(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圃場（Ｈ）で作業をする作業車両（１）と、
前記作業車両（１）に対応して空中を飛行する無人航空機（３１）と、
前記無人航空機（３１）に支持されて、測位衛星から信号を受信して測位を行う測位装置（３３）と、
前記測位装置（３３）の測位結果に基づいて前記作業車両（１）の測位をする車両測位手段（ＣＣ４）と、
前記作業車両（１）に付された車両位置特定マーク（２３）と、
前記無人航空機（３１）に支持され、前記車両位置特定マーク（２３）を撮像する撮像部材（３７）と、
前記撮像部材（３７）が撮像する撮像画像において、前記車両位置特定マーク（２３）の位置を予め設定された領域内に保持するように自律制御されて飛行する前記無人航空機（３１）と、
を備えたことを特徴とする作業車両の制御システム。
【請求項２】
複数の前記作業車両（１）と、
各作業車両（１）に付され、各作業車両（１）毎に異なる車両識別マーク（２２）と、
各作業車両（１）毎に、予め設定された作業工程の情報を記憶する工程記憶手段（ＣＢ１６）と、
前記車両識別マーク（２２）を撮像する前記撮像部材（３７）と、
前記撮像部材（３７）が撮像した前記車両識別マーク（２２）の撮像画像に基づいて、前記作業車両（１）を特定する車両特定手段（ＣＢ１５）と、
特定された作業車両（１）に対応する作業工程に基づく画像を表示する表示部（４３）と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の制御システム。
【請求項３】
前記無人航空機（３１）を遠隔操作する操作部（４４，４６）と、
前記操作部（４４，４６）の操作に基づいて飛行するマニュアル操作モードと、前記自律制御により飛行する自律制御モードと、を切り替え可能な前記無人航空機（３１）と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の作業車両の制御システム。
【請求項４】
自律制御により走行作業をする前記作業車両（１）であって、前記車両測位手段（ＣＣ４）の測位結果に基づいて、走行方向を制御する前記作業車両（１）、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の作業車両の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圃場などで作業する作業車両を自律制御させる際に、測位衛星からの信号に基づいて作業車両の位置を測位する技術が知られている。このような技術に関して、例えば、特開平１１−２４８８１６号公報に記載の技術が公知である。
【０００３】
特許文献１には、移動体を監視する移動体監視システムが記載されている。特許文献１では、走行車両などの移動体にＧＰＳ装置を取り付け、ＧＰＳ装置から送られてくる移動軌跡のデータを受信する監視センター局を移動体の移動範囲近傍の空中を飛行するヘリコプターに設けている。これにより、例えば、自律走行により無人で農作業等を行う作業車両が、予定していた経路に沿って走行し、作業を行っているかを監視することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４８８１６号公報（「００５７」〜「００６４」、図７、図３〜図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の技術では、ＧＰＳ装置自体は作業車両に備えられている。したがって、買い換えなどにより作業車両を更新したり、複数の作業車両を所有したりする場合、それらの作業車両で測位をするには、測位装置を付け替えるか、それぞれ個別に測位装置を備え付ける必要があった。特に、高精度の測位を行なう場合には、高精度の高価なＧＰＳアンテナなどを備えた測位装置が必要である。よって、個別に測位装置を備え付ける場合には、高費用化し易い問題があった。また、測位装置を付け替える場合には、付け替え作業が生じ手間がかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は、更新した作業車両や複数の作業車両を測位する場合に、測位装置を付け替えたり、個別に測位装置を備え付けたりせずに測位することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記課題は、次の解決手段により解決される。
すなわち、請求項１に記載の作業車両の制御システムは、
圃場（Ｈ）で作業をする作業車両（１）と、
前記作業車両（１）に対応して空中を飛行する無人航空機（３１）と、
前記無人航空機（３１）に支持されて、測位衛星から信号を受信して測位を行う測位装置（３３）と、
前記測位装置（３３）の測位結果に基づいて前記作業車両（１）の測位をする車両測位手段（ＣＣ４）と、
前記作業車両（１）に付された車両位置特定マーク（２３）と、
前記無人航空機（３１）に支持され、前記車両位置特定マーク（２３）を撮像する撮像部材（３７）と、
前記撮像部材（３７）が撮像する撮像画像において、前記車両位置特定マーク（２３）の位置を予め設定された領域内に保持するように自律制御されて飛行する前記無人航空機（３１）と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、
複数の前記作業車両（１）と、
各作業車両（１）に付され、各作業車両（１）毎に異なる車両識別マーク（２２）と、
各作業車両（１）毎に、予め設定された作業工程の情報を記憶する工程記憶手段（ＣＢ１６）と、
前記車両識別マーク（２２）を撮像する前記撮像部材（３７）と、
前記撮像部材（３７）が撮像した前記車両識別マーク（２２）の撮像画像に基づいて、前記作業車両（１）を特定する車両特定手段（ＣＢ１５）と、
特定された作業車両（１）に対応する作業工程に基づく画像を表示する表示部（４３）と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の制御システムである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、
前記無人航空機（３１）を遠隔操作する操作部（４４，４６）と、
前記操作部（４４，４６）の操作に基づいて飛行するマニュアル操作モードと、前記自律制御により飛行する自律制御モードと、を切り替え可能な前記無人航空機（３１）と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の作業車両の制御システムである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、
自律制御により走行作業をする前記作業車両（１）であって、前記車両測位手段（ＣＣ４）の測位結果に基づいて、走行方向を制御する前記作業車両（１）、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の作業車両の制御システムである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、作業車両（１）に対応して空中を飛行する無人航空機（３１）の測位装置（３３）の測位結果に基づいて、作業車両（１）の測位をすることができる。したがって、更新した作業車両（１）や複数の作業車両（１）を測位する場合に、測位装置を付け替えたり、個別に測位装置を備え付けたりせずに、測位することができる。
【００１３】
また、請求項１に記載の発明によれば、作業車両（１）に付された車両位置特定マーク（２３）を撮像して自律制御されない場合に比べて、無人航空機（３１）と作業車両（１）との位置関係を保持し易くすることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、車両識別マーク（２２）に基づいて、作業車両（１）の作業工程を自動で表示部（４３）に表示することが可能となる。よって、作業者が作業工程を確認し易くなる。また、作業者が、誤って作業車両に対応していない作業工程を使用することを抑制できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、無人航空機（３１）を、操作部（４４，４６）の操作に基づいて遠隔操作することができる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、無人航空機（３１）の測位装置（３３）の測位結果に基づいて、前記作業車両（１）の測位をして作業車両（１）の自律制御をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１の作業車両システムの全体説明図である。
