JP7062542B2 - 作業機の測位システム及び作業機の測位方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、トラクタ等の作業機の測位システム及び作業機の測位方法に関する。

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、様々な場所で作業を行うような作業機について全く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、様々な場所で作業を行う作業機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。
作業機の測位システムは、作業機に設けられ且つ、測位衛星から送信された衛星信号に基づいて第１位置を求める第１位置演算部と、前記作業機に設けられ且つ、前記第１位置演算部が求めた第１位置を送信可能な位置送信部と、前記位置送信部から送信された第１位置を受信する位置受信部と、前記位置受信部が受信した前記作業機の第１位置に基づいて、基準点を設定する基準点設定部と、前記基準点設定部で設定した前記基準点に対応し且つ前記測位衛星とは異なる他の測位衛星の衛星信号から得られた補正情報を前記作業機に送信する補正情報送信部と、前記作業機に設けられ且つ、前記補正情報送信部から送信された前記補正情報を受信する補正受信部と、前記作業機に設けられ且つ、前記補正情報及び前記衛星信号に基づいて、前記作業機の作動時における位置である第２位置を求める第２位置演算部と、を備え、前記基準点設定部は、複数の作業機の第１位置に基づいて、前記複数の作業機のそれぞれに設けられた移動局測位装置の共通の前記基準点を設定する。

作業機の測位システムは、前記第１位置演算部及び前記第２位置演算部は、前記作業機に設けられた前記移動局測位装置に設けられている。
前記基準点設定部は、前記基準点と予め定められた基線長とで設定される測位エリアに、前記複数の作業機の第１位置が含まれるように、前記基準点を設定する。

前記位置受信部、前記基準点設定部及び前記補正情報送信部は、予め定められた基地局測位装置であり、前記移動局測位装置は、前記測位衛星であるＧＮＳＳ衛星から送信された衛星信号を受信可能なＧＮＳＳ測位装置を含み、前記基地局測位装置は、前記他の測位衛星であるＱＺＳＳ衛星から送信された衛星信号を受信可能なＱＺＳＳ測位装置を含んでいる。

作業機の測位システムは、少なくとも前記ＱＺＳＳ測位装置が受信した衛星信号に基づいて、前記基準点に対応する補正情報を演算する補正情報演算部を備え、前記補正情報演算部は、前記衛星信号に基づいて前記補正情報を演算する。
作業機の測位システムは、作業場と前記作業場で作業を行う作業機とを含む作業計画を作成する計画作成部を備え、前記基準点設定部は、前記作業計画で示された前記作業場に前記作業機が存在する場合に、当該作業機の第１位置に基づいて前記基準点を設定する。

作業機の測位システムは、前記作業計画において所定の作業機が前記作業場を移動する移動範囲を求める移動範囲演算部と、前記基準点設定部は、前記移動範囲演算で求めた移動範囲に前記複数の作業機の第１位置が含まれるように、前記基準点を設定する。
作業機の測位方法は、測位衛星から送信された衛星信号に基づいて作業機の位置である第１位置を求めるステップと、前記第１位置を作業機から外部に送信するステップと、前記作業機から送信された第１位置を受信するステップと、前記受信した第１位置に基づいて基準点を設定するステップと、前記基準点に対応し且つ前記測位衛星とは異なる測位衛星の衛星信号から得られた補正情報を作業機に送信するステップと、前記作業機が前記補正情報を受信するステップと、前記補正情報及び前記衛星信号に基づいて、作動時における作業機の位置である第２位置を求めるステップと、を備え、前記基準点を設定するステップでは、前記複数の作業機の第１位置に基づいて、前記複数の作業機に搭載した衛星測位装置の共通の前記基準点を設定する。

本発明によれば、様々な場所で作業を行う作業機に対して精度のよい測位を行うことができる。

作業機の測位システムを示す図である。 トラクタの構成及び制御ブロック図を示す図である。 キャビンのルーフに移動局測位装置を取付けた状態を示す図である。 基準点ＢＰ１の設定を説明する説明図である。 作業機の測位方法の動作フローを示す図である。 自動操舵を説明する説明図である。 計画作成画面Ｍ１の一例を示す図である。 作業計画の一例を示す図である。 作業機の移動距離に基づいて基準点を求める方法の説明図である。 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。
図１に示すように、作業機の測位システムは、移動局側である作業機１の位置に基づいて、測位を行うための基準点を基地局側である基地局測位装置７０によって設定することができるシステムである。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。

