(57)【要約】【課題】農地における除草作業を効率よく確実に行えるようにする。【解決手段】農機３００は、位置標定装置４１１によって標定される現在位置と記憶しているコースとに基づき操舵機構又は動力機構を制御して自律走行しつつ農作業を行う。農機３００は、自律走行に際し植え付け機構により農作物５の植え付けを行うとともに植え付けを行った位置を植え付け位置として記憶する。農機３００は、除草のための自律走行に際し記憶している植え付け位置以外の位置に存在する植物を除草機構により除草する。農機３００は、自律走行中に記憶している植え付け位置以外の位置に植物が存在することを検知すると除草機構により当該植物を除草する。また検知した植物が雑草６であるか否かを画像認識機構４１９１により判断し、検知した植物が雑草６であると判断した場合にのみ当該植物を除草する。【選択図】図１
2013059296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
農地管理方法であって、
隣接配置された複数のアンテナを備える基地局を農地の近傍に設け、
前記アンテナの夫々から無線信号を送信し、
農作業機構を備えた農機に、情報処理装置と、前記アンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき自身から見た前記基地局の方向αを求め、求めた前記方向αに基づき自身の現在位置を標定する位置標定装置とを設け、
前記農機は、
前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶しているコースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に農作業を行い、
前記農作業機構として、農作物の植え付けを行う植え付け機構及び除草を行う除草機構を備え、
前記自律走行を行って、前記植え付け機構により前記農作物の植え付けを行うとともに、前記植え付けを行った位置を植え付け位置として記憶し、
前記自律走行を行って、記憶している前記植え付け位置以外の位置に存在する植物を前記除草機構により除草する
ことを特徴とする農地管理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の農地管理方法であって、
前記農機は、前記自律走行中に植物の存在を検知する植物検知機構をさらに備え、
前記農機は、前記自律走行中に前記記憶している前記植え付け位置以外の位置に植物が存在することを検知すると前記除草機構により当該植物を除草する
ことを特徴とする農地管理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の農地管理方法であって、
前記農機は、前記植物認識機構により植物の存在を検知した場合に当該植物の画像を撮影して画像認識を行う画像認識機構をさらに備え、
前記農機は、検知した前記植物が雑草であるか否かを前記画像認識機構により判断し、前記検知した植物が雑草であると判断した場合にのみ、前記除草機構により当該植物を除草する
ことを特徴とする農地管理方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれかに記載の農地管理方法であって、
前記情報処理装置は、遠隔した場所に設けられたサーバ装置と通信可能に接続され、
前記情報処理装置は、前記現在位置及び前記植え付け位置をサーバ装置に送信し、
前記サーバ装置は、
前記現在位置及び前記植え付け位置を受信し、
受信した前記現在位置に基づく走行履歴と受信した前記植え付け位置の履歴とをユーザに提示しつつ、前記農地について設定されるコースと前記農機が行う除草の作業とをユーザから受け付け、
ユーザから受け付けた前記コースを前記農機に送信し、
前記情報処理装置は、前記サーバ装置から送られてくる前記コースと前記除草の作業とを記憶し、
前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記除草機構による除草を行う
ことを特徴とする農地管理方法。
【請求項５】
農地管理システムであって、
農地の近傍に設けられ、隣接配置された複数のアンテナを備える基地局と、
農作業機構を備えた農機に設けられた情報処理装置と、
前記農機に設けられ、前記アンテナの夫々から送信されてくる無線信号である位置標定信号を受信し、受信した前記位置標定信号の位相差Δθに基づき自身から見た前記基地局の方向αを求め、求めた前記方向αに基づき自身の現在位置を標定する位置標定装置と
を含み、
前記農機が、
前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶しているコースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に農作業を行い、
前記農作業機構として、農作物の植え付けを行う植え付け機構及び除草を行う除草機構を備え、
前記自律走行を行って、前記植え付け機構により前記農作物の植え付けを行うとともに、前記植え付けを行った位置を植え付け位置として記憶し、
前記自律走行を行って、記憶している前記植え付け位置以外の位置に存在する植物を前記除草機構により除草する
