JP6318805B2 - 圃場形状決定装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば、圃場の状況に関する作業マップ作成システムに応用可能である圃場形状決定装置に関する。

圃場の状況に関する情報を記録し、作業マップを作成する作業マップ作成システムが、知られている。

上記のシステムを応用することにより、作業マップを作成して次回以降の施肥などの作業における作業車両の自動制御および無人化を実現し、作業効率を向上することが可能となる。

そして、このような目的のためには、作業車両が走行する圃場における作業ポイントの各々の、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）座標平面における位置を示すＧＰＳ位置データに基づいて、圃場の形状を正確に決定することが、しばしば要求される。

なお、多数の測定位置の座標から多角形土地の面積を算出するＧＰＳ測量システムが、知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００９−３００４０７号公報

しかしながら、前述された従来のシステムにおいては、圃場の形状の決定を正確に行おうとすると、膨大な個数の座標に基づいて計算を行なう必要が生じやすく、演算処理負荷の増大が回避しがたい。

本発明は、前述された従来の課題を考慮し、演算処理負荷の増大を抑制することが可能な圃場形状決定装置を提供することを目的とする。

第１の本発明は、作業車両（１００）が走行する圃場における作業ポイントの各々の、平面における位置を示す位置データに基づいて、前記圃場の形状を決定する圃場形状決定装置であって、
前記位置データを入力する位置データ入力部（２１０）と、
前記位置データに基づいて、前記平面におけるあらかじめ定められた三つ以上の方向の各々に関し、前記方向に対応する前記平面の仮想座標系の原点からの距離が最大である前記作業ポイントを、最大作業ポイントとして決定する最大作業ポイント決定部（２３０）と、
前記最大作業ポイントの内、前記方向が隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形の形状を、前記圃場の形状として決定する圃場形状決定部（２３０）と、
前記図形の面積を計算する面積計算部（２３０）と、
を備え、
前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、前記位置データ入力部（２１０）が前記位置データを新たに入力するたびに、前記最大作業ポイントを決定し、
面積計算部（２３０）は、前記最大作業ポイントが決定されるたびに、前記図形の面積を計算し、
前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、新たに前記計算された図形の面積が直前に前記計算された図形の面積より小さい場合には、前記新たに入力された位置データに基づいて前記決定した最大作業ポイントを、直前に前記決定した最大作業ポイントに戻すことを特徴とする圃場形状決定装置である。

第２の本発明は、前記方向が隣接する最大作業ポイントは、前記三つ以上の方向に対応する前記仮想座標系の原点を全て一致させることによって決定されることを特徴とする、第１の本発明の圃場形状決定装置である。
第３の本発明は、前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、前記新たに入力された位置データが示す位置が、直前に前記決定した最大作業ポイントの位置の何れからも所定基準を越えて離れている場合には、前記新たに入力された位置データは別の圃場における作業ポイントの位置を示すと判断することを特徴とする、第１の本発明の圃場形状決定装置である。

第４の本発明は、作業車両（１００）が走行する圃場における作業ポイントの各々の、平面における位置を示す位置データに基づいて、前記圃場の形状を決定する圃場形状決定装置であって、
前記位置データを入力する位置データ入力部（２１０）と、
前記位置データに基づいて、前記平面におけるあらかじめ定められた三つ以上の方向の各々に関し、前記方向に対応する前記平面の仮想座標系の原点からの距離が最大である前記作業ポイントを、最大作業ポイントとして決定する最大作業ポイント決定部（２３０）と、
前記最大作業ポイントの内、前記方向が隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形の形状を、前記圃場の形状として決定する圃場形状決定部（２３０）と、
前記図形の面積を計算する面積計算部（２３０）と、
を備え、
前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、前記位置データ入力部（２１０）が前記圃場における前記作業ポイントの各々の前記位置データを全て入力してから、前記最大作業ポイントを決定し、
前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、前記作業車両（１００）の走行に応じて順序付けられた前記位置データを新たに採用しながら、それまでに前記採用した位置データも利用して、前記最大作業ポイントを決定していき、
面積計算部（２３０）は、前記最大作業ポイントが決定されるたびに、前記図形の面積を計算し、
前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、新たに前記計算された図形の面積が直前に前記計算された図形の面積より小さい場合には、前記新たに採用した位置データに基づいて前記決定した最大作業ポイントを、直前に前記決定した最大作業ポイントに戻すことを特徴とする圃場形状決定装置である。

第５の本発明は、前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、前記作業車両（１００）の走行に応じて順序付けられた前記位置データを新たに採用しながら、それまでに前記採用した位置データも利用して、前記最大作業ポイントを決定していき、前記新たに採用した位置データが示す位置が、直前に前記決定した最大作業ポイントの位置の何れからも所定基準を越えて離れている場合には、前記新たに採用した位置データは別の圃場における作業ポイントの位置を示すと判断することを特徴とする、第４の本発明の圃場形状決定装置である。

第１の本発明によって、方向が隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形の形状を、圃場の形状として決定する圃場形状決定部（２３０）を備えるので、演算処理負荷の増大を抑制することが可能である。
そして、第１の本発明によって、位置データを新たに入力するたびに、最大作業ポイントを決定するので、リアルタイムで演算処理を行うことが可能である。
さらに、第１の本発明によって、図形の面積を計算する面積計算部（２３０）を備えるので、圃場の形状が不正確に決定されてしまう恐れを低減することが可能である。