【図２】図１のトラクタを上方から見た場合の説明図である。
【図３】本発明の実施例１の作業車両の制御システムが有する機能ブロック図の説明図である。
【図４】図３の要部説明図であり各制御部の説明図である。
【図５】コントローラのタッチパネルに表示された画像の説明図であり、ドローンが撮像した画像の説明図である。
【図６】図６は撮像される物体と撮像画像との大きさの関係を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）を断面方向から見た図である。
【図７】本発明の実施例１の圃場情報の説明図である。
【図８】圃場の外形情報を入力する場合の説明図であり、（ａ）はドローンが圃場の上空を飛行している場合の説明図、（ｂ）は（ａ）に対応するコントローラに表示される画像の説明図である。
【図９】図８の続きの説明図であり、（ａ）はドローンが圃場の上空を飛行している場合の説明図、（ｂ）は（ａ）に対応するコントローラに表示される画像の説明図である。
【図１０】圃場の外形情報と入出路と障害位置の説明図であり、（ａ）は圃場の角位置が４つの場合の説明図、（ｂ）は（ａ）の圃場に障害位置が設定された場合の説明図である。
【図１１】圃場の外形情報の入力処理のフローチャートの説明図である。
【図１２】ドローンの追従制御処理のフローチャートの説明図である。
【図１３】トラクタの自律制御処理のフローチャートの説明図である。
【図１４】実施例１の作業車両の制御システムの作用説明図である。
【図１５】図１５は図３の要部説明図であり他の形態の各制御部の説明図である。
【図１６】図１６はドローンの姿勢が傾斜した場合に撮像される物体と撮像画像との大きさの関係を示す説明図である。
【図１７】図１７はドローンがズレ量の方向に傾斜した場合のズレ量と移動量の関係の説明図であり、（ａ）は下方カメラの向きが真下の場合の説明図、（ｂ）はドローンが傾斜して下方カメラの撮像方向が傾斜した場合の説明図、（ｃ）は（ｂ）とは異なる場合の説明図、（ｄ）は（ｂ），（ｃ）とは異なる場合の説明図である。
【図１８】他の形態の作業車両の制御システムの説明図である。
【図１９】図１８とは別の形態の作業車両の制御システムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（作業車両の制御システム）
図１は本発明の実施例１の作業車両システムの全体説明図である。
以下、図面に基づき、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
なお、各図において、発明の説明に不要な部材は適宜図示や説明を省略している。また、本明細書では作業車両の前進方向を向いて左右方向をそれぞれ左、右と言い、前進方向を前、後退方向を後と言うことにする。
【００１８】
（トラクタ）
図１において、作業車両の制御システムＳは、作業車両の一例として、農業機械のトラクタ１を有する。トラクタ１は、機体の前後部に前輪２，２と後輪３，３とを備え、機体前部のエンジンルーム４内に搭載したエンジンＥの回転動力をトランスミッションケース５内の変速装置によって適宜減速して、これら前輪２，２と後輪３，３に伝えるように構成している。前記エンジンルーム４はボンネット６で覆う構成である。また、機体後部にロータリなどの作業機（図示せず）を装着し、ＰＴＯ軸で作業機を駆動する構成としている。
【００１９】
機体の上部には、キャビン７が支持されている。キャビン７の内部では、トランスミッションケース５の上部位置に運転座席８が配置され、この運転座席８の前方には、ステアリングハンドル１１や、駐車ブレーキ（図示せず）や作業機の回転速度を変更するＰＴＯ変速レバー（図示せず）等を配置して構成されている。また、運転座席８の前方には、速度メータ（図示せず）や、操作用の各種スイッチ（図示せず）、外部との通信用の通信ユニット（図示せず）などが配置されている。運転座席８の前方下部には、クラッチペダル１２や、アクセルペダル１３、左右ブレーキペダル（図示せず）等の走行操作具が配置されている。
【００２０】
図２は図１のトラクタを上方から見た場合の説明図である。
図２において、キャビン７のルーフ７ａ上面には、車両の測位装置の一例として、測位衛星から信号を受信して測位を行うＧＰＳユニット２１が配置されている。ＧＰＳユニット２１は、車幅方向中央部に対応して配置されている。ＧＰＳユニット２１の右側には、車両識別マークの一例としての数字マーク２２が付されている。なお、車両識別マークとして数字マーク２２を例示したが、図形マークとする構成も可能である。
【００２１】
また、前記ＧＰＳユニット２１に対して、後部には車両位置特定マーク２３が付されている。実施例１の車両位置特定マーク２３は、長方形部２３ａと、三角形部２３ｂとを有する。実施例１では、長方形部２３ａは、黒の右前部２３ａ１と、白の左前部２３ａ２と、黒の左後部２３ａ３と、白の右後部２３ａ４とで構成されており、白黒の市松模様状に構成されている。また、三角形部２３ｂは、右前部２３ａ１と左前部２３ａ２の中央前方に付されており、前方が鋭角状に形成されている。
【００２２】
（ドローン）
図１において、作業車両の制御システムＳは、無人航空機の一例としてのドローン３１を有する。実施例１のドローン３１は、制御部（図示せず）や、バッテリー（図示せず）、通信ユニット（図示せず）等が備えられた本体部３２を有する。本体部３２には、測位装置の一例として、測位衛星から信号を受信して測位を行う高精度ＧＰＳユニット３３が支持されている。前記高精度ＧＰＳユニット３３は、作業車両のＧＰＳユニット２１に比べて高精度に測位可能に構成されている。前記本体部３２には、本体部から水平方向外側に向かって延びるアーム部３４が支持されている。
【００２３】
アーム部３４の先端には、駆動源（図示せず）が配置されており、上下方向に延びる駆動軸には、回転翼３６が支持されている。実施例１では、アーム部３４が十字方向に延びて、各アーム部３４の先端には各回転翼３６が支持されている。すなわち、実施例１のドローン１は、いわゆる、クアドコプターとして構成されている。本体部３２の下部には、撮像部材の一例としてのドローン３１の下方を撮像する下方カメラ３７が支持されている。また、本体部３２の下部には、下方との距離を測定するレーダ３８が支持されている。
【００２４】
（コントローラ）
作業車両の制御システムＳは、操作部材の一例としてのコントローラ４１を有する。コントローラ４１は、本体部の一例としてのタブレット端末部４２を有する。タブレット端末部４２は、制御部（図示せず）や、通信ユニット（図示せず）を有する。また、タブレット端末部４２は、表示部の一例であり、入力部の一例としてのタッチパネル４３を有する。タッチパネル４３には、前記ドローン３１の下方カメラ３７の撮像画像等が表示される。タブレット端末部４２に対して左右には、操作部の一例としてのジョイスティック４４，４６が支持されている。左右のジョイスティック４４，４６が操作されることで、前記ドローン３１を作業者が遠隔操作可能に構成されている。
【００２５】
（機能ブロック図の説明）
図３は本発明の実施例１の作業車両の制御システムが有する機能ブロック図の説明図である。
【００２６】
図３において、実施例１の作業車両の制御システムＳは、ドローンの制御部ＣＡ、コントローラの制御部ＣＢ、トラクタの位置情報処理制御部ＣＣ、トラクタの車両制御部ＣＤを有する。各制御部ＣＡ〜ＣＤは、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）、ならびに発振器等を有する小型情報処理装置、いわゆる、マイクロコンピュータにより構成されており、前記ＲＯＭやＲＡＭ、不揮発性メモリ等の記憶部材に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
【００２７】
ここで、実施例１のトラクタ１において、位置情報処理制御部ＣＣと、車両制御部ＣＤとは、いわゆる、ＥＣＵ：Electronic Control Unitで構成されており、通信回線としてのＣＡＮ：Controller Area Networkで接続されている。ＣＡＮには、外部メモリＭｅが接続されており、トラクタ１の制御部ＣＣ，ＣＤが、外部メモリＭｅに対して互いにアクセス可能に構成されている。
【００２８】
図３において、ドローンの制御部ＣＡには、高精度ＧＰＳユニット３３や、下方カメラ３７、下方距離測定用のレーダ３８、飛行状態センサＳＮ１、通信ユニット（図示せず）などの出力信号が入力されている。
【００２９】
