JP6773523B2 - 圃場登録システム - Google Patents

Description

本発明は、作業車により作業を行う圃場を登録する圃場登録システムに関する。

上記のような圃場登録システムは、例えば、作業者等が所有する圃場がどの圃場であるか、その圃場がどのような形状をしている等の圃場情報を登録するものである。例えば、圃場登録システムにて登録された圃場情報に対して、作業車にてどのような作業を行うかの作業内容情報やその圃場での収穫量がどれくらいかの収穫量情報等を関連付けることで、圃場において、どのような作業を行ったか、どれくらいの収穫量があるか等の各種の情報を管理することができる。このように、圃場における各種の情報を管理するために、まずは、圃場登録システムにて圃場情報を登録している。

従来の圃場登録システムでは、地図情報システムを用いて圃場や道路等を含む地図情報を取得し、その地図情報を背景として表示装置の表示画面に表示させる。そして、作業者は、表示装置の表示画面上において、背景の地図情報に基づいて、圃場となる領域を囲むように直線の辺を選択して、多角形のデータを入力することで、その入力された多角形のデータから圃場形状が特定され、その圃場形状を含む圃場情報が登録されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許第５６６７７３１号公報

上記特許文献１に記載の圃場登録システムでは、圃場形状等の圃場情報を登録するために、作業者等が多角形のデータを入力するという煩わしい作業を行わなければならず、圃場情報の登録作業が手間のかかるものとなっていた。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、圃場情報の登録作業の簡素化を図ることができる圃場情報登録システムを提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、地図情報を取得する地図情報取得部と、その地図情報取得部にて取得される地図情報に含まれ、夫々が境界部で区切られた圃場を画像処理により識別して圃場情報を取得する識別部と、作業車の位置情報を取得する位置情報取得部と、その位置情報取得部にて取得される前記作業車の位置情報に基づいて、前記識別部にて識別された圃場の内、前記作業車が所定期間にわたり位置する圃場を登録対象の圃場として特定し、その特定された登録対象の圃場における圃場情報を登録する登録部とが備えられ、前記登録部は、位置情報取得部にて取得される前記作業車の位置情報に基づいて、前記識別部にて識別された圃場の内、前記作業車が位置しても、前記作業車が所定期間にわたり位置していない圃場を登録対象の圃場として特定しない点にある。

本構成によれば、識別部は、地図情報取得部にて取得される地図情報に含まれる圃場を識別して圃場情報を取得するので、作業者が多角形のデータを入力する入力作業を行わなくても、圃場の位置情報や形状情報等の圃場情報を取得することができる。しかしながら、識別部にて圃場を識別しても、どの圃場が作業者が所有するものかが分からない。そこで、登録部は、位置情報取得部にて取得される作業車の位置情報に基づいて、識別部にて識別された圃場の内、作業車が位置する圃場を登録対象の圃場として特定し、その特定された登録対象の圃場における圃場情報を登録している。つまり、位置情報取得部が圃場内に作業車の位置情報を取得することで、その圃場を登録対象の圃場として特定して圃場情報を登録している。これにより、作業者は、自己が所有する圃場内で作業車を走行させるという通常作業を行うことで、位置情報取得部がその圃場内において作業車の位置情報を取得して、作業者が所有する圃場における圃場情報を登録することができ、圃場情報の登録作業の簡素化を図ることができる。

本発明は、前記登録部は、前記位置情報取得部にて取得される前記作業車の位置情報に基づいて、前記作業車が設定時間以上位置する圃場を前記登録対象の圃場として特定するように構成されていると好適である。

本構成によれば、登録部は、作業車が設定時間以上位置する圃場を登録対象の圃場として特定するので、例えば、単に作業車が通過するだけの圃場については、作業車が設定時間未満の短時間だけその圃場に位置することになり、その圃場が誤って登録対象の圃場として特定されるのを防止することができる。逆に、作業者は自己が所有する圃場において作業車にて作業を行うと、その圃場に作業車が設定時間以上位置することになるので、作業者が圃場情報を登録したい圃場を登録対象の圃場として適切に特定することができる。これにより、登録対象の圃場の特定を精度よく行うことができ、圃場情報の登録を適切に行うことができる。
本発明の第２特徴構成は、前記識別部は、前記境界部として、圃場と区別される道路、及び、隣接する圃場同士を区画する区画部を識別して、圃場情報における圃場の形状情報を取得している点にある。
本発明の第３特徴構成は、登録対象の圃場を視認可能な状態で表示させる表示部と、その表示部に登録対象の圃場を表示させた状態において、登録対象の圃場における圃場情報の登録を許可する許可部とが備えられ、前記登録部は、前記許可部にて圃場情報の登録が許可されると、登録対象の圃場における圃場情報を登録する点にある。

