JP2004301650A - 運動状態判定装置 - Google Patents
運動状態判定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004301650A JP2004301650A JP2003094661A JP2003094661A JP2004301650A JP 2004301650 A JP2004301650 A JP 2004301650A JP 2003094661 A JP2003094661 A JP 2003094661A JP 2003094661 A JP2003094661 A JP 2003094661A JP 2004301650 A JP2004301650 A JP 2004301650A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- state determination
- determination device
- work vehicle
- moving body
- exercise state
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 39
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000009313 farming Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
- Navigation (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
【課題】移動体に簡単に搭載することができるとともに、移動体の運動状態を正しく判定することができる運動状態判定装置を提供すること。
【解決手段】運動状態判定装置1は農作業車に搭載される。運動状態判定装置1はGPS3と地磁気センサ5と計算機7とを備えている。GPS3により作業車9の地球上の位置を検出する。地磁気センサ5により作業車9の方位を検出する。GPS3及び地磁気センサ5の出力に基づいて作業車9の運動状態を判定する。
【選択図】 図1
【解決手段】運動状態判定装置1は農作業車に搭載される。運動状態判定装置1はGPS3と地磁気センサ5と計算機7とを備えている。GPS3により作業車9の地球上の位置を検出する。地磁気センサ5により作業車9の方位を検出する。GPS3及び地磁気センサ5の出力に基づいて作業車9の運動状態を判定する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両、船舶等の移動体の運動状態を判定する運動状態判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両の運動状態を判定する装置として下記特許文献に開示されるものが知られている。
【0003】
この装置は、加速度センサ、距離検出手段、方位検出手段等の各種のセンサ、ナビゲーション制御部等を備える。加速度センサは車両の加速度を検出する。距離検出手段は車両の移動距離を検出する。方位検出手段は車両の進行方向を検出する。ナビゲーション制御部は加速度センサ、距離検出手段、方位検出手段等からの情報に基づいて車両の位置、方位を検出するとともに、移動・停止、前進・後退、加減速・定速、直進・旋回等の車両の運動状態を判定する。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−277266号公報(段落0023〜26、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の運動状態判定装置には、車両の運動状態の判定に必要な車両自身の情報(例えばエンジンの動作状態や車輪の速度等)を収集するため、車両のエンジンや動力伝達系等に多くのセンサを取り付けなければならならず、しかもその取付け作業は煩雑であるという問題があった。
【0006】
また、車両自身の情報を用いて車両の運動状態を判定する技術的構成を採用しているので、移動体の運動状態を正しく判定できないことがあった。
【0007】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は移動体に簡単に搭載することができるとともに、移動体の運動状態を正しく判定することができる運動状態判定装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため請求項1の発明の運動状態判定装置は、移動体に搭載される運動状態判定装置において、前記移動体の地球上の位置を検出する位置検出手段と、前記移動体の方位を検出する磁気検出型方位検出手段と、前記位置検出手段及び前記磁気検出型方位検出手段の出力に基づいて前記移動体の運動状態を判定する判定手段とを備えていることを特徴とする。
【0009】
車両自身の情報を用いて車両の運動状態を判定する技術的構成を採用せず、上述のように位置検出手段及び磁気検出型方位検出手段を採用し、これらの出力に基づいて移動体の運動状態を判定する判定手段を採用したので、移動体の運動状態を正しく判定できる。
【0010】
また、車両自身の情報を収集するための多くのセンサを移動体に取り付ける必要がなくなる。
【0011】
請求項2の発明の運動状態判定装置は、請求項1記載の運動状態判定装置において、前記判定手段は、前記両検出手段の検出した方位に基づいて前記移動体の運動状態が前進であるか後進であるかを判定することを特徴とする。
【0012】
上述のように判定手段は、両検出手段の検出した方位に基づいて移動体の運動状態が前進であるか後進であるかを判定するので、加速度で前進・後進を判定する方法に較べ、判定精度が高い。例えば、前進或いは後進中に移動体に横方向へ重力加速度が加わったとき前進・後進の判定を正しく判定できず、前進或いは後進しているにも拘わらず、旋回と判定することがあるが、この実施形態によれば正しく判定できる。
【0013】
請求項3の発明の運動状態判定装置は、請求項1又は2記載の運動状態判定装置において、前記判定手段は、前記両検出手段の検出した方位の変化に基づいて前記移動体の運動状態が旋回であるか直進であるかを判定することを特徴とする。
【0014】