ここで、実施例１の飛行状態センサＳＮ１は、いわゆる、６軸ジャイロセンサにより構成されている。飛行状態センサＳＮ１は、ドローン３１に固定された３軸直交方向について、各軸方向の加速度と、各軸周りの角速度とを検出して、ドローン３１の加速度や姿勢状態などの飛行状態を検出する。実施例１では、ドローンの姿勢状態は、角速度の時間積分により重力方向に対する各軸の回転角度として検出可能である。すなわち、重力方向（重力加速度方向）を基準とする各軸周りの回転角度により、ドローン３１の姿勢状態を検出することが可能である。なお、実施例１では、６軸ジャイロセンサの構成を例示するが、加速度を検出するセンサと角速度を検出するセンサとを、別々に設ける構成も可能である。
【００３０】
また、制御部ＣＡは、回転翼３６のモータＭ１〜Ｍ４の制御信号や、通信ユニットの制御信号などを出力している。
【００３１】
図４は図３の要部説明図であり各制御部の説明図である。
図４において、ドローンの制御部ＣＡは、前記信号出力要素からの出力信号に応じた処理を実行して、前記制御要素に制御信号を出力する機能を有している。すなわち、制御部ＣＡは下記の機能手段を有している。
【００３２】
ドローンの測位手段ＣＡ１は、高精度ＧＰＳユニット３３の測位結果に基づいて、ドローン１の位置Ｄαを測位する。
飛行制御手段ＣＡ２は、コントローラ４１からの制御信号と、飛行状態センサＳＮ１とに基づいて、各モータＭ１〜Ｍ４の回転数を制御して、ドローン１の飛行高度、飛行方向、飛行速度、飛行姿勢を制御する。なお、実施例１の飛行制御手段ＣＡ２では、ドローン３１の上下方向が重力方向に対して成す傾斜角度が予め設定された範囲となるように制御される。すなわち、下方カメラ３７が重力方向に沿った下方を撮像するように飛行姿勢が制御される。
【００３３】
情報送信手段ＣＡ３は、下方カメラ３７で撮像した画像情報や、ドローン１の位置情報、ドローン３１の姿勢情報など、対応する時期に取得された情報を他の制御部に送信する。
【００３４】
（コントローラの制御部ＣＢ）
図３において、コントローラの制御部ＣＢには、タッチパネル４３や、ジョイスティック４４，４６、通信ユニット（図示せず）などの出力信号が入力されている。
また、制御部ＣＢは、通信ユニットの制御信号などを出力している。
【００３５】
図４において、モード設定手段ＣＢ１は、ドローン３１を、ジョイスティック４４，４６の操作に基づいて飛行させるマニュアル操作モードか、自律制御により飛行させる自律制御モードかを設定する。実施例１では、タッチパネル４３に表示されたメニューボタン（図示せず）が押されることで、マニュアル操作モードか、自律制御モードかを切り替え可能に構成されている。
マニュアル制御の送信手段ＣＢ２は、マニュアル操作モードが設定されている場合に、ジョイスティック４４，４６の操作に応じたドローン３１の制御信号を、ドローン３１に送信する。
【００３６】
図５はコントローラのタッチパネルに表示された画像の説明図であり、ドローンが撮像した画像の説明図である。
空撮表示手段ＣＢ３は、ドローン３１の下方カメラ３７の撮像画像４３ａをタッチパネル４３に表示する。図５において、実施例１では、前記撮像画像４３ａには、ドローン３１の下方に対応する領域に枠画像４３ｂ，４３ｃを重ねて表示する。ここで、枠画像４３ｂ，４３ｃは、ドローン３１が、トラクタ１の上方の予め設定された基準位置に移動した場合に、マーク２３，２２が内側となる位置に設定されている。
【００３７】
画像処理手段ＣＢ４は、マーク検出手段ＣＢ４ａと、トラクタ姿勢検出手段ＣＢ４ｂとを有し、下方カメラ３７の撮像画像４３ａを画像処理する。
マーク検出手段ＣＢ４ａは、下方カメラ３７の撮像画像４３ａを画像処理して、数字マーク２２と、車両位置特定マーク２３と、を検出する。
【００３８】
トラクタ姿勢検出手段ＣＢ４ｂは、撮像画像４３ａを画像処理して、撮像されたマーク２３の形状に基づきトラクタ１の姿勢変化を検出する。すなわち、図２において、前方部２３ａ１，２３ａ２が、後方部２３ａ３，２３ａ４よりも大きく撮像された場合には、トラクタ１が傾斜面を上っている姿勢と判別可能である。また、後方部２３ａ３，２３ａ４が、前方部２３ａ１，２３ａ２よりも大きく撮像された場合には、トラクタ１が傾斜面を下っている姿勢と判別可能である。さらに、右側部２３ａ１，２３ａ４が左側部２３ａ２，２３ａ３よりも大きく撮像された場合には、トラクタ１が左下に傾斜している姿勢と判別可能である。また、左側部２３ａ２，２３ａ３が右側部２３ａ１，２３ａ４よりも大きく撮像された場合には、トラクタ１が右下に傾斜している姿勢と判別可能である。すなわち、撮像画像４３ａ上の長方形部２３ａ１〜２３ａ４間の面積の大小に応じてトラクタ１の傾斜姿勢を判別可能である。よって、実施例１のトラクタ姿勢検出手段ＣＢ４ｂは、撮像画像４３ａにおける長方形部２３ａの各部２３ａ１〜２３ａ４の面積の割合を算出する。そして、算出された面積の割合に応じて、水平面に対するトラクタ１の姿勢を検出する。
【００３９】
自律制御手段ＣＢ５は、高さ測定手段ＣＢ５ａと、前方特定手段ＣＢ５ｂと、ズレ量演算手段ＣＢ５ｃと、移動量演算手段ＣＢ５ｄと、初期制御手段ＣＢ５ｅと、制御量演算手段ＣＢ５ｆと、制御量送信手段ＣＢ５ｇとを有する。自律制御手段ＣＢ５は、自律制御モードが設定されている場合に、ドローン３１の制御信号を、ドローン３１に送信する。すなわち、ジョイスティック４４，４６の操作に基づかずに、ドローン３１を飛行させる自律制御の制御信号を送信する。
【００４０】
高さ測定手段ＣＢ５ａは、レーダ３８の測定結果に基づいて、トラクタ１や地面に対するドローン３１の高さＬを測定する。
前方特定手段ＣＢ５ｂは、検出された車両位置特定マーク２３において、長方径部２３ａに対する三角形部２３ｂの先端の向きを、トラクタ１の前方と特定する。
【００４１】
ズレ量演算手段ＣＢ５ｃは、撮像画像４３ａ上において、ドローン３１と、トラクタ１との位置のズレ量ｕを演算する。図５において、実施例１のズレ量演算手段ＣＢ５ｃは、下方カメラ３７の真下に対応する十字位置Ｄから、車両位置特定マーク２３の三角部２３ａに対応して予め設定された目標位置Ｔまでのベクトル量をズレ量ｕとして演算する。すなわち、十字位置Ｄが目標位置Ｔに到達した場合には、撮像画像４３ａ上では、枠画像４３ｂ，４３ｃの内側にマーク２３，２２が移動する。
【００４２】
図６は撮像される物体と撮像画像との大きさの関係を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）を断面方向から見た図である。
移動量演算手段ＣＢ５ｄは、ズレ量ｕに基づいて、ドローン３１が基準位置に移動する場合に水平方向に移動すべき移動量ｍを演算する。図６において、撮像画像４３ａは、実際のトラクタ１が投影面α上に透視投影されて得られた画像と考えられる。よって、ズレ量ｕを、撮像された元のトラクタ１の大きさに変換する。実施例１では、下方カメラ３７の焦点距離と、ドローン３１が移動すべき基準の高さとに基づいて予め設定された係数ａに対して、ベクトル量である移動量ｍを、ｍ＝ａ・ｕと演算する。
【００４３】
初期制御手段ＣＢ５ｅは、自律制御モードが設定された場合に、撮像画像４３ａ上にマーク２３が検出されるまで、ドローン４１を上昇させる制御信号を送信する。
制御量演算手段ＣＢ５ｆは、レーダ３８の測定結果に基づいて、ドローン３１がトラクタ１に対して予め設定された高さとなるようにモータＭ１〜Ｍ４の制御量を演算する。また、制御量演算手段ＣＢ５ｆは、ドローン３１の向きを、トラクタ１の前方に合わせるためのモータＭ１〜Ｍ４の制御量を演算する。さらに、制御量演算手段ＣＢ５ｆは、移動量ｍに基づいてモータＭ１〜Ｍ４の制御量を演算する。すなわち、制御量演算手段ＣＢ５ｆは、ドローン３１が、前記基準位置に飛行移動する制御量を演算する。これにより、自律制御モードの場合には、数字マーク２２や車両位置特定マーク２３が下方カメラ３７の撮像範囲内に保持されるようにドローン３１が制御される。
【００４４】
制御量送信手段ＣＢ５ｇは、演算された制御量に応じた制御信号を、ドローン３１に送信する。
到達判別手段ＣＢ６は、ドローン３１が前記基準位置に到達したか否かを判別する。実施例１では、自律制御モードが設定された後に、ドローン３１がトラクタ１に対して予め設定された高さに移動し、且つ、トラクタ１のマーク２３，２２が、枠画像４３ｂ，４３ｃの内側に移動したことが検出された場合にドローン１が基準位置に到達したと判別する。なお、実施例１では、枠画像４３ｂ，４３ｃの内側に移動したか否かは、移動量ｍの大きさが所定の閾値以下であるか否かに基づいて判断される。
【００４５】
図７は本発明の実施例１の圃場情報の説明図である。
圃場情報の記憶手段ＣＢ１１は、複数の圃場Ｈを識別する圃場の識別情報や、各圃場の位置情報や外形情報、進入路（退出路）としての入出路Ｐ１情報等の圃場に関する圃場情報を記憶する。
【００４６】
