JP7183141B2 - work vehicle - Google Patents
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本発明は、作業車に関する。 The present invention relates to work vehicles.
特許文献1には、衛星測位モジュールを備えた収穫機が記載されている。この収穫機は、衛星測位モジュールが出力する測位データに基づいて機体位置を算出する機能を有する。 Patent Document 1 describes a harvester equipped with a satellite positioning module. This harvester has a function of calculating the body position based on the positioning data output by the satellite positioning module.
非特許文献1には、車両の傾斜により生じるGPSの位置計測誤差を補正する方法が記載されている。 Non-Patent Document 1 describes a method for correcting GPS position measurement errors caused by tilting of a vehicle.
非特許文献1に記載の技術によれば、衛星測位モジュールが出力する測位データから機体位置を算出する際、車両の傾斜による誤差を補正して、傾斜による影響を除去することができる。ここで、車両の傾斜を測定する傾斜センサが衛星測位モジュールに設けられている場合、次のような問題が生じる。 According to the technique described in Non-Patent Document 1, when calculating the aircraft position from the positioning data output by the satellite positioning module, it is possible to correct the error due to the inclination of the vehicle and remove the influence of the inclination. Here, when the tilt sensor for measuring the tilt of the vehicle is provided in the satellite positioning module, the following problems arise.
コンバインやトラクタ、田植機等、農作業に用いられる作業車は、一年のうち使用される時期は限られる。例えばコンバインは、作物の収穫が行われる時期のみ使用され、他の時期は倉庫等に保管される。衛星測位モジュールは高価であるため、作業車に対して着脱可能とし、使用時期の異なる他の作業車と共用にすることが考えられる。そうすると、衛星測位モジュールの着脱に起因して衛星測位モジュールの姿勢が変化する可能性がある。衛星測位モジュールの姿勢が変化すると、衛星測位モジュールに備えられた傾斜センサの出力が誤差を含み、その結果、算出される機体位置が誤差を含んでしまう。 Vehicles used for agricultural work, such as combine harvesters, tractors, and rice transplanters, are used only for a limited time of the year. For example, a combine is used only when crops are harvested, and is stored in a warehouse or the like at other times. Since the satellite positioning module is expensive, it is conceivable to make it detachable from the work vehicle and share it with other work vehicles that are used at different times. Then, there is a possibility that the attitude of the satellite positioning module will change due to attachment and detachment of the satellite positioning module. When the attitude of the satellite positioning module changes, the output of the tilt sensor provided in the satellite positioning module contains an error, and as a result, the calculated airframe position contains an error.
また、衛星測位モジュールは衛星からの信号受信のため、機体の高い位置に設けられることが多い。そうすると、作業車を倉庫等に格納する際に衛星測位モジュールが邪魔になるため、衛星測位モジュールの姿勢、位置、高さ等を可変にすることが考えられる。そうすると、衛星測位モジュールの姿勢、位置、高さ等の変更に起因して衛星測位モジュールの姿勢が変化する可能性がある。衛星測位モジュールの姿勢が変化すると、衛星測位モジュールに備えられた傾斜センサの出力が誤差を含み、その結果、算出される機体位置が誤差を含んでしまう。 In addition, the satellite positioning module is often installed at a high position on the aircraft to receive signals from satellites. Then, since the satellite positioning module becomes an obstacle when the work vehicle is stored in a warehouse or the like, it is conceivable to make the attitude, position, height, etc. of the satellite positioning module variable. Then, the attitude of the satellite positioning module may change due to changes in the attitude, position, height, etc. of the satellite positioning module. When the attitude of the satellite positioning module changes, the output of the tilt sensor provided in the satellite positioning module contains an error, and as a result, the calculated airframe position contains an error.
なお、上述したような衛星測位モジュールの着脱、姿勢等の変更によらずとも、作業走行の際の振動に起因して衛星測位モジュールの姿勢が変化する可能性がある。衛星測位モジュールの姿勢が変化すると、衛星測位モジュールに備えられた傾斜センサの出力が誤差を含み、その結果、算出される機体位置が誤差を含んでしまう。 It should be noted that there is a possibility that the attitude of the satellite positioning module will change due to vibration during work travel, even if the satellite positioning module is not attached or detached or the attitude is changed as described above. When the attitude of the satellite positioning module changes, the output of the tilt sensor provided in the satellite positioning module contains an error, and as a result, the calculated airframe position contains an error.
本発明の目的は、衛星測位モジュールに備えられた傾斜センサの出力誤差による機体位置算出への悪影響を抑制することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to suppress the adverse effect of an output error of a tilt sensor provided in a satellite positioning module on aircraft position calculation.
本発明に係る作業車の特徴は、機体に備えられると共に測位データを出力する衛星測位モジュールと、前記衛星測位モジュールに備えられると共に前記衛星測位モジュールの傾斜を示す傾斜データを出力する傾斜センサと、前記傾斜センサが出力した傾斜データを補正して補正傾斜データとして出力する傾斜補正部と、前記衛星測位モジュールが出力した前記測位データと前記傾斜補正部が出力した前記補正傾斜データとに基づいて機体の地図座標である機体位置を算出する機体位置算出部と、を備える点にある。 The work vehicle according to the present invention is characterized by a satellite positioning module that is provided in the body and outputs positioning data, a tilt sensor that is provided in the satellite positioning module and outputs tilt data indicating the tilt of the satellite positioning module, a tilt correction unit that corrects the tilt data output from the tilt sensor and outputs corrected tilt data; and an airframe based on the positioning data output from the satellite positioning module and the corrected tilt data output from the tilt correction unit. and a body position calculation unit that calculates the body position, which is the map coordinates of .