まず、トラクタ１を例にあげて、移動局側の作業機について説明する。
図８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８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。前後進切換部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２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。

トラクタ１は、制御装置１７と、通信装置１８とを備えている。制御装置１７は、運転席の周りに設置された操作具（操作レバー、操作スイッチ、操作ボリューム等）を操作したときの操作信号、走行車体３に搭載された様々なセンサの検出信号等に基づいてトラクタ１の走行系や作業系の制御を行う。例えば、制御装置１７は、操作具の操作（操作信号）に基づいて作業装置２を昇降する制御を行ったり、アクセルペダルセンサに基づいて原動機４の回転数を制御する。なお、制御装置１７は、トラクタの作業系や走行系を制御するものであればよく、制御方式は限定されない。

通信装置１８は、近距離の通信装置、或いは、携帯電話通信網、データ通信網、携帯電話通信網等によって無線通信を行う通信装置であり、少なくともトラクタ１の情報を外部に出力する。通信装置１８の通信方式は限定されず、例えば、通信規格ＩＥＥＥ８０２．１５．１シリーズ、通信規格ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズであってもよいし、その他の通信方式であってもよい。

図１及び図３に示すように、トラクタ１は、移動局測位装置３０を備えている。移動局測位装置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、移動局測位装置３０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等のＧＮＳＳ衛星１０１の衛星信号と、基地局側から送信された補正情報とに基づいて測位を行う。
図３に示すように、移動局測位装置３０は、筐体３１ａを備え、当該筐体３１ａはトラクタ１のキャビン９に設けられている。移動局測位装置３０の筐体３１ａは、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。図１に示すように、筐体３１ａの内部には、アンテナ３１ｂ、信号処理部３１ｃ、第１位置演算部３１ｄ及び位置送信部３１ｅが格納されている。

信号処理部３１ｃ、第１位置演算部３１ｄ及び位置送信部３１ｅは、移動局測位装置３０に設けられたＭＰＵ、ＣＰＵ等の電子・電子部品、又は、ＭＰＵ、ＣＰＵ等に格納されたプログラム等で構成されている。
アンテナ３１ｂは、ＧＮＳＳ衛星１０１の衛星信号（第１衛星信号）を受信するアンテナである。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。

信号処理部３１ｃは、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、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。

位置送信部３１ｅは、第１位置演算部３１ｄが求めた第１位置を外部に送信する。具体的には、位置送信部３１ｅは、上述した通信装置１８に含まれていて、少なくとも第１位置を基地局測位装置７０に送信する。
以上、移動局測位装置３０によれば、例えば、トラクタ１の現在の位置（第１位置）を基地局測位装置７０に送信することができる。

次に、基地局測位装置７０について説明する。
図１に示すように、基地局測位装置７０は、アンテナ７１ａ、アンテナ７１ｂ、信号処理部７１ｃと、位置受信部７１ｄと、基準点設定部７１ｅと、補正情報演算部７１ｆ、補正情報送信部７１ｇとを備えている。信号処理部７１ｃ、位置受信部７１ｄ、基準点設定部７１ｅ、補正情報演算部７１ｆ及び補正情報送信部７１ｇは、ＭＰＵ、ＣＰＵ等の電子・電子部品、又は、ＭＰＵ、ＣＰＵ等に格納されたプログラム等で構成されている。

アンテナ７１ａは、ＧＮＳＳ衛星１０１の第１衛星信号を受信するアンテナであり、Ｌ１信号及びＬ２信号を受信する。アンテナ７１ｂ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（第２衛星信号）を受信するアンテナである。アンテナ７１ｂは、第２衛星信号として、少なくともＱＺＳＳ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、アンテナ７１ｂは、第２衛星信号として、ＱＺＳＳ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。即ち、ＱＺＳＳ衛星１０２の衛星信号に基づいて測位を行ってもよい。

