特開2023-167080自動走行方法、自動走行システム、及び自動走行プログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023167080
(43)【公開日】2023-11-24
(54)【発明の名称】自動走行方法、自動走行システム、及び自動走行プログラム
(51)【国際特許分類】
G05D 1/02 20200101AFI20231116BHJP
A01B 69/00 20060101ALI20231116BHJP
【ＦＩ】
G05D1/02 H
A01B69/00 Z
A01B69/00 303K
A01B69/00 303M
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022077964
(22)【出願日】2022-05-11
(71)【出願人】
【識別番号】720001060
【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100167302
【弁理士】
【氏名又は名称】種村 一幸
(74)【代理人】
【識別番号】100135817
【弁理士】
【氏名又は名称】華山 浩伸
(74)【代理人】
【識別番号】100181869
【弁理士】
【氏名又は名称】大久保 雄一
(72)【発明者】
【氏名】西野 光哉
(72)【発明者】
【氏名】高橋 葵
(72)【発明者】
【氏名】岩村 圭将
(72)【発明者】
【氏名】石川 航平
(72)【発明者】
【氏名】宮本 真之助
【テーマコード（参考）】
2B043
5H301
【Ｆターム（参考）】
2B043AA04
2B043AB20
2B043BA02
2B043BB01
2B043BB06
2B043BB14
2B043DC03
2B043EA03
2B043EA04
2B043EB05
2B043EB10
2B043ED12
5H301AA03
5H301BB01
5H301BB02
5H301CC03
5H301CC06
5H301CC10
5H301DD06
5H301DD17
5H301GG14
5H301GG17
5H301HH02
(57)【要約】
【課題】作業車両の方位角の精度を向上させることが可能な自動走行方法、自動走行システム、及び自動走行プログラムを提供すること。
【解決手段】取得処理部１１２は、作業車両１０の方位角を計測する慣性計測装置１６５により計測された計測方位角Ｄ０を取得する。調整処理部１１５は、作業車両１０の車速Ｖｆに基づいて、計測方位角Ｄ０に対応する重みを調整する。推定処理部１１６は、調整処理部１１５により重みが調整された計測方位角Ｄ０と、作業車両１０の位置情報と、作業車両１０の角速度情報とに基づいて、作業車両１０の現在の姿勢に対応する方位角Ｄ１を推定する。走行処理部１１１は、推定処理部１１６により推定される方位角Ｄ１に基づいて、作業車両１０を自動走行させる。
【選択図】図５
【解決手段】取得処理部１１２は、作業車両１０の方位角を計測する慣性計測装置１６５により計測された計測方位角Ｄ０を取得する。調整処理部１１５は、作業車両１０の車速Ｖｆに基づいて、計測方位角Ｄ０に対応する重みを調整する。推定処理部１１６は、調整処理部１１５により重みが調整された計測方位角Ｄ０と、作業車両１０の位置情報と、作業車両１０の角速度情報とに基づいて、作業車両１０の現在の姿勢に対応する方位角Ｄ１を推定する。走行処理部１１１は、推定処理部１１６により推定される方位角Ｄ１に基づいて、作業車両１０を自動走行させる。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得することと、
前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角に対応する重みを調整することと、
前記車速に応じて重みが調整された前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、
推定された前記方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、
を実行する自動走行方法。
前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角に対応する重みを調整することと、
前記車速に応じて重みが調整された前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、
推定された前記方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、
を実行する自動走行方法。
【請求項2】
前記作業車両の車速が遅いほど、前記計測方位角から推定される状態の重みが小さくなるように前記方位角を推定する、
請求項１に記載の自動走行方法。
請求項１に記載の自動走行方法。
【請求項3】
前記作業車両の車速が第１車速以上の場合に、前記方位角の推定結果において前記計測方位角から推定される状態が支配的になる第１パラメータを設定して前記方位角を推定し、
前記作業車両の車速が前記第１車速よりも遅い第２車速以下の場合に、前記方位角の推定結果において前記計測方位角から推定される状態が非支配的になる第２パラメータを設定して前記方位角を推定する、
請求項１に記載の自動走行方法。
前記作業車両の車速が前記第１車速よりも遅い第２車速以下の場合に、前記方位角の推定結果において前記計測方位角から推定される状態が非支配的になる第２パラメータを設定して前記方位角を推定する、
請求項１に記載の自動走行方法。
【請求項4】
前記第１車速と前記第２車速との間は、前記車速に応じて線形変化するパラメータを設定して前記方位角を推定する、
請求項３に記載の自動走行方法。
請求項３に記載の自動走行方法。
【請求項5】
前記作業車両が走行する経路に関する経路情報と、前記作業車両の作業に関する作業情報と、前記作業車両の走行モードに関する走行モード情報との少なくともいずれかに基づいて、前記計測方位角及び推定された前記方位角のうちいずれかを出力方位角として選択することをさらに実行し、
前記出力方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させる、
請求項１～４のいずれかに記載の自動走行方法。
前記出力方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させる、
請求項１～４のいずれかに記載の自動走行方法。
【請求項6】
前記作業車両の車速が所定車速未満の場合に、推定された前記方位角を前記出力方位角として選択し、前記作業車両の車速が前記所定車速以上の場合に、前記計測方位角を前記出力方位角として選択する、
請求項５に記載の自動走行方法。
請求項５に記載の自動走行方法。
【請求項7】
前記計測方位角と、前記作業車両の車速に応じたパラメータと、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とが入力されるカルマンフィルタを用いて前記方位角を推定する、
請求項１～４のいずれかに記載の自動走行方法。
請求項１～４のいずれかに記載の自動走行方法。
【請求項8】
作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得することと、
前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、
前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角と推定された前記方位角とのうちいずれかを出力方位角として選択することと、
前記出力方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、
を実行する自動走行方法。
前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、
前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角と推定された前記方位角とのうちいずれかを出力方位角として選択することと、
前記出力方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、
を実行する自動走行方法。
【請求項9】
前記作業車両の車速が第１車速以上の場合に、前記計測方位角を前記出力方位角として選択し、
前記作業車両の車速が前記第１車速以下の第２車速以下の場合に、推定された前記方位角を前記出力方位角として選択する、
請求項８に記載の自動走行方法。
前記作業車両の車速が前記第１車速以下の第２車速以下の場合に、推定された前記方位角を前記出力方位角として選択する、
請求項８に記載の自動走行方法。
【請求項10】
前記作業車両が走行する経路に関する経路情報と、前記作業車両の作業に関する作業情報と、前記作業車両の走行モードに関する走行モード情報との少なくともいずれかに基づいて、前記方位角の推定処理を実行するか否かを判定する、
請求項１又は８に記載の自動走行方法。
請求項１又は８に記載の自動走行方法。
【請求項11】
作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得する取得処理部と、
前記作業車両の車速に基づいて、前記取得処理部により取得される前記計測方位角に対応する重みを調整し、重みが調整された前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定する推定処理部と、
前記推定処理部により推定される前記方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させる走行処理部と、
を備える自動走行システム。
前記作業車両の車速に基づいて、前記取得処理部により取得される前記計測方位角に対応する重みを調整し、重みが調整された前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定する推定処理部と、
前記推定処理部により推定される前記方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させる走行処理部と、
を備える自動走行システム。
【請求項12】
作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得することと、
前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角に対応する重みを調整することと、
前記車速に応じて重みが調整された前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、
推定された前記方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、
を一又は複数のプロセッサーに実行させるための自動走行プログラム。
前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角に対応する重みを調整することと、
前記車速に応じて重みが調整された前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、