図８は圃場の外形情報を入力する場合の説明図であり、（ａ）はドローンが圃場の上空を飛行している場合の説明図、（ｂ）は（ａ）に対応するコントローラに表示される画像の説明図である。
図９は図８の続きの説明図であり、（ａ）はドローンが圃場の上空を飛行している場合の説明図、（ｂ）は（ａ）に対応するコントローラに表示される画像の説明図である。
圃場外形設定手段ＣＢ１２は、開始の判別手段ＣＢ１２ａと、画像表示手段ＣＢ１２ｂと、位置入力手段ＣＢ１２ｃと、を有する。圃場外形設定手段ＣＢ１２は、圃場の外形を設定する。
【００４７】
開始の判別手段ＣＢ１２ａは、圃場の外形情報の設定を開始するか否かを判別する。実施例１では、タッチパネル４３に表示された外形を設定するためのボタン（図示せず）が入力された場合に、圃場Ｈを選択するボタン（図示せず）が入力された場合、選択された圃場Ｈについて圃場の外形情報の入力を開始する。
【００４８】
画像表示手段ＣＢ１２ｂは、タッチパネル４３に、撮像画像４３ａと、ドローン３１の位置Ｄαの情報画像４３ｄと、ボタン４３ｅ，４３ｆと、を表示する。なお、実施例１では、設定終了ボタン４３ｆは、位置設定ボタン４３ｅが４回入力された場合に表示する。
【００４９】
図１０は圃場の外形情報と入出路と障害位置の説明図であり、（ａ）は圃場の角位置が４つの場合の説明図、（ｂ）は（ａ）の圃場に障害位置が設定された場合の説明図である。
位置入力手段ＣＢ１２ｃは、位置設定ボタン４３ｅが入力される度に、ドローン３１の測位された位置Ｄαを圃場の外形情報の一例としての角位置Ｈαとして取得する。そして、設定終了ボタン４３ｆが入力された場合に、角位置Ｈαの入力の受付を終了する。これにより、例えば、図８〜図１０において、角位置Ｈα１，Ｈα２，Ｈα３，Ｈα４を順に直線で結んで圃場の外形が設定される。
【００５０】
追加情報の設定手段ＣＢ１３は、角位置追加手段ＣＢ１３ａと、入出路設定手段ＣＢ１３ｂと、障害位置設定手段ＣＢ１３ｃと、を有する。追加情報の設定手段ＣＢ１３では、タッチパネル４３上に圃場Ｈの画像を表示し、タッチされた圃場Ｈの位置に追加情報を設定する。
【００５１】
角位置追加手段ＣＢ１３ａは、追加情報として、追加の角位置Ｈαを設定する。
入出路設定手段ＣＢ１３ｂは、追加情報として、入出路Ｐ１を設定する。
障害位置入力手段ＣＢ１３ｃは、図１０（ｂ）において、追加情報として、電柱などの位置を示す障害位置Ｐ２を設定する。
【００５２】
登録手段ＣＢ１４は、タッチパネル４３のボタン（図示せず）が入力されると、設定された圃場Ｈに関する情報Ｈα、Ｐ１，Ｐ２を登録する。実施例１では、圃場情報の記憶手段ＣＢ１１に記憶された情報を更新する。
【００５３】
車両特定手段ＣＢ１５は、下方カメラ３７が撮像した数字マーク２２の撮像画像と、予め設定された複数の作業車両と数字マークとを対応させた参照情報と、に基づいて、数字マーク２２に対応する作業車両を特定する。例えば、実施例１の車両特定手段ＣＢ１５では、「０１」の数字マーク２２が検出されると、撮像された作業車両がトラクタ１であると特定する。
【００５４】
工程記憶手段ＣＢ１６は、作業車両毎に予め設定された作業工程の情報を記憶する。図７、図１０において、実施例１では、工程記憶手段ＣＢ１６は、作業工程の情報として、圃場Ｈの作業順が設定された作業順番Ｈ１〜Ｈ６情報や、圃場毎の作業を開始する作業起点Ｐ３情報、作業車両毎の車幅Ｗ情報などを記憶している。
【００５５】
作業情報の表示手段ＣＢ１７は、特定された作業車両に対応する作業工程に基づく画像を、表示部の一例としてのタッチパネル４３に表示する。図７、図１０において、実施例１では、作業工程に基づく画像として、圃場Ｈの案内経路Ｒ１、Ｒ２や、トラクタ１の作業中の位置Ｔα，Ｔβ、後述する作業マップ情報などの画像を、位置情報処理制御部ＣＣの処理に基づいて表示する。これにより、作業者に、作業工程を認識させ易くなる。また、作業者が、誤って作業車両に対応していない作業工程を参照してしまうことも抑制できる。さらに、図７において、作業順番Ｈ１〜Ｈ６に沿って圃場Ｈ間を移動する場合などに作業者にトラクタ１の位置を認識させ易くなっている。
【００５６】
（トラクタの位置情報処理制御部ＣＣ）
図３において、位置情報処理制御部ＣＣは、ＧＰＳユニット２１や、通信ユニット（図示せず）などの出力信号が入力されている。
また、位置情報処理制御部ＣＣは、通信ユニットの制御信号などを出力している。
図４において、位置情報処理制御部ＣＣは、前記信号出力要素からの出力信号に応じた処理を実行して、前記制御要素に制御信号を出力する機能を有している。
圃場情報の取得手段ＣＣ１は、コントローラ４１に記憶されている圃場情報や、作業工程の情報を取得して、外部メモリＭｅに記憶させる。
【００５７】
図１０において、作業予定情報の作成手段ＣＣ２は、車幅Ｗと、圃場の外形情報Ｈαと、入出路Ｐ１と、障害位置Ｐ２と、作業起点Ｐ３と、に基づいて、入出路Ｐ１から作業起点Ｐ３までの進入案内経路Ｒ１と、作業起点Ｐ３から入出路Ｐ１までの作業案内経路Ｒ２と、を作成する。ここで、作業予定情報の作成手段ＣＣ２では、障害位置Ｐ２が設定されている場合には、図１０（ｂ）に示すように、障害位置Ｐ２を回避した経路Ｒ１，Ｒ２を作成する。なお、経路Ｒ１，Ｒ２の作成については従来公知であり、例えば、特開平１０−６６４０５号公報などに記載されている。よって、経路Ｒ１，Ｒ２の作成についての詳細な説明は省略する。
【００５８】
自律作業情報の作成手段ＣＣ３は、特定された作業車両に対応する自律作業情報を作成する。実施例１の自律作業情報の作成手段ＣＣ３は、作業案内経路Ｒ２に沿った各位置に応じてトラクタ１の予定走行速度を設定する。また、自律作業情報の作成手段ＣＣ３は、作業案内経路Ｒ２に沿った各位置に応じてトラクタ１に装着された作業機（図示せず）の予定作業位置を設定する。
【００５９】
車両測位手段ＣＣ４は、測位可能フラグＦＬと、高精度測位手段ＣＣ４ａと、簡易測位手段ＣＣ４ｂとを有する。車両測位手段ＣＣ４はトラクタ１の位置Ｔα，Ｔβを測位する。
【００６０】
測位可能フラグＦＬは、初期値は「０」であり、自律制御モードが設定されてドローン３１が基準位置に到達したと判別された場合に「１」になる。そして、自律制御モードが終了した場合、すなわち、マニュアル操作モードに設定された場合に「０」となる。
【００６１】
高精度測位手段ＣＣ４ａは、測位可能フラグＦＬが「１」の場合に、高精度ＧＰＳユニット３３の測位結果に基づいて、トラクタ１の位置Ｔαを測位する。図２において、実施例１では、実際のトラクタ１上の位置Ｔ′からＧＰＳ受信機２１の配置位置までのズレを示すベクトル量ｕ０に基づいて、トラクタ１の位置Ｔαを測位する。すなわち、水平方向について、Ｔα＝Ｄα＋ｕ０と演算する。
【００６２】
簡易測位手段ＣＣ４ｂは、測位可能フラグＦＬが「０」の場合に、車載のＧＰＳユニット２１の測位結果に基づいて、トラクタ１の位置Ｔβを測位する。
作業マップ情報の作成手段ＣＣ５は、トラクタ１の位置Ｔα，Ｔβと、前記測位位置Ｔα，Ｔβで作業したか否かと、を記録した作業マップ情報を作成する。なお、実施例１の作業マップ情報には、測位位置Ｔα，Ｔβに対応させて、トラクタ１の姿勢変化に基づいて圃場表面の傾斜状態を記録する構成も可能である。
【００６３】
（トラクタの車両制御部ＣＤ）
車両制御部ＣＤは、車速センサＳＮ１１、ハンドル切れ角センサＳＮ１２、変速センサＳＮ１３等の信号出力要素からの出力信号が入力されている。
車両制御部ＣＤは、エンジンＥや、ステアリングモータＭ１１、変速装置ＨＳ、ブレーキシリンダＢＳ、その他の図示しない制御要素に接続されている。
【００６４】
自律制御手段ＣＤ１は、スリップの回避手段ＣＤ１ａと、オーバーランの回避手段ＣＤ１ｂと、を有する。自律制御手段ＣＤ１は、トラクタ１の位置Ｔαや、外部メモリＭｅに記憶された作業案内経路Ｒ２、予定走行速度、そして、トラクタの姿勢変化などに基づいて、エンジンＥや、ステアリングモータＭ１１、変速装置ＨＳ、ブレーキシリンダＢＳなどを制御する。これにより、作業案内経路Ｒ２に沿ってトラクタ１を自動で走行させる。また、実施例１の自律制御手段ＣＤ１は、測位位置Ｔαと、予定作業位置と、に基づいて、作業予定経路Ｒ２に沿って作業機１ａ（後述の図１４参照）に作業させる。ここで、自律制御手段ＣＤ１では、トラクタ１が傾斜面を上っている場合にはエンジンＥの回転数を上げ、トラクタ１が傾斜面を下っている場合にはエンジンＥの回転数を下げ、予定走行速度に合わせ易くする。
【００６５】
なお、実施例１では、作業案内経路Ｒ２に沿ってトラクタ１を自律制御させる構成を例示するが、これに限定されない。例えば、進入案内経路Ｒ１に沿って自律制御させる構成が可能である。また、図７において、圃場の情報や作業順番Ｈ１〜Ｈ６に基づいて、圃場の入出路Ｐ１から次の圃場の入出路Ｐ１までが設定された経路に基づいて自律制御によりトラクタ１を移動させる構成も可能である。