信号処理部７１ｃは、アンテナ７１ａ及びアンテナ７１ｂによって受信した衛星信号（第１衛星信号、第２衛星信号）の処理を行う部分であって、例えば、アンテナ７１ａが受信したＬ１信号及び信号Ｌ２の増幅及び復調、アンテナ７１ｂが受信した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。
位置受信部７１ｄは、トラクタ１に設けた位置送信部３１ｅ、即ち、移動局測位装置３０から送信された第１位置を受信する。具体的には、位置受信部７１ｄは、近距離の通信装置、或いは、携帯電話通信網、データ通信網、携帯電話通信網等によって無線通信を行う通信装置であり、少なくとも移動局測位装置３０から送信された第１位置を受信する。

図４に示すように、基準点設定部７１ｅは、位置受信部７１ｄが受信したトラクタ１の複数の第１位置Ｐｎ（ｎ＝１，２，３・・・ｎ）に基づいて、基準点ＢＰ１を設定する。例えば、基準点ＢＰ１が中心とし且つ直径が基線長Ｌ１０である円形のエリアを測位エリアＡ１とした場合、基準点設定部７１ｅは、位置受信部７１ｄが受信した全ての第１位置Ｐｎ（ｎ＝１，２，３・・・ｎ）の全てが含まれるように、基準点ＢＰ１を設定する。基線長Ｌ１０は、予め定められた長さであって、５ｋｍ～１０ｋｍに設定されている。なお、基線長Ｌ１０は、上述した例に限定されず、基地局測位装置７０毎に登録していてもよい。また、測位エリアＡ１の形状も円形以外に矩形状であってもよく限定されない。

例えば、複数のトラクタ１Ａ、１Ｂ、１Ｃがそれぞれ所定の圃場に位置していて、トラクタ１Ａの第１位置は「Ｐ１」、トラクタ１Ｂの第１位置が「Ｐ２」、トラクタ１Ｃの第１位置が「Ｐ３」であるとする。基準点設定部７１ｅは、第１位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の全てが含まれる測位エリアＡ１を設定し、測位エリアＡ１の中心位置を基準点ＢＰ１に設定する。なお、基準点設定部７１ｅは、測位エリアＡ１（基準点ＢＰ１）の候補が複数存在する場合、複数の基準点ＢＰ１の中で、基準点ＢＰ１と第１位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３との距離が最短（最小）となる位置を、基準点ＢＰ１に決定してもよい。

つまり、基準点設定部７１ｅは、トラクタ１の複数の第１位置Ｐｎに基づいて、複数のトラクタ１のそれぞれに設けられた移動局測位装置３０の共通の基準点ＢＰ１を設定する。また、基準点設定部７１ｅは、基準点ＢＰ１と基線長Ｌ１０とで設定される測位エリアＡ１に、複数のトラクタ１の第１位置Ｐｎが含まれるように、基準点ＢＰ１を設定する。
補正情報演算部７１ｆは、基準点設定部７１ｅで設定した基準点ＢＰ１に対応する補正情報を演算する。具体的には、補正情報演算部７１ｆは、少なくともＱＺＳＳ衛星１０２から送信された第２衛星信号に含まれるＬ６信号から基準点ＢＰ１における衛星時計誤差、衛星信号バイアス誤差、衛星軌道誤差、対流圏伝播誤差、電離層伝播誤差を求め、求めた誤差を含む情報を補正情報に設定する。

補正情報送信部７１ｇは、補正情報演算部７１ｆで演算した補正情報、即ち。基準点ＢＰ１に対応した補正情報をトラクタ１に送信する。具体的には、補正情報送信部７１ｇは、補正情報演算部７１ｆの補正情報の演算が完了すると、演算した補正情報を所定のトラクタ１、即ち、第１位置を基地局測位装置７０に送信した所定のトラクタ１（例えば、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）に送信する。言い換えれば、補正情報送信部７１ｇは、基準点ＢＰ１を設定するにあたって使用した第１位置を送信した移動局測位装置３０に対して、補正情報を送信する。