推定された前記方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、
を一又は複数のプロセッサーに実行させるための自動走行プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業車両を自動走行させることが可能な自動走行方法、自動走行システム、及び自動走行プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
作業車両の位置情報に基づいて、予め設定された目標経路を走行することにより自動走行を行う作業車両が知られている。例えば、目標経路上に前方目標点を設定して、作業車両の方位角に基づいて作業車両が前記前方目標点に向かうように操舵制御することにより、作業車両を目標経路に従って自動走行させる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－０８０７４３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、作業車両の方位角を算出する装置として、方位角センサー、慣性計測装置などが存在する。前記慣性計測装置は、３軸のジャイロセンサーと３軸の加速度センサーとを用いて車体の方位を計測するため、作業車両が低速で走行する場合には、各センサーから得られる出力値が小さくなる。このため、作業車両の方位角の精度が低下し、走行精度が低下する問題が生じる。
【0005】
本発明の目的は、作業車両の方位角の精度を向上させることが可能な自動走行方法、自動走行システム、及び自動走行プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る自動走行方法は、作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得することと、前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角に対応する重みを調整することと、前記車速に応じて重みが調整された前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、推定された前記方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、を実行する自動走行方法である。
【0007】
また、本発明に係る自動走行方法は、作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得することと、前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角と推定された前記方位角とのうちいずれかを出力方位角として選択することと、前記出力方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、を実行する自動走行方法である。
【0008】
本発明に係る自動走行システムは、取得処理部と推定処理部と走行処理部とを備える。前記取得処理部は、作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得する。前記推定処理部は、前記作業車両の車速に基づいて、前記取得処理部により取得される前記計測方位角に対応する重みを調整し、重みが調整された前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定する。前記走行処理部は、前記推定処理部により推定される前記方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させる。
【0009】
本発明に係る自動走行プログラムは、作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得することと、前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角に対応する重みを調整することと、前記車速に応じて重みが調整された前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、推定された前記方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、を一又は複数のプロセッサーに実行させるための自動走行プログラムである。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、作業車両の方位角の精度を向上させることが可能な自動走行方法、自動走行システム、及び自動走行プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0013】
［実施形態１］
図１に示されるように、本発明の実施形態１に係る自動走行システム１は、作業車両１０と、操作端末２０とを含んでいる。作業車両１０及び操作端末２０は、通信網Ｎ１を介して通信可能である。例えば、作業車両１０及び操作端末２０は、携帯電話回線網、パケット回線網、又は無線ＬＡＮを介して通信可能である。自動走行システム１は、圃場Ｆ内において作業車両１０を自動走行させるシステムである。
図１に示されるように、本発明の実施形態１に係る自動走行システム１は、作業車両１０と、操作端末２０とを含んでいる。作業車両１０及び操作端末２０は、通信網Ｎ１を介して通信可能である。例えば、作業車両１０及び操作端末２０は、携帯電話回線網、パケット回線網、又は無線ＬＡＮを介して通信可能である。自動走行システム１は、圃場Ｆ内において作業車両１０を自動走行させるシステムである。
【0014】
本実施形態では、作業車両１０がトラクタである場合を例に挙げて説明する。なお、他の実施形態として、作業車両１０は、田植機、コンバイン、建設機械、又は除雪車などであってもよい。作業車両１０は、圃場Ｆ（図３参照）内を予め設定された目標経路Ｒに従って自動走行（自律走行）可能な構成を備えている。なお、作業車両１０は、圃場Ｆ内において自動走行しながら所定の作業を行うことが可能である。
【0015】
作業車両１０は、測位ユニット１６により算出される作業車両１０の現在位置の位置情報に基づいて、圃場Ｆに対して予め生成された目標経路Ｒに従って自動走行する。なお、目標経路Ｒは、作業機１４が作業を行う作業経路（直進経路Ｒ１）（図３の実線部分）と、作業機１４が作業を行わない非作業経路（旋回経路Ｒ２）（図３の点線部分）とを含み、作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまで、複数の直進経路Ｒ１及び複数の旋回経路Ｒ２を含んでいる。図３に示す目標経路Ｒは、作業車両１０が直進経路Ｒ１及び旋回経路Ｒ２のそれぞれを自動走行する経路を示している。
【0016】
作業車両１０は、例えば図３に示す圃場Ｆにおいて、作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまで複数の直進経路Ｒ１を平行に往復走行しながら、各直進経路Ｒ１で作業機１４により作業を行う。目標経路Ｒは、図３に示す経路に限定されず、作業内容に応じて適宜設定される。
【0017】
なお、作業車両１０は、オペレータが搭乗してオペレータの操作に応じて目標経路Ｒを自動走行するものであってもよいし、直進経路のみ自動走行を行うものであってもよい。例えば、オペレータは、作業車両１０に搭乗して、直進経路Ｒ１の自動走行（自動操舵）と、旋回経路Ｒ２の手動走行（手動操舵）とを切り替えながら作業車両１０を走行させることが可能であってもよい。また、例えば、オペレータは、作業車両１０に搭乗して、車速（走行速度）を変更する操作（アクセル操作、ブレーキ操作など）を行いながら、目標経路Ｒ又は目標経路Ｒの一部（例えば直進経路Ｒ１）を自動走行させることが可能であってもよい。また、作業車両１０は、作業経路ごとに設定された車速情報に従って車速を制御しながら目標経路Ｒを自動走行してもよい。さらに、作業車両１０は、オペレータが搭乗しないで目標経路Ｒを自動走行するものであってもよい。
【0018】
操作端末２０は、作業車両１０による作業に関する各種情報を表示部に表示させたり、オペレータの操作を受け付けて当該操作に応じた処理を実行したりする。例えばオペレータは、操作端末２０を操作して、自動走行に必要な情報を設定したり、作業車両１０に作業開始指示（又は自動走行開始指示）を出力したりする。また、操作端末２０は、自動走行中の作業車両１０の作業状況、走行状況などの情報を表示させる。オペレータは、操作端末２０において作業状況、走行状況を把握することが可能である。操作端末２０は、例えば、オペレータが携帯可能な携帯端末（タブレット端末など）であって、作業車両１０に着脱可能な機器である。また、操作端末２０は、作業車両１０に固定された機器であってもよい。
【0019】
［作業車両１０］
図１及び図２に示すように、作業車両１０は、車両制御装置１１、記憶部１２、走行装置１３、作業機１４、通信部１５、測位ユニット１６などを備える。車両制御装置１１は、記憶部１２、走行装置１３、作業機１４、測位ユニット１６などに電気的に接続されている。なお、車両制御装置１１及び測位ユニット１６は、無線通信可能であってもよい。
図１及び図２に示すように、作業車両１０は、車両制御装置１１、記憶部１２、走行装置１３、作業機１４、通信部１５、測位ユニット１６などを備える。車両制御装置１１は、記憶部１２、走行装置１３、作業機１４、測位ユニット１６などに電気的に接続されている。なお、車両制御装置１１及び測位ユニット１６は、無線通信可能であってもよい。
【0020】
通信部１５は、作業車両１０を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して操作端末２０などの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。
【0021】
記憶部１２は、各種の情報を記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性の記憶部である。記憶部１２には、車両制御装置１１に後述の自動走行処理（図９参照）を実行させるための自動走行プログラムなどの制御プログラムが記憶されている。例えば、前記自動走行プログラムは、フラッシュＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ、又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、所定の読取装置（不図示）で読み取られて記憶部１２に記憶される。なお、前記自動走行プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して作業車両１０にダウンロードされて記憶部１２に記憶されてもよい。また、記憶部１２には、操作端末２０において生成される目標経路Ｒの経路データが記憶されてもよい。
【0022】
走行装置１３は、作業車両１０を走行させる駆動部である。図２に示すように、走行装置１３は、エンジン１３１、前輪１３２、後輪１３３、トランスミッション１３４、フロントアクスル１３５、リアアクスル１３６、ハンドル１３７などを備える。なお、前輪１３２及び後輪１３３は、作業車両１０の左右にそれぞれ設けられている。また、走行装置１３は、前輪１３２及び後輪１３３を備えるホイールタイプに限らず、作業車両１０の左右に設けられるクローラを備えるクローラタイプであってもよい。