第２の本発明によって、第１の本発明の効果に加えて、方向が隣接する最大作業ポイントは、三つ以上の方向に対応する仮想座標系の原点を全て一致させることによって決定されるので、演算処理負荷の増大をより抑制することが可能である。
第３の本発明によって、第１の本発明の効果に加えて、新たに入力された位置データが示す位置が、直前に決定した最大作業ポイントの位置の何れからも所定基準を越えて離れている場合には、新たに入力された位置データは別の圃場における作業ポイントの位置を示すと判断するので、圃場の形状が不正確に決定されてしまう恐れを低減することが可能である。

第４の本発明によって、方向が隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形の形状を、圃場の形状として決定する圃場形状決定部（２３０）を備えるので、演算処理負荷の増大を抑制することが可能である。
そして、第４の本発明によって、位置データを全て入力してから、最大作業ポイントを決定するので、ノンリアルタイムで演算処理を行うことが可能である。
さらに、第４の本発明によって、図形の面積を計算する面積計算部（２３０）を備えるので、圃場の形状が不正確に決定されてしまう恐れを低減することが可能である。

第５の本発明によって、第４の本発明の効果に加えて、新たに採用した位置データが示す位置が、直前に決定した最大作業ポイントの位置の何れからも所定基準を越えて離れている場合には、新たに採用した位置データは別の圃場における作業ポイントの位置を示すと判断するので、圃場の形状が不正確に決定されてしまう恐れを低減することが可能である。

本発明における実施の形態の作業車両およびタブレット端末装置のブロック図 本発明における実施の形態の作業車両およびタブレット端末装置の左側面図 本発明における実施の形態の作業車両およびタブレット端末装置の平面図 本発明における実施の形態の回転ＧＰＳ仮想座標系を説明する説明図 本発明における実施の形態の隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形Ｇ［ｔ］を説明する説明図 （ａ）本発明における実施の形態の隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形Ｇ［ｔ］の面積Ｓ［ｔ］を説明する説明図、（ｂ）本発明における実施の形態の隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形Ｇ［ｔ＋Δｔ］の面積Ｓ［ｔ＋Δｔ］を説明する説明図 本発明における実施の形態の圃場区枠決定方法を説明する説明図（その一） 本発明における実施の形態の圃場区枠決定方法を説明する説明図（その二） 本発明における実施の形態の圃場区枠決定方法を説明する説明図（その三） 本発明における実施の形態の圃場区枠決定方法を説明する説明図（その四） 本発明における実施の形態の圃場区枠決定方法を説明する説明図（その五） 本発明における実施の形態の圃場区枠決定方法を説明する説明図（その六） 本発明における実施の形態の圃場区枠決定方法を説明する流れ図 本発明における実施の形態の作業車両の重複通過領域を説明する説明図 本発明における実施の形態の苗植付部の制御動作を説明する説明図 本発明における実施の形態の施肥部における肥料消費量を説明する説明図 本発明における実施の形態の苗植付部における苗消費量を説明する説明図 本発明における実施の形態の走行アシスト情報の出力制御動作を説明する説明図

以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。

まず、図１〜３を主として参照しながら、本実施の形態の作業車両１００およびタブレット端末装置２００の構成について具体的に説明する。

ここに、図１は、本発明における実施の形態の作業車両１００およびタブレット端末装置２００のブロック図であり、図２は、本発明における実施の形態の作業車両１００およびタブレット端末装置２００の左側面図であり、図３は、本発明における実施の形態の作業車両１００およびタブレット端末装置２００の平面図である。

まず、作業車両１００の構成について説明する。

作業車両１００は、左右の前輪１０１および後輪１０２、ステアリングハンドル１０３、苗植付部１４０、苗植付部状態検知部１５０、施肥部１６０ならびに施肥部状態検知部１７０などを備える。

そして、作業車両１００は、ＧＰＳデータ取得部１１０、作業車両電子制御部１２０および作業車両通信部１３０などを備える。

つぎに、タブレット端末装置２００の構成について説明する。

タブレット端末装置２００は、入出力ユニット２１０、メモリー２２０、中央演算ユニット２３０、タッチパネル２４０およびＧＰＳデータ取得部２５０などを備える。

メモリー２２０には、作業車両１００が走行する圃場における作業ポイントの各々の、ＧＰＳ座標平面における位置を示すＧＰＳ位置データに基づいて、圃場の形状を決定するためのプログラムが格納されている。

なお、タブレット端末装置２００は、本発明の圃場形状決定装置の一例である。

また、入出力ユニット２１０は、本発明の位置データ入力部の一例である。

また、中央演算ユニット２３０は、本発明の、最大作業ポイント決定部、圃場形状決定部および面積計算部を含む手段の一例である。

つぎに、本実施の形態の作業車両１００およびタブレット端末装置２００の動作について具体的に説明する。

作業車両１００が走行する圃場における作業ポイントの各々の、ＧＰＳ座標平面における位置を示すＧＰＳ位置データは、ＧＰＳデータ取得部１１０によって、たとえば、時間間隔Δｔ（＝０．２秒）の取得タイミングに応じてつぎつぎとリアルタイムで取得されていく。

そして、作業車両電子制御部１２０および作業車両通信部１３０によって短距離無線通信などを利用して作業車両１００の側から送信されたＧＰＳ位置データは、入出力ユニット２１０によってタブレット端末装置２００の側でつぎつぎとリアルタイムで受信されていく。

すなわち、本実施の形態においては、ＧＰＳ位置データなどのＧＰＳデータは、作業車両１００の側のＧＰＳデータ取得部１１０によってリアルタイムで取得されて送信され、タブレット端末装置２００の側の入出力ユニット２１０によってリアルタイムで受信される。

