WO2020240982A1 - 自律走行システム - Google Patents

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WO2020240982A1
WO2020240982A1 PCT/JP2020/010146 JP2020010146W WO2020240982A1 WO 2020240982 A1 WO2020240982 A1 WO 2020240982A1 JP 2020010146 W JP2020010146 W JP 2020010146W WO 2020240982 A1 WO2020240982 A1 WO 2020240982A1
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WO
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unit
field
field area
area
map
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/010146
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕貴 小堀
翔一 中村
Original Assignee
ヤンマー株式会社
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Publication date
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Priority to US17/615,098 priority patent/US20220221865A1/en
Priority to EP20813315.7A priority patent/EP3977839A4/en
Priority to KR1020217034928A priority patent/KR20220015378A/ko
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
    • A01B69/008—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow automatic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C11/00—Transplanting machines
    • A01C11/02—Transplanting machines for seedlings
    • A01C11/025—Transplanting machines using seedling trays; Devices for removing the seedlings from the trays
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0219—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory ensuring the processing of the whole working surface
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C11/00—Transplanting machines
    • A01C11/003—Transplanting machines for aquatic plants; for planting underwater, e.g. rice

Definitions

  • the present invention mainly relates to an autonomous traveling system in which a work vehicle autonomously travels along a traveling route after registering a field.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object thereof is to provide an autonomous traveling system capable of appropriately registering a field without actually traveling the field. ..
  • this autonomous travel system includes a map acquisition unit, a field identification unit, a route creation unit, and a travel control unit.
  • the map acquisition unit acquires an ortho image.
  • the field identification unit specifies a field area included in the map of the ortho image acquired by the map acquisition unit.
  • the route creating unit creates a traveling route for autonomously traveling the work vehicle on the field area specified by the field specifying unit.
  • the travel control unit autonomously causes the work vehicle to travel along the travel route created by the route creation unit.
  • the field is properly registered and autonomous driving is performed along the appropriate traveling route without actually traveling the field and registering the field. be able to.
  • the autonomous driving system described above preferably has the following configuration. That is, this autonomous traveling system includes a display unit that displays an image.
  • the display unit displays an image in which the map acquired by the map acquisition unit and the field area specified by the field identification unit are combined.
  • the position of the specified field matches the position of the field on the map.
  • the display positions of the two can be matched on the screen of the display unit.
  • the autonomous driving system described above preferably has the following configuration. That is, this autonomous traveling system includes a division unit and a correction unit.
  • the division section further divides the field area into a plurality of unit field areas.
  • the correction unit removes the designated area from the unit field area or adds it to the unit field area to update the unit field area.
  • the unit field area can be updated so as to have an appropriate shape.
  • the autonomous driving system described above preferably has the following configuration. That is, this autonomous traveling system includes a division unit and a correction unit.
  • the division section further divides the field area into a plurality of unit field areas.
  • the correction unit combines a plurality of designated unit field areas into a new unit field area.
  • the unit field areas are divided into a plurality of unit field areas, but the unit field areas can be combined in situations where it is desirable to treat them as one unit field area.
  • the autonomous driving system described above preferably has the following configuration. That is, this autonomous traveling system includes a division unit and a correction unit.
  • the division section further divides the field area into a plurality of unit field areas.
  • the correction unit divides one designated unit field area into a new plurality of the unit field areas.
  • the unit field area is divided into one unit field area, but the unit field area can be divided in a situation where it is desirable to treat the unit field area as a plurality of unit field areas.
  • the side view which shows the overall structure of the rice transplanter used in the autonomous traveling system which concerns on one Embodiment of this invention.
  • Top view of rice transplanter A block diagram showing the main configurations of an autonomous driving system.
  • the figure which shows the traveling route created in the field. A flowchart showing a process of acquiring an ortho image and registering a field.
  • the figure which shows how the field information is displayed about the image which combined the ortho image and the field area.
  • the figure explaining the process which changes the shape of the identified field The figure explaining the process of combining the identified fields and changing into one field.
  • FIG. 1 is a side view of a rice transplanter 1 used in the autonomous traveling system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the rice transplanter 1.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a main configuration of the autonomous traveling system 100.
  • the autonomous traveling system 100 of the present embodiment is a system for causing the rice transplanter 1 for planting rice (planting seedlings) in the field to perform autonomous traveling.
  • Autonomous traveling means that the device related to traveling is controlled by the control device included in the rice transplanter 1, so that at least steering is autonomously performed along a predetermined route. Further, in addition to steering, the vehicle speed or work by the working machine may be autonomously performed.
  • the autonomous traveling includes a case where a person is on the rice transplanter 1 and a case where no person is on the rice transplanter 1.
  • the work vehicle in the present invention is not limited to the rice transplanter 1, and may be, for example, a seeder, a tractor, a combine, or the like.
  • the rice transplanter 1 includes a vehicle body portion 11, a front wheel 12, a rear wheel 13, and a planting portion (working machine) 14.
  • the front wheels 12 and the rear wheels 13 are provided in pairs with respect to the vehicle body portion 11, respectively.
  • the vehicle body portion 11 is provided with a bonnet 21.
  • the bonnet 21 is provided at the front portion of the vehicle body portion 11.
  • An engine 22 is provided inside the bonnet 21.
  • the power generated by the engine 22 is transmitted to the front wheels 12 and the rear wheels 13 via the mission case 23. This power is also transmitted to the planting portion 14 via the mission case 23 and the PTO shaft 24 arranged at the rear portion of the vehicle body portion 11.
  • the vehicle body portion 11 further includes a driver's seat 25 for the user to sit on, and a plurality of operating tools.
  • the driver's seat 25 is arranged between the front wheels 12 and the rear wheels 13 in the front-rear direction of the vehicle body portion 11.
  • the plurality of operating tools are, for example, a steering handle 26 and a speed change operation pedal 27.
  • the direction of travel of the rice transplanter 1 is changed by operating the steering handle 26 by the user.
  • the traveling speed (vehicle speed) of the rice transplanter 1 is adjusted by operating the speed change operation pedal 27 by the user.
  • the planting portion 14 is arranged behind the vehicle body portion 11.
  • the planting portion 14 is connected to the vehicle body portion 11 via an elevating link mechanism 31.
  • the elevating link mechanism 31 is composed of parallel links including a top link 31a and a lower link 31b.
  • An elevating cylinder 32 is connected to the lower link 31b. As the elevating cylinder 32 expands and contracts, the planting portion 14 moves up and down with respect to the vehicle body portion 11.
  • the elevating cylinder 32 is a hydraulic cylinder in this embodiment, it may be an electric cylinder.
  • the planting unit 14 includes a planting input case unit 33, a plurality of planting units 34, a seedling stand 35, a plurality of floats 36, and a spare seedling stand 37.
  • the planting unit 14 can sequentially supply seedlings from the seedling stand 35 to each planting unit 34, and can continuously plant the seedlings.
  • Each planting unit 34 has a planting transmission case portion 41 and a rotating case portion 42. Power is transmitted to the planting transmission case portion 41 via the PTO shaft 24 and the planting input case portion 33.
  • the rotary case portion 42 is rotatably attached to the planting transmission case portion 41.
  • the rotating case portions 42 are arranged on both sides of the planting transmission case portion 41 in the vehicle width direction.
  • Two planting claws 43 are attached to one side of each rotating case portion 42.
  • the two planting claws 43 are arranged in the traveling direction of the rice transplanter 1.
  • the two planting claws 43 are displaced as the rotating case portion 42 rotates. By displacement of the two planting claws 43, one row of seedlings is planted.
  • the seedling stand 35 is arranged in front of and above the plurality of planting units 34.
  • the seedling mat can be placed on the seedling stand 35.
  • the seedling stand 35 is configured so that the seedlings of the seedling mat placed on the seedling stand 35 can be supplied to each planting unit 34.
  • the seedling stand 35 is configured to be laterally feedable (sliding in the lateral direction) so as to reciprocate in the vehicle width direction. Further, the seedling stand 35 is configured so that the seedling mat can be intermittently vertically fed downward at the reciprocating end of the seedling stand 35.
