农田导航系统和农田导航方法及其软件和软件的存储设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及农业施工中，提高拖拉机等器械的施工路线效率进行导航的导航系统技术领域，特别是以生成显示拖拉机行进路径的施工导航线作为特征的导航系统，以及相关联的技术，具体地说是农田导航系统和农田导航方法及其软件和软件的存储设备。
【背景技术】
[0002](I)拖拉机的农业施工(农田耕种等工作)。
现有技术中，拖拉机在农田中进行农业施工时，通常是反复直线行驶，并不能对农田全面覆盖。在这种直线行驶的情况下，一般在行驶的起点和终点分别插上旗帜，以这个旗帜作标记，操作员驾驶拖拉机，从开始点行驶到结束点为止。这种操作方式，由于拖拉机在行驶的途中没有特别的记号作为参考，操作员单凭感觉行驶。
另外，在农田做标记的时候，主要采用的方法是:在开始的第I条线路使用标杆进行标记，在施工的同时移动标杆，在地面上以施工宽度的距离进行平移，并在地面上进行标记。
这种传统的方法，虽然树立了旗帜作为标志，但在农田有倾斜和起伏等地势存在时，使得行驶终点的旗帜看不见而无法行驶。另外，在夜间行驶，不仅仅看不到旗帜，连周围显著的建筑物及其它自然物等也看不见，大大加大作业难度。
拖拉机为了进入接下来的施工线时，拖拉机需要在畦头部分笔直的进入下一根目标施工线，但是现存的导航系统中没有生成这种导航线的功能，虽然能够进入下一根施工线，但是因为在没有标记的情况下进入下一根施工线，在进入下一根施工线时，会造成拖拉机蛇形驾驶等情况。
(2)导航系统的应用
如上所述，在农田施工的时候，拖拉机通常是反复直线行驶。从开始点到结束点行驶一次之后，把这个线路平行移动在农田上构成多条路径，并在地图上表示这个路径的导航系统。这种应用近年来被广泛应用。
利用这种导航系统，因为可以在画面上显示拖拉机的位置是否在上述的路线中偏离了。所以操作员无需设定特别标记，使得更有效率的进行农业施工。
这样的导航系统中，上述的路线，一般被称为施工导航线。例如在矩形的农田中，施工导航线的制作方法一般如下所述:
(a )最初的一次，拖拉机沿着农田的某一条边，从这条边的一个顶点到另一个顶点，进行直线行驶，记录下这条直线路径(初始施工线)。参照图20 (a)。
(b)以记录下的路径作为对象，往农田内部方向，按照设定的距离进行平行移动，从而生成多条直线路径(施工线)。参照图20 (b)o
(c)生成的多条直线路径(施工线)的集合，定义为“施工导航线”。参照图20(C)。 根据上述这样的流程，即可生成施工导航线。
已有技术文献:
专利文献I特刊平成I O — O 6 6 4 O 3号公报，记述了在农田施工车辆的驾驶过程中，在施工车辆上可以监视施工的轨迹和施工方向的系统；专利文献2特刊2 0 0 8 -0 1 7 7 3 5号公报中，记述了农业施工用施工线的显示设备。特别是，以等高线为基础，生成施工线作为特征；特许文献3特刊2 0 0 8 - 3 0 4 4 1 2号公报，记述了关于拖拉机路径计算方法的技术。特别是，记述了对应于拖拉机是否牵引拖车的情况下，计算对应于施工线之间的间隔变化的最佳路径的发明。
以上现有技术存在的未解决的问题
(I)不熟练的人、凭感觉驾驶拖拉机时，有时候不能够进行直线驾驶。结果，导致农药散播等农作业效率非常低，作业时间增大，造成农作物质量的低下。
以前的导航系统，虽然可以解决这个问题。但是在导航线生成的时候，初始的一条路径必须由人员驾驶才能生成。这样导致了如果初始路径不能够正确驾驶，施工导航线的整体就不能被正确的生成。结果可能导致施工的效率低下。
(2)—般来说，在农业施工中，根据拖拉机的施工宽度作为距离来平行移动路径(施工导航线)，为了不残留未施工的部分，驾驶拖拉机。这个宽度随着施工的变化而变化，随着牵引拖车的宽度变化来调整。还有，在农药散布的时候，如果有重复施工的部分就会造成“散布浪费”，会影响农作物的生长。所以必须严格设定每条路径(施工导航线)的施工宽度和严格按照规定的路径驾驶拖拉机。
但是矩形以外，比如多边形的农田，为了和矩形农田一样，全部施工，必须没有缝隙的严格的设定每条路径。但是，在多边形的农田，为了严格设定每条路径的间隔，很难判断拖拉机旋回的区域和位置，因此造成判断困难。
(3)特别是，在目前为止的导航系统中由直线路径(施工线)构成的施工导航线就像上述一样能够被自动设定，但是，每一条路径之间的部分(连接部分)，将没有导航功能，驾驶员根据自己的判断驾驶拖拉机旋回和折返等，然后使拖拉机进入下一条路径(施工线)。就是说，农田内部的路径(施工线)是由系统设定的，但是在实际驾驶拖拉机的时候，农田的外部或外围部分(畦头)，由驾驶员按照自己的判断控制驾驶拖拉机的旋回和折返。当然，这个畦头部分对于每个农田来说有很大的不同，所以要做相同的处理会比较困难。而且，在畦头部分驾驶拖拉机旋回以后，拖拉机需要最短距离的进入下一条应该施工的路径(施工线)，所以需要直线进入农田。这样的驾驶动作对于不熟练驾驶的驾驶员来说非常困难，很容易偏离施工导航线。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种农田导航系统和农田导航方法及其软件和软件的存储设备。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是:一种农田导航系统和农田导航方法及其软件和软件的存储设备，其特征在于，包括在农田中表示包含拖拉机的农田施工线的施工导航线和对拖拉机进行导航的农田导航系统，所述的对拖拉机进行导航的农田导航系统包含农田数据的农田数据定义部分和以农田数据为基础，对于操作员显示施工导航线的导航部分，所述的农田数据定义部分包含:操作员根据农田形状输入多边形数据的输入方法和，利用上述的输入多边形数据生成农田形状的农田形状生成方法和，以上述农田数据定义作为特征的农田导航系统。 所述的农田导航系统包含:操作员可以制定任意的方向作为施工行进方向的指定方法和，以该方法在农田数据中进行定义的农田形状和施工行进方向作为特征的农田导航系统。
所述的农田导航系统包含:操作员输入多边形的任意一条边，都可以被操作员指定作为施工行进方向的指定方法和，以该方法在农田数据中进行定义的农田形状和施工行进方向作为特征的农田导航系统。
所述的农田导航系统包含:操作员以输入地点作为施工开始位置的指定方法和，以该方法在农田数据中进行定义的农田形状和施工开始位置作为特征的农田导航系统。
所述的农田形状生成方法包含:在画面上显示地图信息的表示方法和，操作员取得上述画面上显示的地图信息中输入多边形数据和，取得构成多边形的各条边的数据的取得方法，以及取得构成多边形的各条边的数据后，连接各条边生成上述多边形数据的生成方法。
所述的农田定义部分包含:操作员为了设定畦头部分，输入该畦头边的输入方法和，上述输入的边可以通过设定的距离进行平移，平移前的边和平移后的边的中间部分定义为畦头的畦头定义方法和，以该方法在农田数据中进行定义的农田形状、施工行进方向、包含上述畦头和施工领域的农田数据。
所述的农田数据定义部分包含:上述农田形状中，除去所述的畦头部分，确定施工领域的确定方法，和以该方法在农田数据中进行定义的农田形状、施工行进方向、包含上述畦头和施工领域的农田数据。
所述的导航部分包含:在所述的施工领域中所述的指定的行进方向与平移后施工线路径和，利用拖拉机施工宽度进行分隔形成直线路径群的形成方法和，在所述的畦头部分，连接所述的直线路径群生成连接路径的生成方法和，连接所述的直线路径群和所述的连接路径，生成全体的施工导航线的生成方法和，对于所述的操作员显示所述的施工导航线的显示方法。
所述的连接路径的生成方法是，生成使得上述拖拉机进行折返，或方向转换，或旋回的最短路径的连接路径，所述的显示方法是，向上述操作员显示包括连接路经在内的施工导航线。
所述的连接路径的生成方法是，在上述拖拉机的旋回半径和所述畦头的宽度的基础上，判断可以使拖拉机能够旋回的模式，然后生成该模式的连接路径。
所述的连接路径的生成方法是，上述农田形状是任意的凸多边形的时候，在所述的畦头部分，生成从所述的直线路径能够进入到所述的施工领域中相邻的下一条施工线的连接路径。