【００６６】
スリップの回避手段ＣＤ１ａは、トラクタ１の走行速度が、設定された予定走行速度に比べて所定の速度以上遅い場合に、エンジンＥの回転を低下させる。なお、実施例１ではエンジンＥの回転を低下させる構成を例示したが、これに限定されず、エンジンＥの回転は低下させずに、伝達速度を切り替えて車輪２，２，３，３の回転を低下させる構成も可能である。
【００６７】
オーバーランの回避手段ＣＤ１ｂは、トラクタ１の走行速度が、設定された予定走行速度に比べて所定の速度以上速い場合に、エンジンＥの回転を低下させる。なお、実施例１ではエンジンＥの回転を低下させる構成を例示したが、これに限定されず、エンジンＥの回転は低下させずに、伝達速度を切り替えて車輪２〜３の回転を低下させる構成も可能である。
【００６８】
なお、トラクタ１などの作業車両を作業案内経路Ｒ２などに基づいて、自律制御により無人走行作業させる構成は、従来公知の構成を適用可能である。よって、回避手段ＣＤ１ａ，ＣＤ１ｂ以外についての自律制御手段ＣＤ１の詳細な説明は省略する。なお、作業車両を自律制御させる構成は、例えば、特開平１０−６６４０５号公報等に記載されている。
【００６９】
（実施例１の流れ図の説明）
次に、実施例１の作業車両の制御システムにおける制御の流れを流れ図、いわゆるフローチャートを使用して説明する。なお、以下では、圃場の外形情報の入力処理と、ドローンの追従制御処理と、トラクタの自律制御処理とについて説明する。圃場の外形情報の入力処理と、ドローンの追従制御処理と、トラクタの自律制御処理以外の他の処理は簡単であるため、フローチャートを用いた説明は省略する。
【００７０】
（圃場の外形情報の入力処理のフローチャートの説明）
図１１は圃場の外形情報の入力処理のフローチャートの説明図である。
図１１のフローチャートの各ステップＳＴの処理は、作業車両の制御システムＳの制御部ＣＡ〜ＣＤに記憶されたプログラムに従って行われる。また、この処理は作業車両の制御システムＳの他の各種処理と並行して実行される。
図１１に示すフローチャートはドローン３１およびコントローラ４１の電源投入により開始される。
【００７１】
図１１のＳＴ１において、圃場の外形情報の設定の開始の入力があるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ２に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１を繰り返す。
ＳＴ２において、外形情報の設定をする圃場が選択されたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ３に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２を繰り返す。
ＳＴ３において、入力数ｎを１とする（ｎ＝１とする。）。そして、ＳＴ４に進む。
【００７２】
ＳＴ４において、入力数ｎが４以下（ｎ≦４）か否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ５に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ９に進む。
ＳＴ５において、次の（１）〜（３）の処理を実行する。そして、ＳＴ６に進む。
（１）撮像画像４３ａを表示する。
（２）ドローン３１の位置Ｄαの情報画像４３ｄを表示する。
（３）位置設定ボタン４３ｅを表示する。
【００７３】
ＳＴ６において、位置設定ボタン４３ｅの入力があるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ７に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ６を繰り返す。
ＳＴ７において、次の（１），（２）の処理を実行する。そして、ＳＴ８に進む。
（１）入力数ｎを記憶する。
（２）ドローン３１の位置Ｄαを角位置Ｈαｎとして記憶する。
【００７４】
ＳＴ８において、入力数ｎに１加算する（ｎ＝ｎ＋１）。そして、ＳＴ４に戻る。
ＳＴ９において、次の（１）〜（４）の処理を実行する。そして、ＳＴ１０に進む。
（１）撮像画像４３ａを表示する。
（２）ドローン３１の位置Ｄαの情報画像４３ｄを表示する。
（３）位置設定ボタン４３ｅを表示する。
（４）設定終了ボタン４３ｆを表示する。
【００７５】
ＳＴ１０において、位置設定ボタン４３ｅの入力があるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ７に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１１に進む。
ＳＴ１１において、設定終了ボタン４３ｆの入力があるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１に戻り、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１０に戻る。
【００７６】
（ドローンの追従制御処理のフローチャートの説明）
図１２はドローンの追従制御処理のフローチャートの説明図である。
図１２のフローチャートの各ステップＳＴの処理は、作業車両の制御システムＳの制御部ＣＡ〜ＣＤに記憶されたプログラムに従って行われる。また、この処理は作業車両の制御システムＳの他の各種処理と並行して実行される。
【００７７】
図１２に示すフローチャートはドローン３１およびコントローラ４１の電源投入により開始される。
図１２のＳＴ５１において、自律制御モードの設定が入力されたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ５２に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ５１を繰り返す。
【００７８】
ＳＴ５２において、ドローン３１を上昇させる。そして、ＳＴ５３に進む。
ＳＴ５３において、撮像画像４３ａ上においてマーク２３が検出されたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ５４に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ５２に戻る。
【００７９】
ＳＴ５４において、次の（１），（２）の処理を実行する。そして、ＳＴ５５に進む。
（１）車両位置特定マーク２３の三角形部２３ｂに基づいて、トラクタ１の向きを検出する。
（２）十字位置Ｄと目標位置Ｔとのズレ量ｕを演算する。
【００８０】
ＳＴ５５において、ズレ量ｕを移動量ｍに変換する。そして、ＳＴ５６に進む。
ＳＴ５６において、高さと、向きと、ズレ量と、に基づいてドローン３１が基準位置に移動する制御量を演算する。そして、ＳＴ５７に進む。
【００８１】
ＳＴ５７において、演算された制御量に基づいた制御信号をドローン３１に送信する。すなわち、ドローン３１を基準位置に飛行させる。そして、ＳＴ５８に進む。
ＳＴ５８において、自律制御モードが終了したか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ５１に戻り、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ５４に戻る。
【００８２】
（トラクタの自律制御処理）
図１３はトラクタの自律制御処理のフローチャートの説明図である。
図１３のフローチャートの各ステップＳＴの処理は、作業車両の制御システムＳの制御部ＣＡ〜ＣＤに記憶されたプログラムに従って行われる。また、この処理は作業車両の制御システムＳの他の各種処理と並行して実行される。
【００８３】
図１３に示すフローチャートはトラクタ１のキーがオンになった場合に開始される。
図１３のＳＴ１０１において、自律制御のスイッチ（図示せず）が入力されたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１０２に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１０１を繰り返す。
ＳＴ１０２において、測位可能フラグＦＬが「１」であるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１０３に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１０２を繰り返す。
【００８４】
ＳＴ１０３において、ドローン３１の高精度ＧＰＳユニット３３の測位結果に基づいてトラクタ１の位置Ｔαを測位する。そして、ＳＴ１０４に進む。