ことを特徴とする農地管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農地管理方法、及び農地管理システムに関し、とくに農地における除草作業を効率よく確実に行えるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、輸入作物等に対する国際競争力を確保すべく農業のより一層の効率化が求められており、農作業を効率よく行えるようにするための様々な取り組みがなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、農地を移動しつつ土壌センサで取得した計測データに基づきリアルタイムで土壌特性値を計測する土壌測定支援装置と、計測した土壌特性値に基づいて、土壌マップを作成する土壌マップ作成部と、土壌マップに基づき各地点の土壌特性値が目標値になるようにするために土壌に散布する物質の量を決定する際に、農地の土壌特性値が環境基準を満たすように決定し、土壌特性値に基づき雑草の発生確率の算出や雑草の拡散予測を行う農作業決定支援装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０１１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、農地における除草作業を自動的に行う仕組みを実現しようとした場合、除草作業が農地に植え付けられている農作物に影響を与えることのないように、農地に存在する植物が農作物であるか否かを正確に判別する仕組みが不可欠である。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、農地における除草作業を効率よく確実に行うことが可能な農地管理方法、及び農地管理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための主たる発明は、農地管理方法であって、隣接配置された複数のアンテナを備える基地局を農地の近傍に設け、前記アンテナの夫々から無線信号を送信し、農作業機構を備えた農機に、情報処理装置と、前記アンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき自身から見た前記基地局の方向αを求め、求めた前記方向αに基づき自身の現在位置を標定する位置標定装置とを設け、前記農機は、前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶しているコースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に農作業を行い、前記農作業機構として、農作物の植え付けを行う植え付け機構及び除草を行う除草機構を備え、前記自律走行を行って、前記植え付け機構により前記農作物の植え付けを行うとともに、前記植え付けを行った位置を植え付け位置として記憶し、前記自律走行を行って、記憶している前記植え付け位置以外の位置に存在する植物を前記除草機構により除草することとする。
【０００８】
本発明によれば、農機が、自律走行を行って植え付けを行った際の履歴（植え付け位置）を記憶し、自律走行を行って記憶している上記植え付け位置以外の位置に存在する植物を除草するので、農地に植え付けられている農作物に影響を与えることなく、効率よく確実に除草作業を行うことができる。
【０００９】
本発明の他の一つは、上記農地管理方法であって、前記農機は、前記自律走行中に植物の存在を検知する植物検知機構をさらに備え、前記農機は、前記自律走行中に前記記憶している前記植え付け位置以外の位置に植物が存在することを検知すると前記除草機構により当該植物を除草することとする。
【００１０】
本発明によれば、農機は、植え付け位置以外の位置に植物が存在することを検知した場合に除草機構により植物を除草するので、除草機構を無駄に動作させることなく、燃料を節約して効率よく除草作業を行うことができる。
【００１１】
本発明の他の一つは、上記農地管理方法であって、前記農機は、前記植物認識機構により植物の存在を検知した場合に当該植物の画像を撮影して画像認識を行う画像認識機構をさらに備え、前記農機は、検知した前記植物が雑草であるか否かを前記画像認識機構により判断し、前記検知した植物が雑草であると判断した場合にのみ、前記除草機構により当該植物を除草することとする。
【００１２】
本発明によれば、農機は、植物認識機構により検知した植物の画像を撮影して画像認識し、その植物が雑草であると判断した場合にのみ、除草機構によりその植物を除草するので、検知した植物が農作物でない事を正確に判断した上で除草を行うことができ、農地に植え付けられている農作物に影響を与えることなく、効率よく確実に除草作業を行うことができる。
【００１３】
本発明の他の一つは、上記農地管理方法であって、前記情報処理装置は、遠隔した場所に設けられたサーバ装置と通信可能に接続され、前記情報処理装置は、前記現在位置及び前記植え付け位置をサーバ装置に送信し、前記サーバ装置は、前記現在位置及び前記植え付け位置を受信し、受信した前記現在位置に基づく走行履歴と受信した前記植え付け位置の履歴とをユーザに提示しつつ、前記農地について設定されるコースと前記農機が行う除草の作業とをユーザから受け付け、ユーザから受け付けた前記コースを前記農機に送信し、前記情報処理装置は、前記サーバ装置から送られてくる前記コースと前記除草の作業とを記憶し、前記位置標定装置によって標定される前記現在位置と記憶している前記コースとに基づき、前記農機の操舵機構又は動力機構を制御して前記コースに沿って自律走行するとともにその走行中に前記除草機構による除草を行うこととする。
