JPH11154016A

JPH11154016A - 車両の自動走行指令装置

Info

Publication number: JPH11154016A
Application number: JP9320753A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Shimizu; 俊彦清水
Original assignee: TAKAHASHI WORKS KK; Takahashi Works Co Ltd
Current assignee: TAKAHASHI WORKS KK; Takahashi Works Co Ltd
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】限られた範囲で正確な位置データを求めると
共に、建機や農機など単純な走行作業をおこなう車両の
走行指令を自動で出力する。【解決手段】車両外に置かれたＧＰＳデータ送信装置
１４から送信される位置データＸ，Ｙを受信する携帯電
話３ａと、ＧＰＳ衛星１５の信号ｅを受信するＧＰＳ受
信アンテナ４ａと、衛星信号ｅから自己の位置を算出し
て位置データｘ，ｙに変換するＧＰＳ受信機４ｂと、対
象区画Ｓの領域を示す各端点データの入力をおこなう区
画データ入力手段６ｂを有し、位置データｘ，ｙと位置
データＸ，Ｙとの偏差から、車両２の自動走行データを
制御出力する制御手段５とを備え、車両２の直進走行指
令が任意の領域辺に沿って自動で並行しておこなわれる
と共に、直進走行の区画限界位置で自動で左右交互に回
転ターンをおこなう回転走行指令を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳ受信機で得
た位置データを利用して、建設機械や農業機械などの車
両（台車）の自動走行をおこなわせる指令装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、農地の耕し，種まき，肥料や水ま
たは農薬の散布，脱穀や刈取りなどの農作業に利用され
る農業機械車両や、切土，盛土などの土木作業などに利
用される建設機械車両は、その区画内で正確に作業をお
こなう必要上、単純な繰り返し作業であっても人が直接
車両の走行操作をおこなっていた。

【０００３】近年、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニン
グ・システム）技術の進歩に伴い、正確な軌道で一定の
作業をおこなわせるためにカーナビゲーションを利用し
て、建設機械や農業機械などの車両の手動走行や自動走
行をおこなわせるこころみがなされている。

【０００４】図９に示す脱穀車４０は区画された農地４
３内の作物を脱穀器４４で脱穀する車両である。脱穀車
４０には運転キャビン４１が設けられていて、作業者４
５はＧＰＳ装置４２の出力パネル４２ａを見ながら、車
両を図の矢印の方向へ動作させている。

【０００５】このような構成にあっては、車両内に積み
込まれたＧＰＳ受信機から得られる位置データｘ，ｙを
頼りに走行をおこなわせるものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
ては、車両内に積み込まれたＧＰＳ受信機から得られる
位置データｘ，ｙのみを頼りに走行をおこなわせるもの
で精度の点で問題を有するものであった。

【０００７】すなわち、ＧＰＳ衛星から得られる信号は
測位精度は１５ｍであるが、Ｃ／Ａコードと呼ばれる民
間に解放されている情報では、米国国防総省による故意
に混入された誤差ＳＡの補正ができず、精度は最悪１０
０ｍ程度となってしまう。

【０００８】図９の点線で示す円範囲４６はＧＰＳ装置
４２の測位精度範囲を表している。区画面積４３に対し
て測位精度が十分高ければ問題ないが、現状精度（最悪
１００ｍ）にあっては問題となっている。

【０００９】そこで、乗用車などのカーナビ装置にあっ
ては、ＧＰＳ衛星の受信台数を３台以上でおこなうなど
の工夫や、そのＧＰＳの情報に加えて、ジャイロ計や加
速度センサまたは走行メータなどセンサの情報からも判
断して精度を上げる工夫が成されている。

【００１０】しかも、求められた位置情報が表示装置に
映し出される地図上の道路内に入らない時は、強制的に
道路部分内に入るよう修正して出力している。

【００１１】すなわち、上記車両へ積み込み可能な高精
度のセンサ信号を加えてＧＰＳで位置データを求めて
も、高価な割にその精度向上には限界があるとい問題点
を有するものであった。

【００１２】一方、市街地などではカーナビの精度向上
のためＧＰＳ基準局を予め緯度や経度が既知のポイント
（国家基準位置）に固定設置する相対測位によるＤＧＰ
Ｓ方式のシステムも提案されている。このＤＧＰＳは経
緯度が分かっている所へＧＰＳ装置を置いて、ＧＰＳ装
置の誤差を算出し、そこから補正値を割り出して、廻り
のＧＰＳ利用者に補正値を送信することで相対位置補正
をおこなわせようとするものである。

【００１３】しかしながら、農地や山間部で使用される
農業機械や建設機械などの車両にあっては、それだけの
ために高価なＤＧＰＳを導入することができないという
問題点があった。