しかしながら、タブレット端末装置２００が作業車両１００のどこかに置かれている場合には、ＧＰＳデータは、作業車両１００の側のＧＰＳデータ取得部１１０によって取得されるのではなく、タブレット端末装置２００の側のＧＰＳデータ取得部２５０によって取得されてもよい。もちろん、タブレット端末装置２００が作業車両１００のどこかに置かれてはいない場合には、ＧＰＳ位置データは、作業車両１００の側のＧＰＳデータ取得部１１０によって取得され、ＧＰＳ時間データは、タブレット端末装置２００の側のＧＰＳデータ取得部２５０によって取得されてもよい。

なお、ＧＰＳ位置データが、本当に作業ポイントのＧＰＳ位置データであるのか、それとも実際には非作業ポイントのＧＰＳ位置データであるのかは、所定基準に基づいて吟味され、非作業ポイントのＧＰＳ位置データであると判断されたＧＰＳ位置データは、たとえば、破棄される。

このような吟味は、ＧＰＳ、絶対方位センサーまたは速度センサーによって検知される作業車両１００の走行状態と、作業センサーによって検知される、田植機の植付クラッチ、コンバイン収穫機の刈取部またはトラクターのＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ）機構のオンオフ状態と、に基づいて、中央演算ユニット２３０による演算を利用して行われればよい。

また、作業車両１００の走行が行われていない車両停止状態においては、ＧＰＳ位置データの誤差が発生しやすいので、このような車両停止状態におけるＧＰＳ位置データは、走行速度がゼロになった地点の経度緯度と、現地点の経度緯度と、の平均値を利用して補正されてもよい。

さて、以下では、入出力ユニット２１０が、ＧＰＳ位置データを新たに入力するたびに、最大作業ポイントを決定することによって実行される、前述された圃場の形状を決定するプログラムが実行される動作について詳細に説明する。

（最大作業ポイント決定ステップ）図４に示されているように、中央演算ユニット２３０は、ＧＰＳ位置データに基づいて、ＧＰＳ座標平面におけるあらかじめ定められたｎ（≧３）個の方向角度
（数１）
０°≦θ₁＜θ₂＜…＜θ_n＜３６０°
の各々に関し、方向角度θ_k（１≦ｋ≦ｎ）に対応するＧＰＳ座標平面の回転ＧＰＳ仮想座標系の原点からの距離が最大である作業ポイントを、最大作業ポイントＰ_k［ｔ］（１≦ｋ≦ｎ）として決定する。

ここに、図４は、本発明における実施の形態の回転ＧＰＳ仮想座標系を説明する説明図である。

図４においては、黒丸は、時刻ｔまでにつぎつぎと受信されたＧＰＳ位置データが破線で表された走行経路に沿ってプロットされた点を表しており、θ＝θ_kの場合のみが、分かりやすく図示されており、方向角度θ_kに対応する回転ＧＰＳ仮想座標系のＸ軸およびＹ軸には、それぞれＸ_kおよびＹ_kが附されている。

本実施の形態においては、Ｘ方向が東西方向でありＹ方向が南北方向であるようなＸＹ直交座標系が、ＧＰＳ座標系としてあらかじめ与えられている。

そして、方向角度θ_k（１≦ｋ≦ｎ）に対応するＧＰＳ座標平面の回転ＧＰＳ仮想座標系の原点は、何れもＧＰＳ座標系の原点Ｏに一致している。

したがって、最大作業ポイントＰ_k［ｔ］の、方向角度θ_kに関しての原点Ｏからの距離δ_k［ｔ］と、最大作業ポイントＰ_k［ｔ］のＧＰＳ座標系における座標
（数２）
（Ｘ_k［ｔ］，Ｙ_k［ｔ］）
と、の間には、関係式
（数３）
δ_k［ｔ］＝Ｘ_k［ｔ］×ｃｏｓθ_k＋Ｙ_k［ｔ］×ｓｉｎθ_k
が成立する（１≦ｋ≦ｎ）。

もちろん、最大作業ポイントＰ_k［ｔ］そのものは、このようなＧＰＳ座標系の原点の取り方にはよらずに決定される。

そして、回転ＧＰＳ仮想座標系の原点は、ＧＰＳ座標系の原点以外の、互いに相異なる点であってもよい。

ただし、最大作業ポイントＰ_k［ｔ］は、時刻ｔまでにつぎつぎと受信されたＧＰＳ位置データを利用して見つけ出されるので、方向角度θ_kに関しての原点からの距離が最大である作業ポイントは、当然のことながら複数個見つけ出されるかもしれないが（図４参照）、そのような場合には、たとえば、ＧＰＳ位置データが最も新しく受信された作業ポイントが最大作業ポイントＰ_k［ｔ］として決定されればよい。

かくして、最大作業ポイントＰ_k［ｔ］（１≦ｋ≦ｎ）は、たとえば、直前に決定しメモリー２２０に格納しておいた最大作業ポイントＰ_k［ｔ−Δｔ］、および新たに入力されたＧＰＳ位置データを利用して、比較的に小さい中央演算ユニット２３０の演算処理負荷で決定される。

なお、中央演算ユニット２３０は、新たに入力されたＧＰＳ位置データが示す位置が、直前に決定した最大作業ポイントＰ_k［ｔ］（１≦ｋ≦ｎ）の位置の何れからも所定基準を越えて離れている場合には、新たに入力されたＧＰＳ位置データは別の圃場における作業ポイントの位置を示すと判断してもよい。

このような場合には、最大作業ポイント決定ステップの動作が中断され、後述される圃場形状決定ステップおよびメモリー格納ステップの動作が実行された後に、最大作業ポイント決定ステップの動作が再開されてもよい。

