自動耕作方法、及び自動耕作システム
【課題】農地における農作業を効率よく行えるようにする。
【解決手段】隣接配置された複数のアンテナを備える基地局２００を農地４の近傍に設け、アンテナの夫々から無線信号を送信し、耕作機構４１９を備えた農機３００に、情報処理装置１００と、アンテナの夫々から送信される無線信号の位相差に基づき自身の現在位置を標定する位置標定装置４１１とを設け、農機３００は、農地４について設定されたコースとコースを走行中に耕作機構４１９が行う農作業とを記憶し、位置標定装置４１１によって標定される現在位置と記憶しているコースとに基づき、農機３００の操舵機構４１７又は動力機構４１８を制御してコースに沿って自律走行するとともにその走行中に耕作機構４１９による農作業を行うようにする。
【解決手段】隣接配置された複数のアンテナを備える基地局２００を農地４の近傍に設け、アンテナの夫々から無線信号を送信し、耕作機構４１９を備えた農機３００に、情報処理装置１００と、アンテナの夫々から送信される無線信号の位相差に基づき自身の現在位置を標定する位置標定装置４１１とを設け、農機３００は、農地４について設定されたコースとコースを走行中に耕作機構４１９が行う農作業とを記憶し、位置標定装置４１１によって標定される現在位置と記憶しているコースとに基づき、農機３００の操舵機構４１７又は動力機構４１８を制御してコースに沿って自律走行するとともにその走行中に耕作機構４１９による農作業を行うようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動耕作方法、及び自動耕作システムに関し、とくに農地における農作業を効率よく行うための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、輸入作物等に対する国際競争力を確保すべく農業のより一層の効率化が求められており、農地における農作業を効率化するための様々な取り組みがなされている。例えば特許文献１には、農作業効率の向上や農作業コストの低減、農作業の省力化等を図るべく、車体の走行位置を認識するＧＰＳ受信装置を備え、認識した圃場領域内を認識した経路で走行する自律走行手段が設けられている農業用作業車が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８６３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、農地の形状や土質、土壌などの農地の性状は必ずしも均質ではなく、例えば土質の固い場所は入念に耕し、養分や水が不足しているような場所では適切な量の肥料や水を補給するなど、農作業は場所ごとに適切な方法で行う必要がある。このため、農地における農作業の完全な自動化を実現しようとすれば、農機の現在位置を正確に特定する仕組みが不可欠である。また場所ごとに適切に農作業を行おうとすれば、現状のＧＰＳの精度は必ずしも充分であるとはいえない。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、農地における農作業を効率よく行うことが可能な自動耕作方法、及び自動耕作システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための主たる発明は、自動耕作方法であって、隣接配置された複数のアンテナを備える基地局を農地の近傍に設け、前記アンテナの夫々から無線信号を送信し、耕作機構を備えた農機に、情報処理装置と、前記アンテナの夫々から送信される前記無線信号の位相差に基づき自身の現在位置を標定する位置標定装置とを設け、前記農機は、農地について設定されたコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とを記憶し、前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行うこととする。
【０００７】
本発明によれば、位置標定装置により標定される正確な現在位置に基づき、予め設定されたコースに沿って正確に自律走行することができる。また位置標定装置により標定される正確な現在位置に基づき、予め設定された農作業を正しい位置で正確に行うことができる。このため、従来、人手に頼らざるを得なかったような作業についても自動化することが可能となり、農作業の効率化を図ることができる。
【０００８】
本発明の他の一つでは、前記情報処理装置は遠隔した場所に設けられたサーバ装置と通信可能に接続し、前記情報処理装置は、前記現在位置及び行った前記農作業の内容をサーバ装置に送信し、前記サーバ装置は、前記現在位置及び前記農作業の内容を受信し、受信した前記現在位置に基づく走行履歴と受信した前記農作業の内容に基づく農作業の履歴とをユーザに提示しつつ、前記農地について設定されるコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とをユーザから受け付け、ユーザから受け付けた前記コースと前記農作業とを前記農機に送信し、前記情報処理装置は、前記サーバ装置から送られてくる前記コースと前記農作業とを記憶し、前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行うこととする。
【０００９】
本発明によれば、ユーザは過去の走行履歴と農作業の履歴とを参照しつつ、農機が走行すべきコース及び農機が行うべき農作業を設定することができる。例えば植え付けの際の走行履歴を参照することで、施肥が必要な場所や刈り取りを行う場所を正確かつ容易に特定した上で走行コース及び農作業を設定することができる。
【００１０】
本発明の他の一つでは、前記農機は農地の土壌又は土質に関する情報を取得するセンサを備え、前記農機は、前記自律走行中に前記センサを介して前記情報を取得し、取得した前記情報を、当該情報を取得した位置と対応づけて土性情報として記憶することとする。例えば農機は、自律走行中に耕運装置のロータリーにかかるトルクを検出するトルクセンサから取得される情報を、当該情報を取得した位置と対応づけて土性情報として記憶する。
【００１１】
このように、農機は、走行中に農地の土壌又は土質に関する情報を取得し、取得した情報をその取得位置と対応づけて土性情報として記憶するので、走行中に農地の土壌又は土質に関する情報を自動的に取得することができる。これによれば、土の固いところ（耕作が難しいところ）などの情報を自動的に取得することができ、例えば、土の固いところは農機の走行速度を減速して念入りに耕すなど、次回以降の耕作時の参考にすることができる。また農家は帳面等による面倒な管理をすることなく、過去の農作業の履歴を簡便かつ確実に管理することができる。
【００１２】
本発明の他の一つでは、前記耕作機構は、余剰の収穫物を前記農地に放置する機能、及び放置した前記収穫物を回収する機能を備えた収穫装置であり、前記農機は、前記自律走行に際し、前記コースを走行中に前記耕作機構により余剰の収穫物を放置するとその位置を放置位置として記憶し、前記農機は、前記自律走行に際し、過去の前記自律走行において記憶した前記放置位置に放置されている前記収穫物を回収することとする。
【００１３】
本発明によれば、農機は過去の自律走行に際して収穫物を放置した場所を正確に特定して回収することができる。このため、農機は無駄な動作をすることなく迅速かつ確実に収穫物を回収することができる。
【００１４】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、農作業を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】自走耕作システム１の概略的な構成を示す図である。
【図２】サーバ装置１００のハードウエア構成を示す図である。
【図３】サーバ装置１００が備える主な機能を示す図である。
【図４】農地情報１３１を示す図である。
【図５】コース情報１３２を示す図である。
【図６】走行履歴１３３のレコード構成を示す図である。
【図７】農作業履歴１３４の一例を示す図である。
【図８】土性情報１３５の一例を示す図である。
【図９】基地局２００のハードウエア構成を示す図である。
【図１０】基地局２００が備える主な機能を示す図である。
【図１１】農機３００の構成を示す図である。
【図１２】位置標定装置４１１のハードウエア構成を示す図である。
【図１３】位置標定装置４１１が備える主な機能を示す図である。
【図１４】位置標定信号のデータフォーマットを示す図である。
【図１５】基地局２００と農機３００との位置関係を説明する図である。
【図１６】アンテナ群２１５を構成しているアンテナ２１５１と農機３００との位置関係を説明する図である。
【図１７】位置標定システム１０の利用現場における、基地局２００と農機３００の位置関係を示す図である。
【図１８】位置標定処理Ｓ１８００を説明するフローチャートである。
【図１９】メニュー画面１９００の一例である。
【図２０】コース情報設定画面２０００を示す図である。
【図２１】コース編集欄２０１３の一例である。
【図２２】コース編集欄２０１３の一例である。
【図２３】コース編集欄２０１３の一例である。
【図２４】監視制御御画面２４００を示す図である。
【図２５】農機制御メニュー画面２５００を示す図である。
【図２６】サーバ装置１００及び農機３００の具体的な動作を説明するフローチャートである。
【図２７】Ｓ２６０５の自律走行の内容を詳細に説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１は実施形態として説明する自走耕作システム１の概略的な構成を示す図である。同図に示す自走耕作システム１は、例えば、稲、麦、雑穀、豆類、芋類、野菜、果物などの農作物を栽培する農地４に適用される。
【００１９】
自走耕作システム１は、農地４の畝（うね）、畦道（あぜみち）、農道等の農地４の近辺に設けられる一つ以上の基地局２００、サーバ装置１００、及び耕作を行う農機３００を含む。
【００２０】
このうちサーバ装置１００は、自動耕作システム１を管理している耕作者３の住居などに設けられる。農機３００は、例えば、耕運機、播種機（種苗・植え付け機、田植機、野菜移植機等）、収穫機（野菜収穫機、コンバイン等）、回収機などである。
【００２１】
サーバ装置１００と基地局２００とは、有線又は無線の通信方式により通信可能に接続されている。またサーバ装置１００と農機３００とは、有線又は無線の通信方式で通信可能に接続されている。尚、本実施形態では、サーバ装置１００と農機３００とは、基地局２００を介して有線又は無線の通信方式により通信可能に接続されているものとする。
【００２２】
図２にサーバ装置１００のハードウエア構成を示している。同図に示すように、サーバ装置１００は、ＣＰＵ１１１、メモリ１１２、ハードディスク１１３、入力装置１１４、表示装置１１５、及び基地局２００と通信するための通信インタフェース１１６を備える。
【００２３】
ＣＰＵ１１１は、メモリ１１２に記憶されているプログラムを実行することによりサーバ装置１００が提供する様々な機能を実現する。入力装置１１４は、ユーザから操作入力を受け付ける、キーボードやマウスなどのユーザインタフェースである。表示装置１１５は、ユーザに視覚的な情報を提供する、液晶モニタやブラウン管ディスプレイなどのユーザインタフェースである。通信インタフェース１１６は、基地局２００と通信するためのインタフェースである。
【００２４】
図３にサーバ装置１００が備える主な機能を示している。サーバ装置１００は、農地情報管理部１２１、耕作情報管理部１２２、及び情報送受信部１２３を備える。
【００２５】
農地情報管理部１２１は、農地４に関する地理的な情報（地図情報、地形情報、地勢情報等）を農地情報１３１として管理している。
【００２６】
耕作情報管理部１２２は、コース設定部１２２１、履歴管理部１２２２、及び土性情報管理部１２２３を含む。