【００１４】一方、ＧＰＳ装置が出力する位置データは
経度（東経）や緯度（北緯）で表現されることから、工
事現場で作業者が取り扱う図面に沿った寸法で（実作業
現場の区画座標系で）データが取扱いできず、座標変換
して求めるか、予め図面に変換座標を記入しておかない
と取り扱えないという問題がある。

【００１５】したがって上記従来の構成においては、建
設機械や農業機械などの車両に適用される、低速度で移
動範囲が限定される単純な繰り返し作業の用途であって
も、特に複雑な形状の対象区画にあっては、区画内をく
まなく自動走行をおこなわせるような指令装置は困難で
あった。

【００１６】そこで、建設機械や農業機械などの低速度
で限られた移動範囲内で作業をおこなう用途の車両にあ
っては、正確な位置データを取扱い容易な座標系のデー
タで複雑な形状の対象区画を求めて車両を自動で走行さ
せる指令装置が望まれていた。

【００１７】本発明は、限られた範囲で正確な位置デー
タを求めると共に、建機や農機など単純な走行作業をお
こなう車両の走行指令を自動で出力する装置を提供する
ことを目的とする。

【００１８】また、位置データをＧＰＳ装置によるＧＰ
Ｓ座標系から実作業現場の区画座標系に座標変換して、
複雑な形状の対象区画であっても領域設定を容易におこ
なう装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の車両の自動走行
指令装置は、上記従来例の問題点を解決するため、多角
形形状の対象区画で建設機械や農業機械などの車両（台
車）の自動走行をおこなわせる指令装置において、車両
外の任意の近傍位置に設置自在に置かれたＧＰＳを利用
したＧＰＳデータ送信装置から送信される、少なくとも
位置データＸ，Ｙを有する伝送入力データの受信をおこ
なう無線機と、複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信する
ＧＰＳ受信アンテナと、ＧＰＳ受信アンテナで受信した
衛星信号から少なくとも自己の位置を算出して位置デー
タｘ，ｙに変換するＧＰＳ受信機と、対象区画の領域を
示す各端点データの入力をおこなう区画データ入力手段
を有し、ＧＰＳ受信機から得られる位置データｘ，ｙと
上記無線機から自動で得られる位置データＸ，Ｙとの偏
差から、車両の自動走行データを制御出力する制御手段
とを備え、車両の直進走行指令が上記設定された任意の
区画辺に沿って自動で並行しておこなわれると共に、直
進走行の区画限界位置で自動で左右交互に回転ターンを
おこなう回転走行指令を出力するものであることを特徴
とする。

【００２０】また、制御手段が移動領域（対象区画）内
の任意のラインと経緯度ラインとの相対角度を入力する
角度設定手段を備え、区画データ入力手段がＧＰＳデー
タ送信装置の置かれる位置を基準とする相対位置データ
で各端点データの入力がおこなわれることが好適であ
る。

【００２１】或いは、区画データ入力手段が予め対象区
画の各端点位置へ車両を移動させて、位置データｘ，ｙ
と位置データＸ，Ｙとの偏差データで順次データ入力が
おこなわれることが好適である。

【００２２】さらに、制御手段が出力する自動走行指令
を一時停止する停止信号入力手段を備えて、少なくとも
停止入力手段の入力が無線機を介して送られる伝送信号
でおこなわれることが、安全に無人化自動走行をおこな
わせる指令装置となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
〜図８を参照して簡単に説明する。

【００２４】実施例の車両の自動走行指令装置１は、多
角形形状の対象区画Ｓで建設機械や農業機械などの車両
（台車）２の自動走行をおこなわせる指令装置におい
て、車両外の任意の近傍位置に設置自在に置かれたＧＰ
Ｓを利用したＧＰＳデータ送信装置１４から送信され
る、少なくとも位置データＸ，Ｙを有する伝送入力デー
タの受信をおこなう携帯電話３ａ（無線機３）と、複数
のＧＰＳ衛星１５からの信号ｅを受信するＧＰＳ受信ア
ンテナ４ａと、ＧＰＳ受信アンテナ４ａで受信した衛星
信号ｅから少なくとも自己の位置を算出して位置データ
ｘ，ｙに変換するＧＰＳ受信機４ｂと、対象区画Ｓの領
域を示す各端点データの入力をおこなう区画データ入力
手段６ｂを有し、ＧＰＳ受信機４ｂから得られる位置デ
ータｘ，ｙと上記無線機３から自動で得られる位置デー
タＸ，Ｙとの偏差から、車両２の自動走行データを制御
出力する制御手段５とを備え、車両２の直進走行指令が
上記設定された任意の区画辺に沿って自動で並行してお
こなわれると共に、直進走行の区画限界位置で自動で左
右交互に回転ターンをおこなう回転走行指令を出力する
ものである。

【００２５】また、制御手段５が移動領域（対象区画）
内の任意のラインと経緯度ラインとの相対角度Ｋを入力
する角度設定手段６ａを備え、区画データ入力手段６ｂ
がＧＰＳデータ送信装置１４の置かれる位置を基準とす
る相対位置データで各端点Ｐのデータ入力がおこなわれ
ている。