（圃場形状決定ステップ）図５に示されているように、中央演算ユニット２３０は、最大作業ポイントＰ_k［ｔ］（１≦ｋ≦ｎ）の内、方向角度θ_k（１≦ｋ≦ｎ）が隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形Ｇ［ｔ］の形状を、圃場の形状として決定する。

ここに、図５は、本発明における実施の形態の隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形Ｇ［ｔ］を説明する説明図である。

図５においては、ｎ＝８であって、
（数４）
θ₁＝０°，θ₂＝４５°，θ₂＝９０°，…，θ₈＝３１５°
の場合が、図示されている。

かくして、圃場の形状は、比較的に小さい中央演算ユニット２３０の演算処理負荷でかなり正確に決定される。

本実施の形態においては、方向角度θ_k（１≦ｋ≦ｎ）に対応するＧＰＳ座標平面の回転ＧＰＳ仮想座標系の原点は、前述されたように、何れもＧＰＳ座標系の原点Ｏに一致しており、方向角度θ_kが隣接する最大作業ポイントは、ｎ（≧３）個の方向角度に対応する回転ＧＰＳ仮想座標系の原点を全て一致させることによって決定される。

もちろん、方向角度θ_kが隣接する最大作業ポイントは、必ずしもこのようにＧＰＳ座標系を利用して決定される必要はない。

なお、図６（ａ）および（ｂ）に示されているように、中央演算ユニット２３０は、最大作業ポイントＰ_k［ｔ］（１≦ｋ≦ｎ）が決定されるたびに、図形Ｇ［ｔ］の面積Ｓ［ｔ］を計算し、新たに計算された図形Ｇ［ｔ＋Δｔ］の面積Ｓ［ｔ＋Δｔ］が直前に計算された図形Ｇ［ｔ］の面積Ｓ［ｔ］より小さい場合には、新たに入力されたＧＰＳ位置データに基づいて決定した最大作業ポイントＰ_k［ｔ＋Δｔ］（１≦ｋ≦ｎ）を、直前に決定した最大作業ポイントＰ_k［ｔ］（１≦ｋ≦ｎ）に戻してもよい。

ここに、図６（ａ）は、本発明における実施の形態の隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形Ｇ［ｔ］の面積Ｓ［ｔ］を説明する説明図であり、図６（ｂ）は、本発明における実施の形態の隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形Ｇ［ｔ＋Δｔ］の面積Ｓ［ｔ＋Δｔ］を説明する説明図である。

図６（ａ）および（ｂ）においては、ｎ＝８であって、最大作業ポイントＰ₂［ｔ＋Δｔ］が最大作業ポイントＰ₂［ｔ］の代わりに採用されるときには、図形Ｇ［ｔ＋Δｔ］の面積Ｓ［ｔ＋Δｔ］が図形Ｇ［ｔ］の面積Ｓ［ｔ］より小さくなってしまう場合が、図示されている。

前述されたように、ＸＹ直交座標系が、ＧＰＳ座標系として与えられており、方向角度θ_k（１≦ｋ≦ｎ）は、（数１）の関係式が成立するように定められている。

したがって、極めて簡単な関係式
（数５）
Ｓ［ｔ］＝Σｓ_k［ｔ］ （和は１≦ｋ≦ｎについて取られる）
（数６）
ｓ_k［ｔ］＝（Ｘ_k［ｔ］−Ｘ_k+1［ｔ］）（Ｙ_k［ｔ］＋Ｙ_k+1［ｔ］）／２
が成立する。

かくして、通常は時刻ｔの広義の単調増加関数であると考えられる面積Ｓ［ｔ］が、ＧＰＳ位置データの誤差などにともなって減少してしまった場合にも、中央演算ユニット２３０の演算処理負荷の増大が惹起されずに、圃場の形状が不正確に決定されてしまう恐れが低減される。

（メモリー格納ステップ）中央演算ユニット２３０は、圃場の形状として決定した図形Ｇ［ｔ］の形状を、メモリー２２０に格納する。

このようなメモリー２２０への格納を行うタイミングは、具体例には、作業車両１００が直近に決定した図形Ｇ［ｔ］の形状に対応する圃場区枠から所定距離を越えて離れたタイミング、またはＧＰＳ位置データが非作業ポイントのＧＰＳ位置データであると所定期間を越えて判断され続けたタイミング、などである。

メモリー２２０に格納された図形の形状は、（１）地図の上に圃場区枠として表示され、圃場作業進捗管理に利用されてもよいし、（２）あらかじめ地図の上に設定された圃場区枠と比較され、圃場作業が行われた圃場の特定に利用されてもよいし、（３）圃場面積の計算に利用されてもよいし、（３）圃場作業時間の推定に利用されてもよい。

なお、圃場の形状として決定された図形Ｇ［ｔ］の形状は、すでにメモリー２２０に格納されている同様な図形の形状と比較されてもよい。

そして、最短距離が所定基準を越えて離れていない図形が見つけ出された場合には、二つの図形は、同一の圃場に関する図形であると判断され、前述された最大作業ポイント決定ステップおよび圃場形状決定ステップの動作が、これら二つの図形を利用することにより改めて実行されてもよい。