【００２７】
このうちコース設定部１２２１は、ユーザから、農機３００の走行経路（以下、コースと称する。）の設定と、そのコースの走行中に農機３００が行う農作業の設定を受け付け、受け付けた走行経路及び農作業をコース情報１３２として管理（記憶）する。
【００２８】
履歴管理部１２２２は、農機３００の過去の走行履歴を走行履歴１３３として管理する。また履歴管理部１２２２は、過去の走行において行った農作業の履歴を農作業履歴１３４として管理する。
【００２９】
情報送受信部１２３は、コース情報送信部１２３１、農機現在位置受信部１２３２、農作業情報受信部１２３３、土性情報管理部１２３４、及び監視制御部１２３５を含む。
【００３０】
このうちコース情報送信部１２３１は、コース設定部１２２１がユーザから受け付けて記憶したコース情報１３２を農機３００に随時送信する。
【００３１】
農機現在位置受信部１２３２は、後述する位置標定の機能によって取得される、農機３００の現在位置を示す情報（以下、農機現在位置と称する。）を、農機３００から随時受信する。農機現在位置受信部１２３２は、受信した農機現在位置を走行履歴１３３として管理する。
【００３２】
農作業情報受信部１２３３は、農作業に関する情報（以下、農作業情報と称する。）を農機３００から随時受信する。受信した農作業情報を農作業履歴１３４として管理する。
【００３３】
土性情報管理部１２３４は、農機３００から送られてくる、農機３００が農地４を走行中に取得した農地４の土性に関する情報（農地の土壌に関する情報（酸性度、窒素含有率、リン酸含有率などの土の化学的性質に関する情報）や土質に関する情報（地盤、土層などの土の物理的又は力学的性質に関する情報）。以下、土性情報と称する）を受信し、土性情報１３５として管理する。
【００３４】
監視制御部１２３５は、農機３００の状態（農機現在位置、農機の走行状態（走行速度、走行方向等）、農機３００が行っている農作業等）の監視、及び、農機３００の走行制御（走行開始、走行停止、操舵制御、動力制御）や後述の耕作機構４１９の制御（動作開始、動作停止等）を行う。
【００３５】
尚、サーバ装置１００は、農地情報１３１、コース情報１３２、走行履歴１３３、農作業履歴１３４、及び土性情報１３５を、データベースとして管理している。
【００３６】
図４は農地情報管理部１２１が管理する農地情報１３１の一例である。同図に示すように、農地情報１３１は、農地識別子１３１１及び農地データ１３１２の各項目を有する１つ以上のレコードで構成される。
【００３７】
このうち農地ＩＤ１３１１には、農地４を特定する情報（以下、農地ＩＤと称する。）が設定される。農地データ１３１２には、その農地４の形状、地形、地勢などの地理的な情報を示すデータ（地図データ、地形データ、地勢データ等。以下、農地データと称する。）が設定される。
【００３８】
図５にコース設定部１２２１が管理するコース情報１３２のデータ構成を示す。同図に示すように、コース情報１３２は、農地ＩＤ１３２１、農機ＩＤ１３２２、コースデータ１３２３、及び農作業データ１３２４の各項目を有する一つ以上のレコードで構成される。
【００３９】
このうち農地ＩＤ１３２１には、前述した農地ＩＤが設定される。農機ＩＤ１３２２には、農機３００を特定する情報（以下、農機ＩＤと称する。）が設定される。コース１３２３には、ユーザによって設定されたコースを特定する情報（例えば、設定されたコースが通る位置に対応する座標（緯度、経度）の集合）が設定される。農作業データ１３２４には、ユーザによって設定された農作業を特定する情報（耕運、播種、刈り取り、回収等）が設定される。
【００４０】
図６に履歴管理部１２２２が管理する走行履歴１３３のレコード構成を示している。同図に示すように、走行履歴１３３は、農地ＩＤ１３３１、農地ＩＤ１３３２、コースデータ１３３３、走行開始日時１３３４、及び走行終了日時１３３５の各項目を有する一つ以上のレコードで構成される。
【００４１】
このうち農地ＩＤ１３３１には、前述した農地ＩＤが設定される。農機ＩＤ１３３２には、前述した農機ＩＤが設定される。コースデータ１３３３には、農機３００が過去に走行したコースを特定する情報（例えば、農機３００が走行したコースを通る位置座標（緯度、経度）の集合）が設定される。走行開始日時１３３４には、農機３００が走行を開始した日時が設定される。走行終了日時１３３５には、農機３００が走行を終了した日時が設定される。
【００４２】
図７は履歴管理部１２２２が管理する農作業履歴１３４の一例である。同図に示すように、農作業履歴１３４は、農地ＩＤ１３４１、農機ＩＤ１３４２、作業内容１３４３、作業位置１３４４、作業開始日時１３４５、及び作業終了日時１３４６の各項目を有する一つ以上のレコードで構成される。
【００４３】
このうち農地ＩＤ１３４１には、前述した農地ＩＤが設定される。農機ＩＤ１３４２には、前述した農機ＩＤが設定される。作業内容１３４３には、農機３００が実際に行った農作業を示す情報が設定される。作業位置１３４４には、農機３００が実際に農作業を行った位置を示す情報（例えば、農機３００が農作業を行った領域を示す情報）が設定される。作業開始日時１３４５には、農機３００が作業を開始した日時が設定される。作業終了日時１３４６には、農機３００が作業を終了した日時が設定される。
【００４４】
図８は土性情報管理部１２２３が管理する土性情報１３５の一例である。同図に示すように、土性情報１３５は、農地ＩＤ１３５１、位置１３５２、測定日時１３５３、測定内容１３５４、及び測定値１３５５の各項目を有する一つ以上のレコードで構成される。
【００４５】
このうち農地ＩＤ１３５１には、前述した農地ＩＤが設定される。位置１３５２には、農機３００がその土性を測定した位置を示す情報が設定される。測定日時１３５３には、農機３００がその土性を測定した日時が設定される。測定内容１３５４には、農機３００が測定した土性の種類（内容）を示す情報が設定される。測定値１３５５には、土性の測定値が設定される。
【００４６】
図９に基地局２００のハードウエア構成を示している。同図に示すように、基地局２００は、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、通信インタフェース２１３、及びアンテナ群２１５を備えている。
【００４７】
このうちＣＰＵ２１１は、メモリ２１２に記憶されているプログラムを実行し、基地局２００が備える各種の機能を実現する。通信インタフェース２１３は、サーバ装置１００と通信する。無線通信インタフェース２１４は、後述する位置標定のための無線信号を送信する。アンテナ群２１５は、複数の円偏波指向性アンテナ２１５１からなる。アンテナ群２１５の詳細は後述する。
【００４８】
ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、通信インタフェース２１３、及びアンテナ群２１５は、バス２２０を介して互いに通信可能に接続されている。アンテナ群２１５には切替スイッチ２１５２が併設されている。切替スイッチ２１５２は、アンテナ群２１５を構成しているアンテナ２１５１のうちのいずれか一つを設定により又は自動的に選択して無線通信インタフェース２１４に接続する。
【００４９】
図１０に基地局２００が備える主な機能を示している。通信部２６１は通信インタフェース２１３を制御してサーバ装置１００と各種情報の送受信を行う。情報転送部２６２は、基地局２００に送られてくる各情報に、当該基地局の識別子を付帯させて農機３００やサーバ装置１００に転送する。位置標定信号送信部２６３は農機３００の現在位置の標定に用いられる無線信号（以下、位置標定信号と称する）を送信する。設定情報記憶部２６４は、設定情報を記憶する。尚、設定情報には例えば基地局２００の緯度・経度・設置高さなどがある。
【００５０】
図１１に農機３００の構成を示している。同図に示すように、農機３００は、位置標定装置４１１、情報送受信部４１２、コース情報記憶部４１３、土性情報取得部４１５、自律走行制御装置４１６、操舵機構４１７、動力機構４１８、耕作機構４１９、及びセンサ４２０を備える。
【００５１】
位置標定装置４１１は、後述する位置標定を行う装置である。情報送受信部４１２は、サーバ装置１００と各種情報の送受信を行う。例えば情報送受信部４１２は、前述した農機現在位置、農作業情報、土性情報などを随時（例えばリアルタイムに）サーバ装置１００に送信する。また情報送受信部４１２は、サーバ装置１００から送られてくるコース情報１３２、及び、農機３００の操舵機構４１７や動力機構４１８、耕作機構４１９を制御するための情報を随時受信する。
【００５２】
コース情報記憶部４１３は、農機３００が走行したコース及び農作業を記憶する。土性情報取得部４１５は、コースを走行中にセンサ４２０を介して土性情報を取得し記憶する。
【００５３】
自律走行制御装置４１６は、農機３００の操舵機構４１７、動力機構４１８、及び耕作機構４１９を制御する。操舵機構４１７は、ハンドル、レバー等を含む。動力機構４１８は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン、電気モータなどである。
【００５４】
耕作機構４１９は具体的な農作業を行うための装置である。例えば農機３００が耕運機であれば、農機３００は耕作機構４１９としてロータリーを備える。また農機３００が播種機であれば、農機３００は耕作機構４１９として播種作業を行う装置（植付装置）を含む。また農機３００が収穫装置であれば、耕作機構４１９は、収穫物の刈り取り、刈り取った収穫物の脱穀、脱穀した収穫物の集積、運搬可能な量を超えた収穫物の農地４への放置等を行う装置を含む。また農機３００が回収機であれば、耕作機構４１９は、農地４に放置された収穫物を回収する装置（例えばクレーン装置）を含む。
【００５５】
センサ４２０は、耕作機構４１９に設けられるセンサである。例えば農機３００が耕運機であれば、センサ４２０はロータリーにかかるトルクを検出するトルクセンサである。この場合、土性情報受信部４１５は、トルクセンサの検出値を土性情報として取得する。
【００５６】
図１２に位置標定装置４１１のハードウエア構成を示している。同図に示すように、位置標定装置４１１は、ＣＰＵ３１１、メモリ３１２、無線通信インタフェース３１３、指向性アンテナ３１４、タッチパネルや操作ボタン等の入力装置３１５、液晶ディスプレイ等の表示装置３１６、ＲＴＣ（Real Time Clock）等を用いて構成される計時回路３１７、加速度センサ３１８、及びＲＳＳＩ回路３１８（RSSI: Radio Signal Strength Indicator）、農機通信インタフェース３１９を備える。
【００５７】
ＣＰＵ３１１は、メモリ３１２に記憶されているプログラムを実行することにより位置標定装置３００が備える各種の機能を実現する。計時回路３１７は、ＣＰＵ３１１等からの要求に応じて現在時刻を生成／出力する。
【００５８】
図１３に位置標定装置４１１が備える主な機能を示している。同図において、位置標定信号受信部３３１は、無線通信インタフェース３１３により基地局２００から送信される位置標定信号を受信する。情報送受信部３３２はサーバ装置１００と通信し、ファームウエア等の位置標定装置４１１で実行されるプログラムやデータの更新情報や耕作者３に提示するための情報の受信（ダウンロード）、及びサーバ装置１００において用いられる各種情報についての位置標定装置４１１からサーバ装置１００への送信（アップロード）を行う。
情報送受信部３３２のうち端末位置情報送信部３３２１は、端末位置情報をサーバ装置１００に送信する。
【００５９】