【００２６】さらに、区画データ入力手段６ｂが予め対
象区画Ｓの各端点Ｐ位置へ車両２を移動させて、位置デ
ータｘ，ｙと位置データＸ，Ｙとの偏差データで順次デ
ータ入力がおこなえるよう構成されている。

【００２７】また、制御手段５が出力する自動走行指令
を一時停止する停止信号入力手段６ｄを備えて、車両２
に設けられたセンサ６ｅが動作した際に一時停止をおこ
なうと共に、停止信号入力手段６の入力が携帯電話３ａ
（無線機３）を介して送られる伝送信号でも一時停止が
動作するように構成されている。

【００２８】（作用）本発明は上記構成によって、次の
ような作用を営むことができる。すなわち、上記携帯電
話３ａ（無線機３）と、ＧＰＳ受信アンテナ４ａと、Ｇ
ＰＳ受信機４ｂとを有して、ＧＰＳ受信機４ｂから得ら
れる位置データｘ，ｙと、携帯電話３ａ（無線機３）か
ら自動で得られる位置データＸ，Ｙとの偏差から、車両
２の自動走行データを制御出力する制御手段５と、各端
点Ｐを入力する区画データ入力手段６ｂとを備えること
で、制御手段５が出力する指令に沿って、車両２の直進
走行指令が上記設定された区画辺に沿って自動で並行し
ておこなわれると共に、直進走行の区画限界位置で自動
で左右交互に回転ターンをおこなう回転走行指令を出力
して、多角形形状区画内をくまなく自動走行させる指令
装置である。

【００２９】ここで、上記車両外の作業対象区画位置近
傍の任意の位置に簡易的に置かれたＧＰＳを利用したＧ
ＰＳデータ送信装置１４から送信される位置データＸ，
Ｙと、車両内に設けられたＧＰＳ受信機４ｂから得られ
る位置データｘ，ｙには、同一衛星１５から位置データ
を求めると、米国国防総省による故意に混入された誤差
が各々に同等に含まれることになる。

【００３０】そこで、上記制御手段５で両者の位置デー
タの偏差を求めると、その偏差は任意の位置に置かれた
ＧＰＳデータ送信装置１４の位置をあたかも基準Ｐ０
（０，０）とする、偏差位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１）の相対
位置座標を求めることができる。しかも、この偏差には
同等に含まれた誤差を打ち消し合う作用がありＧＰＳ測
位精度を向上させる効果がある。

【００３１】すなわち、予め緯度や経度が既知のポイン
ト（国家基準位置）に固定設置することなく、実作業現
場の相対座標のみで位置関係が判明すれば十分効果のあ
る用途にあっては、都合に合わせて好みの位置にＧＰＳ
を利用したＧＰＳデータ送信装置１４を置くだけで、そ
のポイントからの位置が高精度で把握することができ
る。

【００３２】また、車両外に設置されたＧＰＳ装置１４
は移動領域Ｓの端点Ｐ位置近傍に設けられることで、任
意の端点Ｐ位置を基準Ｐ０（０，０）位置とすることが
できる。

【００３３】そして制御手段５が、移動領域Ｓ（対象区
画）内の任意のライン（区画境界線など区画座標系の外
周ライン）と、経緯度ライン（ＧＰＳ装置で求められる
ＧＰＳ座標系ライン）との相対角度Ｋを入力する角度設
定手段６ａ（データ設定手段６）を備えるものであれ
ば、ＧＰＳ座標系の位置データ（Ｘｐ１，Ｙｐ１）座標
を現地で使用する区画座標系の位置データ（Ｘｑ１，Ｙ
ｑ１）座標に式２を用いて変換することができる。

【００３４】すなわち、位置のデータ座標を作業現場で
取扱い容易な座標（例えば田畑などの寸法データ）で扱
うことができる。

【００３５】そして、この相対角度Ｋにより例えば現地
で使用する区画座標系の位置データ（Ｘｑ１，Ｙｑ１）
で、基準Ｐ０（０，０）からの目標となる相対位置でデ
ータの入力をおこなっても、相対角度Ｋから制御手段５
は式３を用いて容易にＧＰＳ座標系の位置データ（Ｘｐ
１，Ｙｐ１）座標に逆変換することができる。

【００３６】したがって、任意の対象区画辺の方向が容
易に認識できて、その方向に沿って並行直進走行指令を
出力させることができると共に、領域限界位置を容易に
認識できて、その位置で回転走行指令を出力することが
できる。

【００３７】なお、多角形形状区画内に設けられた基準
位置からの相対位置となる各端点位置Ｐが図面などで予
め判明している区画Ｓであっても、この寸法データでは
経緯度の位置座標を出力するＧＰＳ装置のデータとの相
関関係を求めるには、上記示すお互いの辺の相対角度Ｋ
が必要である。