もちろん、かくの如き図形の形状の比較が、前述されたアルゴリズムとは異なるアルゴリズムで決定される圃場区枠を利用して行われてもよい。

そこで、図７〜１２を主として参照しながら、本実施の形態の、前回の圃場区枠１０００との比較を行う圃場区枠決定方法について具体的に説明する。

ここに、図７〜１２は、本発明における実施の形態の圃場区枠決定方法を説明する説明図（その一〜その六）である。

さて、以下で説明されるこのような圃場区枠決定方法のアルゴリズムにおいては、前回の圃場区枠１０００が暫定的に決定される。

すなわち、図７〜９に示されているように、最初は、作業ポイントＰ［ｔ］の位置が、所定規則に基づいて前回の圃場区枠１０００の外形を与えるＮ（＝３６）個の作業ポイント（図示省略）の位置の何れからも所定距離ｄ₁（＝５メートル）を越えて離れている（図７参照）としても、途中で、作業ポイントＰ［ｔ］の位置が、前回の圃場区枠１０００の外形を与えるＮ個の作業ポイントの位置の何れかからは所定距離ｄ₁を越えて離れていない（図８参照）と判断されることがある。

すると、所定規則に基づいて、暫定的に決定されようとしている新たな今回の圃場区枠１００１は暫定的に決定された前回の圃場区枠１０００に融合されてしまい、前回の圃場区枠１０００は修正されていって最終的に決定される（図９参照）。

もちろん、圃場区枠が短時間の作業中断にともなって不必要に決定されてしまうことを回避したいのであれば、このような圃場区枠の融合は、前回の圃場区枠１０００の暫定的な決定からの経過時間が、たとえば、２４時間以内である場合にのみ行われてもよい。

そして、近隣の圃場の作業が短時間で行われる場合、または作業が長時間にわたって中断される場合にも、実際とは異なる圃場区枠が決定されてしまうことが抑制されるように、このような経過時間を変更するためのプログラムがメモリー２２０に格納されていてもよい。具体的には、暫定的に決定された前回の圃場区枠１０００を最終的に決定するための経過時間は、タッチパネル２４０に表示される「増加（＋ｘ時間または＋ｘ分）」アイコンまたは「減少（−ｘ時間または−ｘ分）」アイコンのタッチで調整されてもよいし、タッチパネル２４０に表示されるテンキーの操作で任意に入力されてもよい。

なお、図１０および１１に示されているように、最初から、作業ポイントＰ［ｔ］の位置が、前回の圃場区枠１０００の外形を与えるＮ個の作業ポイントの位置の何れかからは所定距離ｄ₁を越えて離れていない（図１０参照）のであれば、新たな今回の圃場区枠１００１は暫定的に決定されることさえなく、前回の圃場区枠１０００は修正されていき、最終的に決定される（図１１参照）。

また、図１２に示されているように、最初から最後まで、作業ポイントＰ［ｔ］の位置が、前回の圃場区枠１０００の外形を与えるＮ個の作業ポイントの位置の何れからも所定距離ｄ₁を越えて離れていれば、前回の圃場区枠１０００はそのまま最終的に決定され、新たな今回の圃場区枠１００１は暫定的に決定される。

つぎに、図１３を主として参照しながら、本実施の形態の、前回の圃場区枠１０００との比較を行う圃場区枠決定方法についてより具体的に説明する。

ここに、図１３は、本発明における実施の形態の圃場区枠決定方法を説明する流れ図である。

さて、メモリー２２０には、本実施の形態の圃場区枠決定方法のアルゴリズムが実行できるように、前回の圃場区枠１０００の外形を与えるＮ個の作業ポイントの位置が格納されている。

まず、圃場区枠決定方法のアルゴリズムをスタートし、刈脱作業レバー信号条件、走行速度条件および通信条件の何れもが成立しているか否かを判断する（ステップＳ１）。

なお、刈脱作業レバー信号条件は、刈脱作業レバー信号が、刈脱作業が行われていることを示すゼロの値であるという条件である。また、走行速度信号条件は、走行速度信号が、走行が行われていることを示す非ゼロの値であるという条件である。また、通信条件は、通信信号が、通信が行われていることを示す非ゼロの値であるという条件である。これら三つの条件は、アルゴリズムを実行するための前提条件である。

刈脱作業レバー信号条件、刈脱作業レバー信号条件、走行速度条件および通信条件の何れもが成立していると判断した（ステップＳ１）場合には、作業ポイントＰ［ｔ］の位置が、前回の圃場区枠１０００の外形を与えるＮ個の作業ポイントの位置の何れからも所定距離ｄ₁を越えて離れているか否かを判断し（ステップＳ２）、そうではないと判断した（ステップＳ１）場合には、リターンする。

作業ポイントＰ［ｔ］の位置が、前回の圃場区枠１０００の外形を与えるＮ個の作業ポイントの位置の何れからも所定距離ｄ₁を越えて離れていると判断した（ステップＳ２）場合には、別の圃場における作業が行われていると考えられるので、新たな今回の圃場区枠１００１を決定していき（ステップＳ３）、刈脱作業レバー信号条件、走行速度条件および通信条件の何れもが成立しているか否かを判断するとともに、作業車両１００が直近に決定した今回の圃場区枠１００１から所定距離ｄ₂（＝５メートル）を越えて離れたか否かを判断する（ステップＳ４）。そして、刈脱作業レバー信号条件、走行速度条件および通信条件の何れかは成立していないと判断した、または作業車両１００が直近に決定した今回の圃場区枠１００１から所定距離ｄ₂を越えて離れたと判断した（ステップＳ４）場合には、前回の圃場区枠１０００を最終的に決定し、新たな今回の圃場区枠１００１を暫定的に決定して（ステップＳ５）、リターンし、そうではないと判断した（ステップＳ４）場合には、作業ポイントＰ［ｔ］の位置が、前回の圃場区枠１０００の外形を与えるＮ個の作業ポイントの位置の何れからも所定距離ｄ₁を越えて離れているか否かを続けて判断していく（ステップＳ２）。

作業ポイントＰ［ｔ］の位置が、前回の圃場区枠１０００の外形を与えるＮ個の作業ポイントの位置の何れかからは所定距離ｄ₁を越えて離れていないと判断した（ステップＳ２）場合には、同一の圃場における作業が行われていると考えられるので、前回の圃場区枠１０００を修正していき（ステップＳ６）、刈脱作業レバー信号条件、走行速度条件および通信条件の何れもが成立しているか否かを判断するとともに、作業車両１００が直近に修正した前回の圃場区枠１０００から所定距離ｄ₂を越えて離れたか否かを判断する（ステップＳ７）。そして、刈脱作業レバー信号条件、走行速度条件および通信条件の何れかは成立していないと判断した、または作業車両１００が直近に修正した前回の圃場区枠１０００から所定距離ｄ₂を越えて離れたと判断した（ステップＳ７）場合には、前回の圃場区枠１０００を最終的に決定して（ステップＳ８）、リターンし、そうではないと判断した（ステップＳ７）場合には、前回の圃場区枠１０００を続けて修正していく（ステップＳ６）。

かくして、作業が作業者の休憩または苗の補給などのために中断された場合にも、多数の圃場区枠が不必要に決定され、同一の圃場が多数の別の圃場として認識されてしまう恐れが低減されるので、圃場作業進捗管理、圃場面積の計算および圃場作業時間の推定などにおける利便性が向上する。

なお、前述された実施の形態においては、中央演算ユニット２３０は、入出力ユニット２１０がＧＰＳ位置データを新たに入力するたびに、最大作業ポイントを決定した。

しかしながら、中央演算ユニット２３０は、入出力ユニット２１０が圃場における作業ポイントの各々のＧＰＳ位置データを全て入力してから、最大作業ポイントを決定してもよい。

もちろん、このような実施の形態においては、位置データが圃場形状決定装置の側でつぎつぎとリアルタイムで入力される必要は全くなく、別の圃場、たとえば、他の地域または外国などにおいて一年前に取得された位置データがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録媒体を利用して入力されてもよい。

また、このような実施の形態においては、中央演算ユニット２３０は、作業車両１００の走行に応じて順序付けられたＧＰＳ位置データを新たに採用しながら、それまでに採用したＧＰＳ位置データも利用して、最大作業ポイントＰ_k［ｔ］（１≦ｋ≦ｎ）を決定していき、最大作業ポイントＰ_k［ｔ］（１≦ｋ≦ｎ）が決定されるたびに、図形Ｇ［ｔ］の面積Ｓ［ｔ］を計算し、新たに計算された図形Ｇ［ｔ＋Δｔ］の面積Ｓ［ｔ＋Δｔ］が直前に計算された図形Ｇ［ｔ］の面積Ｓ［ｔ］より小さい場合には、新たに採用したＧＰＳ位置データに基づいて決定した最大作業ポイントＰ_k［ｔ＋Δｔ］（１≦ｋ≦ｎ）を、直前に決定した最大作業ポイントＰ_k［ｔ］（１≦ｋ≦ｎ）に戻してもよい。

また、このような実施の形態においては、中央演算ユニット２３０は、作業車両１００の走行に応じて順序付けられたＧＰＳ位置データを新たに採用しながら、それまでに採用したＧＰＳ位置データも利用して、最大作業ポイントＰ_k［ｔ］（１≦ｋ≦ｎ）を決定していき、新たに採用したＧＰＳ位置データが示す位置が、直前に決定した最大作業ポイントＰ_k［ｔ］（１≦ｋ≦ｎ）の位置の何れからも所定基準を越えて離れている場合には、新たに採用したＧＰＳ位置データは別の圃場における作業ポイントの位置を示すと判断してもよい。

以下においては、図１を主として参照しながら、ＧＰＳ位置データなどを利用して行われる、作業車両１００の作業車両電子制御部１２０による種々の制御動作などについて具体的に説明する。

（１）はじめに、苗植付部１４０および施肥部１６０が関連する制御動作について説明する。

作業車両１００が走行する圃場における作業ポイントの各々の、ＧＰＳ座標平面における位置を示すＧＰＳ位置データは、前述されたように、ＧＰＳデータ取得部１１０によって取得される。

しかしながら、このようなＧＰＳ位置データは、実際には大きさを有する作業車両１００の本体中心ポイントの位置を示しているにすぎない。

そこで、本発明における実施の形態の作業車両１００の重複通過領域Ａを説明する説明図である図１４に示されているような、作業車両１００の車幅Ｗによって生じる作業車両１００の重複通過領域Ａを考慮して、圃場面積の計算、圃場作業時間の推定、肥料および苗の必要量の推定、および収穫量の推定などを行うことが望ましい。

車幅Ｗを作業車両１００の走行距離に乗ずることによって得られる値から重複通過領域Ａの面積の値を減ずることによって、圃場面積の計算をより正確に行うことができる。

このような重複通過領域Ａは、作業車両１００の旋回などによっても生じるが、重複通過領域Ａが考慮されないと、肥料および苗の無駄な消費、無駄な耕耘、および重複施肥にともなう苗の発育不良などが惹起されたりすることがある。

そこで、部分条切りなどによる苗植付部１４０および施肥部１６０の制御動作が、実行される。たとえば、重複通過領域Ａの面積の値が大きいときには、可変施肥によって、電気抵抗、水温および水深などの実測値から得られた施肥量を減少させる減肥を実行することが望ましい。