情報表示部３３３は、耕作者３に提示する情報を表示装置３１６に出力する。位置標定部３３４は、位置標定信号受信部３３１によって受信された位置標定信号に基づき農機３００の現在位置を標定する。必要な場合には、標定された農機３００の現在位置は、無線通信により位置標定装置４１１から基地局２００に送信され、基地局２００からサーバ装置１００に送信される。位置標定の具体的な仕組みについては後述する。
【００６０】
位置標定情報取得部３３５は、位置標定部３３４によって標定された農機３００の位置を示す情報（以下、農機位置情報と称する。）を取得する。農機位置情報は、基地局２００に設定された直交座標系（Ｘ軸、Ｙ軸）における農機３００の現在位置を示す情報（ΔＸ，ΔＹ）を含む。
【００６１】
本実施形態の自走耕作システム１における、位置標定装置４１１（農機３００）の位置標定に関する仕組みは、基地局２００と当該基地局２００の周辺に存在している農機３００とを含んで構成される位置標定システム１０が備える機能を用いて実現される。
【００６２】
前述した基地局２００の無線通信インタフェース２１４は、アンテナ群２１５を構成している複数のアンテナ２１５１を周期的に切り換えながら、スペクトル拡散された無線信号を送信する。一方、位置標定装置４１１の位置標定信号受信部３３１は、アンテナ３１４によって基地局２００の各アンテナ２１５１から送信される信号を受信する。尚、隣接基地局間での電波の干渉を防ぐべく、各基地局２００は、基地局２００間で同期信号を共有することにより、隣接する基地局２００から同時期に位置標定信号が送信されないように送信タイミングの制御を行っている。
【００６３】
図１４に基地局２００から送信される位置標定信号のデータフォーマットを示している。同図に示すように、位置標定信号は、上述した同期信号６１１、場所コード６１２（ＵＣＯＤＥ）、アンテナ情報６１３、及び測定信号６１４を含んで構成されている。尚、同期信号６１１は、３２ｂｉｔのプリアンブル信号と１６ｂｉｔの同期信号の合計４８ｂｉｔのデータで構成されている。
【００６４】
このうち場所コード６１２（ＵＣＯＤＥ）は、基地局２００の設置場所を特定する情報である。場所コード６１２は、統一基準に従って位置毎に割り当てられる１２８ｂｉｔのコードからなる。
【００６５】
アンテナ情報６１３は、アンテナ２１５１の高さやアンテナ２１５１の識別子、アンテナ２１５１の指向方向を示す１６ｂｉｔのデータ等で構成されている。
【００６６】
測定信号６１４は、農機３００の存在する方向と農機３００までの相対距離を検出するための信号を含み、基点となる４つのアンテナ２１５１を順次切り替えながら送信される２０４８チップの拡散符号を含む。
【００６７】
図１５は農機３００が、基地局２００の近傍に位置している状況を示している。同図に示すように、農機３００（位置標定装置４１１）は、地上高１（ｍ）の位置に存在し、基地局２００は地上高Ｈ（ｍ）の位置に設けられている。基地局２００の直下から位置標定装置４１１までの地表面に沿う距離はＬ（ｍ）である。
【００６８】
図１６に基地局２００のアンテナ群２１５を構成している各アンテナ２１５１と農機３００との相対的な位置関係を示している。基地局２００のアンテナ群２１５を構成している各アンテナ２１５１は、夫々の指向方向が斜め下方向に向くように設置されている。同図示すアンテナ群２１５は、３ｃｍの間隔（この間隔は位置標定信号として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合における１／４波長に相当）をあけて略正方形状に隣接配置された４つの円偏波指向性アンテナを含む。
【００６９】
ここでアンテナ群２１５の高さ位置における水平方向とアンテナ群２１５に対する農機３００の方向とのなす角をαとすれば、
α＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/３（ｃｍ））
となる。尚、上式におけるΔＬ（ｃｍ）はアンテナ群２１５を構成しているアンテナ２１５１のうちの特定の２基と農機３００との間の伝搬路長差である。
【００７０】
アンテナ群２１５を構成している特定の２基のアンテナ２１５１から送信される位置標定信号の位相差をΔθとすれば、上記ΔＬは、
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／２π／λ（ｃｍ）
となる。位置標定信号として、例えば２．４ＧＨｚ帯の電波を用いる場合は波長λ≒１２（ｃｍ）であるので
α＝ａｒｃＳｉｎ（２Δθ／π）
となる。ここで測定可能範囲（−π／２＜Δθ＜π／２）ではα＝Δθ（ラジアン）であるので、上式から基地局２００が存在する方向を特定することができる。
【００７１】
次に上記結果を利用して農機３００の位置を標定する仕組みについて説明する。
図１７に位置標定システム１０の利用現場における、基地局２００と農機３００の位置関係を示している。同図に示すように、基地局２００のアンテナ群２１５の地上高をＨ（ｍ）、農機３００の地上高をｈ（ｍ）、基地局２００の直下の地表面の位置を原点として直交座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸）を設定した場合における、基地局２００から農機３００の方向とＸ軸とがなす角をΔΦ（ｘ）、基地局２００から農機３００の方向とＹ軸とがなす角をΔΦ（ｙ）とすれば、原点に対する農機３００の位置は次式から求めることができる。
Δｄ（ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｘ））
Δｄ（ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｙ））
また原点の位置を（Ｘ１，Ｙ１）とすれば、農機３００の現在位置（Ｘｘ，Ｙｙ）は、
Ｘｘ＝Ｘ１＋Δｄ（ｘ）
Ｙｙ＝Ｙ１＋Δｄ（ｙ）
から求めることができる。
【００７２】
尚、以上に説明した位置標定の原理は、例えば、「武内 保憲，河野 公則，河野 実則、” 2.4GHz帯を用いた場所検知システムの開発”、平成17年度 電気・情報関連学会中国支部第56回連合大会」、特開２００４−１８４０７８号公報、特開２００５−３５１８７７号公報、特開２００５−３５１８７８号公報、特開２００６−２３２６１号公報、及び特開２００８−２５６５５９号公報等に開示されている。
【００７３】
次に位置標定装置４１１の位置標定部３３４によって行われる、農機３００の現在位置の標定処理（以下、位置標定処理Ｓ１９００と称する。）の具体例について説明する。尚、現在位置の標定処理は、例えばサーバ装置１００に農機３００の現在位置を報告するタイミング、位置標定装置４１１のユーザが入力装置３１５に対して所定の操作を行った場合などに随時実行される。
【００７４】
図１８は位置標定処理Ｓ１８００を説明するフローチャートである。同図に示すように、位置標定に際しては、まず位置標定部３３４が、位置標定信号受信部３３１によって受信される位置標定信号を取得する（Ｓ１８１１）。次に位置標定部３３４は、前述した仕組により位置標定信号を用いて農機３００の現在位置を標定して農機位置情報を生成する（Ｓ１８１２）。
【００７５】
図１９はサーバ装置１００が表示装置１１５に表示するメニュー画面１９００の一例である。同図に示すように、メニュー画面１９００は、農地情報管理１９１１、コース情報設定１９１２、及び農機監視制御１９１３の各項目を有する。
【００７６】
このうち農地情報管理１９１１は、農地情報１３１の内容を設定する場合に選択される項目である。ユーザはこの項目を選択することにより提供される設定機能を利用して、農地情報１３１を設定する。
【００７７】
コース情報設定１９１２は、コース情報１３２の内容を設定する場合に選択される項目である。ユーザはこの項目を選択することにより提供される設定機能を利用して、コース情報１３２を設定する。農機監視制御１９１３は、各農地４における農機３００の現在の作業状態を把握する場合に選択される項目である。
【００７８】
図２０は、メニュー画面１９００のコース情報設定１９１２が選択された場合にサーバ装置１００の表示装置１１５に表示される画面（以下、コース情報設定画面２０００と称する。）である。
【００７９】
同図に示すように、コース情報設定画面２０００には、農地４の指定欄２０１１、農機３００の指定欄２０１２、コース編集欄２０１３、コース設定ツール２０１４、農作業設定ツール２０１５、走行履歴表示ボタン２０２１、農作業履歴表示ボタン２０２２、土壌表示ボタン２０２３、土質表示ボタン２０２４、及びコース登録ボタン２０３１などが設けられている。
【００８０】
農地４の指定欄２０１１には、コース情報１３２の設定対象となる農地４の農地ＩＤを指定する。農機３００の指定欄２０１２には、コース情報１３２の設定対象となる農機３００の農機ＩＤを指定する。
【００８１】
コース編集欄２０１３には、農地４の指定欄２０１１で指定された農地４の地図や地形等が表示される。ユーザは、コース設定ツール２０１４や農作業設定ツール２０１５を利用してコース編集欄２０１３にコース情報１３２の内容を設定する。
【００８２】
コース設定ツール２０１４は、コース編集欄２０１３に農機３００のコースを設定するためのツールである。農作業設定ツール２０１５は、農機３００が行う農作業を設定するためのツールである。
【００８３】
走行履歴表示ボタン２０２１は、コース編集欄２０１３に、その農地４における農機３００の走行履歴（走行履歴１３３の内容）を表示させる際に選択する。また農作業履歴表示ボタン２０２２は、コース編集欄２０１３に、その農地４における農作業の履歴（農作業履歴１３４の内容）を表示させる際に選択する。
【００８４】
走行履歴表示ボタン２０２１や農作業履歴表示ボタン２０２２の機能を利用することで、ユーザは、走行履歴や農作業の履歴を参考にしつつ、コース情報１３２を設定することができる。例えば、植え付けの際の走行履歴を参考にすることで、施肥を行うべき位置や刈り取りを行うべき位置を容易かつ正確に把握した上でコース編集欄２０１３に農作業を設定することができる。図２１にコース編集欄２０１３に走行履歴及び農作業の履歴が表示されている様子を示す。
【００８５】
コース情報設定画面２０００の土壌表示ボタン２０２３は、コース編集欄２０１３にその農地４の土壌（土性情報１３５の内容）を表示させる場合に選択する。また土質表示ボタン２０２４は、コース編集欄２０１３にその農地４の土質（土性情報１３５の内容）を表示させる場合に選択する。図２２にコース編集欄２０１３に農地４の土壌が表示されている様子を、図２３にコース編集欄２０１３に農地４の土質が表示されている様子を夫々示す。
【００８６】
これらの機能を利用すれば、ユーザは、例えば、土質に応じて走行速度又はロータリーの動作を設定する、土の固いところは農機の走行速度を減速して念入りに耕す、土壌に応じて施肥の量などを適切に調節する等、その農地４の場所ごとの土壌や土質を参考にしつつ、コース情報１３２を適切に設定することができる。また農家は帳面等による面倒な管理をすることなく、過去の農作業の履歴を簡便かつ確実に管理することができる。
【００８７】
尚、コース情報設定画面２０００のコース登録ボタン２０３１を選択することで、コース編集欄２０１３に設定した内容をコース情報１３２としてサーバ装置１００に登録することができる。
【００８８】
図２４は、図１９に示したメニュー画面１９００において農機監視制御１９１３が選択された場合にサーバ装置１００の表示装置１１５に表示される画面（以下、監視制御画面２４００と称する。）である。同図に示すように、監視制御画面２４００には、農地４の指定欄２４１１、農機表示欄２４１２、及びカメラ映像選択欄２４１５などが設けられている。
【００８９】
監視制御画面２４００の農地４の指定欄２４１１には、監視制御対象となる農地４の農地ＩＤを指定する。農機表示欄２４１２には、指定欄２４１１で指定された農地４及びその農地４に存在する農機３００の現在の様子（走行状態、作業状態）が表示される。
【００９０】