本発明によれば、補正により適切なものとなった補正傾斜データに基づいて機体位置が算出される。すなわち、衛星測位モジュールに備えられた傾斜センサの出力誤差による機体位置算出への悪影響を抑制することができる。 According to the present invention, the aircraft position is calculated based on the corrected tilt data that has become appropriate through correction. That is, it is possible to suppress the adverse effect on the aircraft position calculation due to the output error of the tilt sensor provided in the satellite positioning module.
本発明においては、機体に備えられると共に機体の傾斜を示す機体傾斜データを出力する機体傾斜センサと、前記傾斜センサが出力した前記傾斜データと前記機体傾斜センサが出力した前記機体傾斜データとを表示する表示装置と、傾斜補正量の操作入力を受け付け可能な入力装置と、を備え、前記傾斜補正部は、前記入力装置が受け付けた操作入力が示す傾斜補正量に基づいて前記傾斜センサが出力した傾斜データを補正すると好適である。 In the present invention, a body tilt sensor provided in the body and outputting body tilt data indicating the body tilt, and the body tilt data output by the body tilt sensor and the body tilt data output by the body tilt sensor are displayed. and an input device capable of receiving an operation input of a tilt correction amount, the tilt correction unit outputting the tilt correction amount from the tilt sensor based on the tilt correction amount indicated by the operation input received by the input device. It is preferable to correct the tilt data.
本発明によれば、オペレータが、表示装置に表示される機体傾斜データを確認しながら傾斜補正量を入力することができる。そして、入力された傾斜補正量に基づいて、傾斜センサが出力した傾斜データが適切なものへと補正される。従って、衛星測位モジュールに備えられた傾斜センサの出力誤差による機体位置算出への悪影響を適切に抑制することができる。 According to the present invention, the operator can input the tilt correction amount while confirming the machine body tilt data displayed on the display device. Then, the tilt data output from the tilt sensor is corrected appropriately based on the input tilt correction amount. Therefore, it is possible to appropriately suppress the adverse effect on the aircraft position calculation due to the output error of the tilt sensor provided in the satellite positioning module.
本発明においては、前記入力装置は、傾斜補正量の自動決定を行う旨の操作入力を受け付け可能に構成されており、前記傾斜補正部は、前記入力装置が傾斜補正量の自動決定を行う旨の操作入力を受け付けたことに応じて、前記機体傾斜センサが出力した前記機体傾斜データに基づいて傾斜補正量を自動決定し、自動決定した傾斜補正量に基づいて前記傾斜センサが出力した傾斜データを補正すると好適である。 In the present invention, the input device is configured to be capable of receiving an operation input indicating that the tilt correction amount is to be automatically determined, and the tilt correction unit is configured to indicate that the input device will automatically determine the tilt correction amount. automatically determines a tilt correction amount based on the fuselage tilt data output by the fuselage tilt sensor in response to receiving the operation input of , and tilt data output by the tilt sensor based on the automatically determined tilt correction amount is preferably corrected.
本発明によれば、オペレータの操作入力に基づいて傾斜補正量が自動決定される。傾斜補正量は、機体傾斜センサが出力した機体傾斜データに基づいて決定されるので、機体の傾斜に応じた適切なものとなる。従って、衛星測位モジュールに備えられた傾斜センサの出力誤差による機体位置算出への悪影響を適切に抑制することができる。 According to the present invention, the tilt correction amount is automatically determined based on the operation input by the operator. Since the tilt correction amount is determined based on the body tilt data output by the body tilt sensor, it is appropriate for the tilt of the body. Therefore, it is possible to appropriately suppress the adverse effect on the aircraft position calculation due to the output error of the tilt sensor provided in the satellite positioning module.
本発明においては、機体に備えられると共に機体の傾斜を示す機体傾斜データを出力する機体傾斜センサを備え、前記傾斜補正部は、前記機体傾斜センサが出力した前記機体傾斜データに基づいて前記傾斜センサが出力した前記傾斜データを補正すると好適である。 In the present invention, a body tilt sensor is provided in the body and outputs body tilt data indicating the tilt of the body, and the tilt correction unit operates the body tilt sensor based on the body tilt data output by the body tilt sensor. Preferably, the tilt data output by is corrected.
本発明によれば、機体傾斜センサが出力した機体傾斜データに基づいて、傾斜センサが出力した傾斜データが適切なものへと自動的に補正される。従って、衛星測位モジュールに備えられた傾斜センサの出力誤差による機体位置算出への悪影響を適切に抑制することができる。 According to the present invention, the tilt data output by the tilt sensor is automatically corrected to be appropriate based on the tilt data output by the tilt sensor. Therefore, it is possible to appropriately suppress the adverse effect on the aircraft position calculation due to the output error of the tilt sensor provided in the satellite positioning module.
