JPH09178481A - 作業車の走行用データ作成装置及び誘導制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業地Ｆ内において作業車Ｖを走行させるた
めの走行用データを、ＧＰＳ受信情報に基づいて人手を
要することなく迅速且つ的確に作成し、その走行用デー
タによって作業車Ｖを作業地Ｆ内にて適切な状態で自動
走行させる。 【解決手段】 作業車Ｖが走行して作業する作業地Ｆの
周縁部に位置されて、ＧＰＳ衛星からの電波信号を受信
するＧＰＳ受信局Ｋ１〜Ｋ４の受信情報に基づいて、作
業地Ｆの周縁部の位置が検出され、その周縁部位置検出
情報に基づいて作業地Ｆ内での作業車Ｖの走行を制御す
るための走行用データが作成され、その走行用データの
情報に基づいて作業車Ｖの作業地Ｆ内での走行が制御さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定範囲の作業地
内において作業車を走行させるための走行用データを作
成する作業車の走行用データ作成装置、及び、その走行
用データに基づいて作業車を作業地内に走行させるため
の作業車の誘導制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記作業車の走行用データ作成装置で
は、例えば作業車としての田植え作業車を矩形状等の作
業地（圃場内）で走行させて苗植付け作業を行うため
に、作業者等が予め地図等にて作業地の周縁部位置つま
り作業地の形状や大きさ等を確認した情報に基づいて走
行経路等の走行用データを作成し、上記作業車の誘導制
御装置では、その走行用データに基づいて作業車を設定
経路に沿って走行させるように制御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、走行用データの作成が多大な手間を要する面倒な
作業であって、迅速に走行用データの作成ができないと
ともに、地図等の情報の入力ミスによって誤った走行用
データが作成されるおそれもあった。

【０００４】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、上記従来技術の不具合を解消さ
せるべく、作業地内において作業車を走行させるための
走行用データを多大な手間を要することなく迅速且つ的
確に作成すること、及び、その走行用データに基づいて
作業車を作業地内において適切な状態で自動走行させる
ようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の構成
によれば、作業車が走行して作業する作業地の周縁部に
位置させたＧＰＳ受信局にて受信されるＧＰＳ衛星から
の電波信号に基づいて、作業地の周縁部の位置が検出さ
れ、その作業地の周縁部位置情報に基づいて、作業地内
で作業車の走行を制御するための走行用データが作成さ
れる。

【０００６】従って、絶対位置の検出が可能なＧＰＳ衛
星からの電波信号を受信するＧＰＳ受信局を作業地の周
縁部に位置させると、そのＧＰＳ受信情報に基づいて周
縁部の位置が検出されて走行用データが自動的に作成さ
れるので、例えば、従来のように、作業者等が予め地図
等にて作業地の周縁部位置を確認しながら走行用データ
を作成する場合には、走行用データの作成が多大な手間
を要して迅速に作成できず、また、地図等の情報の入力
ミスがあると誤った走行用データが作成されるおそれが
あるのに比べて、そのような不具合もなく、走行用デー
タを迅速且つ的確に作成することができる走行用データ
作成装置が得られるに至った。

【０００７】又、請求項２の構成によれば、上記請求項
１において、多角形状の作業地の各角部に位置させた各
ＧＰＳ受信局でのＧＰＳ衛星からの電波信号に基づい
て、多角形状の作業地の周縁部の位置が、各角部の位置
及びその各角部を結んだ直線の位置として検出される。

【０００８】従って、通常最も多い多角形状の作業地に
対して、必要最小限の数のＧＰＳ受信局によって装置構
成の簡素化を図りながら、作業地の周縁部位置を的確に
検出して適切な走行用データを作成することができ、も
って、上記請求項１の構成の走行用データ作成装置の好
適な手段が得られる。

【０００９】又、請求項３の構成によれば、上記請求項
１において、作業地の周縁部に沿って移動するＧＰＳ受
信局が移動に伴って順次受信するＧＰＳ衛星からの電波
信号に基づいて、作業地の周縁部の位置が、移動時に順
次される周縁部上の各地点を結ぶ線分の位置として検出
される。

【００１０】従って、ＧＰＳ受信局を作業地の周縁部に
複数個固定設置するものに比べて、単一のＧＰＳ受信局
だけで構成して装置構成の簡素化を図りながら、作業地
の周縁部位置の全部に位置させて作業地の周縁部位置を
的確に検出して適切な走行用データを作成することがで
き、もって、上記請求項１の構成の走行用データ作成装
置の好適な手段が得られる。

【００１１】又、請求項４の構成によれば、上記請求項
１において、少なくとも一部が曲線形状に形成された作
業地の周縁部の複数箇所に位置させた各ＧＰＳ受信局で
のＧＰＳ衛星からの電波信号と、上記作業地周縁部の曲
線形状の形状特定情報とから、上記曲線形状の作業地周
縁部の位置が、ＧＰＳ受信局が位置する複数箇所の位置
を上記形状特定情報に基づいて結んだ曲線の位置として
検出される。

【００１２】従って、例えば全体として矩形状の作業地
の一部（一辺等）が曲線形状に形成された変形タイプの
作業地に対して、作業地の周縁部位置を的確に検出して
適切な走行用データを作成することができ、もって、上
記請求項１の構成の走行用データ作成装置の好適な手段
が得られる。

【００１３】又、請求項５の構成によれば、上記請求項
１、２、３又は４において、地上側の基準位置に設置さ
れたＧＰＳ基準局において、ＧＰＳ衛星からの搬送波信
号が受信され、その基準局での搬送波位相情報が作業地
周縁部に位置されるＧＰＳ受信局に向けて送信される一
方、ＧＰＳ受信局側では、ＧＰＳ衛星からの電波信号と
して搬送波信号が受信され、その搬送波位相情報及びＧ
ＰＳ基準局から送信された搬送波位相情報から求めた二
重位相差情報に基づいて、作業地の周縁部の位置が検出
される。