  • the float 36 is provided swingably at the lower part of the planting portion 14.
  • the float 36 can bring the lower surface of the float 36 into contact with the field surface in order to stabilize the planting posture of the planting portion 14 with respect to the field surface.
  • the spare seedling stand 37 is provided as a pair on the left and right with respect to the vehicle body portion 11.
  • the spare seedling stand 37 is arranged outside the bonnet 21 in the vehicle width direction.
  • the spare seedling stand 37 can be equipped with a seedling box containing spare mat seedlings.
  • the upper parts of the pair of left and right spare seedling stands 37 are connected by a connecting frame 28 extending in the vertical direction and the vehicle width direction.
  • a housing 29 is provided at the center of the connecting frame 28 in the vehicle width direction.
  • a positioning antenna 61, an inertial measurement unit 62, and a communication antenna 63 are provided inside the housing 29.
  • the positioning antenna 61 receives radio waves (positioning signals) from positioning satellites constituting the satellite positioning system (GNSS).
  • GNSS satellite positioning system
  • the inertial measurement unit 62 specifies the posture, acceleration, etc. of the rice transplanter 1.
  • the inertial measurement unit 62 has three gyro sensors (angular velocity sensors) and three acceleration sensors. Thereby, the inertial measurement unit 62 can specify the angular velocity of the posture change of the rice transplanter 1 and the accelerations in the three axial directions (front-back direction, left-right direction, and up-down direction). Further, by integrating the angular velocity, the posture (roll angle, pitch angle, yaw angle) of the rice transplanter 1 can be specified.
  • the communication antenna 63 is an antenna for performing wireless communication with the wireless communication terminal 7 shown in FIG.
  • the control unit 50 includes an arithmetic unit (not shown), a storage device, an input / output unit, and the like. Various programs, data, and the like are stored in the storage device. The arithmetic unit can read various programs from the storage device and execute them. By the cooperation of the above hardware and software, the control unit 50 can be operated as the travel control unit 51 and the work equipment control unit 52.
  • the control unit 50 may be one piece of hardware or a plurality of pieces of hardware that can communicate with each other. Further, in addition to the inertial measurement unit 62 described above, the control unit 50 is connected to a position acquisition unit 64, a communication processing unit 65, a vehicle speed sensor 66, and a steering angle sensor 67.
  • the position acquisition unit 64 is electrically connected to the positioning antenna 61.
  • the position acquisition unit 64 acquires the position of the rice transplanter 1 as, for example, latitude and longitude information from the positioning signal received by the positioning antenna 61.
  • the position acquisition unit 64 receives the positioning signal from the reference station 120 by an appropriate method, and then performs positioning using a known GNSS-RTK method. However, instead of this, for example, positioning using a differential GNSS, independent positioning, or the like may be performed. Alternatively, position acquisition based on the radio wave strength of a wireless LAN or the like or position acquisition by inertial navigation may be performed.
  • the communication processing unit 65 is electrically connected to the communication antenna 63.
  • the communication processing unit 65 can perform modulation processing or demodulation processing by an appropriate method to transmit / receive data to / from the wireless communication terminal 7.
  • the vehicle speed sensor 66 detects the vehicle speed of the rice transplanter 1.
  • the vehicle speed sensor 66 is provided at an appropriate position of the rice transplanter 1, for example, on the axle of the front wheel 12. In this case, the vehicle speed sensor 66 generates a pulse according to the rotation of the axle of the front wheel 12.
  • the detection result data obtained by the vehicle speed sensor 66 is output to the control unit 50.
  • the steering angle sensor 67 detects the steering angle of the front wheels 12.
  • the steering angle sensor 67 is provided at an appropriate position of the rice transplanter 1, for example, at a kingpin (not shown) provided on the front wheel 12.
  • the steering angle sensor 67 may be provided on the steering handle 26.
  • the detection result data obtained by the steering angle sensor 67 is output to the control unit 50.
  • the travel control unit 51 controls the travel of the rice transplanter 1.
  • the travel control unit 51 can perform vehicle speed control and steering control.
  • the travel control unit 51 may perform both vehicle speed control and steering control at the same time, or may perform only steering control. In the latter case, the vehicle speed of the rice transplanter 1 is operated by the user using the speed change operation pedal 27.
  • the vehicle speed of rice transplanter 1 is adjusted based on predetermined conditions. Specifically, the vehicle speed control is controlled by the traveling control unit 51 to bring the current vehicle speed obtained from the detection result of the vehicle speed sensor 66 closer to the target vehicle speed. This control is realized by changing at least one of the gear ratio of the transmission in the transmission case 23 and the rotation speed of the engine 22.
  • the vehicle speed control also includes a control to set the vehicle speed to zero so that the rice transplanter 1 stops.
  • Steering control is a control that adjusts the rudder angle of the rice transplanter 1 based on predetermined conditions.
  • the steering control unit 51 controls the current steering angle obtained from the detection result of the steering angle sensor 67 to approach the target steering angle. This control is realized, for example, by driving a steering actuator provided on the rotation shaft of the steering handle 26.
  • the traveling control unit 51 may directly adjust the steering angle (wheel) of the front wheel 12 of the rice transplanter 1 instead of the rotation angle (steering angle) of the steering handle 26.
  • the work machine control unit 52 can control the operation (elevation operation, planting work, etc.) of the planting unit 14 based on predetermined conditions.
  • the wireless communication terminal 7 is a tablet terminal and includes a communication antenna 71, a communication processing unit 72, a display unit 73, an operation unit 74, a storage unit 75, and a calculation unit 80.
  • the wireless communication terminal 7 is not limited to the tablet terminal, and may be a smartphone or a notebook computer.
  • the wireless communication terminal 7 performs various processes related to the autonomous traveling of the rice transplanter 1, and the control unit 50 of the rice transplanter 1 may perform at least a part of these processes. On the contrary, the wireless communication terminal 7 may perform at least a part of various processes related to autonomous traveling performed by the control unit 50 of the rice transplanter 1.
  • the communication antenna 71 is an antenna for short-range communication for wireless communication with the rice transplanter 1.
  • the communication processing unit 72 is electrically connected to the communication antenna 71.
  • the communication processing unit 72 performs modulation processing of the transmission signal, demodulation processing of the reception signal, and the like.
  • either the rice transplanter 1 or the wireless communication terminal 7 is provided with a mobile phone line and a mobile communication antenna for performing communication using the Internet.
  • a part of the information stored in the rice transplanter 1 or the wireless communication terminal 7 can be stored in an external server, or the information can be acquired from the external server.
  • the display unit 73 is a liquid crystal display, an organic EL display, or the like, and is configured to be able to display an image.
  • the display unit 73 can display, for example, information on autonomous driving, information on the setting of the rice transplanter 1, detection results of various sensors, warning information, and the like.
  • the operation unit 74 includes a touch panel and a hardware key.
  • the touch panel is arranged so as to overlap the display unit 73, and can detect an operation by a user's finger or the like.
  • the hardware key is arranged on the side surface of the housing of the wireless communication terminal 7 or around the display unit 73, and can be operated by pressing the hardware key.
  • the wireless communication terminal 7 may be configured to include only one of a touch panel and a hardware key.
  • the storage unit 75 is a non-volatile memory such as a flash memory or a hard disk.
  • the storage unit 75 stores, for example, information about autonomous traveling.
  • the arithmetic unit 80 is an arithmetic unit such as a CPU.
  • the calculation unit 80 can read various programs from the storage unit 75 and execute them. By the cooperation of the above hardware and software, the calculation unit 80 can be operated as a display control unit 81, a map acquisition unit 82, a field identification unit 83, a division unit 84, a correction unit 85, and a route creation unit 86. it can.
  • the field includes a work area and a headland area.
  • the work area is located in the central part of the field and is an area for performing work.
  • the headland area is located outside the work area and is an area used for proper work in the work area.
  • the headland area is used to move the rice transplanter 1 that has entered the field to the starting position of the work in the work area. Further, the headland area is also used as an area for turning the rice transplanter 1.
