WO2020031473A1 - 外形形状算出システム、外形形状算出方法、外形形状算出プログラム、及び外形形状算出プログラムが記録されている記録媒体と、圃場マップ作成システム、圃場マップ作成プログラム、圃場マップ作成プログラムが記録されている記録媒体、及び圃場マップ作成方法 - Google Patents

外形形状算出システム、外形形状算出方法、外形形状算出プログラム、及び外形形状算出プログラムが記録されている記録媒体と、圃場マップ作成システム、圃場マップ作成プログラム、圃場マップ作成プログラムが記録されている記録媒体、及び圃場マップ作成方法 Download PDF

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佐野友彦
吉田脩
阪口和央
堀内真幸
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    • G01S19/42Determining position

Definitions

  • Patent Document 2 describes a work vehicle support system for a work vehicle that automatically travels in a work place.
  • a traveling route for automatic traveling is calculated based on an outline map indicating the outline of the field obtained when the combine is manually traveling around the outer periphery of the field, and the position of the own vehicle is detected. Automatic work traveling is performed so that the own vehicle position detected by the module is along the traveling route.
  • each of the first measurement point and the second measurement point is not fixed to the measurement point for calculating the external shape of the field or the measurement point for calculating the external shape of the unworked land in advance.
  • the outer shape of the field and the outer shape of the unworked land can be calculated. For this reason, it is possible to easily calculate the outer shape of the field and the outer shape of the unworked land while suppressing the restriction on the surrounding mowing.
  • the reference point is a center of gravity of a shape formed by connecting at least one of the plurality of first measurement positions and the plurality of second measurement positions.
  • this intersection point is Preferably comprises the step of pressurizing.
  • the previously set measurement position for the field located closer to the reference point than the connecting line segment is deleted, and the reference point is determined from the line segment connecting the two consecutively set measurement positions for the unworked land.
  • the step of calculating the outer shape of the field and the outer shape of the unworked land includes, in the first measurement position and the second measurement position, three measurement positions calculated continuously in the first measurement position.
  • a distance between a straight line connecting the first measurement position and the third measurement position and the second measurement position is equal to or less than a predetermined length. In this case, it is preferable to delete the second measurement position.
  • the means for solving the problem [2] is as follows.
  • the characteristic configuration of the field map creating system according to the present invention is provided in a harvester that performs automatic traveling, an own vehicle position detection module that detects an own vehicle position, and while the harvester is traveling, the harvester travels.
  • a field information obtaining unit that obtains information on a current field as field information
  • a map creating unit that creates a map of the field in which the vehicle position and the field information are associated with each other. .
  • the field map creating system detects a first vehicle speed calculating unit that calculates a vehicle speed according to a moving amount of the harvester based on the own vehicle position as a first vehicle speed, and detects a rotation speed of a drive wheel of the harvester.
  • the feature configuration of the field map creating program includes an own vehicle position detecting function for causing an own vehicle position detecting module to detect an own vehicle position of a harvester that performs automatic traveling, and the harvesting during travel of the harvester.
  • a field information acquisition function for acquiring information on a field in which the machine is traveling as field information
  • a map creation function for creating a map of the field in which the vehicle position and the field information are associated with each other. The point is to make it happen.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a traveling route in automatic traveling.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a configuration of a combine management / control system. It is a figure showing a measuring point in a combine. It is a figure showing the example of setting of a measurement position. It is a figure showing the flow of the method of calculating an external shape.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of reducing measurement positions. It is a figure showing a method of adding a measurement position. It is a figure showing the selection method of a measurement position.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method for limiting a measurement position.
  • the communication terminal 2 is arranged in the driving unit 12.
  • the communication terminal 2 is fixed to a driving unit 12.
  • the present invention is not limited to this, and the communication terminal 2 may be configured to be detachable from the driving unit 12. Further, it may be taken out of the combine machine.
  • the driver / monitor manually operates the combine and performs harvesting traveling so as to orbit along the boundary of the field at the outer peripheral portion in the field as shown in FIG.
  • the harvesting traveling of the outer peripheral portion may be performed manually, but may be performed by an external monitor or the like by remote control, or may be performed automatically.
  • the area that has been cut (the already worked place) is set as the outer peripheral area SA.
  • the area left uncut (unworked) inside the outer peripheral area SA is set as the work target area CA.
  • FIG. 2 shows an example of the outer peripheral area SA and the work target area CA.
  • the traveling route in the work area CA is calculated as shown in FIG.
  • the calculated traveling route is sequentially set based on the work traveling pattern, and becomes a route along which the combine automatically travels along the set traveling route.
  • the turning pattern for turning in addition to the U turning pattern in which the direction is changed along a U-shaped turning traveling path as shown in FIG. It has a pattern and a switchback turning pattern in which a direction change similar to the U turning pattern is performed in an area smaller than the U turning pattern with the reverse traveling.
  • Such turning movement including backward movement is also performed, for example, when the grain tank 14 is full and the combine that has left the traveling route in the work target area CA is positioned with respect to the transport vehicle CV.