【0023】
エンジン１３１は、不図示の燃料タンクに補給される燃料を用いて駆動するディーゼルエンジン又はガソリンエンジンなどの駆動源である。走行装置１３は、エンジン１３１とともに、又はエンジン１３１に代えて、電気モーターを駆動源として備えてもよい。なお、エンジン１３１には、不図示の発電機が接続されており、当該発電機から作業車両１０に設けられた車両制御装置１１等の電気部品及びバッテリー等に電力が供給される。なお、前記バッテリーは、前記発電機から供給される電力によって充電される。そして、作業車両１０に設けられている車両制御装置１１及び測位ユニット１６等の電気部品は、エンジン１３１の停止後も前記バッテリーから供給される電力により駆動可能である。
【0024】
エンジン１３１の駆動力は、トランスミッション１３４及びフロントアクスル１３５を介して前輪１３２に伝達され、トランスミッション１３４及びリアアクスル１３６を介して後輪１３３に伝達される。また、エンジン１３１の駆動力は、ＰＴＯ軸（不図示）を介して作業機１４にも伝達される。作業車両１０が自動走行を行う場合、走行装置１３は、車両制御装置１１の命令に従って走行動作を行う。
【0025】
作業機１４は、例えば耕耘機、溝堀機、草刈機、プラウ、施肥機、播種機、散布機などであって、作業車両１０に着脱可能であってもよい。これにより、作業車両１０は、作業機１４各々を用いて各種の作業を行うことが可能である。図２には、作業機１４の一例として耕耘機を示している。
【0026】
ハンドル１３７は、オペレータ又は車両制御装置１１によって操作される操作部である。例えば走行装置１３では、車両制御装置１１によるハンドル１３７の操作に応じて、不図示の油圧式パワーステアリング機構などによって前輪１３２の角度が変更され、作業車両１０の進行方向が変更される。
【0027】
また、走行装置１３は、ハンドル１３７の他に、車両制御装置１１によって操作される不図示のシフトレバー、アクセル、ブレーキ等を備える。そして、走行装置１３では、車両制御装置１１による前記シフトレバーの操作に応じて、トランスミッション１３４のギアが前進ギア又はバックギアなどに切り替えられ、作業車両１０の走行態様が前進又は後進などに切り替えられる。また、車両制御装置１１は、前記アクセルを操作してエンジン１３１の回転数を制御する。また、車両制御装置１１は、前記ブレーキを操作して電磁ブレーキを用いて前輪１３２及び後輪１３３の回転を制動する。
【0028】
測位ユニット１６は、測位制御部１６１、記憶部１６２、通信部１６３、測位用アンテナ１６４、慣性計測装置１６５（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）などを備える通信機器である。例えば、測位ユニット１６は、図２に示すように、オペレータが搭乗するキャビン１３８の上部に設けられている。また、測位ユニット１６の設置場所はキャビン１３８に限らない。さらに、測位ユニット１６の測位制御部１６１、記憶部１６２、通信部１６３、測位用アンテナ１６４、慣性計測装置１６５は、作業車両１０において異なる位置に分散して配置されていてもよい。なお、前述したように測位ユニット１６には前記バッテリーが接続されており、測位ユニット１６は、エンジン１３１の停止中も稼働可能である。また、測位ユニット１６として、例えば携帯電話端末、スマートフォン、又はタブレット端末などが代用されてもよい。
【0029】
測位制御部１６１は、一又は複数のプロセッサーと、不揮発性メモリ及びＲＡＭなどの記憶メモリとを備えるコンピュータシステムである。記憶部１６２は、測位制御部１６１に測位処理を実行させるためのプログラム、及び測位情報、移動情報などのデータを記憶する不揮発性メモリなどである。例えば、前記プログラムは、フラッシュＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ、又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、所定の読取装置（不図示）で読み取られて記憶部１６２に記憶される。なお、前記プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して測位ユニット１６にダウンロードされて記憶部１６２に記憶されてもよい。
【0030】
通信部１６３は、測位ユニット１６を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して基地局（不図示）などの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。測位用アンテナ１６４は、衛星から発信される電波（ＧＮＳＳ信号）を受信するアンテナである。
【0031】
測位制御部１６１は、測位用アンテナ１６４が衛星から受信するＧＮＳＳ信号に基づいて作業車両１０の現在位置を算出する。例えば、作業車両１０が圃場Ｆを自動走行する場合に、測位用アンテナ１６４が複数の衛星のそれぞれから発信される電波（発信時刻、軌道情報など）を受信すると、測位制御部１６１は、測位用アンテナ１６４と各衛星との距離を算出し、算出した距離に基づいて作業車両１０の現在位置（緯度及び経度）を算出する。また、測位制御部１６１は、作業車両１０に近い基地局（基準局）に対応する補正情報を利用して作業車両１０の現在位置を算出する、リアルタイムキネマティック方式（ＲＴＫ－ＧＰＳ測位方式（ＲＴＫ方式））による測位を行ってもよい。このように、作業車両１０は、ＲＴＫ方式による測位情報を利用して自動走行を行う。なお、作業車両１０の現在位置は、測位位置（例えば測位用アンテナ１６４の位置）と同一位置であってもよいし、測位位置からずれた位置であってもよい。
【0032】
慣性計測装置１６５は、３軸のジャイロセンサー、３軸の加速度センサーなどを備え、作業車両１０の走行中の姿勢を計測する。例えば、慣性計測装置１６５は、作業車両１０の車体の方位角を計測する。また、慣性計測装置１６５は、自動走行中の作業車両１０の方位角を計測して、計測結果（計測方位角Ｄ０）を車両制御装置１１に送信する（図５参照）。慣性計測装置１６５は、本発明の計測部の一例である。
【0033】
車両制御装置１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器を有する。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の演算処理を実行させるためのＢＩＯＳ及びＯＳなどの制御プログラムが予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭは、各種の情報を記憶する揮発性又は不揮発性の記憶部であり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される。そして、車両制御装置１１は、前記ＲＯＭ又は記憶部１２に予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより作業車両１０を制御する。
【0034】
具体的には、図１に示すように、車両制御装置１１は、走行処理部１１１、取得処理部１１２、区間判定処理部１１３、リセット判定処理部１１４、調整処理部１１５、推定処理部１１６、出力処理部１１７などの各種の処理部を含む。なお、車両制御装置１１は、前記ＣＰＵで前記自動走行プログラムに従った各種の処理を実行することによって前記各種の処理部として機能する。また、一部又は全部の前記処理部が電子回路で構成されていてもよい。なお、前記自動走行プログラムは、複数のプロセッサーを前記処理部として機能させるためのプログラムであってもよい。
【0035】
走行処理部１１１は、作業車両１０の走行を制御する。具体的には、走行処理部１１１は、測位制御部１６１により測位される作業車両１０の現在位置を示す位置情報に基づいて作業車両１０を目標経路Ｒに従って自動走行させる。例えば、測位状態がＲＴＫ測位可能な状態になって、操作端末２０の操作画面（不図示）においてオペレータがスタートボタンを押下すると、操作端末２０は作業開始指示を作業車両１０に出力する。走行処理部１１１は、操作端末２０から作業開始指示を取得すると、測位制御部１６１により測位される作業車両１０の現在位置を示す位置情報に基づいて作業車両１０の自動走行を開始させる。
【0036】
また、走行処理部１１１は、作業車両１０の操舵角（ハンドル切れ角）を制御（操舵制御）して作業車両１０の走行方向を制御する。図４には、作業車両１０の走行状態の一例を示している。図４に示す状態では、作業車両１０の現在位置Ｐ０が、目標経路Ｒから距離Ｌ１だけ離れている。符号α１は目標経路Ｒに対する現在の方位角（現在方位角）を示し、符号θ１は現在の操舵角を示している。ここで、作業車両１０の前方かつ目標経路Ｒ上に目標点Ｐ１（前方目標点）を設定した場合、作業車両１０の目標方位角をα２とすると、作業車両１０の目標操舵角θは、「α１＋θ１＋α２」で表される。走行処理部１１１は、測位制御部１６１により測位される現在位置Ｐ０（位置情報）と、現在位置Ｐ０及び目標点Ｐ１から求められる目標方位角α２と、現在方位角α１と、現在操舵角θ１とに基づいて目標操舵角θを算出する。そして、走行処理部１１１は、目標操舵角θに基づいて作業車両１０の操舵角を制御して作業車両１０の走行方向を制御する。
【0037】
以上のようにして、走行処理部１１１は、位置情報及び目標操舵角θに基づいて、作業車両１０を目標経路Ｒに従って自動走行させる。これにより、作業車両１０は、目標経路Ｒに従って自動走行しながら、作業機１４による作業を行う。なお、目標経路Ｒは、例えば操作端末２０により生成される。作業車両１０は、操作端末２０から目標経路Ｒの経路データを取得して、目標経路Ｒに従って圃場Ｆ内を自動走行する（図３参照）。
【0038】
また、走行処理部１１１は、操作端末２０から作業停止指示を取得すると作業車両１０の自動走行を停止させる。例えば、操作端末２０の操作画面（不図示）においてオペレータがストップボタンを押下すると、操作端末２０は作業停止指示を作業車両１０に出力する。走行処理部１１１は、操作端末２０から作業停止指示を取得すると、作業車両１０の自動走行を停止させる。これにより、作業車両１０は、自動走行を停止し、作業機１４による作業を停止する。走行処理部１１１は、本発明の走行処理部の一例である。
【0039】
上述したように、作業車両１０を目標経路Ｒに従って自動走行させるためには、作業車両１０の現在の方位角を高精度に計測して操舵角を制御する必要がある。しかし、従来の技術では、作業車両１０が低速で走行する場合に、作業車両１０の方位角の精度が低下する（方位角がドリフトする）問題が生じる。これにより、作業車両１０の走行精度が低下してしまう。これに対して、本実施形態に係る自動走行システムは、以下に示すように、作業車両の方位角の精度を向上させることが可能である。以下では、図５を参照しつつ、車両制御装置１１の具体例について説明する。
【0040】