  • the route creation unit 86 creates a travel route 91 for autonomously traveling the rice transplanter 1.
  • the traveling path 91 includes a plurality of straight paths 91a and a plurality of turning paths 91b. Further, a start position (S in FIG. 4) and an end position (G in FIG. 4) are set in the travel path 91.
  • the traveling route 91 shown in FIG. 4 is an example, and the rice transplanter 1 can be autonomously traveled along a route having another feature.
  • the travel control unit 51 described above performs at least steering control so that the rice transplanter 1 moves along the travel path 91.
  • FIG. 5 The processing shown in the flowchart of FIG. 5 is performed by the wireless communication terminal 7, but some processing may be performed by the control unit 50. Further, although the image described below is displayed on the wireless communication terminal 7, it may be displayed on the display on the rice transplanter 1 side or another terminal.
  • the map acquisition unit 82 of the wireless communication terminal 7 acquires an ortho image (S101).
  • An orthophoto image is obtained by performing orthophoto correction on an aerial photograph (central projection drawing) taken from an aircraft or an artificial satellite to correct the distortion by orthophoto projection conversion.
  • Ortho images can accurately represent the shape and position of the terrain.
  • the map acquisition unit 82 may acquire the ortho image stored in the storage device of the rice transplanter 1 or the wireless communication terminal 7, or may acquire the ortho image by communicating with the outside. When communicating with the outside, it is preferable to select and acquire an ortho image in the vicinity of the position acquired by the position acquisition unit 64.
  • the orthophoto image includes not only an image in which an aerial photograph is orthophoto-corrected, but also an image in which the orthophoto-corrected image is further corrected. Further correction is, for example, a correction for converting an ortho image in a photographic format into a diagram format, or a correction for adding information such as a building and a place name.
  • the field identification unit 83 of the wireless communication terminal 7 identifies the field area based on the acquired ortho image (S102).
  • the area with dots corresponds to the field area.
  • the field identification unit 83 identifies the field area by, for example, performing image recognition on the ortho image.
  • the field area is an area where a field (a place for growing crops) exists. Here, for example, soil or crops are present in the field, and they often have a geometric shape such as a polygon. In addition, a plurality of fields are often provided adjacent to each other.
  • the field can be identified by analyzing the ortho image based on these trends. Alternatively, the field image may be machine-learned to build a model, and the model may be used to identify the field contained in the ortho image.
  • the field identification unit 83 is not limited to the configuration in which the field is specified from the ortho image, and information indicating the position and shape of the field (for example, vector data such as polygon data) may be acquired from, for example, an external server.
  • the division unit 84 of the wireless communication terminal 7 divides the field area into unit field areas (S103).
  • the unit field area is a field area divided into a series of field areas (in other words, one field).
  • the area surrounded by the broken line is the unit field area.
  • the division portion 84 uses the two divided areas as a unit field area.
  • the division unit 84 gives identification information for each unit field area. Therefore, information (for example, the field name given by the user, the registration date, etc.) can be registered in association with the unit field area.
  • the wireless communication terminal 7 may acquire the information divided into the unit field area from the outside.
  • the display control unit 81 of the wireless communication terminal 7 superimposes the ortho image and the field area and displays them on the wireless communication terminal 7 (S104).
  • the display control unit 81 creates a display image by superimposing an ortho image and an image showing a field area created from the ortho image.
  • the display control unit 81 performs a process of displaying this display image on the display unit 73 of the wireless communication terminal 7. Since the ortho image contains information other than the field (buildings, rivers, roads, etc.), the user can easily identify the desired field by displaying the ortho image and the field area in an overlapping manner.
  • the ortho image and the image showing the field area are superposed, but another image may be further superposed.
  • a map or the like in which the position (area) and the use are associated with each other such as a land use map or a city planning map, can be considered.
  • the map created by the commonly used Mercator projection has distortion, the exact shape of the field may not appear. Therefore, when the map created by the Mercator projection and the field area created by actually running the rice transplanter 1 are overlapped, the field appearing on the map and the created field area may not match. There is sex. In this respect, since the accurate shape of the field is shown in the ortho image, the field appearing on the map and the created field area match. Therefore, the map and the field area can be superimposed without giving a sense of discomfort to the user.
  • an image in which an ortho image and a field area are superimposed is referred to as a superimposed image.
  • the user confirms the superimposed image shown in FIG.
  • the user can confirm the information about the selected unit field area by selecting the unit field area as shown in the lower figure of FIG. 7.
  • Information on the unit field area includes, for example, a field name, an address, a registration date, and the like.
  • the field name can be changed according to the input of the user.
  • the user also sees the superimposed image and confirms the shape of the unit field area and how to divide it.
  • the user determines whether or not the correction of the unit field area is necessary, and if the correction is necessary, operates the wireless communication terminal 7 to make the correction.
  • buttons described as shape change, join, split, and delete are displayed on the wireless communication terminal 7. These buttons are for correcting the unit field area.
  • the correction unit 85 of the wireless communication terminal 7 determines whether or not there is a correction instruction based on whether or not the user operates these buttons (S105). Then, when the correction unit 85 determines that these buttons have been operated, the correction unit 85 corrects the unit field area according to the user's operation (S106).
  • the autonomous traveling system 100 of the present embodiment is configured so that the shape can be changed, combined, divided, and deleted as a correction of the unit field area.
  • the shape change of the unit field area will be described with reference to FIG. For example, if the shape of the unit field area is different from the actual field, or if there is an area that does not want to be registered as a field because it is difficult to work due to the shape and height difference, the user changes the shape of the unit field area. Instruct.
  • the user operates the "shape change" button displayed on the wireless communication terminal 7, and one unit field area to be shape-changed from the unit field area displayed on the wireless communication terminal 7. Select to confirm the selection.
  • the user instructs a specific shape change.
  • the shape change includes a process of adding an additional area to the selected unit field area and a process of removing the removed area from the selected unit field area.
  • the additional area or the removal area is designated by the user drawing a line on the map displayed on the wireless communication terminal 7 with a finger or a stylus. You may.
  • the correction unit 85 may adjust the angle of the line so that the line drawn by the user is parallel to the contour of any of the selected unit field areas. This is because it is preferable that the contours of the fields are parallel because a plurality of straight routes parallel to each other are often created as the traveling routes.
  • the user instead of the process of drawing a line by the user, the user performs a process of moving the contour line (including an extension line of the contour line) of the selected unit field area, thereby designating an additional area or a removal area. It may be.
  • the correction unit 85 may adjust the moving direction of the contour line so that the contour line of the unit field region moves in parallel.
  • the correction unit 85 changes the shape of the unit field area by adding an additional area to the selected unit field area or removing the removal area from the selected unit field area.
  • one field is specified as a plurality of unit field areas
  • the user instructs to combine the unit field areas.
  • the ortho image was taken, there were two fields, but later the farm roads were abolished and the fields were combined into one, or in the image recognition of the ortho image, some line reflected on the field was mistakenly recognized as a road.
  • one field may be specified as a plurality of unit field areas.
  • the user operates the "combine" button displayed on the wireless communication terminal 7, selects a plurality of unit field areas to be combined from the unit field areas displayed on the wireless communication terminal 7, and selects the unit field areas.
  • the correction unit 85 specifies the unit field area whose distance from the first selected unit field area is equal to or less than the threshold value, and only these unit field areas are selected. Is processed so that can be selected. As a result, it is possible to prevent the selection of a plurality of unit field areas that are separated and cannot be combined.
  • the correction unit 85 determines whether the selected unit field areas can be combined based on the distance, and if the combination is not possible, wireless communication is made to that effect. It may be displayed on the terminal 7.
  • the correction unit 85 combines a plurality of unit field areas selected by the user to create a new unit field area.
  • new identification information may be given to the new unit field area, and identification information of any unit field area before the combination may be given.
  • the division of the unit field area When a plurality of fields are specified as one unit field area, the user instructs the division of the unit field area. For example, if the field was one field at the time of taking the ortho image, but later a farm road or the like was created and the field was divided into a plurality of fields, or if the farm road or the like on the field could not be recognized in the image recognition of the ortho image, there are a plurality of fields. Fields may be identified as one unit field area.
