JP6987711B2

JP6987711B2 - 作業機

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Publication number: JP6987711B2
Application number: JP2018133668A
Authority: JP
Inventors: 亮茶畑; 裕嗣渡部; 浩二加藤; 圭司横田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2022-01-05
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Description

本発明は、例えば、トラクタ等の作業機に関する。

従来、測位装置を備えた作業機として特許文献１が知られている。特許文献１の作業機は、測位衛星からの衛星信号を取得する第１取得部と、慣性装置の検出信号を取得する第２取得部と、車体の直進及び車体の旋回を取得する第３取得部と、第１取得部が取得した衛星信号を衛星航法に適用して測位の情報である第１測位情報を演算する第１演算部と、第２取得部が取得した検出信号を慣性航法に適用して測位の情報である第２測位情報を演算する第２演算部と、第１測位情報及び第２測位情報をカルマンフィルタに適用して測位の情報である第３測位情報を演算する第３演算部とを備えている。特許文献１によれば、作業機に設けた測位装置の単独測位によって、作業機の旋回時における位置を求めることができる。

さて、準天頂衛星、即ち、ＱＺＳＳ衛星を用いて測位を行う技術として、特許文献２が知られている。特許文献２は、ＧＮＳＳ衛星から受信した測位信号に基づいて単独測位を行う一方、単独測位の結果と、ＱＺＳＳ衛星から受信した衛星測位補正データとに基づいて観測データを生成して、生成した観測データに基づいてより精度の高い測位を行っている。

特開２０１７−１８７３９４号公報特開２０１８−６６５７７号公報

特許文献２においては、ＧＮＳＳ衛星の測位信号による単独測位と、ＱＺＳＳ衛星からの衛星測位補正データによってより精度の高い測位が期待できるものの、作業機の走行車体等について考慮されていないのが実情である。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、走行車体に対して精度のよい測位を行うことができる作業機を提供することを目的とする。

この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
作業機は、走行車体と、ＧＮＳＳ衛星から送信された第１衛星信号を受信する第１アンテナと、前記第１アンテナで受信した前記第１衛星信号に基づいて測位を行う第１位置演算部とを有する第１測位装置と、少なくともＱＺＳＳ衛星から送信された第２衛星信号を受信する第２アンテナと、前記第２アンテナで受信した前記第２衛星信号に基づいて補正情報を生成する信号処理部と、前記補正情報を前記第１測位装置に送信する補正情報出力部と、前記第２アンテナで受信した補正情報に基づいて第２位置を演算する第２位置演算部とを備えた第２測位装置と、を備え、前記第１測位装置及び前記第２測位装置は、前記走行車体に設けられ、且つ、前記走行車体の進行方向と同一の方向に並んで取付けられており、前記第１位置演算部は、前記補正情報出力部から送信された前記補正情報及び前記第１衛星信号に基づいて前記第１測位装置の３次元座標を演算し、前記第１測位装置は、前記第１位置演算部が演算した前記第１測位装置の３次元座標を含む第１測位情報を前記第２測位装置に送信し、前記第２位置演算部は、前記第１衛星信号又は前記第２衛星信号と前記補正情報とに基づいて前記第２測位装置の３次元座標を演算し、前記第２測位装置は、前記第１位置演算部が演算した前記第１測位装置の３次元座標と前記第２位置演算部が演算した前記第２測位装置の３次元座標とによる３次元の基線ベクトルを用いて、前記走行車体の方位角及びピッチ角を求める状態演算部を備えている。

作業機は、走行車体と、ＧＮＳＳ衛星から送信された第１衛星信号を受信する第１アンテナと、前記第１アンテナで受信した前記第１衛星信号に基づいて測位を行う第１位置演算部とを有する第１測位装置と、少なくともＱＺＳＳ衛星から送信された第２衛星信号を受信する第２アンテナと、前記第２アンテナで受信した前記第２衛星信号に基づいて補正情報を生成する信号処理部と、前記補正情報を前記第１測位装置に送信する補正情報出力部と、前記第２アンテナで受信した補正情報に基づいて測位を行う第２位置演算部とを備えた第２測位装置と、を備え、前記第１測位装置及び前記第２測位装置は、前記走行車体に設けられ、且つ、前記走行車体の進行方向と直交する方向に並んで取付けられており、前記第１位置演算部は、前記補正情報出力部から送信された前記補正情報及び前記第１衛星信号に基づいて前記第１測位装置の３次元座標を演算し、前記第１測位装置は、前記第１位置演算部が演算した前記第１測位装置の３次元座標を含む第１測位情報を前記第２測位装置に送信し、前記第２位置演算部は、前記第１衛星信号又は前記第２衛星信号と前記補正情報とに基づいて前記第２測位装置の３次元座標を演算し、前記第２測位装置は、前記第１位置演算部が演算した前記第１測位装置の３次元座標と前記第２位置演算部が演算した前記第２測位装置の３次元座標とによる３次元の基線ベクトルを用いて、前記走行車体のロール角を求める状態演算部を備えている。