【００１４】
本発明によれば、ユーザは走行履歴と植え付け位置の履歴を参照しつつ、農機が走行すべきコース及び農機が行う除草作業を設定することができる。例えば、植え付けの際の走行履歴を参照することで、除草を行うべき場所を容易かつ正確に特定して走行コースを設定することができる。
【００１５】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、農地における除草作業を効率よく確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】農地管理システム１の概略的な構成を示す図である。
【図２】サーバ装置１００のハードウエア構成を説明する図である。
【図３】サーバ装置１００が備える主な機能を説明する図である。
【図４】農地情報１３１を説明する図である。
【図５】コース情報１３２のレコード構成を説明する図である。
【図６】走行履歴１３３のレコード構成を説明する図である。
【図７】農作業履歴１３４の一例を説明する図である。
【図８】基地局２００のハードウエア構成を説明する図である。
【図９】基地局２００が備える主な機能を説明する図である。
【図１０】農機３００の構成を説明する図である。
【図１１】位置標定装置４１１のハードウエア構成を説明する図である。
【図１２】位置標定装置４１１が備える主な機能を説明する図である。
【図１３】位置標定信号のデータフォーマットを説明する図である。
【図１４】基地局２００と農機３００との位置関係を説明する図である。
【図１５】アンテナ群２１５を構成しているアンテナ２１５１と農機３００との位置関係を説明する図である。
【図１６】農地管理システム１の利用現場における、基地局２００と農機３００の位置関係を示す図である。
【図１７】位置標定処理Ｓ１８００を説明するフローチャートである。
【図１８】メニュー画面１９００の一例である。
【図１９】コース情報設定画面２０００を示す図である。
【図２０】コース編集欄２０１３の一例である。
【図２１】監視制御御画面２４００を示す図である。
【図２２】農機制御メニュー画面２５００を示す図である。
【図２３】植え付け処理Ｓ１１を説明するフローチャートである。
【図２４】植え付け走行処理Ｓ２３０５を説明するフローチャートである。
【図２５】除草処理Ｓ１２を説明するフローチャートである。
【図２６】除草走行Ｓ２５０５を説明するフローチャートである。
【図２７】コース編集欄２０１３の一例である。
【図２８】農機３００の構成を説明する図である。
【図２９】除草走行を説明するフローチャートである。
【図３０】農機３００の構成を説明する図である。
【図３１】除草走行を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
＝第１実施形態＝
図１に第１実施形態として説明する農地管理システム１の概略的な構成を示している。同図に示す農地管理システム１は、例えば、稲、麦、雑穀、豆類、芋類、野菜、果物などの農作物５を栽培する農地４に適用される。
【００２０】
農地管理システム１は、農地４の畝（うね）、畦道（あぜみち）、農道等の農地４の近辺に設けられる一つ以上の基地局２００と、サーバ装置１００と、植え付けや除草等の農作業を行う農機３００を含む。
【００２１】
このうちサーバ装置１００は、農地管理システム１を管理している農作業者３の住居、農地４や農機３００を管理する管理組合の施設などに設けられる。農機３００は、例えば、植え付け機（種苗機、田植機、野菜移植機等）、雑草６を駆除する除草機（自動草刈機等）などである。
【００２２】
サーバ装置１００と基地局２００とは、有線又は無線の通信方式により通信可能に接続されている。またサーバ装置１００と農機３００とは、有線又は無線の通信方式で通信可能に接続されている。尚、本実施形態では、サーバ装置１００と農機３００とは、基地局２００を介して有線又は無線の通信方式により通信可能に接続されているものとする。
【００２３】
図２にサーバ装置１００のハードウエア構成を示している。同図に示すように、サーバ装置１００は、ＣＰＵ１１１、メモリ１１２、ハードディスク１１３、入力装置１１４、表示装置１１５、及び基地局２００と通信するための通信インタフェース１１６を備える。
【００２４】
ＣＰＵ１１１は、メモリ１１２に記憶されているプログラムを実行することによりサーバ装置１００が提供する様々な機能を実現する。入力装置１１４は、ユーザから操作入力を受け付ける、キーボードやマウスなどのユーザインタフェースである。表示装置１１５は、ユーザに視覚的な情報を提供する、液晶モニタやブラウン管ディスプレイなどのユーザインタフェースである。
【００２５】
図３にサーバ装置１００が備える主な機能を示している。サーバ装置１００は、農地情報管理部１２１、農作業情報管理部１２２、及び情報送受信部１２３を備える。
【００２６】
農地情報管理部１２１は、農地４に関する地理的な情報（地図情報、地形情報、地勢情報等）を農地情報１３１として管理している。
【００２７】
農作業情報管理部１２２は、コース設定部１２２１、及び履歴管理部１２２２を含む。
【００２８】
このうちコース設定部１２２１は、ユーザから、農機３００の走行経路（以下、コースと称する。）の設定と、そのコースの走行中に農機３００が行う農作業（植え付け、除草等）の設定を受け付け、受け付けた走行経路及び農作業をコース情報１３２として管理（記憶）する。