上述のように前記両検出手段の検出した方位の変化に基づいて前記移動体の運動状態が旋回であるか直進であるかを判定するので、エンジンの動作状態や車輪の速度等の車両自身の情報を用いて運動状態を判定する従来の運動状態判定装置に較べ、判定精度が高い。例えば、車両の左右の車輪速度から旋回・直進を判定する方法では、車輪がスリップしたとき正しく判定できないが、請求項3の発明の運動状態判定装置によれば正しく判定できる。
【0015】
請求項4の発明の運動状態判定装置は、請求項1、2又は3記載の運動状態判定装置において、前記判定手段は、前記両検出手段の検出した方位の差の平均値を求め、その値を補正値として前記磁気検出型方位検出手段の検出した方位を補正することを特徴とする。
【0016】
上述のように判定手段は、両検出手段の検出した方位の差の平均値を求め、その値を補正値として磁気検出型方位検出手段の検出した方位を補正するので、地磁気の乱れや移動体の金属部分によって磁気検出型方位検出手段に狂いが生じても、その狂いがすぐに補正される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0018】
図1はこの発明の第1実施形態に係る運動状態判定装置の概念図、図2は図1に示す運動状態判定装置を搭載した農作業車を示し、同図(a)は前進状態の農作業車の概念図、同図(b)は後進状態の農作業車の概念図、図3は運動状態判定装置のブロック図である。
【0019】
図1に示すように、この運動状態判定装置1はGPS(位置検出手段)3と地磁気センサ(磁気検出型方位検出手段)5と計算機(判定手段)7とを備える。
【0020】
図2に示すように、運動状態判定装置1は遠隔操縦される無人の農作業車(移動体)9に搭載されている。農作業車9は車体91と車輪92と耕耘機93とを備えている。耕耘機93は車体91の前部に取り付けられている。図2中に示されているX軸は農作業車9の向きを示し、Y軸はX軸に直交し、農作業車9の幅方向を示す。
【0021】
GPS(Global Position System)3はGPS受信機31とGPSアンテナ32とを有する。GPS受信機31は計算機7とともに運動状態判定装置1の筐体1aに収容されている。GPS3は農作業車9の地球上の位置(緯度、経度)を所定時間おきに検出する。
【0022】
地磁気センサ5は2軸の地磁気センサであり、X軸方向及びY軸方向の地磁気を含めたその場の磁気の強さを所定時間おきに検出する。
【0023】
図3に示すように、計算機7は状態判定部71と記憶部(図示せず)と方位計算部73と補正値演算部74とを有している。
【0024】
状態判定部71は農業作業車9の位置変化、進行方向と向きとの差、速度変化及び方位変化があるかないかを判定し、それらの判定結果に基づいて農作業車9の運動状態を判定する。
【0025】
記憶部は、状態判定部71が農作業車9の運動状態を判定するときに必要な位置変化の閾値dPLimit、進行方向と向きとの差の閾値ΔΨLimit、速度変化の閾値dVLimit及び方位変化の閾値dΨLimitを記憶している。これらの閾値はGPS3及び地磁気センサ5の精度や、運動状態判定装置1が搭載される移動体の種類、移動体が行う作業の内容等により予め決められている。
【0026】
方位計算部73は、GPS3が今回検出した農作業車9の位置と前回に検出した農作業車9の位置との差から農作業車9が移動した方位(進行方向)を算出する。また、方位計算部73は地磁気センサ5からの情報に基づいて農作業車9の向きを算出する。更に、方位計算部73は地磁気センサ5が検出した方位を補正するための補正値を計算する。
【0027】
補正値演算部74は地磁気センサ5が検出した方位値から方位計算部73が算出した補正値を引き、その値を状態判定部71へ出力する。
【0028】
次に、運動状態判定装置1の動作について説明する。
【0029】
計算機7では、GPS受信機31の位置情報及び地磁気センサ5からの方位情報とに基づいて、農作業車9の所定時間における位置変化dP、農作業車9の進行方向と向きとの差ΔΨ、農作業車9の所定時間における速度変化dV及び農作業車9の所定時間における方位変化dΨを計算する。
【0030】
位置変化dPは次式で求められる。
【0031】
dP=|PGPS(n)−PGPS(n−1)| (n:1,2,3…)
ここでPGPSはGPS3によって検出された農作業車9の位置の座標値である。nは検出回数である。
【0032】
位置変化dPの計算は緯度と経度の両方について行われる。
【0033】
進行方向と向きとの差ΔΨは次式で求められる。
【0034】
ΔΨ=|ΨGPS−ΨTMS|
ここでΨGPSはGPS3の情報に基づいて算出された農作業車9の進行方向の方位の値、ΨTMSは地磁気センサ5の情報に基づいて算出された農作業車9の向き(X軸)の方位の値である。
【0035】
速度変化dVは次式で求められる。
【0036】
dV=|dP(n)−dP(n−1)|/|dT(n)−dT(n−1)|
ここでTは時間である。
【0037】
方位変化dΨは次式で求められる。
【0038】
dΨ=|Ψ(n)−Ψ(n−1)|
ここでΨは方位の値である。方位の値Ψとしては農作業車9の運動状態により、ΨGPSの値かΨTMSの値が用いられる。
【0039】
状態判定部71は位置変化、進行方向と向きとの差、速度変化及び方位変化があるかないかを判定する。
【0040】
位置変化の有無
dP≧dPLimit ならば、位置変化あり。
dP<dPLimit ならば、位置変化なし。
【0041】
農作業車9の位置変化があるかないかについては、緯度と経度の両方について行われ、緯度と経度の少なくとも一方に位置変化がある場合は、農作業車9の位置変化ありと判定される。
【0042】
進行方向と向きとの差の有無(農作業車9の進行方向と農作業車9の向きとの間に所定値以上の差があるかないか、すなわち、後進か前進か。)
ΔΨ≧ΔΨLimit ならば、差あり(後進)。
ΔΨ<ΔΨLimit ならば、差なし(前進)。
【0043】
速度変化の有無
dV≧dVLimit ならば、速度変化あり。
dV<dVLimit ならば、速度変化なし。
【0044】
方位の変化の有無
dΨ≧dΨLimit ならば、方位変化あり。
dΨ<dΨLimit ならば、方位変化なし。
【0045】