作業機は、走行車体と、ＧＮＳＳ衛星から送信された第１衛星信号を受信する第１アンテナと、前記第１アンテナで受信した前記第１衛星信号に基づいて測位を行う第１位置演算部とを有する２個の第１測位装置と、少なくともＱＺＳＳ衛星から送信された第２衛星信号を受信する第２アンテナと、前記第２アンテナで受信した前記第２衛星信号に基づいて補正情報を生成する信号処理部と、前記補正情報を前記第１測位装置に送信する補正情報出力部と、前記第２アンテナで受信した補正情報に基づいて測位を行う第２位置演算部とを備えた第２測位装置と、を備え、前記２個の第１測位装置のうちの一方の第１測位装置と前記第２測位装置とは、前記走行車体の進行方向に並んで前記走行車体に取付けられており、前記２個の第１測位装置のうちの他方の第１測位装置は、前記第２測位装置から、前記走行車体の進行方向と直交する方向に並んで前記走行車体に取付けられており、前記第１位置演算部は、前記補正情報出力部から送信された前記補正情報及び前記第１衛星信号に基づいて前記第１測位装置の３次元座標を演算し、前記第１測位装置は、前記第１位置演算部が演算した前記第１測位装置の３次元座標を含む第１測位情報を前記第２測位装置に送信し、前記第２位置演算部は、前記第１衛星信号又は前記第２衛星信号と前記補正情報とに基づいて前記第２測位装置の３次元座標を演算し、前記第２測位装置は、前記一方の第１測位装置の前記第１位置演算部が演算した当該一方の第１測位装置の３次元座標と前記第２位置演算部が演算した前記第２測位装置の３次元座標とによる３次元の基線ベクトルを用いて、前記走行車体の方位角及びピッチ角を求めると共に、前記他方の第１測位装置の前記第１位置演算部が演算した当該他方の第１測位装置の３次元座標と前記第２位置演算部が演算した前記第２測位装置の３次元座標とによる３次元の基線ベクトルを用いて、前記走行車体のロール角を求める状態演算部を備えている。
前記第２測位装置を前記走行車体に対して着脱自在に支持する支持ブラケットを備えている。
作業機は、前記走行車体に設けられた原動機と、前記走行車体に装着され且つ前記原動機の動力によって作動する作業装置と、前記走行車体の操舵を行う操舵装置と、を備えている。

前記操舵装置は、前記測位に基づいて前記走行車体の操舵角を変更する。

本発明によれば、走行車体に対して精度のよい測位を行うことができる。

トラクタの構成及び制御ブロック図を示す図である。自動操舵を説明する説明図である。キャビンのルーフに第１測位装置及び第２測位装置を進行方向（前後方向）に並べて取付けた状態を示す図である。トラクタ（走行車両）のピッチ角を求める説明図である。トラクタ（走行車両）の方位を求める説明図である。トラクタ（走行車両）のロール角を求める説明図である。キャビンのルーフに第１測位装置及び第２測位装置を幅方向（左右方向）に並べて取付けた状態を示す図である。自動操舵を説明する説明図である。トラクタの全体図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
作業機は、トラクタ、コンバイン、田植機等の農業機械、バックホー、ローダ等の建設機械である。トラクタ１を例にあげて作業機について説明する。
図７に示すように、トラクタ１は、走行装置７を有する走行車両（走行車体）３と、原動機４と、変速装置５とを備えている。走行装置７は、前輪７Ｆ及び後輪７Ｒを有する装置である。前輪７Ｆは、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。また、後輪７も、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。原動機４は、ディーゼルエンジン、電動モータ等である。変速装置５は、変速によって走行装置７の推進力を切換可能であると共に、走行装置７の前進、後進の切換が可能である。走行車両３にはキャビン９が設けられ、当該キャビン９内には運転席１０が設けられている。

また、走行車両３の後部には、３点リンク機構等で構成された連結部８が設けられている。連結部８には、作業装置２が着脱可能である。作業装置２を連結部８に連結することによって、走行車両３によって作業装置２を牽引することができる。作業装置２は、耕耘する耕耘装置、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、収穫を行う収穫装置、牧草等の刈取を行う刈取装置、牧草等の拡散を行う拡散装置、牧草等の集草を行う集草装置、牧草等の成形を行う成形装置等である。なお、図７では、作業装置２として耕耘装置を取り付けた例を示している。