  • the user operates the "divided" button displayed on the wireless communication terminal 7, selects one unit field area to be divided from the unit field areas displayed on the wireless communication terminal 7, and selects the unit field area. To confirm. Next, the user instructs a specific division position.
  • the division position is specified by the user drawing a line (straight line or curve) or moving the contour line in the same manner as the shape change. Further, the division position may be specified so as to divide the unit field area into two, or the division position may be specified so as to divide the unit field area into three or more.
  • the line width width of the farm road
  • the portion corresponding to the line width is excluded from the field area after division.
  • the division may be instructed using the traveling locus obtained by actually traveling the rice transplanter 1. Specifically, the rice transplanter 1 is run along the shore of the field to be divided. Then, this traveling locus is translated according to the width (designated value) of the farm road. Then, the traveling locus and the line obtained by translating the traveling locus are set as division positions. Further, since the portion sandwiched between the two division positions (division lines) corresponds to the farm road, it is excluded from the field area after the division.
  • the correction unit 85 divides the unit field area at the designated division position and creates a plurality of new unit field areas. New identification information is given to the new unit field area. For one of the new unit field areas, identification information of the unit field area before division may be added.
  • the deletion of the unit field area will be described.
  • an unnecessary field for example, an uncontrolled field
  • a non-field area is specified as a unit field area
  • the user instructs to delete the unit field area. Specifically, by operating the "Delete" button displayed on the wireless communication terminal 7, one or a plurality of unit field areas to be deleted are selected from the unit field areas displayed on the wireless communication terminal 7. To confirm the selection.
  • the correction unit 85 performs a process of deleting the selected unit field area.
  • the correction unit 85 may actually delete the information of the unit field area to be deleted, or may simply hide the unit field area to be deleted. In the latter case, the deleted unit field area can be confirmed or restored later.
  • the target unit field area in the above-mentioned operations of shape change, combination, division, and deletion, it may be possible to select only the unit field area whose entire display is displayed on the wireless communication terminal 7. That is, even if only a part of the unit field area is displayed on the wireless communication terminal 7, the unit field area cannot be selected. As a result, the correction of the unit field area can be performed only in the situation where the user can confirm the entire shape of the unit field area.
  • the user instructs the wireless communication terminal 7 that the correction of the unit field area is completed, for example, by operating the confirmation button.
  • the calculation unit 80 registers the field by storing the corrected unit field area information in the storage unit 75 or an external server (S107).
  • the route creation unit 86 creates a travel route
  • the information of this registered field is referred to.
  • the field since there is distortion in the map created by the commonly used Mercator projection, if the field is registered based on the map, the field has an accurate shape or the field has the shape intended by the user. May not be registered.
  • the ortho image shows the exact shape of the field, the field with the exact shape or the shape intended by the user can be easily registered based on the map.
  • the autonomous travel system 100 of the present embodiment includes a map acquisition unit 82, a field identification unit 83, a route creation unit 86, and a travel control unit 51.
  • the map acquisition unit 82 acquires an ortho image.
  • the field identification unit 83 specifies a field area included in the map of the ortho image acquired by the map acquisition unit 82.
  • the route creation unit 86 creates a travel route for autonomously traveling the rice transplanter 1 on the field area specified by the field identification unit 83.