本発明は、前記作業車が作業状態であることを示す作業情報を取得する作業情報取得部が備えられ、前記登録部は、前記位置情報取得部にて取得される前記作業車の位置情報、及び、前記作業情報取得部にて取得される前記作業情報に基づいて、前記作業情報を取得する状態で前記作業車が位置する圃場を前記登録対象の圃場として特定するように構成されていると好適である。

本構成によれば、登録部は、作業情報を取得する状態で作業車が位置する圃場を登録対象の圃場として特定するので、単に走行するだけの圃場を誤って登録対象の圃場として特定することがなく、作業車にて作業を行った圃場を登録対象の圃場として適切に特定することができる。これにより、作業者は自己が所有する圃場において作業車にて作業するだけで、その圃場の圃場情報を適切に登録することができる。

本発明の第４特徴構成は、前記位置情報取得部にて取得される前記作業車の位置情報に基づいて、前記作業車の移動軌跡を求める移動軌跡演算部が備えられ、前記登録部は、前記移動軌跡演算部にて求められる前記作業車の移動軌跡を用いて、前記識別部にて識別された圃場から前記登録対象の圃場を特定するように構成されている点にある。

本構成によれば、登録部は、移動軌跡演算部にて求められる作業車の移動軌跡を用いることで、作業車が単に走行しているだけであるのか又は作業しながら走行しているのか等、作業車がどのような走行を行ったかを適切に認識することができる。よって、登録部は、登録対象の圃場を精度よく特定することができることになり、圃場情報の登録を適切に行うことができる。

圃場登録システムの概略構成図 圃場登録システムの制御ブロック図 地図情報取得部にて取得する地図情報を示す面 識別部にて識別した圃場における圃場情報を示す図 識別部にて識別した圃場における作業車の位置情報を示す図 識別部にて識別した圃場から登録対象の圃場を特定した状態を示す図 移動軌跡演算部にて求められる移動軌跡を示す図 移動軌跡演算部にて求められる移動軌跡を示す図

本発明に係る圃場登録システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
この圃場登録システム１は、作業者等が所有する圃場がどの圃場であるか、その圃場がどのような形状をしている等の圃場情報を登録するものであり、図１に示すように、圃場情報を登録して管理する管理装置２０が備えられている。圃場登録システム１は、作業車１０の位置情報に基づいて、圃場情報を登録するようにしており、登録の際に各種の情報を表示可能な端末３０が備えられている。

図１では、作業車１０として、トラクタを例示しているが、トラクタの他、田植機、コンバイン、土木・建築作業装置、除雪車等、乗用型作業車両に加え、歩行型作業車両も適用可能であり、各種の作業車が適用可能となっている。

管理装置２０は、例えば、データベースを有する管理サーバ等から構成されており、端末３０は、例えば、パーソナルコンピュータ等から構成されている。端末３０については、タブレット型のパーソナルコンピュータや、スマートフォン等のモバイル端末等でもよく、各種の端末が適用可能である。

図２に示すように、作業車１０には作業車用通信装置１５が備えられ、管理装置２０には管理装置用通信装置２５が備えられ、端末３０には端末用通信装置３３が備えられている。そして、作業車１０と管理装置２０とは、作業車用通信装置１５及び管理装置用通信装置２５等によりインターネット回線等を介して各種の情報を無線通信可能に構成されている。また、管理装置２０と端末３０とは、管理装置用通信装置２５及び端末用通信装置３３によりインターネット回線等を介して各種の情報が通信可能に構成されている。

図２に示すように、作業車１０には、測位用アンテナ１１と、作業車１０の位置情報を取得する位置情報取得部１３と、作業車１０が作業状態であることを示す作業情報を取得する作業情報取得部１４と、作業車用通信装置１５とが備えられている。位置情報取得部１３及び作業情報取得部１４は、作業車１０を制御する制御部１２に備えられている。