【００３８】そこで、制御手段５が移動領域（対象区
画）内の任意のラインと経緯度ラインとの相対角度Ｋを
入力する角度設定手段６ａを備え、区画データ入力手段
６ｂがＧＰＳデータ送信装置１４の置かれる位置を基準
とする相対位置寸法で各端点データの入力がおこなわれ
るものであれば、複雑な多角形形状の区画Ｓであって
も、その領域を上記式１〜式３に示す方法でＧＰＳ座標
系／区画座標系の相互変換可能なデータで認識すること
ができる。

【００３９】さらに、区画データ入力手段６ｂが予め対
象区画Ｓの各端点Ｐの位置へ車両を移動させて、位置デ
ータｘ，ｙと位置データＸ，Ｙとの偏差データで順次デ
ータ入力がおこなわれるものであれば、区画外周に沿っ
て車両２を動かし各端点毎に車両２に登載したＧＰＳ装
置のデータと基準位置でのＧＰＳ装置のデータとの偏差
を算出することで、区画の領域を（相対角度の概念なし
に）直接ＧＰＳ座標系のデータで扱うことができる。

【００４０】また、制御手段５が出力する自動走行指令
を一時停止する停止信号入力手段６ｄを備えて、車両２
に設けられたセンサ６ｅが動作した際に一時停止をおこ
なうものであれば、例えば赤外線センサを車両前方へ設
けるなら作業近傍位置への人などの進入を検出した際に
危険防止の点で自動走行及び作業を一時停止できて安全
である。また、脱穀物を袋詰めする機構部などに袋体検
出センサを設けるなら袋切れを検出した際に、もはやそ
れ以上の自動走行は無意味であり自動走行及び脱穀作業
を一時停止させることができる。

【００４１】さらに、停止信号入力手段６ｄの入力が携
帯電話３ａ（無線機３）を介して送られる伝送信号でも
一時停止するものであれば、車両２を無人で自動走行さ
せた際にも、遠方から携帯電話３ａ（無線機３）で一時
停止させることができる。

【００４２】このような本発明の車両の自動走行指令装
置１は、限られた範囲で正確な位置データを求めると共
に、建機や農機など単純な走行作業をおこなう車両の走
行指令を自動で出力するという効果を奏する。

【００４３】また、位置データをＧＰＳ装置によるＧＰ
Ｓ座標系から実作業現場の区画座標系に座標変換して、
複雑な形状の対象区画であっても領域設定を容易におこ
なう装置を実現することができる。

【００４４】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１〜図８は本発明の実施例を
示すもので、本機を（脱穀機）農機車両に適用したもの
である。

【００４５】図１の１は車両内に設けられた、ＧＰＳ受
信アンテナ４ａ、ＧＰＳ受信機４ｂ、ディジタルスイッ
チによるデータ設定手段６（角度設定手段６ａ、区画デ
ータ入力手段６ｂ、回転ターン数入力手段６ｃ）を備え
た制御装置（制御手段）５、携帯電話３ａ（無線機３）
を備えた車両の自動走行指令装置である。

【００４６】そして、車両外には図の１４で示すＧＰＳ
受信アンテナ１４ａ、ＧＰＳ受信機１４ｂ、携帯電話
（無線機）１４ｃ、コントローラ１４ｄを備えたＧＰＳ
装置（車両外に設置されたＧＰＳデータ送信装置）が作
業対象区画Ｓの任意に定められた端点位置Ｐ０近傍に置
かれている。

【００４７】なお、この車両２の本体（脱穀機）は図面
の都合上省略するが、走行速度はアクセルの踏み込み量
を図の７ａで示すサーボモータＭで制御されていて、ハ
ンドリングはハンドルの回転角量を図の７ｂで示すサー
ボモータＭで制御されている。

【００４８】また、サーボモータ７ａにはタコジェネＴ
が取り付けられていて、このサーボモータ７ａは、速度
指令ｖとタコジェネＴのフィードバック信号との偏差量
から、図の５ｂで示すＰＩＤ制御ＡＭＰを介して駆動さ
れる。そして、車両はオートマチックで変速ギャが切り
換えられ、速度指令ｖ＝０で停止するよう構成されてい
る。

【００４９】一方、サーボモータ７ｂにはポテンション
メータＰが取り付けられていて、このサーボモータ７ｂ
は、方向指令ｋとポテンションメータＰのフィードバッ
ク信号との偏差量から、図の５ｃで示すＰＩＤ制御ＡＭ
Ｐを介して駆動されている。

【００５０】そして、制御装置５は予めティーチング動
作などで求めた、左右への回転ターンをおこなわせるハ
ンドリングデータやその速度データをメモリ内に保持し
ている。