ＳＴ１０４において、次の（１），（２）の処理を実行する。そして、ＳＴ１０５に進む。
（１）トラクタ１の位置Ｔαに基づいて、トラクタ１を作業案内経路Ｒ２に沿って自律走行させる。
（２）トラクタ１の位置Ｔαに基づいて、トラクタ１を作業案内経路Ｒ２に沿って作業させる。
【００８５】
ＳＴ１０５において、作業案内経路Ｒ２に沿った自律制御が終了したか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１０１に戻り、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１０３に戻る。
【００８６】
図１４は実施例１の作業車両の制御システムの作用説明図である。
図１４において、前記構成を備えた実施例１の作業車両の制御システムＳでは、ドローン３１の自律制御モードに設定されると、ドローン３１が上昇して下方カメラ３７で下方を撮像する。下方カメラ３７で撮像された撮像画像４３ａは画像処理されて、トラクタ１のマーク２２，２３が検出されると、検出された数字マーク２２に基づいて作業車両が特定される。また、検出された車両位置特定マーク２３に基づいてトラクタ１の向きや移動量などが演算される。
【００８７】
そして、向きや移動量に基づいてドローン３１は、トラクタ１の走行に追従するように飛行制御される。よって、実施例１の作業車両の制御システムＳでは、自律制御により、ドローン３１が、トラクタ１の位置に対応して飛行する。
【００８８】
ここで、実施例１の作業車両の制御システムＳでは、トラクタ１が自律制御により予定案内経路Ｒ２に沿って移動する場合に、ドローン３１に備えられた高精度ＧＰＳユニット３３の測位結果に基づいて、トラクタ１の位置Ｔαが測位される。すなわち、トラクタ１は、トラクタ１自体ではなくドローン３１に搭載されたＧＰＳユニット３３で位置Ｔαが測位され、ステアリングやエンジンが制御される。
【００８９】
ここで、従来の技術では、ＧＰＳ装置自体は作業車両に備えられていた。したがって、買い換えなどにより作業車両を更新したり、複数の作業車両を所有したりする場合に、それらの作業車両で測位しようとすると、測位装置を付け替えるか、それぞれ個別に測位装置を備える必要があった。特に、高精度の測位を行なう場合には、高価な測位装置が必要となり易い。よって、個別に測位装置を備え付ける場合には、高費用化し易いという問題があった。また、測位装置を付け替える場合には、付け替え作業が生じて手間がかかるという問題があった。
【００９０】
これに対して、実施例１の作業車両の制御システムＳでは、ドローン３１に備えられた高精度ＧＰＳユニット３３の測位結果に基づいて、トラクタ１の位置Ｔαが測位される。したがって、更新後の作業車両や、複数の作業車両で測位をする場合にも、共通のドローン３１を使用して測位が可能である。よって、測位装置を付け替える作業や、個別に測位装置を備え付ける必要性が抑制されている。特に、実施例１では、ドローン３１に高精度ＧＰＳユニット３３が備えられており、高価な高精度ＧＰＳユニット３３の数が少なくて済む。よって、作業車両毎に高精度ＧＰＳユニットを設ける場合に比べて、費用を抑制し易くなっている。
【００９１】
なお、トラクタ１には、ＧＰＳユニット２１が備えられている。よって、作業者が運転する場合など、高精度の位置Ｔαが必要でない場合には、ドローン３１を飛行させずに、車載のＧＰＳユニット２１に基づいて位置Ｔβを測位可能である。したがって、例えば、作業者がトラクタ１を作業起点Ｐ３まで運転して移動させる場合でも、進入案内経路Ｒ１と、トラクタ１の位置Ｔβとを作業者が参照して、精度良くトラクタ１を作業起点Ｐ３まで運転し易くなっている。
【００９２】
また、実施例１では、ドローン３１が基準位置に到達したと判別され測位可能フラグＦＬが「１」になった場合に、ドローン３１でトラクタ１の位置Ｔαが測位される。すなわち、移動量ｍが小さい値の範囲に収まり、トラクタ１とドローン３１との位置関係が安定した場合に、ドローン３１の高精度ＧＰＳユニット３３に基づいて測位される。よって、ドローン３１がトラクタ１から離間しているにも関わらず、ドローン３１の位置Ｄαに基づいてトラクタ１が測位される場合に比べて、トラクタ１の位置Ｔαの信頼性が向上している。
【００９３】
なお、本実施例では、測位可能フラグＦＬが「１」になった場合、トラクタ１とドローン３１の位置関係が安定し易くなるため、ドローン３１が基準位置に一致したか否かに関わらず、ドローン３１の位置Ｄαに基づいてトラクタ１の位置Ｔαを測位する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、ドローン３１が基準位置に移動したか否かを判別し続ける構成とし、基準位置に移動したと判別された場合にのみ、ドローン３１の位置Ｄαに基づいてトラクタ１の位置Ｔαを測位する構成も可能である。
【００９４】
さらに、実施例１では、ドローン３１の自律制御に使用される画像処理は、ドローン３１の制御部ＣＡではなく、コントローラ４１の制御部ＣＢで行われる。よって、ドローン３１の制御部ＣＡで画像処理する場合に比べて、ドローン３１の制御部ＣＡの処理能力を低くすることが可能であり、構成を簡素にし易い。したがって、実施例１では、ドローン３１を軽量化し易くなっている。
【００９５】
また、ドローン３１は上下方向が重力方向に対して傾斜し過ぎないように姿勢制御される。よって、下方カメラ３７は重力方向下方を向いた状態で保持され易い。したがって、撮像された車両識別マーク２３の形状、すなわち、長方形部２３ａの各部２３ａ１〜２３ａ４の面積比に応じて、トラクタ１の姿勢を検出することが可能である。よって、トラクタ１の姿勢に基づいて精度良くトラクタ１を自律制御走行可能となっている。
【００９６】
また、実施例１では、ドローン３１に備えられたレーダ３８で、トラクタ１に対する高さを測定して、ドローン３１とトラクタ１との間の高さが一定となるようにドローン３１が制御される。よって、ドローン３１とトラクタ１の位置関係が安定し易く、ドローン３１の高精度ＧＰＳユニット３３に基づくトラクタ１の位置Ｔαの信頼性が向上し易くなっている。
【００９７】
なお、実施例１ではレーダ３８により、トラクタ１のキャビン７に対する高さを測定する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、レーダ３８に替えて、ステレオ撮像可能なカメラを設け、トラクタ１やマーク２３のステレオ視に基づいて、トラクタ１とドローン３１の距離を測定する構成が可能である。また、カメラのオートフォーカス機構により、車両位置マークにピントがあった焦点距離に基づいて、ドローン３１とトラクタ１の距離を測定することも可能である。なお、下方カメラ３７やレーダ３８に替えて、高度センサに基づいて、ドローン３１の高度を検出する構成も可能である。
【００９８】
さらに、実施例１のトラクタ１のＣＡＮには、各制御部ＣＣ，ＣＤでアクセス可能な外部メモリＭｅが接続されており、外部メモリＭｅに圃場情報や、作業工程の情報、作成された経路Ｒ１,Ｒ２の情報などが記憶される。ここで、圃場情報などはデータ量が大きくなり易い。よって、各制御部ＣＣ，ＣＤの内部メモリに圃場情報などを保持する構成では、各制御部ＣＣ，ＣＤが必要な情報にアクセスする場合に、ＣＡＮを流れるデータ通信量が増加し易い。これに対して、外部メモリに保持される実施例１では、制御部ＣＣ，ＣＤ間の相互通信が不要となり易く、ＣＡＮの負荷を減らし易くなっている。したがって、実施例１のＣＡＮでは通信遅延などが生じ難くなっている。
【００９９】
また、実施例１では、実際にドローン３１を圃場上空を飛行させ、圃場の外形形状に関する情報Ｈαを設定可能である。ここで、航空写真に基づいて圃場の形状などの位置情報を設定することも考えられるが、航空写真は、圃場表面から遠い上空から撮像されていることが多い。よって、航空写真に基づく構成では、設定した位置情報のズレが生じ易い。これに対して、実施例１では、ドローン３１を低空で飛行させることが可能であり、作業者が撮像映像４３ａを見ながらジョイスティック４４，４６を操作することでドローン３１を圃場外周に合わせて飛行させ易い。特に、ドローン３１には高精度ＧＰＳユニット３３が備えられている。よって、高精度の角情報Ｈαを取得し易くなっている。なお、実施例１では、追加の角情報Ｈαや、入出路Ｐ１、障害位置Ｐ２などを入力可能であり、圃場Ｈの情報を修正することが可能である。よって、圃場の情報の精度を改善し易くなっている。
【０１００】