状態判定部71は、最終的に位置変化の有無、進行方向と向きとの差の有無、速度変化の有無及び方位変化の有無に基づいて、表1に示すように、農作業車9の運動状態を判定し、その判定結果をモニタ等(図示せず)に出力する。
【0046】
【表1】
【0047】
方位計算部73ではGPS3及び地磁気センサ5からの情報に基づいて方位の計算が行われる。
【0048】
GPS方位(農作業車9の進行方向)の値ΨGPSは次式で求められる。
【0049】
ΨGPS=1/tan [N(n)−N(n−1)/E(n)−E(n−1)]
ここでNは緯度(北緯)、Eは経度(東経)、nは検出回数である。
【0050】
地磁気センサ5によって検出された補正前の農作業車9の向き(X軸)の値(計算値)Ψ TMSは次式で求められる。
【0051】
Ψ TMS=1/tan(Tx/Ty)
ここでTxは地磁気センサ5によって検出されたX軸方向の磁気の強さの値、Tyは地磁気センサ5によって検出されたY軸方向の磁気の強さの値である。
【0052】
また、方位計算部73では、農作業車9の向きの値Ψ TMSを補正するための補正値ΔΨAVGが計算される。ΔΨAVGは農作業車9が前進・定速・直進走行しているときに得たGPS方位の値ΨGPSと地磁気センサ5によって検出された農作業車9の向きの値Ψ TMSとの差ΔΨの平均値である。
【0053】
補正値演算部74は方位計算部73から入力した農作業車9の向きの値Ψ TMSから補正値ΔΨAVGを引き、その補正された農作業車9の向きの値ΨTMSを状態判定部71へ出力する。
【0054】
補正された農作業車9の向きの値ΨTMSは次式で求められる。
【0055】
ΨTMS=Ψ TMS−ΔΨAVG
【0056】
次に、この実施形態の効果について説明する。
【0057】
GPS3と地磁気センサ5で取得した情報に基づいて農作業車9の運動状態を判定するようにしたので、エンジンの動作状態や車輪の速度等の車両自身の情報を用いて運動状態を判定する従来の運動状態判定装置に較べ、判定精度が高い。例えば、農作業車9の左右の車輪速度から旋回・直進を判定する方法では、車輪がスリップしたとき正しく判定できないが、この実施形態によれば正しく判定できる。
【0058】
また、従来の運動状態判定装置では運動状態判定に必要な情報を収集するために農作業車9のエンジンや動力伝達系等に各種のセンサを取り付けなければならず、しかもその取付け作業は煩雑であるが、この実施形態の運動状態判定装置1ではGPS3のアンテナ32と地磁気センサ5とを例えば農作業車9の屋根等に取り付けるだけで足り、その取付け作業は簡単である。したがって、運動状態判定装置1を他の車両に移し変えることも簡単にできる。
【0059】
運動状態判定装置1は農作業車9の進行方向の値ΨGPSと向きの値ΨTMSとの差の大きさに基づいて農作業車9が前進であるか後進であるかを判定するので、加速度で前進・後進を判定する方法に較べ、判定精度が高い。例えば、加速度で前進・後進を判定する方法では、前進或いは後進中に農作業車9に横方向へ重力加速度が加わったときに前進・後進の判定を正しくできず、前進或いは後進しているにも拘わらず、旋回と判定することがあるが、この実施形態によれば正しく判定できる。
【0060】
また、運動状態判定装置1は農作業車9からの情報を必要としないので、例えば左右の車輪速から旋回・直進を判定する場合に比べると、車輪がスリップしても問題とならず、旋回・直進の判定がより正確に行われる。
【0061】
また、運動状態判定装置1は地磁気センサを5を備えているので、農作業車9の向きをリアルタイムで計測することができる。したがって、農作業車9がどちらを向いているかリアルタイムで分かる。
【0062】
また、運動状態判定装置1は農作業車9の運動を正確に判定できるので、例えば、直線的に畑を耕したいとき等に有効である。
【0063】
また、運動状態判定装置1によって農作業車9の操縦者のナビゲーションを行う場合、バック等、農作業車9の進行方向と農作業車9の向きとが異なるとき、ディスプレイ(図示せず)に操縦者の感覚にあった表示をすることができる。
【0064】
また、運動状態判定装置1では農作業車9の進行方向及び向きが算出されるので、必要な方を利用できる。例えば、農作業車9の動きとしてディスプレイに農作業車9の進行方向を表示した方が操縦者の感覚に合っていれば、それを利用することができ、農作業車9の進行方向の表示が操縦者の感覚に合っていなければ、農作業車9の動きとしてディスプレイに農作業車9の向きを表示することができる。
【0065】
また、牽引車(図示せず)と作業車(図示せず)の両方の運動状態判定装置1を搭載すれば、牽引車の運転者は牽引車と作業車の向きの違いが分かる。
【0066】
また、運動状態判定装置1はそりのような車輪がない移動体でも搭載することができ、表1の判定基準を変更することにより、その移動体の運動状態を判定することができる。
【0067】
なお、この実施形態ではGPSアンテナ32と地磁気センサ5とを農作業車9の屋根に取り付けたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、GPSアンテナ32を地磁気センサ5の筐体5aの上面に取り付け、このGPSアンテナ32と地磁気センサ5とを一体化したものを農作業車9に取り付けるようにしてもよい。
【0068】
また、この実施形態の運動状態判定装置1は無人農作業車用であるが、この発明の運動状態判定装置は農作業車用に限られず、無人有人を問わず、車両、船舶等の移動体全般に適用することができる。
【0069】
図4はこの発明の第2実施形態に係る運動状態判定装置の概念図である。
【0070】
第2実施形態の運動状態判定装置201は一部を除いて第1実施形態の運動状態判定装置1と同じであるので、同じ部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【0071】
以下、第1実施形態と構成の異なる部分についてだけ説明する。
【0072】
第1実施形態ではGPSアンテナ32及び地磁気センサ5は農作業車9の屋根に取り付けられているが、第2実施形態ではGPSアンテナ232は運動状態判定装置201の筐体201aの上面に取り付けられ、地磁気センサ205は筐体201a内に収容されている。
【0073】