【００５１】図２に示す５は上記速度指令ｖと方向指令
ｋを出力する制御手段である。この制御装置５は、メモ
リＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ）、ＲＡＭを備え
て演算処理（座標変換演算やデータの判断及び自動発
信、指令出力など）をおこなうＣＰＵ、ディジタル信号
をアナログ信号に変換して速度指令ｖと方向指令ｋまた
はブレーキ指令ｂを出力するＤ／Ａ、角度設定手段６
ａ，区画データ入力手段６ｂ，回転ターン数入力手段６
ｃを兼ねるディジタルスイッチ６からの信号を入力する
と共に一般通話（音声）である場合にブザー音を出力す
るパラレル入出力ポートＰＩＯ、ＧＰＳ受信機４ｂから
の位置データｘ，ｙや携帯電話３ａからの位置データ
Ｘ，Ｙなどを入力するシリアル入出力ポートＳＩＯ、所
定の時間間隔毎にＣＰＵに発信指令（ＧＰＳデータ送信
装置１４の呼出）を促すタイマ、センサ６ｅ（赤外線検
出センサ）からの信号を受けてＣＰＵへ割り込み信号を
出力する停止信号入力手段６ｄを備えている。

【００５２】一方図１に示す車両内のＧＰＳ装置４は、
地球上約２万ｋｍの円軌道を一周約１２時間で回る複数
のＧＰＳ人工衛星１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５
ｄ）から発信されている衛星信号ｅ（スペクトル拡散変
調されたＣ／Ａコードと呼ばれる信号）をＧＰＳ受信ア
ンテナ４ａで受信している。この受信信号はＧＰＳ受信
機４ｂに入力されて、ＧＰＳ受信機４ｂは経度と緯度で
表現されるＧＰＳ座標系の位置データｘ，ｙなど（高度
や時間などを含む）を出力している。

【００５３】このＧＰＳ受信機の原理については、例え
ば特開平５−２８１３３０号公報や特開平５−７２３１
６号公報または、ＧＰＳ導入ガイド：日刊工業新聞社な
どで紹介されているため、本願においては書面の都合上
詳細な説明は省略する。

【００５４】他方車両外のＧＰＳデータ送信装置１４の
ＧＰＳ装置も車両２の近傍位置に設けられることから、
同一のＧＰＳ人工衛星１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ
からの衛星信号ｅをＧＰＳ受信アンテナ１４ａで受信し
て、ＧＰＳ受信機１４ｂで経度と緯度で表現されるＧＰ
Ｓ座標系の位置データＸ，Ｙなどを算出している。

【００５５】この位置データＸ，Ｙは、車両側の携帯電
話３ａの呼出に応じて、ＧＰＳデータ送信装置１４内の
コントローラ１４ｄが自動で回線接続をおこない携帯電
話１４ｃから無線公衆電話回線Ｌを介して携帯電話３ａ
に伝送出力される。

【００５６】そこで、制御装置５では、ＧＰＳ受信機４
ｂから得られる位置データｘ，ｙと、無線機３から得ら
れる位置データＸ，Ｙとの偏差から、図３の２で示す車
両の相対位置（ベクトルＲ）を求めている。

【００５７】図３において、Ｘｐ，Ｙｐ軸は緯度と経度
（図３において高度は紙面の都合上省略する）で表現さ
れるＧＰＳ座標系を示すものである。ここで図のベクト
ルＰ０で示す座標（Ｘ０，Ｙ０）はＧＰＳデータ送信装
置１４が置かれた位置である。そして図のベクトルＰ１
で示す座標（ｘ，ｙ）は車両２の位置である。

【００５８】このＧＰＳ装置で求めた位置は両者共各軸
に同等の誤差Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚを有している。式１は両
者の偏差からベクトルＲを求めたものである。

【００５９】

【数１】

【００６０】すなわち、誤差Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚが各々打
ち消されて点Ｐ０を基準点（０，０，０）とするベクト
ルＲの相対位置データ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を求めてい
る。

【００６１】さらに図４において位置データをＧＰＳ座
標系（Ｘｐ，Ｙｐ）軸から区画座標系（Ｘｑ，Ｙｑ）軸
に変換する原理を示す。なお、以下説明の都合上高度の
ファクターの説明は省略する。

【００６２】図４に示す道路２１に面した四角形形状の
Ｓは車両２が移動する移動領域（作業対象区画）であ
る。また、図のＰ０〜Ｐ３は対象区画Ｓの大まかな外周
端点である。

【００６３】今上記式１で示すＧＰＳデータ送信装置１
４が置かれたＰ０点に注目する。この基準点Ｐ０（０，
０）においては、ＧＰＳ座標系（Ｘｐ，Ｙｐ）軸と区画
座標系（Ｘｑ，Ｙｑ）軸とが成す相対角度Ｋ（図の円弧
矢印で示す反時計方向を正とする角度）だけずれて各々
座標軸が図４に示すように設定されている。

