须向左移动0.78米。参照图11中的【向左箭头+0.78米】。
这里需要说明的是,拖拉机20a为了使箭头和施工导航线沿同一个方向行走,拖拉机20a的施工线和行走的轨迹不能重复。
Cl)预测的行走方向的箭头表示
画面上的箭头显示基本上是由拖拉机20a的位置和方向表示出来的,本发明中,拖拉机20a的当前位置,是由过去数据和现在数据计算出的近似曲线推算出l_2s后的预测位置。在这个预测位置的基础上,生成的行走方向用箭头表示。这样做可以避免由于方向盘操作的时间延迟产生的蛇形行走现象。这种利用预测的行走方向的箭头表示的例子如图10所示。特别的,使用预测行走方向的箭头表示,在曲线运动中对于操作员来说能够提供有用的信息。预测行走方向的箭头表示的显示/非显示可以由操作员自主选择。
(2)当前行走中的施工导航线的终点方向的箭头表示
本发明导航部分20中,也可以使用当前行走施工导航线终点方向的箭头表示。这种表示能够知道最终应该往哪个方向行走。这种表示可以通过导航软件20e实现,也就是操作员可以选择施工导航线的终点方向的箭头表示的显示/非显示。如图10所示的画面中的箭头表示只有起点和初始化,没有终点,即操作员选择了施工导航线的终点方向的箭头表示的非显示。
(3)目标车体方向的箭头表示
本发明导航部分20中,也可以显示目标车体方向的箭头。这种表示可以识别车体往什么方向倾斜会更好。这种表示可以通过导航软件20e实现,操作员可以选择目标车体方向的箭头表示显示/非显示。
目标车体方向的箭头表示如图21所示。图21中,显示了为了沿着施工导航线行走,方向盘需要返回的方向304,这个为了沿着施工导航线行走,方向盘需要返回的方向304就是目标车体方向的箭头。
图21 (I)中的农田308设定的直线施工导航线(行走线306),显示了拖拉机20a沿着施工导航线行走的路径。在图21 (I)中,显示的行走中的施工导航线的终点方向300就是上述(2)中所提到的【现在的行走中的施工导航线的终点方向的箭头表示】。同时,图21
(I)中还显示了现在或预测的前进方向302,这就是上述(I)中的【预测的行走方向的箭头表不】。
本系统的特征之一是不仅仅可以显示拖拉机20a的行走方向,还可以显示目标车体方向的箭头,这样就可以辨别方向盘往哪个方向返回会更恰当,是的拖拉机20a可以更平稳的行走。与此相对,如果单单显示行走线306和拖拉机20a的行走轨迹之间的偏移(偏移量),拖拉机就不会非常明确的显示方向盘应该操作多少程度才可以返回,这样对于不熟练的操作员会造成方向盘的频繁操作,非常容易造成拖拉机蛇形行驶。如果只显示行走线306的箭头,驾驶员可能会因为由于匆忙转向,使得转向过大而引起的沿着行走线306蛇形驾驶的可能。因此,为了不产生蛇形驾驶,沿着行走线306的平缓驾驶的方向也应该被计算。这个计算出的方向也作为目标车体方向的箭头表示。特别的,这种目标车体方向的箭头表示,对于行走线306是曲线情况下特别有用。如图21 (2)所示。在图21 (2)中,农田308中,设定了曲线行走线306,和图21 (I)—样,相对于拖拉机20a,显示了现在或预测的前进方向302、行走中的施工导航线的终点方向300和为了沿着施工导航线行走,方向盘需要返回的方向304。这个为了沿着施工导航线行走,方向盘需要返回的方向304就是上述的目标车体方向的箭头表示,特别适合于图21 (2)中的曲线行走线306。
在行走线306是直线的情况下如图21 (I)所示,因为现在或预测的前进方向302和行走中的施工导航线的终点方向300大致相同,所以可以沿着两者相同的方向行走来确保大致沿着行走线306行走。相对地,行走线306是曲线的情况下,如图21(2)所示,因为现在或预测前进方向302和行走中的施工导航线的终点方向300不同,所以两者不能实现机械相同的行走,所以在曲线行走线306的情况下作业,显示为了沿着施工导航线行走,方向盘需要返回的方向304,对于操作员的驾驶特别有用。
在图22中,显示了实际在农田中操作时上述3种箭头表示的例子的说明图。参照附图22,显示了农田308中拖拉机20a行走的样子、显示了行走中的施工导航线的终点方向300、现在或预测的前进方向302,和为了操纵方向盘显示的车体的方向310。在图21中显示的是上述目标车体方向的一个例子,图中显示了为了沿着施工导航线行走,方向盘需要返回的方向304,像这样的显示,可以转动方向盘使两个箭头(行走中的施工导航线的终点方向300,和现在或预测的前进方向302)相一致,从而达到沿着目标线行走。这时候,操作员可以选择对为了操纵方向盘显示的车体的方向310的表示为显示/非显示。
(4)重复行走部分的显示
本发明的导航部分20中,可以在画面上显示行走过的部分(施工部分),操作员可以用视觉来识别。具体地说,这台拖拉机20a的宽度作为施工宽度,拖拉机20a行走轨迹(施工宽度)的范围,就是施工过的领域(施工完成领域)。在画面上用预先设定好的颜色来表示施工完成的领域,操作员可以通过图像来知道目前为止已经施工完成的领域。此时,已经行走过的部分(施工完成领域)和最新的行走过的部分(最新的施工完成领域)相重复的情况下,可以使用其他的颜色来表示重复的领域。这里所说的重复部分就是,最新行走过的领域(最新的施工过的领域)和过去行走过的领域(施工过的领域)相重复的部分。
一般来说导航系统的自身,重复的原则设定为“O”。例如在农药散播的情况,不希望重复地散播农药;还有肥料散播的时候也同样不希望重复。所以农田中施工导航线的间隔一般都是与拖拉机的宽度相同的,以此来设定施工导航线。
本发明的导航部分20中,可以在画面上使用设定的颜色显示行走过的部分(施工过的领域),操作员可以通过视觉容易地知道已经施工过的领域。这样的例子如图17所示。这样用颜色来区分表示可以分辨出施工过的领域和过去施工过的领域之间的重复施工的部分。像这样各个领域的分辨,可以保存在后述的施工记录和报表等中。这个结果可以作为将来施工的参考。关于报表的详细说明,在后述“第9在实际行走数据的基础上生成农田数据”中将详细说明。以上这种颜色设定的方法使驾驶员可以驾驶自己的拖拉机20a,不重复行走到过去已经施工过的领域,同时可以视觉识别是否正在重复的蛇形驾驶。
第四,施工路径的行走和导航模式的替换
在导航过程中,把施工导航线作为目标的同时,也有可能想在其他的施工线上施工,在这种情况下,本发明导航系统可以实现导航线的切换。
导航模式如附图13所示,本发明的导航系统分为直线导航、曲线导航、最新行走完成领域导航和旋回导航等四种导航模式。图13 (I)是直线导航的说明图,图中在上述的起点(A)、中间点(B)和终点(C)的基础上生成农田内的施工导航线,以及畦头部分的连接线(图13中的点线),这两种线共同构成了所有的施工导航线。图13 (2)是由曲线生成的导航线的曲线导航模式的原理的说明图。图13 (3)是以最新行走完成领域作为导航线的导航模式的原理的说明图。图13 (4)是生成可以在农田内旋回行走的导航线的旋回导航模式的原理的说明图。
如附图14所示,直线导航的情况下有五种行走模式,操作员可以从中选择任意一种模式进行施工。
直线导航如图14 (I)所示,由农田内的多条施工导航线和畦头部分的连接线相连接而构成所有的施工导航线(这些施工导航线在图13 (I)中,使用点线表示)。本发明导航系统根据连接线的不同连接方法可以构成不同的导航线,如图14所示,为直线导航的情况下,本发明导航系统采用不同连接方法构成的五种行走模式下的施工导航线。
如图14 (I)所示为第一种行走模式下的施工导航线,从初始的施工线开始,跳过2根施工线到下一条施工线行走(施工),随后跳过I根线到前一条施工线行走(施工),然后跳过3条施工线到下一条施工线行走(施工),再跳回2条施工线到前一条施工线行走(施工)。然后跳过3根施工线到下一条施工线行走(施工),随后跳过I条施工线到前一条施工线行走(施工)。这样重复直到最后结束。
如图14( 2 )所示为第二种行走模式下的施工导航线,首先行走完农田内的一条施工线,然后按照施工宽度在畦头部分进行U型返回,再进入相邻的一条施工线,继续行走。
如图14 (3)所示为第三种行走模式下的施工导航线,从初始的施工线开始,按照隔行跳跃的方法进行行走(施工),走到农田边缘以后,转到相邻的施工导航线上,继续按照隔行跳跃的施工线行走(施工),最终会重新回到出发点。