図２に示すように、変速装置５は、主軸（推進軸）５ａと、主変速部５ｂと、副変速部５ｃと、シャトル部５ｄと、ＰＴＯ動力伝達部５ｅと、を備えている。推進軸５ａは、変速装置５のハウジングケースに回転自在に支持され、当該推進軸５ａには、エンジン４のクランク軸からの動力が伝達される。主変速部５ｂは、複数のギア及び当該ギアの接続を変更するシフタを有している。主変速部５ｂは、複数のギアの接続（噛合）をシフタで適宜変更することによって、推進軸５ａから入力された回転を変更して出力する（変速する）。

副変速部５ｃは、主変速部５ｂと同様に、複数のギア及び当該ギアの接続を変更するシフタを有している。副変速部５ｃは、複数のギアの接続（噛合）をシフタで適宜変更することによって、主変速部５ｂから入力された回転を変更して出力する（変速する）。
シャトル部５ｄは、シャトル軸１２と、前後進切換部１３とを有している。シャトル軸１２には、副変速部５ｃから出力された動力がギア等を介して伝達される。前後切換部１３は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によってシャトル軸１２の回転方向、即ち、トラクタ１の前進及び後進を切り換える。シャトル軸１２は、後輪デフ装置に接続されている。後輪デフ装置は、後輪７Ｒが取り付けられた後車軸を回転自在に支持している。

ＰＴＯ動力伝達部５ｅは、ＰＴＯ推進軸１４と、ＰＴＯクラッチ１５とを有している。ＰＴＯ推進軸１４は、回転自在に支持され、推進軸５ａからの動力が伝達可能である。ＰＴＯ推進軸１４は、ギア等を介してＰＴＯ軸１６に接続されている。ＰＴＯクラッチ１５は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によって、推進軸５ａの動力をＰＴＯ推進軸１４に伝達する状態と、推進軸５ａの動力をＰＴＯ推進軸１４に伝達しない状態とに切り換わる。

図２に示すように、トラクタ１は、操舵装置１１を備えている。操舵装置１１は、ハンドル（ステアリングホイール）１１ａと、ハンドル１１ａの回転に伴って回転するステアリングシャフト（回転軸）１１ｂと、ハンドル１１ａの操舵を補助する補助機構（パワーステアリング機構）１１ｃと、を有している。補助機構１１ｃは、油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１から吐出した作動油が供給される制御弁２２と、制御弁２２により作動するステアリングシリンダ２３とを含んでいる。制御弁２２は、制御信号に基づいて作動する電磁弁である。制御弁２２は、例えば、スプール等の移動によって切り換え可能な３位置切換弁である。また、制御弁２２は、ステアリングシャフト１１ｂの操舵によっても切換可能である。ステアリングシリンダ２３は、前輪７Ｆの向きを変えるアーム（ナックルアーム）２４に接続されている。

したがって、運転者がハンドル１１ａを操作すれば、当該ハンドル１１ａに応じて制御弁２２の切換位置及び開度が切り換わり、当該制御弁２２の切換位置及び開度に応じてステアリングシリンダ２３が左又は右に伸縮することによって、前輪７Ｆの操舵方向を変更することができる。つまり、操舵機構１１によって、トラクタ１（走行車体３）の操舵を手動で行うことができる。

トラクタ１（走行車体３）の操舵は自動でも行うことが可能である。図１に示すように、操舵装置１１は、自動操舵機構２５を有している。自動操舵機構２５は、走行車体３の自動操舵を行う機構であって、走行車体３の位置（車体位置）と、予め設定された走行予定ラインに基づいて走行車体３を自動操舵する。自動操舵機構２５は、ステアリングモータ２６と、ギア機構２７と、を備えている。ステアリングモータ２６は、現在位置に基づいて、回転方向、回転速度、回転角度等が制御可能なモータである。ギア機構２７は、ステアリングシャフト１１ｂに設けられ且つ当該ステアリングシャフト１１ｂと供回りするギアと、ステアリングモータ２６の回転軸に設けられ且つ当該回転軸と供回りするギアとを含んでいる。ステアリングモータ２６の回転軸が回転すると、ギア機構２７を介して、ステアリングシャフト１１ｂが自動的に回転（回動）し、車体位置が走行予定ラインに一致するように、前輪７Ｆの操舵方向を変更することができる。なお、上述した操舵機構１１は一例であり、上述した構成に限定されない。

図１、図３に示すように、トラクタ１は、複数の測位装置３０を備えている。複数の測位装置３０は、測位衛星から送信された衛星信号に基づいて測位を行う装置である。具体的には、複数の測位装置３０は、第１測位装置３１と、第２測位装置３２とを含んでいる。第１測位装置３１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等のＧＮＳＳ衛星１０１の衛星信号に基づいて測位を行う。第２測位装置３２は、みちびき等の準天頂衛星（QZSS（Quasi-Zenith Satellite System）衛星）１０２の衛星信号等に基づいて測位を行う。