また農機表示欄２４１２に表示されている農機３００の一つを選択すると図２５に示す画面（以下、農機制御メニュー２５００と称する。）が表示される。
【００９１】
農機制御メニュー２５００には、農機表示欄２５１１、走行開始２５１２、走行停止２５１３、操舵制御２５１４、動力制御２５１５、及び耕作機構制御２５１６などが設けられている。
【００９２】
このうち走行開始２５１２は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の自律走行を開始する場合に選択する。走行停止２５１３は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の自律走行を停止する場合に選択する。
【００９３】
操舵制御２５１４は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の操舵機構４１７を制御する場合に選択する。動力制御２５１５は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の動力機構４１８を制御する場合に選択する。耕作機構制御２５１６は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の耕作機構４１９を制御する場合に選択する。
【００９４】
監視制御画面２４００（図２４）のカメラ映像選択欄２４１５を選択すると、農地４（又は農機３００）に設けられているカメラの映像が表示される。
【００９５】
以上に説明したように、ユーザは監視制御画面２４００によって農機３００の現在の作業状態を容易に把握することができる。また農機３００の走行状態や作業状態を簡単に制御することができる。
【００９６】
図２６は、サーバ装置１００及び農機３００の具体的な動作を説明するフローチャートである。以下、同図とともに説明する。
【００９７】
同図に示すように、まずサーバ装置１００は、ユーザがコース情報設定画面２０００を利用して設定したコース情報１３２を該当の農機３００に送信し（Ｓ２６０１）、農機３００がコース情報１３２を受信する（Ｓ２６０２）。
【００９８】
次にサーバ装置１００の監視制御部１２３５が農機３００に走行開始指示を送信し（Ｓ２６０３）、農機３００が走行開始指示を受信する（Ｓ２６０４）。これにより農機３００はＳ２６０１にて受信したコース情報１３２に従って自律走行及び農作業を開始する（Ｓ２６０５）。自立走行中、農機３００は前述した位置標定の仕組みによって取得される自身の現在位置（農機現在位置）をサーバ装置１００に随時送信し、サーバ装置１００は受信した農機現在位置を走行履歴１３３として記憶する。尚、Ｓ２６０５の自律走行及び農作業の具体的な内容については図２７とともに後述する。
【００９９】
コース情報１３２に従った自立走行及び農作業が終了すると、農機３００から農作業情報及び土性情報がサーバ装置１００に送信され（Ｓ２６０７）、サーバ装置１００は農作業情報及び土性情報を受信すると、それらを農作業履歴１３４、及び土性情報１３５として記憶する（Ｓ２６０８）。
【０１００】
図２７は、Ｓ２６０５の自律走行の内容を詳細に説明するフローチャートである。
【０１０１】
まず農機３００は、位置標定装置４１１から自身（農機３００）の現在位置を取得し（Ｓ２７０１）、取得した現在位置（農機現在位置）をサーバ装置１００に送信する（Ｓ２７０２）。
【０１０２】
次に農機３００は、Ｓ２７０１にて取得した自身の現在位置とＳ２６０２にて受信したコース情報１３２とに基づき農機３００の走行方向の目標値及び走行速度の目標値を決定し（Ｓ２７０３）、決定した目標値に基づき動力機構４１８及び操舵機構４１７の制御量を求め（Ｓ２７０４）、求めた制御量に応じて動力機構４１８及び操舵機構４１７を制御する（Ｓ２７０５）。
【０１０３】
次に農機３００は、Ｓ２７０１にて取得した自身の現在位置とＳ２６０２にて受信したコース情報１３２とに基づき耕作機構４１９の制御量を求め（Ｓ２７０６）、求めた制御量に応じて耕作機構４１９を制御する（Ｓ２７０７）。
【０１０４】
次に農機３００は、土性情報１３５を取得して記憶する。例えば農機３００は、耕運装置のロータリーの回転軸のトルクから取得される土質に関する情報を取得し、これを自身の現在位置と対応づけて土性情報として記憶する（Ｓ２７０８）。
【０１０５】
次に農機３００は、Ｓ２６０２にて受信したコース情報１３２に指定されている走行及び農作業が全て完了したか否かを判断する（Ｓ２７０９）。全ての走行及び農作業が完了している場合は（Ｓ２７０９：ＹＥＳ）図２６のＳ２６０７に進む。全ての走行及び農作業が完了していない場合は（Ｓ２７０９：ＮＯ）Ｓ２７０１に戻る。
【０１０６】
以上に説明したように、本実施形態の自走耕作システム１によれば、位置標定装置により標定される正確な現在位置に基づき、予め設定されたコースに沿って正確に自律走行することができる。また位置標定装置により標定される正確な現在位置に基づき、予め設定された農作業を正しい位置で正確に行うことができる。このため、従来、人手に頼らざるを得なかった作業についても自動化することができ、農作業を効率よく行うことが可能となる。
【０１０７】
またユーザは過去の走行履歴と農作業の履歴を参照しつつ、農機３００が走行すべきコース及び農機３００が行うべき農作業を設定することができる。例えば植え付けの際の走行履歴を参照することで施肥が必要な場所や刈り取りを行う場所を正確かつ容易に特定した上で走行コース及び農作業を設定することができる。
【０１０８】
また農機３００は、走行中に農地４の土壌又は土質に関する情報を取得し、取得した情報をその取得位置と対応づけて土性情報１３５として記憶するので、走行中に農地４の土壌又は土質に関する情報を自動的に取得することができる。これによれば、土の固いところ（耕作が難しいところ）などの情報を自動的に取得することができ、例えば、土の固いところは農機３００の走行速度を減速して念入りに耕すなど、次回以降の耕作時の参考にすることができる。また農家は帳面等による面倒な管理をすることなく、過去の農作業の履歴を簡便かつ確実に管理することができる。
【０１０９】
ところで、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【０１１０】
例えば、農機３００の位置標定は、上記実施形態で説明したように基地局２００から送信される位置標定信号を農機３００側で受信することにより農機３００側で行うようにする方法の他、農機３００側にアンテナ群を設けて農機３００側から基地局２００に向けて位置標定信号を送信し、この位置標定信号を基地局２００側で受信して基地局２００側で位置標定を行うようにすることもできる。
【０１１１】
また農機３００が備える耕作機構４１９が、例えば余剰の収穫物を農地に放置する機能、及び放置した収穫物を回収する機能を備えた収穫装置である場合には、自律走行に際し農機３００（又はサーバ装置１００）にて余剰の収穫物を放置した位置を記憶しておくようにすることで、次回の自律走行に際し放置位置を正確に特定して収穫物を確実かつ迅速に回収することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 自走耕作システム
３ 耕作者
４ 農地
１００ サーバ装置
１２１ 農地情報管理部
１２２ 耕作情報管理部
１２２１ コース設定部
１２２２ 履歴管理部
１２２３ 土性情報管理部
１２３ 情報送受信部
１２３１ コース情報送信部
１２３２ 農機現在位置受信部
１２３３ 農作業情報受信部
１２３４ 土性情報管理部
１２３５ 監視制御部
１３１ 農地情報
１３２ コース情報
１３３ 走行履歴
１３４ 農作業履歴
１３５ 土性情報
２００ 基地局
３００ 農機
４１１ 位置標定装置
３３１ 位置標定信号受信部
３３４ 位置標定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動耕作方法、及び自動耕作システムに関し、とくに農地における農作業を効率よく行うための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、輸入作物等に対する国際競争力を確保すべく農業のより一層の効率化が求められており、農地における農作業を効率化するための様々な取り組みがなされている。例えば特許文献１には、農作業効率の向上や農作業コストの低減、農作業の省力化等を図るべく、車体の走行位置を認識するＧＰＳ受信装置を備え、認識した圃場領域内を認識した経路で走行する自律走行手段が設けられている農業用作業車が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８６３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、農地の形状や土質、土壌などの農地の性状は必ずしも均質ではなく、例えば土質の固い場所は入念に耕し、養分や水が不足しているような場所では適切な量の肥料や水を補給するなど、農作業は場所ごとに適切な方法で行う必要がある。このため、農地における農作業の完全な自動化を実現しようとすれば、農機の現在位置を正確に特定する仕組みが不可欠である。また場所ごとに適切に農作業を行おうとすれば、現状のＧＰＳの精度は必ずしも充分であるとはいえない。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、農地における農作業を効率よく行うことが可能な自動耕作方法、及び自動耕作システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための主たる発明は、自動耕作方法であって、隣接配置された複数のアンテナを備える基地局を農地の近傍に設け、前記アンテナの夫々から無線信号を送信し、耕作機構を備えた農機に、情報処理装置と、前記アンテナの夫々から送信される前記無線信号の位相差に基づき自身の現在位置を標定する位置標定装置とを設け、前記農機は、農地について設定されたコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とを記憶し、前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行うこととする。
【０００７】
本発明によれば、位置標定装置により標定される正確な現在位置に基づき、予め設定されたコースに沿って正確に自律走行することができる。また位置標定装置により標定される正確な現在位置に基づき、予め設定された農作業を正しい位置で正確に行うことができる。このため、従来、人手に頼らざるを得なかったような作業についても自動化することが可能となり、農作業の効率化を図ることができる。
【０００８】
本発明の他の一つでは、前記情報処理装置は遠隔した場所に設けられたサーバ装置と通信可能に接続し、前記情報処理装置は、前記現在位置及び行った前記農作業の内容をサーバ装置に送信し、前記サーバ装置は、前記現在位置及び前記農作業の内容を受信し、受信した前記現在位置に基づく走行履歴と受信した前記農作業の内容に基づく農作業の履歴とをユーザに提示しつつ、前記農地について設定されるコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とをユーザから受け付け、ユーザから受け付けた前記コースと前記農作業とを前記農機に送信し、前記情報処理装置は、前記サーバ装置から送られてくる前記コースと前記農作業とを記憶し、前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行うこととする。
【０００９】
本発明によれば、ユーザは過去の走行履歴と農作業の履歴とを参照しつつ、農機が走行すべきコース及び農機が行うべき農作業を設定することができる。例えば植え付けの際の走行履歴を参照することで、施肥が必要な場所や刈り取りを行う場所を正確かつ容易に特定した上で走行コース及び農作業を設定することができる。