第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、運動状態判定装置201の他の移動体(図示せず)への移し替えをより一層簡単に行える。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1の発明の運動状態判定装置によれば、例えばエンジンの動作状態や車輪の速度等の移動体自身の情報を用いて運動状態を判定する技術的構成を採用していないので、移動体の運動状態を高い精度で判定できる。
【0075】
また、運動状態判定に必要な情報を収集するために移動体に各種のセンサを取り付けるという煩雑な作業が不要になるので、運動状態判定装置の移動体への搭載や他の移動体への移し変えることが簡単にできる。
【0076】
請求項2の発明の運動状態判定装置によれば、加速度で前進・後進を判定する方法に較べ、判定精度が高い。例えば、加速度で前進・後進を判定する方法では、前進或いは後進中に移動体に横方向へ加速度が加わったときに前進・後進の判定を正しくできないが、請求項2の発明の運動状態判定装置によれば、正しく判定できる。
【0077】
請求項3の発明の運動状態判定装置によれば、エンジンの動作状態や車輪の速度等の車両自身の情報を用いて運動状態を判定する方法に較べ、判定精度が高い。例えば、車両の左右の車輪速度から旋回・直進を判定する方法では、車輪がスリップしたとき正しく判定できないが、請求項3の発明の運動状態判定装置によれば、正しく判定できる。
【0078】
請求項4の発明の運動状態判定装置によれば、地磁気の乱れや移動体の金属部分によって磁気検出型方位検出手段に狂いが生じても、その狂いがすぐに補正されるので、磁気検出型方位検出手段の検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の第1実施形態に係る運動状態判定装置の概念図である。
【図2】図2は図1に示す運動状態判定装置を搭載した農作業車を示し、同図(a)は前進状態の農作業車の概念図、同図(b)は後進状態の農作業車の概念図である。
【図3】図3は運動状態判定装置のブロック図である。
【図4】図4はこの発明の第2実施形態に係る運動状態判定装置の概念図である。
【符号の説明】
1,201 運動状態判定装置
3 GPS(位置検出手段)
5,205 地磁気センサ(磁気検出型方位検出手段)
7 計算機(判定手段)
71 状態判定部
9 農作業車(移動体)
【発明の属する技術分野】
この発明は車両、船舶等の移動体の運動状態を判定する運動状態判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両の運動状態を判定する装置として下記特許文献に開示されるものが知られている。
【0003】
この装置は、加速度センサ、距離検出手段、方位検出手段等の各種のセンサ、ナビゲーション制御部等を備える。加速度センサは車両の加速度を検出する。距離検出手段は車両の移動距離を検出する。方位検出手段は車両の進行方向を検出する。ナビゲーション制御部は加速度センサ、距離検出手段、方位検出手段等からの情報に基づいて車両の位置、方位を検出するとともに、移動・停止、前進・後退、加減速・定速、直進・旋回等の車両の運動状態を判定する。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−277266号公報(段落0023〜26、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の運動状態判定装置には、車両の運動状態の判定に必要な車両自身の情報(例えばエンジンの動作状態や車輪の速度等)を収集するため、車両のエンジンや動力伝達系等に多くのセンサを取り付けなければならならず、しかもその取付け作業は煩雑であるという問題があった。
【0006】
また、車両自身の情報を用いて車両の運動状態を判定する技術的構成を採用しているので、移動体の運動状態を正しく判定できないことがあった。
【0007】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は移動体に簡単に搭載することができるとともに、移動体の運動状態を正しく判定することができる運動状態判定装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため請求項1の発明の運動状態判定装置は、移動体に搭載される運動状態判定装置において、前記移動体の地球上の位置を検出する位置検出手段と、前記移動体の方位を検出する磁気検出型方位検出手段と、前記位置検出手段及び前記磁気検出型方位検出手段の出力に基づいて前記移動体の運動状態を判定する判定手段とを備えていることを特徴とする。
【0009】
車両自身の情報を用いて車両の運動状態を判定する技術的構成を採用せず、上述のように位置検出手段及び磁気検出型方位検出手段を採用し、これらの出力に基づいて移動体の運動状態を判定する判定手段を採用したので、移動体の運動状態を正しく判定できる。
【0010】
また、車両自身の情報を収集するための多くのセンサを移動体に取り付ける必要がなくなる。
【0011】
請求項2の発明の運動状態判定装置は、請求項1記載の運動状態判定装置において、前記判定手段は、前記両検出手段の検出した方位に基づいて前記移動体の運動状態が前進であるか後進であるかを判定することを特徴とする。
【0012】
上述のように判定手段は、両検出手段の検出した方位に基づいて移動体の運動状態が前進であるか後進であるかを判定するので、加速度で前進・後進を判定する方法に較べ、判定精度が高い。例えば、前進或いは後進中に移動体に横方向へ重力加速度が加わったとき前進・後進の判定を正しく判定できず、前進或いは後進しているにも拘わらず、旋回と判定することがあるが、この実施形態によれば正しく判定できる。
【0013】
請求項3の発明の運動状態判定装置は、請求項1又は2記載の運動状態判定装置において、前記判定手段は、前記両検出手段の検出した方位の変化に基づいて前記移動体の運動状態が旋回であるか直進であるかを判定することを特徴とする。
【0014】
上述のように前記両検出手段の検出した方位の変化に基づいて前記移動体の運動状態が旋回であるか直進であるかを判定するので、エンジンの動作状態や車輪の速度等の車両自身の情報を用いて運動状態を判定する従来の運動状態判定装置に較べ、判定精度が高い。例えば、車両の左右の車輪速度から旋回・直進を判定する方法では、車輪がスリップしたとき正しく判定できないが、請求項3の発明の運動状態判定装置によれば正しく判定できる。