まず、第１測位装置３１及び第２測位装置３２の配置について説明する。
図３に示すように、第１測位装置３１及び第２測位装置３２は、それぞれトラクタ１のキャビン９に設けられている。第１測位装置３１は、キャビン９のルーフ９ａの幅方向の中央部に配置され、第２測位装置３２も、キャビン９のルーフ９ａの幅方向の中央部に配置されている。即ち、第１測位装置３１と第２測位装置３２とを見た場合、第１測位装置３１及び第２測位装置３２は、ルーフ９ａの幅方向には同一位置に配置されていて、走行車体３の進行方向（幅方向と直交する方向、前後方向）には並んで配置されている。

より詳しくは、第１測位装置３１は、電子・電子部品等を収容する筐体３１ａと、ＧＮＳＳ衛星１０１の衛星信号（第１衛星信号）を受信する第１アンテナ３１ｂとを有している。筐体３１ａは、キャビン９のルーフ９ａに固定された支持ブラケット４０に、ボルト、ナット等の締結具４１により取付けられている。第１アンテナ３１ｂは、第１衛星信号として、ＧＮＳＳ衛星１０１から送信されたＬ１信号（中心周波数1575.42MHz）及びＬ２信号（中心周波数1227.60 MHz）を受信する。Ｌ１信号には、航法メッセージ、Ｃ／Ａコード、Ｌ１搬送波が含まれ、Ｌ２信号には、少なくともＬ２搬送波が含まれている。

第２測位装置３２は、電子・電子部品等を収容する筐体３２ａと、第２アンテナ３２ｂとを有している。筐体３１ａは、筐体３２ａの前方に位置していて、筐体３１ａが装着されている支持ブラケット４０に締結具４１により取付けられている。なお、筐体３１ａは、ボルトに螺合したナットを緩めることにより、支持ブラケット４０から取り外すことができる。

第２アンテナ３２ｂは、第２衛星信号として、少なくともＱＺＳＳ測位衛星１０２から送信されたＬ６信号（中心周波数1278.75MHz）を受信する。Ｌ６信号には、補正情報（センチメータ級測位補強情報）が含まれている。補正情報には、衛星時計誤差情報、衛星信号バイアス誤差情報、衛星軌道誤差情報、対流圏伝播誤差情報、電離層伝播誤差情報等が含まれている。なお、第２アンテナ３２ｂは、第２衛星信号として、ＱＺＳＳ測位衛星１０２から送信されたＬ１信号及びＬ２信号を受信してもよい。また、第２アンテナ３２ｂは、第２衛星信号の他に、ＧＮＳＳ衛星１０１から送信された第１衛星信号（Ｌ１信号及びＬ２信号）を受信するものであってもよい。

筐体３１ａ及び筐体３２ａを支持ブラケット４０に装着した状態に着目した場合、第１測位装置３１の第１アンテナ３１ｂと、第２測位装置３２の第２アンテナ３２ｂとは、ルーフ９ａの幅方向には同一位置で且つ進行方向には所定の距離をおいて並んでいる。第１アンテナ３１ｂと第２アンテナ３２ｂとの進行方向に沿った距離Ｊ１は、任意に設定されている。また、第１アンテナ３１ｂと第２アンテナ３２ｂの対地（地面）に対する高さ（高度）は同じに設定されている。第１アンテナ３１ｂの先端、第２アンテナ３２ｂの先端は、トラクタ１を水平に置いた場合に、同一の平面（同一の水平面）に設置されている。

次に、第１測位装置３１及び第２測位装置３２の構成について説明する。
第１測位装置３１は、筐体３１ａ及び第１アンテナ３１ｂの他に、信号処理部３１ｃと、第１位置演算部３１ｄと、第１取得部３１ｅと、第１出力部３１ｆとを有している。信号処理部３１ｃ、第１位置演算部３１ｄ、第１取得部３１ｅ及び第１出力部３１ｆは、第１測位装置３１に設けられた電子・電子部品等で構成されている。

信号処理部３１ｃは、第１アンテナ３１ｂが受信した衛星信号の処理を行う部分であって、例えば、第１アンテナ３１ｂが受信したＬ１信号及びＬ２信号の増幅及び復調を行うことで、観測データを生成する。
第１位置演算部３１ｄは、信号処理部３１ｃから出力された観測データ（復調されたＬ１信号、Ｌ２信号）に基づいて、位置（第１位置）の演算を行う。即ち、第１位置演算部３１ｄは、ＧＮＳＳ衛星１０１の観測データ（第１観測データ）に基づいて単独測位を行う。第１取得部３１ｅは、第２測位装置３２から送信された情報を取得し、取得した情報を第１位置演算部３１ｄに出力する。第１出力部３１ｆは、第１位置演算部３１ｄが演算した結果（第１測位結果）を第２測位装置３２に出力する。

第２測位装置３２は、筐体３２ａ及び第１アンテナ３２ｂの他に、信号処理部３２ｃと、第２位置演算部３２ｄと、第２取得部３２ｅと、第２出力部３２ｆとを有している。信号処理部３２ｃ、第２位置演算部３２ｄ、第２取得部３２ｅ及び第２出力部３２ｆは、第２測位装置３２に設けられた電子・電子部品等で構成されている。
信号処理部３２ｃは、第２アンテナ３２ｂが受信した衛星信号の処理を行う部分であって、例えば、第２アンテナ３２ｂが受信したＬ１信号、Ｌ２信号及びＬ６信号の増幅及び復調を行うことで、観測データを生成する。なお、第２アンテナ３２ｂが受信したＬ１信号、Ｌ２信号は、ＧＮＳＳ衛星１０１の第１衛星信号であっても、ＱＺＳＳ測位衛星１０２の第２衛星信号であってもよい。

第２位置演算部３２ｄは、信号処理部３２ｃから出力された観測データ（復調されたＬ１信号、Ｌ２信号、Ｌ６信号）に基づいて、位置（第２位置）、即ち、３次元座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を演算する。即ち、第２位置演算部３２ｄは、ＱＺＳＳ衛星１０２の観測データ（第２観測データ）に基づいて、精密な測位を行う。第２取得部３２ｅは、第１測位装置３１から送信された情報を取得する。第２出力部（補正情報出力部）３２ｆは、信号処理部３２ｃで復調されたＬ６信号、即ち、Ｌ６信号により得られた補正情報を第１測位装置３１に出力する。

さて、第１測位装置３１（第１位置演算部３１ｄ）は、第１アンテナ３１ｂが受信した衛星信号（Ｌ１信号、Ｌ２信号）によって単独測位を行うことが可能であるが、この実施形態では、第２アンテナ３２ｂが受信した衛星信号（Ｌ６信号）の補正情報（補正情報出力部３２ｆが出力した補正情報）を用いて、測位を行うことができる。
第１測位装置３１は、第２出力部（補正情報出力部）３２ｆから出力された補正情報を第１取得部３１ｅが取得すると、取得した補正情報（衛星時計誤差情報、衛星信号バイアス誤差情報、衛星軌道誤差情報、対流圏伝播誤差情報、電離層伝播誤差情報を含む）と、第１アンテナ３１ｂが受信したＬ１信号及びＬ２信号（航法メッセージ、Ｃ／Ａコード、Ｌ１搬送波等）の第１観測情報とを用いて、第１測位装置３１の物理的な位置（緯度、経度、高さ）、即ち、３次元座標（ｘ１、ｙ１、ｚ１）を求める。第１出力部３１ｆは、補正情報を用いて位置を求めると、求めた位置を含む第１測位結果を第２測位装置３２に出力する。

以上のように、第１測位装置３１は、第２測位装置３２が受信した補正情報と、自己が受信したＬ１信号及びＬ２信号を用いて位置を求めているため、高精度な位置を算出することができる。
さて、図１に示すように、第２測位装置３２は、状態演算部３２ｇを有している。状態演算部３２ｇは、第２測位装置３２に設けられた電子・電子部品等で構成されている。

状態演算部３２ｇは、第１測位装置３１がＬ１信号、Ｌ２信号及びＬ６信号（補正情報）を用いて求めた第１測位情報と、第２位置演算部３２ｄがＬ１信号、Ｌ２信号及びＬ６信号で求めた第２測位情報とに基づいて、走行車体３の方位（方位角）及び姿勢のいずれかを求める。例えば、状態演算部３２ｇは、走行車体３の姿勢として、ピッチ角θ１を求める。図４Ａに示すように、例えば、状態演算部３２ｇは、予め定められた第１アンテナ３１ｂと第２アンテナ３２ｂとの基線長（進行方向の距離）Ｊ１と、第１位置演算部３１ｄが求めた３次元座標（ｘ１、ｙ１、ｚ１）と、第２位置演算部３２ｄが求めた３次元座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）とに基づいて、即ち、３次元の基線ベクトルを用いて、ピッチ角θ１を求める。なお、状態演算部３２ｇは、第１アンテナ３１ｂと第２アンテナ３２ｂとの高さ（高度）が異なる場合は、第１アンテナ３１ｂと第２アンテナ３２ｂとの高度差を除して、ピッチ角θ１を求める。

状態演算部３２ｇは、図４Ｂに示すように、走行車体３の方位角θ２を求めてもよい。例えば、状態演算部３２ｇは、第１測位情報及び第２測位情報から得られた３次元の基線ベクトルを用いて、方位角θ２を求めてもよい。以上のように、状態演算部３２ｇによって、走行車体３のピッチ角θ１及び方位角θ２を求めることができる。
なお、状態演算部３２ｇは、走行車体３のロール角θ３を求めてもよい。ロール角θ３を求める場合、トラクタ１に対する第１測位装置３１及び第２測位装置３２の取付けが上述した実施形態と異なる。まず、第１測位装置３１及び第２測位装置３２の取付けについて説明する。