測位用アンテナ１１は、図１に示すように、衛星測位システムを構成する測位衛星２からの信号を受信するように構成されている。位置情報取得部１３は、測位用アンテナ１１にて受信する測位衛星２からの信号に基づいて、設定周期（例えば、１分）が経過するごとに、作業車１０の位置情報を取得するように構成されている。ここで、作業車１０の位置情報の取得方法については、例えば、測位衛星２からの信号から位置情報を取得する単独測位を適用することができる。この単独測位に限らず、測位衛星２からの信号に加えて、予め定められた基準点に配置される基準局における情報をも加味して、作業車１０の位置情報を取得するＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ測位）、ＲＴＫ測位（リアルタイムキネマティック測位）等も適用可能であり、各種の測位方法にて作業車１０の位置情報を取得可能である。

作業情報取得部１４は、設定周期（例えば、１分）が経過するごとに、作業車１０が作業状態（作業中）であることを示す作業情報を取得するように構成されている。図示は省略するが、作業車１０には、作業車１０が作業状態（作業中）であることを検出可能な各種のセンサが備えられており、作業情報取得部１４は、これらのセンサの検出情報に基づいて、作業情報を取得している。

例えば、作業車１０がトラクタである場合には、作業機を装着するリンク機構が車体の後部に備えられており、そのリンク機構により作業機を下降させることで、耕耘等の作業を行っている。そこで、リンク機構が下降状態であることをセンサにて検出することで、作業情報取得部１４が作業情報を取得している。また、耕耘等の作業を行うときには、ＰＴＯ軸を回転駆動させて作業機に回転駆動力を伝達していることから、ＰＴＯ軸を回転駆動させている状態をセンサにて検出することでも、作業情報取得部１４が作業情報を取得している。

ちなみに、田植機やコンバイン等の他の作業車１０においても、トラクタと同様に、作業車１０が作業状態であることを検出可能な各種のセンサが備えられている。これにより、作業情報取得部１４は、田植機やコンバイン等の他の作業車１０においても、これらのセンサの検出情報に基づいて、作業情報を取得することができる。

作業車用通信装置１５は、制御部１２からの情報を管理装置２０に送信自在であり、且つ、管理装置２０からの情報を受信して制御部１２や表示部１６に入力自在に構成されている。制御部１２は、位置情報取得部１３にて取得する作業車１０の位置情報、及び、作業情報取得部１４にて取得する作業情報を、作業車用通信装置１５にて管理装置２０に送信自在に構成されており、位置情報及び作業情報の送信タイミングについては、各種のタイミングに設定することができる。例えば、位置情報及び作業情報を設定周期（例えば、１分）が経過するごとに取得することから、その取得タイミングと同様に、設定周期（例えば、１分）が経過するごとに、位置情報及び作業情報を送信することができる。また、位置情報及び作業情報を設定周期（例えば、１分）が経過するごとに取得して記憶部に記憶しており、その後、作業が終了した時点や作業者等が指示する時点等、位置情報及び作業情報の取得タイミングよりも以降に、記憶部に記憶されている情報をまとめて送信することもできる。

管理装置２０には、地図情報を取得する地図情報取得部２１と、その地図情報取得部２１にて取得する地図情報に含まれる圃場を識別して圃場情報を取得する識別部２２と、作業車１０の移動軌跡を求める移動軌跡演算部２３と、圃場情報を登録する登録部２４と、管理装置用通信装置２５とが備えられている。

地図情報取得部２１は、図３に示すように、例えば、地図情報が格納されているデータベース等の外部装置に管理装置用通信装置２５を用いて通信することで、日本測地系による位置情報を含む地図情報を取得するように構成されている。地図情報は、圃場や道路等の領域を認識できる地図情報となっており、例えば、各位置座標がどのような領域であるかを示す情報も含まれていてもよい。

識別部２２は、図４に示すように、画像認識技術等を用いて、圃場と道路とを区別するとともに、隣接する圃場同士を区画する等により、地図情報取得部２１にて取得する地図情報から圃場Ｈ１〜Ｈ３を識別して圃場情報を取得するように構成されている。識別部２２は、圃場情報として、どの圃場がどこに位置するかを示す位置情報（緯度情報及び経度情報）、及び、その圃場がどのような形状をしているかを示す形状情報（道路と圃場とを区別した部分の形状、及び、隣接する圃場同士を区画する区画部分の形状等）を取得するように構成されている。

上述の如く、作業車１０では、位置情報取得部１３にて作業車１０の位置情報が取得されており、その作業車１０の位置情報が管理装置２０に送信される。管理装置２０では、管理装置用通信装置２５にて受信する作業車１０の位置情報が移動軌跡演算部２３に入力されている。移動軌跡演算部２３は、図７に示すように、作業車１０から送信される作業車１０の位置情報に基づいて、作業車１０の移動軌跡を求めるように構成されている。図７に示すものでは、設定周期が経過するごとに、作業車の位置情報Ｐ１〜Ｐ１８を取得しており、それらの作業車１０の位置情報Ｐ１〜Ｐ１８を結ぶ移動軌跡を求めている。

登録部２４は、識別部２２にて識別された圃場から登録対象の圃場を特定し、その特定した圃場における圃場情報を登録するように構成されている。登録部２４は、登録対象の圃場を特定するに当たり、作業車１０の位置情報取得部１３にて取得する作業車１０の位置情報に基づいて、識別部２２にて識別された圃場の内、作業車１０が位置する圃場を登録対象の圃場として特定し、その特定された登録対象の圃場における圃場情報を登録するように構成されている。

管理装置用通信装置２５は、作業車１０からの情報や端末３０からの情報を受信して移動軌跡演算部２３や登録部２４等の各部に入力可能であるとともに、地図情報取得部２１、識別部２２及び移動軌跡演算部２３等の各部にて取得する情報を作業車１０及び端末３０に送信可能に構成されている。

端末３０には、各種の情報を表示自在な表示部３１と、各種の情報を入力自在な操作部３２と、端末用通信装置３３とが備えられている。表示部３１は、地図情報取得部２１にて取得する地図情報、識別部２２にて取得する圃場情報、移動軌跡演算部２３にて求める移動軌跡等、管理装置２０からの情報を表示するように構成されている。操作部３２は、作業者にて操作されるものであり、作業者は操作部３２を操作することで、各種の情報を入力自在に構成されている。端末用通信装置３３は、地図情報取得部２１にて取得する地図情報、識別部２２にて取得する圃場情報、移動軌跡演算部２３にて求める移動軌跡等、管理装置２０からの情報を表示部３１に入力するとともに、操作部３２の操作により入力される入力情報を管理装置２０に送信可能に構成されている。

圃場情報を登録する際には、各種の情報が端末３０の表示部３１に表示されるだけでなく、作業車１０の表示部１６にも表示可能となっており、作業者はその表示内容を確認しながら、管理装置２０に圃場情報を登録することができる。

以下、圃場情報を登録する際の動作等について説明する。
まず、管理装置２０の地図情報取得部２１は地図情報を取得し、図３に示すように、その地図情報を端末３０に送信して表示部３１に表示させる。ここで、例えば、作業者が所有する圃場の住所を入力したり、表示画面を調整する等、作業者が操作部３２を操作することで、表示部３１に表示される地図情報に作業者が所有する圃場が含まれるように表示画面を調整可能となっている。

次に、管理装置２０の識別部２２は地図情報に含まれる圃場Ｈ１〜Ｈ３を識別して圃場情報を取得し、図４に示すように、その圃場情報を端末３０に送信して表示部３１に表示させる。図４に示すものでは、Ｈ１〜Ｈ３の３つの圃場が識別され、３つの圃場Ｈ１〜Ｈ３の夫々について、位置情報や形状情報等の圃場情報が取得されている。

そして、登録部２４は、図５及び図６に示すように、位置情報取得部１３にて取得する作業車１０の位置情報に基づいて、識別部２２にて識別された圃場Ｈ１〜Ｈ３の内から、作業車１０が位置する圃場Ｈ２を登録対象の圃場として特定し、その特定した圃場Ｈ２における圃場情報を登録している。

これにより、作業者は、自己が所有する圃場内で作業車１０を走行させるだけで、その圃場の位置情報や形状情報等の圃場情報を登録することができる。よって、例えば、地図情報が表示された表示画面上において、複数の圃場から自己が所有する圃場がどの圃場であるかを選択する作業や、その圃場の形状情報を入力する作業等を作業者が行わなくても、簡易に圃場情報を登録することができる。

また、登録部２４にて登録対象の圃場における圃場情報を登録する際に、その登録対象の圃場における圃場情報を登録してもいいかどうかを作業者に確認するための確認作業を行うようにしてもよい。この確認作業は、例えば、表示部３１に、登録対象の圃場がどの圃場であるかを視認可能な状態で表示させるとともに、「許可」等の許可ボタンを表示させる。そして、作業者が操作部３２を操作することで、「許可」等の許可ボタンを押すことで、登録対象の圃場における圃場情報の登録が許可されたとして、登録部２４が登録対象の圃場における圃場情報を登録する。

ここで、地図情報取得部２１が取得する地図情報、及び、識別部２２にて識別される圃場の圃場情報については、端末３０の表示部３１に表示させるだけでなく、作業車１０の表示部１６に表示させることもできる。よって、例えば、作業者は自己が所有する圃場内で作業車１０を走行させて、作業車１０の表示部１６に表示される地図情報や圃場情報を確認しながら、圃場情報を登録することもできる。

登録部２４が識別部２２にて識別された圃場から登録対象の圃場を特定するに当たり、登録部２４は、移動軌跡演算部２３にて求めた移動軌跡を用いて、作業車１０が設定時間（例えば、１０分）以上位置する圃場を登録対象の圃場として特定するように構成されている。例えば、作業車１０の位置情報は設定周期（例えば、１分）が経過するごとに取得しているので、圃場内に作業車１０の位置情報が何個存在するかによって、圃場内に作業車１０がどれくらいの時間位置しているのかを判定することができる。そこで、図７に示すように、移動軌跡演算部２３にて作業車１０の位置情報Ｐ１〜Ｐ１８を結ぶ移動軌跡を求めた場合に、登録部２４は、作業車１０の位置情報が設定個数（例えば、１０個）以上位置する圃場を登録対象の圃場として特定し、その登録対象の圃場における圃場情報を登録している。図７に示すものでは、作業車１０の位置情報Ｐ６〜Ｐ１８が圃場Ｈ２に位置していることから、圃場Ｈ２を登録対象の圃場として圃場Ｈ２の圃場情報を登録している。

また、図７中点線で示すように、移動軌跡演算部２３にて求めた移動軌跡が圃場Ｈ１内を移動するものとなっている場合に、圃場Ｈ１内の作業車１０の位置情報が設定個数（例えば、１０個）未満であると（図６の例では４つ）、圃場Ｈ１内に作業車１０が位置していたのは設定時間（例えば、１０分）未満でとなる（図６の例では４分）。これにより、登録部２４は、作業車１０が圃場Ｈ１内を通過しただけであるとして、圃場Ｈ１を登録対象の圃場として特定することがない。

このように、移動軌跡演算部２３にて求める移動軌跡を用いて登録対象の圃場を特定するので、登録対象の圃場における圃場情報を登録するタイミングは、作業車１０を圃場内で走行させたときにリアルタイムで登録できるだけなく、作業車１０を圃場内で走行させた後、作業者が自宅に帰宅したタイミング等でも、登録対象の圃場における圃場情報を登録することができる。

つまり、作業車１０を圃場内で走行させたときに作業車１０の位置情報を取得して、リアルタイムで移動軌跡演算部２３にて移動軌跡を求めて、その移動軌跡から登録対象の圃場を特定して圃場情報を登録するだけでなく、作業車１０を圃場内で走行させたときに作業車１０の位置情報のみを取得しておき、その後、作業者の都合に合わせて、移動軌跡演算部２３にて移動軌跡を求めて、その移動軌跡から登録対象の圃場を特定して圃場情報を登録することができる。