以上によれば、基地局測位装置７０がトラクタ１側（移動局測位装置３０）から複数の第１位置Ｐｎを受信すると、当該基地局測位装置７０は、少なくとも複数の第１位置Ｐｎを含む基準点ＢＰ１を設定すると共に、基準点ＢＰ１に対応する補正情報を演算し、トラクタ１側（移動局測位装置３０）に対応した補正情報を送信することができる。
さて、トラクタ１側（移動局測位装置３０）は、基地局測位装置７０から送信された補正情報を用いて測位を行う。移動局測位装置３０は、補正受信部３１ｆと、第２位置演算部３１ｇとを備えている。補正受信部３１ｆ及び第２位置演算部３１ｇは、移動局測位装置３０に設けられたＭＰＵ、ＣＰＵ等の電子・電子部品、又は、ＭＰＵ、ＣＰＵ等に格納されたプログラム等で構成されている。

補正受信部３１ｆは、基地局測位装置７０から送信された補正情報（基準点ＢＰ１に対応した補正情報）を受信する。補正受信部３１ｆは、通信装置１８に含まれていて、基地局測位装置７０から送信された補正情報が、自己宛の場合に補正情報を受信する。
第２位置演算部３１ｇは、補正受信部３１ｆが補正情報を受信すると、受信した補正情報（衛星時計誤差、衛星信号バイアス誤差、衛星軌道誤差、対流圏伝播誤差、電離層伝播誤差を含む）と、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）の観測情報とを用いて、移動局測位装置３０の物理的な第２位置を求める。例えば、第２位置演算部３１ｇは、トラクタ１が走行中、トラクタ１が作業装置２の駆動中などのトラクタ１の作動時における第２位置を求める。

図５は、作業機の測位方法の動作フロー、即ち、トラクタ１の第１位置を求めてから第２位置を求めるまでの動作をまとめたフローである。なお、第１位置、第２位置、基準点、補正情報の求め方については、上述した実施形態と同様であるため説明を省略する。
図５に示すように、ＧＮＳＳ衛星１０１の第１衛星信号に基づいてトラクタ１の第１位置Ｐｎを移動局測位装置３０によって求める（Ｓ１）。移動局測位装置３０が第１位置を求めると、求めた第１位置Ｐｎをトラクタ１から外部である基地局測位装置７０に送信する（Ｓ２）。基地局測位装置７０は、トラクタ１（移動局測位装置３０）から送信された第１位置Ｐｎを受信し（Ｓ３）、受信した第１位置Ｐｎに基づいて基準点を設定する（Ｓ４：基準点設定ステップ）。基準点設定ステップでは、複数のトラクタの第１位置Ｐｎに基づいて、複数の衛星測位装置３０の共通の基準点ＢＰ１を設定する。

基地局測位装置７０は、基準点ＢＰ１の設定後に、基準点ＢＰ１に対応する補正情報を求め、求めた補正情報を移動局側であるトラクタ１に送信する（Ｓ５）。移動局側であるトラクタ１が補正情報を受信し（Ｓ６）、補正情報を受信したトラクタ１に搭載された移動局測位装置３０は、補正情報及びＧＮＳＳ衛星の第１衛星信号に基づいて、作動時における第２位置を求める（Ｓ７）。

以上によれば、複数のトラクタ１の第１位置Ｐｎに基づいて、トラクタ１側（移動局測位装置３０）に共通する基準点ＢＰ１を設定することができると共に、基準点ＢＰ１に対応する補正情報を求めることができる。また、トラクタ１が基準点ＢＰ１に対応する補正情報を受信することができるため、補正情報を用いてトラクタ１の第２位置を正確に求めることができる。

さて、複数のトラクタ１のそれぞれの制御装置１７は、移動局測位装置３０で求めた第２位置（緯度、経度）等の測位結果に基づいて自動操舵を行うことができる。
図６は、自動操舵におけるトラクタ１（トラクタ１Ａ、トラクタ１Ｂ、トラクタ１Ｃ）の位置と、走行予定ラインＺ２との関係を示している。以下、トラクタ１Ａを例にとり、自動操舵について説明する。