【００６４】ここで、予め相対角度Ｋが図１の６ａで示
す角度設定手段で入力されているなら、制御装置５は式
２に角度Ｋを代入して位置データを区画座標系に座標変
換することができる。すなわち、図のＱ１ポイント（Ｘ
ｐ１，Ｙｐ１）座標を（Ｘｑ１，Ｙｑ１）座標に変換す
るには、

【００６５】

【数２】

【００６６】よって、Ｘｑ１＝Ｘｐ１ｃｏｓＫ−Ｙｐ
１ｓｉｎＫＹｑ１＝Ｘｐ１ｓｉｎｋ＋Ｙｐ１ｃｏｓｋと求めるこ
とができる。

【００６７】このことで、Ｑ１位置にいる台車２は区画
座標系の（Ｘｑ１，Ｙｑ１）の位置にいることが容易に
認識できるものである。

【００６８】一方、図のＱ２で示す移動先ポイントは認
識容易な区画座標系の（Ｘｑ２，Ｙｑ２）のデータで、
上記角度設定と同様にこの座標データは予めデータ設定
手段６などで設定されている。そして、制御装置５は式
３によってこのデータをＧＰＳ座標系に逆変換して移動
先ポイントを管理している。

【００６９】

【数３】

【００７０】ここで、ベクトルＲ１２の大きさ（Ｑ１と
Ｑ２の距離差の絶対値）から速度ｖが予め決められた速
度パターンに従って決定され、ベクトルＲ１２の方向
（ｔａｎｋ＝（Ｙｐ２−Ｙｐ１）／（Ｘｐ２−Ｘｐ
１））から角度ｋ（Ｘｐ軸を０度とし反時計方向を正と
する角度）を求めている。

【００７１】このように求められた速度指令ｖと方向指
令ｋは図２のＤ／Ａ変換器からドライバ５ａに出力され
る。このように、台車位置（Ｑ１ポイント）は除々にＱ
２ポイントに近づきつつ、常時上記速度指令ｖと方向指
令ｋを求めて台車２の走行制御をおこなっている。

【００７２】ここで、対象区画Ｓを認識する方法につい
て、図５〜図６を参照しながら説明する。なお、図５〜
図６に示す座標系は図４に示すものと同一座標系であ
り、図５〜図６において同一符号を付し詳細な説明は省
略する。

【００７３】まず、図５のＳで示す略四辺形形状（多角
形形状区画）の対象区画において、端点位置Ｐ０、Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ３にあって、Ｐ０位置にＧＰＳデータ送信
装置１４が置かれている（以下このＧＰＳデータ送信装
置１４が置かれた端点位置が基準位置）。

【００７４】そして、このＳは基準位置Ｐ０からの各端
点位置Ｐ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の相対位置（寸法）が図
面などで予め判明している区画である。

【００７５】この寸法データはＣＰＵで読み込まれてＥ
ＥＰＲＯＭに保存されるものであるが、経緯度の位置座
標を出力するＧＰＳ装置のデータと比較した場合、その
相関関係を確定するには上記示すお互いの軸間の相対角
度Ｋが必要である。

【００７６】すなわち、図５の区画Ｓと例えば図の一点
斜線で示すＳ１との区別がＣＰＵではつかない。

【００７７】そこで、制御装置５に移動領域（対象区
画）内の任意のラインと経緯度ラインとの相対角度Ｋを
角度設定手段６ａへ入力している。この角度データＫは
ＣＰＵで読み込まれてＥＥＰＲＯＭに保存されるもので
ある。

【００７８】この角度Ｋにより、区画データ入力手段６
ｂにＧＰＳデータ送信装置１４の置かれる位置を基準と
する相対位置寸法で各端点データの入力がおこなわれて
も、制御装置５は例え複雑な多角形形状の区画Ｓであっ
ても、上記式１〜式３に示す方法でＧＰＳ座標系／区画
座標系の相互変換可能なデータで取り扱うことができ
て、その領域を認識することができる。

【００７９】このように、各端点Ｐと相対角度Ｋが入力
された区画Ｓにあっては、ＣＰＵは区画Ｓを認識でき
て、区画内の走行をおこなう車両２を極めて容易にコン
トルールするこができる。

【００８０】例えば、この図５に示す区画（多角形形
状）Ｓを端点Ｐ２にある車両２が区画内をくまなく自動
走行する指令は下記の方法でおこなわれる。

【００８１】まず、車両２は図の点線で示すＰ２からＰ
３で示す辺ｕ１に並行して直線的にスタートしてｔ１近
傍位置（対象区画限界位置近傍に達した時の位置）で右
回転ターンをおこなう。このＰ２からＰ３へのスタート
をもって、ＣＰＵは基準辺がｕ１であると判断する。次
に同じく上記辺ｕ１に並行して直線走行ｕ２をおこない
対象区画限界位置ｔ２で左回転ターンをおこなってい
る。このように、左右交互に回転ターンを繰り返して
（ｔ３、ｔ４、・・・、ｔｉ）直線走行ｕｉが、もはや
回転ターン不能領域に達するＰ１近傍位置まで回転ター
ンを繰り返すものである。