この圃場登録システム１では、位置情報取得部１３にて作業車１０の位置情報を取得するだけでなく、作業車１０が作業状態（作業中）であることを示す作業情報を取得する作業情報取得部１４が備えられている。そして、位置情報取得部１３も作業情報取得部１４も、設定周期（例えば、１分）が経過するごとに、位置情報や作業情報を取得するようにしている。よって、位置情報取得部１３にて取得する作業車１０の位置情報と作業情報取得部１４にて取得する作業情報とを取得タイミングに対して関連付けることで、作業車１０がどの位置で作業状態であるか、作業車１０がどの位置で非作業状態であるかを把握できる情報を取得することができる。

そこで、登録部２４が登録対象の圃場を特定する構成として、図７を用いて説明した如く、作業車１０が設定時間（例えば、１０分）以上位置する圃場を登録対象の圃場として特定する構成に代えて、以下の構成を採用することもできる。

移動軌跡演算部２３は、図８に示すように、作業情報を取得して作業車１０が作業状態（作業中）であるときと、作業情報を取得せずに非作業状態であるとき（作業しておらず、単に走行しているとき）とを区別する状態で作業車１０の移動軌跡を求めることができる。図８では、作業状態であるときを「●」にて示し、非作業状態であるときを「×」にて示す状態で、作業車１０の移動軌跡を求めている。

そして、登録部２４は、作業情報を取得する状態で作業車１０が位置する圃場を登録対象の圃場として特定するように構成されている。図８に示すものでは、作業情報を取得する状態の作業車１０の位置情報Ｐ７〜Ｐ１８が圃場Ｈ２に位置しているので、登録部２４は登録対象の圃場として圃場Ｈ２を特定し、その圃場Ｈ２の圃場情報を登録している。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、地図情報取得部２１、識別部２２、移動軌跡演算部２３、登録部２４等を管理装置２０に備えた例を示したが、例えば、地図情報取得部２１、識別部２２、移動軌跡演算部２３、登録部２４等を、作業車１０の制御部１２に備えることも可能であり、これらの各部を各種の機器に備えさせることができる。

（２）上記実施形態では、端末３０を備えた例を示したが、端末３０を省略することもできる。

（３）上記実施形態では、登録部２４が、移動軌跡演算部２３にて求められる作業車１０の移動軌跡を用いて、登録対象の圃場を特定しているが、移動軌跡を用いることなく、例えば、作業車１０の位置情報のみから登録対象の圃場を特定することもできる。

１ 圃場登録システム
１０ 作業車
１３ 位置情報取得部
１４ 作業情報取得部
２１ 地図情報取得部
２２ 識別部
２３ 移動軌跡演算部
２４ 登録部

Claims (4)

1. 地図情報を取得する地図情報取得部と、
   その地図情報取得部にて取得される地図情報に含まれ、夫々が境界部で区切られた圃場を画像処理により識別して圃場情報を取得する識別部と、
   作業車の位置情報を取得する位置情報取得部と、
   その位置情報取得部にて取得される前記作業車の位置情報に基づいて、前記識別部にて識別された圃場の内、前記作業車が所定期間にわたり位置する圃場を登録対象の圃場として特定し、その特定された登録対象の圃場における圃場情報を登録する登録部とが備えられ、
   前記登録部は、位置情報取得部にて取得される前記作業車の位置情報に基づいて、前記識別部にて識別された圃場の内、前記作業車が位置しても、前記作業車が所定期間にわたり位置していない圃場を登録対象の圃場として特定しない圃場登録システム。
2. 前記識別部は、前記境界部として、圃場と区別される道路、及び、隣接する圃場同士を区画する区画部を識別して、圃場情報における圃場の形状情報を取得している請求項１に記載の圃場登録システム。
3. 登録対象の圃場を視認可能な状態で表示させる表示部と、
   その表示部に登録対象の圃場を表示させた状態において、登録対象の圃場における圃場情報の登録を許可する許可部とが備えられ、
   前記登録部は、前記許可部にて圃場情報の登録が許可されると、登録対象の圃場における圃場情報を登録する請求項１又は２に記載の圃場登録システム。
4. 前記位置情報取得部にて取得される前記作業車の位置情報に基づいて、前記作業車の移動軌跡を求める移動軌跡演算部が備えられ、
   前記登録部は、前記移動軌跡演算部にて求められる前記作業車の移動軌跡を用いて、前記識別部にて識別された圃場から前記登録対象の圃場を特定するように構成されている請求項１〜３の何れか１項に記載の圃場登録システム。

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