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）等の端末９０（図１参照）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１７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１Ａ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１７に指令されると、当該制御装置１７は、移動局測位装置３０が求めた第２位置（補正情報を用いて演算した位置）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１７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１Ａ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１７は、トラクタ１Ａ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１Ａ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１７は、トラクタ１Ａ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１Ａの進行方向の方位（車体方位）Ｆ１とが異なる場合、制御装置１７は、トラクタ１Ａ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１７は、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。

さて、図１に示すように、作業機の測位システムは、計画作成部８１を備えていてもよい。計画作成部８１は、管理サーバ８０に設けられたＭＰＵ、ＣＰＵ等の電子・電子部品、又は、ＭＰＵ、ＣＰＵ等に格納されたプログラム等で構成されている。
計画作成部８１は、圃場等の作業場と、作業場で作業を行う作業機とを含む作業計画を作成する。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）の端末９０が管理サーバ８０に接続し、当該端末９０から管理サーバ８０へ対して作業計画の作成の要求を行うと、当該管理サーバ８０は、図７Ａに示すように、端末８０に作業計画を作成する計画作成画面Ｍ１を表示する。計画作成画面Ｍ１では、作業場８５ａ、日時などの作業時間８５ｂ、耕耘、代掻き、収穫、刈取、集草、薬剤散布、施肥等の作業内容８５ｃ、作業を行う作業機８５ｄ等の作業計画を入力することができる。作業作成画面Ｍ１において、作業計画を入力すると、図７Ｂに示すように、管理サーバ８０には、管理情報と共に作業計画が保存される。

また、管理サーバ８０は作業計画を基地局測位装置７０に送信する。基地局測位装置７０の基準点設定部７１ｅは、管理サーバ８０から送信された作業計画を参照して、作業計画に示された作業場に当該計画されたトラクタ１が存在する場合、当該トラクタ１から送信された第１位置Ｐｎに基づいて基準点ＢＰ１を設定する。図７Ｂに示すような作業計画、管理番号KB-33560A701～KB-33560A705までの作業計画を基地局測位装置７０が取得したとする。基準点設定部７１ｅは、2018/5/22において、トラクタ１Ａ、１Ｂ、１Ｃに送信された第１位置Ｐｎが作業計画で示された圃場に存在するか否かを判断する。例えば、基準点設定部７１ｅは、トラクタ１Ａ、１Ｂ、１Ｃから送信された第１位置Ｐｎと、作業計画で示された圃場である計画圃場（圃場Ａ、圃場Ｊ、圃場Ｆ、圃場Ｂ）の位置とを比較して、計画圃場に第１位置Ｐｎが位置している場合は、トラクタ１Ａ、１Ｂ、１Ｃが計画圃場に存在していると判断する。なお、図７Ｂに示すように、トラクタ１Ｂについては、圃場Ｂ及び圃場Ｆで作業することが計画されているため、基準点設定部７１ｅは、トラクタ１Ｂの第１位置Ｐｎが圃場Ｆ及び圃場Ｒのいずれかの計画圃場内に入っていれば、トラクタ１Ｂは、計画圃場に存在していると判断する。

上述したように、基準点設定部７１ｅは、トラクタ１Ａ、１Ｂ、１Ｃが計画圃場に位置していると判断した場合、トラクタ１Ａ、１Ｂ、１Ｃのそれぞれの第１位置Ｐｎに基づいて、上述したように、基準点ＢＰ１を設定する。
上述した実施形態では、第１位置Ｐｎに基づいて基準点ＢＰ１を設定していたが、これに加え、第１位置Ｐｎとトラクタ１の移動範囲とに基づいて、基準点ＢＰ１を求めてもよい。