【００１０】
本発明の他の一つでは、前記農機は農地の土壌又は土質に関する情報を取得するセンサを備え、前記農機は、前記自律走行中に前記センサを介して前記情報を取得し、取得した前記情報を、当該情報を取得した位置と対応づけて土性情報として記憶することとする。例えば農機は、自律走行中に耕運装置のロータリーにかかるトルクを検出するトルクセンサから取得される情報を、当該情報を取得した位置と対応づけて土性情報として記憶する。
【００１１】
このように、農機は、走行中に農地の土壌又は土質に関する情報を取得し、取得した情報をその取得位置と対応づけて土性情報として記憶するので、走行中に農地の土壌又は土質に関する情報を自動的に取得することができる。これによれば、土の固いところ（耕作が難しいところ）などの情報を自動的に取得することができ、例えば、土の固いところは農機の走行速度を減速して念入りに耕すなど、次回以降の耕作時の参考にすることができる。また農家は帳面等による面倒な管理をすることなく、過去の農作業の履歴を簡便かつ確実に管理することができる。
【００１２】
本発明の他の一つでは、前記耕作機構は、余剰の収穫物を前記農地に放置する機能、及び放置した前記収穫物を回収する機能を備えた収穫装置であり、前記農機は、前記自律走行に際し、前記コースを走行中に前記耕作機構により余剰の収穫物を放置するとその位置を放置位置として記憶し、前記農機は、前記自律走行に際し、過去の前記自律走行において記憶した前記放置位置に放置されている前記収穫物を回収することとする。
【００１３】
本発明によれば、農機は過去の自律走行に際して収穫物を放置した場所を正確に特定して回収することができる。このため、農機は無駄な動作をすることなく迅速かつ確実に収穫物を回収することができる。
【００１４】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、農作業を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】自走耕作システム１の概略的な構成を示す図である。
【図２】サーバ装置１００のハードウエア構成を示す図である。
【図３】サーバ装置１００が備える主な機能を示す図である。
【図４】農地情報１３１を示す図である。
【図５】コース情報１３２を示す図である。
【図６】走行履歴１３３のレコード構成を示す図である。
【図７】農作業履歴１３４の一例を示す図である。
【図８】土性情報１３５の一例を示す図である。
【図９】基地局２００のハードウエア構成を示す図である。
【図１０】基地局２００が備える主な機能を示す図である。
【図１１】農機３００の構成を示す図である。
【図１２】位置標定装置４１１のハードウエア構成を示す図である。
【図１３】位置標定装置４１１が備える主な機能を示す図である。
【図１４】位置標定信号のデータフォーマットを示す図である。
【図１５】基地局２００と農機３００との位置関係を説明する図である。
【図１６】アンテナ群２１５を構成しているアンテナ２１５１と農機３００との位置関係を説明する図である。
【図１７】位置標定システム１０の利用現場における、基地局２００と農機３００の位置関係を示す図である。
【図１８】位置標定処理Ｓ１８００を説明するフローチャートである。
【図１９】メニュー画面１９００の一例である。
【図２０】コース情報設定画面２０００を示す図である。
【図２１】コース編集欄２０１３の一例である。
【図２２】コース編集欄２０１３の一例である。
【図２３】コース編集欄２０１３の一例である。
【図２４】監視制御御画面２４００を示す図である。
【図２５】農機制御メニュー画面２５００を示す図である。
【図２６】サーバ装置１００及び農機３００の具体的な動作を説明するフローチャートである。
【図２７】Ｓ２６０５の自律走行の内容を詳細に説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１は実施形態として説明する自走耕作システム１の概略的な構成を示す図である。同図に示す自走耕作システム１は、例えば、稲、麦、雑穀、豆類、芋類、野菜、果物などの農作物を栽培する農地４に適用される。
【００１９】
自走耕作システム１は、農地４の畝（うね）、畦道（あぜみち）、農道等の農地４の近辺に設けられる一つ以上の基地局２００、サーバ装置１００、及び耕作を行う農機３００を含む。
【００２０】
このうちサーバ装置１００は、自動耕作システム１を管理している耕作者３の住居などに設けられる。農機３００は、例えば、耕運機、播種機（種苗・植え付け機、田植機、野菜移植機等）、収穫機（野菜収穫機、コンバイン等）、回収機などである。
【００２１】
サーバ装置１００と基地局２００とは、有線又は無線の通信方式により通信可能に接続されている。またサーバ装置１００と農機３００とは、有線又は無線の通信方式で通信可能に接続されている。尚、本実施形態では、サーバ装置１００と農機３００とは、基地局２００を介して有線又は無線の通信方式により通信可能に接続されているものとする。
【００２２】
図２にサーバ装置１００のハードウエア構成を示している。同図に示すように、サーバ装置１００は、ＣＰＵ１１１、メモリ１１２、ハードディスク１１３、入力装置１１４、表示装置１１５、及び基地局２００と通信するための通信インタフェース１１６を備える。
【００２３】
ＣＰＵ１１１は、メモリ１１２に記憶されているプログラムを実行することによりサーバ装置１００が提供する様々な機能を実現する。入力装置１１４は、ユーザから操作入力を受け付ける、キーボードやマウスなどのユーザインタフェースである。表示装置１１５は、ユーザに視覚的な情報を提供する、液晶モニタやブラウン管ディスプレイなどのユーザインタフェースである。通信インタフェース１１６は、基地局２００と通信するためのインタフェースである。
【００２４】
図３にサーバ装置１００が備える主な機能を示している。サーバ装置１００は、農地情報管理部１２１、耕作情報管理部１２２、及び情報送受信部１２３を備える。
【００２５】
農地情報管理部１２１は、農地４に関する地理的な情報（地図情報、地形情報、地勢情報等）を農地情報１３１として管理している。
【００２６】
耕作情報管理部１２２は、コース設定部１２２１、履歴管理部１２２２、及び土性情報管理部１２２３を含む。
【００２７】
このうちコース設定部１２２１は、ユーザから、農機３００の走行経路（以下、コースと称する。）の設定と、そのコースの走行中に農機３００が行う農作業の設定を受け付け、受け付けた走行経路及び農作業をコース情報１３２として管理（記憶）する。
【００２８】
履歴管理部１２２２は、農機３００の過去の走行履歴を走行履歴１３３として管理する。また履歴管理部１２２２は、過去の走行において行った農作業の履歴を農作業履歴１３４として管理する。
【００２９】
情報送受信部１２３は、コース情報送信部１２３１、農機現在位置受信部１２３２、農作業情報受信部１２３３、土性情報管理部１２３４、及び監視制御部１２３５を含む。
【００３０】
このうちコース情報送信部１２３１は、コース設定部１２２１がユーザから受け付けて記憶したコース情報１３２を農機３００に随時送信する。
【００３１】
農機現在位置受信部１２３２は、後述する位置標定の機能によって取得される、農機３００の現在位置を示す情報（以下、農機現在位置と称する。）を、農機３００から随時受信する。農機現在位置受信部１２３２は、受信した農機現在位置を走行履歴１３３として管理する。
【００３２】
農作業情報受信部１２３３は、農作業に関する情報（以下、農作業情報と称する。）を農機３００から随時受信する。受信した農作業情報を農作業履歴１３４として管理する。
【００３３】
土性情報管理部１２３４は、農機３００から送られてくる、農機３００が農地４を走行中に取得した農地４の土性に関する情報（農地の土壌に関する情報（酸性度、窒素含有率、リン酸含有率などの土の化学的性質に関する情報）や土質に関する情報（地盤、土層などの土の物理的又は力学的性質に関する情報）。以下、土性情報と称する）を受信し、土性情報１３５として管理する。
【００３４】
監視制御部１２３５は、農機３００の状態（農機現在位置、農機の走行状態（走行速度、走行方向等）、農機３００が行っている農作業等）の監視、及び、農機３００の走行制御（走行開始、走行停止、操舵制御、動力制御）や後述の耕作機構４１９の制御（動作開始、動作停止等）を行う。
【００３５】
尚、サーバ装置１００は、農地情報１３１、コース情報１３２、走行履歴１３３、農作業履歴１３４、及び土性情報１３５を、データベースとして管理している。
【００３６】
図４は農地情報管理部１２１が管理する農地情報１３１の一例である。同図に示すように、農地情報１３１は、農地識別子１３１１及び農地データ１３１２の各項目を有する１つ以上のレコードで構成される。
【００３７】
このうち農地ＩＤ１３１１には、農地４を特定する情報（以下、農地ＩＤと称する。）が設定される。農地データ１３１２には、その農地４の形状、地形、地勢などの地理的な情報を示すデータ（地図データ、地形データ、地勢データ等。以下、農地データと称する。）が設定される。
【００３８】
図５にコース設定部１２２１が管理するコース情報１３２のデータ構成を示す。同図に示すように、コース情報１３２は、農地ＩＤ１３２１、農機ＩＤ１３２２、コースデータ１３２３、及び農作業データ１３２４の各項目を有する一つ以上のレコードで構成される。
【００３９】
このうち農地ＩＤ１３２１には、前述した農地ＩＤが設定される。農機ＩＤ１３２２には、農機３００を特定する情報（以下、農機ＩＤと称する。）が設定される。コース１３２３には、ユーザによって設定されたコースを特定する情報（例えば、設定されたコースが通る位置に対応する座標（緯度、経度）の集合）が設定される。農作業データ１３２４には、ユーザによって設定された農作業を特定する情報（耕運、播種、刈り取り、回収等）が設定される。
【００４０】
図６に履歴管理部１２２２が管理する走行履歴１３３のレコード構成を示している。同図に示すように、走行履歴１３３は、農地ＩＤ１３３１、農地ＩＤ１３３２、コースデータ１３３３、走行開始日時１３３４、及び走行終了日時１３３５の各項目を有する一つ以上のレコードで構成される。
【００４１】
このうち農地ＩＤ１３３１には、前述した農地ＩＤが設定される。農機ＩＤ１３３２には、前述した農機ＩＤが設定される。コースデータ１３３３には、農機３００が過去に走行したコースを特定する情報（例えば、農機３００が走行したコースを通る位置座標（緯度、経度）の集合）が設定される。走行開始日時１３３４には、農機３００が走行を開始した日時が設定される。走行終了日時１３３５には、農機３００が走行を終了した日時が設定される。
【００４２】
図７は履歴管理部１２２２が管理する農作業履歴１３４の一例である。同図に示すように、農作業履歴１３４は、農地ＩＤ１３４１、農機ＩＤ１３４２、作業内容１３４３、作業位置１３４４、作業開始日時１３４５、及び作業終了日時１３４６の各項目を有する一つ以上のレコードで構成される。
【００４３】
このうち農地ＩＤ１３４１には、前述した農地ＩＤが設定される。農機ＩＤ１３４２には、前述した農機ＩＤが設定される。作業内容１３４３には、農機３００が実際に行った農作業を示す情報が設定される。作業位置１３４４には、農機３００が実際に農作業を行った位置を示す情報（例えば、農機３００が農作業を行った領域を示す情報）が設定される。作業開始日時１３４５には、農機３００が作業を開始した日時が設定される。作業終了日時１３４６には、農機３００が作業を終了した日時が設定される。
【００４４】
図８は土性情報管理部１２２３が管理する土性情報１３５の一例である。同図に示すように、土性情報１３５は、農地ＩＤ１３５１、位置１３５２、測定日時１３５３、測定内容１３５４、及び測定値１３５５の各項目を有する一つ以上のレコードで構成される。