【００８２】次に、図６のＳで示す略六角形形状（多角
形形状区画）の対象区画において、端点位置Ｐ０、Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５にあって、Ｐ０位置にＧＰ
Ｓデータ送信装置１４（基準位置）及び台車２が置かれ
ている。

【００８３】そして、このＳは基準位置Ｐ０から各端点
位置Ｐの相対位置（寸法）が全く不明な区画である。

【００８４】このような区画Ｓにあっては、まず台車２
を区画Ｓの外周に沿って端点Ｐ０からＰ１へ、更にＰ
２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５へと順次移動させる。

【００８５】この際、各端点位置毎に一端車両２を停止
させて、区画データ入力手段６ｂから制御装置５へ端点
番号及び演算指令を与えている。この信号を受けてＣＰ
Ｕは位置データｘ，ｙと位置データＸ，Ｙとの偏差デー
タを演算して求めて、端点番号と共にＥＥＰＲＯＭに保
存している。

【００８６】このように、区画外周に沿って車両２を動
かし各端点毎に車両２に登載したＧＰＳ装置のデータと
基準位置でのＧＰＳ装置のデータとの偏差を算出して順
次偏差データが入力されることで、ＣＰＵは区画Ｓの領
域を（相対角度の概念なしに）直接ＧＰＳ座標系のデー
タで認識することができる。

【００８７】すなわち、制御装置５は複雑な多角形形状
の区画Ｓであっても、その領域上の各端点位置に一端移
動して、基準位置からのベクトル（偏差データ）を求め
ることで極めて容易に区画Ｓを認識することができる。

【００８８】このように、各端点ＰをＧＰＳ座標系デー
タで入力された区画Ｓにあっては、ＣＰＵは区画Ｓを認
識できて、区画内の走行をおこなう車両２を極めて容易
にコントルールするこができる。

【００８９】例えば、この図６に示す区画（多角形形
状）Ｓを端点Ｐ５にある車両２が区画内をくまなく自動
走行する指令は下記の方法でおこなわれる。

【００９０】まず、車両２は図の点線で示すＰ５からＰ
０で示す辺ｕ１に並行して直線的にスタートしてｔ１近
傍位置（対象区画限界位置近傍に達した時の位置）で右
回転ターンをおこなう。このＰ５からＰ０へのスタート
をもって、ＣＰＵは基準辺がｕ１であると判断する。次
に同じく上記辺ｕ１に並行して直線走行ｕ２をおこない
対象区画限界位置ｔ２で左回転ターンをおこなってい
る。このように、左右交互に回転ターンを繰り返して
（・・・、ｔｉ）直線走行ｕｉが、もはや回転ターン不
能領域に達するＰ２近傍位置まで回転ターンを繰り返す
ものである。

【００９１】すなわち、多角形形状の対象区画Ｓにあっ
て、各端点位置で偏差データを求めて対象区画Ｓを認識
しておくことで、自動で車両２を走行させる指令出力を
おこなうことができる。

【００９２】一方、制御装置５には自動走行指令を一時
停止する停止信号入力手段６ｄを備えて、図７の車両２
に設けられたセンサ（赤外線人体検出センサ）６ｅの入
力をおこなっている。図７の点線で示す範囲に進入者を
検出した際に、停止信号入力手段６ｄはセンサ６ｅから
の信号を受けて図２に示すＣＰＵへ割り込み信号を出力
している。

【００９３】そこで、ＣＰＵは速度指令をｖ＝０とする
と共にブレーキ指令ｂを出力して、図１の５ｄで示すＡ
ＭＰでブレーキモータ７ｃを駆動してブレーキを強制作
動させている。すなわち、危険防止の点で自動走行及び
脱穀作業を一時停止している。

【００９４】また、図７においては省略したが、実施に
おいては脱穀物を袋詰めする機構部に袋体検出センサを
設けて停止信号入力手段６ｄに入力している。そこで、
袋切れを検出した際に、もはやそれ以上の自動走行は無
意味であり、上記同様に自動走行及び脱穀作業を一時停
止させている。

【００９５】さらに、停止信号入力手段６ｄの入力が携
帯電話３ａを介して送られる伝送信号でも一時停止する
よう構成されている。外部からの通話呼出を受けるとＣ
ＰＵに通信割り込みが発生して、ＣＰＵは回線接続をお
こなう。伝送データがデータ入力コードか、一時停止コ
ード入力か、音声信号入力かを先頭データなどから判断
して、例えばデータ入力コードであればコード解析後所
望のメモリにデータをセットし、一時停止コード入力で
あれば上記同様に一時停止処理をおこない、音声信号入
力であればブザーを鳴らしている。この場合、一時停止
コードとは携帯電話３ａの「＊」キー入力などで与えら
れるものである。