【００２９】
履歴管理部１２２２は、農機３００の走行履歴を走行履歴１３３として管理する。また履歴管理部１２２２は、過去の走行において行った農作業の履歴を農作業履歴１３４として管理する。
【００３０】
情報送受信部１２３は、コース情報送信部１２３１、農機現在位置受信部１２３２、農作業情報受信部１２３３、及び監視制御部１２３５を含む。
【００３１】
このうちコース情報送信部１２３１は、コース設定部１２２１がユーザからの設定を受け付けて記憶したコース情報１３２を、農機３００に随時送信する。
【００３２】
農機現在位置受信部１２３２は、後述する位置標定の機能によって取得される、農機３００の現在位置を示す情報（以下、農機現在位置と称する。）を、農機３００から随時受信する。農機現在位置受信部１２３２は、受信した農機現在位置を走行履歴１３３として管理する。
【００３３】
農作業情報受信部１２３３は、農機３００が行った農作業の内容（植え付け、除草等）や、その農作業を行った位置を含む情報（以下、農作業情報と称する。）を、農機３００から随時受信し、受信した農作業情報を農作業履歴１３４として管理する。
【００３４】
監視制御部１２３５は、農機３００の状態（農機現在位置、農機の走行状態（走行速度、走行方向等）、農機３００が行っている農作業等）の監視、及び、農機３００の走行制御（走行開始、走行停止、操舵制御、動力制御）や後述の農作業機構４１９の制御（動作開始、動作停止等）を行う。
【００３５】
尚、サーバ装置１００は、農地情報１３１、コース情報１３２、走行履歴１３３、及び農作業履歴１３４をデータベースとして管理している。
【００３６】
図４は農地情報管理部１２１が管理する農地情報１３１の一例である。同図に示すように、農地情報１３１は、農地識別子１３１１及び農地データ１３１２の各項目を有する１つ以上のレコードで構成される。
【００３７】
このうち農地ＩＤ１３１１には、農地４を特定する情報（以下、農地ＩＤと称する。）が設定される。農地データ１３１２には、その農地４の形状、地形、地勢などの地理的な情報を示すデータ（地図データ、地形データ、地勢データ等。以下、農地データと称する。）が設定される。
【００３８】
図５にコース設定部１２２１が管理するコース情報１３２のレコード構成を示す。同図に示すように、コース情報１３２は、農地ＩＤ１３２１、農機ＩＤ１３２２、コースデータ１３２３、及び農作業データ１３２４の各項目を有する一つ以上のレコードで構成される。
【００３９】
このうち農地ＩＤ１３２１には、前述した農地ＩＤが設定される。農機ＩＤ１３２２には、農機３００を特定する情報（以下、農機ＩＤと称する。）が設定される。コースデータ１３２３には、ユーザによって設定されたコースを特定する情報（例えば、設定されたコースが通る位置に対応する座標（緯度、経度）の集合）が設定される。農作業データ１３２４には、農作業を特定する情報（植え付け、除草等）が設定される。
【００４０】
図６に履歴管理部１２２２が管理する走行履歴１３３のレコード構成を示している。同図に示すように、走行履歴１３３は、農地ＩＤ１３３１、農地ＩＤ１３３２、コースデータ１３３３、走行開始日時１３３４、及び走行終了日時１３３５の各項目を有する一つ以上のレコードで構成される。
【００４１】
このうち農地ＩＤ１３３１には、前述した農地ＩＤが設定される。農機ＩＤ１３３２には、前述した農機ＩＤが設定される。コースデータ１３３３には、農機３００が過去に走行したコースを特定する情報（例えば、農機３００が走行したコースを通る位置座標（緯度、経度）の集合）が設定される。走行開始日時１３３４には、農機３００が走行を開始した日時が設定される。走行終了日時１３３５には、農機３００が走行を終了した日時が設定される。
【００４２】
図７は履歴管理部１２２２が管理する農作業履歴１３４の一例である。同図に示すように、農作業履歴１３４は、農地ＩＤ１３４１、農機ＩＤ１３４２、農作業１３４３、作業位置１３４４、作業開始日時１３４５、及び作業終了日時１３４６の各項目を有する一つ以上のレコードで構成される。
【００４３】
このうち農地ＩＤ１３４１には、前述した農地ＩＤが設定される。農機ＩＤ１３４２には、前述した農機ＩＤが設定される。農作業１３４３には、農機３００が実際に行った農作業（植え付け、除草等）を示す情報が設定される。作業位置１３４４には、農機３００が実際に農作業を行った位置を示す情報が設定される。作業開始日時１３４５には、農機３００が作業を開始した日時が設定される。作業終了日時１３４６には、農機３００が作業を終了した日時が設定される。
【００４４】
図８に基地局２００のハードウエア構成を示している。同図に示すように、基地局２００は、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、通信インタフェース２１３、無線通信インタフェース２１４、及びアンテナ群２１５を備えている。
【００４５】
このうちＣＰＵ２１１は、メモリ２１２に記憶されているプログラムを実行し、基地局２００が備える各種の機能を実現する。通信インタフェース２１３は、サーバ装置１００と通信する。無線通信インタフェース２１４は、後述する位置標定のための無線信号を送信する。アンテナ群２１５の詳細は後述する。
【００４６】
ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、通信インタフェース２１３、無線通信インタフェース２１４、及びアンテナ群２１５は、バス２２０を介して互いに通信可能に接続されている。アンテナ群２１５には切替スイッチ２１５２が併設されている。切替スイッチ２１５２は、アンテナ群２１５を構成している、複数の円偏波指向性アンテナのうちのいずれか一つを設定により又は自動的に選択して無線通信インタフェース２１４に接続する。
【００４７】
図９に基地局２００が備える主な機能を示している。通信部２６１は通信インタフェース２１３を制御してサーバ装置１００と各種情報の送受信を行う。情報転送部２６２は、基地局２００に送られてくる各情報に、当該基地局の識別子を付帯させて農機３００やサーバ装置１００に転送する。位置標定信号送信部２６３は農機３００の現在位置の標定に用いられる無線信号（以下、位置標定信号と称する）を送信する。設定情報記憶部２６４は、設定情報を記憶する。尚、設定情報には、例えば、基地局２００の緯度・経度・設置高さなどがある。
【００４８】
図１０に農機３００の構成を示している。同図に示すように、農機３００は、位置標定装置４１１、情報送受信部４１２、コース情報記憶部４１３、自律走行制御装置４１６、操舵機構４１７、動力機構４１８、及び農作業機構４１９を備える。
【００４９】
位置標定装置４１１は、後述する位置標定を行う。情報送受信部４１２は、サーバ装置１００と各種情報の送受信を行う。例えば情報送受信部４１２は、前述した農機現在位置、及び前述の農作業情報（農作業履歴１３４として管理される情報）などを随時（例えばリアルタイムに）サーバ装置１００に送信する。また情報送受信部４１２は、サーバ装置１００から送信されてくるコース情報１３２、及び、農機３００の操舵機構４１７や動力機構４１８、農作業機構４１９を制御するための情報を随時受信する。
【００５０】
コース情報記憶部４１３は、農機３００が走行したコース及び農作業を記憶する。
【００５１】
自律走行制御装置４１６は、農機３００の操舵機構４１７、動力機構４１８、及び農作業機構４１９を制御する。操舵機構４１７は、ハンドル、レバー等を含む。動力機構４１８は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン、電気モータなどである。
【００５２】
農作業機構４１９は、具体的な農作業を行うための装置である。例えば、農機３００が播種機であれば、農機３００は農作業機構４１９として植付機構（播種作業を行う装置（植付装置））を含む。また農機３００が除草機であれば、農機３００は農作業機構４１９として除草機構（除草作業を行う装置（回転刃、ロータ等））を含む。
【００５３】
図１１に位置標定装置４１１のハードウエア構成を示している。同図に示すように、位置標定装置４１１は、ＣＰＵ３１１、メモリ３１２、基地局２００と無線通信を行うための無線通信インタフェース３１３、アンテナ３１４、タッチパネルや操作ボタン等の入力装置３１５、液晶ディスプレイ等の表示装置３１６、及び、ＲＴＣ（Real Time Clock）等を用いて構成される計時回路３１７を備える。
【００５４】
ＣＰＵ３１１は、メモリ３１２に記憶されているプログラムを実行することにより位置標定装置４１１が備える各種の機能を実現する。計時回路３１７は、ＣＰＵ３１１等からの要求に応じて現在時刻を生成／出力する。
【００５５】
図１２に位置標定装置４１１が備える主な機能を示している。同図において、位置標定信号受信部３３１は、無線通信インタフェース３１３により基地局２００から送信される位置標定信号を受信する。情報送受信部３３２は、サーバ装置１００と通信し、ファームウエア等の位置標定装置４１１で実行されるプログラムやデータの更新情報や農作業者３に提示するための情報の受信（ダウンロード）、及びサーバ装置１００において用いられる各種情報についての位置標定装置４１１からサーバ装置１００への送信（アップロード）を行う。
【００５６】
情報表示部３３３は、農作業者３に提示する情報を表示装置３１６に出力する。位置標定部３３４は、位置標定信号受信部３３１によって受信された位置標定信号に基づき農機３００の現在位置を標定する。必要な場合には、標定された農機３００の現在位置は、無線通信により位置標定装置４１１から基地局２００に送信され、基地局２００からサーバ装置１００に送信される。位置標定の具体的な仕組みについては後述する。
【００５７】
位置標定情報取得部３３５は、位置標定部３３４によって標定された農機３００の位置を示す情報（以下、農機位置情報と称する。）を取得する。農機位置情報は、基地局２００に設定された直交座標系（Ｘ軸、Ｙ軸）における農機３００の現在位置を示す情報（ΔＸ，ΔＹ）を含む。
【００５８】
本実施形態の農地管理システム１における、位置標定装置４１１（農機３００）の位置標定に関する仕組みは、基地局２００と、当該基地局２００の周辺に存在している農機３００とが備える機能を用いて実現される。
【００５９】
前述した基地局２００の無線通信インタフェース２１４は、アンテナ群２１５を構成している複数のアンテナを周期的に切り換えながら、スペクトル拡散された無線信号を送信する。一方、位置標定装置４１１の位置標定信号受信部３３１は、アンテナ３１４によって基地局２００の各アンテナから送信される信号を受信する。尚、隣接基地局間での電波の干渉を防ぐべく、各基地局２００は、基地局２００間で同期信号を共有することにより、隣接する基地局２００から同時期に位置標定信号が送信されないように送信タイミングの制御を行っている。