【００４５】
このうち農地ＩＤ１３５１には、前述した農地ＩＤが設定される。位置１３５２には、農機３００がその土性を測定した位置を示す情報が設定される。測定日時１３５３には、農機３００がその土性を測定した日時が設定される。測定内容１３５４には、農機３００が測定した土性の種類（内容）を示す情報が設定される。測定値１３５５には、土性の測定値が設定される。
【００４６】
図９に基地局２００のハードウエア構成を示している。同図に示すように、基地局２００は、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、通信インタフェース２１３、及びアンテナ群２１５を備えている。
【００４７】
このうちＣＰＵ２１１は、メモリ２１２に記憶されているプログラムを実行し、基地局２００が備える各種の機能を実現する。通信インタフェース２１３は、サーバ装置１００と通信する。無線通信インタフェース２１４は、後述する位置標定のための無線信号を送信する。アンテナ群２１５は、複数の円偏波指向性アンテナ２１５１からなる。アンテナ群２１５の詳細は後述する。
【００４８】
ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、通信インタフェース２１３、及びアンテナ群２１５は、バス２２０を介して互いに通信可能に接続されている。アンテナ群２１５には切替スイッチ２１５２が併設されている。切替スイッチ２１５２は、アンテナ群２１５を構成しているアンテナ２１５１のうちのいずれか一つを設定により又は自動的に選択して無線通信インタフェース２１４に接続する。
【００４９】
図１０に基地局２００が備える主な機能を示している。通信部２６１は通信インタフェース２１３を制御してサーバ装置１００と各種情報の送受信を行う。情報転送部２６２は、基地局２００に送られてくる各情報に、当該基地局の識別子を付帯させて農機３００やサーバ装置１００に転送する。位置標定信号送信部２６３は農機３００の現在位置の標定に用いられる無線信号（以下、位置標定信号と称する）を送信する。設定情報記憶部２６４は、設定情報を記憶する。尚、設定情報には例えば基地局２００の緯度・経度・設置高さなどがある。
【００５０】
図１１に農機３００の構成を示している。同図に示すように、農機３００は、位置標定装置４１１、情報送受信部４１２、コース情報記憶部４１３、土性情報取得部４１５、自律走行制御装置４１６、操舵機構４１７、動力機構４１８、耕作機構４１９、及びセンサ４２０を備える。
【００５１】
位置標定装置４１１は、後述する位置標定を行う装置である。情報送受信部４１２は、サーバ装置１００と各種情報の送受信を行う。例えば情報送受信部４１２は、前述した農機現在位置、農作業情報、土性情報などを随時（例えばリアルタイムに）サーバ装置１００に送信する。また情報送受信部４１２は、サーバ装置１００から送られてくるコース情報１３２、及び、農機３００の操舵機構４１７や動力機構４１８、耕作機構４１９を制御するための情報を随時受信する。
【００５２】
コース情報記憶部４１３は、農機３００が走行したコース及び農作業を記憶する。土性情報取得部４１５は、コースを走行中にセンサ４２０を介して土性情報を取得し記憶する。
【００５３】
自律走行制御装置４１６は、農機３００の操舵機構４１７、動力機構４１８、及び耕作機構４１９を制御する。操舵機構４１７は、ハンドル、レバー等を含む。動力機構４１８は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン、電気モータなどである。
【００５４】
耕作機構４１９は具体的な農作業を行うための装置である。例えば農機３００が耕運機であれば、農機３００は耕作機構４１９としてロータリーを備える。また農機３００が播種機であれば、農機３００は耕作機構４１９として播種作業を行う装置（植付装置）を含む。また農機３００が収穫装置であれば、耕作機構４１９は、収穫物の刈り取り、刈り取った収穫物の脱穀、脱穀した収穫物の集積、運搬可能な量を超えた収穫物の農地４への放置等を行う装置を含む。また農機３００が回収機であれば、耕作機構４１９は、農地４に放置された収穫物を回収する装置（例えばクレーン装置）を含む。
【００５５】
センサ４２０は、耕作機構４１９に設けられるセンサである。例えば農機３００が耕運機であれば、センサ４２０はロータリーにかかるトルクを検出するトルクセンサである。この場合、土性情報受信部４１５は、トルクセンサの検出値を土性情報として取得する。
【００５６】
図１２に位置標定装置４１１のハードウエア構成を示している。同図に示すように、位置標定装置４１１は、ＣＰＵ３１１、メモリ３１２、無線通信インタフェース３１３、指向性アンテナ３１４、タッチパネルや操作ボタン等の入力装置３１５、液晶ディスプレイ等の表示装置３１６、ＲＴＣ（Real Time Clock）等を用いて構成される計時回路３１７、加速度センサ３１８、及びＲＳＳＩ回路３１８（RSSI: Radio Signal Strength Indicator）、農機通信インタフェース３１９を備える。
【００５７】
ＣＰＵ３１１は、メモリ３１２に記憶されているプログラムを実行することにより位置標定装置３００が備える各種の機能を実現する。計時回路３１７は、ＣＰＵ３１１等からの要求に応じて現在時刻を生成／出力する。
【００５８】
図１３に位置標定装置４１１が備える主な機能を示している。同図において、位置標定信号受信部３３１は、無線通信インタフェース３１３により基地局２００から送信される位置標定信号を受信する。情報送受信部３３２はサーバ装置１００と通信し、ファームウエア等の位置標定装置４１１で実行されるプログラムやデータの更新情報や耕作者３に提示するための情報の受信（ダウンロード）、及びサーバ装置１００において用いられる各種情報についての位置標定装置４１１からサーバ装置１００への送信（アップロード）を行う。
情報送受信部３３２のうち端末位置情報送信部３３２１は、端末位置情報をサーバ装置１００に送信する。
【００５９】
情報表示部３３３は、耕作者３に提示する情報を表示装置３１６に出力する。位置標定部３３４は、位置標定信号受信部３３１によって受信された位置標定信号に基づき農機３００の現在位置を標定する。必要な場合には、標定された農機３００の現在位置は、無線通信により位置標定装置４１１から基地局２００に送信され、基地局２００からサーバ装置１００に送信される。位置標定の具体的な仕組みについては後述する。
【００６０】
位置標定情報取得部３３５は、位置標定部３３４によって標定された農機３００の位置を示す情報（以下、農機位置情報と称する。）を取得する。農機位置情報は、基地局２００に設定された直交座標系（Ｘ軸、Ｙ軸）における農機３００の現在位置を示す情報（ΔＸ，ΔＹ）を含む。
【００６１】
本実施形態の自走耕作システム１における、位置標定装置４１１（農機３００）の位置標定に関する仕組みは、基地局２００と当該基地局２００の周辺に存在している農機３００とを含んで構成される位置標定システム１０が備える機能を用いて実現される。
【００６２】
前述した基地局２００の無線通信インタフェース２１４は、アンテナ群２１５を構成している複数のアンテナ２１５１を周期的に切り換えながら、スペクトル拡散された無線信号を送信する。一方、位置標定装置４１１の位置標定信号受信部３３１は、アンテナ３１４によって基地局２００の各アンテナ２１５１から送信される信号を受信する。尚、隣接基地局間での電波の干渉を防ぐべく、各基地局２００は、基地局２００間で同期信号を共有することにより、隣接する基地局２００から同時期に位置標定信号が送信されないように送信タイミングの制御を行っている。
【００６３】
図１４に基地局２００から送信される位置標定信号のデータフォーマットを示している。同図に示すように、位置標定信号は、上述した同期信号６１１、場所コード６１２（ＵＣＯＤＥ）、アンテナ情報６１３、及び測定信号６１４を含んで構成されている。尚、同期信号６１１は、３２ｂｉｔのプリアンブル信号と１６ｂｉｔの同期信号の合計４８ｂｉｔのデータで構成されている。
【００６４】
このうち場所コード６１２（ＵＣＯＤＥ）は、基地局２００の設置場所を特定する情報である。場所コード６１２は、統一基準に従って位置毎に割り当てられる１２８ｂｉｔのコードからなる。
【００６５】
アンテナ情報６１３は、アンテナ２１５１の高さやアンテナ２１５１の識別子、アンテナ２１５１の指向方向を示す１６ｂｉｔのデータ等で構成されている。
【００６６】
測定信号６１４は、農機３００の存在する方向と農機３００までの相対距離を検出するための信号を含み、基点となる４つのアンテナ２１５１を順次切り替えながら送信される２０４８チップの拡散符号を含む。
【００６７】
図１５は農機３００が、基地局２００の近傍に位置している状況を示している。同図に示すように、農機３００（位置標定装置４１１）は、地上高１（ｍ）の位置に存在し、基地局２００は地上高Ｈ（ｍ）の位置に設けられている。基地局２００の直下から位置標定装置４１１までの地表面に沿う距離はＬ（ｍ）である。
【００６８】
図１６に基地局２００のアンテナ群２１５を構成している各アンテナ２１５１と農機３００との相対的な位置関係を示している。基地局２００のアンテナ群２１５を構成している各アンテナ２１５１は、夫々の指向方向が斜め下方向に向くように設置されている。同図示すアンテナ群２１５は、３ｃｍの間隔（この間隔は位置標定信号として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合における１／４波長に相当）をあけて略正方形状に隣接配置された４つの円偏波指向性アンテナを含む。
【００６９】
ここでアンテナ群２１５の高さ位置における水平方向とアンテナ群２１５に対する農機３００の方向とのなす角をαとすれば、
α＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/３（ｃｍ））
となる。尚、上式におけるΔＬ（ｃｍ）はアンテナ群２１５を構成しているアンテナ２１５１のうちの特定の２基と農機３００との間の伝搬路長差である。
【００７０】
アンテナ群２１５を構成している特定の２基のアンテナ２１５１から送信される位置標定信号の位相差をΔθとすれば、上記ΔＬは、
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／２π／λ（ｃｍ）
となる。位置標定信号として、例えば２．４ＧＨｚ帯の電波を用いる場合は波長λ≒１２（ｃｍ）であるので
α＝ａｒｃＳｉｎ（２Δθ／π）
となる。ここで測定可能範囲（−π／２＜Δθ＜π／２）ではα＝Δθ（ラジアン）であるので、上式から基地局２００が存在する方向を特定することができる。
【００７１】
次に上記結果を利用して農機３００の位置を標定する仕組みについて説明する。
図１７に位置標定システム１０の利用現場における、基地局２００と農機３００の位置関係を示している。同図に示すように、基地局２００のアンテナ群２１５の地上高をＨ（ｍ）、農機３００の地上高をｈ（ｍ）、基地局２００の直下の地表面の位置を原点として直交座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸）を設定した場合における、基地局２００から農機３００の方向とＸ軸とがなす角をΔΦ（ｘ）、基地局２００から農機３００の方向とＹ軸とがなす角をΔΦ（ｙ）とすれば、原点に対する農機３００の位置は次式から求めることができる。
Δｄ（ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｘ））
Δｄ（ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｙ））