また、実施例１では、トラクタ１の走行速度が、予定走行速度に比べて所定の速度以上遅い場合には、スリップが多いと判断して、エンジンＥの回転を低下させる。よって、車輪２，３の回転が遅くなり、トラクタ１が大きくスリップすることが回避され易くなっている。また、実施例１では、トラクタ１の走行速度が、設定された予定走行速度に比べて所定の速度以上速い場合には、圃場の斜面でオーバーランしていると判断して、エンジンＥの回転を低下させる。よって、トラクタ１が減速されており、急な斜面などでオーバーランすることが回避され易くなっている。
【０１０１】
（他の形態）
図１５は図３の要部説明図であり他の形態の各制御部の説明図である。
図１６はドローンの姿勢が傾斜した場合に撮像される物体と撮像画像との関係を示す説明図である。
【０１０２】
（コントローラの制御部ＣＢ）
図１５に示すコントローラの制御部ＣＢは、図４に示す画像処理手段ＣＢ４と、自律制御手段ＣＢ５と、に替えて、画像処理手段ＣＢ４′と、自律制御手段ＣＢ５′と、を有する。
本形態の画像処理手段ＣＢ４′は、図４のトラクタ姿勢検出手段ＣＢ４ｂに替えて、トラクタ姿勢検出手段ＣＢ４ｂ′を有する。また、本形態の画像処理手段ＣＢ４′には、再現手段ＣＢ４ｃ′が追加されている。
【０１０３】
再現手段ＣＢ４ｃ′は、ドローン３１の姿勢情報と、撮像画像４３ａとに基づいて、元の撮像された物体を仮想三次元空間上に再現する。図１６において、本形態の再現手段ＣＢ４ｃ′は、ドローン３１の姿勢状態に関する姿勢情報に基づいて下方カメラ３７の撮像方向、すなわち、ドローン３１の下方（図１６のｎで示す方向）を取得する。また、再現手段ＣＢ４ｃ′は、方向ｎに沿って測定レーダ３８が測定した距離Ｌだけ、下方カメラ３７から離れた位置Ｄ′を特定する。さらに、前記位置Ｄ′において重力方向（図１６のｇで示す方向）に垂直な平面状の仮想面βを設定する。すなわち、距離Ｌの部分にトラクタ１のキャビン７に対応する仮想面βを設定する。そして、投影面α上の撮像画像４３ａを仮想面β上に逆投影する。本形態では、撮像画像４３ａ上のズレ量ｕと、車両位置特定マーク２３とを、仮想面βに逆投影する。また、ドローン３１の位置Ｄαから重力方向に沿って仮想面βに垂れた垂線の足の位置ＨＤも演算する。
【０１０４】
本形態のトラクタ姿勢検出手段ＣＢ４ｂ′は、撮像画像４３ａに替えて、仮想面β上に変換された車両位置特定マーク２３に基づいてトラクタ１の姿勢を検出する。すなわち、前述した図４に示すトラクタ姿勢検出手段ＣＢ４ｂでは、撮像画像４３ａにおける各部２３ａ１〜２３ａ４の面積比に基づいて姿勢情報を検出した。しかし、下方カメラ３７の撮像方向が重力方向に対して傾斜している場合、水平のキャビン７上面から撮像される画像の形状は歪む。そこで、本形態では、仮想面βに投影変換された画像に基づいて、トラクタ１の姿勢を検出する。よって、図４のトラクタ姿勢検出手段ＣＢ４ｂに比べて、本形態のトラクタ姿勢検出手段ＣＢ４ｂ′は、より正確にトラクタ１の姿勢を検出し易くなっている。
【０１０５】
図１７はドローンがズレ量の方向に傾斜した場合のズレ量と移動量の関係の説明図であり、（ａ）は下方カメラの向きが真下の場合の説明図、（ｂ）はドローンが傾斜して下方カメラの撮像方向が傾斜した場合の説明図、（ｃ）は（ｂ）とは異なる場合の説明図、（ｄ）は（ｂ），（ｃ）とは異なる場合の説明図である。
【０１０６】
移動量演算手段ＣＢ５ｄ′は、ドローンの姿勢情報と、ズレ量ｕとに基づいて、ドローン３１が基準位置に移動する場合に水平方向に移動すべき移動量ｍを演算する。図１６、図１７において、ドローン３１が傾斜している場合、ドローン３１の水平方向の位置ＨＤは、下方カメラ３７の撮像方向ｎが示す位置Ｄ′とは異なる。そこで、本形態の移動量演算手段ＣＢ５ｄ′では、実際の位置関係に対応する仮想面βにおいて、投影されたズレ量ｕ′の終点を目標位置Ｔ′とする。そして、位置ＨＤから目標位置Ｔ′までのベクトル量をドローン３１が水平方向に移動すべき移動量ｍとして演算する。
【０１０７】
（トラクタの位置情報処理制御部ＣＣ）
図１５に示すトラクタの位置情報処理制御部ＣＣは、図４に示す高精度測位手段ＣＣ４ａに替えて、高精度測位手段ＣＣ４ａ′を有する。
高精度測位手段ＣＣ４ａ′は、測位可能フラグＦＬが「１」の場合に、高精度ＧＰＳユニット３３の測位結果に基づいて、トラクタ１の位置Ｔαを測位する。本形態では、ドローン３１の位置Ｄαと、ベクトル量ｕ０と、移動量ｍとに基づいて、トラクタ１の位置Ｔαを測位する。すなわち、水平方向について、Ｔα＝Ｄα＋ｕ０＋ｍと演算する。よって、本形態では、基準位置から離れた位置でドローン３１の位置Ｄαが測位されても、離れてずれた分がｍで補正されており、誤差が少なくなっている。
【０１０８】
本形態の作業車両の制御システムＳでも、図１〜図１４で説明した作業車両の制御システムＳと同様に、ドローン３１に備えられた高精度ＧＰＳユニット３３の測位結果に基づいて、トラクタ１の位置Ｔαが測位される。よって、測位装置の付け替え作業や、個別に測位装置を備え付ける必要性を抑制しつつ、トラクタ１の位置Ｔαを高精度に測位可能になっている。
【０１０９】
特に、本形態では、ドローン３１の姿勢情報に基づいて撮像画像４３ａが処理される。ドローン３１の姿勢が傾斜した場合、ドローン３１に固定された下方カメラ３７の撮像方向も変化する。このとき、物体が透視投影される撮像画像４３ａ上では、図１６、図１７に示すように、位置関係が実際の三次元空間とは異なる情報として認識され易い。
【０１１０】
これに対して、本形態では、ドローン３１の姿勢情報に基づいて撮像画像４３ａを、トラクタ１にキャビン７上面に対応する仮想面βに逆投影させており、実際の元の位置関係を正確に取得し易くなっている。したがって、本形態では下方カメラ３７が真下を向いている前提で撮像画像４３ａを処理する構成に比べて、より正確にトラクタ１の位置Ｔαが測定され易くなっている。よって、ドローン３１が高速に移動する場合や、気象条件が悪い場合など、ドローン３１の姿勢が傾斜し易い場合にも有効である。
【０１１１】
なお、本形態では、高さＬに基づいて移動量ｍが演算される。また、移動量ｍと、ドローン３１の位置Ｄαとに基づいて、トラクタ１の位置Ｔαが測位される。よって、移動量ｍやトラクタ１の位置Ｔαが、Ｌやｍに基づかない場合に比べて精度が高くなり易い。
【０１１２】
（他の形態２）
図１８は他の形態の作業車両の制御システムの説明図である。
図１８に示す作業車両の制御システムＳでは、図１〜図１７で説明した作業車両の制御システムＳの構成に加えて、下記の構成を有する。すなわち、図１８において、トラクタ１のキャビン７には、送電側の共振コイル６１が支持されている。送電側の共振コイル６１は、ＬＣ共振コイルとして構成されている。送電側の共振コイル６１は、キャビン７のルーフ７ａ内部の中央部に配置されている。図１８に示す構成では、ドローン３１が自律制御モードの場合に、送電側の共振コイル６１に高周波電力が供給される。
【０１１３】
ドローン３１の下部には、前記送電側の共振コイル６１に対して磁界共振可能な受電側の共振コイル６２が支持されている。受電側の共振コイル６２はバッテリー（図示せず）に電気的に接続されている。また、ドローン３１の上部には、太陽電池パネル６３が支持されている。受電側の共振コイル６２や太陽電池パネル６３はバッテリー（図示せず）に電気的に接続されている。
【０１１４】
よって、図１８に示す作業車両の制御システムＳでは、図１〜図１７に示す構成の作用に加えて、ドローン３１が基準位置に移動して、トラクタ１の送電側の共振コイル６１とドローン３１の受電側の共振コイル６２とが対向すると、磁界共鳴の作用により、受電側の共振コイル６２には電流が流れバッテリーが充電される。また、太陽光などを太陽電池パネル６３が受けると、バッテリーが充電される。よって、本形態では、ドローン３１のバッテリー切れが生じ難くなっており、充電可能でない場合に比べて長時間飛行し易くなっている。
【０１１５】
特に、図１８では、送電側の共振コイル６１はルーフ７ａ内部に配置されており、ルーフ７ａ上部に配置する場合に比べて、防水性を確保するのが容易である。また、送電側の共振コイル６１はルーフ７ａ中央部に配置されている。ここで、キャビン７にはエアコンが配置されることが多い。このとき、エアコンはキャビン７の前方または後方に設置され、送風ダクトが両側に配置される。よって、ルーフ７ａの中央部に空間が生じ易い。したがって、図１８に示す構成では、ルーフ７ａの空間内部を有効に活用し易くなっている。
【０１１６】
（他の形態３）
図１９は図１８とは別の形態の作業車両の制御システムの説明図である。
図１８に示す形態では、キャビン７のルーフ７ａ中央部に送電側の共振コイル６１を配置する構成を例示したが、これに限定されない。図１９に示すように、キャビン７のルーフ７ａ外周に送電側の共振コイル６１を配置することも可能である。ここで、ルーフ７ａ外周はデザイン要素として作成されることが多く、外周内部にはデッドスペースが存在し易い。そこで、図１９に示すように、ルーフ７ａ外周に送電側の共振コイル６１を配置して、ルーフ７ａ内の空間を有効利用することも可能である。