【００６０】
図１３に基地局２００から送信される位置標定信号のデータフォーマットを示している。同図に示すように、位置標定信号は、上述した同期信号６１１、場所コード６１２（ＵＣＯＤＥ）、アンテナ情報６１３、及び測定信号６１４を含んで構成されている。尚、同期信号６１１は、３２ｂｉｔのプリアンブル信号と１６ｂｉｔの同期信号の合計４８ｂｉｔのデータで構成されている。
【００６１】
このうち場所コード６１２（ＵＣＯＤＥ）は、基地局２００の設置場所を特定する情報である。場所コード６１２は、統一基準に従って位置毎に割り当てられる１２８ｂｉｔのコードからなる。
【００６２】
アンテナ情報６１３は、各アンテナ２１５の高さや各アンテナ２１５の識別子、各アンテナ２１５の指向方向を示す１６ｂｉｔのデータ等で構成されている。
【００６３】
測定信号６１４は、農機３００の存在する方向と農機３００までの相対距離を検出するための信号を含み、基点となる４つのアンテナ２１５を順次切り替えながら送信される２０４８チップの拡散符号を含む。
【００６４】
図１４は農機３００が、基地局２００の近傍に位置している状況を示している。同図に示すように、農機３００（位置標定装置４１１）は、地上高１（ｍ）の位置に存在し、基地局２００は地上高Ｈ（ｍ）の位置に設けられている。基地局２００の直下から位置標定装置４１１までの地表面に沿う距離はＬ（ｍ）である。
【００６５】
図１５に基地局２００のアンテナ群２１５を構成している各アンテナ２１５１と農機３００との相対的な位置関係を示している。基地局２００のアンテナ群２１５を構成している各アンテナ２１５１は、夫々の指向方向が斜め下方向に向くように設置されている。同図に示すアンテナ群２１５は、位置標定信号の１波長以下の間隔（例えば、位置標定信号が２．４ＧＨｚ帯の電波である場合は１波長（１２．５ｃｍ）以下の間隔）で平面的に略正方形状に等間隔で隣接して配置された４つの円偏波指向性アンテナで構成されている。
【００６６】
ここでアンテナ群２１５の高さ位置における水平方向とアンテナ群２１５に対する農機３００の方向とのなす角をαとすれば、例えば、
α＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/６（ｃｍ））
となる。尚、上式におけるΔＬ（ｃｍ）はアンテナ群２１５を構成しているアンテナ２１５１のうちの特定の２基と農機３００との間の伝搬路長差である。
【００６７】
アンテナ群２１５を構成している特定の２基のアンテナ２１５１から送信される位置標定信号の位相差をΔθとすれば、上記ΔＬは、
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／（２π／λ（ｃｍ））
となる。位置標定信号として、例えば２．４ＧＨｚ帯の電波を用いる場合は波長λ≒１２（ｃｍ）であるので    
α＝ａｒｃＳｉｎ（Δθ／π）
となる。ここで測定可能範囲（−π／２＜Δθ＜π／２）ではα＝Δθ（ラジアン）であるので、上式から基地局２００が存在する方向を特定することができる。
【００６８】
次に上記結果を利用して農機３００の位置を標定する仕組みについて説明する。
図１６に農地管理システム１の利用現場における、基地局２００と農機３００の位置関係を示している。同図に示すように、基地局２００のアンテナ群２１５の地上高をＨ（ｍ）、農機３００の地上高をｈ（ｍ）、基地局２００の直下の地表面の位置を原点として直交座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸）を設定した場合における、基地局２００から農機３００の方向とＸ軸とがなす角をΔΦ（ｘ）、基地局２００から農機３００の方向とＹ軸とがなす角をΔΦ（ｙ）とすれば、原点に対する農機３００の位置は次式から求めることができる。
Δｄ（ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｘ））
Δｄ（ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｙ））
また原点の位置を（Ｘ１，Ｙ１）とすれば、農機３００の現在位置（Ｘｘ，Ｙｙ）は、
Ｘｘ＝Ｘ１＋Δｄ（ｘ）
Ｙｙ＝Ｙ１＋Δｄ（ｙ）
から求めることができる。
【００６９】
尚、以上に説明した位置標定の原理は、例えば、「武内  保憲，河野  公則，河野  実則、” 2.4GHz帯を用いた場所検知システムの開発”、平成17年度 電気・情報関連学会中国支部第56回連合大会」、特開２００４−１８４０７８号公報、特開２００５−３５１８７７号公報、特開２００５−３５１８７８号公報、特開２００６−２３２６１号公報、及び特開２００８−２５６５５９号公報等に開示されている。
【００７０】
次に位置標定装置４１１の位置標定部３３４によって行われる、農機３００の現在位置の標定処理（以下、位置標定処理Ｓ１８００と称する。）の具体例について説明する。尚、現在位置の標定処理は、例えばサーバ装置１００に農機３００の現在位置を報告するタイミング、位置標定装置４１１のユーザが入力装置３１５に対して所定の操作を行った場合などに随時実行される。
【００７１】
図１７は位置標定処理Ｓ１８００を説明するフローチャートである。同図に示すように、位置標定に際しては、まず位置標定部３３４が、位置標定信号受信部３３１によって受信される位置標定信号を取得する（Ｓ１８１１）。次に位置標定部３３４は、前述した仕組により位置標定信号を用いて農機３００の現在位置を標定して農機位置情報を生成する（Ｓ１８１２）。