  • the travel control unit 51 autonomously travels the rice transplanter 1 along the travel route created by the route creation unit 86.
  • the field is properly registered and autonomous driving is performed along the appropriate traveling route without actually traveling the field and registering the field. be able to.
  • the autonomous traveling system 100 of the present embodiment includes a display unit 73 for displaying an image.
  • the display unit 73 displays an image in which the map acquired by the map acquisition unit and the field area specified by the field identification unit 83 are combined.
  • the position of the specified field matches the position of the field on the map.
  • the display positions of the two can be matched on the screen of the display unit.
  • the autonomous traveling system 100 of the present embodiment includes a division unit 84 and a correction unit 85.
  • the division unit 84 further divides the field area into a plurality of unit field areas.
  • the correction unit 85 updates the unit field area by removing the designated area from the unit field area or adding the designated area to the unit field area.
  • the unit field area can be updated so as to have an appropriate shape.
  • correction unit 85 of the autonomous traveling system 100 of the present embodiment combines a plurality of designated unit field areas into one new unit field area.
  • the unit field areas are divided into a plurality of unit field areas, but the unit field areas can be combined in a situation where it is desirable to treat them as one unit field area.
  • correction unit 85 of the autonomous traveling system 100 of the present embodiment divides one designated unit field area into a new plurality of unit field areas.
  • the unit field area is divided into one unit field area, but the unit field area can be divided in a situation where it is desirable to treat the unit field area as a plurality of unit field areas.
  • the flowchart shown in the above embodiment is an example, and some processes may be omitted, the contents of some processes may be changed, or new processes may be added. For example, when displaying only the field area on the wireless communication terminal 7, the process of step S104 may be omitted. Further, if the unit field area can be accurately classified based on the above-mentioned land use map or the like, the inquiry regarding the correction of the unit field area may be omitted.

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Abstract

自律走行システムは、地図取得部と、圃場特定部と、経路作成部と、走行制御部と、を備える。地図取得部は、オルソ画像を取得する。圃場特定部は、地図取得部が取得したオルソ画像の地図に含まれる圃場領域を特定する。経路作成部は、圃場特定部により特定された圃場領域上で田植機を自律走行させるための走行経路を作成する。走行制御部は、経路作成部により作成された走行経路に沿って作業車両を自律走行させる。

Description

自律走行システム
　本発明は、主として、圃場を登録した後に作業車両を走行経路に沿って自律走行させる自律走行システムに関する。
　圃場で作業車両を自律走行させるシステムでは、圃場の形状（位置）を登録した後に、自律走行のための走行経路が作成される。また、例えばメルカトル図法を用いて平面化した地図には、距離及び面積が正確に表れないため、この種の地図から圃場の正確な形状を登録することは困難である。そのため、特許文献１に示すように、圃場の外周に沿って作業車両を実際に走行させて、圃場の位置を登録する処理が行われている。
特開２０１７－１２７２８９号公報
　しかし、圃場の外周に沿って作業車両を走行させることは、時間が掛かるとともにユーザにとって手間である。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、圃場を実際に走行させることなく、圃場の登録を適切に行うことが可能な自律走行システムを提供することにある。
課題を解決するための手段及び効果
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
　本発明の観点によれば、以下の構成の自律走行システムが提供される。即ち、この自律走行システムは、地図取得部と、圃場特定部と、経路作成部と、走行制御部と、を備える。前記地図取得部は、オルソ画像を取得する。前記圃場特定部は、前記地図取得部が取得した前記オルソ画像の地図に含まれる圃場領域を特定する。前記経路作成部は、前記圃場特定部により特定された前記圃場領域上で作業車両を自律走行させるための走行経路を作成する。前記走行制御部は、前記経路作成部により作成された前記走行経路に沿って作業車両を自律走行させる。
　これにより、オルソ画像に基づいて作成された圃場領域を用いることで、圃場を実際に走行して圃場を登録することなく、圃場を適切に登録し、適切な走行経路に沿って自律走行を行うことができる。
　前記の自律走行システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この自律走行システムは、画像を表示する表示部を備える。前記表示部には、前記地図取得部が取得した前記地図と、前記圃場特定部が特定した前記圃場領域と、を合わせた画像が表示される。
　これにより、地図から圃場領域を特定することで、特定した圃場の位置と地図上の圃場の位置とが一致する。その結果、表示部の画面上において、両者の表示位置を一致させることができる。
　前記の自律走行システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この自律走行システムは、区分部と、補正部と、を備える。前記区分部は、前記圃場領域を更に複数の単位圃場領域に区分する。前記補正部は、指定された領域を前記単位圃場領域から除去又は当該単位圃場領域に追加して当該単位圃場領域を更新する。
　これにより、不要な領域が単位圃場領域となっていたり、必要な領域が単位圃場領域になっていない場合において、適切な形状となるように単位圃場領域を更新することができる。
　前記の自律走行システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この自律走行システムは、区分部と、補正部と、を備える。前記区分部は、前記圃場領域を更に複数の単位圃場領域に区分する。前記補正部は、指定された複数の前記単位圃場領域を結合して新たな１つの前記単位圃場領域とする。
　これにより、複数の単位圃場領域に区分されたが、１つの単位圃場領域として取り扱うことが望ましい状況等において、単位圃場領域を結合することができる。
　前記の自律走行システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この自律走行システムは、区分部と、補正部と、を備える。前記区分部は、前記圃場領域を更に複数の単位圃場領域に区分する。前記補正部は、指定された１つの前記単位圃場領域を分割して新たな複数の前記単位圃場領域とする。
　これにより、１つの単位圃場領域に区分されたが、複数の単位圃場領域として取り扱うことが望ましい状況等において、単位圃場領域を分割することができる。