図１に示すように、作業機の測位システムは、移動範囲演算部８２を備えている。移動範囲演算部８２は、管理サーバ８０に設けられたＭＰＵ、ＣＰＵ等の電子・電子部品、又は、ＭＰＵ、ＣＰＵ等に格納されたプログラム等で構成されている。移動範囲演算部８２は、作業計画において所定のトラクタ１が作業場を移動する移動範囲を求める。図７Ｂに示すように、作業計画が設定された場合、移動範囲演算部８２は、トラクタ１Ａ、１Ｂ、１Ｃのそれぞれの所定時間、例えば、2018/5/22における移動範囲を求める。図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、2018/5/22の作業計画において、トラクタ１Ｃの移動範囲は圃場Ａであり、トラクタ１Ｂの移動範囲は圃場Ｆから圃場Ｒであり、トラクタ１Ａの移動範囲は圃場Ｊである。ここで、移動範囲演算部８２は、複数のトラクタ１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）のうち最も移動範囲（移動距離）が長いトラクタ１Ｂの移動範囲Ｌ１１を求める。トラクタ１Ｂの場合、移動範囲演算部８２は、圃場Ｆから圃場Ｒまでの距離を予め記憶された圃場位置に基づいて求め、求めた距離を移動距離Ｌ１１に設定する。

基準点設定部７１ｅは、移動範囲演算部８２で求めた移動範囲Ｌ１１に基づいて基準点ＢＰ１を設定する。例えば、基準点設定部７１ｅは、移動距離Ｌ１１が最も長いトラクタ１Ｂの現在の位置（第１位置）Ｐ２ａに移動距離Ｌ１１を加算することで、当該トラクタ１Ｂが最も離れる位置（作業予定位置）Ｐ２ｂを求め、トラクタ１Ａの第１位置Ｐ１、トラクタ１Ｃの第１位置Ｐ３及びトラクタ１Ｂの作業予定位置Ｐ２ｂが含まれる基準点ＢＰ１を求める。なお、上述した基準設定部７１の移動範囲Ｌ１１に基づく基準点ＢＰ１の算出方法は一例であり限定されない。

作業機の測位システムは、作業機１に設けられ且つ、測位衛星から送信された衛星信号に基づいて第１位置Ｐｎを求める第１位置演算部３１ｄと、作業機１に設けられ且つ第１位置演算部３１ｄが求めた第１位置Ｐｎを送信可能な位置送信部３１ｅと、位置送信部３１ｅから送信された第１位置Ｐｎを受信する位置受信部７１ｄと、位置受信部７１ｄが受信した作業機の第１位置Ｐｎに基づいて基準点ＢＰ１を設定する基準点設定部７１ｅと、基準点設定部７１ｅで設定した基準点ＢＰ１に対応し且つ測位衛星とは異なる他の測位衛星の衛星信号から得られた補正情報を作業機に送信する補正情報送信部７１ｇと、作業機１に設けられ且つ補正情報送信部７１ｇから送信された補正情報を受信する補正受信部３１ｆと、作業機１に設けられ且つ補正情報及び衛星信号に基づいて、作業機の作動時における位置である第２位置を求める第２位置演算部３１ｇと、を備えている。これによれば、例えば、作業機１において作業前等に第１位置演算部３１ｄが求めた第１位置Ｐｎに基づいて基準点ＢＰ１を設定することができ、設定した基準点ＢＰ１に対応する補正情報を用いて、第１位置Ｐｎを送信した作業機１の第２位置を高精度に測位することができる。

作業機の測位システムは、第１位置演算部３１ｄ及び第２位置演算部３１ｇは、作業機１に設けられた移動局測位装置３０に設けられており、基準点設定部７１ｅは、複数の作業機の第１位置Ｐｎに基づいて、複数の作業機１のそれぞれに設けられた移動局測位装置３０の共通の基準点ＢＰ１を設定する。これによれば、複数の作業機に対応する共通の基準点ＢＰ１を求めることができ、共通の基準点ＢＰ１における補正情報を用いて、複数の作業機の位置（第２位置）を求めることができる。

基準点設定部７１ｅは、基準点ＢＰ１と予め定められた基線長Ｌ１０とで設定される測位エリアＡ１に、複数の作業機の第１位置Ｐｎが含まれるように、基準点ＢＰ１を設定する。これによれば、基線長Ｌ１０により決まる測位エリアＡ１に基準点ＢＰ１が設定されるため、複数の作業機の移動範囲が比較的広くても当該複数の作業機の位置（第２位置）を、基準点ＢＰ１における補正情報を用いて精度よく求めることができる。