如图14 (4)所示为第四种行走模式下的施工导航线,首先从农田外围的施工线开始行走(施工),然后按次序往内侧的施工线行走(施工),最后行走到中间的施工线以后结束。
如图14 (5)所示为第五种行走模式下的施工导航线,从初始的施工线开始,跳过3根施工线到下一条施工线行走(施工),随后跳回2根线到前一条施工线行走(施工)。然后再跳过3条施工线到下一条施工线行走(施工),随后跳回2条施工线到前一条施工线行走(施工)。然后跳过3根施工线到下一条施工线行走(施工),随后跳回2条施工线到前一条施工线行走(施工)。然后跳过3根施工线到下一条施工线行走(施工),这样重复直到最后结束。
直线导航的情况下,选择这五种导航模式进行施工时,为了尽量避免拖拉机20a的后退行驶和旋回距离在旋回半径2倍(直径)以上,操作员实现应该在系统中设定能够自动的跳过几条施工线的处理。这样设置了一定的距离以后,可以使畦头部分的连接线(路径)成为U型,从而避免拖拉机20a后退行驶。
第五,畦头部分的线(连接路径)
以上已经说明了农田内的施工导航线可以设定为多条,然后设定在畦头部分的连接线(线),从而构成整体的施工导航线。接下来将对畦头部分的线(连接路径)进行说明。
如上所述,施工对象农田由畦头部分和施工领域构成。在施工领域中的施工导航线称为施工线(或者,单纯地称为线)。 如附图15所示,为本发明的导航系统中,包含的畦头部分的拖拉机20a的3种旋回路径模式。旋回路径是根据农田中的施工线(连接施工对象的施工线)之间的距离很窄时,拖拉机20a必须自动折返的情况下,与之相对应推算出的旋回线,这些旋回线的形状将在画面上显示出来。
本发明的导航系统中的旋回模式,由图15 (1)、图15 (2)和图15 (3)的3种模式构成。施工线之间的距离宽的情况下,适用于图15 (3)模式(旋回过程参照图15 (4))。施工线之间的距离窄的情况下,由于必须进行折返行驶,所以适用于图15 (2)模式,进入下一条施工线的时候,尽量使用直线方法进入。如果畦头部分很窄的情况下,则不适用图15(2)的模式,此时适合采用图15 (I)的模式。根据上述说明,施工过程中,操作员根据必要的条件而推算出适当的模式,选择采用相应的旋回线。这个计算是在定义部分10中的计算机1b中完成,完成定义的施工导航线,在导航部分20中的专用设备20b中可能被再次计算,这是因为考虑到对应于农田的现状有可能有必要变更折返模式。
第六,曲线导航
曲线导航的施工过程,可以根据施工的情况,从图14 (2)和图14 (3)所示的2种行走模式中选择I种。这2种行走模式分别是相邻线(施工线)施工模式和隔行线(施工线)施工模式。
在如前面所述的高级模式(或【基于地图的导航或地图导航】)导航下,可以选择上述的直线导航的情况下有五种行走模式中的任意一种。相对于直线导航,曲线导航则是一种简单模式导航,可以从上述图14 (2)和图14 (3)所示的2种行走模式中选择适宜的模式。
曲线导航模式的情况中,构成导航线的每条施工线可以是直线(线段)或是曲线(圆弧)。总之,全体的施工导航线由直线和曲线构成。如图18所示,说明了从拖拉机20a的行走轨迹中推算出施工导航线的情况,关于该动作将在下面进行详细说明。
第七,上回导航的继续功能(继续施工功能)
本发明的导航系统,可以实现继续上回行走(施工)的继续导航功能。
首先,导航至上回施工的结束位置,然后可以从该位置出发,更换其他的导航模式进行继续施工。例如,规定的导航在I天内没有完成,施工结束后本系统的电源OFF的时候,如果导航还没有完全结束,可以利用存储设备自动地保存目前为止的导航结果。下一次(例如第二天)施工重新开始的时候,接入本发明导航系统的电源(专用设备20b的电源),查询是否存在着上回没有还未结束的导航,如果在存储设备中存在着中途结束的导航数据,就会出现相应的对话框,提示操作员关于继续昨天(上回)导航的信息。
如上所述,在通常的农业施工中,施工不能在I天内完成,第二天(又称为下一回)继续该施工的情况称为“继续施工模式”,这个功能称为继续施工功能。利用该功能,可以选择前日(上回)的施工数据。
第八,恢复(Recovery)功能(同上述第七中的继续施工功能