【００７２】
＜サーバ装置１００＞
図１８はサーバ装置１００が表示装置１１５に表示するメニュー画面１９００の一例である。同図に示すように、メニュー画面１９００は、農地情報管理１９１１、コース情報設定１９１２、及び農機監視制御１９１３の各項目を有する。
【００７３】
このうち農地情報管理１９１１は、農地情報１３１の内容を設定する場合に選択される項目である。ユーザはこの項目を選択することにより提供される設定機能を利用して、農地情報１３１を設定する。
【００７４】
コース情報設定１９１２は、コース情報１３２の内容を設定する場合に選択される項目である。ユーザはこの項目を選択することにより提供される設定機能を利用して、コース情報１３２を設定する。農機監視制御１９１３は、各農地４における農機３００の現在の作業状態を把握する場合に選択される項目である。
【００７５】
図１９は、メニュー画面１９００のコース情報設定１９１２が選択された場合にサーバ装置１００の表示装置１１５に表示される画面（以下、コース情報設定画面２０００と称する。）である。
【００７６】
同図に示すように、コース情報設定画面２０００には、農地４の指定欄２０１１、農機３００の指定欄２０１２、コース編集欄２０１３、コース設定ツール２０１４、農作業設定ツール２０１５、走行履歴表示ボタン２０２１、農作業履歴表示ボタン２０２２、及びコース登録ボタン２０３１などが設けられている。
【００７７】
農地４の指定欄２０１１には、コース情報１３２の設定対象となる農地４の農地ＩＤを指定する。農機３００の指定欄２０１２には、コース情報１３２の設定対象となる農機３００の農機ＩＤを指定する。
【００７８】
コース編集欄２０１３には、農地４の指定欄２０１１で指定された農地４の地図や地形等が表示される。ユーザは、コース設定ツール２０１４や農作業設定ツール２０１５を利用してコース編集欄２０１３にコース情報１３２の内容を設定する。
【００７９】
コース設定ツール２０１４は、コース編集欄２０１３に農機３００のコースを設定するためのツールである。コース設定ツール２０１４には、植え付けを行う農地４における農作物５の株数を最大にするコースを自動的に生成する機能が設けられている。コース設定ツール２０１４は、例えば、農地４の所定領域において、単位走行距離あたりの株数を最大にするような植え付け位置を求め、求めた植え付け位置を通過するようにコース（以下、植え付けコースと称する。）を生成する。
【００８０】
また、コース設定ツール２０１４には、農作業履歴１３４に記録されている植え付け位置に基づき、植え付け以外の位置の位置を通過するコース（以下、除草コースと称する。）を自動的に生成する機能が設けられている。
【００８１】
農作業設定ツール２０１５は、農機３００に行わせる農作業（植え付け、除草等）を設定するためのツールである。
【００８２】
走行履歴表示ボタン２０２１は、コース編集欄２０１３に、その農地４における農機３００の走行履歴（走行履歴１３３の内容）を表示させる際に選択する。また農作業履歴表示ボタン２０２２は、コース編集欄２０１３に、その農地４における農作業の履歴（農作業履歴１３４の内容（例えば植え付け位置の履歴））を表示させる際に選択する。
【００８３】
走行履歴表示ボタン２０２１や農作業履歴表示ボタン２０２２を利用することで、ユーザは、走行履歴や農作業の履歴を参考にしつつ、コース情報１３２を設定することができる。例えば、植え付けの際の走行履歴を参考にすることで、除草を行うべき位置等を把握した上でコース編集欄２０１３に農作業を設定することができる。図２０にコース編集欄２０１３に走行履歴及び農作業の履歴が表示されている様子を示す。
【００８４】
尚、コース情報設定画面２０００のコース登録ボタン２０３１を選択すれば、コース編集欄２０１３に設定した内容をコース情報１３２としてサーバ装置１００に登録することができる。
【００８５】
図２１は、図１８に示したメニュー画面１９００において農機監視制御１９１３が選択された場合にサーバ装置１００の表示装置１１５に表示される画面（以下、監視制御画面２４００と称する。）である。同図に示すように、監視制御画面２４００には、農地４の指定欄２４１１、農機表示欄２４１２、及びカメラ映像選択欄２４１５などが設けられている。
【００８６】
監視制御画面２４００の農地４の指定欄２４１１には、監視制御対象となる農地４の農地ＩＤを指定する。農機表示欄２４１２には、指定欄２４１１で指定された農地４及びその農地４に存在する農機３００の現在の様子（走行状態、作業状態）が表示される。
【００８７】
また農機表示欄２４１２に表示されている農機３００の一つを選択すると図２２に示す画面（以下、農機制御メニュー２５００と称する。）が表示される。
【００８８】
農機制御メニュー２５００には、農機表示欄２５１１、走行開始２５１２、走行停止２５１３、操舵制御２５１４、動力制御２５１５、及び農作業機構制御２５１６などが設けられている。
【００８９】
このうち走行開始２５１２は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の自律走行を開始する場合に選択する。走行停止２５１３は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の自律走行を停止する場合に選択する。