位置受信部７１ｄ、基準点設定部７１ｅ及び補正情報送信部７１ｇは、予め定められた基地局測位装置７０に設けられており、移動局測位装置３０は、測位衛星であるＧＮＳＳ衛星から送信された衛星信号を受信可能なＧＮＳＳ測位装置を含み、基地局測位装置７０は、他の測位衛星であるＱＺＳＳ衛星から送信された衛星信号を受信可能なＱＺＳＳ測位装置を含んでいる。これによれば、作業機１に設けられた移動局測位装置３０がＧＮＳＳ衛星から送信された衛星信号を受信可能なＧＮＳＳ測位装置であっても、ＱＺＳＳ測位装置の衛星信号を用いて、作業機１の位置（第２位置）を精度よく求めることができる。

作業機の測位システムは、少なくともＱＺＳＳ測位装置が受信した衛星信号に基づいて、基準点ＢＰ１に対応する補正情報を演算する補正情報演算部７１ｆを備え、補正情報演算部７１ｆは、衛星信号に基づいて補正情報を演算する。これによれば、ＱＺＳＳ測位装置が受信した衛星信号によって、誤差を小さくするセンチメータ級の測位を行うことができる。

作業機の測位システムは、作業場と作業場で作業を行う作業機とを含む作業計画を作成する計画作成部８１を備え、基準点設定部７１ｅは、作業計画で示された作業場に作業機が存在する場合に、当該作業機の第１位置Ｐｎに基づいて基準点ＢＰ１を設定する。これによれば、作業場で行う作業を作業機１で行う場合に、作業計画に対応して効率よく作業機１の位置（第２位置）を求めることができる。例えば、複数の作業機において、様々な作業場で作業を行う場合であっても作業計画に対応した位置（第２位置）を求めることができる。

作業機の測位システムは、作業計画において所定の作業機が作業場を移動する移動範囲Ｌ１１を求める移動範囲演算部８２を備え、基準点設定部７１ｅは、移動範囲演算部８２で求めた移動範囲Ｌ１１に基づいて基準点ＢＰ１を設定する。これによれば、作業計画に基づいて事前に作業機１が移動する移動範囲Ｌ１１を考慮して基準点ＢＰ１が設定されるため、作業機１が基準点ＢＰ１から離れすぎて測位の精度が低下することを防止することができる。

作業機の測位方法は、測位衛星から送信された衛星信号に基づいて作業機の位置である第１位置Ｐｎを求めるステップと、第１位置Ｐｎを作業機から外部に送信するステップと、作業機から送信された第１位置Ｐｎを受信するステップと、受信した第１位置Ｐｎに基づいて基準点ＢＰ１を設定するステップと、基準点ＢＰ１に対応し且つ測位衛星とは異なる測位衛星の衛星信号から得られた補正情報を作業機に送信するステップと、作業機が補正情報を受信するステップと、補正情報及び衛星信号に基づいて、作動時における作業機の位置である第２位置を求めるステップと、を備えている。これによれば、例えば、作業機１において作業前等に第１位置演算部３１ｄが求めた第１位置Ｐｎに基づいて基準点ＢＰ１を設定することができ、設定した基準点ＢＰ１に対応する補正情報を用いて、第１位置Ｐｎを送信した作業機１の第２位置を高精度に測位することができる。

基準点ＢＰ１を設定するステップでは、複数の作業機の第１位置Ｐｎに基づいて、複数の作業機に搭載した衛星測位装置の共通の基準点ＢＰ１を設定する。これによれば、複数の作業機に対応する共通の基準点ＢＰ１を求めることができ、共通の基準点ＢＰ１における補正情報を用いて、複数の作業機の位置（第２位置）を求めることができる。
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）
３０ 移動局測位装置
３１ｄ 第１位置演算部
３１ｅ 位置送信部
３１ｆ 補正受信部
３１ｇ 第２位置演算部
７０ 基地局測位装置
７１ｄ 位置受信部
７１ｅ 基準点設定部
７１ｇ 補正情報送信部
７１ｆ 補正情報演算部
８１ 計画作成部
８２ 移動範囲演算部
Ｐｎ 第１位置
Ｌ１０ 基線長
Ｌ１１ 移動範囲