もちろん、このようなデータは、メモリー２２０に格納され、将来的な圃場作業に活用されてもよい。

なお、苗植付部１４０の制御動作においては、苗植付部状態検知部１５０が有する植込桿の移送検知センサーによって検知される植込桿の回転位相、および作業車両１００の側のＧＰＳデータ取得部１１０、またはタブレット端末装置２００の側のＧＰＳデータ取得部２５０によって取得されるＧＰＳ位置データが利用されてもよい。

本発明における実施の形態の苗植付部１４０の制御動作を説明する説明図である図１５を参照しながらより具体的に説明すると、つぎの通りである。

すなわち、ｘ方向が作業車両１００の直進時の進行方向であるようなｘｙ直交座標系が、上側の植込桿が植付条における最後の植付を行ったことが検知されたタイミングで与えられ、そのタイミングにおける作業車両１００のｘｙ直交座標系における座標（ｘ₀，ｙ₀）が、認識される。

そして、下側の植込桿が、作業車両１００が旋回後に直線ｘ＝ｘ₀を再び横切ったタイミングで新たな植付条における最初の植付を行えるように、苗植付部１４０の制御動作が、実行される。

このような制御動作は、ステアリングハンドル１０３の旋回操作にともなって従動させられる内側の後輪１０２の回転数の検知に基づく制御動作と比較して、より正確である。

また、施肥部１６０における肥料消費量が予定の肥料消費量と作業中に大きく食い違ってきた場合には、その旨が視覚的または聴覚的に警告されてもよい。

本発明における実施の形態の施肥部１６０における肥料消費量を説明する説明図である図１６を参照しながらより具体的に説明すると、つぎの通りである。

すなわち、グラフ横軸は、ＧＰＳ位置データなどを利用して得られる作業車両１００の走行距離を示しており、グラフ縦軸は累積的な肥料消費量を示している。

実線で示されている実際の肥料消費量が、破線で示されている、前述された圃場の形状などを利用して推定される予定の肥料消費量と食い違ってきた場合には、何らかのトラブルが発生していると考えられるので、その旨が警告されることが望ましい。

また、苗植付部１４０における苗消費量が予定の苗消費量と作業中に大きく食い違ってきた場合には、その旨が視覚的または聴覚的に警告されてもよい。

本発明における実施の形態の苗植付部１４０における苗消費量を説明する説明図である図１７を参照しながらより具体的に説明すると、つぎの通りである。

すなわち、グラフ横軸は、ＧＰＳ位置データなどを利用して得られる作業車両１００の走行距離を示しており、グラフ縦軸は累積的な苗消費量を示している。

実線で示されている実際の苗消費量が、破線で示されている、前述された圃場の形状などを利用して推定される予定の苗消費量と食い違ってきた場合には、何らかのトラブルが発生していると考えられるので、その旨が警告されることが望ましい。

もちろん、苗は、苗植付部１４０が有する苗タンクに補給されることが通常であるので、そのような苗補給量は、作業者のマニュアル入力操作などで外部から入力される。

（２）つぎに、ステアリングハンドル１０３が関連する制御動作について説明する。

ＧＰＳデータ取得部１１０によって取得されるＧＰＳ位置データは、走行アシスト情報として、視覚的または聴覚的に出力されてもよい。

実際の走行経路が、ＧＰＳ位置データを利用して推定される到着ポイントの位置などに応じた予定の走行経路と大きく食い違わないように、作業者に対するステアリングハンドル１０３の操作方向示唆などの直進サポートが、ステアリングハンドル１０３の操作が困難である畦際などにおいて行われる。

たとえば、旋回前の走行経路と旋回後の走行経路との間の距離が車幅Ｗと比較して極端に小さくなっている場合には、重複通過領域Ａの面積が大きくなりすぎていると考えられる（図１４参照）ので、その旨が警告されることが望ましい。

作業者は、旋回前の走行経路と旋回後の走行経路との間の距離が車幅Ｗからどれほどずれているかを理解できれば、旋回位置の調整などのステアリングハンドル１０３の操作をより容易に行うことができる。

なお、このような走行アシスト情報の出力制御においては、距離の検知が利用されてもよい。

本発明における実施の形態の走行アシスト情報の出力制御動作を説明する説明図である図１８を参照しながらより具体的に説明すると、つぎの通りである。

すなわち、作業車両１００が曲線状の畦ラインＬにそって畦際を走行している場合には、たとえば、右への旋回を行うためのステアリングハンドル１０３の操作が行われなければ、フロント側が畦に衝突するが、そのようなステアリングハンドル１０３の操作が過度に行われると、苗植付部１４０などの作業機が配置されているリア側が畦に衝突することがある。

そこで、フロント側における畦ラインＬと作業車両１００との間の距離Ｄ₁がフロント側距離センサー１０４を利用して検知されるとともに、リア側における畦ラインＬと作業車両１００との間の距離Ｄ₂がリア側距離センサー１０５を利用して検知される。

そして、距離Ｄ₁がゼロになってフロント側における衝突が発生する状況を回避するとともに、距離Ｄ₂がゼロになってリア側における衝突が発生する状況を回避するように、走行アシスト情報の出力制御を実行することが望ましい。

（３）つぎに、作業車両１００の車載モニター（図示省略）、またはタブレット端末装置２００のタッチパネル２４０が関連する表示制御動作について説明する。

圃場における暗渠が存在する箇所、または耕盤を破砕するためにサブソイラーを利用する耕耘が過去に行われた箇所は、目立ちやすい色の線などを利用することによって分かりやすく地図上に表示されてもよい。