【0015】
請求項4の発明の運動状態判定装置は、請求項1、2又は3記載の運動状態判定装置において、前記判定手段は、前記両検出手段の検出した方位の差の平均値を求め、その値を補正値として前記磁気検出型方位検出手段の検出した方位を補正することを特徴とする。
【0016】
上述のように判定手段は、両検出手段の検出した方位の差の平均値を求め、その値を補正値として磁気検出型方位検出手段の検出した方位を補正するので、地磁気の乱れや移動体の金属部分によって磁気検出型方位検出手段に狂いが生じても、その狂いがすぐに補正される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0018】
図1はこの発明の第1実施形態に係る運動状態判定装置の概念図、図2は図1に示す運動状態判定装置を搭載した農作業車を示し、同図(a)は前進状態の農作業車の概念図、同図(b)は後進状態の農作業車の概念図、図3は運動状態判定装置のブロック図である。
【0019】
図1に示すように、この運動状態判定装置1はGPS(位置検出手段)3と地磁気センサ(磁気検出型方位検出手段)5と計算機(判定手段)7とを備える。
【0020】
図2に示すように、運動状態判定装置1は遠隔操縦される無人の農作業車(移動体)9に搭載されている。農作業車9は車体91と車輪92と耕耘機93とを備えている。耕耘機93は車体91の前部に取り付けられている。図2中に示されているX軸は農作業車9の向きを示し、Y軸はX軸に直交し、農作業車9の幅方向を示す。
【0021】
GPS(Global Position System)3はGPS受信機31とGPSアンテナ32とを有する。GPS受信機31は計算機7とともに運動状態判定装置1の筐体1aに収容されている。GPS3は農作業車9の地球上の位置(緯度、経度)を所定時間おきに検出する。
【0022】
地磁気センサ5は2軸の地磁気センサであり、X軸方向及びY軸方向の地磁気を含めたその場の磁気の強さを所定時間おきに検出する。
【0023】
図3に示すように、計算機7は状態判定部71と記憶部(図示せず)と方位計算部73と補正値演算部74とを有している。
【0024】
状態判定部71は農業作業車9の位置変化、進行方向と向きとの差、速度変化及び方位変化があるかないかを判定し、それらの判定結果に基づいて農作業車9の運動状態を判定する。
【0025】
記憶部は、状態判定部71が農作業車9の運動状態を判定するときに必要な位置変化の閾値dPLimit、進行方向と向きとの差の閾値ΔΨLimit、速度変化の閾値dVLimit及び方位変化の閾値dΨLimitを記憶している。これらの閾値はGPS3及び地磁気センサ5の精度や、運動状態判定装置1が搭載される移動体の種類、移動体が行う作業の内容等により予め決められている。
【0026】
方位計算部73は、GPS3が今回検出した農作業車9の位置と前回に検出した農作業車9の位置との差から農作業車9が移動した方位(進行方向)を算出する。また、方位計算部73は地磁気センサ5からの情報に基づいて農作業車9の向きを算出する。更に、方位計算部73は地磁気センサ5が検出した方位を補正するための補正値を計算する。
【0027】
補正値演算部74は地磁気センサ5が検出した方位値から方位計算部73が算出した補正値を引き、その値を状態判定部71へ出力する。
【0028】
次に、運動状態判定装置1の動作について説明する。
【0029】
計算機7では、GPS受信機31の位置情報及び地磁気センサ5からの方位情報とに基づいて、農作業車9の所定時間における位置変化dP、農作業車9の進行方向と向きとの差ΔΨ、農作業車9の所定時間における速度変化dV及び農作業車9の所定時間における方位変化dΨを計算する。
【0030】
位置変化dPは次式で求められる。
【0031】
dP=|PGPS(n)−PGPS(n−1)| (n:1,2,3…)
ここでPGPSはGPS3によって検出された農作業車9の位置の座標値である。nは検出回数である。
【0032】
位置変化dPの計算は緯度と経度の両方について行われる。
【0033】
進行方向と向きとの差ΔΨは次式で求められる。
【0034】
ΔΨ=|ΨGPS−ΨTMS|
ここでΨGPSはGPS3の情報に基づいて算出された農作業車9の進行方向の方位の値、ΨTMSは地磁気センサ5の情報に基づいて算出された農作業車9の向き(X軸)の方位の値である。
【0035】
速度変化dVは次式で求められる。
【0036】
dV=|dP(n)−dP(n−1)|/|dT(n)−dT(n−1)|
ここでTは時間である。
【0037】
方位変化dΨは次式で求められる。
【0038】
dΨ=|Ψ(n)−Ψ(n−1)|
ここでΨは方位の値である。方位の値Ψとしては農作業車9の運動状態により、ΨGPSの値かΨTMSの値が用いられる。
【0039】
状態判定部71は位置変化、進行方向と向きとの差、速度変化及び方位変化があるかないかを判定する。
【0040】
位置変化の有無
dP≧dPLimit ならば、位置変化あり。
dP<dPLimit ならば、位置変化なし。
【0041】
農作業車9の位置変化があるかないかについては、緯度と経度の両方について行われ、緯度と経度の少なくとも一方に位置変化がある場合は、農作業車9の位置変化ありと判定される。
【0042】
進行方向と向きとの差の有無(農作業車9の進行方向と農作業車9の向きとの間に所定値以上の差があるかないか、すなわち、後進か前進か。)
ΔΨ≧ΔΨLimit ならば、差あり(後進)。
ΔΨ<ΔΨLimit ならば、差なし(前進)。
【0043】
速度変化の有無
dV≧dVLimit ならば、速度変化あり。
dV<dVLimit ならば、速度変化なし。
【0044】
方位の変化の有無
dΨ≧dΨLimit ならば、方位変化あり。
dΨ<dΨLimit ならば、方位変化なし。
【0045】
状態判定部71は、最終的に位置変化の有無、進行方向と向きとの差の有無、速度変化の有無及び方位変化の有無に基づいて、表1に示すように、農作業車9の運動状態を判定し、その判定結果をモニタ等(図示せず)に出力する。
【0046】
【表1】
【0047】