図５に示すように、第１測位装置３１は、キャビン９のルーフ９ａの幅方向の一方側（左側）に配置され、第２測位装置３２は、キャビン９のルーフ９ａの幅方向の他方側（右側）に配置されている。即ち、第１測位装置３１と第２測位装置３２とを見た場合、第１測位装置３１及び第２測位装置３２は、ルーフ９ａの進行方向には同一位置に配置されていて、走行車体３の幅方向には並んで配置されている。

詳しくは、筐体３１ａ及び筐体３２ａを支持ブラケット４０に装着した状態に着目した場合、第１測位装置３１の第１アンテナ３１ｂと、第２測位装置３２の第２アンテナ３２ｂとは、ルーフ９ａの進行方向には同一位置で且つ幅方向には所定の距離をおいて並んでいる。第１アンテナ３１ｂと第２アンテナ３２ｂとの進行方向に沿った距離Ｊ２は、数センチ〜数十センチに設定されている。

図４Ｃに示すように、例えば、状態演算部３２ｇは、予め定められた第１アンテナ３１ｂと第２アンテナ３２ｂとの基線長（幅方向の距離）Ｊ２と、第１位置演算部３１ｄが求めた３次元座標（ｘ１、ｙ１、ｚ１）と、第２位置演算部３２ｄが求めた３次元座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）とに基づいて、即ち、３次元の基線ベクトルを用いて、ロール角θ３を求める。

なお、第２測位装置３２に対して、第１測位装置３１を前又は後に配置し且つ、幅方向の一方側又は他方側に配置することによって、ピッチ角θ１、方位角θ２及びロール角θ３を求めてもよい。言い換えれば、複数の第１測位装置３１を前後方向及び幅方向のそれぞれに配置することによって、３方向の角度であるピッチ角θ１、方位角θ２及びロール角θ３を求めてもよい。

図１に示すように、第１測位装置３１及び第２測位装置３２は、制御装置５０に接続されている。制御装置５０は、トラクタ１を制御する装置であって、作業系、走行系の制御を行う。制御装置５０は、作業系の制御として運転席１０の周囲に設けられた操作部材の操作に応じて、連結部８を昇降させる。また、制御装置５０は、走行系の制御として、アクセルの操作に応じて、原動機の回転数の変更、自動操舵機構２５のステアリングモータ２６を制御する。

図６は、自動操舵におけるトラクタ１の位置（車体位置）Ｚ１と、走行予定ラインＺ２との関係を示している。走行予定ラインＺ２は、予めパーソナルコンピュータ、携帯端末（スマートフォン、タブレット）によって設定して、無線通信、有線通信、或いは記憶媒体により制御装置５０等に転送される。なお、トラクタ１にタッチパネル式等の表示装置５１を設けて、当該表示装置５１に走行予定ラインＺ２を入力できるようにしてもよい。走行予定ラインＺ２は、設定時に緯度、経度に対応付けられている。

トラクタ１において、作業者が所定の操作を行うことによって、自動操舵が制御装置５０に指令されると、当該制御装置５０は、第２測位装置３２で求めた第２測位情報、即ち、第２測位情報に含まれる位置を走行車体３の位置（車体位置）Ｚ１として取得する。図６に示すように、車体位置Ｚ１と走行予定ラインＺ２との偏差（位置偏差）ΔＬ１が閾値未満である場合、制御装置５０は、ステアリングモータ２６の回転軸の回転角を維持する。車体位置Ｚ１と走行予定ラインＺ２との位置偏差ΔＬ１が閾値以上であって、トラクタ１が走行予定ラインＺ２に対して左側に位置している場合は、制御装置５０は、トラクタ１の操舵方向が右方向となるようにステアリングモータ２６の回転軸を回転する。車体位置Ｚ１と走行予定ラインＺ２との位置偏差ΔＬ１が閾値以上であって、トラクタ１が走行予定ラインＺ２に対して右側に位置している場合は、制御装置５０は、トラクタ１の操舵方向が左方向となるようにステアリングモータ２６の回転軸を回転する。

なお、上述した実施形態では、車体位置Ｚ１と走行予定ラインＺ２との位置偏差ΔＬ１基づいて操舵装置１１の操舵角を変更していたが、走行予定ラインＺ２の方位（ライン方位）Ｆ２とトラクタ１の進行方向の方位（車体方位）Ｆ１とが異なる場合、制御装置５０は、トラクタ１の車体方位Ｆ１が走行予定ラインＺ２のライン方位Ｆ２に一致するように操舵角を設定してもよい。この場合、制御装置５０は、状態演算部３２ｇが求めた方位角θ２（車体方位Ｆ１）とライン方位Ｆ２との方位差ΔＦを求め、方位差ΔＦが零となるように、操舵装置１１の操舵角を変更する。上述した実施形態における自動操舵における操舵角の設定は一例であり、限定されない。