もちろん、サブソイラーを利用する耕耘が過去に行われたことを示す履歴情報などの、このような表示を行うための信頼性の高いデータは、あらかじめ用意されていることが望ましい。

なお、作業者は、圃場における暗渠が存在する箇所を理解できれば、苗植付部１４０などの作業機、および暗渠の破壊を防止するためのステアリングハンドル１０３の操作を行うことができる。

また、作業者は、サブソイラーを利用する耕耘が過去に行われた箇所を理解できれば、ある程度の機体沈下が発生することを予測してステアリングハンドル１０３の操作を行ったり、走行速度調整を行ったりすることができる。そして、作業者は、デファレンシャルギアを一時的にロックして左右両輪に駆動力を伝達するためのデフロック機構を作動させたり、後輪１０２の上下位置調整を行ったり、施肥部１６０における施肥量の調整を行ったり、苗植付部１４０における深植用設定への切替を行ったりすることもできる。

本発明における圃場形状決定装置は、演算処理負荷の増大を抑制することが可能であり、たとえば、圃場の状況に関する作業マップ作成システムに応用可能である圃場形状決定装置に利用する目的に有用である。

１００ 作業車両
１０１ 前輪
１０２ 後輪
１０３ ステアリングハンドル
１０４ フロント側距離センサー
１０５ リア側距離センサー
１１０ ＧＰＳデータ取得部
１２０ 作業車両電子制御部
１３０ 作業車両通信部
１４０ 苗植付部
１５０ 苗植付部状態検知部
１６０ 施肥部
１７０ 施肥部状態検知部
２００ タブレット端末装置
２１０ 入出力ユニット
２２０ メモリー
２３０ 中央演算ユニット
２４０ タッチパネル
２５０ ＧＰＳデータ取得部

Claims (5)

1. 作業車両（１００）が走行する圃場における作業ポイントの各々の、平面における位置を示す位置データに基づいて、前記圃場の形状を決定する圃場形状決定装置であって、
   前記位置データを入力する位置データ入力部（２１０）と、
   前記位置データに基づいて、前記平面におけるあらかじめ定められた三つ以上の方向の各々に関し、前記方向に対応する前記平面の仮想座標系の原点からの距離が最大である前記作業ポイントを、最大作業ポイントとして決定する最大作業ポイント決定部（２３０）と、
   前記最大作業ポイントの内、前記方向が隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形の形状を、前記圃場の形状として決定する圃場形状決定部（２３０）と、
   前記図形の面積を計算する面積計算部（２３０）と、
   を備え、
   前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、前記位置データ入力部（２１０）が前記位置データを新たに入力するたびに、前記最大作業ポイントを決定し、
   面積計算部（２３０）は、前記最大作業ポイントが決定されるたびに、前記図形の面積を計算し、
   前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、新たに前記計算された図形の面積が直前に前記計算された図形の面積より小さい場合には、前記新たに入力された位置データに基づいて前記決定した最大作業ポイントを、直前に前記決定した最大作業ポイントに戻すことを特徴とする圃場形状決定装置。
2. 前記方向が隣接する最大作業ポイントは、前記三つ以上の方向に対応する前記仮想座標系の原点を全て一致させることによって決定されることを特徴とする、請求項１に記載の圃場形状決定装置。
3. 前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、前記新たに入力された位置データが示す位置が、直前に前記決定した最大作業ポイントの位置の何れからも所定基準を越えて離れている場合には、前記新たに入力された位置データは別の圃場における作業ポイントの位置を示すと判断することを特徴とする、請求項１に記載の圃場形状決定装置。
4. 作業車両（１００）が走行する圃場における作業ポイントの各々の、平面における位置を示す位置データに基づいて、前記圃場の形状を決定する圃場形状決定装置であって、
   前記位置データを入力する位置データ入力部（２１０）と、
   前記位置データに基づいて、前記平面におけるあらかじめ定められた三つ以上の方向の各々に関し、前記方向に対応する前記平面の仮想座標系の原点からの距離が最大である前記作業ポイントを、最大作業ポイントとして決定する最大作業ポイント決定部（２３０）と、
   前記最大作業ポイントの内、前記方向が隣接する最大作業ポイント同士を結ぶことによって得られる図形の形状を、前記圃場の形状として決定する圃場形状決定部（２３０）と、
   前記図形の面積を計算する面積計算部（２３０）と、
   を備え、
   前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、前記位置データ入力部（２１０）が前記圃場における前記作業ポイントの各々の前記位置データを全て入力してから、前記最大作業ポイントを決定し、
   前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、前記作業車両（１００）の走行に応じて順序付けられた前記位置データを新たに採用しながら、それまでに前記採用した位置データも利用して、前記最大作業ポイントを決定していき、
   面積計算部（２３０）は、前記最大作業ポイントが決定されるたびに、前記図形の面積を計算し、
   前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、新たに前記計算された図形の面積が直前に前記計算された図形の面積より小さい場合には、前記新たに採用した位置データに基づいて前記決定した最大作業ポイントを、直前に前記決定した最大作業ポイントに戻すことを特徴とする圃場形状決定装置。
5. 前記最大作業ポイント決定部（２３０）は、前記作業車両（１００）の走行に応じて順序付けられた前記位置データを新たに採用しながら、それまでに前記採用した位置データも利用して、前記最大作業ポイントを決定していき、前記新たに採用した位置データが示す位置が、直前に前記決定した最大作業ポイントの位置の何れからも所定基準を越えて離れている場合には、前記新たに採用した位置データは別の圃場における作業ポイントの位置を示すと判断することを特徴とする、請求項４に記載の圃場形状決定装置。

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