【００１４】従って、ＧＰＳ基準局とＧＰＳ受信局間で
の搬送波情報の二重位相差情報によって作業地周縁部の
位置を検出するので、例えばＧＰＳ受信局でのいわゆる
単独測位による位置検出に比べて、より正確な作業地周
縁部の位置情報を得て、より適切な走行用データを作成
することができ、もって、上記請求項１、２、３又は４
の構成の走行用データ作成装置の好適な手段が得られ
る。

【００１５】又、請求項６の構成によれば、上記請求項
１、２、３、４又は５において、作業地内での作業車の
走行を制御するための走行用データが、作業車を作業地
内で自動走行させるための予定走行経路を形成するよう
に作成される。

【００１６】従って、作業車を自動操縦又は作業者によ
る手動操縦にて作業地内を走行させる場合に、上記作成
された予定走行経路に沿って走行させるという比較的単
純な操縦によって作業車を適切に走行させることがで
き、もって、上記請求項１、２、３、４又は５の構成の
走行用データ作成装置の好適な手段が得られる。

【００１７】又、請求項７の構成によれば、上記請求項
６において、作業地内に平行状態で設定間隔を隔てて並
ぶ複数の作業経路と、作業車を１つの作業経路の端部か
ら他の作業経路の端部へ旋回移動させるための旋回経路
とが、予定走行経路として形成される。

【００１８】従って、例えば矩形や台形状の作業地の長
手方向に沿って作業経路を設定し、端部側に隣接する作
業経路に旋回移動させるための旋回経路を設定して、作
業車を作業経路の方向に沿って往復走行させることによ
って、作業車を作業地の全体に亘って効率良く走行させ
ることができ、もって、上記請求項６の構成の走行用デ
ータ作成装置の好適な手段が得られる。

【００１９】又、請求項８の構成によれば、上記請求項
１、２、３、４、５、６又は７の走行用データ作成手段
にて作成された走行用データに基づいて、作業車の作業
地内での走行が制御される。

【００２０】従って、前記のように作成された走行用デ
ータに基づいて作業車が作業地内を自動走行するので、
例えば作業者が上記走行用データを表示画面等にて参照
しながら手動走行させるのに比べて作業者の負担を軽減
させることができ、もって、上記請求項１、２、３、
４、５、６又は７の構成の走行用データ作成装置を利用
した作業車の誘導制御装置の好適な手段が得られる。

【００２１】又、請求項９の構成によれば、上記請求項
８において、地上側の基準位置に設置されたＧＰＳ基準
局において、ＧＰＳ衛星からの搬送波信号が受信され、
その搬送波位相情報が作業車側に送信される一方、作業
車側では、ＧＰＳ移動局が受信したＧＰＳ衛星からの搬
送波位相情報及び上記送信されたＧＰＳ基準局での搬送
波位相情報から求めた二重位相差情報に基づいて、作業
車の車体位置が所定時間間隔の時系列のＧＰＳ位置デー
タとして求められ、又、作業部の車体位置の変化量が慣
性航法位置データとして求められる。そして、その現在
時刻より設定時間前のＧＰＳ位置データ及び現在時刻で
の慣性航法位置データから、現在時刻での作業車の車体
位置が検出され、その車体位置検出情報に基づいて作業
地内での位置が特定された作業車の作業地内での走行が
制御される。

【００２２】従って、短時間での車体位置の変化につい
ては応答性良く検出できるが長時間での検出では誤差が
蓄積する慣性航法による位置検出と、検出遅れはあるが
正確な位置検出が可能なＧＰＳ衛星からの搬送波信号の
二重位相差情報に基づく位置検出とを組み合わせて、作
業車の車体位置を迅速且つ適正に検出し、その位置検出
情報に基づいて作業車が作業地内を走行するように制御
するので、例えば、予定走行経路に沿って誘導用ビーム
光を投射する誘導装置のように地上側に構成が複雑で保
守管理が大変な光投射設備のような特別の設備を設ける
ことなく、簡素な構成にて車体位置を検出することがで
き、もって、上記請求項８の構成の作業車の誘導制御装
置の好適な手段が得られる。

【００２３】又、請求項１０の構成によれば、上記請求
項８又は９において、作業車が作業地内の作業対象領域
に走行すると、作業車に備えた作業部が作動し、作業車
が作業地内の非作業対象領域に走行すると、上記作業部
の作動が停止するように制御される。

【００２４】従って、例えば、作業者が作業車の作業地
内における走行位置を確認しながら、手動にて作業部の
作動をオンオフさせるものに比べて、作業者の負担を軽
減しながら、作業対象領域に対してのみ的確に作業を行
うことができ、もって、上記請求項８又は９の構成の作
業車の誘導制御装置の好適な手段が得られる。

【００２５】又、請求項１１の構成によれば、上記請求
項８、９又は１０において、手動操縦が指令されて手動
式の操向手段によって作業車が手動操縦されているとき
に、手動操縦から自動操縦への操縦切換指令がなされる
と、作業車が、前記請求項６又は７の走行用データ作成
手段にて作成される予定走行経路に沿って走行するよう
に操向制御される。

【００２６】従って、例えば、作業者が予定走行経路に
沿うように手動操縦しながら、他の作業を行う必要があ
るときに、作業者が操向用のハンドル等から一時的に手
を放しても、作業車は予定走行経路に沿って適正な状態
で走行して、安全な状態で他の作業を行うように作業車
を一層便利に使用することができ、もって、上記請求項
８、９又は１０の構成の作業車の誘導制御装置の好適な
手段が得られる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、作業
車としての田植え用の作業車Ｖが、所定範囲の作業地内
に形成した予定走行経路に沿って自動走行しながら、苗
の植付け作業を行う場合について説明する。