  • a combine management and control system including calculation of the outer shape of the field and the work target area includes a control unit 5 including a large number of electronic control units called ECUs, and a control unit 5 including the ECU. And various input / output devices for performing signal communication (data communication) through a wiring network such as an in-vehicle LAN.
  • the outer shape of the field and the outer shape of the work target area CA are calculated from the calculated first measurement position 30 and the second measurement position 31 without restricting the circumferential direction in the surrounding mowing.
  • the outer shape of the field and the outer shape of the work target area CA can be easily calculated while cutting the surroundings along the route.
  • the shape calculator 85 calculates the outer shape performed by the shape calculator 85 based on the arrangement state of the reference point 32, the first measurement position 30, and the second measurement position 31. For example, as shown in FIG.
  • the shape calculation unit In step 85, the center of gravity of the shape formed by the trajectory of at least one of the first measurement position 30 and the second measurement position 31 is obtained as the reference point 32.
  • the trajectory furthest from the reference point 32 (outermost trajectory) is set as the trajectory indicating the outer shape of the field.
  • the outer shape of the field and the outer shape of the work target area CA are determined using the locus closest to 32 (the innermost locus) as the locus indicating the outer shape of the work target area CA. Further, regarding the first measurement position 30 and the second measurement position 31 calculated after the reference point 32 is obtained, which is the measurement point used for obtaining the outer shape of the field, which is the outer shape of the work target area CA Whether the measurement point is used to determine the shape may be determined each time the measurement position is acquired. For example, as shown in FIG.
  • the area calculation unit 84 calculates the area of the field and the area of the work target area CA from the calculated outer shape of the field and the calculated outer shape of the work target area CA.
  • the method described below may be realized by the above-described apparatus configuration shown in FIG. 4, but may be realized by another arbitrary configuration. Further, the method described below can be realized using a program.
  • the program is stored in the storage device 92, and is executed by the control unit 91 including a CPU, an ECU, and the like. Further, the storage device 92 and the control unit 91 may be provided in the control unit 5 or may be provided in another place.
  • satellite signals are continuously received from satellites, and positioning data corresponding to the vehicle position is calculated (step # 1 in FIG. 7).
  • the position data of the first measurement point 7 is converted to the first measurement position 30.
  • the position data of the second measurement point 8 is calculated as the second measurement position 31 (Step # 2 in FIG. 7).
  • a temporary field outline and a temporary work target area outline are generated.
  • the measurement positions that have already been set such as the measurement positions calculated by the previous round of surrounding mowing
  • the measurement positions of adjacent positions are connected to form a temporary field outline and a temporary work target area.
  • An outline (referred to as outline L3 in FIG. 9) is generated.
  • a temporary field outline and a temporary work target area outline (hereinafter, an outline L3 in FIG. 10) are generated. Further, the newly calculated measurement position is set to one of the measurement position used for calculating the external shape of the field and the measurement position used for calculating the external shape of the work target area CA.
  • the present invention is suitable for various harvesting vehicles such as combine harvesters.

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Abstract

衛星からの衛星信号を受信する衛星アンテナと、衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する衛星測位モジュールと、機体10において互いに離間した点である第一測定点及び第二測定点と、継続して測位データを取得し、測位データと衛星アンテナに対する第一測定点の位置関係と衛星アンテナに対する第二測定点の位置関係とに基づいて、第一測定点の位置データを第一測定位置30として算出し、第二測定点の位置データを第二測定位置31として算出する位置算出部と、第一測定位置30及び第二測定位置31から、圃場の外形形状及び未作業地CAの外形形状を算出する形状算出部とを備える。

Description

外形形状算出システム、外形形状算出方法、外形形状算出プログラム、及び外形形状算出プログラムが記録されている記録媒体と、圃場マップ作成システム、圃場マップ作成プログラム、圃場マップ作成プログラムが記録されている記録媒体、及び圃場マップ作成方法
 本発明は、作物が植えられた圃場の外形形状を算出する外形形状算出技術に関する。
 また、本発明は、自動走行を行う収穫機を利用して圃場のマップを作成する圃場マップ作成技術に関する。
1-1.背景技術〔1〕
 コンバインは、走行装置によって自動走行しながら、収穫装置によって圃場の作物を収穫する収穫走行が可能である。自動走行を行うために、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を把握する必要がある。
 そのため、従来のコンバインでは、圃場の外周領域を周囲刈りする際の自車位置の測位データから、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を算出していた。例えば、収穫部の両端部の位置を測位データから算出し、周囲刈りの際の収穫部の両端部の位置の軌跡から圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を算出していた。この際、コンバインが圃場の外周領域を左回りするように制限し、収穫部の右端部の軌跡を圃場の外形形状を算出するために用い、収穫部の左端部の軌跡を未作業地の外形形状を算出するために用いていた。
1-2.背景技術〔2〕
 また、従来、穀物の収穫に例えばコンバイン等の収穫機が利用されてきた。この種のコンバインには、収穫効率を上げるべく、自動走行により収穫を行うものがある(例えば特許文献2)。
 特許文献2には、自動で作業地を作業走行する作業車のための作業車支援システムが記載されている。この作業支援車システムでは、コンバインが圃場の外周を手動で周回作業走行している際に得られた圃場の外形を示す外形マップに基づいて自動走行用の走行経路を算出し、自車位置検出モジュールによって検出された自車位置が走行経路に沿うように自動作業走行を行う。
特開2018-68284号公報 特開2017-55673号公報
2-1.課題〔1〕
 背景技術〔1〕に対応する課題は、以下の通りである。
 従来の外形形状を算出する方法では、周囲刈りにおけるコンバインの周回方向が制限されており、圃場等の外形形状を算出するための周囲刈りの自由度が限定されていた。
 本発明は、圃場及び未作業地の外形形状を容易に算出することを目的とする。
2-2.課題〔2〕
 背景技術〔2〕に対応する課題は、以下の通りである。
 例えば圃場にあっては、収穫機が自動走行を行うにあたり、滑り易い領域や物体が存在する領域等、様々な領域がある。これらの領域にあっては、次に当該領域を走行する際にも同様であることがあり、注意することが好ましい。上記特許文献2に記載の技術は、コンバインが算出した走行経路に沿って自動走行を行うが、この自動走行を行っている圃場の情報を取得することまで想定しておらず、例えば自動走行をした際に得られた情報を、次の走行時に有効活用することまで想定されていない。
 そこで、自動走行しながら圃場の情報が付与されたマップを作成する技術が求められる。
3-1.解決手段〔1〕
 課題〔1〕に対応する解決手段は、以下の通りである。
 本発明の一実施形態に係る外形形状算出システムは、圃場を周囲刈りすることにより形成される既作業地の内側の未作業地の外形形状及び圃場の外形形状を算出する外形形状算出システムであって、衛星からの衛星信号を受信する衛星アンテナと、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する衛星測位モジュールと、機体において互いに離間した点である第一測定点及び第二測定点と、継続して前記測位データを取得し、前記測位データと前記衛星アンテナに対する前記第一測定点の位置関係と前記衛星アンテナに対する前記第二測定点の位置関係とに基づいて、前記第一測定点の位置データを第一測定位置として算出し、前記第二測定点の位置データを第二測定位置として算出する位置算出部と、前記第一測定位置及び前記第二測定位置から、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する形状算出部とを備える。
 このような構成により、あらかじめ第一測定点及び第二測定点のそれぞれを、圃場の外形形状を算出するための測定点または未作業地の外形形状を算出するための測定点に固定することなく、第一測定点及び第二測定点から算出された位置データを用いて圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を算出することができる。そのため、周囲刈りに対する制限が抑制されながら、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を容易に算出することができる。
 また、前記形状算出部は、複数の前記第一測定位置及び複数の前記第二測定位置の少なくとも一方を結んで形成される形状の内側に基準点を設定し、前記基準点に基づいて、すでに算出されている前記第一測定位置と前記第二測定位置とを、前記圃場の外形形状を算出するための圃場用測定位置又は前記未作業地の外形形状を算出するための未作業地用測定位置として設定することが好ましい。
 基準点に基づいて、算出された第一測定位置及び第2測定位置のそれぞれを、圃場の外形形状を算出するための測定位置または未作業地の外形形状を算出するための測定位置と設定することにより、周囲刈りに対する制限を設けなくとも、より容易に圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を容易に算出することができる。
 また、前記基準点は、複数の前記第一測定位置及び複数の前記第二測定位置の少なくとも一方を結んで形成される形状の重心点であることが好ましい。
 基準点としてこのような重心点を用いることにより、基準点の設定が容易となり、圃場の外形形状を算出するための測定位置及び未作業地の外形形状を算出するための測定位置の設定が容易となる。
 また、前記形状算出部は、既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成し、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、前記圃場用測定位置又は前記未作業地用測定位置のいずれかに設定し、連続する2つの新たな前記圃場用測定位置を結ぶ直線が前記仮圃場用外形線と交差する場合、この交点を前記圃場用測定位置に追加し、連続する2つの新たな前記未作業地用測定位置を結ぶ直線が前記仮未作業地用外形線と交差する場合、この交点を前記未作業地用測定位置に追加することが好ましい。
 既に測定位置が算出された領域に新たな測定位置が算出された場合において、既に算出された測定位置を結ぶ線と、新たに算出された測定位置を結ぶ線が交差する場合、交点を測定位置として追加する。これにより、外形形状が大きく変形する領域であっても、測定位置を補うことができ、なめらかに圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を算出することができる。その結果、精度の高い圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を容易に算出することができる。
 また、前記形状算出部は、既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成し、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、仮圃場用測定位置又は仮未作業地用測定位置のいずれかに設定し、前記基準点からの位置が前記仮圃場用外形線より前記仮圃場用測定位置の方が遠い場合には、前記仮圃場用測定位置を前記圃場用測定位置に追加し、前記基準点からの位置が前記仮未作業地用外形線より前記仮未作業地用測定位置の方が近い場合には、前記仮未作業地用測定位置を前記未作業地用測定位置に追加することが好ましい。
 圃場の外形形状は、算出された測定位置の内、最も外周に位置する測定位置を結んで形成され、未作業地の外形形状算は、算出された測定位置の内、最も内周に位置する測定位置を結んで形成される。また、周囲刈りは複数周回にわたって行われる。そのため、圃場の外形形状を算出するための測定位置より外側に新たな測定位置が設定されると、この測定位置を圃場の外形形状を算出するための測定位置とする必要がある。また、未作業地の外形形状を算出するための測定位置より内側に新たな測定位置が設定されると、この測定位置を未作業地の外形形状を算出するための測定位置とする必要がある。そのため、上記のような構成にすることにより、新たな測定位置の内、必要となる測定位置のみを追加することができ、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状をより容易に算出することができる。
 また、前記形状算出部は、既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成し、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、前記圃場用測定位置又は前記未作業地用測定位置のいずれかに設定し、連続する2つの前記新たに設定された圃場用測定位置を結ぶ線分より前記基準点に近い位置にある既に設定された前記圃場用測定位置を削除し、連続する2つの前記新たに設定された前記未作業地用測定位置を結ぶ線分より前記基準点から遠い位置にある既に設定された前記未作業地用測定位置を削除することが好ましい。
 このような構成により、新たに設定された圃場用測定位置より内側にある既に設定された圃場用測定位置は、圃場の外形形状を算出するためには不要であり、削除される。また、新たに設定された未作業地用測定位置より外側にある既に設定された未作業地用測定位置は、未作業地の外形形状を算出するためには不要であり、削除される。その結果、不要な測定位置が削除され、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状をより容易に算出することができる。
 また、前記形状算出部は、前記第一測定位置及び前記第二測定位置それぞれにおいて、連続して算出された3つの測定位置を順に第1測定位置、第2測定位置及び第3測定位置とした場合に、前記第1測定位置と前記第3測定位置とを結んだ直線と、前記第2測定位置との距離が所定の長さ以下である場合、前記第2測定位置を削除することが好ましい。
 このような構成により、外形形状が大きく変形しない領域においては、外形形状の算出に大きな影響を及ぼさない測定位置を削減することができ、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状をより容易に算出することができる。
 また、前記衛星測位モジュールは、前記機体が前進状態であり、かつ、収穫部が収穫状態である場合にのみ前記測位データを出力することが好ましい。
 このような構成により、実際に周囲刈りを行っている状態、すなわち実際の圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を算出するために必要な測定位置を算出する状態でのみ、測定位置を算出することができ、精度良く圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を算出することができる。
 本発明の一実施形態に係る外形形状算出方法は、互いに離間した点である第一測定点及び第二測定点を備えるコンバインが、圃場を周囲刈りすることにより形成される既作業地の内側の未作業地の外形形状及び圃場の外形形状を算出する外形形状算出方法であって、衛星からの衛星信号を衛星アンテナで受信し、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する工程と、継続して前記測位データを取得する工程と、前記測位データと前記衛星アンテナに対する前記第一測定点の位置関係と前記衛星アンテナに対する前記第二測定点の位置関係とに基づいて、前記第一測定点の位置データを第一測定位置として算出し、前記第二測定点の位置データを第二測定位置として算出する工程と、前記第一測定位置及び前記第二測定位置から、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する工程とを備える。
 このような構成により、あらかじめ第一測定点及び第二測定点のそれぞれを、圃場の外形形状を算出するための測定点または未作業地の外形形状を算出するための測定点に固定することなく、第一測定点及び第二測定点から算出された位置データを用いて圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を算出することができる。そのため、周囲刈りに対する制限が抑制されながら、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を容易に算出することができる。
 また、複数の前記第一測定位置及び複数の前記第二測定位置の少なくとも一方を結んで形成される形状の内側に基準点を設定する工程と、前記基準点に基づいて、すでに算出されている前記第一測定位置と前記第二測定位置とを、前記圃場の外形形状を算出するための圃場用測定位置又は前記未作業地の外形形状を算出するための未作業地用測定位置として設定する工程とを備えることが好ましい。
 前記基準点に基づいて、算出された第一測定位置及び第2測定位置のそれぞれを、圃場の外形形状を算出するための測定位置または未作業地の外形形状を算出するための測定位置と設定することにより、周囲刈りに対する制限を設けなくとも、より容易に圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を容易に算出することができる。
 また、前記基準点は、複数の前記第一測定位置及び複数の前記第二測定位置の少なくとも一方を結んで形成される形状の重心点であることが好ましい。
 基準点としてこのような重心点を用いることにより、基準点の設定が容易となり、圃場の外形形状を算出するための測定位置及び未作業地の外形形状を算出するための測定位置の設定が容易となる。
 また、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する工程は、既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成する工程と、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、前記圃場用測定位置又は前記未作業地用測定位置のいずれかに設定する工程と、連続する2つの新たな前記圃場用測定位置を結ぶ直線が前記仮圃場用外形線と交差する場合、この交点を前記圃場用測定位置に追加し、連続する2つの新たな前記未作業地用測定位置を結ぶ直線が前記仮未作業地用外形線と交差する場合、この交点を前記未作業地用測定位置に追加する工程とを備えることが好ましい。
 既に測定位置が算出された領域に新たな測定位置が算出された場合において、既に算出された測定位置を結ぶ線と、新たに算出された測定位置を結ぶ線が交差する場合、交点を測定位置として追加する。これにより、外形形状が大きく変形する領域であっても、測定位置をおぎなうことができ、なめらかに圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を算出することができる。その結果、精度の高い圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を容易に算出することができる。
 また、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する工程は、既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成する工程と、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、仮圃場用測定位置又は仮未作業地用測定位置のいずれかに設定する工程と、前記基準点からの位置が前記仮圃場用外形線より前記仮圃場用測定位置の方が遠い場合には、前記仮圃場用測定位置を前記圃場用測定位置に追加し、前記基準点からの位置が前記仮未作業地用外形線より前記仮未作業地用測定位置の方が近い場合には、前記仮未作業地用測定位置を前記未作業地用測定位置に追加する工程とを備えることが好ましい。
 圃場の外形形状は、算出された測定位置の内、最も外周に位置する測定位置を結んで形成され、未作業地の外形形状算は、算出された測定位置の内、最も内周に位置する測定位置を結んで形成される。また、周囲刈りは複数周回にわたって行われる。そのため、圃場の外形形状を算出するための測定位置より外側に新たな測定位置が設定されると、この測定位置を圃場の外形形状を算出するための測定位置とする必要がある。また、未作業地の外形形状を算出するための測定位置より内側に新たな測定位置が設定されると、この測定位置を未作業地の外形形状を算出するための測定位置とする必要がある。そのため、上記のような構成にすることにより、新たな測定位置に内、必要となる測定位置のみを追加することができ、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状をより容易に算出することができる。
 また、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する工程は、既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成する工程と、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、前記圃場用測定位置又は前記未作業地用測定位置のいずれかに設定する工程と、連続する2つの前記新たに設定された圃場用測定位置を結ぶ線分より前記基準点に近い位置にある既に設定された前記圃場用測定位置を削除し、連続する2つの前記新たに設定された前記未作業地用測定位置を結ぶ線分より前記基準点から遠い位置にある既に設定された前記未作業地用測定位置を削除する工程とを備えることが好ましい。
 このような構成により、新たに設定された圃場用測定位置より内側にある既に設定された圃場用測定位置は、圃場の外形形状を算出するためには不要であり、削除される。また、新たに設定された未作業地用測定位置より外側にある既に設定された未作業地用測定位置は、未作業地の外形形状を算出するためには不要であり、削除される。その結果、不要な測定位置が削除され、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状をより容易に算出することができる。
 また、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する工程は、前記第一測定位置及び前記第二測定位置それぞれにおいて、連続して算出された3つの測定位置を順に第1測定位置、第2測定位置及び第3測定位置とした場合に、前記第1測定位置と前記第3測定位置とを結んだ直線と、前記第2測定位置との距離が所定の長さ以下である場合、前記第2測定位置を削除することが好ましい。
 このような構成により、外形形状が大きく変形しない領域においては、外形形状の算出に大きな影響を及ぼさない測定位置を削減することができ、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状をより容易に算出することができる。
 また、機体が前進状態であり、かつ、収穫部が収穫状態である場合にのみ前記測位データを出力することが好ましい。
 このような構成により、実際の圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を算出するために必要な測定位置を算出する状態でのみ、測定位置を算出することができ、精度良く圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を算出することができる。
 本発明の一実施形態に係る外形形状算出プログラムは、互いに離間した点である第一測定点及び第二測定点を備えるコンバインが、圃場を周囲刈りすることにより形成される既作業地の内側の未作業地の外形形状及び圃場の外形形状を算出する外形形状算出プログラムであって、衛星からの衛星信号を衛星アンテナで受信し、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する測位データ出力機能と、継続して前記測位データを取得する測位データ取得機能と、前記測位データと前記衛星アンテナに対する前記第一測定点の位置関係と前記衛星アンテナに対する前記第二測定点の位置関係とに基づいて、前記第一測定点の位置データを第一測定位置として算出し、前記第二測定点の位置データを第二測定位置として算出する測定位置算出機能と、前記第一測定位置及び前記第二測定位置から、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する外形形状算出機能と、をコンピュータに実現させることを特徴とする。
 このような外形形状算出プログラムをインストールしたコンピュータに実現させることで、周囲刈りに対する制限が抑制されながら、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を容易に算出することが可能である。
 本発明の一実施形態に係る外形形状算出プログラムが記録されている記録媒体は、互いに離間した点である第一測定点及び第二測定点を備えるコンバインが、圃場を周囲刈りすることにより形成される既作業地の内側の未作業地の外形形状及び圃場の外形形状を算出する外形形状算出プログラムを記録した記録媒体であって、衛星からの衛星信号を衛星アンテナで受信し、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する測位データ出力機能と、継続して前記測位データを取得する測位データ取得機能と、前記測位データと前記衛星アンテナに対する前記第一測定点の位置関係と前記衛星アンテナに対する前記第二測定点の位置関係とに基づいて、前記第一測定点の位置データを第一測定位置として算出し、前記第二測定点の位置データを第二測定位置として算出する測定位置算出機能と、前記第一測定位置及び前記第二測定位置から、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する外形形状算出機能と、をコンピュータに実現させるための外形形状算出プログラムが記録されている。
 このような記録媒体を介して外形形状算出プログラムをコンピュータにインストールし、当該コンピュータに実現させることで、圃場の外形形状及び未作業地の外形形状を容易に算出させることが可能である。
3-2.解決手段〔2〕
 課題〔2〕に対応する解決手段は、以下の通りである。
 本発明に係る圃場マップ作成システムの特徴構成は、自動走行を行う収穫機に設けられ、自車位置を検出する自車位置検出モジュールと、前記収穫機の走行中に、前記収穫機が走行している圃場に関する情報を圃場情報として取得する圃場情報取得部と、前記自車位置と前記圃場情報とが互いに関連付けされた前記圃場のマップを作成するマップ作成部と、を備えている点にある。
 このような特徴構成とすれば、走行中に取得した圃場に関する情報が付与されたマップを容易に作成することができる。したがって、例えば次に当該マップを作成した圃場を走行する際に圃場に関する情報を利用することが可能となる。また、収穫機が収穫時に圃場に関する情報を取得できるので効率良く、マップを作成できる。
 また、前記圃場マップ作成システムは、前記収穫機の前記自車位置に基づく移動量に応じた車速を第1車速として演算する第1車速演算部と、前記収穫機の駆動車輪の回転数を検出する回転数検出部と、前記収穫機の前記回転数に応じた車速を第2車速として演算する第2車速演算部と、前記第1車速と前記第2車速とに基づいて前記収穫機のスリップ量を演算するスリップ量演算部と、を更に備え、前記圃場情報取得部は、前記スリップ量を前記圃場情報として取得すると好適である。
 このような構成とすれば、第1車速と第2車速とに基づいて、圃場におけるスリップし易い場所やスリップし難い場所を示す湿田マップを作成することができる。このような湿田マップによれば、圃場のスリップし易い場所やスリップし難い場所が明確になるので、例えば次に圃場を走行する時や、土壌改良等に有効活用できる。
 また、前記圃場マップ作成システムは、前記自車位置に基づいて前記圃場の高さ情報を取得する高さ情報取得部を更に備え、前記圃場情報取得部は、前記高さ情報を前記圃場情報として取得すると好適である。
 このような構成とすれば、圃場の高さを示す情報を付与したマップを作成することで、圃場の高低差を明確にすることができる。したがって、このマップに基づき必要に応じて高低差を改善したり、土壌改良を行ったりすることが可能となる。
 また、前記圃場マップ作成システムは、前記収穫機に設けられ、前記収穫機の周囲に存在し、前記収穫機が収穫する穀物とは異なる物体を検出する物体検出部を備え、前記圃場情報取得部は、前記物体の位置を示す情報を前記圃場情報として取得すると好適である。
 このような構成とすれば、物体を検出した位置をマップに付与することができる。したがって、次に走行する時に注意喚起することが可能となる。
 また、前記圃場マップ作成システムは、前記収穫機の自動走行中に、前記自動走行に抗して前記収穫機を利用する作業者により行われた手動操作を検出する手動操作検出部を備え、前記圃場情報取得部は、前記手動操作が行われた位置を示す情報を前記圃場情報として取得すると好適である。
 このような構成とすれば、手動操作が行われた位置をマップに付与することができる。したがって、次に走行する時に注意喚起することが可能となる。
 本発明に係る圃場マップ作成プログラムの特徴構成は、自車位置検出モジュールに、自動走行を行う収穫機の自車位置を検出させる自車位置検出機能と、前記収穫機の走行中に、前記収穫機が走行している圃場に関する情報を圃場情報として取得する圃場情報取得機能と、前記自車位置と前記圃場情報とが互いに関連付けされた前記圃場のマップを作成するマップ作成機能と、をコンピュータに実現させる点にある。
 このような圃場マップ作成プログラムをインストールしたコンピュータに実現させることで、収穫機が走行中に取得した圃場に関する情報が付与されたマップを容易に、且つ、効率良く作成することが可能である。
 本発明に係る圃場マップ作成プログラムが記録されている記録媒体の特徴構成は、自車位置検出モジュールに、自動走行を行う収穫機の自車位置を検出させる自車位置検出機能と、前記収穫機の走行中に、前記収穫機が走行している圃場に関する情報を圃場情報として取得する圃場情報取得機能と、前記自車位置と前記圃場情報とが互いに関連付けされた前記圃場のマップを作成するマップ作成機能と、をコンピュータに実現させるための圃場マップ作成プログラムが記録されている点にある。
 このような記録媒体を介して圃場マップ作成プログラムをコンピュータにインストールし、当該コンピュータに実現させることで、収穫機が走行中に取得した圃場に関する情報が付与されたマップを容易に、且つ、効率良く作成させることが可能である。
 本発明に係る圃場マップ作成方法の特徴構成は、自車位置検出モジュールに、自動走行を行う収穫機の自車位置を検出させる自車位置検出ステップと、前記収穫機の走行中に、前記収穫機が走行している圃場に関する情報を圃場情報として取得する圃場情報取得ステップと、前記自車位置と前記圃場情報とが互いに関連付けされた前記圃場のマップを作成するマップ作成ステップと、を備えている点にある。
 このような圃場マップ作成方法であっても、上述した圃場マップ作成システムと実質的に差異はなく、圃場マップ作成システムと同様の効果を奏することが可能である。
コンバインの左側面図である。 コンバインの自動走行の概要を示す図である。 自動走行における走行経路を示す図である。 コンバインの管理・制御系の構成を示す機能ブロック図である。 コンバインにおける測定点を示す図である。 測定位置の設定例を示す図である。 外形形状を算出する方法のフローを示す図である。 測定位置の削減方法を示す図である。 測定位置の追加方法を示す図である。 測定位置の選択方法を示す図である。 測定位置の限定方法を示す図である。 圃場マップ作成システムにおいて用いられるコンバインの側面図である。 コンバインの自動走行の概要を示す図である。 自動走行における走行経路を示す図である。 圃場マップ作成システムの構成を示す模式図である。 スリップ量を付与したマップの例を示す図である。 手動操作が行われた位置を付与したマップの例を示す図である。 高さ情報を付与したマップの例を示す図である。
4-1.第1の実施形態
 本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。尚、以下の説明においては、図1に示す矢印Fの方向を「前」、矢印Bの方向を「後」とし、図1の紙面の手前方向を「左」、奥向き方向を「右」とする。また、図1に示す矢印Uの方向を「上」、矢印Dの方向を「下」とする。
 〔コンバインの全体構成〕
 図1及び図2に示すように、コンバインは、クローラ式の走行装置11、運転部12、脱穀装置13、穀粒タンク14、収穫装置H、搬送装置16、穀粒排出装置18、衛星測位モジュール80を備えている。
 図1に示すように、走行装置11は、走行車体10(以下単に車体10と称する)の下部に備えられている。コンバインは、走行装置11によって自走可能に構成されている。
 また、運転部12、脱穀装置13、穀粒タンク14は、走行装置11の上側に備えられている。運転部12には、コンバインの作業を監視する監視者が搭乗可能である。尚、監視者は、コンバインの機外からコンバインの作業を監視していても良い。
 穀粒排出装置18は、穀粒タンク14の上側に設けられている。また、衛星測位モジュール80は、運転部12の上面に取り付けられている。
 収穫装置Hは、コンバインにおける前部に備えられている。そして、搬送装置16は、収穫装置Hの後側に設けられている。また、収穫装置Hは、切断機構15及びリール17を有している。
 切断機構15は、圃場の植立穀稈を刈り取る。また、リール17は、回転駆動しながら収穫対象の植立穀稈を掻き込む。この構成により、収穫装置Hは、圃場の穀物(以下、「作物」とも称す)を収穫する。そして、コンバインは、走行装置11によって走行しながら、収穫装置Hによって圃場の穀物を収穫する収穫走行が可能である。
 このように、コンバインは、圃場の穀物を収穫する収穫装置Hと、走行装置11と、を備えている。
 切断機構15により刈り取られた刈取穀稈は、搬送装置16によって脱穀装置13へ搬送される。脱穀装置13において、刈取穀稈は脱穀処理される。脱穀処理により得られた穀粒は、穀粒タンク14に貯留される。穀粒タンク14には、穀粒タンク14に貯留され穀粒の収量を測定する収量センサ19が設けられる。穀粒タンク14に貯留された穀粒は、必要に応じて、穀粒排出装置18によって機外に排出される。
 このように、コンバインは、収穫装置Hによって収穫された穀粒を貯留する穀粒タンク14を備えている。
 運転部12には、通信端末2が配置されている。図1において、通信端末2は、運転部12に固定されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、通信端末2は、運転部12に対して着脱可能に構成されていても良い。また、コンバインの機外に持ち出されても良い。
 〔自動走行に関する構成〕
 図2に示すように、コンバインは、圃場において設定された走行経路に沿って自動走行する。そのため、コンバインは、自車位置を認識することが必要である。衛星アンテナを備える衛星測位モジュール80には、衛星航法モジュール81と慣性航法モジュール82とが含まれている。衛星航法モジュール81は、人工衛星GSからのGNSS(global navigation satellite system)信号(GPS信号を含む)を衛星アンテナを介して受信して、自車位置を算出するための測位データを出力する。慣性航法モジュール82は、ジャイロ加速度センサ及び磁気方位センサを組み込んでおり、瞬時の走行方向を示す位置ベクトルを出力する。慣性航法モジュール82は、衛星航法モジュール81による自車位置算出を補完するために用いられる。慣性航法モジュール82は、衛星航法モジュール81とは別の場所に配置してもよい。
 コンバインによって圃場での収穫作業を行う場合の手順は、以下に説明する通りである。
 まず、運転者兼監視者は、コンバインを手動で操作し、図2に示すように、圃場内の外周部分において、圃場の境界線に沿って周回するように収穫走行を行う。なお、外周部分の収穫走行は、手動走行でも良いが、外部の監視者等が遠隔操作により走行させても良く、自動走行でも良い。これにより既刈地(既作業地)となった領域は、外周領域SAとして設定される。そして、外周領域SAの内側に未刈地(未作業地)のまま残された領域は、作業対象領域CAとして設定される。図2は、外周領域SAと作業対象領域CAの一例を示している。
 また、このとき、外周領域SAの幅をある程度広く確保するために、運転者は、コンバインを2~3周走行させる。この走行においては、コンバインが1周する毎に、コンバインの作業幅分だけ外周領域SAの幅が拡大する。最初の、2~3周の走行が終わると、外周領域SAの幅は、コンバインの作業幅の2~3倍程度の幅となる。なお、運転者による最初の周回走行は2~3周でなく、それ以上(4周以上)であっても良いし、1周であっても良い。
 外周領域SAは、作業対象領域CAにおいて収穫走行を行うときに、コンバインが方向転換するためのスペースとして利用される。また、外周領域SAは、収穫走行を一旦終えて、穀粒の排出場所へ移動する際や、燃料の補給場所へ移動する際等の移動用のスペースとしても利用される。
 なお、図2に示す運搬車CVは、コンバインから排出された穀粒を収集し、運搬することができる。穀粒排出の際、コンバインは運搬車CVの近傍へ移動した後、穀粒排出装置18によって穀粒を運搬車CVへ排出する。
 外周領域SA及び作業対象領域CAが設定されると、図3に示すように、作業対象領域CAにおける走行経路が算定される。算定された走行経路は、作業走行のパターンに基づいて順次設定され、設定された走行経路に沿ってコンバインが自動走行する経路となる。なお、コンバインは、旋回走行のための旋回パターンとして、図3に示すようなU字状の旋回走行経路に沿って方向転換するU旋回パターン他にも、前後進を繰り返しながら方向転換するα旋回パターンや、後進走行をともなってU旋回パターンよりも狭い領域でU旋回パターンと同様の方向転換をするスイッチバック旋回パターンを有する。このような後進を含む旋回走行は、穀粒タンク14が満杯になって、作業対象領域CAの走行経路から離脱したコンバインが、運搬車CVに対して位置合わせする時などにも行われる。
 〔外形形状の算出に関する構成〕
 以下、図4~図11を用いて圃場及び作業対象領域の外形形状を算出する構成について説明する。
 図4に示すように、圃場及び作業対象領域の外形形状の算出を含むコンバインの管理・制御系は、多数のECUと呼ばれる電子制御ユニットからなる制御ユニット5、及び、この制御ユニット5との間で車載LANなどの配線網を通じて信号通信(データ通信)を行う各種入出力機器から構成されている。
 通信部66は、このコンバインの管理・制御系が、通信端末2との間で、あるいは、遠隔地に設置されている管理コンピュータとの間でデータ交換するために用いられる。通信端末2には、圃場に立っている監視者、またはコンバインに乗り込んでいる運転者兼監視者が操作するタブレットコンピュータ、自宅や管理事務所に設置されているコンピュータなども含まれる。制御ユニット5は、この制御系の中核要素であり、複数のECUの集合体として示されている。衛星測位モジュール80からの信号は、車載LANを通じて制御ユニット5に入力される。なお、制御ユニット5の構成要素の一部は、通信端末2に配置されても良い。
 制御ユニット5は、入力処理部90、自車位置算出部55(位置算出部に相当)、車体方位算出部56、圃場管理部83、走行経路生成部54を含む。さらに制御ユニット5は、図示しないが、出力処理部、走行機器群を制御する走行制御部、収穫作業装置を制御する作業制御部等を含めることができる。出力処理部は、操舵機器、エンジン機器、変速機器、制動機器、収穫装置H(図1参照)、脱穀装置13(図1参照)、搬送装置16(図1参照)、穀粒排出装置18(図1参照)等と接続される。
 入力処理部90には、衛星測位モジュール80等が接続されている。入力処理部90は、これらから情報を受信し、制御ユニット5内の各種機能部に情報を提供する。
 自車位置算出部55は、衛星測位モジュール80から逐次送られてくる測位データに基づいて、予め設定されている車体10(図1参照)の特定箇所の位置データである地図座標(または圃場座標であり位置データに相当)として自車位置や収穫幅の両端部の位置等を算出する。
 例えば、図5に示すように、収穫装置H(図1参照)の前側左端部を第一測定点7、収穫装置H(図1参照)の前側右端部を第二測定点8、コンバインの衛星測位モジュール80が設置された部分(衛星アンテナの設置位置)を第三測定点9とする。第一測定点7及び第二測定点8は、圃場及び作業対象領域CAの外形形状を算出するために用いられる。第三測定点9は自車位置を特定するために用いられる。なお、第一測定点7及び第二測定点8は、デバイダ6の先端部分等としても良い。また、第一測定点7の位置及び第二測定点8の位置の算出は、車体10(図1参照)が前進し、かつ、収穫装置H(図1参照)が収穫状態である場合のみ行うことが好ましい。これにより、実際に周囲刈りを行っている状態でのみ第一測定点7の位置及び第二測定点8の位置の算出が行われ、形状の算出に対して不要な位置の情報が混在することを抑制でき、正確な圃場及び作業対象領域CAの外形形状を算出することができる。
 自車位置算出部55は、第三測定点9から送られる測位データから自車位置に対応する地図座標を算出する。自車位置算出部55は、第三測定点9と第一測定点7の位置関係から、第一測定点7に対応する地図座標として第一測定位置を算出する。自車位置算出部55は、第三測定点9と第二測定点8の位置関係から、第二測定点8に対応する地図座標として第二測定位置を算出する。
 車体方位算出部56は、自車位置算出部55で逐次算出される自車位置から、微小時間での走行軌跡を求めて車体10(図1参照)の走行方向での向きを示す車体方位を決定する。また、車体方位算出部56は、慣性航法モジュール82からの出力データに含まれている方位データに基づいて車体方位を決定することも可能である。
 圃場管理部83は、自車位置算出部55が算出した第一測定位置及び第二測定位置に基づいて、圃場の外形形状や作業対象領域CAの外形形状、圃場の面積や作業対象領域CAの面積等を算出する。例えば、圃場管理部83は、圃場の面積や作業対象領域CAの面積等を算出する面積算出部84、圃場の外形形状や作業対象領域CAの外形形状を算出する形状算出部85等を備える。
 形状算出部85は、圃場の外形形状や作業対象領域CAの外形形状を算出する。形状算出部85は、自車位置算出部55で算出された、第一測定位置及び第二測定位置を継続的に取得し、地図座標上に並んだそれぞれの測定位置から、第一測定位置の軌跡及び第二測定位置の軌跡を求める。この第一測定位置の軌跡及び第二測定位置の軌跡から、形状算出部85は、圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状を算出する。
 例えば、図6に示すように、継続的に取得された第一測定位置30及び第二測定位置31が地図座標に対応して並べられる。周囲刈りが複数周にわたって行われた場合でも、周回方向が任意の方向に走行された場合も、第一測定位置30及び第二測定位置31に区別して並べられる。そして、並べられたそれぞれの第一測定位置30及び第二測定位置31について、圃場の外形形状を算出するための測定位置または作業対象領域CAの外形形状を算出するための測定位置に設定される。周囲刈りが完了した時点の第一測定位置30及び第二測定位置31の配置状態に基づいて、圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状を算出する。
 具体的には、例えば、最外周に並ぶ測定位置と最内周に並ぶ測定位置とが、第一測定位置30及び第二測定位置31のいずれであるかを判断する。仮に、最外周を左回りで周囲刈りを行い、最内周を右回りで周囲刈りを行い、最外周に並ぶ測定位置と最内周に並ぶ測定位置とがいずれも第二測定位置31である場合、最外周に並ぶ第二測定位置31を結んだ線を規定し、この線を圃場の外形線として圃場の外形形状を求める。また、最内周に並ぶ第二測定位置31を結んだ線を規定し、この線を作業対象領域CAの外形線として作業対象領域CAの外形形状を求める。
 このように、周囲刈りにおける周回方向を制限せず、算出された第一測定位置30及び第二測定位置31から、圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状を算出することにより、自由な経路で周囲刈りを行いながら、圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状を容易に算出することができる。
 以下、形状算出部85が行う具体的な外形形状の算出例を説明する。圃場の外周領域に対する周囲刈りの内、1周目の周囲刈りが行われた時点、あるいは、周囲刈りによって圃場の外周形状に対応する測定位置が概ね取得されたと判断される時点で、既に並べられた第一測定位置の軌跡及び第二測定位置の軌跡の内側に任意の基準点32を規定する。そして、基準点32と第一測定位置30及び第二測定位置31の配置状態に基づいて、圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状を算出する。例えば、図6に示すように、圃場の外周領域のほぼ全周にわたって1周目の左回りでの周囲刈りにより第一測定位置30及び第二測定位置31が算出された状態で、形状算出部85は、第一測定位置30及び第二測定位置31の少なくとも一方の測定位置の軌跡が形作る形状の重心点を基準点32として求める。そして、周囲刈りが終了した時点で、第一測定位置の軌跡及び第二測定位置の軌跡について、基準点32から最も遠い軌跡(最も外側の軌跡)を圃場の外形形状を示す軌跡とし、基準点32に最も近い軌跡(最も内側の軌跡)を作業対象領域CAの外形形状を示す軌跡として、圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状を求める。また、基準点32が求められた後に算出された第一測定位置30及び第二測定位置31について、いずれが圃場の外形形状を求めるために用いる測定点であり、いずれが作業対象領域CAの外形形状を求めるために用いる測定点であるかを測定位置が取得される度に決定しても良い。例えば、図6に示すように、基準点32が求められた後に算出された第一測定位置33及び第二測定位置34に対して、第一測定位置33及び第二測定位置34が算出される毎に、それぞれについて、基準点32からより遠い測定位置(外側の測定位置)を圃場の外形形状を求めるための測定位置とし、基準点32により近い測定位置(内側の測定位置)を作業対象領域CAの外形形状を求めるための測定位置として、圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状を求めても良い。図6に示す例では、2周目に右回りに周囲刈りが行われており、第一測定位置33より第二測定位置34の方が基準点32から遠いので、第一測定位置33を作業対象領域CAの外形形状を求めるための測定位置とし、第二測定位置34を圃場の外形形状を求めるための測定位置とする。
 このように、基準点32を求めて、測定位置と基準点32との位置関係から、算出された測定位置を、圃場の外形形状を求めるための測定位置あるいは作業対象領域CAの外形形状を求めるための測定位置に区別し、これらの測定位置から圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状を算出することにより、自由な経路で周囲刈りを行いながら、圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状をより正確かつ容易に算出することができる。
 面積算出部84は、算出された圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状から、圃場の面積及び作業対象領域CAの面積を算出する。
 走行経路生成部54は、圃場の外形形状や作業対象領域CAの外形形状等に基づいて、作業対象領域CAにおける自動走行の走行経路を生成する。走行経路は、走行経路生成部54が経路算出アルゴリズムによって自ら生成することもできるが、通信端末2や遠隔地の管理コンピュータ等で生成されたものをダウンロードしたものを用いることも可能である。なお、走行経路生成部54によって算出された走行経路は、手動運転であっても、コンバインが当該走行経路に沿って走行するためのガイダンス目的で利用することができる。
 また、このコンバインは自動走行で収穫作業を行う自動運転と手動走行で収穫作業を行う手動運転との両方で走行可能である。自動運転を行う際には、自動走行モードが設定され、手動運転を行うためには手動走行モードが設定される。走行モードの切り替えは、走行モード管理部(図示せず)等によって管理される。
 以下、図4~図7を用いて、圃場の外形形状及び作業対象領域の外形形状を算出する方法について説明する。なお、以下で説明する方法は、上述した図4に示す装置構成によって実現しても良いが、その他の任意の構成で実現しても良い。また、以下で説明する方法をプログラムを用いて実現することができる。例えば、プログラムは記憶装置92に格納され、CPUやECU等からなる制御部91によって実行される。また、記憶装置92及び制御部91は、制御ユニット5に設けられても良いが、別の個所に設けられても良い。 
 まず、継続的に衛星からの衛星信号が受信され、自車位置に対応する測位データが算出される(図7のステップ#1)。
 次に、算出された測位データに基づいて、第一測定点7及び第二測定点8と衛星測位モジュールの衛星アンテナとの位置関係から、第一測定点7の位置データが第一測定位置30として算出され、第二測定点8の位置データが第二測定位置31として算出される(図7のステップ#2)。
 最後に、周囲刈り中に算出された第一測定位置30及び第二測定位置31から、圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状が算出される(図7のステップ#3)。
 このように、周囲刈りにおける周回方向を制限せず、算出された第一測定位置30(33)及び第二測定位置31(34)から、圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状を算出することにより、自由な経路で周囲刈りを行いながら、圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状を容易に算出することができる。
 上記で説明した圃場管理部83による圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状の算出システム、及び圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状の算出方法において、下記に示す構成を単独、または組み合わせて実施することもできる。それにより、測定位置を必要最低限の数に限定し、より効率的に圃場の外形形状及び作業対象領域CAの外形形状を算出することが可能となる。以下、図面を参照しながら説明する。
〔第1の構成〕
 算出された第一測定位置及び第二測定位置それぞれについて、図8に示すように、ある測定位置を対象位置35とする。対象位置35から所定の数、例えば2つ離れた位置にある測定位置を基点位置36とし、対象位置35と基点位置36との間に位置する測定位置を中間位置37とする。対象位置35と基点位置36とを結んだ線分L1と、中間位置37との距離x1が所定の長さ以下である場合、中間位置37を第一測定位置または第二測定位置から削除する。〔例1〕では、距離x1が所定の長さ以下であるため、中間位置37が削除される(以下、各図において、削除された測定位置を白丸で表す)。
 さらに、〔例2〕に示すように、対象位置35の隣に位置する測定位置を対象位置38とすると、〔例1〕における中間位置37は削除されているので、基点位置36はそのままで、〔例1〕における対象位置35が中間位置39となる。同様に、対象位置38と基点位置36とを結んだ線分L2と、中間位置39との距離x2は、所定の長さ以上であるため、中間位置39(対象位置35)は残される。
 続けて、対象位置38の隣に位置する測定位置を対象位置40として、同様の処理を行うことにより、対象位置38に対応する測定位置が削除されたとする。〔例3〕に示すように、基点位置36に対応する測定位置と、中間位置39に対応する測定位置とを結んだ線、及び、中間位置39に対応する測定位置と対象位置40とを結んだ線を圃場又は作業対象領域CAの外形形状を算出するために用いる。
 以上の処理を、他の測定位置についても行う。なお、新たな測定位置が算出される度に以上の処理を行うこともできる。
 このように、周囲の測定位置を結ぶ線分からあまり離れていない測定位置を削除しても、算出される圃場及び作業対象領域CAの外形形状には大きな影響を与えない。逆にこのような測定位置を削除することにより、圃場及び作業対象領域CAの外形形状を算出する際に考慮すべき測定位置が削減され、外形形状を算出する処理が迅速かつ効率的となる。
〔第2の構成〕
 前提として、第一測定位置及び第二測定位置について、基準点32等に基づいて、圃場の外形形状を算出するために用いる測定位置であるか、あるいは、作業対象領域CAの外形形状を算出するために用いる測定位置であるかを設定する。
 算出された第一測定位置及び第二測定位置それぞれについて、図9に示すように、まず、仮圃場用外形線及び仮作業対象領域用外形線を生成する。具体的には、周囲刈りの前回までの周回によって算出された測定位置等の、既に設定された測定位置について、隣り合う位置の測定位置を結んで、仮圃場用外形線及び仮作業対象領域用外形線(図9において外形線L3とする)を生成する。
 次に、新たに算出された測定位置についても圃場の外形形状を算出するために用いる測定位置であるか、あるいは、作業対象領域CAの外形形状を算出するために用いる測定位置であるかを設定する。
 次に、圃場の外形形状を算出するために用いる測定位置について、新たに設定された連続する2つの測定位置41を結んだ線L4とする。そして、仮圃場用外形線である外形線L3と線L4とが交差する場合、交点を新たに圃場の外形形状を算出するために用いる測定位置42に設定する(追加する)。同様に、作業対象領域CAの外形形状を算出するために用いる測定位置について、新たに設定された連続する2つの測定位置41を結んだ線L4とする。そして、仮作業対象領域用外形線である外形線L3と線L4とが交差する場合、交点を新たに作業対象領域CAの外形形状を算出するために用いる測定位置42に設定する。
 このように、仮圃場用外形線及び仮作業対象領域用外形線を構成する測定位置として、新たに設定された連続する2つの測定位置を結ぶ線との交点を追加することにより、外周刈りにおいて、圃場または作業対象領域CAの外形線を滑らかに形成することができ、圃場及び作業対象領域CAの外形形状をより正確かつ効率的に算出することができる。
〔第3の構成〕
 まず、第2の構成と同様に、仮圃場用外形線及び仮作業対象領域用外形線(図10において外形線L3とする)を生成する。また、新たに算出された測定位置を、圃場の外形形状を算出するために用いる測定位置、または、作業対象領域CAの外形形状を算出するために用いる測定位置のいずれかに設定する。
 図10に示すように、新たな圃場の外形形状を算出するために用いる測定位置43,43’が設定されたとする。基準点32を中心に、測定位置43が仮圃場用外形線L3より外側にある(測定位置43の方が仮圃場用外形線L3より基準点32から遠い)場合は測定位置43を残し、測定位置43’が仮圃場用外形線L3より内側にあると(測定位置43’が仮圃場用外形線L3より基準点32から近い)場合は測定位置43’を削除する。図示しないが同様に、新たな作業対象領域の外形形状を算出するために用いる測定位置が設定された場合、基準点を中心に、測定位置が仮作業対象領域用外形線より内側にある場合は測定位置を残し、測定位置が仮作業対象領域用外形線より外側にある場合は測定位置を削除する。
 周囲刈りは複数周回にわたって行われることが一般的である。圃場の外形形状は最も外周側に設定された測定位置の軌跡から生成され、作業対象領域CAの外形形状は最も内周側に設定された測定位置の軌跡から生成されることになる。そのため、仮圃場用外形線L3より内側に新たに設定された圃場の外形形状を算出するために用いる測定位置は意味を持たない。同様に仮作業対象領域用外形線より外側に新たに設定された作業対象領域の外形形状を算出するために用いる測定位置は意味を持たない。このように意味を持たない測定位置を外形形状を算出するための測定位置として用いないようにすることにより、外形形状を算出する処理を迅速かつ効率的に行うことができる。
〔第4の構成〕
 まず、第2の構成,第3の構成と同様に、仮圃場用外形線及び仮作業対象領域用外形線(図11において外形線L3とする)を生成する。また、新たに算出された測定位置を、圃場の外形形状を算出するために用いる測定位置、または、作業対象領域CAの外形形状を算出するために用いる測定位置のいずれかに設定する。
 図11に示すように、連続する2つの新たな圃場の外形形状を算出するために用いる測定位置44,45が設定されたとする。基準点32を中心に、測定位置44,45を結んだ線分L4より内側に、仮圃場用外形線を構成する測定位置46がある場合(線分L4より測定位置46の方が基準点32に近い場合)、この測定位置46を削除する。仮圃場用外形線は、測定位置46を除き、測定位置44,45を加えて構成される(図11におけるL5に相当)。図示しないが同様に、連続する2つの新たな作業対象領域の外形形状を算出するために用いる測定位置が設定されたとする。基準点を中心に、これらの測定位置を結んだ線分より外側に、仮作業対象領域用外形線を構成する測定位置がある場合(線分L4より仮作業対象領域用外形線を構成する測定位置の方が基準点32に遠い場合)、この測定位置を削除する。仮作業対象領域用外形線は、削除された測定位置を除き、新たに設定された2つの測定位置を加えて構成される。
 上述のように、圃場の外形形状は最も外周側に設定された測定位置の軌跡から生成され、作業対象領域CAの外形形状は最も内周側に設定された測定位置の軌跡から生成されることになる。そのため、連続する2つの新たな圃場の外形形状を算出するために用いる測定位置44,45より内側にある既に設定された圃場の外形形状を算出するために用いる測定位置46は不要であり、削除される。同様に、連続する2つの新たな作業対象領域の外形形状を算出するために用いる測定位置より外側にある既に設定された作業対象領域の外形形状を算出するために用いる測定位置は不要であり、削除される。このように、外形形状を算出するために不要な測定位置を削除することにより、外形形状を算出する処理を迅速かつ効率的に行うことができる。
 なお、上記第2の構成及び第4の構成における、連続する2つの測定位置は、時間的に連続して設定された2つの測定位置でも良いし、設定後の配置位置が隣り合う2つの測定位置でも良い。
〔第1の実施形態の別実施形態〕
 従来、周囲刈りにより圃場マップを作成する際や、自動走行等を行うアシストモード時においてルートを設定する際に、運転者等のオペレータが、手動により自動運転ECUに機種情報を入力していた。機種情報には刈幅等の情報が含まれ、圃場マップの作成やルートの設定の際に刈幅等の情報が用いられていた。ここで、機種情報は手動で入力されていたため、誤った情報が入力されることがあった。誤った機種情報を用いて圃場マップの作成やルートの設定を行うと、刈幅等が実際の機種と異なるため、圃場マップが正確に作成されず、あるいは、適切なルート設定がされないことになる。このような不適切な圃場マップを用いて走行したり、不適切なルートを走行したりすると、圃場を越境したり、未収穫の作物を踏んだりするという問題が生じる。
 そこで、本実施形態においては、機種情報を手動で入力せず、まず、初期設定時に、本機ECUが有する車両識別情報を、本機ECUからVT(virtual terminal)等の通信端末2(図1参照)に送信する。次に、車両識別情報を受信した通信端末2(図1参照)は、機種を自動的に選択し、機種情報を自動運転ECUに送信する。
 このような構成により、自動運転ECUには的確な機種情報が自動入力されることになり、適切な圃場マップの作成や適切なルート設定が行われる。そのため、圃場を越境したり、未収穫の作物を踏んだりするという問題が抑制される。
 上記実施形態では、圃場及び作業対象領域の外形形状を算出する構成について説明した。上記実施形態における各機能部をコンピュータに実現させる外形形状算出プログラムとして構成することも可能である。係る場合、外形形状算出プログラムは、互いに離間した点である第一測定点及び第二測定点を備えるコンバインが、圃場を周囲刈りすることにより形成される既作業地の内側の未作業地の外形形状及び圃場の外形形状を算出するプログラムとして構成され、衛星からの衛星信号を衛星アンテナで受信し、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する測位データ出力機能と、継続して前記測位データを取得する測位データ取得機能と、前記測位データと前記衛星アンテナに対する前記第一測定点の位置関係と前記衛星アンテナに対する前記第二測定点の位置関係とに基づいて、前記第一測定点の位置データを第一測定位置として算出し、前記第二測定点の位置データを第二測定位置として算出する測定位置算出機能と、前記第一測定位置及び前記第二測定位置から、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する外形形状算出機能と、をコンピュータに実現させるように構成することが可能である。
 また、このような外形形状算出プログラムを、記録媒体に記録するように構成することも可能である。
4-2.第2の実施形態
 本発明に係る圃場マップ作成システムは、収穫機が作業中に取得した圃場の関する情報を利用して圃場のマップを作成するように構成される。以下、本実施形態の圃場マップ作成システム201について説明する。
 図12は、圃場マップ作成システム201(図15参照)で用いられる収穫機の一例であるコンバイン210の側面図である。なお、以下では、本実施形態のコンバイン210について所謂普通型コンバインを例に挙げて説明する。もちろん、コンバイン210は自脱型コンバインであっても良い。
 ここで、理解を容易にするために、本実施形態では、特に断りがない限り、「前」(図12に示す矢印Fの方向)は機体前後方向(走行方向)における前方を意味し、「後」(図12に示す矢印Bの方向)は機体前後方向(走行方向)における後方を意味するものとする。また、左右方向または横方向は、機体前後方向に直交する機体横断方向(機体幅方向)を意味するものとする。更に、「上」(図12に示す矢印Uの方向)及び「下」(図12に示す矢印Dの方向)は、機体の鉛直方向(垂直方向)での位置関係であり、地上高さにおける関係を示すものとする。
 図12に示すように、コンバイン210は、走行車体211、クローラ式の走行装置212、運転部213、脱穀装置214、穀粒タンク215、収穫部200H、搬送装置216、穀粒排出装置217、自車位置検出モジュール218を備えている。
 走行装置212は、走行車体211(以下単に車体211と称する)の下部に備えられる。コンバイン210は、走行装置212によって自走可能に構成されている。運転部213、脱穀装置214、及び穀粒タンク215は、走行装置212の上側に備えられ、車体211の上部を構成する。運転部213は、コンバイン210を運転する運転者やコンバイン210の作業を監視する監視者が搭乗可能である。通常、運転者と監視者とは兼務される。なお、運転者と監視者が別人の場合、監視者は、コンバイン210の機外からコンバイン210の作業を監視していても良い。
 穀粒排出装置217は、穀粒タンク215の後下部に連結されている。また、自車位置検出モジュール218は、運転部213の前上部に取り付けられ、自車位置を検出する。自車位置検出モジュール218は、GNSSモジュールとして構成されている衛星測位モジュールを用いることが可能である。この自車位置検出モジュール218は、人工衛星200GS(図13参照)からのGPS信号やGNSS信号(本実施形態では「GPS信号」とする)を受信するための衛星用アンテナを有している。なお、自車位置検出モジュール218には、衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法モジュールを含めることができる。もちろん、慣性航法モジュールは、自車位置検出モジュール218とは別の場所に設けてもよい。自車位置検出モジュール218は、上述したGPS信号、慣性航法モジュールの検出結果に基づいて、コンバイン210の位置である自車位置を検出する。自車位置検出モジュール218により検出された自車位置は、コンバイン210の自動走行(自律走行)や、「自車位置情報」として後述する各機能部に利用される。
 収穫部200Hは、コンバイン210における前部に備えられる。搬送装置216は、収穫部200Hの後側に設けられる。収穫部200Hは、切断機構219及びリール220を有している。切断機構219は、圃場の植立穀稈を刈り取る。リール220は、回転駆動しながら収穫対象の植立穀稈を掻き込む。このような構成により、収穫部200Hは、圃場の穀物(農作物の一種)を収穫可能となる。コンバイン210は、収穫部200Hによって圃場の穀物を収穫しながら走行装置212によって走行する作業走行が可能である。
 切断機構219により刈り取られた刈取穀稈は、搬送装置216によって脱穀装置214へ搬送される。脱穀装置214において、刈取穀稈は脱穀処理される。脱穀処理により得られた穀粒は、穀粒タンク215に貯留される。穀粒タンク215に貯留された穀粒は、必要に応じて、穀粒排出装置217により機外に排出される。なお、このコンバイン210は、車体211と走行装置212との間に、油圧式の傾斜機構310が設けられており、走行面(圃場面)に対して左右方向及び前後方向で車体211を傾斜させることが可能である。
 運転部213には、通信端末202が配置されている。本実施形態において、通信端末202は、運転部213に固定されている。もちろん、通信端末202は、運転部213に対して着脱可能に構成されていても良いし、コンバイン210の機外に配置されていても良い。
 図13は、コンバイン210の自動走行の概要を示す図である。図13に示されるように、コンバイン210は、圃場において設定された走行経路に沿って自動走行を行う。この自動走行には、上述した自車位置検出モジュール218により取得された自車位置情報が利用される。
 本実施形態のコンバイン210は、圃場において以下の手順に従って収穫作業を行う。
 まず、運転者兼監視者は、コンバイン210を手動で操作し、図13に示すように、圃場内の外周部分において、圃場の境界線に沿って周回するように収穫走行を行う。これにより既刈地(既作業地)となった領域は、外周領域SAとして設定される。外周領域SAの内側に未刈地(未作業地)のまま残された領域は、作業対象領域CAとして設定される。
 このとき、外周領域SAの幅をある程度広く確保するために、運転者は、コンバイン210を2~3周走行させる。この走行においては、コンバイン210が1周する毎に、コンバイン210の作業幅分だけ外周領域SAの幅が拡大する。例えば、最初の2~3周の走行が終わると、外周領域SAの幅はコンバイン210の作業幅の2~3倍程度の幅となる。なお、運転者による最初の周回走行は2~3周でなく、それ以上(4周以上)であっても良いし、1周であっても良い。
 外周領域SAは、作業対象領域CAにおいて収穫走行を行うときに、コンバイン210が方向転換するためのスペースとして利用される。また、外周領域SAは、収穫走行を一旦終えて、穀粒の排出場所へ移動する際や、燃料の補給場所へ移動する際等の移動用のスペースとしても利用される。
 図13には、コンバイン210が収穫した穀粒が排出され、運搬する搬送車200CVも示される。穀粒を排出する際、コンバイン210は搬送車200CVの近傍へ移動し、穀粒排出装置217により穀粒を搬送車200CVへ排出する。
 上述した手動操作の走行により、外周領域SA及び作業対象領域CAが設定されると、図14に示すように、作業対象領域CAにおける走行経路が算定される。算定された走行経路は、作業走行のパターンに基づいて順次設定され、設定された走行経路に沿って走行するように、コンバイン210が自動走行制御される。
 図15は、本実施形態の圃場マップ作成システム201の構成を模式的に示したブロック図である。図15に示されるように、本実施形態の圃場マップ作成システム201は、自車位置検出モジュール218、圃場情報取得部231、マップ作成部232、第1車速演算部233、回転数検出部234、第2車速演算部235、スリップ量演算部236、高さ情報取得部237、物体検出部238、手動操作検出部239、マップ記憶部240の各機能部を備えて構成される。これらの各機能部は圃場のマップの作成に係る処理を行うために、CPUを中核部材としてハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。圃場マップ作成システム201は、コンバイン210の通信端末202を介してコンバイン210から各種情報を取得する。
 自車位置検出モジュール218は、上述したようにコンバイン210の自車位置を検出し、検出結果を自車位置情報として出力する。
 第1車速演算部233は、コンバイン210の自車位置に基づく移動量に応じた車速を演算する。コンバイン210の自車位置は、自車位置検出モジュール218により検出され、自車位置情報として伝達される。第1車速演算部233には、この自車位置情報が継続して(例えば所定時間毎に)伝達される。この自車位置情報には、緯度及び経度を示す位置情報(緯度経度情報)と共に、当該位置情報が取得された時間を示す時間情報も含まれる。第1車速演算部233は、所定の複数(例えば2つ)の自車位置情報から当該2つの自車位置情報が取得された時間差と移動量とを演算する。このような所定の複数の自車位置情報に基づいて算定したコンバイン210の移動量が、上記「コンバイン210の自車位置に基づく移動量」に相当する。第1車速演算部233は、このような移動量を対応する時間差で除して当該2つの自車位置情報が取得された間におけるコンバイン210の車速を演算する。本実施形態では、このようなコンバイン210の自車位置に基づく移動量を用いて演算したコンバイン210の車速は、第1車速として扱われる。この第1車速は、GPS信号に基づく車速であることからGPS車速に相当する。
 回転数検出部234は、コンバイン210の駆動車輪の回転数を検出する。本実施形態では、コンバイン210はクローラ式の走行装置212が設けられ、この走行装置212により自走可能に構成されている。このため、本実施形態では駆動車輪とは、クローラが相当する。したがって、回転数検出部234はクローラの回転数を検出する。
 第2車速演算部235は、コンバイン210の駆動車輪の回転数に応じた車速を第2車速として演算する。コンバイン210の駆動車輪の回転数は、回転数検出部234により検出され、伝達される。第2車速演算部235には、回転数検出部234の検出結果が継続して(例えば所定時間毎に)伝達される。回転数検出部234の検出結果には、駆動車輪の回転数と共に、当該回転数が検出された時刻を示す時刻情報も含まれる。第2車速演算部235は、回転数が検出された時刻における車速を演算する。なお、回転数による車速の演算は、例えば予め回転数と車速との関係を規定したマップを記憶しておき演算しても良いし、回転数と車速との関係を規定した関係式から演算しても良い。本実施形態では、このようなコンバイン210の駆動車輪の回転数に応じて演算したコンバイン210の車速は、第2車速として扱われる。この第2車速は、コンバイン210自体の計器に基づく車速であることから本機車速に相当する。
 ここで、第2車速の演算は、コンバイン210が直進走行中か、或いは旋回走行中かを慣性計測装置(IMU: inertial measurement unit)が角速度に基づき判定し、例えばコンバイン210が直進走行中であればコンバイン210の左右のクローラの回転数の平均値を用いて演算すると良い。また、コンバイン210が旋回走行中であれば旋回時の外側のクローラの回転数を用いると良い。直進走行と旋回走行とでは旋回走行の方がスリップし易いため、スリップ量を検出し易く、圃場が滑り易いか否かを正確に検出することが可能となる。
 スリップ量演算部236は、第1車速と第2車速とに基づいてコンバイン210のスリップ量を演算する。第1車速は第1車速演算部233より演算され、伝達される。第2車速は第2車速演算部235より演算され、伝達される。ここで、本実施形態におけるスリップとは、駆動車輪(クローラ)が空転している状態をいい、例えばハイドロプレーンのような路面を滑るような状態は含まないものとする。
 本実施形態では、スリップ量演算部236は第1車速と第2車速との差からスリップ量(スリップ率)を演算する。第1車速と第2車速とが等しい場合(略等しい場合を含む)には、コンバイン210がスリップをしないで走行していたことを意味する。一方、第1車速が第2車速より小さい場合には、コンバイン210がスリップしていたことを意味する。第1車速が第2車速より大きい場合には、駆動輪が圃場を滑っていたことを意味するが、上述したように本実施形態では考慮しない。スリップ量演算部236は、第1車速と第2車速とを用いてスリップ量を演算する。なお、スリップ量は、例えば第1車速と第2車速との比とすることも可能であるし、実際にコンバイン210の駆動車輪が空転した量の算出結果としても良い。
 高さ情報取得部237は、自車位置に基づいて圃場の高さ情報を取得する。自車位置は上述したように自車位置検出モジュール218により検出される。この自車位置にはGPS信号による高さ情報も含まれる。このGPS信号による高さ情報は、ジオイド高と標高とが合算された自車位置検出モジュール218の高さが相当する。したがって、GPS信号による高さ情報で規定される高さが、圃場の高さに相当する。本実施形態では、この圃場の高さは圃場の高さ情報として扱われる。高さ情報取得部237には自車位置検出モジュール218から継続して自車位置が伝達される。したがって、本実施形態では高さ情報取得部237は伝達される毎に圃場の高さ情報を取得する。
 物体検出部238は、コンバイン210に設けられ、コンバイン210の周囲に存在し、コンバイン210が収穫する穀物とは異なる物体を検出する。コンバイン210の周囲に存在するとは、コンバイン210が走行する圃場に存在することを意味する。コンバイン210が収穫する穀物とは、圃場の植立穀稈である。物体検出部238は、このような植立穀稈とは異なる物体を検出する。このような物体としては、例えば圃場に設けられた農作業具を格納する小屋等が相当する。植立穀稈とは異なる物体を検出するために、物体検出部238は検出高さを植立穀稈よりも高い高さとすると良い。このような物体検出部238は、超音波センサを用いて構成しても良いし、カメラを用いて構成しても良い。カメラを用いて構成する場合にはカメラにより取得された撮像画像に基づき物体を検出すると良い。このような物体検出部238は、運転部213の前上部に取り付けると好適である。物体検出部238により物体が検出された場合には、自車位置と関連付けて記憶しておくと良い。これにより圃場における物体が存在する位置を特定することが可能となる。
 手動操作検出部239は、コンバイン210の自動走行中に、自動走行に抗してコンバイン210を利用する作業者により行われた手動操作を検出する。本実施形態では、外周領域SAは運転者兼監視者による手動操作で走行され、作業対象領域CAは自動操作で自動走行される。このため、コンバイン210の自動走行中とは、作業対象領域CAの自動走行中を意味する。コンバイン210を利用する作業者とは、運転者兼監視者が相当する。自動走行に抗してコンバイン210を利用する作業者により行われた手動操作とは、自動走行中のコンバイン210に対して運転者兼監視者により行われた割り込み操作(急なレバー操作や車速の変更操作)が相当する。具体的には、走行停止操作や、ステアリング操作や、進行方向反対側への走行操作や、植立穀稈の刈り込み作業の停止操作等が相当する。手動操作検出部239は、このような運転者兼監視者により行われた割り込み操作を検出する。手動操作検出部239は、検出した割り込み操作に対して、当該割り込み操作が行われた自車位置を関連付けて検出すると良い。なお、手動操作検出部239により検出する手動操作は、作業者による操作を自動的に検出するように構成しても良いし、作業者が手動操作を行った際に作業者自身が手動操作を行ったことを指示しても良い。
 圃場情報取得部231は、コンバイン210の走行中に、コンバイン210が走行している圃場に関する情報を圃場情報として取得する。コンバイン210の走行中とは、本実施形態では手動走行中及び自動走行中の双方を含む。圃場に関する情報(圃場情報)とは、圃場の状態や圃場の状況を示す情報であり、圃場において作業を行う際に利用できる情報である。このような情報は、例えばコンバイン210だけでなく、他の作業車両(例えばトラクタや田植機等)においても利用可能な情報であると好適である。
 本実施形態では、上述したスリップ量演算部236により演算されたコンバイン210のスリップ量、高さ情報取得部237により取得された圃場の高さ情報、物体検出部238により検出された物体の位置を示す情報、及び手動操作検出部239により検出された手動操作が行われた位置を示す情報が圃場情報にあたる。このため、圃場情報取得部231は、これらのコンバイン210のスリップ量、圃場の高さ情報、物体の位置を示す情報、及び手動操作が行われた位置を示す情報を圃場情報として取得する。
 マップ作成部232は、自車位置と圃場情報とが互いに関連付けされた圃場のマップを作成する。ここで、本実施形態では上記圃場情報の夫々について位置情報も含まれる。したがって、圃場情報は自車位置と圃場情報とが互いに関連付けされている。マップ作成部232は各圃場情報が夫々の機能部から伝達され、伝達された圃場情報を用いて圃場のマップを作成する。
 マップ作成部232により作成された圃場のマップは、マップ記憶部240に記憶しておくと良い。これにより、圃場を走行する作業車が圃場のマップを利用することができる。具体的には、スリップ量に基づき図16に示すように圃場を所定の領域に区分けしたマップを作成することができる。このようなスリップ量は、湿田具合と関係があるため、図16のマップは、圃場の湿田具合を数値化した湿田マップとして利用可能である。このような湿田マップに基づき土壌改良を適切に行うことが可能であるし、湿田マップによりスリップし易い区画を走行する際は車速を落とすように制御することも可能である。なお、作業状態(収穫時)での走行時の車速と、非作業状態での走行時の車速とは互いに異なることが多い。一方、車速に応じてスリップ量も異なることが想定される。そこで、湿田マップは所定の範囲で区切った車速毎に設けることも可能である。
 また、図17のように作業者により手動操作が行われた箇所(図17にあっては黒丸が相当)をマップに示す(記録する)ことで、注意箇所として注意喚起することが可能となる。
 また、図18に示すように緯度経度情報に、GPS信号に基づく高さ情報(ジオイド高+標高)を関連付けて記憶したマップを、例えば当該マップに係る圃場で作業を行うトラクタと共有することで、水稲の圃場の水平作り作業に有効活用することが可能となる。図18の例では、95cm以上97cm未満、97cm以上99cm未満、99cm以上101cm未満、101cm以上103cm未満、103cm以上105cm未満で区分している。これにより、レーザーレベラーを使うことなく、コンバイン210で収穫作業を行いながら圃場の高低差マップを作成することが可能となる。なお、圃場のマップは、所定の区画に区切って作成されているので、これらの区画毎に区画内で得られた高さの平均値を演算して利用すると良い。
〔第2の実施形態の別実施形態〕
 上記実施形態では、圃場情報取得部231は、スリップ量を圃場情報として取得するとして説明したが、圃場情報取得部231はスリップ量を圃場情報として取得しないように構成することも可能である。
 上記実施形態では、圃場情報取得部231は、高さ情報を圃場情報として取得するとして説明したが、圃場情報取得部231は高さ情報を圃場情報として取得しないように構成することも可能である。
 上記実施形態では、圃場情報取得部231は、物体の位置を示す情報を圃場情報として取得するとして説明したが、圃場情報取得部231は物体の位置を示す情報を圃場情報として取得しないように構成することも可能である。
 上記実施形態では、圃場情報取得部231は、手動操作が行われた位置を示す情報を圃場情報として取得するとして説明したが、圃場情報取得部231は手動操作が行われた位置を示す情報を圃場情報として取得しないように構成することも可能である。
 上記実施形態では、収穫機としてコンバイン210を例に挙げて説明したが、トウモロコシ収穫機等のコンバイン210以外の収穫機に適用することが可能である。
 上記実施形態では、圃場マップ作成システムについて説明した。上記実施形態における各機能部を圃場マップ作成プログラムとして構成することも可能である。係る場合、圃場マップ作成プログラムは、自車位置検出モジュールに、自動走行を行う収穫機の自車位置を検出させる自車位置検出機能と、前記収穫機の走行中に、前記収穫機が走行している圃場に関する情報を圃場情報として取得する圃場情報取得機能と、前記自車位置と前記圃場情報とが互いに関連付けされた前記圃場のマップを作成するマップ作成機能と、をコンピュータに実現させるように構成することが可能である。
 また、このような圃場マップ作成プログラムを、記録媒体に記録するように構成することも可能である。
 更には、上記実施形態における各機能部が行う処理を、圃場マップ作成方法として構成することも可能である。係る場合、圃場マップ作成方法は、自車位置検出モジュールに、自動走行を行う収穫機の自車位置を検出させる自車位置検出ステップと、前記収穫機の走行中に、前記収穫機が走行している圃場に関する情報を圃場情報として取得する圃場情報取得ステップと、前記自車位置と前記圃場情報とが互いに関連付けされた前記圃場のマップを作成するマップ作成ステップと、を備えるように構成することが可能である。
 本発明は、コンバイン等の様々な収穫作業車に好適である。
 また、本発明は、自動走行を行う収穫機を利用した圃場のマップの作成に用いることが可能である。
〔第1の実施形態〕
  7:第一測定点
  8:第二測定点
 10:車体
 30:第一測定位置
 31:第二測定位置
 32:基準点
 35:対象位置
 36:基点位置
 37:中間位置
 55:自車位置算出部
 80:衛星測位モジュール
 85:形状算出部
〔第2の実施形態〕
 201:圃場マップ作成システム
 210:コンバイン(収穫機)
 218:自車位置検出モジュール
 231:圃場情報取得部
 232:マップ作成部
 233:第1車速演算部
 234:回転数検出部
 235:第2車速演算部
 236:スリップ量演算部
 237:高さ情報取得部
 238:物体検出部
 239:手動操作検出部

Claims (26)

  1.  圃場を周囲刈りすることにより形成される既作業地の内側の未作業地の外形形状及び圃場の外形形状を算出する外形形状算出システムであって、
     衛星からの衛星信号を受信する衛星アンテナと、
     前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する衛星測位モジュールと、