取得処理部１１２は、作業車両１０の方位角を計測する慣性計測装置１６５により計測される方位角（以下、計測方位角Ｄ０という。）を取得する。慣性計測装置１６５は、作業車両１０の自動走行が開始すると所定の周期で計測方位角Ｄ０を計測し、車両制御装置１１に送信する。取得処理部１１２は、慣性計測装置１６５から所定の周期で計測方位角Ｄ０を取得する。図５に示すように、取得処理部１１２は、慣性計測装置１６５から取得した計測方位角Ｄ０の情報を推定処理部１１６及び出力処理部１１７に出力する。取得処理部１１２は、本発明の取得処理部の一例である。
【0041】
区間判定処理部１１３は、作業車両１０の走行経路（走行区間）が方位角を推定する推定対象区間であるか否かを判定する。具体的には、区間判定処理部１１３は、経路情報ｄ０に基づいて、前記走行経路が前記推定対象区間であるか否かを判定する。
【0042】
ここで、例えば、作業車両１０の車速Ｖｆは、高い作業精度が要求される直進経路Ｒ１において低速（例えば１ｋｍ／ｈ）に設定され、作業を行わない旋回経路Ｒ２において高速（例えば２ｋｍ／ｈ）に設定されている。この場合、図６に示すように、区間判定処理部１１３は、走行経路が直進経路Ｒ１の場合に前記推定対象区間であると判定し、走行経路が旋回経路Ｒ２の場合に前記推定対象区間ではないと判定する。図５に示すように、区間判定処理部１１３は、作業車両１０の走行経路が方位角の推定対象区間であること、又は、作業車両１０の走行経路が方位角の推定対象区間ではないことを示す判定結果ｄ１を、リセット判定処理部１１４及び出力処理部１１７に出力する。
【0043】
リセット判定処理部１１４は、作業車両１０の方位角（現在方位角）を推定する推定処理部１１６における推定値をリセットするか否かを判定する。具体的には、リセット判定処理部１１４は、作業車両１０の方位角Ｄ１を推定するカルマンフィルタＫＦの推定値（姿勢状態）の累積誤差をリセットするか否かを判定する。例えば図５に示すように、リセット判定処理部１１４は、区間判定処理部１１３の判定結果ｄ１と、リセット判定情報ｄ２と、作業車両１０の車速Ｖｆとに基づいて、前記推定値をリセットするか否かを判定する。リセット判定情報ｄ２は、前記推定値をリセットするタイミングを規定する情報であり、例えば図６に示すように、直進経路Ｒ１（前記推定対象区間）の開始地点Ｒｐを示す情報である。なお、リセット判定情報ｄ２は、開始地点Ｒｐの設定方法に応じて定められた情報（位置情報、自動走行状態を示す情報、経路情報など）であってもよい。
【0044】
例えば、リセット判定処理部１１４は、作業車両１０が直進経路Ｒ１の開始地点Ｒｐに位置し、車速Ｖｆが所定車速（例えば２ｋｍ／ｈ）以下の場合に、前記推定値をリセットすると判定する。図５に示すように、リセット判定処理部１１４は、推定処理部１１６における推定値をリセットすること、又は、推定処理部１１６における推定値をリセットしないことを示す判定結果Ｒｆを、推定処理部１１６に出力する。
【0045】
調整処理部１１５は、作業車両１０の車速Ｖｆに基づいて、計測方位角Ｄ０に対応する重みを調整するための情報（パラメータＰｆ）を設定して推定処理部１１６に出力する。具体的には、調整処理部１１５は、推定処理部１１６における方位角の推定処理に用いられるパラメータＰｆを、作業車両１０の車速Ｖｆに応じて調整する。調整処理部１１５は、調整したパラメータＰｆを推定処理部１１６に出力する。パラメータＰｆは、例えば推定処理部１１６のカルマンフィルタＫＦにおける方位角の観測における分散であり、カルマンゲインのパラメータに相当する。パラメータＰｆの具体例は後述する。
【0046】
推定処理部１１６は、作業車両１０の現在の姿勢に対応する方位角Ｄ１（図４の現在方位角α１）を推定する。具体的には、推定処理部１１６はカルマンフィルタＫＦで構成されており、カルマンフィルタＫＦは、リセット判定処理部１１４の判定結果Ｒｆと、調整処理部１１５において設定されるパラメータＰｆと、位置情報ｆ１と、角速度情報ｆ２と、取得処理部１１２から取得する計測方位角Ｄ０とに基づいて、作業車両１０の方位角Ｄ１を推定する。位置情報ｆ１は、測位制御部１６１により測位される作業車両１０の位置を示す情報（測位情報）である。角速度情報ｆ２は、慣性計測装置１６５により計測される作業車両１０の角速度の情報である。なお、角速度情報ｆ２には、作業車両１０の加速度情報が含まれてもよい。カルマンフィルタＫＦは、位置情報ｆ１及び角速度情報ｆ２に基づいて、ロール角、ピッチ角、及びヨー角を含む作業車両１０の姿勢状態を示す状態推定値（方位角）を算出する。
【0047】
また、カルマンフィルタＫＦは、推定モデルによって推定された状態と、観測値（計測方位角Ｄ０）によって推定された状態とに基づいて、状態推定値（方位角）を算出する。また、カルマンフィルタＫＦは、車速Ｖｆに応じたパラメータＰｆによって、推定モデルによって推定された状態の重みと、観測値（計測方位角Ｄ０）によって推定された状態の重みとを調整して方位角を推定する。例えば、カルマンフィルタＫＦは、推定モデルによって推定された推定値をｘ１（ｋ）とし、観測値（計測方位角Ｄ０）によって推定された推定値をｘ２（ｋ）とした場合に、推定値ｘ（ｋ）を、「ｘ（ｋ）＝Ｋ・ｘ１（ｋ）＋（１－Ｋ）・ｘ２（ｋ）」の式で求めることができる。前記式の係数Ｋ（但し、０＜Ｋ＜１）はパラメータＰｆに相当する。前記式に示すように、パラメータＰｆ（係数Ｋ）が小さいほど観測値（計測方位角Ｄ０）によって推定された状態（ｘ２（ｋ））の重みが大きくなり計測方位角Ｄ０が支配的になる。また、パラメータＰｆが大きいほど推定モデルによって推定された状態（ｘ１（ｋ））の重みが大きくなり計測方位角Ｄ０が非支配的になる。
【0048】
また、カルマンフィルタＫＦは、作業車両１０の車速Ｖｆに応じて設定されたパラメータ（重み）に基づいて、方位角Ｄ１を算出する。例えば図７に示すように、調整処理部１１５は、車速Ｖｆが２ｋｍ／ｈ（本発明の第１車速）以上の場合にパラメータＰｆを「Ｐｆ１」（本発明の第１パラメータ）に設定する。すなわち、調整処理部１１５は、車速Ｖｆが２ｋｍ／ｈ以上の場合に、計測方位角Ｄ０によって推定される状態（ｘ２（ｋ））の重みが大きくなり、推定モデルによって推定される状態（ｘ１（ｋ））の重みが小さくなるパラメータＰｆ１（方位角の推定結果において計測方位角Ｄ０が支配的になるパラメータＰｆ１）を設定する。
【0049】
また、調整処理部１１５は、車速Ｖｆが１ｋｍ／ｈ（本発明の第２車速）以下の場合にパラメータＰｆを「Ｐｆ２」（本発明の第２パラメータ）（但し、Ｐｆ１＜Ｐｆ２）に設定する。すなわち、調整処理部１１５は、車速Ｖｆが１ｋｍ／ｈ以下の場合に、推定モデルによって推定される状態（ｘ１（ｋ））の重みが大きくなり、計測方位角Ｄ０によって推定される状態（ｘ２（ｋ））の重みが小さくなるパラメータＰｆ２（方位角の推定結果において計測方位角Ｄ０が非支配的になるパラメータＰｆ２）を設定する。
【0050】
また、調整処理部１１５は、車速Ｖｆが１ｋｍ／ｈから２ｋｍ／ｈまでの間は、車速Ｖｆに応じて線形変化（漸減）するパラメータＰｆを設定する。
【0051】
カルマンフィルタＫＦは、車速Ｖｆが２ｋｍ／ｈ以上の場合にパラメータＰｆ１を取得すると、計測方位角Ｄ０によって推定される状態の重みが大きくなる、すなわち計測方位角Ｄ０が支配的となる方位角Ｄ１を算出する。
【0052】
また、カルマンフィルタＫＦは、車速Ｖｆが１ｋｍ／ｈ以下の場合にパラメータＰｆ２を取得すると、推定モデルによって推定される状態の重みが大きくなる、すなわち計測方位角Ｄ０が非支配的となる方位角Ｄ１を算出する。
【0053】
また、カルマンフィルタＫＦは、車速Ｖｆが１ｋｍ／ｈから２ｋｍ／ｈまでの場合に車速Ｖｆに応じて補間されたパラメータＰｆを取得すると、パラメータＰｆに応じて、推定モデルによって推定される状態の重みと、パラメータＰｆに応じた計測方位角Ｄ０によって推定される状態の重みとが調整された方位角Ｄ１を算出する。
【0054】
このように、推定処理部１１６は、作業車両１０の車速Ｖｆに基づいて、計測方位角Ｄ０に対応する重みを調整し、重みが調整された計測方位角Ｄ０と、作業車両１０の位置情報と、作業車両１０の角速度情報とに基づいて、作業車両１０の現在の姿勢に対応する方位角Ｄ１を推定する。例えば、推定処理部１１６は、計測方位角Ｄ０と、計測方位角Ｄ０から推定される状態の重みを調整するパラメータＰｆと、作業車両１０の位置情報ｆ１及び角速度情報ｆ２とが入力されるカルマンフィルタＫＦを用いて、方位角Ｄ１を推定する。また、カルマンフィルタＫＦは、作業車両１０の車速Ｖｆが遅いほど、計測方位角Ｄ０から推定される状態の重みが小さくなるように方位角Ｄ１を推定し、作業車両１０の車速Ｖｆが速いほど、計測方位角Ｄ０から推定される状態の重みが大きくなるように方位角Ｄ１を推定する。
【0055】
なお、オペレータが作業車両１０に搭乗する場合、オペレータは自動走行する作業車両１０の車速Ｖｆを変更することが可能であってもよい。例えば、オペレータは作業車両１０の変速レバー（不図示）を操作して、自動走行中の作業車両１０の車速Ｖｆを変更することが可能であってもよい。この場合、推定処理部１１６は、オペレータによる車速変更操作に応じたパラメータＰｆに基づいて方位角Ｄ１を推定する。
【0056】
推定処理部１１６は、推定結果である方位角Ｄ１の情報を出力処理部１１７に出力する。
【0057】
なお、カルマンフィルタＫＦは、推定値の累積誤差をリセットしてから推定処理を実行する。例えば、作業車両１０が直進経路Ｒ１の開始地点Ｒｐに到達し、作業車両１０の車速Ｖｆが所定車速（上記の例では２ｋｍ／ｈ）以下の場合に、推定処理部１１６がリセット判定処理部１１４から推定値をリセットすることを示す判定結果Ｒｆ（図５参照）を取得すると、カルマンフィルタＫＦは、推定値をリセットし、その後に推定処理を実行する。これにより、カルマンフィルタＫＦは、推定値の累積誤差をリセットすることができるため、適切な推定値を求めることができる。推定処理部１１６は、本発明の推定処理部の一例である。
【0058】
出力処理部１１７は、走行処理部１１１の走行処理（例えば操舵制御）に利用される出力方位角Ｄ２（図４に示す現在方位角α１）を出力する。具体的には、出力処理部１１７は、作業車両１０が走行する経路に関する経路情報に基づいて、計測方位角Ｄ０及び推定された方位角Ｄ１のうちいずれかを出力方位角Ｄ２として選択する。すなわち、出力処理部１１７は、前記経路情報に基づいて、出力方位角Ｄ２を、計測方位角Ｄ０又は方位角Ｄ１に切り替える。
【0059】
例えば図５に示すように、出力処理部１１７は、区間判定処理部１１３から判定結果ｄ１を取得し、推定処理部１１６から方位角Ｄ１を取得し、取得処理部１１２から計測方位角Ｄ０を取得すると、判定結果ｄ１に基づいて、計測方位角Ｄ０又は方位角Ｄ１を出力方位角Ｄ２として走行処理部１１１に出力する。
【0060】
例えば、出力処理部１１７は、作業車両１０の走行経路が低速走行に対応する直進経路Ｒ１（図６参照）の場合に、推定処理部１１６から取得した方位角Ｄ１を出力方位角Ｄ２として走行処理部１１１に出力する。一方、出力処理部１１７は、作業車両１０の走行経路が高速走行に対応する旋回経路Ｒ２（図６参照）の場合に、慣性計測装置１６５により計測された計測方位角Ｄ０を出力方位角Ｄ２として走行処理部１１１に出力する。
【0061】