【００２８】例えばその地点の重力方向に対して水平方
向を東西及び南北方向で表した局地水平座標系Ｅ（東方
向），Ｎ（北方向），Ｈ（地球中心からの高さ方向）に
おいて高精度に位置（上記座標系Ｅ，Ｎ，Ｈでの座標
値）が判っている地上側の基準位置に設置されて、図２
に示すように、少なくとも４個のＧＰＳ衛星２からのス
ペクトラム拡散変調された電波（搬送波信号）を受信す
るＧＰＳ基準局Ｒ（以後、単に基準局Ｒともいう）用の
アンテナ１９ａと、このアンテナ１９ａ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１９と、そ
のＧＰＳ受信機１９からの搬送波位相情報を作業車Ｖ側
に向けて送信するための送信アンテナ２０ａを備えた基
準側通信手段としての送受信機２０とが設けられてい
る。

【００２９】作業車Ｖの構成について、図１〜図２に基
づいて説明する。左右一対の前輪３及び後輪４を備えた
車体５の後部に、下降位置で駆動されている作業状態と
これ以外の非作業状態とに切換自在な苗植え付け装置６
（作業部に相当）が、昇降自在で且つ駆動停止自在に設
けられている。前後輪３，４は、左右を一対として各別
に操向操作自在に構成され、操向用の油圧シリンダ７，
８と、電磁操作式の制御弁９，１０とが設けられてい
る。そして、手動操作されるステアリング切換スイッチ
２１の切換状態又は制御装置１６の制御によって、前輪
３又は後輪４の一方のみを操向する２輪ステアリング形
式、前後輪３，４を逆位相で且つ同角度に操向する４輪
ステアリング形式、前後輪３，４を同位相で且つ同角度
に操向する平行ステアリング形式の３種類のステアリン
グ形式のうちの１つが選択される。

【００３０】図１中、Ｅはエンジン、１１はエンジンＥ
からの出力を変速して前後輪３，４の夫々を同時に駆動
する油圧式無段変速装置、１２及び２２は夫々変速装置
１１に対する自動変速用の電動モータ及び手動変速用の
アクセルペダル、２３は手動操縦のための手動式の操向
手段としてのハンドル、ＳＷ１は操縦を手動操縦と自動
操縦とで切り換えるための操縦切換情報を指令する手動
式の指令手段としての手動自動切換スイッチ、１３は植
え付け装置６の昇降用油圧シリンダ、１４はその制御
弁、１５はエンジンＥによる植え付け装置６の駆動を断
続する電磁操作式の植え付けクラッチである。１６は作
業車Ｖの走行並びに植え付け装置６の作動等を制御する
マイクロコンピュータ利用の制御装置であって、後述の
各種センサによる検出情報及び予め記憶された走行用デ
ータに基づいて、変速用モータ１２、各制御弁９，１
０，１４、植え付けクラッチ１５等を作動させる。

【００３１】作業車Ｖに装備されるセンサ類について説
明すれば、図１に示すように、前記ハンドル２３の操向
角を検出するポテンショメータ利用のハンドル操作角検
出センサＲ０と、前後輪３，４夫々の操向角を検出する
ポテンショメータ利用の操向角検出センサＲ１，Ｒ２
と、変速装置１１の変速状態に基づいて間接的に前後進
状態及び車速を検出するポテンショメータ利用の車速セ
ンサＲ３と、変速装置１１の出力軸の回転数を計数して
走行距離を検出するためのエンコーダＳ３と、車体方位
を検出する地磁気方位センサＳ４とが設けられている。

【００３２】又、車体５には、３次元（車体前後、横幅
及び上下方向）の各軸周りでの角速度を検出するジャイ
ロ装置Ｓ５と、３次元（車体前後、横幅及び上下方向）
各方向での加速度を検出する加速度センサＳ６とが設置
されている。そして、これらのジャイロ装置Ｓ５、加速
度センサＳ６及び前記制御装置１６を利用して、作業車
Ｖの車体位置の変化量を所定時間間隔の時系列の慣性航
法位置データとして求める慣性航法システムＩＮＳが構
成されている。上記慣性航法位置データ（以下、ＩＮＳ
位置データという）は、具体的には、車体５の所定の計
測時間間隔（例えば０．１秒）内における位置変化量
が、所定時間間隔（例えば０．１秒）の計測時刻ラベル
付きのデータとして求められる。

【００３３】車体５には、ＧＰＳ衛星２からの搬送波信
号を受信するためのＧＰＳ受信アンテナ１７ａと、その
ＧＰＳ受信アンテナ１７ａ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１７と、前記基準局Ｒの
送受信機２０の送信情報を受信するアンテナ１８ａを備
えた作業車側通信手段としての送受信機１８とが設けら
れ、これらのＧＰＳ受信アンテナ１７ａ、ＧＰＳ受信機
１７及び送受信機１８によって、ＧＰＳ移動局Ｉ（以
後、単に移動局Ｉともいう）が構成される。

【００３４】図５に示すように、作業車Ｖが走行して作
業する作業地としての圃場Ｆの周縁部に位置されて、Ｇ
ＰＳ衛星２からの電波（搬送波）信号を受信するＧＰＳ
受信局としての固定局Ｋが、４角形（台形）状の圃場Ｆ
の各角部に設置された４つの固定局Ｋ１〜Ｋ４で構成さ
れている。尚、各固定局Ｋ１〜Ｋ４には、図４に示すよ
うに、前記移動局Ｉと同様に、ＧＰＳ受信アンテナ３０
ａと、そのＧＰＳ受信アンテナ３０ａ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３０と、前記
基準局Ｒの送受信機２０の送信情報を受信するアンテナ
３１ａを備えた作業車地通信手段としての送受信機３１
とが設けられ、さらに、後述のようにして求める各固定
局Ｋ１〜Ｋ４の位置情報を、上記送受信機３１を経て作
業車Ｖ側の受信機３２（図１参照）に送信するための送
信アンテナ３１ｂとが設けられている。

【００３５】前記基準局Ｒ、移動局Ｉ及び各固定局Ｋ１
〜Ｋ４のＧＰＳ受信機１９，１７，３０は、図３及び図
４に示すように、ほぼ同様の構成になるものであって、
夫々のＧＰＳ受信アンテナ１９ａ，１７ａ，３０ａで受
信した電波信号は、先ず高周波信号処理部２４Ａ，２４
Ｂ，２４Ｃに入力して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２５Ａ，２
５Ｂ，２５Ｃにて衛星番号等が解読されるとともに、搬
送波位相計測部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃにおいて、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、さらに内蔵した時計２８Ａ，２８
Ｂ，２８Ｃ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２５Ａ，２５Ｂ，２５
Ｃからの情報に基づいて、航路メッセージ解読部２６
Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ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、夫々の制御用のコンピ
ュータ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃに入力されて基準局Ｒ、
移動局Ｉ及び各固定局Ｋ１〜Ｋ４における搬送波位相情
報が求められる。

【００３６】さらに、基準局Ｒ側コンピュータ２９Ａか
ら出力された基準局Ｒでの搬送波位相情報が、前記地上
側の送受信機２０を経て送信アンテナ２０ａから送信さ
れて作業車側のアンテナ１８ａで受信され、送受信機１
８を経て移動局Ｉ側コンピュータ２９Ｂに入力され，そ
の移動局Ｉ側コンピュータ２９Ｂにおいて、基準局Ｒ及
び移動局Ｉでの両搬送波位相情報に基づいて二重位相差
情報が求められる。そして、上記ＧＰＳ受信機１７を利
用して、移動局Ｉでの搬送波位相情報及び前記送受信機
１８が受信した基準局Ｒでの搬送波位相情報から求めた
二重位相差情報に基づいて、作業車Ｖの車体位置を所定
時間間隔の時系列のＧＰＳ位置データとして求めるＧＰ
Ｓ位置データ算出手段１０２が構成されている。そし
て、このＧＰＳ受信機１７で得られたＧＰＳ位置データ
が制御装置１６に入力されている（図１参照）。

【００３７】同時に、前記地上側の送受信機２０から送
信された基準局Ｒでの搬送波位相情報が、前記各固定局
Ｋ１〜Ｋ４のアンテナ３１ａで受信され、送受信機３１
を経て各固定局Ｋ１〜Ｋ４側のコンピュータ２９Ｃに入
力され，その固定局Ｋ１〜Ｋ４側コンピュータ２９Ｃに
おいて、基準局Ｒ及び各固定局Ｋ１〜Ｋ４での両搬送波
位相情報に基づいて二重位相差情報が、基準局Ｒと各固
定局Ｋ１〜Ｋ４との４つの組毎に求められる。そして、
このＧＰＳ受信機３０で得られた各固定局Ｋ１〜Ｋ４の
ＧＰＳ位置データが、各固定局Ｋ１〜Ｋ４の送受信機３
１及び作業車Ｖ側の受信機３２を経て制御装置１６に入
力される（図１参照）。

【００３８】ここで、二重位相差情報について概略を説
明すると、異なる２つの衛星２からの各搬送波信号を２
つの受信局（基準局Ｒと移動局Ｉ、あるいは基準局Ｒと
各固定局Ｋ１〜Ｋ４）夫々で受信して、各衛星２ごとに
対応する２つの位相差を求め、さらにこれら２つの位相
差の差分をとったものを二重位相差と呼ぶ。これによっ
て各衛星２での送信信号の位相乱れの影響が除去される
とともに、各受信局の位相計測用の時計の同期ずれの影
響が除去され、最終的に、衛星側及び受信局側での誤差
の影響を少なくした精度のよい位相差情報が得られる。
実際は、異なる４つの衛星２からの各搬送波信号に基づ
いて、独立した３つの二重位相差が求められることにな
る。

【００３９】次に、前記ＧＰＳ位置データ算出手段１０
２による３つの二重位相差情報に基づく作業車Ｖの位置
検出について具体的に説明する。先ず最初に、作業車Ｖ
を前記局地水平座標系Ｅ，Ｎ，Ｈにおいて高精度に位置
座標値が判っている地点に位置させ、移動局側及び基準
局側の各ＧＰＳ受信機１７，１９の受信情報から前記３
つの二重位相差を計算し、基準局Ｒ及び車体５間の相対
位置が判っていることから上記二重位相差情報に含まれ
る搬送波波長の整数倍の不確定（整数値バイアス）を確
定させる。次に、図５に示すように、作業車Ｖを圃場Ｆ
内の任意の地点に移動させたときの３つの二重位相差情
報より、基準局ＲからＧＰＳ受信アンテナ１７ａへの位
置ベクトルｒが求まり、基準局Ｒの基準位置と上記求め
た位置ベクトルｒとから、作業車Ｖの車体位置が判別さ
れる。

【００４０】但し、上記ＧＰＳ受信情報に基づく車体位
置の検出には、各受信局での搬送波位相の計測やその位
相情報の通信及び二重位相差の演算等に時間（例えば２
秒程度）がかかるため、ＧＰＳ受信情報だけでは現在時
刻での車体位置をリアルタイムに検出することができな
い。そこで、前述のように、車体位置を所定時間間隔
（１秒間隔）の時系列のＧＰＳ位置データとして求める
のである。従って、上記１秒間隔の時系列のＧＰＳ位置
データは、２秒前における作業車Ｖの車体位置に対応す
るデータである。

【００４１】そして、図１に示すように、前記制御装置
１６を利用して、前記ＧＰＳ位置データ算出手段１０２
にて求められる現在時刻より設定時間前のＧＰＳ位置デ
ータ、及び、前記慣性航法システムＩＮＳにて求められ
る現在時刻での慣性航法位置データによって現在時刻で
の作業車Ｖの車体位置を検出する車体位置検出手段１０
３が構成されている。つまり、検出遅れのあるＧＰＳ位
置データに対して即時性のある慣性航法位置データを補
間して、現在時刻での車体位置を求める。

【００４２】又 図１及び図４に示すように、前記各固
定局Ｋ１〜Ｋ４のＧＰＳ受信機３０と前記制御装置１６
とを利用して、圃場Ｆの各角部に位置される各固定局Ｋ
１〜Ｋ４の圃場Ｆの各角部での受信情報に基づいて、そ
の圃場Ｆの周縁部の位置を検出する周縁部位置検出手段
１０４が構成されている。つまり、各固定局Ｋ１〜Ｋ４
において、自己の搬送波位相情報及び各送受信機３１が
受信した前記基準局Ｒでの搬送波位相情報から求めた二
重位相差情報に基づいて各固定局Ｋ１〜Ｋ４の位置を検
出し、それらの位置データから圃場Ｆの周縁部の位置を
検出するように構成されている。具体的には、各固定局
Ｋ１〜Ｋ４を圃場Ｆの各角部に設置した後、各固定局Ｋ
１〜Ｋ４及び基準局Ｒでの搬送波受信信号から二重位相
差を計算しながら、上記二重位相差情報に含まれる搬送
波波長の整数倍の不確定（整数値バイアス）を確定さ
せ、所定時間後にその整数値バイアスが確定したときの
二重位相差情報に基づいて、図５に示すように、基準局
Ｒから各固定局Ｋ１〜Ｋ４への位置ベクトルｒ１，ｒ
２，ｒ３，ｒ４を求め、これら４つの位置ベクトルｒ
１，ｒ２，ｒ３，ｒ４から圃場Ｆの周縁部の位置を求め
る。

【００４３】又、前記制御装置１６を利用して、前記周
縁部位置検出手段１０４の情報に基づいて、圃場Ｆ内で
の作業車Ｖの走行を制御するための走行用データを作成
する走行用データ作成手段１０５が構成されている。具
体的には、この走行用データは、圃場Ｆ内を自動走行さ
せるための予定走行経路として、図５に示すように、圃
場Ｆ内に平行状態で設定間隔を隔てて並ぶ複数の作業経
路Ｌと、作業車Ｖを１つの作業経路Ｌの端部から他の作
業経路Ｌの端部へ旋回移動させるための旋回経路Ｌｒと
を形成するように作成される。つまり、図５の例では、
台形状である圃場Ｆの４辺のうちの平行状態で対向する
両対向辺Ｆ１，Ｆ２側に旋回経路Ｌｒを形成し、両斜辺
Ｆ３，Ｆ４のうちの一方の斜辺Ｆ３（このＦ３は上記対
向辺Ｆ１，Ｆ２にほぼ直交する）の方向に沿って作業経
路Ｌを形成している。但し、他方の斜辺Ｆ４が上記対向
辺Ｆ１，Ｆ２に対して直交していないので、その斜辺Ｆ
４に近い圃場部分では、作業経路Ｌの端部側が一方の対
向辺Ｆ２に達する前に、その斜辺Ｆ４に隣接する状態で
旋回経路Ｌｒを形成している。尚、各作業経路Ｌ及び旋
回経路Ｌｒの経路情報は、地上側での前記Ｅ，Ｎ，Ｈ座
標系での座標データとして設定される。

【００４４】又、前記制御装置１６を利用して、前記走
行用データ作成手段１０４の情報に基づいて作業車Ｖの
圃場Ｆ内での走行を制御する走行制御手段１００と、作
業車Ｖが圃場Ｆ内の作業対象領域に走行するに伴って作
業車Ｖに備えた植え付け装置６を作動させ、且つ、作業
車Ｖが圃場Ｆ内の非作業対象領域に走行するに伴って植
え付け装置６の作動を停止させる作業制御手段１０１と
が構成され、そして、上記走行制御手段１００は、前記
車体位置検出手段１０３の情報に基づいて作業車Ｖの圃
場Ｆ内での位置を特定して制御を行うように構成されて
いる。

【００４５】以下、図６〜図８のフローチャートに基づ
いて、上記圃場周縁部位置の検出、走行用データの作
成、走行制御及び作業制御について具体的に説明する。
メインフロー（図６）では、先ず、各固定局Ｋ１〜Ｋ４
の設置完了を確認（これは、例えば、車体に設けた設置
完了スイッチ等の入力で行う）した後、各固定局Ｋ１〜
Ｋ４から送信される各位置データを逐次受信する。そし
て、全固定局Ｋ１〜Ｋ４の位置データを受信すると、そ
れに基づいて圃場Ｆの大きさや形状を判別する。具体的
には、図９に示すように、固定局Ｋ１の位置を原点とし
て、斜辺Ｆ３に沿ってＸ軸を、これに直交する方向（ほ
ぼ辺Ｆ１に沿う）にＹ軸を設定して、作業開始前の作業
車Ｖの位置、及び、他の固定局Ｋ２〜Ｋ４の位置を表す
各座標値ＬＸ１〜ＬＸ４，ＬＹ１〜ＬＹ４が算出され
る。さらに、予め入力してある作業幅（植え付け幅）を
考慮して、前述のような予定走行経路（作業経路Ｌ及び
旋回経路Ｌｒ）のデータが作成される。

【００４６】次に、前記斜辺Ｆ３に隣接する作業経路Ｌ
の一端側のスタート地点Ｓｔへ移動する。スタート地点
Ｓｔへの移動が完了すると圃場Ｆの作業対象領域に対す
る無人作業走行を開始し、その無人作業走行を実行した
後、全処理を終える。

【００４７】無人作業走行処理（図７）では、作業車Ｖ
は、時系列のＧＰＳ位置データ及びＩＮＳ位置データに
よる位置検出情報に基づいて操向制御しながら、スター
ト地点Ｓｔから、２輪ステアリングで各作業経路Ｌに沿
って直進走行を開始する。そして、作業経路Ｌの始端側
の作業対象領域Ｆｓに達すると植え付け装置６を下降さ
せ且つ駆動開始して植付け作業を行うとともに、作業経
路Ｌの終端部側の非作業対象領域Ｆｎに達すると植え付
け装置６を上昇させ且つ駆動停止させる。ここで、斜辺
Ｆ４側のエンド地点Ｓｅに走行している場合には、そこ
で走行を停止してメインフローに戻る。

【００４８】一方、走行終了でない場合には、その地点
から所定距離直進した後、ステアリングを２輪から４輪
に切り換えて、隣接する次の作業経路Ｌの始端部へ向け
て車体の向きを１８０度換えながら旋回経路Ｌｒに沿っ
て旋回動作する。旋回後は、ステアリングを２輪に戻し
て作業経路Ｌを逆方向に走行するとともに、上記と同様
に、作業対象領域Ｆｓに対する植え付け装置６の作動
と、非作業対象領域Ｆｎに対する植え付け装置６の作動
停止を行いながら、各作業経路Ｌを往復走行して圃場Ｆ
の作業対象領域Ｆｓの全体を、前記エンド地点Ｓｅに達
するまで走行する。尚、上記旋回経路Ｌｒ等の非作業対
象領域Ｆｎに対しては、例えば、作業車Ｖを手動操縦し
て植え付け作業を行ったり、あるいは、手植え作業を行
う。

【００４９】操向制御処理（図８）では、時系列のＧＰ
Ｓ位置データ及びＩＮＳ位置データを夫々取り込み、そ
の両データから現在時刻での車体５の圃場Ｆ内における
位置を算出してから、作業経路Ｌの適正操向位置に対す
る車体横幅方向での偏位ｄを求め、その偏位ｄの情報
と、地磁気方位センサＳ４にて検出した車体方位φの情
報と、前輪３の操舵角θの情報とに基づいて下式のよう
に目標操舵角θｆを設定し、この目標操舵角θｆで前輪
３をステリング操作する。尚、式中、ｋ１，ｋ２，ｋ３
は所定のゲイン係数である。

【００５０】

【数１】θｆ＝ｋ１・ｄ＋ｋ２・φ＋ｋ３・θ

【００５１】〔別実施形態〕次に、ＧＰＳ受信局Ｋの他
の設置形態、及びそれに対応する周縁部位置検出手段１
０４の構成について説明する。第１に、多角形状の作業
地Ｆとしては、４角形（矩形や台形等）に限らず、他の
多角形状でもよく、あるいは、多角形状でない任意の形
状でもよい。尚、多角形状でない場合には、その形状を
再現できる周縁部位置にＧＰＳ受信局Ｋを設置すること
になる。第２に、ＧＰＳ受信局Ｋを固定設置するのでは
なく、作業地Ｆの周縁部に沿って移動する（例えば、図
５において、固定局Ｋ１に対応する位置から出発して、
圃場Ｆを上から見て左周りに順次固定局Ｋ２〜Ｋ４に対
応する位置を経て固定局Ｋ１に対応する位置に戻る）よ
うに、例えば移動用の車輪を備えて構成してもよい。こ
の場合に、周縁部位置検出手段１０４は、ＧＰＳ受信局
Ｋが作業地の周縁部に沿って移動するに伴って順次受信
される受信情報に基づいて、作業地の周縁部の位置を検
出するように構成される。第３に、作業地の周縁部の少
なくとも一部が曲線形状に形成されていてもよい。図１
０に、前記図５の圃場Ｆにおいて斜辺Ｆ４が所定曲率半
径Ｒｆの円の一部（円弧）である場合を例示する。この
場合には、周縁部位置検出手段１０４は、前記曲線形状
の作業地周縁部の形状特定情報（上記曲率半径Ｒｆの
値）及びその作業地周縁部の複数箇所（図５の例では、
円弧の両端の２箇所）に位置されるＧＰＳ受信局Ｋ３，
Ｋ４の２箇所夫々の受信情報に基づいて、前記曲線形状
の作業地周縁部Ｆ４の位置を検出するように構成され
る。つまり、曲線形状の作業地周縁部Ｆ４の位置は、そ
の曲率半径Ｒｆの値と、Ｋ３とＫ４の２箇所の位置情報
とによって一義的に決まる。

【００５２】上記実施例では、作業車Ｖを予定走行経路
に沿って自動走行させるように走行制御する場合につい
て説明したが、作業者が作業車Ｖを手動操縦しながら圃
場Ｆを走行させるようにしてもよい。この場合に、作業
車Ｖが圃場Ｆの端部側でスムーズに旋回でき、また、操
縦ミスによって作業車Ｖが圃場外に出る等の不具合を未
然に防止するために、図１１のフローチャートにて示す
手動操縦を補助するための自動減速制御を、走行制御手
段１００が実行するようにしてもよい。この自動減速制
御では、先ず、自動減速作動モードであることを確認す
ると、図１２に示す矩形状の作業地（圃場Ｆ）の長手方
向に沿って作業車Ｖを走行させるとして、その長手方向
端部側に向かって手前側から順番に、予め設定されてい
る減速開始ライン、旋回開始ライン、及び圃場終端ライ
ンの各データを取り込むとともに、現在位置を計測す
る。そして、圃場終端ラインや、既に旋回動作を開始し
ているべく旋回開始ラインに到達しているときには、安
全のために走行停止させ、また、減速開始ラインに到達
しているときには減速処理を行う。