【００９６】このため、車両２を無人で自動走行させた
際にも、遠方から携帯電話３ａ（無線機３）のみで一時
停止させることができるものである。

【００９７】以上のように上記実施例によれば、建設機
械や農業機械などの低速度で限られた移動範囲内で作業
をおこなう用途の車両２にあっては、正確な位置データ
を取扱い容易な座標系のデータで複雑な形状の対象区画
を求めて車両を自動で走行させる指令装置を実現するこ
とができる。

【００９８】なお、本実施例においては、４台のＧＰＳ
衛星１５の衛星信号ｅを入力する例を示したが、ＧＰＳ
衛星１５は３台または５台であってもかまわない。ま
た、無線機３を携帯電話機３ａとしたが、ＰＨＳ、自動
車電話などの無線回線を利用するもの或いはデータ転送
可能な無線機３などで構成されればば、何れのものであ
ってもかまわない。さらに、上記実施例にあっては、Ｇ
ＰＳ受信機１４ｂから自動で得られる位置データＸ，Ｙ
を車両側の携帯電話３ａの呼出に応じて携帯電話１４ｃ
から自動で出力する例を示したが、ＧＰＳデータ送信装
置１４側に自動発信機能を持たせるような構成としても
よい。すなわち本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であ
り、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

【００９９】

【発明の効果】本発明によれば、限られた範囲で正確な
位置データを求めると共に、建機や農機など単純な走行
作業をおこなう車両の走行指令を自動で出力する装置を
提供することができる。

【０１００】また、位置データをＧＰＳ装置によるＧＰ
Ｓ座標系から実作業現場の区画座標系に座標変換して、
複雑な形状の対象区画であっても領域設定を容易におこ
なう装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図。

【図２】制御手段を示すブロック図。

【図３】ＧＰＳ座標系を示す原理図。

【図４】区画座標系を示す原理図。

【図５】対象区画を示す平面図。

【図６】その他の対象区画を示す平面図。

【図７】センサの使用例を示す構成図。

【図８】従来例を示す構成図。

【符号の説明】

１自動走行指令装置２車両（建設機械や農業機械などの車両）３無線機３ａ携帯電話４ａＧＰＳ受信アンテナ４ｂＧＰＳ受信機５制御手段５ａドライバ６データ設定手段６ａ角度設定手段６ｂ区画データ入力手段６ｃ回転ターン数入力手段６ｄ停止信号入力手段６ｅセンサ１４車両外に設置されたＧＰＳデータ送信装置１５ＧＰＳ衛星Ｓ移動領域（対象区画）Ｐ端点Ｕ辺Ｌ無線公衆電話回線Ｘ，Ｙ位置データ（伝送入力される位置データ）ｘ，ｙ位置データ（自己の位置データ）ｅ衛星信号Ｘｐ北緯方向Ｙｐ東経方向Ｋ相対角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多角形形状の対象区画で建設機械や農業
機械などの車両（台車）の自動走行をおこなわせる指令
装置において、上記車両外の任意の近傍位置に設置自在に置かれたＧＰ
Ｓを利用したＧＰＳデータ送信装置から送信される、少
なくとも位置データＸ，Ｙを有する伝送入力データの受
信をおこなう無線機と、複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳ受信アン
テナと、ＧＰＳ受信アンテナで受信した衛星信号から少
なくとも自己の位置を算出して位置データｘ，ｙに変換
するＧＰＳ受信機と、対象区画の領域を示す各端点データの入力をおこなう区
画データ入力手段を有し、ＧＰＳ受信機から得られる位
置データｘ，ｙと上記無線機から自動で得られる位置デ
ータＸ，Ｙとの偏差から、車両の自動走行データを制御
出力する制御手段とを備え、車両の直進走行指令が上記設定された任意の区画辺に沿
って自動で並行しておこなわれると共に、直進走行の区
画限界位置で自動で左右交互に回転ターンをおこなう回
転走行指令を出力するものであることを特徴とする車両
の自動走行指令装置。
【請求項２】制御手段が移動領域（対象区画）内の任
意のラインと経緯度ラインとの相対角度を入力する角度
設定手段を備え、区画データ入力手段がＧＰＳデータ送信装置の置かれる
位置を基準とする相対位置の寸法データで各端点データ
の入力がおこなわれる請求項１記載の車両の自動走行指
令装置。
【請求項３】区画データ入力手段が予め対象区画の各
端点位置へ車両を移動させて、位置データｘ，ｙと位置
データＸ，Ｙとの偏差データで順次データ入力がおこな
われる請求項１記載の車両の自動走行指令装置。
【請求項４】制御手段が出力する自動走行指令を一時
停止する停止信号入力手段を備えた請求項１、２または
３記載の車両の自動走行指令装置。
【請求項５】停止信号入力手段の入力が無線機を介し
て送られる伝送信号でおこなわれる請求項４記載の車両
の自動走行指令装置。