他の実施形態として、図８に示すように、出力処理部１１７は、前記経路情報と作業車両１０の車速Ｖｆとに基づいて、計測方位角Ｄ０及び推定された方位角Ｄ１のうちいずれかを出力方位角Ｄ２として選択してもよい。例えば、出力処理部１１７は、作業車両１０の走行経路が直進経路Ｒ１であって、かつ、作業車両１０の車速Ｖｆが所定車速（例えば２ｋｍ／ｈ）未満の場合に、推定処理部１１６から取得した方位角Ｄ１を出力方位角Ｄ２として走行処理部１１１に出力し、作業車両１０の走行経路が直進経路Ｒ１であって、かつ、作業車両１０の車速Ｖｆが所定車速（例えば２ｋｍ／ｈ又は２ｋｍ／ｈよりも速い速度）以上の場合に、慣性計測装置１６５により計測された計測方位角Ｄ０を出力方位角Ｄ２として走行処理部１１１に出力する。
【0062】
走行処理部１１１は、出力処理部１１７により出力される出力方位角Ｄ２を上述の現在方位角α１（図４参照）として（α１＝Ｄ２）、作業車両１０の目標操舵角θ（θ＝α１＋θ１＋α２）を算出し、目標操舵角θに基づいて作業車両１０の操舵角を制御する。このように、走行処理部１１１は、推定処理部１１６により推定された方位角Ｄ１に基づいて、作業車両１０を自動走行させる。これにより、作業車両１０は、低速走行時にも高精度に目標経路Ｒに従って自動走行を行うことができる。
【0063】
［操作端末２０］
図１に示すように、操作端末２０は、操作制御部２１、記憶部２２、操作表示部２３、及び通信部２４などを備える情報処理装置である。操作端末２０は、タブレット端末、スマートフォンなどの携帯端末で構成されてもよい。
図１に示すように、操作端末２０は、操作制御部２１、記憶部２２、操作表示部２３、及び通信部２４などを備える情報処理装置である。操作端末２０は、タブレット端末、スマートフォンなどの携帯端末で構成されてもよい。
【0064】
通信部２４は、操作端末２０を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して一又は複数の作業車両１０などの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。
【0065】
操作表示部２３は、各種の情報を表示する液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイのような表示部と、操作を受け付けるタッチパネル、マウス、又はキーボードのような操作部とを備えるユーザーインターフェースである。オペレータは、前記表示部に表示される操作画面において、前記操作部を操作して各種情報（後述の作業車両情報、圃場情報、作業情報など）を登録する操作を行うことが可能である。また、オペレータは、前記操作部を操作して作業車両１０に対する作業開始指示を行うことが可能である。また、作業車両１０が無人走行する場合、オペレータは、作業車両１０から離れた場所において、操作端末２０に表示される走行軌跡により、圃場Ｆ内を目標経路Ｒに従って自動走行する作業車両１０の走行状態を把握することが可能であってもよい。
【0066】
記憶部２２は、各種の情報を記憶するＨＤＤ又はＳＳＤなどの不揮発性の記憶部である。記憶部２２には、操作制御部２１に所定の制御処理を実行させるための制御プログラムが記憶されている。例えば、前記制御プログラムは、フラッシュＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ、又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、操作端末２０が備える所定の読取装置（不図示）で読み取られて記憶部２２に記憶される。なお、前記制御プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して操作端末２０にダウンロードされて記憶部２２に記憶されてもよい。また、記憶部２２は、作業車両１０から送信される作業情報を記憶してもよい。
【0067】
また、記憶部２２には、作業車両１０を自動走行させるための専用アプリケーションがインストールされている。操作制御部２１は、前記専用アプリケーションを起動させて、作業車両１０に関する各種情報の設定処理、作業車両１０の目標経路Ｒの生成処理、作業車両１０に対する作業開始指示などを行う。
【0068】
操作制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器を有する。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の演算処理を実行させるためのＢＩＯＳ及びＯＳなどの制御プログラムが予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭは、各種の情報を記憶する揮発性又は不揮発性の記憶部であり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される。そして、操作制御部２１は、前記ＲＯＭ又は記憶部２２に予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより操作端末２０を制御する。
【0069】
具体的には、操作制御部２１は、作業車両１０に関する情報（以下、作業車両情報という。）を設定する。操作制御部２１は、作業車両１０の機種、作業車両１０において測位用アンテナ１６４が取り付けられている位置、作業機１４の種類、作業機１４のサイズ及び形状、作業機１４の作業車両１０に対する位置等の情報について、オペレータが操作端末２０において登録する操作を行うことにより当該情報を設定する。
【0070】
また、操作制御部２１は、圃場Ｆに関する情報（以下、圃場情報という。）を設定する。操作制御部２１は、圃場Ｆの位置及び形状、作業を開始する作業開始位置Ｓ及び作業を終了する作業終了位置Ｇ、作業方向等の情報について、操作端末２０において登録する操作を行うことにより当該情報を設定する。なお、作業方向とは、圃場Ｆから枕地、非作業地などを除いた領域において、作業機１４で作業を行いながら作業車両１０を走行させる方向を意味する。
【0071】
圃場Ｆの位置及び形状の情報は、例えばオペレータが作業車両１０に搭乗して圃場Ｆの外周に沿って一回り周回するように運転し、そのときの測位用アンテナ１６４の位置情報の推移を記録することで、自動的に取得することができる。また、圃場Ｆの位置及び形状は、操作端末２０に地図を表示させた状態でオペレータが操作端末２０を操作して当該地図上の複数の点を指定することで得られた多角形に基づいて取得することもできる。取得された圃場Ｆの位置及び形状により特定される領域は、作業車両１０を走行させることが可能な領域（走行領域）である。
【0072】
また、操作制御部２１は、作業を具体的にどのように行うかに関する情報（以下、作業情報という。）を設定する。操作制御部２１は、作業情報として、作業車両１０（無人トラクタ）と有人の作業車両１０の協調作業の有無、作業車両１０が枕地において旋回する場合にスキップする作業経路の数であるスキップ数、枕地の幅、及び非耕作地の幅等を設定可能に構成されている。
【0073】
また、操作制御部２１は、前記設定情報に基づいて、作業車両１０を自動走行させる経路である目標経路Ｒを生成する。本実施形態の目標経路Ｒは、作業機１４が作業を行う作業経路（直進経路Ｒ１）と、作業機１４が作業を行わない非作業経路（旋回経路Ｒ２）とを含む（図３参照）。操作制御部２１は、前記各設定情報に基づいて、作業車両１０の目標経路Ｒを生成して記憶することができる。
【0074】
【0075】
また、操作制御部２１は、目標経路Ｒに関連付けて作業車両１０の車速Ｖｆの情報を設定する。例えば、オペレータは、作業時の車速Ｖｆ（直進経路Ｒ１の走行速度）、旋回時の車速（旋回経路Ｒ２の走行速度）などを設定することができる。操作制御部２１は、設定された車速情報を目標経路Ｒに関連付けて登録する。操作制御部２１は、生成した目標経路Ｒの経路データを作業車両１０に出力する。また、操作制御部２１は、オペレータの操作に基づいて、作業開始指示及び作業終了指示を作業車両１０に出力する。
【0076】
また、操作制御部２１は、オペレータから、作業開始の指示操作（作業開始指示操作）、自動走行している作業車両１０の作業を停止させる指示操作（作業停止指示操作）などを受け付ける。操作制御部２１は、前記作業開始指示操作を受け付けると、前記作業開始指示を作業車両１０に出力する。これにより、作業車両１０の車両制御装置１１は、操作端末２０から前記作業開始指示を取得する。車両制御装置１１は、前記作業開始指示を取得すると、作業車両１０の作業及び走行を開始させる。また、操作制御部２１は、前記作業停止指示操作を受け付けると、前記作業停止指示を作業車両１０に出力する。これにより、作業車両１０の車両制御装置１１は、操作端末２０から前記作業停止指示を取得する。車両制御装置１１は、前記作業停止指示を取得すると、作業車両１０の作業及び走行を停止させる。
【0077】
作業車両１０は、操作端末２０から転送される目標経路Ｒの経路データを受信すると記憶部１２に記憶する。作業車両１０は、現在位置が圃場Ｆ内に位置している場合に自動走行できるように構成されており、現在位置が圃場Ｆ外に位置している場合には自動走行できないように構成されている。また、作業車両１０は、例えば現在位置が作業開始位置Ｓと一致している場合に自動走行できるように構成されている。
【0078】
作業車両１０は、現在位置が作業開始位置Ｓと一致している場合に、オペレータにより操作画面においてスタートボタンが押されて作業開始指示が与えられると、車両制御装置１１によって、作業機１４による作業を開始する。すなわち、操作制御部２１は、現在位置が作業開始位置Ｓと一致していることを条件に作業車両１０の自動走行を許可する。なお、作業車両１０の自動走行を許可する条件は、前記条件に限定されない。
【0079】
車両制御装置１１は、目標経路Ｒの情報に基づいて、作業車両１０を作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまで自動走行させるとともに、作業機１４を昇降させて作業を実行させる。また、車両制御装置１１は、目標経路Ｒに関連付けられた車速Ｖｆに基づいて、作業車両１０の車速Ｖｆを変更しながら作業車両１０を自動走行させる。例えば、車両制御装置１１は、作業車両１０が直進経路Ｒ１を走行する場合に車速Ｖｆを「１ｋｍ／ｈ」に設定し、作業車両１０が旋回経路Ｒ２を走行する場合に車速Ｖｆを「２ｋｍ／ｈ」に設定して、作業車両１０を自動走行させる。
【0080】
また、車両制御装置１１は、作業車両１０が作業を終了すると、作業終了位置Ｇから圃場Ｆの入口まで自動走行させてもよい。作業車両１０が自動走行している場合、操作制御部２１は、作業車両１０の状態（位置、車速等）を作業車両１０から受信して操作表示部２３に表示させることができる。
【0081】
なお、操作端末２０は、サーバー（不図示）が提供する農業支援サービスのウェブサイト（農業支援サイト）に通信網Ｎ１を介してアクセス可能であってもよい。この場合、操作端末２０は、操作制御部２１によってブラウザプログラムが実行されることにより、前記サーバーの操作用端末として機能することが可能である。そして、前記サーバーは、上述の各処理部を備え、各処理を実行する。
【0082】
［自動走行処理］
以下、図９を参照しつつ、自動走行システム１が実行する前記自動走行処理の一例について説明する。
以下、図９を参照しつつ、自動走行システム１が実行する前記自動走行処理の一例について説明する。
【0083】
なお、本発明は、前記自動走行処理に含まれる一又は複数のステップを実行する自動走行方法の発明として捉えることができる。また、ここで説明する前記自動走行処理に含まれる一又は複数のステップは適宜省略されてもよい。なお、前記自動走行処理における各ステップは同様の作用効果を生じる範囲で実行順序が異なってもよい。さらに、ここでは車両制御装置１１が前記自動走行処理における各ステップを実行する場合を例に挙げて説明するが、一又は複数のプロセッサーが当該自動走行処理における各ステップを分散して実行する自動走行方法も他の実施形態として考えられる。
【0084】
ここでは、操作制御部２１により、圃場Ｆに対して直進経路Ｒ１及び旋回経路Ｒ２を含む目標経路Ｒ（図３参照）が設定されているものとする。
【0085】
ステップＳ１において、作業車両１０の車両制御装置１１は、自動走行を開始する。具体的には、車両制御装置１１は、操作制御部２１がオペレータから作業開始指示操作を受け付けると、目標経路Ｒに応じた自動走行を開始する。例えば、車両制御装置１１は、作業車両１０の現在位置が作業開始位置Ｓ（直進経路Ｒ１の始端位置）に一致する場合に、自動走行を開始させる。
【0086】
次にステップＳ２において、車両制御装置１１は、慣性計測装置１６５から計測方位角Ｄ０を取得する。車両制御装置１１は、所定の周期で計測方位角Ｄ０を取得する。
【0087】
次にステップＳ３において、車両制御装置１１は、作業車両１０の走行経路（走行区間）が方位角の推定対象区間であるか否かを判定する。例えば、区間判定処理部１１３は、経路情報ｄ０に基づいて、走行経路が直進経路Ｒ１であるか否かを判定する。車両制御装置１１は、走行経路が直進経路Ｒ１の場合に前記推定対象区間であると判定し、走行経路が旋回経路Ｒ２の場合に前記推定対象区間ではないと判定する。車両制御装置１１は、前記走行経路が前記推定対象区間であると判定すると（Ｓ３：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ４に移行させる。一方、車両制御装置１１は、前記走行経路が前記推定対象区間ではないと判定すると（Ｓ３：Ｎｏ）、処理をステップＳ３１に移行させる。
【0088】
ステップＳ４において、操作制御部２１は、カルマンフィルタＫＦ（図５参照）における推定値の累積誤差をリセットする。
【0089】
次にステップＳ５において、操作制御部２１は、作業車両１０の車速Ｖｆに基づいて、カルマンフィルタＫＦにおける推定値の算出に用いるパラメータＰｆを調整する。具体的には、操作制御部２１は、作業車両１０の車速Ｖｆが速いほど小さくなり、作業車両１０の車速Ｖｆが遅いほど大きくなるパラメータＰｆを設定する。例えば、図７に示すように、車両制御装置１１は、車速Ｖｆが２ｋｍ／ｈ以上の場合にパラメータＰｆ１を設定し、車速Ｖｆが１ｋｍ／ｈ以下の場合にパラメータＰｆ２に設定し、車速Ｖｆが１ｋｍ／ｈから２ｋｍ／ｈまでの間は、車速Ｖｆに応じて線形変化（漸減）するパラメータＰｆを設定する。
【0090】
また、操作制御部２１は、車速Ｖｆが２ｋｍ／ｈ以上の場合に、計測方位角Ｄ０によって推定される状態（上述の推定値「ｘ２（ｋ）」）の重みが大きくなり、推定モデルによって推定される状態（上述の推定値「ｘ１（ｋ）」）の重みが小さくなるパラメータＰｆ１（カルマンフィルタＫＦにおける推定値において計測方位角Ｄ０が支配的になるパラメータＰｆ１）を設定する。また、操作制御部２１は、車速Ｖｆが１ｋｍ／ｈ以下の場合に、推定モデルによって推定される状態の重みが大きくなり、計測方位角Ｄ０によって推定される状態の重みが小さくなるパラメータＰｆ２（カルマンフィルタＫＦにおける推定値において計測方位角Ｄ０が非支配的になるパラメータＰｆ２）を設定する。
【0091】
次にステップＳ６において、操作制御部２１は、作業車両１０の現在の姿勢に対応する方位角Ｄ１（図４の現在方位角α１）を推定する。例えば、操作制御部２１は、カルマンフィルタＫＦにおいて、作業車両１０の車速Ｖｆに応じて設定されたパラメータＰｆに基づいて方位角Ｄ１を推定する。例えば、カルマンフィルタＫＦは、車速Ｖｆが２ｋｍ／ｈ以上の場合に、パラメータＰｆ１を用いて方位角Ｄ１を推定する。また、カルマンフィルタＫＦは、車速Ｖｆが１ｋｍ／ｈ以下の場合に、パラメータＰｆ２を用いて方位角Ｄ１を推定する。また、カルマンフィルタＫＦは、車速Ｖｆが１ｋｍ／ｈから２ｋｍ／ｈまでの間の場合は、線形特性（図７参照）から補間されたパラメータＰｆを用いて方位角Ｄ１を推定する。
【0092】
このように、操作制御部２１は、作業車両１０の車速Ｖｆが速いほど計測方位角Ｄ０から推定される状態の重みが大きくなる（推定要素が弱くなる）ように方位角Ｄ１を推定し、作業車両１０の車速Ｖｆが遅いほど計測方位角Ｄ０から推定される状態の重みが小さくなる（推定要素が強くなる）ように方位角Ｄ１を推定する。
【0093】
次にステップＳ７において、操作制御部２１は、推定した方位角Ｄ１を出力方位角Ｄ２（図５参照）として出力する。一方、ステップＳ３１では、操作制御部２１は、慣性計測装置１６５により計測された計測方位角Ｄ０を出力方位角Ｄ２（図５参照）として出力する。
【0094】
このように、操作制御部２１は、作業車両１０の走行経路が低速走行に対応する直進経路Ｒ１（図６参照）の場合に（Ｓ３：Ｙｅｓ）、推定した方位角Ｄ１を出力方位角Ｄ２として出力する（Ｓ７）。一方、操作制御部２１は、作業車両１０の走行経路が高速走行に対応する旋回経路Ｒ２（図６参照）の場合に（Ｓ３：Ｎｏ）、慣性計測装置１６５により計測された計測方位角Ｄ０を出力方位角Ｄ２として出力する（Ｓ３１）。
【0095】
次にステップＳ８において、操作制御部２１は、出力方位角Ｄ２に基づいて、作業車両１０の目標操舵角θを算出する。例えば、操作制御部２１は、現在方位角α１（出力方位角Ｄ２）と、現在の操舵角θ１と、目標方位角α２とに基づいて、作業車両１０の目標操舵角θ（θ＝α１＋θ１＋α２）を算出する（図４参照）。
【0096】
次にステップＳ９において、操作制御部２１は、目標操舵角θに基づいて作業車両１０の操舵角を制御し、作業車両１０の自動走行を制御する。
【0097】
次にステップＳ１０において、車両制御装置１１は、作業車両１０が作業を終了したか否かを判定する。例えば、作業車両１０が作業終了位置Ｇに到達した場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、車両制御装置１１は、処理を終了する。一方、作業車両１０が作業終了位置Ｇに到達していない場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、処理をステップＳ２に移行させて、上述の処理を繰り返す。以上のようにして、自動走行システム１は、前記自動走行処理を実行する。
【0098】
以上説明したように、実施形態１に係る自動走行システム１は、作業車両１０の方位角を計測する計測部（慣性計測装置１６５）により計測された計測方位角Ｄ０を取得し、作業車両１０の車速Ｖｆに基づいて、計測方位角Ｄ０に対応する重みを調整し、車速Ｖｆに応じて重みが調整された計測方位角Ｄ０と、作業車両１０の位置情報と、作業車両１０の角速度情報とに基づいて、作業車両１０の現在の姿勢に対応する方位角Ｄ１を推定し、推定した方位角Ｄ１に基づいて作業車両１０を自動走行させる。
【0099】
上記構成によれば、作業車両１０の車速Ｖｆに応じて、計測方位角Ｄ０に対応する重みを調整して、作業車両１０の方位角Ｄ１（現在方位角）を推定することができる。例えば、作業車両１０の車速Ｖｆが遅い場合（低速走行時）には、カルマンフィルタＫＦにおいて計測方位角Ｄ０によって推定される状態の重み小さくして（計測方位角Ｄ０を非支配的にして）、方位角Ｄ１を推定することができる。このように、作業車両１０が低速走行する場合に、計測方位角Ｄ０をそのまま利用せず、カルマンフィルタＫＦの推定値に与える計測方位角Ｄ０の影響（重み）が小さくなるように調整して方位角Ｄ１を推定する。これにより、作業車両１０は、方位角の計測精度が低下する低速走行時においても高精度に方位角Ｄ１を推定することができる。よって、作業車両１０の方位角の精度を向上させることができるため、高精度な自動走行が可能となる。また、方位角の推定処理が不要となる区間（例えば高速走行区間）では、従来通りの計測方位角Ｄ０を用いて操舵制御することにより、自動走行の精度を維持することができる。
【0100】
［実施形態２］
図１０は、本発明の実施形態２に係る自動走行システム１の構成を示すブロック図である。以下では、実施形態１に係る自動走行システム１との相違点について説明する。なお、図１０において、実施形態１に係る自動走行システム１（図１参照）と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。
図１０は、本発明の実施形態２に係る自動走行システム１の構成を示すブロック図である。以下では、実施形態１に係る自動走行システム１との相違点について説明する。なお、図１０において、実施形態１に係る自動走行システム１（図１参照）と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。
【0101】
【0102】
図１１には、実施形態２に係る車両制御装置１１の具体例を示している。実施形態２に係る車両制御装置１１では、推定処理部１１６のカルマンフィルタＫＦに、リセット判定処理部１１４の判定結果Ｒｆと、位置情報ｆ１と、角速度情報ｆ２と、計測方位角Ｄ０とが入力される。カルマンフィルタＫＦは、判定結果Ｒｆと位置情報ｆ１と角速度情報ｆ２と計測方位角Ｄ０とに基づいて、作業車両１０の方位角Ｄ１を推定する。例えば、カルマンフィルタＫＦは、作業車両１０の走行経路が低速走行に対応する直進経路Ｒ１（図６参照）の場合に、位置情報ｆ１と角速度情報ｆ２と計測方位角Ｄ０とに基づいて作業車両１０の方位角Ｄ１を推定する。
【0103】
出力処理部１１７には、区間判定処理部１１３の判定結果ｄ１と、推定処理部１１６の推定結果（方位角Ｄ１）と、慣性計測装置１６５の計測結果（計測方位角Ｄ０）と、作業車両１０の車速Ｖｆとが入力される。例えば、出力処理部１１７は、車速Ｖｆが２ｋｍ／ｈ未満になった場合に、方位角Ｄ１を出力方位角Ｄ２として走行処理部１１１に出力する。また、出力処理部１１７は、車速Ｖｆが２ｋｍ／ｈ以上になった場合に、計測方位角Ｄ０を出力方位角Ｄ２として走行処理部１１１に出力する。
【0104】
このように、実施形態２に係る車両制御装置１１は、作業車両１０の方位角を計測する慣性計測装置１６５により計測された計測方位角Ｄ０を取得し、計測方位角Ｄ０と、作業車両１０の位置情報と、作業車両１０の角速度情報とに基づいて、作業車両１０の現在の姿勢に対応する方位角Ｄ１を推定し、作業車両１０の車速Ｖｆに基づいて、計測方位角Ｄ０と推定された方位角Ｄ１とのうちいずれかを出力方位角Ｄ２として選択し、出力方位角Ｄ２に基づいて作業車両１０を自動走行させる構成を備える。
【0105】
他の実施形態として、図１２に示すように、出力処理部１１７は、出力方位角Ｄ２の急激な変動を抑えるために、所定の車速範囲（例えば１ｋｍ／ｈ～２ｋｍ／ｈ）を不感帯に設定してもよい。この場合、出力処理部１１７は、車速Ｖｆが低下して１ｋｍ／ｈになるまでは計測方位角Ｄ０を出力方位角Ｄ２として出力し、車速Ｖｆが１ｋｍ／ｈ以下になった場合に方位角Ｄ１（推定方位角）を出力方位角Ｄ２として出力する。また、出力処理部１１７は、車速Ｖｆが上昇して２ｋｍ／ｈになるまでは方位角Ｄ１（推定方位角）を出力方位角Ｄ２として出力し、車速Ｖｆが２ｋｍ／ｈ以上になった場合に計測方位角Ｄ０を出力方位角Ｄ２として出力する。
【0106】
すなわち、出力処理部１１７は、作業車両１０の車速Ｖｆが第１車速（例えば１ｋｍ／ｈ）以下の場合に、推定された方位角Ｄ１を出力方位角Ｄ２として選択し、作業車両１０の車速Ｖｆが前記第１車速以上の第２車速（例えば１ｋｍ／ｈ又は２ｋｍ／ｈ）以上の場合に、計測方位角Ｄ０を出力方位角Ｄ２として選択する。
【0107】
実施形態２に係る自動走行処理では、実施形態１に係る前記自動走行処理（図９参照）のステップＳ５が省略される。また、実施形態２に係る自動走行処理では、実施形態１に係る前記自動走行処理のステップＳ３において、車両制御装置１１は、作業車両１０の走行経路（走行区間）が方位角の推定対象区間であるか否か、及び、作業車両１０の車速Ｖｆが所定車速未満であるか否かを判定する。車両制御装置１１は、前記走行経路が前記推定対象区間であって、車速Ｖｆが所定車速未満であると判定すると（Ｓ３：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ４に移行させる。一方、車両制御装置１１は、前記走行経路が前記推定対象区間ではないと判定した場合、又は、車速Ｖｆが所定車速以上であると判定した場合に（Ｓ３：Ｎｏ）、処理をステップＳ３１に移行させる。その他の処理は実施形態１に係る前記自動走行処理と同一である。
【0108】
以上のように、実施形態２に係る自動走行システム１は、作業車両１０の方位角を計測する計測部（慣性計測装置１６５）により計測された計測方位角Ｄ０を取得し、作業車両１０の位置情報と、作業車両１０の角速度情報とに基づいて、作業車両１０の現在の姿勢に対応する方位角Ｄ１を推定し、作業車両１０の車速Ｖｆに基づいて、計測方位角Ｄ０と推定された方位角Ｄ１とのうちいずれかを出力方位角Ｄ２として選択し、出力方位角Ｄ２に基づいて作業車両１０を自動走行させる。
【0109】
上記構成によれば、例えば作業車両１０の車速Ｖｆが遅い場合に、カルマンフィルタＫＦの推定値に対応する方位角Ｄ１に基づいて作業車両１０を自動走行させることができる。これにより、作業車両１０は、低速走行時においても高精度に方位角Ｄ１を推定することができる。よって、作業車両１０の方位角の精度を向上させることができるため、高精度な自動走行が可能となる。
【0110】
［他の実施形態］
上述した実施形態１及び実施形態２のそれぞれに適用可能な他の構成例ついて以下に説明する。
上述した実施形態１及び実施形態２のそれぞれに適用可能な他の構成例ついて以下に説明する。
【0111】
［推定対象区間の判定方法］
図６に示す例では、区間判定処理部１１３は、経路情報ｄ０に基づいて、作業車両１０の走行経路（走行区間）が方位角を推定する推定対象区間であるか否かを判定している（［推定対象区間の判定方法１］）。例えば、区間判定処理部１１３は、走行経路が直進経路Ｒ１の場合に前記推定対象区間であると判定し、走行経路が旋回経路Ｒ２の場合に前記推定対象区間ではないと判定している。
図６に示す例では、区間判定処理部１１３は、経路情報ｄ０に基づいて、作業車両１０の走行経路（走行区間）が方位角を推定する推定対象区間であるか否かを判定している（［推定対象区間の判定方法１］）。例えば、区間判定処理部１１３は、走行経路が直進経路Ｒ１の場合に前記推定対象区間であると判定し、走行経路が旋回経路Ｒ２の場合に前記推定対象区間ではないと判定している。
【0112】
前記推定対象区間の判定方法の他の例（［推定対象区間の判定方法２］）として、区間判定処理部１１３は、作業情報に基づいて、作業車両１０の走行経路が前記推定対象区間であるか否かを判定してもよい。図１３Ａには、前記作業情報の一例を示している。図１３Ａにおいて、作業車両１０は、直進経路Ｒ１のうち第１部分経路Ｒ１ａにおいて所定の作業（例えば溝堀作業）を行い、直進経路Ｒ１のうち第２部分経路Ｒ１ｂにおいて作業を行なわない。すなわち、第１部分経路Ｒ１ａは作業経路（作業区間）であり、第２部分経路Ｒ１ｂ及び旋回経路Ｒ２は非作業経路（非作業区間）である。
【0113】
ここで、例えば、作業車両１０の車速Ｖｆは、高い作業精度が要求される作業経路において低速に設定され、作業を行わない旋回経路Ｒ２において高速に設定されている。この場合、図１３Ａに示すように、区間判定処理部１１３は、作業車両１０が作業を行う走行経路を前記推定対象区間であると判定し、作業車両１０が作業を行わない走行経路を前記推定対象区間ではないと判定する。すなわち、区間判定処理部１１３は、作業区間を前記推定対象区間と判定し、非作業区間を前記推定対象区間ではないと判定する。
【0114】
例えば、区間判定処理部１１３は、作業機１４が下降した場合に前記走行経路を前記推定対象区間であると判定し、作業機１４が上昇した場合に前記走行経路を前記推定対象区間ではないと判定する。また例えば、区間判定処理部１１３は、ＰＴＯ軸の回転数が所定回転数以上の場合に前記走行経路を前記推定対象区間であると判定し、ＰＴＯ軸の回転数が所定回転数未満の場合に前記走行経路を前記推定対象区間ではないと判定する。作業機１４の昇降状態、ＰＴＯ軸の回転数は、前記作業情報の一例である。
【0115】
前記推定対象区間の判定方法の他の例（［推定対象区間の判定方法３］）として、区間判定処理部１１３は、作業車両１０の走行モードに基づいて、作業車両１０の走行経路が前記推定対象区間であるか否かを判定してもよい。前記走行モードには、例えば、直進経路Ｒ１のみを自動走行する第１走行モードと、直進経路Ｒ１及び旋回経路Ｒ２のそれぞれを自動走行する第２走行モードとが含まれる。この場合、区間判定処理部１１３は、前記走行モードが前記第１走行モードの場合に、前記走行経路を前記推定対象区間であると判定し、前記走行モードが前記第２走行モードの場合に、前記走行経路を前記推定対象区間ではないと判定する。前記第１走行モードは、精度が要求される作業において選択され、第２走行モードは、精度が要求されない作業において選択されることが考えられる。このような場合に、判定方法３を採用することにより、直進経路Ｒ１において低速走行する際の作業精度を高めることができる。
【0116】
前記推定対象区間の判定方法の他の例（［推定対象区間の判定方法４］）として、区間判定処理部１１３は、上述した前記判定方法１～３を組み合わせてもよい。例えば、区間判定処理部１１３は、前記走行モードが前記第１走行モードであり、走行経路が直進経路Ｒ１であり、かつ、作業機１４が下降した場合に、前記走行経路を前記推定対象区間であると判定する。また例えば、区間判定処理部１１３は、前記走行モードが前記第２走行モードであり、走行経路が直進経路Ｒ１であり、かつ、作業機１４が下降した場合に、前記走行経路を前記推定対象区間であると判定する。
【0117】
ここで、低速作業の終了直後は、計測方位角Ｄ０が大きくドリフトしているため、すぐに推定処理を停止すると方位角の精度が悪化してしまう恐れがある。このため、低速作業の終了後も自動走行を続ける場合には、計測方位角Ｄ０の精度が戻るまで、方位角の推定処理を継続することが望ましい。そこで、例えば図１３Ｂに示すように、区間判定処理部１１３は、前記走行モードが前記第２走行モードの場合に、第１部分経路Ｒ１ａと、第１部分経路Ｒ１ａにおいて作業が終了した直後の第２部分経路Ｒ１ｂとを、前記推定対象区間であると判定する。また例えば、区間判定処理部１１３は、前記走行モードが前記第２走行モードの場合に、直進経路Ｒ１と、直進経路Ｒ１において作業が終了した直後の旋回経路Ｒ２とを、前記推定対象区間であると判定する。
【0118】
区間判定処理部１１３の判定結果ｄ１はリセット判定処理部１１４に入力され、リセット判定処理部１１４は、判定結果ｄ１に基づいて、前記推定値の累積誤差をリセットするか否かを判定する（図５等参照）。また、推定処理部１１６は、リセット判定処理部１１４の判定結果Ｒｆに基づいて推定処理を実行する（図５等参照）。すなわち、推定処理部１１６は、作業車両１０が走行する経路に関する経路情報（直進経路Ｒ１、旋回経路Ｒ２）と、作業車両１０の作業に関する作業情報（作業機１４、ＰＴＯ軸に関する情報）と、作業車両１０の走行モードに関する走行モード情報との少なくともいずれかに基づいて、方位角の推定処理を実行するか否かを判定する。
【0119】
また、区間判定処理部１１３の判定結果ｄ１は出力処理部１１７に入力され、出力処理部１１７は、判定結果ｄ１に基づいて、計測方位角Ｄ０及び推定された方位角Ｄ１のうちいずれかを出力方位角Ｄ２として走行処理部１１１に出力する（図５等参照）。出力処理部１１７は、上述した前記判定方法１～４による判定結果ｄ１に基づいて出力方位角Ｄ２を走行処理部１１１に出力する（図５等参照）。すなわち、出力処理部１１７は、作業車両１０が走行する経路に関する経路情報（直進経路Ｒ１、旋回経路Ｒ２）と、作業車両１０の作業に関する作業情報（作業機１４、ＰＴＯ軸に関する情報）と、作業車両１０の走行モードに関する走行モード情報との少なくともいずれかに基づいて、計測方位角Ｄ０及び方位角Ｄ１のうちいずれかを出力方位角Ｄ２として選択して走行処理部１１１に出力する。
【0120】
［推定値のリセット方法］
図６に示す例では、リセット判定処理部１１４は、作業車両１０が前記推定対象区間に到達したか否かを判定し、作業車両１０が前記推定対象区間に到達したと判定すると、カルマンフィルタＫＦは推定値の累積誤差をリセットする（［推定値のリセット方法１］）。例えば、カルマンフィルタＫＦは、作業車両１０が直進経路Ｒ１の開始地点Ｒｐに到達したタイミングで前記推定値の累積誤差をリセットする。
図６に示す例では、リセット判定処理部１１４は、作業車両１０が前記推定対象区間に到達したか否かを判定し、作業車両１０が前記推定対象区間に到達したと判定すると、カルマンフィルタＫＦは推定値の累積誤差をリセットする（［推定値のリセット方法１］）。例えば、カルマンフィルタＫＦは、作業車両１０が直進経路Ｒ１の開始地点Ｒｐに到達したタイミングで前記推定値の累積誤差をリセットする。
【0121】
前記推定値のリセット方法の他の例（［推定値のリセット方法２］）として、例えば図１４Ａに示すように、カルマンフィルタＫＦは、作業車両１０が各推定対象区間において最初の低速走行区間の開始地点Ｒｓに到達したタイミングで前記推定値をリセットしてもよい。図１４Ａに示す例では、直進経路Ｒ１ｃに２か所の低速走行区間が含まれており、この場合に、カルマンフィルタＫＦは、最初の低速走行区間の開始地点Ｒｓに到達したタイミングで前記推定値をリセットし、次の低速走行区間の開始地点に到達したタイミングでは前記推定値をリセットしない。
【0122】
前記推定値のリセット方法の他の例（［推定値のリセット方法３］）として、例えば図１４Ｂに示すように、カルマンフィルタＫＦは、作業車両１０が各推定対象区間において各低速走行区間の開始地点Ｒｔに到達したタイミングで前記推定値をリセットしてもよい。図１４Ｂに示す例では、直進経路Ｒ１ｃに２か所の低速走行区間が含まれており、この場合に、カルマンフィルタＫＦは、最初の低速走行区間の開始地点Ｒｔに到達したタイミングで前記推定値をリセットし、さらに次の低速走行区間の開始地点Ｒｔに到達したタイミングでも前記推定値をリセットする。
【0123】
前記推定値のリセット方法の他の例（［推定値のリセット方法４］）として、例えば図１４Ｃに示すように、カルマンフィルタＫＦは、作業車両１０が各推定対象区間における各低速走行区間において作業を開始した後、待機区間走行後（所定時間経過後、又は、所定距離走行後）の地点Ｒｘに到達したタイミングで前記推定値をリセットしてもよい。図１４Ｂに示す例では、直進経路Ｒ１ｃに２か所の低速走行区間が含まれており、この場合に、カルマンフィルタＫＦは、最初の低速走行区間の開始地点から待機区間だけ離れた地点Ｒｘに到達したタイミングで前記推定値をリセットし、さらに次の低速走行区間の開始地点から待機区間だけ離れた地点Ｒｘに到達したタイミングでも前記推定値をリセットする。このように、低速作業の開始直後において方位角のドリフトの影響が少ない場合には、低速走行区間の開始直後の所定区間（待機区間）については、車両制御装置１１は計測方位角Ｄ０に基づいて操舵制御してもよい。なお、車両制御装置１１は、前記待機区間に対応する前記所定時間又は前記所定距離を、カルマンフィルタＫＦの推定値を適切なタイミングでリセットできるように調整することが望ましい。
【0124】
本発明の自動走行システムは、作業車両１０単体で構成されてもよいし、車両制御装置１１単体で構成されてもよい。また、本発明は、作業車両１０の方位角を推定する推定装置、推定方法、及び推定プログラムとして実現されてもよい。この場合に、前記推定装置は、車両制御装置１１の各処理部を含んで構成されてもよい。また、前記自動走行システムは、作業車両１０に搭載されてもよいし、操作端末２０に搭載されてもよい。
【0125】
［発明の付記］
以下、上述の実施形態から抽出される発明の概要について付記する。なお、以下の付記で説明する各構成及び各処理機能は取捨選択して任意に組み合わせることが可能である。
以下、上述の実施形態から抽出される発明の概要について付記する。なお、以下の付記で説明する各構成及び各処理機能は取捨選択して任意に組み合わせることが可能である。
【0126】
＜付記１＞
作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得することと、
前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角に対応する重みを調整することと、
前記車速に応じて重みが調整された前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、
推定された前記方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、
を実行する自動走行方法。
作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得することと、
前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角に対応する重みを調整することと、
前記車速に応じて重みが調整された前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、
推定された前記方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、
を実行する自動走行方法。
【0127】
＜付記２＞
前記作業車両の車速が遅いほど、前記計測方位角から推定される状態の重みが小さくなるように前記方位角を推定する、
付記１に記載の自動走行方法。
前記作業車両の車速が遅いほど、前記計測方位角から推定される状態の重みが小さくなるように前記方位角を推定する、
付記１に記載の自動走行方法。
【0128】
＜付記３＞
前記作業車両の車速が第１車速以上の場合に、前記方位角の推定結果において前記計測方位角から推定される状態が支配的になる第１パラメータを設定して前記方位角を推定し、
前記作業車両の車速が前記第１車速よりも遅い第２車速以下の場合に、前記方位角の推定結果において前記計測方位角から推定される状態が非支配的になる第２パラメータを設定して前記方位角を推定する、
付記１又は２に記載の自動走行方法。
前記作業車両の車速が第１車速以上の場合に、前記方位角の推定結果において前記計測方位角から推定される状態が支配的になる第１パラメータを設定して前記方位角を推定し、
前記作業車両の車速が前記第１車速よりも遅い第２車速以下の場合に、前記方位角の推定結果において前記計測方位角から推定される状態が非支配的になる第２パラメータを設定して前記方位角を推定する、
付記１又は２に記載の自動走行方法。
【0129】
＜付記４＞
前記第１車速と前記第２車速との間は、前記車速に応じて線形変化するパラメータを設定して前記方位角を推定する、
付記３に記載の自動走行方法。
前記第１車速と前記第２車速との間は、前記車速に応じて線形変化するパラメータを設定して前記方位角を推定する、
付記３に記載の自動走行方法。
【0130】
＜付記５＞
前記作業車両が走行する経路に関する経路情報と、前記作業車両の作業に関する作業情報と、前記作業車両の走行モードに関する走行モード情報との少なくともいずれかに基づいて、前記計測方位角及び推定された前記方位角のうちいずれかを出力方位角として選択することをさらに実行し、
前記出力方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させる、
付記１～４のいずれかに記載の自動走行方法。
前記作業車両が走行する経路に関する経路情報と、前記作業車両の作業に関する作業情報と、前記作業車両の走行モードに関する走行モード情報との少なくともいずれかに基づいて、前記計測方位角及び推定された前記方位角のうちいずれかを出力方位角として選択することをさらに実行し、
前記出力方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させる、
付記１～４のいずれかに記載の自動走行方法。
【0131】
＜付記６＞
前記作業車両の車速が所定車速未満の場合に、推定された前記方位角を前記出力方位角として選択し、前記作業車両の車速が前記所定車速以上の場合に、前記計測方位角を前記出力方位角として選択する、
付記５に記載の自動走行方法。
前記作業車両の車速が所定車速未満の場合に、推定された前記方位角を前記出力方位角として選択し、前記作業車両の車速が前記所定車速以上の場合に、前記計測方位角を前記出力方位角として選択する、
付記５に記載の自動走行方法。
【0132】
＜付記７＞
前記計測方位角と、前記作業車両の車速に応じたパラメータと、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とが入力されるカルマンフィルタを用いて前記方位角を推定する、
付記１～６のいずれかに記載の自動走行方法。
前記計測方位角と、前記作業車両の車速に応じたパラメータと、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とが入力されるカルマンフィルタを用いて前記方位角を推定する、
付記１～６のいずれかに記載の自動走行方法。
【0133】
＜付記８＞
作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得することと、
前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、
前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角と推定された前記方位角とのうちいずれかを出力方位角として選択することと、
前記出力方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、
を実行する自動走行方法。
作業車両の方位角を計測する計測部により計測された計測方位角を取得することと、
前記計測方位角と、前記作業車両の位置情報と、前記作業車両の角速度情報とに基づいて、前記作業車両の現在の姿勢に対応する方位角を推定することと、
前記作業車両の車速に基づいて、前記計測方位角と推定された前記方位角とのうちいずれかを出力方位角として選択することと、
前記出力方位角に基づいて、前記作業車両を自動走行させることと、
を実行する自動走行方法。
【0134】
＜付記９＞
前記作業車両の車速が第１車速以上の場合に、前記計測方位角を前記出力方位角として選択し、
前記作業車両の車速が前記第１車速以下の第２車速以下の場合に、推定された前記方位角を前記出力方位角として選択する、
付記８に記載の自動走行方法。
前記作業車両の車速が第１車速以上の場合に、前記計測方位角を前記出力方位角として選択し、
前記作業車両の車速が前記第１車速以下の第２車速以下の場合に、推定された前記方位角を前記出力方位角として選択する、
付記８に記載の自動走行方法。
【0135】
＜付記１０＞
前記作業車両が走行する経路に関する経路情報と、前記作業車両の作業に関する作業情報と、前記作業車両の走行モードに関する走行モード情報との少なくともいずれかに基づいて、前記方位角の推定処理を実行するか否かを判定する、
付記１～９のいずれかに記載の自動走行方法。
前記作業車両が走行する経路に関する経路情報と、前記作業車両の作業に関する作業情報と、前記作業車両の走行モードに関する走行モード情報との少なくともいずれかに基づいて、前記方位角の推定処理を実行するか否かを判定する、
付記１～９のいずれかに記載の自動走行方法。
【符号の説明】
【0136】
１ ：自動走行システム
１０ ：作業車両
１１ ：車両制御装置
１６ ：測位ユニット
２０ ：操作端末
１１１ ：走行処理部
１１２ ：取得処理部
１１３ ：区間判定処理部
１１４ ：リセット判定処理部
１１５ ：調整処理部
１１６ ：推定処理部
１１７ ：出力処理部
１６１ ：測位制御部
１６５ ：慣性計測装置（計測部）
Ｄ０ ：計測方位角
Ｄ１ ：方位角
Ｄ２ ：出力方位角
Ｆ ：圃場
ＫＦ ：カルマンフィルタ
Ｐｆ ：パラメータ
Ｐｆ１ ：パラメータ（第１パラメータ）
Ｐｆ２ ：パラメータ（第２パラメータ）
Ｒ ：目標経路
Ｒ１ ：直進経路
Ｒ２ ：旋回経路
Ｒｆ ：判定結果
Ｖｆ ：車速
ｄ０ ：経路情報
ｄ１ ：判定結果
ｄ２ ：リセット判定情報
ｆ１ ：位置情報
ｆ２ ：角速度情報
１０ ：作業車両
１１ ：車両制御装置
１６ ：測位ユニット
２０ ：操作端末
１１１ ：走行処理部
１１２ ：取得処理部
１１３ ：区間判定処理部
１１４ ：リセット判定処理部
１１５ ：調整処理部
１１６ ：推定処理部
１１７ ：出力処理部
１６１ ：測位制御部
１６５ ：慣性計測装置（計測部）
Ｄ０ ：計測方位角
Ｄ１ ：方位角
Ｄ２ ：出力方位角
Ｆ ：圃場
ＫＦ ：カルマンフィルタ
Ｐｆ ：パラメータ
Ｐｆ１ ：パラメータ（第１パラメータ）
Ｐｆ２ ：パラメータ（第２パラメータ）
Ｒ ：目標経路
Ｒ１ ：直進経路
Ｒ２ ：旋回経路
Ｒｆ ：判定結果
Ｖｆ ：車速
ｄ０ ：経路情報
ｄ１ ：判定結果
ｄ２ ：リセット判定情報
ｆ１ ：位置情報
ｆ２ ：角速度情報
【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13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