本発明の一実施形態に係る自律走行システムで用いられる田植機の全体的な構成を示す側面図。 田植機の平面図。 自律走行システムの主要な構成を示すブロック図。 圃場に作成された走行経路を示す図。 オルソ画像を取得して圃場を登録する処理を示しフローチャート。 オルソ画像と圃場領域を合成して重畳画像を作成する処理を概念的に示す図。 オルソ画像と圃場領域を合成した画像について、圃場情報が表示される様子を示す図。 特定された圃場の形状を変更する処理について説明する図。 特定された圃場を結合して１つの圃場に変更する処理について説明する図。 特定された圃場を分割して２つの圃場に変更する処理について説明する図。
　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自律走行システム１００で用いられる田植機１の側面図である。図２は、田植機１の平面図である。図３は、自律走行システム１００の主要な構成を示すブロック図である。
　本実施形態の自律走行システム１００は、圃場内で田植え（苗の植付け）を行う田植機１に自律走行を行わせるためのシステムである。自律走行とは、田植機１が備える制御装置により走行に関する装置が制御されることで、予め定められた経路に沿うように少なくとも操舵が自律的に行われることを意味する。また、操舵に加え、車速又は作業機による作業等が自律的に行われる構成であってもよい。自律走行には、田植機１に人が乗っている場合と、田植機１に人が乗っていない場合が含まれる。なお、本発明における作業車両は、田植機１に限定されるものではなく、例えば、播種機、トラクタ、コンバイン等であってもよい。
　図１及び図２に示すように、田植機１は、車体部１１と、前輪１２と、後輪１３と、植付部（作業機）１４と、を備えている。前輪１２及び後輪１３は、それぞれ、車体部１１に対して左右１対で設けられている。
　車体部１１は、ボンネット２１を備えている。ボンネット２１は、車体部１１の前部に設けられている。ボンネット２１の内部には、エンジン２２が設けられている。
　エンジン２２が発生させた動力は、ミッションケース２３を介して前輪１２及び後輪１３に伝達される。この動力は、ミッションケース２３と、車体部１１の後部に配置されたＰＴＯ軸２４と、を介して、植付部１４にも伝達される。
　車体部１１は、ユーザが座るための運転座席２５と、複数の操作具と、を更に備えている。運転座席２５は、車体部１１の前後方向において前輪１２と後輪１３の間に配置されている。複数の操作具は、例えば、操舵ハンドル２６及び変速操作ペダル２７である。
　ユーザによって操舵ハンドル２６が操作されることで、田植機１の進行方向が変更される。ユーザによって変速操作ペダル２７が操作されることで、田植機１の走行速度（車速）が調節される。
　植付部１４は、車体部１１の後方に配置されている。植付部１４は、昇降リンク機構３１を介して車体部１１に連結されている。昇降リンク機構３１は、トップリンク３１ａ及びロワーリンク３１ｂを含む平行リンクにより構成されている。
　ロワーリンク３１ｂには、昇降シリンダ３２が連結されている。昇降シリンダ３２が伸縮することによって、車体部１１に対して植付部１４が上下に昇降する。なお、昇降シリンダ３２は、本実施形態においては油圧シリンダとしているが、電動シリンダとしてもよい。
　植付部１４は、植付入力ケース部３３と、複数の植付ユニット３４と、苗載台３５と、複数のフロート３６と、予備苗台３７と、を備えている。植付部１４は、各植付ユニット３４に対して苗載台３５から苗を順次供給し、苗の植付けを連続的に行うことができる。
　各植付ユニット３４は、植付伝動ケース部４１と、回転ケース部４２と、を有している。植付伝動ケース部４１には、ＰＴＯ軸２４及び植付入力ケース部３３を介して動力が伝達される。
　回転ケース部４２は、植付伝動ケース部４１に回転可能に取り付けられている。回転ケース部４２は、植付伝動ケース部４１の車幅方向の両側に配置されている。各回転ケース部４２の一側には、２つの植付爪４３が取り付けられている。
　２つの植付爪４３は、田植機１の進行方向に並べられている。２つの植付爪４３は、回転ケース部４２の回転に伴い変位する。２つの植付爪４３が変位することにより、１条分の苗の植付が行われる。
　苗載台３５は、複数の植付ユニット３４の前上方に配置されている。苗載台３５は、苗マットを載置可能である。苗載台３５は、当該苗載台３５に載置された苗マットの苗を各植付ユニット３４に対して供給できるように構成されている。
　具体的には、苗載台３５は、車幅方向に往復するように横送り移動可能に（横方向にスライド可能に）構成されている。また、苗載台３５は、当該苗載台３５の往復移動端で苗マットを間欠的に下方に縦送り搬送可能に構成されている。
　フロート３６は、植付部１４の下部に揺動可能に設けられている。フロート３６は、植付部１４の植付姿勢を圃場表面に対して安定させるために、当該フロート３６の下面を圃場表面に接触させることができる。
　予備苗台３７は、車体部１１に対して左右１対で設けられている。予備苗台３７は、ボンネット２１の車幅方向外側に配置されている。予備苗台３７は、予備のマット苗を収容した苗箱を搭載可能である。
　左右１対の予備苗台３７の上部同士は、上下方向及び車幅方向に延びる連結フレーム２８によって連結されている。連結フレーム２８の車幅方向の中央に、筐体２９が設けられている。筐体２９の内部には、測位アンテナ６１と、慣性計測装置６２と、通信アンテナ６３と、が設けられている。
　測位アンテナ６１は、衛星測位システム（ＧＮＳＳ）を構成する測位衛星からの電波（測位信号）を受信する。
　慣性計測装置６２は、田植機１の姿勢及び加速度等を特定する。慣性計測装置６２は、３つのジャイロセンサ（角速度センサ）と、３つの加速度センサと、を有している。これにより、慣性計測装置６２は、田植機１の姿勢変化の角速度と、３つの軸方向（前後方向、左右方向、及び上下方向）の加速度を特定できる。また、角速度を積分することにより、田植機１の姿勢（ロール角、ピッチ角、ヨー角）を特定できる。
　通信アンテナ６３は、図３に示す無線通信端末７と無線通信を行うためのアンテナである。
　制御部５０は、図示しない演算装置、記憶装置、及び入出力部等を備える。記憶装置には、各種のプログラム及びデータ等が記憶されている。演算装置は、各種のプログラムを記憶装置から読み出して実行することができる。上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、制御部５０を、走行制御部５１及び作業機制御部５２として動作させることができる。制御部５０は、１つのハードウェアであってもよいし、互いに通信可能な複数のハードウェアであってもよい。また、制御部５０には、上記の慣性計測装置６２に加え、位置取得部６４と、通信処理部６５と、車速センサ６６と、舵角センサ６７と、が接続されている。
　位置取得部６４は、測位アンテナ６１に電気的に接続されている。位置取得部６４は、測位アンテナ６１が受信した測位信号から、田植機１の位置を例えば緯度及び経度の情報として取得する。位置取得部６４は、基準局１２０からの測位信号を適宜の方法で受信した上で、公知のＧＮＳＳ－ＲＴＫ法を利用して測位を行う。しかしながら、これに代えて、例えばディファレンシャルＧＮＳＳを用いた測位、又は単独測位等が行われてもよい。あるいは、無線ＬＡＮ等の電波強度に基づく位置取得又は慣性航法による位置取得等が行われてもよい。
　通信処理部６５は、通信アンテナ６３に電気的に接続されている。この通信処理部６５は、適宜の方式で変調処理又は復調処理を行って、無線通信端末７との間でデータの送受信を行うことができる。
　車速センサ６６は、田植機１の車速を検出する。車速センサ６６は、田植機１の適宜の位置、例えば前輪１２の車軸に設けられる。この場合、車速センサ６６は、前輪１２の車軸の回転に応じたパルスを発生させる。車速センサ６６で得られた検出結果のデータは、制御部５０へ出力される。
　舵角センサ６７は、前輪１２の舵角を検出する。舵角センサ６７は、田植機１の適宜の位置、例えば前輪１２に設けられた図示しないキングピンに設けられる。なお、舵角センサ６７は、操舵ハンドル２６に設けられてもよい。舵角センサ６７で得られた検出結果のデータは、制御部５０へ出力される。
　走行制御部５１は、田植機１の走行に関する制御を行う。例えば、走行制御部５１は、車速制御及び操舵制御を行うことができる。走行制御部５１は、車速制御及び操舵制御の両方を同時に行ってもよいし、操舵制御のみを行うようにしてもよい。後者の場合、田植機１の車速は、ユーザが変速操作ペダル２７を用いて操作する。
　車速制御では、予め定められた条件に基づいて田植機１の車速が調整される。車速制御は、具体的には、走行制御部５１が、車速センサ６６の検出結果により得られた現在の車速を目標の車速に近づける制御を行う。この制御は、ミッションケース２３内の変速装置の変速比、及び、エンジン２２の回転速度のうち、少なくとも一方を変更することにより実現される。なお、この車速制御は、田植機１が停止するように車速をゼロにする制御も含む。
　操舵制御とは、予め定められた条件に基づいて田植機１の舵角を調整する制御である。操舵制御は、具体的には、走行制御部５１が、舵角センサ６７の検出結果により得られた現在の舵角を目標の舵角に近づける制御を行う。この制御は、例えば、操舵ハンドル２６の回転軸に設けられた操舵アクチュエータを駆動することにより実現される。なお、操舵制御に関しては、走行制御部５１が、操舵ハンドル２６の回動角度（ステアリング角度）ではなく、田植機１の前輪１２の操舵角（車輪）を直接調整してもよい。
　作業機制御部５２は、予め定められた条件に基づいて植付部１４の動作（昇降動作又は植付作業等）を制御可能である。
　無線通信端末７は、タブレット端末であり、通信アンテナ７１と、通信処理部７２と、表示部７３と、操作部７４と、記憶部７５と、演算部８０と、を備える。なお、無線通信端末７はタブレット端末に限るものではなく、スマートフォン又はノートパソコンであってもよい。無線通信端末７は、田植機１の自律走行に関する様々な処理を行うが、これらの処理の少なくとも一部を田植機１の制御部５０が行ってもよい。逆に、田植機１の制御部５０が行う自律走行に関する様々な処理の少なくとも一部を無線通信端末７が行ってもよい。