所述的导航部分包含:输出拖拉机当前位置的GNSS接收机和，所述的农田数据定义部分中定义的农田数据中，在所述的GNSS接收机输出的拖拉机当前位置的规定范围内检索农田的检索方法和，显示利用上述的检索手段检索出的一个以上的农田的显示方法和，从利用上述显示方法显示的农田中，操作员选择施工对象农田的输入方法和，所述的显示方法向操作员显示所述的输入的农田的施工开始位置、施工方向和施工线的条数。
所述的导航部分包含:输出拖拉机当前位置的GNSS接收机，所述的GNSS接收机，在施工开始的时候，将施工对象农田的农田数据中预先登录的位置作为已知点，将该已知点与上述GNSS接收机输出位置之间的误差进行置零，施工期间，通过所述的GNSS接收机输出的变化位置检测出的显示在地图上的坐标和实际坐标之间的误差一直被消除，从而使检测出的坐标和实际坐标之间相吻合。
在农田施工的时候可以修正GNSS接收机误差的导航方法包括:所述的农田数据中，包含已知点和该点的坐标数据，施工开始的时候，操作员选定上述农田的农田数据中的上述已知点位置后，移动上述拖拉机至上述已知点，移动完成后，在上述已知点处，所述的GNSS接收机进行误差修正，然后，在上述拖拉机在农田内行走的时候，所述的操作员输入开始点A的坐标和中间点B的坐标，输入完成后，连接所述的开始点A和中间点B的直线，推算出施工导航线，上述构成的施工导航线在显示屏上显示，上述操作员利用上述施工导航线的方向识别行进方向。
所述的导航方法中，所述的中间点B点，需要与所述的开始点A点相隔10米以上。
在农田施工的时候可以修正所述的GNSS接收机误差的导航方法包括:所述的农田数据中，包含已知点和该点的坐标数据，施工开始的时候，操作员选定上述农田的农田数据中的上述已知点位置后，移动上述拖拉机至上述已知点，移动完成后，在上述已知点处，对所述的GNSS接收机进行误差修正，然后，在上述拖拉机在农田内行走的时候，所述的操作员输入开始点A的坐标和结束点C的坐标，输入完成后，连接所述的开始点A和结束点C的直线，推算出施工导航线，上述构成的施工导航线在显示屏上显示，上述操作员利用上述施工导航线的方向识别行进方向，并识别上述开始点到终点的农田边缘。
所述的在农田中表示包含拖拉机的农田施工线的施工导航线和对拖拉机进行导航的农田导航系统包括:定义包含所述的农田的数据的农田数据的农田数据定义部分和，以农田数据为基础向操作员显示施工导航线的导航部分，所述的导航部分包含利用箭头显示所述的拖拉机的行进方向的显示方法，所述的显示方法有两种即:以当前位置为基点的行走方向的箭头显示作为第I方法，和考虑驾驶操作延迟而以一定时间以后推算出的位置为基点的行走方向的箭头显示作为第2方法，所述的第I方法和第2方法中的任意I种或全部的两种方法，是显示所述的拖拉机的行进方向的箭头的显示方法。
所述的显示方法，除了拖拉机行进方向的箭头显示以外，还有施工导航线的终点方向的箭头显示，所述的终点方向的箭头显示在施工导航线是曲线的情况下，特别有效。
所述的显示方法，除了拖拉机行进方向的箭头显示以外，还包括当施工线距离长的时候，为了防止方向盘的突然转向，拖拉机沿着目标施工线行走的车体方向的箭头显示。
所述的农田数据中，至少包含地图信息和农田形状，所述的地图信息至少包含:保存农田以外道路的道路图层数据和保存农田以外的建筑物的建筑物图层数据，所述的导航部分包含操作员选择需要显示的图层的数据的输入方法，所述的显示方法，将上述选择的图层的地图信息作为背景图，同上述农田数据中的上述农田形状共同显示。
所述的农田数据中，至少包含地图信息和农田形状，所述的地图信息中，至少包含保存侧沟的侧沟图层的数据和，保存障碍物的障碍物图层的数据，所述的导航部分包含操作员选择需要显示的图层的数据输入方法，所述的显示方法是，将上述选择的图层的地图信息作为背景图，同上述图层数据中的上述农田形状共同显示，所述的拖拉机，在同上述测沟和障碍物的距离进入警戒值范围内的时候，会发出警告。
所述的农田数据中，至少包含地图信息和农田形状，所述的地图信息中，至少包含保存侧沟的侧沟图层的数据和保存障碍物的障碍物图层的数据，所述的导航部分包含操作员选择需要显示的图层的数据输入方法，所述的显示方法是，将上述选择的图层的地图信息作为背景图，同上述农田数据中的上述农田形状共同显示，所述的拖拉机，在同上述侧沟和障碍物的之间的距离进入警戒值范围内的时候，会显示绕开路径。
所述的农田数据中，至少包含