方位計算部73ではGPS3及び地磁気センサ5からの情報に基づいて方位の計算が行われる。
【0048】
GPS方位(農作業車9の進行方向)の値ΨGPSは次式で求められる。
【0049】
ΨGPS=1/tan [N(n)−N(n−1)/E(n)−E(n−1)]
ここでNは緯度(北緯)、Eは経度(東経)、nは検出回数である。
【0050】
地磁気センサ5によって検出された補正前の農作業車9の向き(X軸)の値(計算値)Ψ TMSは次式で求められる。
【0051】
Ψ TMS=1/tan(Tx/Ty)
ここでTxは地磁気センサ5によって検出されたX軸方向の磁気の強さの値、Tyは地磁気センサ5によって検出されたY軸方向の磁気の強さの値である。
【0052】
また、方位計算部73では、農作業車9の向きの値Ψ TMSを補正するための補正値ΔΨAVGが計算される。ΔΨAVGは農作業車9が前進・定速・直進走行しているときに得たGPS方位の値ΨGPSと地磁気センサ5によって検出された農作業車9の向きの値Ψ TMSとの差ΔΨの平均値である。
【0053】
補正値演算部74は方位計算部73から入力した農作業車9の向きの値Ψ TMSから補正値ΔΨAVGを引き、その補正された農作業車9の向きの値ΨTMSを状態判定部71へ出力する。
【0054】
補正された農作業車9の向きの値ΨTMSは次式で求められる。
【0055】
ΨTMS=Ψ TMS−ΔΨAVG
【0056】
次に、この実施形態の効果について説明する。
【0057】
GPS3と地磁気センサ5で取得した情報に基づいて農作業車9の運動状態を判定するようにしたので、エンジンの動作状態や車輪の速度等の車両自身の情報を用いて運動状態を判定する従来の運動状態判定装置に較べ、判定精度が高い。例えば、農作業車9の左右の車輪速度から旋回・直進を判定する方法では、車輪がスリップしたとき正しく判定できないが、この実施形態によれば正しく判定できる。
【0058】
また、従来の運動状態判定装置では運動状態判定に必要な情報を収集するために農作業車9のエンジンや動力伝達系等に各種のセンサを取り付けなければならず、しかもその取付け作業は煩雑であるが、この実施形態の運動状態判定装置1ではGPS3のアンテナ32と地磁気センサ5とを例えば農作業車9の屋根等に取り付けるだけで足り、その取付け作業は簡単である。したがって、運動状態判定装置1を他の車両に移し変えることも簡単にできる。
【0059】
運動状態判定装置1は農作業車9の進行方向の値ΨGPSと向きの値ΨTMSとの差の大きさに基づいて農作業車9が前進であるか後進であるかを判定するので、加速度で前進・後進を判定する方法に較べ、判定精度が高い。例えば、加速度で前進・後進を判定する方法では、前進或いは後進中に農作業車9に横方向へ重力加速度が加わったときに前進・後進の判定を正しくできず、前進或いは後進しているにも拘わらず、旋回と判定することがあるが、この実施形態によれば正しく判定できる。
【0060】
また、運動状態判定装置1は農作業車9からの情報を必要としないので、例えば左右の車輪速から旋回・直進を判定する場合に比べると、車輪がスリップしても問題とならず、旋回・直進の判定がより正確に行われる。
【0061】
また、運動状態判定装置1は地磁気センサを5を備えているので、農作業車9の向きをリアルタイムで計測することができる。したがって、農作業車9がどちらを向いているかリアルタイムで分かる。
【0062】
また、運動状態判定装置1は農作業車9の運動を正確に判定できるので、例えば、直線的に畑を耕したいとき等に有効である。
【0063】
また、運動状態判定装置1によって農作業車9の操縦者のナビゲーションを行う場合、バック等、農作業車9の進行方向と農作業車9の向きとが異なるとき、ディスプレイ(図示せず)に操縦者の感覚にあった表示をすることができる。
【0064】
また、運動状態判定装置1では農作業車9の進行方向及び向きが算出されるので、必要な方を利用できる。例えば、農作業車9の動きとしてディスプレイに農作業車9の進行方向を表示した方が操縦者の感覚に合っていれば、それを利用することができ、農作業車9の進行方向の表示が操縦者の感覚に合っていなければ、農作業車9の動きとしてディスプレイに農作業車9の向きを表示することができる。
【0065】
また、牽引車(図示せず)と作業車(図示せず)の両方の運動状態判定装置1を搭載すれば、牽引車の運転者は牽引車と作業車の向きの違いが分かる。
【0066】
また、運動状態判定装置1はそりのような車輪がない移動体でも搭載することができ、表1の判定基準を変更することにより、その移動体の運動状態を判定することができる。
【0067】
なお、この実施形態ではGPSアンテナ32と地磁気センサ5とを農作業車9の屋根に取り付けたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、GPSアンテナ32を地磁気センサ5の筐体5aの上面に取り付け、このGPSアンテナ32と地磁気センサ5とを一体化したものを農作業車9に取り付けるようにしてもよい。
【0068】
また、この実施形態の運動状態判定装置1は無人農作業車用であるが、この発明の運動状態判定装置は農作業車用に限られず、無人有人を問わず、車両、船舶等の移動体全般に適用することができる。
【0069】
図4はこの発明の第2実施形態に係る運動状態判定装置の概念図である。
【0070】
第2実施形態の運動状態判定装置201は一部を除いて第1実施形態の運動状態判定装置1と同じであるので、同じ部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【0071】
以下、第1実施形態と構成の異なる部分についてだけ説明する。
【0072】
第1実施形態ではGPSアンテナ32及び地磁気センサ5は農作業車9の屋根に取り付けられているが、第2実施形態ではGPSアンテナ232は運動状態判定装置201の筐体201aの上面に取り付けられ、地磁気センサ205は筐体201a内に収容されている。
【0073】
第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、運動状態判定装置201の他の移動体(図示せず)への移し替えをより一層簡単に行える。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1の発明の運動状態判定装置によれば、例えばエンジンの動作状態や車輪の速度等の移動体自身の情報を用いて運動状態を判定する技術的構成を採用していないので、移動体の運動状態を高い精度で判定できる。