本発明においては、前記機体傾斜センサは、機体左右方向の傾斜角であるロール角と機体前後方向の傾斜角であるピッチ角とを検出し、検出したロール角とピッチ角とを示す機体傾斜データを出力すると好適である。 In the present invention, the aircraft tilt sensor detects a roll angle that is an inclination angle in the horizontal direction of the aircraft and a pitch angle that is an inclination angle in the longitudinal direction of the aircraft, and aircraft inclination data indicating the detected roll angle and pitch angle. is preferably output.
本発明によれば、機体傾斜センサが検出した機体のロール角及びピッチ角に基づき、傾斜補正量の操作入力、傾斜補正量の自動決定、又は傾斜データの補正が適切に行われるので、衛星測位モジュールに備えられた傾斜センサの出力誤差による機体位置算出への悪影響を適切に抑制することができる。 According to the present invention, the operation input of the tilt correction amount, the automatic determination of the tilt correction amount, or the correction of the tilt data is appropriately performed based on the roll angle and the pitch angle of the aircraft body detected by the aircraft tilt sensor. It is possible to appropriately suppress the adverse effect on the aircraft position calculation due to the output error of the tilt sensor provided in the module.
本発明においては、前記機体位置算出部が算出した前記機体位置に基づいて前記機体を自動走行させる走行制御部を備えると好適である。 In the present invention, it is preferable to include a travel control section that causes the aircraft to automatically travel based on the aircraft position calculated by the aircraft position calculation section.
本発明によれば、適切に補正された補正傾斜データに基づいて機体位置が算出され、その適切な機体位置に基づいて機体を自動走行させるので、目標経路に沿って精密に機体を自動走行させることができる。 According to the present invention, the aircraft position is calculated based on the appropriately corrected corrected tilt data, and the aircraft automatically travels based on the appropriate aircraft position, so that the aircraft automatically travels precisely along the target route. be able to.
〔コンバインの全体構成〕
図1、図2、図3に、自脱型のコンバイン(「作業車」の一例)が示されている。このコンバインには、クローラ式の走行装置11が備えられている。コンバインの機体の前部には、圃場の植立穀稈を刈り取って収穫する収穫部12が設けられている。収穫部12は、植立穀稈の根元を切断する刈刃12aを備えている。
[Overall configuration of combine harvester]
1, 2, and 3 show a self-contained combine harvester (an example of a "work vehicle"). This combine is provided with a crawler
機体において収穫部12の後方に、運転部13が設けられている。運転部13は、機体の前部における右側に位置する。運転部13の左方に、収穫部12により収穫された収穫物を搬送する搬送部14が設けられている。
An
搬送部14の後方に、搬送部14により搬送された収穫物を脱穀処理する脱穀装置15が設けられている。脱穀装置15の後部に、排藁を切断処理する排藁処理装置16が設けられている。
A
運転部13の後方且つ脱穀装置15の右方に、脱穀装置15により得られた穀粒を貯留する穀粒タンク17が設けられている。
A
穀粒タンク17の後方に、穀粒タンク17に貯留された穀粒を外部に排出する排出装置18が設けられている。排出装置18は、上下方向に延びる旋回軸心周りで旋回可能である。
A
運転部13の前上部における左側部分には、衛星測位モジュール19が設けられている。衛星測位モジュール19には、GPS(Global Positioning System)衛星からの信号を受信するGPSアンテナ20が備えられている。衛星測位モジュール19は、GPSアンテナ20が受信したGPS衛星からの信号に基づいて、衛星測位モジュール19の位置を示す測位データを生成し、制御部70(後述)へ出力する。衛星測位モジュール19は、運転部13の上部に設けられたステー13aに着脱可能な状態で支持されている。
A
衛星測位モジュール19には、姿勢計測装置21(「傾斜センサ」の一例)が備えられている。姿勢計測装置21は、ヨー角φ0(方位角)、ロール角θr0(機体左右方向の傾斜角)、ピッチ角θp0(機体前後方向の傾斜角)を計測し、これらを示す傾斜データを制御部70(後述)へ出力する。傾斜データは、衛星測位モジュール19の傾斜を示すデータである。
The
運転部13には、管理端末22(図4参照)が配置されている。管理端末22は、種々のデータを表示可能な表示装置23と、オペレータからの操作入力を受付可能な入力装置24と、を備えている。表示装置23は、例えば、液晶モニタである。入力装置24は、例えば、タッチパネル装置である。
A management terminal 22 (see FIG. 4) is arranged in the
運転部13には、機体姿勢計測装置30(「機体傾斜センサ」の一例)が備えられている。機体姿勢計測装置30は、ロール角θr1(機体左右方向の傾斜角)、ピッチ角θp1(機体前後方向の傾斜角)を計測し、これらを示す機体傾斜データを制御部70(後述)へ出力する。機体傾斜データは、機体の傾斜を示すデータである。
The
コンバインは走行装置11により自走可能に構成されており、収穫部12によって圃場の植立穀稈を刈り取りながら走行装置11により走行する収穫走行が可能なように構成されている。
The combine is configured to be self-propelled by the traveling
〔コンバインによる収穫作業〕
コンバインによる圃場での収穫作業について説明する。まず最初に、圃場における外周側の領域において圃場の境界線に沿って周回するように収穫走行が行われる(初期周回走行)。この初期周回走行によって既作業地となった領域が外周領域として設定され、外周領域の内側の未作業地が作業対象領域として設定される。
[Harvesting with a combine harvester]
Harvesting work in a field using a combine harvester will be explained. First, harvesting travel is performed so as to circle along the boundary line of the farm field in the outer peripheral region of the farm field (initial circular travel). The area that has become the already-worked area as a result of the initial circular travel is set as the outer peripheral area, and the unworked area inside the outer peripheral area is set as the work target area.