【００５３】さらに、上記自動減速制御の他に、走行制
御手段１００は、前記ハンドル２３による手動操縦がな
されているときに、前記手動自動切換スイッチＳＷ１に
て手動操縦から自動操縦への操縦切換情報が指令される
に伴って、前記走行用データ作成手段１０４にて作成さ
れる前記予定走行経路つまり作業経路Ｌに沿って走行さ
せる操向制御（以下、手放し走行処理という）を行うよ
うに構成される。この手放し走行処理（図１３）では、
先ず、手放し走行開始が指令されると、、走行用データ
を取り込み、次に、現在位置を計測して、作業経路Ｌに
沿って走行させるべき走行軌道を算出するとともに、前
述（数１）と同様な手順で目標操舵角を計算して前輪３
を自動ステアリング制御する。一方、手放し走行開始が
指令されていないときには、ハンドル２３の操作角に基
づく手動ステアリング制御を行う。尚、上記走行軌道に
沿って自動走行して圃場端部に達すると、作業車Ｖは自
動停止して待機する。尚、例えば矩形状にような作業地
形状の場合には、上記手放し走行処理を行うための走行
用データを、簡易的に作成することができる。つまり、
図１４及び図１５に示すように、圃場長手方向に沿う辺
Ｆ３の両端の辺Ｆ１との角部（圃場入口側とする）及び
辺Ｆ２との角部（圃場隅とする）夫々に作業車Ｖを位置
させ、ＧＰＳ受信情報に基づいて各位置を、図のよう
に、ＧＰＳ固定局（この例では基準局Ｒで代用する）に
対する相対位置を表す座標値（ＬＸａ，ＬＹａ），（Ｌ
Ｘｂ，ＬＹｂ）として順次検出して設定するのである。
そして、この場合の手放し走行処理では、上記圃場長手
方向の端部位置のデータを参照して、その端部位置まで
走行する。

【００５４】上記実施例では、作業車が苗植付け作業を
行う田植え用の作業車Ｖであり、作業部が苗の植え付け
装置６である場合について説明したが、作業車として
は、これに限るものではなく、上記以外の農作業車及び
農作業用以外の各種作業車等でもよく、その際の作業部
等の各部の具体構成は、作業車の目的や作業条件等に合
わせて適宜変更される。

【００５５】走行用データとしては、上記実施例のよう
に、作業地内を自動走行させるための予定走行経路を形
成するものに限らず、例えば、ディスプレイ装置の表示
画面に、作業地の形状とその作業地内を手動運転で走行
させるのに好適な走行経路を表示させるためのデータを
作成するものでもよい。尚、作業地内を自動走行させる
ための予定走行経路を形成する場合も、上記実施例のよ
うに、平行状態の作業経路と旋回経路とからなるもに限
らず、作業地の形状や大きさに応じて適宜、作業に適す
る予定走行経路を形成してもよい。

【００５６】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】田植え作業車の制御構成のブロック図

【図２】田植え作業車及びＧＰＳ受信部を示す概略側面
図

【図３】作業車及び基準局のＧＰＳ受信構成を示すブロ
ック図

【図４】固定局及び基準局のＧＰＳ受信構成を示すブロ
ック図

【図５】作業車と予定走行経路を示す概略平面図

【図６】制御のフローチャート

【図７】無人作業走行制御のフローチャート

【図８】操向制御のフローチャート

【図９】作業地周縁部の位置検出を説明する平面図

【図１０】他の作業地周縁部の位置検出を説明する平面
図

【図１１】別実施例の走行制御のフローチャート

【図１２】別実施例の走行制御を説明する平面図

【図１３】別実施例の走行制御のフローチャート

【図１４】別実施例の走行用データ作成を説明する平面
図

【図１５】別実施例の走行用データ作成のフローチャー
ト

【符号の説明】

Ｖ 作業車 Ｋ ＧＰＳ受信局 １０４ 周縁部位置検出手段 １０５ 走行用データ作成手段 Ｒ ＧＰＳ基準局 ２０ 基準側通信手段 ３１ 作業地側通信手段 １００ 走行制御手段 Ｉ ＧＰＳ移動局 １８ 作業車側通信手段 １０２ ＧＰＳ位置データ算出手段 ＩＮＳ 慣性航法システム １０３ 車体位置検出手段 ６ 作業部 ２３ 操向手段 ＳＷ１ 指令手段