作業機は、走行車体３と、ＧＮＳＳ衛星１０１から送信された第１衛星信号を受信する第１アンテナ３１ｂと、第１アンテナ３１ｂで受信した第１衛星信号に基づいて測位を行う第１位置演算部３１ｄとを有する第１測位装置３１と、少なくともＱＺＳＳ衛星１０２から送信された第２衛星信号を受信する第２アンテナ３２ｂと、第２アンテナ３２ｂで受信した第２衛星信号に基づいて補正情報を生成する信号処理部３２ｃと、補正情報を第１測位装置３１に送信する補正情報出力部３２ｆと、第２アンテナ３２ｂで受信した補正情報に基づいて測位を行う第２位置演算部３２ｄと、を備えた第２測位装置３２と、を備え、第１測位装置３１及び第２測位装置３２は、走行車体３に設けられ、第１位置演算部３１ｄは、補正情報出力部３２ｆから送信された補正情報及び第１衛星信号に基づいて測位を行う。これによれば、ＧＮＳＳ衛星１０１の第１衛星信号に基づいて測位を行う第１測位装置３１が、ＱＺＳＳ衛星１０２から送信された第２衛星信号を受信する第２測位装置３２から補正情報を取得することができるため、高精度な測位を行うことができる。例えば、第１測位装置３１を有するトラクタに対して、第２測位装置３２を外付けで取付けるだけで、当該トラクタの測位を高精度に行うことができる。

第１測位装置３１は、第１測位装置３１で求めた第１測位情報を第２測位装置３２に送信する。これによれば、第２測位装置３２が、第１測位装置３１で求めた第１測位情報を取得することができるため、第１測位情報を用いて、例えば、トラクタ等の様々な状態を求めることが可能となる。
第２測位装置３２は、第１測位情報と、当該第２測位装置３２で求めた第２測位情報とに基づいて走行車体３の方位及び姿勢のいずれかを求める状態演算部３２ｇを有している。これによれば、状態演算部３２ｇによって、走行車体３の方位又は、ロール角、ピッチ角等の姿勢を簡単に求めることができる。

第１測位装置３１及び第２測位装置３２は、走行車体３の進行方向と同一の方向に並んで取付けられている。これによれば、例えば、走行車体３の進行方向における方位及びピッチ角を求めることができる。
第１測位装置３１及び第２測位装置３２は、走行車体３の進行方向と直交する方向に並んで取付けられている。これによれば、例えば、走行車体３の幅方向のロール角等を求めることができる。

第２測位装置３２を走行車体３に対して着脱自在に支持する支持ブラケット４０を備えている。これによれば、ＱＺＳＳ衛星１０２から送信された第２衛星信号を受信可能な第２測位装置３２を必要に応じて走行車体３に着脱することができる。
作業機は、走行車体３に設けられた原動機４と、走行車体３に装着され且つ原動機４の動力によって作動する作業装置２と、走行車体３の操舵を行う操舵装置１１と、を備えている。これによれば、作業装置２を原動機４の動力によって作動させるようなトラクタ等の正確な測位を行うことができる。

操舵装置は、第１位置及び第２位置のいずれかに基づいて走行車体３の操舵角を変更する。これによれば、第１測位装置３１及び第２測位装置３２の正確な測位を用いて、操舵装置１１により操舵を行うことができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１トラクタ（作業機）
２作業装置
３走行車体
４原動機
１１操舵装置
３１第１測位装置
３１ｂ第１アンテナ
３１ｄ第１位置演算部
３２第２測位装置
３２ｂ第２アンテナ
３２ｃ信号処理部
３２ｄ第２位置演算部
３２ｆ補正情報出力部
１０１ＧＮＳＳ衛星
１０２ＱＺＳＳ衛星