外周領域は、作業対象領域の植立穀稈の収穫を自動走行により行う際に、コンバインが方向転換するためのスペースとして用いられる。また、外周領域は、運搬車に隣接する排出停車位置への移動や、燃料の補給場所への移動を行うためのスペースとしても用いられる。 The peripheral area is used as a space for the combine to change direction when the planted culms in the work target area are harvested by automatic travel. In addition, the outer peripheral area is also used as a space for movement to a discharge stop position adjacent to the transport vehicle and movement to a fuel supply location.
初期周回走行は、外周領域の幅をある程度広く確保するために、2周~4周程度行われる。初期周回走行は、手動走行により行われてもよいし、自動走行により行われてもよい。初期周回走行は、作業対象領域の1辺(好ましくは対向する2辺)が条方向と平行になるように行われる。 The initial round running is performed for about 2 to 4 rounds in order to secure the width of the outer peripheral area to some extent. The initial lap run may be performed manually or may be performed automatically. The initial circular travel is performed so that one side (preferably two opposing sides) of the working area is parallel to the row direction.
初期周回走行に続いて、自動走行により作業対象領域の植立穀稈が収穫される。この自動走行においては、作業対象領域に設定された収穫走行経路上を自動走行しながら植立穀稈を収穫する自動収穫走行と、1つの自動収穫走行と次の自動収穫走行との間に行われるターン走行とが繰り返し行われる。ターン走行は、2つの収穫走行経路の間を繋ぐターン走行経路上の自動走行である。 Following the initial round trip, the planted culms in the working area are harvested by automatic driving. In this automatic driving, the automatic harvesting driving for harvesting the planted grain culms while automatically driving on the harvesting driving route set in the work target area, and the automatic harvesting driving between one automatic harvesting driving and the next automatic harvesting driving. The turn running is repeated. Turn driving is automatic driving on a turn driving path connecting between two harvesting driving paths.
〔制御に関する構成〕
コンバインの動作を制御する制御部70が設けられている。制御部70は、コンピュータシステムであり、図4に示されるように、傾斜補正部71、機体位置算出部72、領域算出部73、経路算出部74、及び走行制御部75を備えている。詳しくは、制御部70は、これらの機能部に対応するプログラムを記憶するメモリ(HDDや不揮発性RAMなど。図示省略)と、当該プログラムを実行するCPU(図示省略)と、を備えている。プログラムがCPUにより実行されることにより、各機能部の機能が実現される。
[Configuration related to control]
A
傾斜補正部71は、衛星測位モジュール19の姿勢計測装置21が出力した傾斜データを補正して、補正傾斜データとして出力する。本実施形態では、傾斜補正部71は、次の2つの形態にて傾斜データの補正を行う。
(1)傾斜補正部71は、入力装置24が受け付けた操作入力が示す傾斜補正量に基づいて、姿勢計測装置21が出力した傾斜データを補正する。
(2)傾斜補正部71は、入力装置24が傾斜補正量の自動決定を行う旨の操作入力を受け付けたことに応じて、姿勢計測装置21が出力した機体傾斜データに基づいて傾斜補正量を自動決定し、自動決定した傾斜補正量に基づいて姿勢計測装置21が出力した傾斜データを補正する。
傾斜補正部71による傾斜データの補正の具体的手法については、後述する。
The
(1) The
(2) The
A specific technique for correcting the tilt data by the
機体位置算出部72は、衛星測位モジュール19が出力した測位データと傾斜補正部71が出力した補正傾斜データとに基づいて、機体の地図座標である機体位置を経時的に算出する。機体位置算出部72による機体位置の算出の具体的手法については、後述する。
Based on the positioning data output from the
領域算出部73は、機体位置算出部72が算出したコンバインの経時的な機体位置に基づいて、外周領域及び作業対象領域を算出する。具体的には、領域算出部73は、機体位置算出部72が算出したコンバインの経時的な機体位置に基づいて、圃場の外周側における周回走行(初期周回走行)でのコンバインの走行軌跡を算出する。そして、領域算出部73は、算出されたコンバインの走行軌跡に基づいて、コンバインが植立穀稈を収穫しながら走行した圃場の外周側の領域を外周領域として算出する。また、領域算出部73は、算出された外周領域よりも圃場内側の領域を作業対象領域として算出する。
The
経路算出部74は、領域算出部73の算出結果に基づいて、作業対象領域の内側において、自動収穫走行のための収穫走行経路を算出する。例えば、収穫走行経路は、作業対象領域の4つの辺に平行に延びる複数のメッシュ線である。また、経路算出部74は、ターン走行のための、2つの収穫走行経路の間を繋ぐターン走行経路を算出する。
The
走行制御部75は、走行装置11及び収穫部12を制御可能に構成されている。走行制御部75は、経路算出部74が算出した複数の走行経路(収穫走行経路、ターン走行経路等)の内から次に走行する走行経路を設定する。そして走行制御部75は、機体位置算出部72が算出したコンバインの機体位置と、設定した走行経路と、に基づいて、コンバインの機体を自動走行させる。具体的には、走行制御部75は、設定した走行経路に沿ってコンバインが走行するように、コンバインの走行装置11を制御する。そして走行制御部75は、コンバインが収穫走行経路を走行する時に収穫部12を動作させる。
The traveling
〔機体位置の算出、傾斜補正〕
衛星測位モジュール19が出力する測位データは、厳密にいえば、運転部13に設けられた衛星測位モジュール19のGPSアンテナ20の位置を示す。本実施形態では、機体位置算出部72が、衛星測位モジュール19が出力する測位データに基づいて、機体基準点Gの位置(「機体位置」の一例)を算出する。機体基準点Gは、収穫部12の刈刃12aに重なる点であって、収穫部12における機体左右方向の中央に対応する点、すなわち刈り幅の中央に設定されている。
[Calculation of airframe position, tilt correction]
Strictly speaking, the positioning data output by the
機体基準点Gの位置の算出のために、地上座標系(XYZ)と機体座標系(xyz)とを定義する。地上座標系及び機体座標系の概略が図1、図2、図3に示されている。地上座標系は、Z軸の正方向を鉛直上方とした直交右手系である。機体座標系は、機体の前方向をy軸、右方向をx軸、垂直上方をz軸とした直交右手系である。 To calculate the position of the aircraft reference point G, a ground coordinate system (XYZ) and an aircraft coordinate system (xyz) are defined. Schematic representations of the ground coordinate system and the airframe coordinate system are shown in FIGS. The ground coordinate system is an orthogonal right-handed system in which the positive direction of the Z-axis is vertically upward. The fuselage coordinate system is an orthogonal right-handed system in which the y-axis is the forward direction of the fuselage, the x-axis is the rightward direction, and the z-axis is vertically upward.
地上座標系と機体座標系との関係は次の通りである。機体座標系をy軸周りに回転させ、x軸が水平になったときのy軸周りの回転角をロール角θrとする。極性は、水平に対しx軸が右下がりを正とする。更に、x軸が水平になった状態からx軸周りに回転させ、y軸が水平になったときのy軸周りの回転角をピッチ角θpとする。極性は、水平に対し前上がりを正とする。また、地上座標系X軸と機体座標系x軸とがなす角をヨー角φとする。極性は、X軸から原点周りの右回転を正とする。 The relationship between the ground coordinate system and the aircraft coordinate system is as follows. The body coordinate system is rotated around the y-axis, and the rotation angle around the y-axis when the x-axis is horizontal is defined as roll angle θr . Polarity is positive when the x-axis descends to the right with respect to the horizontal. Further, the x-axis is rotated around the x-axis from the horizontal state, and the rotation angle around the y-axis when the y-axis becomes horizontal is defined as the pitch angle θp . As for the polarity, the forward rising direction is positive with respect to the horizontal direction. The angle formed by the X-axis of the ground coordinate system and the x-axis of the aircraft coordinate system is defined as a yaw angle φ. As for the polarity, right rotation around the origin from the X axis is positive.
このように、地上座標系と機体座標系との関係は、順序を有する3つの回転φ、θp、θr、すなわちオイラー角によって定義される。詳しくは、図5に示されるように、まずX0Y0Z0系(地上座標系(XYZ)に対応)をZ軸周りに回転角φ回転しX1Y1Z1系とする。更にX1Y1Z1系をY軸周りに回転角θp回転しX2Y2Z2系とする。そしてX2Y2Z2系をZ軸周りに回転角θr回転しX3Y3Z3系(機体座標系(xyz)に対応)とする。 Thus, the relationship between the ground coordinate system and the airframe coordinate system is defined by three ordered rotations φ, θ p , θ r , the Euler angles. Specifically, as shown in FIG. 5, the X 0 Y 0 Z 0 system (corresponding to the ground coordinate system (XYZ)) is first rotated around the Z axis by a rotation angle φ to form an X 1 Y 1 Z 1 system. Further, the X 1 Y 1 Z 1 system is rotated around the Y axis by a rotation angle θ p to form an X 2 Y 2 Z 2 system. Then, the X 2 Y 2 Z 2 system is rotated around the Z axis by a rotation angle θ r to form an X 3 Y 3 Z 3 system (corresponding to the body coordinate system (xyz)).
地上座標系により表されるGPSアンテナ20の位置、すなわち測位データを(XGPS,YGPS,ZGPS)groundとする。地上座標系により表される機体基準点Gの位置を(X’,Y’,Z’)groundとする。機体座標系の原点を機体基準点Gとする。機体座標系により表される機体基準点Gの位置は、(0,0,0)vehicleとなる。機体座標系により表されるGPSアンテナ20の位置を、(a,b,h)vehicleとする。
Let (X GPS , Y GPS , Z GPS ) ground be the position of the
地上座標系により表される機体基準点Gの位置(X’,Y’,Z’)groundを、測位データ(XGPS,YGPS,ZGPS)ground、GPSアンテナ20の位置(a,b,h)vehicle、及びオイラー角(φ,θr,θp)から算出するために、上述したオイラー角の定義を適用し、機体座標系の各座標軸を地上座標系の各座標軸に平行にする変換行列を考える。変換行列は以下の通りとなる。 The position (X′, Y′, Z′) ground of the airframe reference point G represented by the ground coordinate system, the positioning data (X GPS , Y GPS , Z GPS ) ground , the position of the GPS antenna 20 (a, b, h) Applying the above definition of Euler angles to calculate from vehicle and the Euler angles (φ, θ r , θ p ), transforming each coordinate axis of the vehicle coordinate system parallel to each coordinate axis of the ground coordinate system Consider a matrix. The transformation matrix is as follows.