また原点の位置を（Ｘ１，Ｙ１）とすれば、農機３００の現在位置（Ｘｘ，Ｙｙ）は、
Ｘｘ＝Ｘ１＋Δｄ（ｘ）
Ｙｙ＝Ｙ１＋Δｄ（ｙ）
から求めることができる。
【００７２】
尚、以上に説明した位置標定の原理は、例えば、「武内 保憲，河野 公則，河野 実則、” 2.4GHz帯を用いた場所検知システムの開発”、平成17年度 電気・情報関連学会中国支部第56回連合大会」、特開２００４−１８４０７８号公報、特開２００５−３５１８７７号公報、特開２００５−３５１８７８号公報、特開２００６−２３２６１号公報、及び特開２００８−２５６５５９号公報等に開示されている。
【００７３】
次に位置標定装置４１１の位置標定部３３４によって行われる、農機３００の現在位置の標定処理（以下、位置標定処理Ｓ１９００と称する。）の具体例について説明する。尚、現在位置の標定処理は、例えばサーバ装置１００に農機３００の現在位置を報告するタイミング、位置標定装置４１１のユーザが入力装置３１５に対して所定の操作を行った場合などに随時実行される。
【００７４】
図１８は位置標定処理Ｓ１８００を説明するフローチャートである。同図に示すように、位置標定に際しては、まず位置標定部３３４が、位置標定信号受信部３３１によって受信される位置標定信号を取得する（Ｓ１８１１）。次に位置標定部３３４は、前述した仕組により位置標定信号を用いて農機３００の現在位置を標定して農機位置情報を生成する（Ｓ１８１２）。
【００７５】
図１９はサーバ装置１００が表示装置１１５に表示するメニュー画面１９００の一例である。同図に示すように、メニュー画面１９００は、農地情報管理１９１１、コース情報設定１９１２、及び農機監視制御１９１３の各項目を有する。
【００７６】
このうち農地情報管理１９１１は、農地情報１３１の内容を設定する場合に選択される項目である。ユーザはこの項目を選択することにより提供される設定機能を利用して、農地情報１３１を設定する。
【００７７】
コース情報設定１９１２は、コース情報１３２の内容を設定する場合に選択される項目である。ユーザはこの項目を選択することにより提供される設定機能を利用して、コース情報１３２を設定する。農機監視制御１９１３は、各農地４における農機３００の現在の作業状態を把握する場合に選択される項目である。
【００７８】
図２０は、メニュー画面１９００のコース情報設定１９１２が選択された場合にサーバ装置１００の表示装置１１５に表示される画面（以下、コース情報設定画面２０００と称する。）である。
【００７９】
同図に示すように、コース情報設定画面２０００には、農地４の指定欄２０１１、農機３００の指定欄２０１２、コース編集欄２０１３、コース設定ツール２０１４、農作業設定ツール２０１５、走行履歴表示ボタン２０２１、農作業履歴表示ボタン２０２２、土壌表示ボタン２０２３、土質表示ボタン２０２４、及びコース登録ボタン２０３１などが設けられている。
【００８０】
農地４の指定欄２０１１には、コース情報１３２の設定対象となる農地４の農地ＩＤを指定する。農機３００の指定欄２０１２には、コース情報１３２の設定対象となる農機３００の農機ＩＤを指定する。
【００８１】
コース編集欄２０１３には、農地４の指定欄２０１１で指定された農地４の地図や地形等が表示される。ユーザは、コース設定ツール２０１４や農作業設定ツール２０１５を利用してコース編集欄２０１３にコース情報１３２の内容を設定する。
【００８２】
コース設定ツール２０１４は、コース編集欄２０１３に農機３００のコースを設定するためのツールである。農作業設定ツール２０１５は、農機３００が行う農作業を設定するためのツールである。
【００８３】
走行履歴表示ボタン２０２１は、コース編集欄２０１３に、その農地４における農機３００の走行履歴（走行履歴１３３の内容）を表示させる際に選択する。また農作業履歴表示ボタン２０２２は、コース編集欄２０１３に、その農地４における農作業の履歴（農作業履歴１３４の内容）を表示させる際に選択する。
【００８４】
走行履歴表示ボタン２０２１や農作業履歴表示ボタン２０２２の機能を利用することで、ユーザは、走行履歴や農作業の履歴を参考にしつつ、コース情報１３２を設定することができる。例えば、植え付けの際の走行履歴を参考にすることで、施肥を行うべき位置や刈り取りを行うべき位置を容易かつ正確に把握した上でコース編集欄２０１３に農作業を設定することができる。図２１にコース編集欄２０１３に走行履歴及び農作業の履歴が表示されている様子を示す。
【００８５】
コース情報設定画面２０００の土壌表示ボタン２０２３は、コース編集欄２０１３にその農地４の土壌（土性情報１３５の内容）を表示させる場合に選択する。また土質表示ボタン２０２４は、コース編集欄２０１３にその農地４の土質（土性情報１３５の内容）を表示させる場合に選択する。図２２にコース編集欄２０１３に農地４の土壌が表示されている様子を、図２３にコース編集欄２０１３に農地４の土質が表示されている様子を夫々示す。
【００８６】
これらの機能を利用すれば、ユーザは、例えば、土質に応じて走行速度又はロータリーの動作を設定する、土の固いところは農機の走行速度を減速して念入りに耕す、土壌に応じて施肥の量などを適切に調節する等、その農地４の場所ごとの土壌や土質を参考にしつつ、コース情報１３２を適切に設定することができる。また農家は帳面等による面倒な管理をすることなく、過去の農作業の履歴を簡便かつ確実に管理することができる。
【００８７】
尚、コース情報設定画面２０００のコース登録ボタン２０３１を選択することで、コース編集欄２０１３に設定した内容をコース情報１３２としてサーバ装置１００に登録することができる。
【００８８】
図２４は、図１９に示したメニュー画面１９００において農機監視制御１９１３が選択された場合にサーバ装置１００の表示装置１１５に表示される画面（以下、監視制御画面２４００と称する。）である。同図に示すように、監視制御画面２４００には、農地４の指定欄２４１１、農機表示欄２４１２、及びカメラ映像選択欄２４１５などが設けられている。
【００８９】
監視制御画面２４００の農地４の指定欄２４１１には、監視制御対象となる農地４の農地ＩＤを指定する。農機表示欄２４１２には、指定欄２４１１で指定された農地４及びその農地４に存在する農機３００の現在の様子（走行状態、作業状態）が表示される。
【００９０】
また農機表示欄２４１２に表示されている農機３００の一つを選択すると図２５に示す画面（以下、農機制御メニュー２５００と称する。）が表示される。
【００９１】
農機制御メニュー２５００には、農機表示欄２５１１、走行開始２５１２、走行停止２５１３、操舵制御２５１４、動力制御２５１５、及び耕作機構制御２５１６などが設けられている。
【００９２】
このうち走行開始２５１２は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の自律走行を開始する場合に選択する。走行停止２５１３は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の自律走行を停止する場合に選択する。
【００９３】
操舵制御２５１４は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の操舵機構４１７を制御する場合に選択する。動力制御２５１５は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の動力機構４１８を制御する場合に選択する。耕作機構制御２５１６は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の耕作機構４１９を制御する場合に選択する。
【００９４】
監視制御画面２４００（図２４）のカメラ映像選択欄２４１５を選択すると、農地４（又は農機３００）に設けられているカメラの映像が表示される。
【００９５】
以上に説明したように、ユーザは監視制御画面２４００によって農機３００の現在の作業状態を容易に把握することができる。また農機３００の走行状態や作業状態を簡単に制御することができる。
【００９６】
図２６は、サーバ装置１００及び農機３００の具体的な動作を説明するフローチャートである。以下、同図とともに説明する。
【００９７】
同図に示すように、まずサーバ装置１００は、ユーザがコース情報設定画面２０００を利用して設定したコース情報１３２を該当の農機３００に送信し（Ｓ２６０１）、農機３００がコース情報１３２を受信する（Ｓ２６０２）。
【００９８】
次にサーバ装置１００の監視制御部１２３５が農機３００に走行開始指示を送信し（Ｓ２６０３）、農機３００が走行開始指示を受信する（Ｓ２６０４）。これにより農機３００はＳ２６０１にて受信したコース情報１３２に従って自律走行及び農作業を開始する（Ｓ２６０５）。自立走行中、農機３００は前述した位置標定の仕組みによって取得される自身の現在位置（農機現在位置）をサーバ装置１００に随時送信し、サーバ装置１００は受信した農機現在位置を走行履歴１３３として記憶する。尚、Ｓ２６０５の自律走行及び農作業の具体的な内容については図２７とともに後述する。
【００９９】
コース情報１３２に従った自立走行及び農作業が終了すると、農機３００から農作業情報及び土性情報がサーバ装置１００に送信され（Ｓ２６０７）、サーバ装置１００は農作業情報及び土性情報を受信すると、それらを農作業履歴１３４、及び土性情報１３５として記憶する（Ｓ２６０８）。
【０１００】
図２７は、Ｓ２６０５の自律走行の内容を詳細に説明するフローチャートである。
【０１０１】
まず農機３００は、位置標定装置４１１から自身（農機３００）の現在位置を取得し（Ｓ２７０１）、取得した現在位置（農機現在位置）をサーバ装置１００に送信する（Ｓ２７０２）。
【０１０２】
次に農機３００は、Ｓ２７０１にて取得した自身の現在位置とＳ２６０２にて受信したコース情報１３２とに基づき農機３００の走行方向の目標値及び走行速度の目標値を決定し（Ｓ２７０３）、決定した目標値に基づき動力機構４１８及び操舵機構４１７の制御量を求め（Ｓ２７０４）、求めた制御量に応じて動力機構４１８及び操舵機構４１７を制御する（Ｓ２７０５）。
【０１０３】
次に農機３００は、Ｓ２７０１にて取得した自身の現在位置とＳ２６０２にて受信したコース情報１３２とに基づき耕作機構４１９の制御量を求め（Ｓ２７０６）、求めた制御量に応じて耕作機構４１９を制御する（Ｓ２７０７）。
【０１０４】
次に農機３００は、土性情報１３５を取得して記憶する。例えば農機３００は、耕運装置のロータリーの回転軸のトルクから取得される土質に関する情報を取得し、これを自身の現在位置と対応づけて土性情報として記憶する（Ｓ２７０８）。
【０１０５】
次に農機３００は、Ｓ２６０２にて受信したコース情報１３２に指定されている走行及び農作業が全て完了したか否かを判断する（Ｓ２７０９）。全ての走行及び農作業が完了している場合は（Ｓ２７０９：ＹＥＳ）図２６のＳ２６０７に進む。全ての走行及び農作業が完了していない場合は（Ｓ２７０９：ＮＯ）Ｓ２７０１に戻る。
【０１０６】
以上に説明したように、本実施形態の自走耕作システム１によれば、位置標定装置により標定される正確な現在位置に基づき、予め設定されたコースに沿って正確に自律走行することができる。また位置標定装置により標定される正確な現在位置に基づき、予め設定された農作業を正しい位置で正確に行うことができる。このため、従来、人手に頼らざるを得なかった作業についても自動化することができ、農作業を効率よく行うことが可能となる。
【０１０７】
またユーザは過去の走行履歴と農作業の履歴を参照しつつ、農機３００が走行すべきコース及び農機３００が行うべき農作業を設定することができる。例えば植え付けの際の走行履歴を参照することで施肥が必要な場所や刈り取りを行う場所を正確かつ容易に特定した上で走行コース及び農作業を設定することができる。
【０１０８】