Claims

走行車体と、
ＧＮＳＳ衛星から送信された第１衛星信号を受信する第１アンテナと、前記第１アンテナで受信した前記第１衛星信号に基づいて測位を行う第１位置演算部とを有する第１測位装置と、
少なくともＱＺＳＳ衛星から送信された第２衛星信号を受信する第２アンテナと、前記第２アンテナで受信した前記第２衛星信号に基づいて補正情報を生成する信号処理部と、前記補正情報を前記第１測位装置に送信する補正情報出力部と、前記第２アンテナで受信した補正情報に基づいて測位を行う第２位置演算部とを備えた第２測位装置と、
を備え、
前記第１測位装置及び前記第２測位装置は、前記走行車体に設けられ、且つ、前記走行車体の進行方向と同一の方向に並んで取付けられており、
前記第１位置演算部は、前記補正情報出力部から送信された前記補正情報及び前記第１衛星信号に基づいて前記第１測位装置の３次元座標を演算し、
前記第１測位装置は、前記第１位置演算部が演算した前記第１測位装置の３次元座標を含む第１測位情報を前記第２測位装置に送信し、
前記第２位置演算部は、前記第１衛星信号又は前記第２衛星信号と前記補正情報とに基づいて前記第２測位装置の３次元座標を演算し、
前記第２測位装置は、前記第１位置演算部が演算した前記第１測位装置の３次元座標と前記第２位置演算部が演算した前記第２測位装置の３次元座標とによる３次元の基線ベクトルを用いて、前記走行車体の方位角及びピッチ角を求める状態演算部を備えている作業機。
走行車体と、
ＧＮＳＳ衛星から送信された第１衛星信号を受信する第１アンテナと、前記第１アンテナで受信した前記第１衛星信号に基づいて測位を行う第１位置演算部とを有する第１測位装置と、
少なくともＱＺＳＳ衛星から送信された第２衛星信号を受信する第２アンテナと、前記第２アンテナで受信した前記第２衛星信号に基づいて補正情報を生成する信号処理部と、前記補正情報を前記第１測位装置に送信する補正情報出力部と、前記第２アンテナで受信した補正情報に基づいて測位を行う第２位置演算部とを備えた第２測位装置と、
を備え、
前記第１測位装置及び前記第２測位装置は、前記走行車体に設けられ、且つ、前記走行車体の進行方向と直交する方向に並んで取付けられており、
前記第１位置演算部は、前記補正情報出力部から送信された前記補正情報及び前記第１衛星信号に基づいて前記第１測位装置の３次元座標を演算し、
前記第１測位装置は、前記第１位置演算部が演算した前記第１測位装置の３次元座標を含む第１測位情報を前記第２測位装置に送信し、
前記第２位置演算部は、前記第１衛星信号又は前記第２衛星信号と前記補正情報とに基づいて前記第２測位装置の３次元座標を演算し、
前記第２測位装置は、前記第１位置演算部が演算した前記第１測位装置の３次元座標と前記第２位置演算部が演算した前記第２測位装置の３次元座標とによる３次元の基線ベクトルを用いて、前記走行車体のロール角を求める状態演算部を備えている作業機。
走行車体と、
ＧＮＳＳ衛星から送信された第１衛星信号を受信する第１アンテナと、前記第１アンテナで受信した前記第１衛星信号に基づいて測位を行う第１位置演算部とを有する２個の第１測位装置と、
少なくともＱＺＳＳ衛星から送信された第２衛星信号を受信する第２アンテナと、前記第２アンテナで受信した前記第２衛星信号に基づいて補正情報を生成する信号処理部と、前記補正情報を前記第１測位装置に送信する補正情報出力部と、前記第２アンテナで受信した補正情報に基づいて測位を行う第２位置演算部とを備えた第２測位装置と、
を備え、
前記２個の第１測位装置のうちの一方の第１測位装置と前記第２測位装置とは、前記走行車体の進行方向に並んで前記走行車体に取付けられており、前記２個の第１測位装置のうちの他方の第１測位装置は、前記第２測位装置から、前記走行車体の進行方向と直交する方向に並んで前記走行車体に取付けられており、
前記第１位置演算部は、前記補正情報出力部から送信された前記補正情報及び前記第１衛星信号に基づいて前記第１測位装置の３次元座標を演算し、
前記第１測位装置は、前記第１位置演算部が演算した前記第１測位装置の３次元座標を含む第１測位情報を前記第２測位装置に送信し、
前記第２位置演算部は、前記第１衛星信号又は前記第２衛星信号と前記補正情報とに基づいて前記第２測位装置の３次元座標を演算し、
前記第２測位装置は、前記一方の第１測位装置の前記第１位置演算部が演算した当該一方の第１測位装置の３次元座標と前記第２位置演算部が演算した前記第２測位装置の３次元座標とによる３次元の基線ベクトルを用いて、前記走行車体の方位角及びピッチ角を求めると共に、前記他方の第１測位装置の前記第１位置演算部が演算した当該他方の第１測位装置の３次元座標と前記第２位置演算部が演算した前記第２測位装置の３次元座標とによる３次元の基線ベクトルを用いて、前記走行車体のロール角を求める状態演算部を備えている作業機。
前記第２測位装置を前記走行車体に対して着脱自在に支持する支持ブラケットを備えている請求項１〜３のいずれかに記載の作業機。
前記走行車体に設けられた原動機と、
前記走行車体に装着され且つ前記原動機の動力によって作動する作業装置と、
前記走行車体の操舵を行う操舵装置と、
を備えている請求項１〜４のいずれかに記載の作業機。
前記操舵装置は、前記測位に基づいて前記走行車体の操舵角を変更する請求項５に記載の作業機。