　通信アンテナ７１は、田植機１と無線通信を行うための近距離通信用のアンテナである。通信処理部７２は、通信アンテナ７１に電気的に接続されている。通信処理部７２は、送信信号の変調処理又は受信信号の復調処理等を行う。また、田植機１又は無線通信端末７の何れか一方は、携帯電話回線及びインターネットを利用した通信を行うための携帯通信用アンテナを備える。これにより、例えば田植機１又は無線通信端末７に記憶される情報の一部を外部のサーバに記憶させたり、外部のサーバから情報を取得したりすることができる。
　表示部７３は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等であり、画像を表示可能に構成されている。表示部７３は、例えば、自律走行に関する情報、田植機１の設定に関する情報、各種センサの検出結果、及び警告情報等を表示することができる。
　操作部７４は、タッチパネルと、ハードウェアキーと、を含んでいる。タッチパネルは、表示部７３に重ねて配置されており、ユーザの指等による操作を検出可能である。ハードウェアキーは、無線通信端末７の筐体の側面又は表示部７３の周囲等に配置されており、ユーザが押圧することで操作可能である。なお、無線通信端末７は、タッチパネルとハードウェアキーの何れか一方のみを備える構成であってもよい。
　記憶部７５は、フラッシュメモリ又はハードディスク等の不揮発性メモリである。記憶部７５には、例えば、自律走行に関する情報が記憶されている。
　演算部８０は、ＣＰＵ等の演算装置である。演算部８０は、各種のプログラムを記憶部７５から読み出して実行することができる。この上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、演算部８０を、表示制御部８１、地図取得部８２、圃場特定部８３、区分部８４、補正部８５、及び経路作成部８６として動作させることができる。
　次に、図４を参照して、圃場及び自律走行用の走行経路について説明する。圃場には、作業領域と枕地領域とが含まれている。作業領域は圃場の中央部に位置しており、作業を行うための領域である。枕地領域は、作業領域の外側に位置しており、作業領域で適切に作業を行うために使用される領域である。例えば、枕地領域は、圃場に進入した田植機１を作業領域での作業の開始位置に移動させるために用いられる。更に、枕地領域は、田植機１を旋回させるための領域としても用いられる。
　経路作成部８６は、田植機１を自律走行させるための走行経路９１を作成する。図４に示すように、走行経路９１は、複数の直線経路９１ａ及び複数の旋回経路９１ｂを含んで構成されている。また、走行経路９１には、開始位置（図４のＳ）と、終了位置（図４のＧ）と、が設定される。なお、図４に示す走行経路９１は一例であり、別の特徴を有する経路に沿って田植機１を自律走行させることもできる。上述した走行制御部５１は、田植機１が走行経路９１に沿って移動するように少なくとも操舵制御を行う。
　次に、図５から図１０を参照して、圃場を登録する処理について説明する。図５のフローチャートに示す処理は、無線通信端末７によって行われるが、一部の処理が制御部５０によって行われてもよい。また、以下で説明する画像は無線通信端末７に表示されるが、田植機１側のディスプレイ又は他の端末に表示されてもよい。
　初めに、無線通信端末７の地図取得部８２は、オルソ画像を取得する（Ｓ１０１）。オルソ画像は、航空機又は人工衛星から撮影された空中写真（中心投影図）に対して、正射投影変換により歪みを補正するオルソ補正を行うことで得られる。オルソ画像は、地形の形状及び位置を正確に表すことができる。地図取得部８２は、田植機１又は無線通信端末７の記憶装置に記憶されているオルソ画像を取得してもよいし、外部と通信することでオルソ画像を取得してもよい。外部と通信を行う場合、位置取得部６４が取得した位置の近傍のオルソ画像を選択して取得することが好ましい。また、本明細書においてオルソ画像とは、空中写真にオルソ補正を行った画像だけでなく、オルソ補正後の画像に更なる補正を行った画像も含む。更なる補正とは、例えば、写真形式のオルソ画像を線図形式に変換する補正や、建物及び地名等の情報を付加する補正である。
　次に、無線通信端末７の圃場特定部８３は、取得したオルソ画像に基づいて、圃場領域を特定する（Ｓ１０２）。図７に示す例では、ドットが付されている領域が圃場領域に相当する。圃場特定部８３は、例えばオルソ画像に対して画像認識を行うことで、圃場領域を特定する。圃場領域は、圃場（農作物を育成する場所）が存在する領域である。ここで、圃場には、例えば土又は作物が存在しており、多角形等の幾何学的形状であることが多い。また、複数の圃場が隣接して設けられていることが多い。これらの傾向に基づいてオルソ画像を分析することで、圃場を特定できる。あるいは、圃場の画像を機械学習させてモデルを構築し、このモデルを用いて、オルソ画像中に含まれる圃場を特定してもよい。また、圃場特定部８３がオルソ画像から圃場を特定する構成に限られず、圃場の位置及び形状を示す情報（例えばポリゴンデータ等のベクトルデータ）を例えば外部のサーバから取得してもよい。
　次に、無線通信端末７の区分部８４は、圃場領域を単位圃場領域に区分する（Ｓ１０３）。単位圃場領域とは、圃場領域を一続きの圃場領域毎に（言い換えれば１つの圃場毎に）区分したものである。図７に示す例では、破線で囲まれた領域が単位圃場領域である。区分部８４は、例えば、ステップＳ１０２で特定した圃場領域が道路等で２つに分断されている場合、分断された２つの領域を単位圃場領域とする。また、区分部８４は、単位圃場領域毎に識別情報を付与する。そのため、単位圃場領域に対応付けて情報（例えばユーザが付した圃場名、登録日等）を登録することができる。
　また、区分部８４が圃場領域を単位圃場領域に区分する構成に代えて、単位圃場領域に区分された情報を無線通信端末７が外部から取得してもよい。
　次に、無線通信端末７の表示制御部８１は、オルソ画像と圃場領域を重ね合わせて無線通信端末７に表示する（Ｓ１０４）。図６に示すように、表示制御部８１は、オルソ画像と、オルソ画像から作成した圃場領域を示す画像と、を重ね合わせることで、表示画像を作成する。そして、図７に示すように、表示制御部８１は、この表示画像を無線通信端末７の表示部７３に表示する処理を行う。オルソ画像には、圃場以外の情報（建物、川、道路等）が含まれているため、オルソ画像と圃場領域とを重ね合わせて表示することで、ユーザは所望の圃場を特定し易い。
　また、本実施形態では、オルソ画像と、圃場領域を示す画像と、の２つを重ね合わせるが、別の画像を更に重ね合わせてもよい。重ね合わせる別の画像としては、土地利用図又は都市計画図等のように、位置（領域）と用途を対応付けた地図等が考えられる。
　また、一般的に用いられているメルカトル図法で作成された地図には歪みが存在するため、圃場の正確な形状が表れていないことがある。従って、メルカトル図法で作成された地図と、田植機１を実際に走行して作成された圃場領域と、を重ね合わせた場合、地図に表れる圃場と、作成された圃場領域と、が一致しない可能性がある。この点、オルソ画像には圃場の正確な形状が表れているため、地図に表れる圃場と、作成された圃場領域と、が一致する。従って、ユーザに違和感を与えることなく、地図と圃場領域を重ね合わせることができる。
　以下では、オルソ画像と圃場領域を重ね合わせた画像を重畳画像と称する。ユーザは、図７に示す重畳画像を確認する。例えば、ユーザは、図７の下側の図に示すように、単位圃場領域を選択することで、選択した単位圃場領域に関する情報を確認できる。単位圃場領域に関する情報としては、例えば圃場名、住所、及び登録日等がある。なお、圃場名はユーザの入力に応じて変更可能である。
　また、ユーザは、重畳画像を見て、単位圃場領域の形状及び分け方についても確認する。ユーザは、単位圃場領域の補正の要否について判断して、補正が必要な場合は無線通信端末７を操作して補正を行う。
　図７に示すように、無線通信端末７には、形状変更、結合、分割、及び削除と記載されたボタンが表示されている。これらのボタンは、単位圃場領域を補正するためのものである。無線通信端末７の補正部８５は、ユーザがこれらのボタンを操作するか否かに基づいて、補正の指示の有無を判断している（Ｓ１０５）。そして、補正部８５は、これらのボタンが操作されたと判定した場合、ユーザの操作に応じて単位圃場領域を補正する（Ｓ１０６）。
　以下、単位圃場領域の補正について詳細に説明する。本実施形態の自律走行システム１００は、単位圃場領域の補正として、形状変更、結合、分割、及び削除ができるように構成されている。
　初めに、図８を参照して、単位圃場領域の形状変更について説明する。例えば、単位圃場領域の形状が実際の圃場と異なる場合、又は、形状及び高低差等によって作業がしにくいため圃場としての登録を希望しない領域がある場合、ユーザは、単位圃場領域の形状変更を指示する。
　具体的には、ユーザは、無線通信端末７に表示された「形状変更」のボタンを操作し、無線通信端末７に表示された単位圃場領域から、形状変更の対象となる１つの単位圃場領域を選択して、当該選択を確定する。次に、ユーザは、具体的な形状変更を指示する。形状変更には、選択した単位圃場領域に追加領域を加える処理と、選択した単位圃場領域から除去領域を取り除く処理と、が含まれる。
　追加領域及び除去領域の指定方法は様々であるが、無線通信端末７に表示された地図上にユーザが指又はタッチペン等で線を引くことで、追加領域又は除去領域が指定される構成であってもよい。このとき、ユーザが引く線が、選択した単位圃場領域の何れかの輪郭に平行となるように、補正部８５がこの線の角度を調整してもよい。走行経路は、互いに平行な複数の直線経路を作成することが多いため、圃場の輪郭が平行であることが好ましいからである。また、ユーザが線を引く処理に代えて、選択した単位圃場領域の輪郭線（輪郭線の延長線を含む）を移動させる処理をユーザが行うことで、追加領域又は除去領域が指定される構成であってもよい。このとき、単位圃場領域の輪郭線が平行移動するように補正部８５が輪郭線の移動方向等を調整してもよい。
　補正部８５は、選択された単位圃場領域に追加領域を加えるか、選択された単位圃場領域から除去領域を取り除くことで、単位圃場領域の形状変更を行う。
　次に、図９を参照して、単位圃場領域の結合について説明する。１つの圃場が複数の単位圃場領域として特定されている場合、ユーザは、単位圃場領域の結合を指示する。例えば、オルソ画像の撮影時には２つの圃場であったが後に農道等を撤廃して圃場を１つにまとめた場合や、オルソ画像の画像認識において圃場上に写った何らかの線を道路と誤認識した場合等、１つの圃場が複数の単位圃場領域として特定されることがある。