【０１１７】
なお、ルーフ７ａ内側にコイル６１を配置する構成に替えて、ルーフ７ａ表面上部に送電側の共振コイル６１を配置する構成も可能である。また、図１８、図１９では、磁界共鳴方式のコイル６１，６２で電力を供給する構成を例示したが、これに替えて、電磁誘導方式に対応した送電側のコイルと、受電側のコイルとにより、電力を供給する構成が可能である。
【０１１８】
また、コイル６１，６２を用いた構成に限定されず、マイクロ波を送信するアンテナをキャビン７に設け、ドローン３１に前記マイクロ波を受信するアンテナを設けることも可能である。これにより、電波方式で、ドローン３１のバッテリーを充電する構成も可能である。
【０１１９】
また、この場合、ドローン３１に、前記マイクロ波とは周波数が異なる電波など発信する構成を設ける。そして、ドローン３１が送信アンテナからマイクロ波を受信可能な位置に移動した場合に、ドローン３１から前記周波数が異なる電波を発信する。そして、トラクタ１が前記電波を受信した場合に、マイクロ波を送信する構成が可能である。
【０１２０】
さらに、例えば、ドローン３１のバッテリーの残量を判別する制御手段を設け、バッテリーの残量が少ない場合にのみ給電する構成とすることが可能である。これにより、常時給電する構成に比べて、トラクタの燃料消費が抑制され易くなる。
【０１２１】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
【０１２２】
実施例１の作業車両の制御システムＳにおいて、各制御部ＣＡ〜ＣＤが備える手段は、他の制御部ＣＡ〜ＣＤが備える構成も可能であり、分散処理などが可能である。また、外部のサーバなどと情報を送受信可能として、外部のサーバで処理した情報を各制御部ＣＡ〜ＣＤに送信する構成も可能である。よって、例えば、サーバで、マーク２２，２３の検出処理などの画像処理を行う構成が可能である。また、圃場情報などはサーバに登録してサーバから各制御部ＣＡ〜ＣＤに送信する構成が可能である。さらに、実施例１では、ドローン３１の自律制御の制御量を演算する場合には、コントローラ４１の制御部ＣＢで処理したが、これに替えて、ドローン３１の制御部ＣＡで処理する構成も可能である。
【０１２３】
前記実施例では、ドローン３１が一台のトラクタ１を撮像する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、一機のドローン３１で複数台の作業車両を同時に撮像し、作業車両毎のマーク２２，２３に基づいて、作業車両を特定すると共に、各作業車両のズレ量と、ドローン３１の位置Ｄαとに基づいて作業車両の位置を測位する構成が可能である。
【０１２４】
また、コントローラ４１ではジョイスティック４４，４６を省略し、タッチパネル４３で操作する構成も可能である。さらに、ドローン３１のマニュアル操作を不能とし、電源投入時から自律制御でのみドローン３１を飛行させる構成も可能である。また、作業者がトラクタ１を運転する場合に、ドローン３１を飛行させて、高精度ＧＰＳユニット３３でトラクタ１の位置Ｔαを測位する構成も可能である。さらに、通常時は車載のＧＰＳユニット２１に基づく位置Ｔβで作業し、高精度の作業が必要な場合にのみ、ドローン３１を飛行させてトラクタ１の位置Ｔαを測位する構成も可能である。この場合、ドローン３１の消費電力を抑制し易くなる。
【符号の説明】
【０１２５】
１  トラクタ（作業車両）        １ａ  作業機
２，２  前輪                    ３，３  後輪
４  エンジンルーム
５  トランスミッションケース    ６  ボンネット
７  キャビン                    ８  運転座席
１１  ステアリングハンドル      １２  クラッチペダル
１３  アクセルペダル            ２１  ＧＰＳユニット
２２  数字マーク                ２３  車両位置特定マーク
２３ａ  長方形部                ２３ａ１  右前部
２３ａ２  左前部                ２３ａ３  左後部
２３ａ４  右後部                ２３ｂ  三角形部
３１  ドローン（無人航空機）    ３２  本体部
３３  高精度ＧＰＳユニット（測位装置）
３４  アーム部
３６  回転翼                    ３７  カメラ
３８  レーダ                    ４１  コントローラ
４２  タブレット端末部          ４３  タッチパネル
４３ａ  撮像画像                ４３ｂ，４３ｃ  枠画像
４３ｄ  ドローンの位置の情報画像
４３ｅ  位置設定ボタン          ４３ｆ  設定終了ボタン
４４  ジョイスティック          ４６  ジョイスティック
６１  送電共振コイル            ６２  受信共振コイル
６３  太陽電池パネル            ＢＳ  ブレーキシリンダ
ＣＡ  ドローンの制御部          ＣＡ１  ドローンの測位手段
ＣＡ２  飛行制御手段            ＣＢ  コントローラの制御部
ＣＢ１  モード設定手段          ＣＢ２  マニュアル制御の送信手段
ＣＢ３  空撮表示手段            ＣＢ４  画像処理手段
ＣＢ４ａ  マーク検出手段
ＣＢ４ｂ，ＣＢ４ｂ′  トラクタ姿勢検出手段
ＣＢ４ｃ′  再現手段
ＣＢ５  自律制御手段            ＣＢ５ａ  高さ測定手段
ＣＢ５ｂ  前方特定手段          ＣＢ５ｃ  ズレ量演算手段
ＣＢ５ｄ  初期制御手段          ＣＢ５ｅ  制御量演算手段
ＣＢ５ｆ  制御量送信手段        ＣＢ６  到達判別手段
ＣＢ１１  圃場情報の記憶手段    ＣＢ１２  圃場外形設定手段
ＣＢ１２ａ  開始の判別手段      ＣＢ１２ｂ  画像表示手段
ＣＢ１２ｃ  位置入力手段        ＣＢ１３  追加情報の設定手段
ＣＢ１３ａ  角位置追加手段      ＣＢ１３ｂ  入出路設定手段
ＣＢ１３ｃ  障害位置設定手段    ＣＢ１４  登録手段
ＣＢ１５  車両特定手段          ＣＢ１６  工程記憶手段
ＣＢ１７  作業情報の表示手段    ＣＣ  トラクタの位置情報処理制御部
ＣＣ１  圃場情報の取得手段      ＣＣ２  作業予定情報の作成手段
ＣＣ３  自律作業情報の作成手段  ＣＣ４  車両測位手段
ＣＣ４ａ  高精度測位手段        ＣＣ４ｂ  簡易測位手段
ＣＣ５  作業マップ情報の作成手段
ＣＤ  トラクタの車両制御部      ＣＤ１  自律制御手段
ＣＤ１ａ  スリップの回避手段    ＣＤ１ｂ  オーバーランの回避手段
Ｄ  十字位置
Ｄα  ドローンの位置            ＦＬ  測位可能フラグ
Ｅ  エンジン                    Ｈ  圃場
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６  作業順番
ＨＤ  ドローンの真下の位置
ＨＳ  変速装置
Ｈα（Ｈα１，Ｈα２，Ｈα３，Ｈα４，…，Ｈαｎ）  角位置
Ｐ１  入出路                    Ｐ２  障害位置
Ｐ３  作業起点                  Ｒ１  進入案内経路
Ｒ２  作業案内経路
Ｓ  作業車両の制御システム      ＳＮ１  加速度センサ
ＳＮ１１  車速センサ            ＳＮ１２  ハンドル切れ角センサ
ＳＮ１３  変速センサ            Ｍ１１  ステアリングモータ
Ｔ  目標位置
Ｔα  高精度ＧＰＳユニットに基づくトラクタの位置
Ｔβ  ＧＰＳユニットに基づくトラクタの位置
ｕ  ズレ量                      Ｗ  車幅
ｍ  移動量
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４  モータ
Ｍｅ  外部メモリ
【図１】
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【図２】
0006707984.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006707984.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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