     機体において互いに離間した点である第一測定点及び第二測定点と、
     継続して前記測位データを取得し、前記測位データと前記衛星アンテナに対する前記第一測定点の位置関係と前記衛星アンテナに対する前記第二測定点の位置関係とに基づいて、前記第一測定点の位置データを第一測定位置として算出し、前記第二測定点の位置データを第二測定位置として算出する位置算出部と、
     前記第一測定位置及び前記第二測定位置から、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する形状算出部と
    を備える外形形状算出システム。
  2.  前記形状算出部は、複数の前記第一測定位置及び複数の前記第二測定位置の少なくとも一方を結んで形成される形状の内側に基準点を設定し、前記基準点に基づいて、すでに算出されている前記第一測定位置と前記第二測定位置とを、前記圃場の外形形状を算出するための圃場用測定位置又は前記未作業地の外形形状を算出するための未作業地用測定位置として設定する請求項1に記載の外形形状算出システム。
  3.  前記基準点は、複数の前記第一測定位置及び複数の前記第二測定位置の少なくとも一方を結んで形成される形状の重心点である請求項2に記載の外形形状算出システム。
  4.  前記形状算出部は、
     既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成し、
     新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、前記圃場用測定位置又は前記未作業地用測定位置のいずれかに設定し、
     連続する2つの新たな前記圃場用測定位置を結ぶ直線が前記仮圃場用外形線と交差する場合、この交点を前記圃場用測定位置に追加し、
     連続する2つの新たな前記未作業地用測定位置を結ぶ直線が前記仮未作業地用外形線と交差する場合、この交点を前記未作業地用測定位置に追加する請求項2又は3に記載の外形形状算出システム。
  5.  前記形状算出部は、
     既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成し、
     新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、仮圃場用測定位置又は仮未作業地用測定位置のいずれかに設定し、
     前記基準点からの位置が前記仮圃場用外形線より前記仮圃場用測定位置の方が遠い場合には、前記仮圃場用測定位置を前記圃場用測定位置に追加し、
     前記基準点からの位置が前記仮未作業地用外形線より前記仮未作業地用測定位置の方が近い場合には、前記仮未作業地用測定位置を前記未作業地用測定位置に追加する請求項2から4のいずれか一項に記載の外形形状算出システム。
  6.  前記形状算出部は、
     既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成し、
     新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、前記圃場用測定位置又は前記未作業地用測定位置のいずれかに設定し、
     連続する2つの前記新たに設定された圃場用測定位置を結ぶ線分より前記基準点に近い位置にある既に設定された前記圃場用測定位置を削除し、
     連続する2つの前記新たに設定された前記未作業地用測定位置を結ぶ線分より前記基準点から遠い位置にある既に設定された前記未作業地用測定位置を削除する請求項2から5のいずれか一項に記載の外形形状算出システム。
  7.  前記形状算出部は、前記第一測定位置及び前記第二測定位置それぞれにおいて、連続して算出された3つの測定位置を順に第1測定位置、第2測定位置及び第3測定位置とした場合に、前記第1測定位置と前記第3測定位置とを結んだ直線と、前記第2測定位置との距離が所定の長さ以下である場合、前記第2測定位置を削除する請求項1から6のいずれか一項に記載の外形形状算出システム。
  8.  前記衛星測位モジュールは、前記機体が前進状態であり、かつ、収穫部が収穫状態である場合にのみ前記測位データを出力する請求項1から7のいずれか一項に記載の外形形状算出システム。
  9.  互いに離間した点である第一測定点及び第二測定点を備えるコンバインが、圃場を周囲刈りすることにより形成される既作業地の内側の未作業地の外形形状及び圃場の外形形状を算出する外形形状算出方法であって、
     衛星からの衛星信号を衛星アンテナで受信し、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する工程と、
     継続して前記測位データを取得する工程と、
     前記測位データと前記衛星アンテナに対する前記第一測定点の位置関係と前記衛星アンテナに対する前記第二測定点の位置関係とに基づいて、前記第一測定点の位置データを第一測定位置として算出し、前記第二測定点の位置データを第二測定位置として算出する工程と、
     前記第一測定位置及び前記第二測定位置から、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する工程とを備える外形形状算出方法。
  10.  複数の前記第一測定位置及び複数の前記第二測定位置の少なくとも一方を結んで形成される形状の内側に基準点を設定する工程と、
     前記基準点に基づいて、すでに算出されている前記第一測定位置と前記第二測定位置とを、前記圃場の外形形状を算出するための圃場用測定位置又は前記未作業地の外形形状を算出するための未作業地用測定位置として設定する工程とを備える請求項9に記載の外形形状算出方法。
  11.  前記基準点は、複数の前記第一測定位置及び複数の前記第二測定位置の少なくとも一方を結んで形成される形状の重心点である請求項10に記載の外形形状算出方法。
  12.  前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する工程は、
     既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成する工程と、
     新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、前記圃場用測定位置又は前記未作業地用測定位置のいずれかに設定する工程と、
     連続する2つの新たな前記圃場用測定位置を結ぶ直線が前記仮圃場用外形線と交差する場合、この交点を前記圃場用測定位置に追加し、連続する2つの新たな前記未作業地用測定位置を結ぶ直線が前記仮未作業地用外形線と交差する場合、この交点を前記未作業地用測定位置に追加する工程とを備える請求項10又は11に記載の外形形状算出方法。
  13.  前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する工程は、
     既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成する工程と、
     新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、仮圃場用測定位置又は仮未作業地用測定位置のいずれかに設定する工程と、
     前記基準点からの位置が前記仮圃場用外形線より前記仮圃場用測定位置の方が遠い場合には、前記仮圃場用測定位置を前記圃場用測定位置に追加し、前記基準点からの位置が前記仮未作業地用外形線より前記仮未作業地用測定位置の方が近い場合には、前記仮未作業地用測定位置を前記未作業地用測定位置に追加する工程とを備える請求項10から12のいずれか一項に記載の外形形状算出方法。
  14.  前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する工程は、
     既に設定された前記圃場用測定位置から仮圃場用外形線を生成し、既に設定された前記未作業地用測定位置から仮未作業地用外形線を生成する工程と、
     新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とが算出された際に、前記基準点に基づいて、新たな前記第一測定位置と新たな前記第二測定位置とを、前記圃場用測定位置又は前記未作業地用測定位置のいずれかに設定する工程と、
     連続する2つの前記新たに設定された圃場用測定位置を結ぶ線分より前記基準点に近い位置にある既に設定された前記圃場用測定位置を削除し、連続する2つの前記新たに設定された前記未作業地用測定位置を結ぶ線分より前記基準点から遠い位置にある既に設定された前記未作業地用測定位置を削除する工程とを備える請求項10から13のいずれか一項に記載の外形形状算出方法。
  15.  前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する工程は、前記第一測定位置及び前記第二測定位置それぞれにおいて、連続して算出された3つの測定位置を順に第1測定位置、第2測定位置及び第3測定位置とした場合に、前記第1測定位置と前記第3測定位置とを結んだ直線と、前記第2測定位置との距離が所定の長さ以下である場合、前記第2測定位置を削除する請求項9から14のいずれか一項に記載の外形形状算出方法。
  16.  機体が前進状態であり、かつ、収穫部が収穫状態である場合にのみ前記測位データを出力する請求項9から15のいずれか一項に記載の外形形状算出方法。
  17.  互いに離間した点である第一測定点及び第二測定点を備えるコンバインが、圃場を周囲刈りすることにより形成される既作業地の内側の未作業地の外形形状及び圃場の外形形状を算出する外形形状算出プログラムであって、
     衛星からの衛星信号を衛星アンテナで受信し、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する測位データ出力機能と、
     継続して前記測位データを取得する測位データ取得機能と、
     前記測位データと前記衛星アンテナに対する前記第一測定点の位置関係と前記衛星アンテナに対する前記第二測定点の位置関係とに基づいて、前記第一測定点の位置データを第一測定位置として算出し、前記第二測定点の位置データを第二測定位置として算出する測定位置算出機能と、
     前記第一測定位置及び前記第二測定位置から、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する外形形状算出機能と、
    をコンピュータに実現させるための外形形状算出プログラム。
  18.  互いに離間した点である第一測定点及び第二測定点を備えるコンバインが、圃場を周囲刈りすることにより形成される既作業地の内側の未作業地の外形形状及び圃場の外形形状を算出する外形形状算出プログラムを記録した記録媒体であって、
     衛星からの衛星信号を衛星アンテナで受信し、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する測位データ出力機能と、
     継続して前記測位データを取得する測位データ取得機能と、
     前記測位データと前記衛星アンテナに対する前記第一測定点の位置関係と前記衛星アンテナに対する前記第二測定点の位置関係とに基づいて、前記第一測定点の位置データを第一測定位置として算出し、前記第二測定点の位置データを第二測定位置として算出する測定位置算出機能と、
     前記第一測定位置及び前記第二測定位置から、前記圃場の外形形状及び前記未作業地の外形形状を算出する外形形状算出機能と、
    をコンピュータに実現させるための外形形状算出プログラムが記録されている記録媒体。
  19.  自動走行を行う収穫機に設けられ、自車位置を検出する自車位置検出モジュールと、
     前記収穫機の走行中に、前記収穫機が走行している圃場に関する情報を圃場情報として取得する圃場情報取得部と、
     前記自車位置と前記圃場情報とが互いに関連付けされた前記圃場のマップを作成するマップ作成部と、
    を備える圃場マップ作成システム。
  20.  前記収穫機の前記自車位置に基づく移動量に応じた車速を第1車速として演算する第1車速演算部と、
     前記収穫機の駆動車輪の回転数を検出する回転数検出部と、
     前記収穫機の前記回転数に応じた車速を第2車速として演算する第2車速演算部と、
     前記第1車速と前記第2車速とに基づいて前記収穫機のスリップ量を演算するスリップ量演算部と、を更に備え、
     前記圃場情報取得部は、前記スリップ量を前記圃場情報として取得する請求項19に記載の圃場マップ作成システム。
  21.  前記自車位置に基づいて前記圃場の高さ情報を取得する高さ情報取得部を更に備え、
     前記圃場情報取得部は、前記高さ情報を前記圃場情報として取得する請求項19又は20に記載の圃場マップ作成システム。
  22.  前記収穫機に設けられ、前記収穫機の周囲に存在し、前記収穫機が収穫する穀物とは異なる物体を検出する物体検出部を備え、
     前記圃場情報取得部は、前記物体の位置を示す情報を前記圃場情報として取得する請求項19から21のいずれか一項に記載の圃場マップ作成システム。
  23.  前記収穫機の自動走行中に、前記自動走行に抗して前記収穫機を利用する作業者により行われた手動操作を検出する手動操作検出部を備え、
     前記圃場情報取得部は、前記手動操作が行われた位置を示す情報を前記圃場情報として取得する請求項19から22のいずれか一項に記載の圃場マップ作成システム。
  24.  自車位置検出モジュールに、自動走行を行う収穫機の自車位置を検出させる自車位置検出機能と、
     前記収穫機の走行中に、前記収穫機が走行している圃場に関する情報を圃場情報として取得する圃場情報取得機能と、
     前記自車位置と前記圃場情報とが互いに関連付けされた前記圃場のマップを作成するマップ作成機能と、
    をコンピュータに実現させるための圃場マップ作成プログラム。
  25.  自車位置検出モジュールに、自動走行を行う収穫機の自車位置を検出させる自車位置検出機能と、
     前記収穫機の走行中に、前記収穫機が走行している圃場に関する情報を圃場情報として取得する圃場情報取得機能と、
     前記自車位置と前記圃場情報とが互いに関連付けされた前記圃場のマップを作成するマップ作成機能と、
    をコンピュータに実現させるための圃場マップ作成プログラムが記録されている記録媒体。
  26.  自車位置検出モジュールに、自動走行を行う収穫機の自車位置を検出させる自車位置検出ステップと、
     前記収穫機の走行中に、前記収穫機が走行している圃場に関する情報を圃場情報として取得する圃場情報取得ステップと、
     前記自車位置と前記圃場情報とが互いに関連付けされた前記圃場のマップを作成するマップ作成ステップと、
    を備える圃場マップ作成方法。
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