また農機３００は、走行中に農地４の土壌又は土質に関する情報を取得し、取得した情報をその取得位置と対応づけて土性情報１３５として記憶するので、走行中に農地４の土壌又は土質に関する情報を自動的に取得することができる。これによれば、土の固いところ（耕作が難しいところ）などの情報を自動的に取得することができ、例えば、土の固いところは農機３００の走行速度を減速して念入りに耕すなど、次回以降の耕作時の参考にすることができる。また農家は帳面等による面倒な管理をすることなく、過去の農作業の履歴を簡便かつ確実に管理することができる。
【０１０９】
ところで、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【０１１０】
例えば、農機３００の位置標定は、上記実施形態で説明したように基地局２００から送信される位置標定信号を農機３００側で受信することにより農機３００側で行うようにする方法の他、農機３００側にアンテナ群を設けて農機３００側から基地局２００に向けて位置標定信号を送信し、この位置標定信号を基地局２００側で受信して基地局２００側で位置標定を行うようにすることもできる。
【０１１１】
また農機３００が備える耕作機構４１９が、例えば余剰の収穫物を農地に放置する機能、及び放置した収穫物を回収する機能を備えた収穫装置である場合には、自律走行に際し農機３００（又はサーバ装置１００）にて余剰の収穫物を放置した位置を記憶しておくようにすることで、次回の自律走行に際し放置位置を正確に特定して収穫物を確実かつ迅速に回収することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 自走耕作システム
３ 耕作者
４ 農地
１００ サーバ装置
１２１ 農地情報管理部
１２２ 耕作情報管理部
１２２１ コース設定部
１２２２ 履歴管理部
１２２３ 土性情報管理部
１２３ 情報送受信部
１２３１ コース情報送信部
１２３２ 農機現在位置受信部
１２３３ 農作業情報受信部
１２３４ 土性情報管理部
１２３５ 監視制御部
１３１ 農地情報
１３２ コース情報
１３３ 走行履歴
１３４ 農作業履歴
１３５ 土性情報
２００ 基地局
３００ 農機
４１１ 位置標定装置
３３１ 位置標定信号受信部
３３４ 位置標定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動耕作方法であって、
隣接配置された複数のアンテナを備える基地局を農地の近傍に設け、
前記アンテナの夫々から無線信号を送信し、
耕作機構を備えた農機に、情報処理装置と、前記アンテナの夫々から送信される前記無線信号の位相差に基づき自身の現在位置を標定する位置標定装置とを設け、
前記農機は、
農地について設定されたコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とを記憶し、
前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行う
ことを特徴とする自動耕作方法。
【請求項２】
請求項１に記載の自動耕作方法であって、
前記情報処理装置は遠隔した場所に設けられたサーバ装置と通信可能に接続し、
前記情報処理装置は、前記現在位置及び行った前記農作業の内容をサーバ装置に送信し、
前記サーバ装置は、
前記現在位置及び前記農作業の内容を受信し、
受信した前記現在位置に基づく走行履歴と受信した前記農作業の内容に基づく農作業の履歴とをユーザに提示しつつ、前記農地について設定されるコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とをユーザから受け付け、
ユーザから受け付けた前記コースと前記農作業とを前記農機に送信し、
前記情報処理装置は、前記サーバ装置から送られてくる前記コースと前記農作業とを記憶し、
前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行う
ことを特徴とする自動耕作方法。
【請求項３】
請求項１に記載の自動耕作方法であって、
前記農機は農地の土壌又は土質に関する情報を取得するセンサを備え、
前記農機は、前記自律走行中に前記センサを介して前記情報を取得し、取得した前記情報を、当該情報を取得した位置と対応づけて土性情報として記憶する
ことを特徴とする自動耕作方法。
【請求項４】
請求項３に記載の自動耕作方法であって、
前記耕作機構はロータリーを備えた耕運装置であり、
前記農機は、前記自律走行中に前記耕運装置のロータリーにかかるトルクを検出するトルクセンサから取得される情報を、当該情報を取得した位置と対応づけて土性情報として記憶する
ことを特徴とする自動耕作方法。
【請求項５】
請求項１に記載の自動耕作方法であって、
前記耕作機構は、余剰の収穫物を前記農地に放置する機能、及び放置した前記収穫物を回収する機能を備えた収穫装置であり、
前記農機は、前記自律走行に際し、前記コースを走行中に前記耕作機構により余剰の収穫物を放置するとその位置を放置位置として記憶し、
前記農機は、前記自律走行に際し、過去の前記自律走行において記憶した前記放置位置に放置されている前記収穫物を回収する
ことを特徴とする自動耕作方法。
【請求項６】
自動耕作システムであって、
無線信号を送信する隣接配置された複数のアンテナを備える基地局を農地の近傍に設け、
耕作機構と、情報処理装置と、前記アンテナの夫々から送信される前記無線信号の位相差に基づき自身の現在位置を標定する位置標定装置とを備える農機と
を含み、
前記農機は、
農地について設定されたコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とを記憶し、
前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行う
ことを特徴とする自動耕作システム。
【請求項７】
請求項６に記載の自動耕作システムであって、
前記情報処理装置は遠隔した場所に設けられたサーバ装置と通信可能に接続し、
前記情報処理装置は、前記現在位置及び行った前記農作業の内容をサーバ装置に送信し、
前記サーバ装置は、
前記現在位置及び前記農作業の内容を受信し、
受信した前記現在位置に基づく走行履歴と受信した前記農作業の内容に基づく農作業の履歴とをユーザに提示しつつ、前記農地について設定されるコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とをユーザから受け付け、
ユーザから受け付けた前記コースと前記農作業とを前記農機に送信し、
前記情報処理装置は、前記サーバ装置から送られてくる前記コースと前記農作業とを記憶し、
前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行う
ことを特徴とする自動耕作システム。
【請求項１】
自動耕作方法であって、
隣接配置された複数のアンテナを備える基地局を農地の近傍に設け、
前記アンテナの夫々から無線信号を送信し、
耕作機構を備えた農機に、情報処理装置と、前記アンテナの夫々から送信される前記無線信号の位相差に基づき自身の現在位置を標定する位置標定装置とを設け、
前記農機は、
農地について設定されたコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とを記憶し、
前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行う
ことを特徴とする自動耕作方法。
【請求項２】
請求項１に記載の自動耕作方法であって、
前記情報処理装置は遠隔した場所に設けられたサーバ装置と通信可能に接続し、
前記情報処理装置は、前記現在位置及び行った前記農作業の内容をサーバ装置に送信し、
前記サーバ装置は、
前記現在位置及び前記農作業の内容を受信し、
受信した前記現在位置に基づく走行履歴と受信した前記農作業の内容に基づく農作業の履歴とをユーザに提示しつつ、前記農地について設定されるコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とをユーザから受け付け、
ユーザから受け付けた前記コースと前記農作業とを前記農機に送信し、
前記情報処理装置は、前記サーバ装置から送られてくる前記コースと前記農作業とを記憶し、
前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行う
ことを特徴とする自動耕作方法。
【請求項３】
請求項１に記載の自動耕作方法であって、
前記農機は農地の土壌又は土質に関する情報を取得するセンサを備え、
前記農機は、前記自律走行中に前記センサを介して前記情報を取得し、取得した前記情報を、当該情報を取得した位置と対応づけて土性情報として記憶する
ことを特徴とする自動耕作方法。
【請求項４】
請求項３に記載の自動耕作方法であって、
前記耕作機構はロータリーを備えた耕運装置であり、
前記農機は、前記自律走行中に前記耕運装置のロータリーにかかるトルクを検出するトルクセンサから取得される情報を、当該情報を取得した位置と対応づけて土性情報として記憶する
ことを特徴とする自動耕作方法。
【請求項５】
請求項１に記載の自動耕作方法であって、
前記耕作機構は、余剰の収穫物を前記農地に放置する機能、及び放置した前記収穫物を回収する機能を備えた収穫装置であり、
前記農機は、前記自律走行に際し、前記コースを走行中に前記耕作機構により余剰の収穫物を放置するとその位置を放置位置として記憶し、
前記農機は、前記自律走行に際し、過去の前記自律走行において記憶した前記放置位置に放置されている前記収穫物を回収する
ことを特徴とする自動耕作方法。
【請求項６】
自動耕作システムであって、
無線信号を送信する隣接配置された複数のアンテナを備える基地局を農地の近傍に設け、
耕作機構と、情報処理装置と、前記アンテナの夫々から送信される前記無線信号の位相差に基づき自身の現在位置を標定する位置標定装置とを備える農機と
を含み、
前記農機は、
農地について設定されたコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とを記憶し、
前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行う
ことを特徴とする自動耕作システム。
【請求項７】
請求項６に記載の自動耕作システムであって、
前記情報処理装置は遠隔した場所に設けられたサーバ装置と通信可能に接続し、
前記情報処理装置は、前記現在位置及び行った前記農作業の内容をサーバ装置に送信し、
前記サーバ装置は、
前記現在位置及び前記農作業の内容を受信し、
受信した前記現在位置に基づく走行履歴と受信した前記農作業の内容に基づく農作業の履歴とをユーザに提示しつつ、前記農地について設定されるコースと前記コースを走行中に前記耕作機構が行う農作業とをユーザから受け付け、
ユーザから受け付けた前記コースと前記農作業とを前記農機に送信し、
前記情報処理装置は、前記サーバ装置から送られてくる前記コースと前記農作業とを記憶し、
前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記耕作機構による前記農作業を行う
ことを特徴とする自動耕作システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１１−２３９６９３（Ｐ２０１１−２３９６９３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１２４３７（Ｐ２０１０−１１２４３７）
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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