Claims (8)

1. 作業機に設けられ且つ、測位衛星から送信された衛星信号に基づいて第１位置を求める第１位置演算部と、
   前記作業機に設けられ且つ、前記第１位置演算部が求めた第１位置を送信可能な位置送信部と、
   前記位置送信部から送信された第１位置を受信する位置受信部と、
   前記位置受信部が受信した前記作業機の第１位置に基づいて、基準点を設定する基準点設定部と、
   前記基準点設定部で設定した前記基準点に対応し且つ前記測位衛星とは異なる他の測位衛星の衛星信号から得られた補正情報を前記作業機に送信する補正情報送信部と、
   前記作業機に設けられ且つ、前記補正情報送信部から送信された前記補正情報を受信する補正受信部と、
   前記作業機に設けられ且つ、前記補正情報及び前記衛星信号に基づいて、前記作業機の作動時における位置である第２位置を求める第２位置演算部と、
   を備え、
   前記基準点設定部は、複数の作業機の第１位置に基づいて、前記複数の作業機のそれぞれに設けられた移動局測位装置の共通の前記基準点を設定する作業機の測位システム。
2. 前記第１位置演算部及び前記第２位置演算部は、前記作業機に設けられた前記移動局測位装置に設けられている請求項１に記載の作業機の測位システム。
3. 前記基準点設定部は、前記基準点と予め定められた基線長とで設定される測位エリアに、前記複数の作業機の第１位置が含まれるように、前記基準点を設定する請求項１又は２に記載の作業機の測位システム。
4. 前記位置受信部、前記基準点設定部及び前記補正情報送信部は、予め定められた基地局測位装置であり、
   前記移動局測位装置は、前記測位衛星であるＧＮＳＳ衛星から送信された衛星信号を受信可能なＧＮＳＳ測位装置を含み、前記基地局測位装置は、前記他の測位衛星であるＱＺＳＳ衛星から送信された衛星信号を受信可能なＱＺＳＳ測位装置を含んでいる請求項１～３のいずれかに記載の作業機の測位システム。
5. 少なくとも前記ＱＺＳＳ測位装置が受信した衛星信号に基づいて、前記基準点に対応する補正情報を演算する補正情報演算部を備え、前記補正情報演算部は、前記衛星信号に基づいて前記補正情報を演算する請求項４に記載の作業機の測位システム。
6. 作業場と前記作業場で作業を行う作業機とを含む作業計画を作成する計画作成部を備え、
   前記基準点設定部は、前記作業計画で示された前記作業場に前記作業機が存在する場合に、当該作業機の第１位置に基づいて前記基準点を設定する請求項１～５のいずれかに記載の作業機の測位システム。
7. 前記作業計画において所定の作業機が前記作業場を移動する移動範囲を求める移動範囲演算部を備え、
   前記基準点設定部は、前記移動範囲演算部で求めた移動範囲に前記複数の作業機の第１位置が含まれるように、前記基準点を設定する請求項６に記載の作業機の測位システム。
8. 測位衛星から送信された衛星信号に基づいて作業機の位置である第１位置を求めるステップと、
   前記第１位置を作業機から外部に送信するステップと、前記作業機から送信された第１位置を受信するステップと、
   前記受信した第１位置に基づいて基準点を設定するステップと、
   前記基準点に対応し且つ前記測位衛星とは異なる測位衛星の衛星信号から得られた補正情報を作業機に送信するステップと、
   前記作業機が前記補正情報を受信するステップと、前記補正情報及び前記衛星信号に基づいて、作動時における作業機の位置である第２位置を求めるステップと、
   を備え、
   前記基準点を設定するステップでは、前記複数の作業機の第１位置に基づいて、前記複数の作業機に搭載した衛星測位装置の共通の前記基準点を設定する作業機の測位方法。

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