【0075】
また、運動状態判定に必要な情報を収集するために移動体に各種のセンサを取り付けるという煩雑な作業が不要になるので、運動状態判定装置の移動体への搭載や他の移動体への移し変えることが簡単にできる。
【0076】
請求項2の発明の運動状態判定装置によれば、加速度で前進・後進を判定する方法に較べ、判定精度が高い。例えば、加速度で前進・後進を判定する方法では、前進或いは後進中に移動体に横方向へ加速度が加わったときに前進・後進の判定を正しくできないが、請求項2の発明の運動状態判定装置によれば、正しく判定できる。
【0077】
請求項3の発明の運動状態判定装置によれば、エンジンの動作状態や車輪の速度等の車両自身の情報を用いて運動状態を判定する方法に較べ、判定精度が高い。例えば、車両の左右の車輪速度から旋回・直進を判定する方法では、車輪がスリップしたとき正しく判定できないが、請求項3の発明の運動状態判定装置によれば、正しく判定できる。
【0078】
請求項4の発明の運動状態判定装置によれば、地磁気の乱れや移動体の金属部分によって磁気検出型方位検出手段に狂いが生じても、その狂いがすぐに補正されるので、磁気検出型方位検出手段の検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の第1実施形態に係る運動状態判定装置の概念図である。
【図2】図2は図1に示す運動状態判定装置を搭載した農作業車を示し、同図(a)は前進状態の農作業車の概念図、同図(b)は後進状態の農作業車の概念図である。
【図3】図3は運動状態判定装置のブロック図である。
【図4】図4はこの発明の第2実施形態に係る運動状態判定装置の概念図である。
【符号の説明】
1,201 運動状態判定装置
3 GPS(位置検出手段)
5,205 地磁気センサ(磁気検出型方位検出手段)
7 計算機(判定手段)
71 状態判定部
9 農作業車(移動体)
Claims (4)
- 移動体に搭載される運動状態判定装置において、
前記移動体の地球上の位置を検出する位置検出手段と、
前記移動体の方位を検出する磁気検出型方位検出手段と、
前記位置検出手段及び前記磁気検出型方位検出手段の出力に基づいて前記移動体の運動状態を判定する判定手段と
を備えていることを特徴とする運動状態判定装置。 - 前記判定手段は、前記両検出手段の検出した方位に基づいて前記移動体の運動状態が前進であるか後進であるかを判定することを特徴とする請求項1記載の運動状態判定装置。
- 前記判定手段は、前記両検出手段の検出した方位の変化に基づいて前記移動体の運動状態が旋回であるか直進であるかを判定することを特徴とする請求項1又は2記載の運動状態判定装置。
- 前記判定手段は、前記両検出手段の検出した方位の差の平均値を求め、その値を補正値として前記磁気検出型方位検出手段の検出した方位を補正することを特徴とする請求項1、2又は3記載の運動状態判定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003094661A JP2004301650A (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 運動状態判定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003094661A JP2004301650A (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 運動状態判定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004301650A true JP2004301650A (ja) | 2004-10-28 |
Family
ID=33407177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003094661A Pending JP2004301650A (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 運動状態判定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004301650A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007170882A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Furuno Electric Co Ltd | 移動状態検出装置 |
JP2008089530A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Alpine Electronics Inc | 車載用ナビゲーション装置及び車両進行方向検出方法 |
JP2009222409A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Pioneer Electronic Corp | 情報出力装置、情報出力方法、情報出力プログラムおよび記録媒体 |
JP2012110286A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | National Agriculture & Food Research Organization | 農作業車の旋回開始位置設定装置及び旋回開始位置設定方法 |
JP2014098906A (ja) * | 2013-12-13 | 2014-05-29 | Nec Corp | 表示部を備えた電子機器及びその制御方法 |
WO2014097882A1 (ja) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | 三菱重工業株式会社 | 進行方向特定システム、進行方向特定方法、進行方向特定装置、プログラム、及び記録媒体 |