従って、機体座標系上のベクトルを地上座標系上のベクトルに変換する行列は以下の通りとなる。 Therefore, the matrix for converting a vector on the aircraft coordinate system to a vector on the ground coordinate system is as follows.
ただし、 however,
ここで、地上座標系におけるGPSアンテナ20の位置と機体基準点Gの位置との差分(Δx,Δy,Δz)は、上で求めた変換行列を用いて次の通り表される。
Here, the difference (Δx, Δy, Δz) between the position of the
以上より、地上座標系により表される機体基準点Gの位置(X’,Y’,Z’)groundは、次の通り表される。 From the above, the position (X', Y', Z') ground of the fuselage reference point G represented by the ground coordinate system is represented as follows.
上述した演算に用いられるオイラー角は、地上座標系に対する機体座標系の傾斜角、すなわち水平面に対する機体の傾斜(ロール角、ピッチ角)及び方位角に相当する。本実施形態では、機体位置算出部72は、傾斜補正部71が出力する補正傾斜データ(φ,θr,θp)を、機体位置(XGPS,YGPS,ZGPS)groundの算出に用いる。
The Euler angles used in the above calculations correspond to the inclination angle of the aircraft coordinate system with respect to the ground coordinate system, that is, the inclination (roll angle, pitch angle) and azimuth angle of the aircraft with respect to the horizontal plane. In this embodiment, the
本実施形態では、傾斜補正部71は、入力装置24が受け付けた操作入力に基づいて傾斜データの補正を行う。具体的には、傾斜補正部71は、図6に示される入力画面100を表示装置23に表示させて、入力装置24を通じたオペレータからの操作入力を受け付ける。換言すれば、オペレータは、入力画面100を見ながら、傾斜補正(傾斜調整)についての操作入力を行う。以下、入力画面100の表示内容とオペレータによる操作入力、及び制御部70の動作について説明する。
In this embodiment, the
入力画面100は、数字を表示する6つのテキストボックス101~106、数字の入力を受け付ける2つの入力欄107、108、及び2つのボタン109、110を有している。
The
テキストボックス101、102には、機体に設けられた機体姿勢計測装置30が出力した機体傾斜データが示される。詳しくは、テキストボックス101にロール角θr1が示され、テキストボックス102にピッチ角θp1が示される。制御部70は、機体姿勢計測装置30から経時的に入力される機体傾斜データ(ロール角θr1、ピッチ角θp1)に基づいて、テキストボックス101、102の数値を経時的に更新する。
テキストボックス103、104には、衛星測位モジュール19に設けられた姿勢計測装置21が出力した機体傾斜データが示される。詳しくは、テキストボックス103にロール角θr0が示され、テキストボックス104にピッチ角θp0が示される。制御部70は、姿勢計測装置21から経時的に入力される傾斜データ(ロール角θr0、ピッチ角θp0)に基づいて、テキストボックス103、104の数値を経時的に更新する。
すなわち、表示装置23は、姿勢計測装置21が出力した傾斜データと機体姿勢計測装置30が出力した機体傾斜データとを表示する。
That is, the
テキストボックス105、106には、傾斜補正部71が算出した傾斜補正量の候補値が示される。詳しくは、テキストボックス105にロール角についての候補値θr2が示され、テキストボックス106にピッチ角についての候補値θp2が示される。
ここで、
θr2=θr1-θr0
θp2=θp1-θp0
である。すなわち、傾斜補正量の候補値は、機体傾斜データと傾斜データとの差分である。制御部70は、傾斜補正部71が経時的に算出する傾斜補正量の候補値(θr2、θp2)に基づいて、テキストボックス105、106の数値を経時的に更新する。
here,
θr2 = θr1 - θr0
θp2 = θp1 - θp0
is. That is, the candidate value for the tilt correction amount is the difference between the aircraft tilt data and the tilt data. The
入力欄107、108は、オペレータからの傾斜補正量の指示値の入力を受け付ける欄である。オペレータが表示装置23に表示された入力画面100の入力欄107、108にタッチすると、入力装置24(画面上のテンキー、スライドバー等)により傾斜補正量の指示値の入力が可能な状態となる。オペレータは、入力画面100のテキストボックス101~106の数値、すなわち機体傾斜データ、傾斜データ、及び傾斜補正量の候補値を見ながら、入力装置24を操作して傾斜補正量の指示値を入力する。例えば、オペレータは、時々刻々と変動する傾斜補正量の候補値を読み取り、変動の中央の数値を指示値として入力欄107、108へ入力する。
Input fields 107 and 108 are fields for receiving an input of an instruction value of the tilt correction amount from the operator. When the operator touches the input fields 107 and 108 on the
ボタン109には、文字列「入力反映」が示されている。オペレータがボタン109にタッチしたことに応じて、傾斜補正部71は、入力欄107、108に入力された数値(候補値)を傾斜補正量として決定する。
The
すなわち、オペレータが傾斜補正量の指示値を入力欄107、108へ入力しボタン109へタッチする操作入力を行ったことに応じて、傾斜補正部71は、入力された指示値を傾斜補正量(ロール角θr3、ピッチ角θp3)として決定する。換言すれば、入力装置24は、傾斜補正量の操作入力を受け付け可能に構成されている。
That is, in response to the operator inputting the instruction value of the tilt correction amount into the input fields 107 and 108 and touching the
ボタン110には、文字列「自動補正」が示されている。オペレータがボタン110にタッチしたこと(操作入力)に応じて、傾斜補正部71は、テキストボックス105、106に表示されている数値(候補値θr2、θp2)を傾斜補正量(ロール角θr3、ピッチ角θp3)として決定する。換言すれば、入力装置24は、傾斜補正量の自動決定を行う旨の操作入力を受け付け可能に構成されている。
The
傾斜補正部71は、決定した傾斜補正量(ロール角θr3、ピッチ角θp3)に基づいて、次の式により傾斜データを補正し、補正傾斜データを算出する。
θr=θr0-θr3
θp=θp0-θp3
The
θr = θr0 - θr3
θp = θp0 - θp3
なお、本実施形態では、傾斜補正部71は、姿勢計測装置21が計測したヨー角φ0については、補正を行わずに傾斜補正データとして出力する。すなわち、φ=φ0である。
Note that, in the present embodiment, the
〔他の実施形態〕
〔1〕上記の実施形態では、入力装置24を通じたオペレータからの操作入力に応じて、傾斜補正量が決定され、傾斜データの補正が行われる。オペレータからの操作入力によらず、傾斜データの補正が自動的に行われる形態も可能である。
[Other embodiments]
[1] In the above embodiment, the tilt correction amount is determined according to the operation input from the operator through the
本実施形態では、図7に示されるように、機体姿勢計測装置30が出力した機体傾斜データが、傾斜補正部71へ入力される。傾斜補正部71は、次の式により傾斜補正量を算出する。
θr3=θr1-θr0
θp3=θp1-θp0
In this embodiment, as shown in FIG. 7 , the body tilt data output by the body
θr3 = θr1 - θr0
θp3 = θp1 - θp0
傾斜補正部71は、次の式により、姿勢計測装置21が出力した傾斜データを補正し、傾斜補正データを算出する。
φ=φ0
θr=θr0-θr3
θp=θp0-θp3
The
φ=φ 0
θr = θr0 - θr3
θp = θp0 - θp3
機体位置算出部72は、上記の実施形態と同様の手法にて、衛星測位モジュール19が出力した測位データと傾斜補正部71が出力した補正傾斜データとに基づいて、機体の地図座標である機体位置を経時的に算出する。
The fuselage
〔2〕上記の実施形態では、コンバインが備える機体姿勢計測装置30を活用して、衛星測位モジュール19の姿勢計測装置21が出力する傾斜データを補正する手法が説明された。以下説明する手法によれば、コンバインが機体姿勢計測装置30を備えずとも、衛星測位モジュール19の姿勢計測装置21が出力する傾斜データを補正することが可能である。
[2] In the above embodiment, the method of correcting the inclination data output by the
まず、コンバインを所定の地点(基準地点とする。)に停車させて、姿勢計測装置21の出力する傾斜データを記録する(第1傾斜データとする。)。次に、コンバインを走行させて、機体の前後が逆となる姿勢にてコンバインを基準地点に停車させ、姿勢計測装置21の出力する傾斜データを記録する(第2傾斜データとする。)。
First, the combine harvester is stopped at a predetermined point (referred to as a reference point), and the tilt data output from the
傾斜補正部71は、次の式により傾斜補正量を算出する。
θr3=(第1傾斜データのロール角+第2傾斜データのロール角)/2
θp3=(第1傾斜データのピッチ角+第2傾斜データのピッチ角)/2
The
θ r3 = (roll angle of first tilt data + roll angle of second tilt data)/2
θ p3 = (pitch angle of first tilt data + pitch angle of second tilt data)/2
上式により傾斜補正量を算出する理由は次の通りである。同じ地点に機体の前後が逆となる姿勢で停車すると、地面の傾斜は同一のまま姿勢計測装置21の向きが前後逆になる。姿勢計測装置21が適切に較正されている場合、2つの姿勢の間で、姿勢計測装置21の出力するロール角、ピッチ角は正負が反転し絶対値が等しくなる筈である。上式により算出された傾斜補正量は、姿勢計測装置21の原点のずれ量を示す。この傾斜補正量を傾斜データから差し引いた傾斜補正データは、機体の傾斜を適切に示すものとなる。
The reason for calculating the tilt correction amount using the above formula is as follows. If the vehicle stops at the same point with the posture of the machine body reversed, the orientation of the
傾斜補正部71は、次の式により、姿勢計測装置21が出力した傾斜データを補正し、傾斜補正データを算出する。
θr=θr0-θr3
θp=θp0-θp3
The
θr = θr0 - θr3
θp = θp0 - θp3
〔3〕上記の実施形態では、衛星測位モジュール19がステー13aに着脱可能な状態で支持されるが、衛星測位モジュール19の支持の形態はこれに限られない。衛星測位モジュール19がステー13aに着脱不可の状態で支持されてもよい。ステー13aが、前後左右のいずれかに倒れる姿勢変更や、前後、左右、又は上下の移動が可能なように構成され、衛星測位モジュール19がステー13aの姿勢変更又は移動に伴って姿勢変更又は移動が可能なように構成されてもよい。
[3] In the above embodiment, the
〔4〕機体位置算出部72による機体基準点Gの位置の算出の手法は、上述の例に限らず、他の手法によっても可能である。
[4] The method of calculating the position of the fuselage reference point G by the fuselage
〔5〕機体基準点Gの位置は、上述の例に限られず、任意の位置に設定可能である。機体基準点Gは、地表に近い位置に設定されると好ましい。 [5] The position of the fuselage reference point G is not limited to the above example, and can be set to any position. It is preferable to set the airframe reference point G at a position close to the ground surface.
〔6〕上記の実施形態では、傾斜補正部71がロール角及びピッチ角を補正するが、ロール角及びピッチ角のいずれか一方を補正する形態も可能である。また、機体姿勢計測装置30をヨー角(方位角)を測定可能に構成し、傾斜補正部71をヨー角、ロール角、及びピッチ角を補正するように構成してもよい。
[6] In the above embodiment, the
本発明は、自脱型コンバインの他、自脱型コンバイン等の収穫機、田植機、トラクタ等の農用作業車に適用でき、農用作業車だけでなく建設機械等の作業車にも適用できる INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied not only to self-throwing combine harvesters, but also to harvesters such as self-throwing combine harvesters, rice transplanters, agricultural vehicles such as tractors, and not only agricultural vehicles but also construction machinery and other work vehicles.
19 :衛星測位モジュール
21 :姿勢計測装置(傾斜センサ)
23 :表示装置
24 :入力装置
30 :機体姿勢計測装置(機体傾斜センサ)
71 :傾斜補正部
72 :機体位置算出部
75 :走行制御部
19: Satellite positioning module 21: Attitude measurement device (tilt sensor)
23: Display device 24: Input device 30: Aircraft attitude measurement device (aircraft tilt sensor)
71: Inclination correction unit 72: Body position calculation unit 75: Travel control unit
Claims (6)
前記衛星測位モジュールに備えられると共に前記衛星測位モジュールの傾斜を示す傾斜データを出力する傾斜センサと、
前記傾斜センサが出力した傾斜データを補正して補正傾斜データとして出力する傾斜補正部と、
前記衛星測位モジュールが出力した前記測位データと前記傾斜補正部が出力した前記補正傾斜データとに基づいて機体の地図座標である機体位置を算出する機体位置算出部と、を備える作業車。 a satellite positioning module provided in the aircraft and outputting positioning data;
a tilt sensor provided in the satellite positioning module and outputting tilt data indicating tilt of the satellite positioning module;
a tilt correction unit that corrects the tilt data output from the tilt sensor and outputs corrected tilt data;
a vehicle body position calculation unit that calculates a vehicle body position, which is map coordinates of the vehicle body, based on the positioning data output by the satellite positioning module and the corrected tilt data output by the tilt correction unit.
前記傾斜センサが出力した前記傾斜データと前記機体傾斜センサが出力した前記機体傾斜データとを表示する表示装置と、
傾斜補正量の操作入力を受け付け可能な入力装置と、を備え、
前記傾斜補正部は、前記入力装置が受け付けた操作入力が示す傾斜補正量に基づいて前記傾斜センサが出力した傾斜データを補正する請求項1に記載の作業車。 a fuselage tilt sensor provided on the fuselage and outputting fuselage tilt data indicating the tilt of the fuselage;
a display device for displaying the tilt data output by the tilt sensor and the body tilt data output by the body tilt sensor;
an input device capable of receiving an operation input of the tilt correction amount,
The work vehicle according to claim 1, wherein the tilt correction unit corrects the tilt data output by the tilt sensor based on the tilt correction amount indicated by the operation input received by the input device.
前記傾斜補正部は、前記入力装置が傾斜補正量の自動決定を行う旨の操作入力を受け付けたことに応じて、前記機体傾斜センサが出力した前記機体傾斜データに基づいて傾斜補正量を自動決定し、自動決定した傾斜補正量に基づいて前記傾斜センサが出力した傾斜データを補正する請求項2に記載の作業車。 The input device is configured to be able to receive an operation input for automatically determining the tilt correction amount,
The tilt correction unit automatically determines the tilt correction amount based on the aircraft tilt data output by the aircraft tilt sensor in response to the input device receiving an operation input for automatically determining the tilt correction amount. and correcting the tilt data output from the tilt sensor based on the automatically determined tilt correction amount.
前記傾斜補正部は、前記機体傾斜センサが出力した前記機体傾斜データに基づいて前記傾斜センサが出力した前記傾斜データを補正する請求項1に記載の作業車。 Equipped with a fuselage tilt sensor that is provided in the fuselage and outputs fuselage tilt data indicating the tilt of the fuselage,
The work vehicle according to claim 1, wherein the tilt correction unit corrects the tilt data output by the tilt sensor based on the tilt data output by the tilt sensor.
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