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業車（Ｖ）が走行して作業する作業地
   の周縁部に位置されて、ＧＰＳ衛星からの電波信号を受
   信するＧＰＳ受信局（Ｋ）の受信情報に基づいて、その
   作業地の周縁部の位置を検出する周縁部位置検出手段
   （１０４）と、 前記周縁部位置検出手段（１０４）の情報に基づいて、
   前記作業地内での前記作業車（Ｖ）の走行を制御するた
   めの走行用データを作成する走行用データ作成手段（１
   ０５）とが設けられている作業車の走行用データ作成装
   置。
2. 【請求項２】 前記作業地が、多角形状であり、 前記周縁部位置検出手段（１０４）は、前記多角形状の
   作業地の各角部に位置される前記ＧＰＳ受信局（Ｋ）の
   各角部での受信情報に基づいて、前記作業地の周縁部の
   位置を検出するように構成されている請求項１記載の作
   業車の走行用データ作成装置。
3. 【請求項３】 前記ＧＰＳ受信局（Ｋ）は前記作業地の
   周縁部に沿って移動するように構成され、 前記周縁部位置検出手段（１０４）は、前記ＧＰＳ受信
   局（Ｋ）が前記作業地の周縁部に沿って移動するに伴っ
   て順次受信される受信情報に基づいて、前記作業地の周
   縁部の位置を検出するように構成されている請求項１記
   載の作業車の走行用データ作成装置。
4. 【請求項４】 前記作業地の周縁部の少なくとも一部
   が、曲線形状に形成され、 前記周縁部位置検出手段（１０４）は、前記曲線形状の
   作業地周縁部の形状特定情報及びその作業地周縁部の複
   数箇所に位置される前記ＧＰＳ受信局（Ｋ）の複数箇所
   夫々の受信情報に基づいて、前記曲線形状の作業地周縁
   部の位置を検出するように構成されている請求項１記載
   の作業車の走行用データ作成装置。
5. 【請求項５】 地上側の基準位置に設置されて、ＧＰＳ
   衛星からの搬送波信号を受信するＧＰＳ基準局（Ｒ）
   と、そのＧＰＳ基準局（Ｒ）での搬送波位相情報を送信
   する基準側通信手段（２０）とが設けられ、 前記ＧＰＳ受信局（Ｋ）が、前記ＧＰＳ衛星からの電波
   信号として搬送波信号を受信するように構成され、 前記ＧＰＳ受信局（Ｋ）に、前記基準側通信手段（２
   ０）の送信情報を受信する作業地側通信手段（３１）が
   設けられ、 前記周縁部位置検出手段（１０４）は、前記ＧＰＳ受信
   局（Ｋ）での搬送波位相情報及び前記作業地側通信手段
   （３１）が受信した前記ＧＰＳ基準局（Ｒ）での搬送波
   位相情報から求めた二重位相差情報に基づいて、前記作
   業地の周縁部の位置を検出するように構成されている請
   求項１、２、３又は４記載の作業車の走行用データ作成
   装置。
6. 【請求項６】 前記走行用データ作成手段（１０５）
   は、前記走行用データとして、前記作業地内を自動走行
   させるための予定走行経路を形成するように構成されて
   いる請求項１、２、３、４又は５記載の作業車の走行用
   データ作成装置。
7. 【請求項７】 前記走行用データ作成手段（１０５）
   は、前記予定走行経路として、前記作業地内に平行状態
   で設定間隔を隔てて並ぶ複数の作業経路と、前記作業車
   （Ｖ）を１つの作業経路の端部から他の作業経路の端部
   へ旋回移動させるための旋回経路とを形成するように構
   成されている請求項６記載の作業車の走行用データ作成
   装置。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３、４、５、６又は７記
   載の作業車の走行用データ作成装置における前記走行用
   データ作成手段（１０５）の情報に基づいて、前記作業
   車（Ｖ）の前記作業地内での走行を制御する走行制御手
   段（１００）が設けられている作業車の誘導制御装置。
9. 【請求項９】 前記作業車（Ｖ）に、 ＧＰＳ衛星からの搬送波信号を受信するＧＰＳ移動局
   （Ｉ）と、 前記基準側通信手段（２０）の送信情報を受信する作業
   車側通信手段（１８）と、 前記ＧＰＳ移動局（Ｉ）での搬送波位相情報及び前記作
   業車側通信手段（１８）が受信した前記ＧＰＳ基準局
   （Ｒ）での搬送波位相情報から求めた二重位相差情報に
   基づいて、前記作業車（Ｖ）の車体位置を所定時間間隔
   の時系列のＧＰＳ位置データとして求めるＧＰＳ位置デ
   ータ算出手段（１０２）と、 前記作業車（Ｖ）の車体位置の変化量を所定時間間隔の
   時系列の慣性航法位置データとして求める慣性航法シス
   テム（ＩＮＳ）と、 前記ＧＰＳ位置データ算出手段（１０２）にて求められ
   る現在時刻より設定時間前のＧＰＳ位置データ、及び、
   前記慣性航法システム（ＩＮＳ）にて求められる現在時
   刻での慣性航法位置データによって現在時刻での前記作
   業車（Ｖ）の車体位置を検出する車体位置検出手段（１
   ０３）とが設けられ、 前記走行制御手段（１００）は、前記車体位置検出手段
   （１０３）の情報に基づいて、前記作業車（Ｖ）の前記
   作業地内での位置を特定して制御を行うように構成され
   ている請求項８記載の作業車の誘導制御装置。
10. 【請求項１０】 前記作業車（Ｖ）が前記作業地内の作
    業対象領域に走行するに伴って前記作業車（Ｖ）に備え
    た作業部（６）を作動させ、且つ、前記作業車（Ｖ）が
    前記作業地内の非作業対象領域に走行するに伴って前記
    作業部（６）の作動を停止させる作業制御手段（１０
    １）が設けられている請求項８又は９記載の作業車の誘
    導制御装置。
11. 【請求項１１】 前記作業車（Ｖ）に、手動操縦のため
    の手動式の操向手段（２３）と、操縦を手動操縦と自動
    操縦とで切り換えるための操縦切換情報を指令する手動
    式の指令手段（ＳＷ１）とが設けられ、 前記走行制御手段（１００）は、前記手動式の操向手段
    （２３）による手動操縦がなされているときに、前記手
    動式の指令手段（ＳＷ１）にて手動操縦から自動操縦へ
    の操縦切換情報が指令されるに伴って、前記作業車
    （Ｖ）を請求項６又は７記載の作業車の走行用データ作
    成装置における前記走行用データ作成手段（１０５）に
    て作成される前記予定走行経路に沿って走行させる操向
    制御を行うように構成されている請求項８、９又は１０
    記載の作業車の誘導制御装置。