　ユーザは、無線通信端末７に表示された「結合」のボタンを操作し、無線通信端末７に表示された単位圃場領域から、結合の対象となる複数の単位圃場領域を選択して、当該選択を確定する。なお、補正部８５は、１つ目の単位圃場領域の選択後において、１つ目に選択された単位圃場領域との距離が閾値以下の単位圃場領域を特定して、これらの単位圃場領域のみが選択可能となるように処理を行う。これにより、離れていて結合できない複数の単位圃場領域が選択されることを抑制できる。あるいは、ユーザが複数の単位圃場領域を選択して確定した後に、選択された単位圃場領域の結合が可能かを距離に基づいて補正部８５が判定し、結合ができない場合はその旨を無線通信端末７に表示してもよい。
　補正部８５は、ユーザに選択された複数の単位圃場領域を結合して、新たな単位圃場領域を作成する。なお、新たな単位圃場領域について、新たな識別情報を付与してもよいし、結合前の何れかの単位圃場領域の識別情報を付与してもよい。
　次に、図１０を参照して、単位圃場領域の分割について説明する。複数の圃場が１つの単位圃場領域として特定されている場合、ユーザは、単位圃場領域の分割を指示する。例えば、オルソ画像の撮影時には１つの圃場であったが後に農道等が作成されて圃場を複数に分けた場合や、オルソ画像の画像認識において圃場上の農道等を認識できなかった場合は、複数の圃場が１つの単位圃場領域として特定されることがある。
　ユーザは、無線通信端末７に表示された「分割」のボタンを操作し、無線通信端末７に表示された単位圃場領域から、分割の対象となる１つの単位圃場領域を選択して、当該選択を確定する。次に、ユーザは、具体的な分割位置を指示する。分割位置の指定は、形状変更と同様に、ユーザが線（直線又は曲線）を引いたり、輪郭線を移動させたりすることで行われる。また、単位圃場領域を２つに分割するように分割位置が指定されてもよいし、単位圃場領域を３つ以上に分割するように分割位置が指定されてもよい。また、線幅（農道の幅）が例えば数値入力等により指定可能であってもよい。線幅に相当する部分は、分割後に圃場領域から除外される。
　なお、適切な位置で分割を行うために、田植機１を実際に走行させて得られた走行軌跡を用いて分割を指示する構成であってもよい。具体的には、田植機１を分割すべき圃場の畔に沿って走行させる。そして、この走行軌跡を農道の幅（指定値）に応じて平行移動する。そして、走行軌跡と、走行軌跡を平行移動した線と、を分割位置とする。また、２つの分割位置（分割線）に挟まれる部分は農道に相当するため、分割後には圃場領域から除外される。
　補正部８５は、指定された分割位置で単位圃場領域を分割して、複数の新たな単位圃場領域を作成する。新たな単位圃場領域には、新たな識別情報が付与される。なお、新たな単位圃場領域の１つについては、分割前の単位圃場領域の識別情報を付与してもよい。
　次に、単位圃場領域の削除について説明する。ユーザは、不要な圃場（例えば管理外の圃場）が単位圃場領域として特定されていたり、圃場でない領域が単位圃場領域として特定されている場合、ユーザは、単位圃場領域の削除を指示する。具体的には、無線通信端末７に表示された「削除」のボタンを操作し、無線通信端末７に表示された単位圃場領域から、削除の対象となる１又は複数の単位圃場領域を選択して、当該選択を確定する。
　補正部８５は、選択された単位圃場領域を削除する処理を行う。なお、補正部８５は、削除対象の単位圃場領域の情報を実際に削除してもよいし、削除対象の単位圃場領域を非表示とするだけであってもよい。後者の場合は、削除済みの単位圃場領域を後から確認したり、復活させたりすることができる。
　なお、上述した形状変更、結合、分割、削除の操作において、対象となる単位圃場領域を選択する際は、無線通信端末７に全体が表示されている単位圃場領域のみを選択可能としてもよい。つまり、単位圃場領域の一部のみが無線通信端末７に表示されても、当該単位圃場領域を選択できない構成である。これにより、ユーザが単位圃場領域の全体の形状を確認できる状況のみにおいて、この単位圃場領域の補正を行うことができる。
　上記のようにして単位圃場領域の補正が完了した後に、ユーザは、例えば確定ボタンを操作することで、単位圃場領域の補正が完了したことを無線通信端末７に指示する。この指示を受けて、演算部８０は、補正後の単位圃場領域の情報を記憶部７５又は外部のサーバに記憶することで、圃場の登録を行う（Ｓ１０７）。
　経路作成部８６が走行経路を作成する際には、この登録された圃場の情報が参照される。ここで、一般的に用いられているメルカトル図法で作成された地図には歪みが存在するため、仮に地図に基づいて圃場を登録した場合、正確な形状の圃場又はユーザの意図通りの形状の圃場が登録されないことがある。これに対し、オルソ画像には圃場の正確な形状が表れているため、正確な形状又はユーザの意図通りの形状の圃場を地図に基づいて簡単に登録できる。
　以上に説明したように、本実施形態の自律走行システム１００は、地図取得部８２と、圃場特定部８３と、経路作成部８６と、走行制御部５１と、を備える。地図取得部８２は、オルソ画像を取得する。圃場特定部８３は、地図取得部８２が取得したオルソ画像の地図に含まれる圃場領域を特定する。経路作成部８６は、圃場特定部８３により特定された圃場領域上で田植機１を自律走行させるための走行経路を作成する。走行制御部５１は、経路作成部８６により作成された走行経路に沿って田植機１を自律走行させる。
　これにより、オルソ画像に基づいて作成された圃場領域を用いることで、圃場を実際に走行して圃場を登録することなく、圃場を適切に登録し、適切な走行経路に沿って自律走行を行うことができる。
　また、本実施形態の自律走行システム１００は、画像を表示する表示部７３を備える。表示部７３には、地図取得部が取得した地図と、圃場特定部８３が特定した圃場領域と、を合わせた画像が表示される。
　これにより、地図から圃場領域を特定することで、特定した圃場の位置と地図上の圃場の位置とが一致する。その結果、表示部の画面上において、両者の表示位置を一致させることができる。
　また、本実施形態の自律走行システム１００は、区分部８４と、補正部８５と、を備える。区分部８４は、圃場領域を更に複数の単位圃場領域に区分する。補正部８５は、指定された領域を単位圃場領域から除去又は当該単位圃場領域に追加して当該単位圃場領域を更新する。
　これにより、不要な領域が単位圃場領域となっていたり、必要な領域が単位圃場領域になっていない場合において、適切な形状となるように単位圃場領域を更新することができる。
　また、本実施形態の自律走行システム１００の補正部８５は、指定された複数の単位圃場領域を結合して新たな１つの単位圃場領域とする。
　これにより、複数の単位圃場領域に区分されたが、１つの単位圃場領域として取り扱うことが望ましい状況等において、単位圃場領域を結合することができる。
　また、本実施形態の自律走行システム１００の補正部８５は、指定された１つの単位圃場領域を分割して新たな複数の単位圃場領域とする。
　これにより、１つの単位圃場領域に区分されたが、複数の単位圃場領域として取り扱うことが望ましい状況等において、単位圃場領域を分割することができる。
　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
　上記実施形態で示したフローチャートは一例であり、一部の処理を省略したり、一部の処理の内容を変更したり、新たな処理を追加したりしてもよい。例えば、圃場領域のみを無線通信端末７に表示する場合は、ステップＳ１０４の処理を省略してもよい。また、上述の土地利用図等に基づいて、単位圃場領域を正確に区分可能な場合は、単位圃場領域の補正に関する問い合わせを省略してもよい。
　上記実施形態では、単位圃場領域の補正として、形状変更、結合、分割、及び削除の全てを実行可能であるが、少なくとも１つのみが実行可能であればよい。また、ユーザの引いた線等に基づいて単位圃場領域を新たに作成する処理が可能であってもよい。
　上記実施形態では、圃場の外周を実際に走行して圃場を登録する処理は不要であるが、この機能を有していてもよい。つまり、オルソ画像に基づいて圃場領域を特定する処理と、圃場の外周を実際に走行して圃場領域を特定する処理と、をユーザの指示等に応じて切替可能であってもよい。
　１　田植機（作業車両）
　７　無線通信端末
　５０　制御部
　５１　走行制御部
　８０　演算部
　８１　表示制御部
　８２　地図取得部
　８３　圃場特定部
　８４　区分部
　８５　補正部
　８６　経路作成部
　１００　自律走行システム

Claims (5)

  1. 　オルソ画像を取得する地図取得部と、
    　前記地図取得部が取得した前記オルソ画像の地図に含まれる圃場領域を特定する圃場特定部と、
    　前記圃場特定部により特定された前記圃場領域上で作業車両を自律走行させるための走行経路を作成する経路作成部と、
    　前記経路作成部により作成された前記走行経路に沿って作業車両を自律走行させる走行制御部と、
    を備えることを特徴とする自律走行システム。
  2. 　請求項１に記載の自律走行システムであって、
    　画像を表示する表示部を備え、
    　前記表示部には、前記地図取得部が取得した前記地図と、前記圃場特定部が特定した前記圃場領域と、を合わせた画像が表示されることを特徴とする自律走行システム。
  3. 　請求項１又は２に記載の自律走行システムであって、
    　前記圃場領域を更に複数の単位圃場領域に区分する区分部と、
    　指定された領域を前記単位圃場領域から除去又は当該単位圃場領域に追加して当該単位圃場領域を更新する補正部と、
    を備えることを特徴とする自律走行システム。
  4. 　請求項１又は２に記載の自律走行システムであって、
    　前記圃場領域を更に複数の単位圃場領域に区分する区分部と、
    　指定された複数の前記単位圃場領域を結合して新たな１つの前記単位圃場領域とする補正部と、
    を備えることを特徴とする自律走行システム。
  5. 　請求項１又は２に記載の自律走行システムであって、
    　前記圃場領域を更に複数の単位圃場領域に区分する区分部と、
    　指定された１つの前記単位圃場領域を分割して新たな複数の前記単位圃場領域とする補正部と、
    を備えることを特徴とする自律走行システム。
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