CN116620301A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-08-22 | 大陆软件系统开发中心(重庆)有限公司 | 车辆运动状态的确定方法、装置、设备和存储介质 |
-
2003
- 2003-03-31 JP JP2003094661A patent/JP2004301650A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007170882A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Furuno Electric Co Ltd | 移動状態検出装置 |
JP2008089530A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Alpine Electronics Inc | 車載用ナビゲーション装置及び車両進行方向検出方法 |
JP2009222409A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Pioneer Electronic Corp | 情報出力装置、情報出力方法、情報出力プログラムおよび記録媒体 |
JP2012110286A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | National Agriculture & Food Research Organization | 農作業車の旋回開始位置設定装置及び旋回開始位置設定方法 |
WO2014097882A1 (ja) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | 三菱重工業株式会社 | 進行方向特定システム、進行方向特定方法、進行方向特定装置、プログラム、及び記録媒体 |
JP2014122816A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 進行方向特定システム、進行方向特定方法、進行方向特定装置、プログラム、及び記録媒体 |
JP2014098906A (ja) * | 2013-12-13 | 2014-05-29 | Nec Corp | 表示部を備えた電子機器及びその制御方法 |
CN116620301A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-08-22 | 大陆软件系统开发中心(重庆)有限公司 | 车辆运动状态的确定方法、装置、设备和存储介质 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109154817B (zh) | 自动行驶作业车辆 | |
JP5953426B2 (ja) | 作業用車両の自動操舵システム | |
US20040148093A1 (en) | Vehicle behavior detector, in-vehicle processing system, detection information calibrator, and in-vehicle processor | |
US20090292412A1 (en) | Vehicular Guidance System Having Compensation for Variations in Ground Elevation | |
US10953886B2 (en) | Vehicle localization system | |
WO2020129722A1 (ja) | 自動走行作業車のための制御装置 | |
KR20120050413A (ko) | 이동 상태 검출 장치 | |
JP2005070046A (ja) | Gps/自律航法統合システム及びその運用方法 | |
JP2017097479A (ja) | 自己位置推定装置の異常検知装置及び車両 | |
KR20190040818A (ko) | 차량 내부 센서, 카메라, 및 gnss 단말기를 이용한 3차원 차량 항법 시스템 | |
JP2018169319A (ja) | 車両の走行車線推定装置 | |
JP7040308B2 (ja) | 無人搬送車の走行制御装置及び走行制御方法 | |
JP2004301650A (ja) | 運動状態判定装置 | |
JP6916705B2 (ja) | 自動運転の自車位置検出装置 | |
US8890747B2 (en) | Longitudinal and lateral velocity estimation using single antenna GPS and magnetic compass | |
JP6784629B2 (ja) | 車両の操舵支援装置 | |
JP2002213959A (ja) | 角速度検出装置および車両用ナビゲーション装置 | |
US11543246B1 (en) | Rear axle center locating | |
JP2020164160A (ja) | 自動走行圃場作業車両 | |
CN107107913B (zh) | 用于确定单辙车辆位置的方法以及用于实施该方法的装置 | |
KR20050018440A (ko) | 차량의 위치 보정 시스템 | |
US20190072391A1 (en) | Travel direction estimation device | |
JP2020080743A (ja) | 車両の姿勢推定装置 | |
JP7034208B2 (ja) | 作業地情報作成システム及びプログラム | |
JPH10105230A (ja) | 自動走行車両の磁気検出装置並びにこの装置を用いた車両の方位角偏差および横方向偏差の算出方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051003 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20090924 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20100215 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |