. As described above, by not creating the non-worked area 78c, the entire work target area 78 can be worked uniformly. There is no negative impact on training. In addition, as shown to the candidate 41e of FIG. 8, it can also select about the planned driving | running route 41 of this embodiment. In addition, the candidate 41e is assumed to be selected when a headland is worked in the outer periphery traveling, for example, the work target site 77 (FIG. 7) is adjacent to a farm road or a fence. It is also assumed that it is selected when the vehicle is turned on the farm road, the fence or the like and only the straight operation is performed in the work target area 78. In this way, the operator can select the candidate 41e arbitrarily according to the shape of the work target site 77, so that the entire work target region 78 can be worked uniformly.
[0034]
That is, in a navigation system that provides operation information to an operator of a work vehicle that performs work while traveling in a predetermined site, means for storing a plurality of travel routes in advance, and work site conditions from the travel routes And a means for displaying a desired travel route that can be selected by the operator in a selectable manner, so that the travel route corresponding to the work site condition is selectively displayed from a plurality of pre-stored travel routes. A simple planned travel route can be easily determined.
[0035]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
In a navigation system that provides operation information to an operator of a work vehicle that performs work while traveling in a predetermined site, position detection means (33) for detecting the current position, and determination of a travel locus based on the current position detection result A trajectory discriminating means (37), an outer periphery traveling recognition means (52) for recognizing traveling on the outer periphery of the work target site, and a site outline discriminating means (53) for discriminating the work target area of the site by the travel. ) And route generation means (54) for creating a travel route based on the discrimination result of the work area, The position detection means (33) is a means for detecting the current position of the work vehicle (1) using GPS, and the trajectory determination means (37) is a current position detection by the position detection means (33). Based on the result and the work area identification result by the work area identification means (36) which is a means for identifying the work ability of the work vehicle (1) at each position on the actual travel route, the work vehicle (1) travels. It is means for discriminating the trajectory (44) and the work trajectory (45), and the outer periphery travel recognition means (52) moves the work vehicle (1) around the outer periphery of the work target site in order to recognize the work target site. It is a means for running and recognizing the outer peripheral part of the work target site, and the travel of the outer peripheral part of the work target site is the travel distance of the work vehicle (1) by actually running the work vehicle (1). To the dimensions of the work site, that is, the work vertical width T), a means for obtaining the work width (AL), and the site outline discriminating means (53) indicates that the work vehicle (1) travels on the site outer periphery by the outer periphery running recognition means (52). A means for discriminating the shape and size of the work target site (77) or the work target area (78) based on the travel trajectory (44) by the trajectory discriminating means (37). (54) specifies the number of steps moving in the planting direction from the work target area (78) and the planting direction (49), and sets the travel route corresponding to the number of steps as the planned travel route (41). As a means for displaying on the display means (31). Therefore, it is not necessary to provide a measurement index on the outer periphery of the site, and the route creation work can be simplified.
In addition, it is possible to provide the operator with a travel route according to the actual site shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a GPS device used in a navigation system of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a reference station unit and a mobile station unit that constitute a GPS device.
FIG. 3 is a side view showing a configuration of a chemical solution spraying work vehicle to which the navigation system is applied.
FIG. 4 is also a plan view.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a navigation system.
FIG. 6 is a diagram showing an operation panel including display means.
FIG. 7 is a diagram showing a work target site and a work target area.
FIG. 8 is a diagram showing an example of planned travel route candidates.
FIG. 9 is a diagram showing a form of an entrance / exit arrangement.
FIG. 10 is a diagram showing a display screen in wide area display / enlarged display.
FIG. 11 is a diagram showing a form of pop-up display.
FIG. 12 is a diagram showing a form of an input screen for inputting work site conditions.
FIG. 13 is a diagram showing a screen display from route generation to navigation by outer periphery traveling.
FIG. 14A is a diagram showing a preferred planned travel route when an operation is performed in the outer periphery traveling. (B) is a figure showing about the field where work is not done.
[Explanation of symbols]
40 Means for storing a plurality of travel routes in advance (planned travel route storage means)
41a Planned route candidate
41b Candidate for planned travel route
41c Planned route candidate
41d Planned route candidate
51 Means for selecting and displaying a travel route
52 Outer periphery travel recognition means

Claims

In a navigation system that provides operation information to an operator of a work vehicle that performs work while traveling in a predetermined site, position detection means (33) for detecting the current position, and determination of a travel locus based on the current position detection result A trajectory discriminating means (37), an outer periphery traveling recognition means (52) for recognizing traveling on the outer periphery of the work target site, and a site outline discriminating means (53) for discriminating the work target area of the site by the travel ) And route generation means (54) for creating a travel route based on the discrimination result of the work area, and the position detection means (33) uses GPS to determine the current position of the work vehicle (1). The trajectory discriminating means (37) identifies the current position detection result by the position detecting means (33) and the work ability of the work vehicle (1) at each position on the actual travel route. Means for discriminating the travel locus (44) and the work locus (45) of the work vehicle (1) based on the result of the work area identification by the work area identification means (36) as means for The recognition means (52) is a means for recognizing the outer periphery of the work target site by causing the work vehicle (1) to travel on the outer periphery of the work target site in order to recognize the work target site. The outer periphery travels by actually moving the work vehicle (1) so that the dimensions of the work site, that is, the work vertical width (T) and the work horizontal width (AL) are determined from the moving distance of the work vehicle (1). The site outline discrimination means (53) is a means for obtaining the trajectory discrimination means when the outer periphery travel recognition means (52) recognizes that the work vehicle (1) travels on the site outer periphery. Based on the travel locus (44) according to (37) It is a means for discriminating the shape and dimensions of the elephant site (77) or the work target area (78), and the route generating means (54) is based on the work target area (78) and the planting direction (49). A navigation system characterized in that the number of steps moving in the planting direction is specified, and a travel route corresponding to the number of steps is displayed on the display means (31) as a planned travel route (41) .