【００９０】
操舵制御２５１４は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の操舵機構４１７を制御する場合に選択する。動力制御２５１５は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の動力機構４１８を制御する場合に選択する。農作業機構制御２５１６は、農機表示欄２４１２で指定した農機３００の農作業機構４１９を制御する場合に選択する。
【００９１】
監視制御画面２４００（図２１）のカメラ映像選択欄２４１５を選択すると、農地４（又は農機３００）に設けられているカメラの映像が表示される。
【００９２】
以上に説明したように、ユーザは監視制御画面２４００によって農機３００の現在の作業状態を容易に把握することができる。また農機３００の走行状態や作業状態を簡単に制御することができる。
【００９３】
＜処理説明＞
図２３は、農地管理システム１により行われる処理のうち、農地４に農作物５を植え付ける処理（以下、植え付け処理Ｓ１１と称する。）を説明するフローチャートである。
【００９４】
同図に示すように、まずサーバ装置１００は、農作業として植え付け作業が設定されたコース情報１３２を農機３００（植え付け機）に送信する（Ｓ２３０１）。農機３００は、サーバ装置１００から送信されてきたコース情報１３２を受信して記憶する（Ｓ２３０２）。尚、コース情報１３２は、外部記憶装置（ＵＳＢメモリ等）を介して農機３００に読み取らせるようにしてもよい。
【００９５】
次にサーバ装置１００が農機３００に走行開始指示を送信し（Ｓ２３０３）、これを農機３００が受信する（Ｓ２３０４）。
【００９６】
農機３００は、記憶しているコース情報１３２に基づき、自律走行しながら植え付け作業を行う（以下、植え付け走行と称する。）（Ｓ２３０５）。尚、植え付け走行中、農機３００は、前述した位置標定の仕組みによって取得される自身の現在位置（農機現在位置）をサーバ装置１００に随時送信し、サーバ装置１００は農機現在位置を受信して走行履歴１３３として記憶する（Ｓ２３０６）。
【００９７】
農機３００は、植え付け走行が終了すると、農作業情報をサーバ装置１００に送信し（Ｓ２３０７）、サーバ装置１００がこれを受信する（Ｓ２３０８）。尚、サーバ装置１００は、受信した農作業情報を農作業履歴１３４として記憶する。
【００９８】
図２４は、植え付け走行（Ｓ２３０５）の詳細を説明するフローチャートである。同図に示すように、まず農機３００は、位置標定装置４１１から自身（農機３００）の現在位置を取得し（Ｓ２４０１）、取得した現在位置（農機現在位置）をサーバ装置１００に送信する（Ｓ２４０２）。
【００９９】
次に農機３００は、Ｓ２４０１にて取得した自身の現在位置とＳ２３０２にて受信したコース情報１３２とに基づき、農機３００の走行方向の目標値及び走行速度の目標値を決定し（Ｓ２４０３）、決定した目標値に基づき動力機構４１８及び操舵機構４１７の制御量を求め（Ｓ２４０４）、求めた制御量に応じて動力機構４１８及び操舵機構４１７を制御する（Ｓ２４０５）。
【０１００】
農機３００は、Ｓ２４０１にて取得した自身の現在位置とＳ２３０２にて受信したコース情報１３２とに基づき植え付け機構を制御する（Ｓ２４０６）。
【０１０１】
農機３００は、位置標定装置４１１により自身の現在位置を取得し、取得した現在位置を植え付け位置として記憶、蓄積する（Ｓ２４０７、Ｓ２４０８）。
【０１０２】
次に農機３００は、Ｓ２３０２にて受信したコース情報１３２に指定されている走行及び植え付けが全て完了したか否かを判断する（Ｓ２４０９）。全ての走行及び植え付けが完了している場合は（Ｓ２４０９：ＹＥＳ）、図２３のＳ２３０７に進む。全ての走行及び植え付けが完了していない場合は（Ｓ２４０９：ＮＯ）、Ｓ２４０１に戻る。
【０１０３】
図２５は、農地管理システム１により行われる処理のうち、雑草６を駆除する処理（以下、除草処理Ｓ１２と称する。）を説明するフローチャートである。
【０１０４】
同図に示すように、まずサーバ装置１００は、農作業として除草作業が設定されたコース情報１３２を農機３００（除草機）に送信する（Ｓ２５０１）。農機３００は、サーバ装置１００から送信されてきたコース情報１３２を受信して記憶する（Ｓ２５０２）。尚、コース情報１３２は、外部記憶装置（ＵＳＢメモリ等）を介して農機３００に読み取らせるようにしてもよい。
【０１０５】
次にサーバ装置１００が農機３００に走行開始指示を送信し（Ｓ２５０３）、これを農機３００が受信する（Ｓ２５０４）。
【０１０６】
農機３００は、記憶しているコース情報１３２に基づき、自律走行しながら除草作業を行う（以下、除草走行と称する。）（Ｓ２５０５）。尚、除草走行中、農機３００は、前述した位置標定の仕組みによって取得される自身の現在位置（農機現在位置）をサーバ装置１００に随時送信し、サーバ装置１００は農機現在位置を受信して走行履歴１３３として記憶する（Ｓ２５０６）。
【０１０７】
農機３００は、除草走行が終了すると、農作業情報をサーバ装置１００に送信し（Ｓ２５０７）、サーバ装置１００はこれを受信する（Ｓ２５０８）。尚、サーバ装置１００は、受信した農作業情報を農作業履歴１３４として記憶する。
【０１０８】
図２６は、除草走行（Ｓ２５０５）を説明するフローチャートである。同図において、Ｓ２６０１〜Ｓ２６０５までの処理は、図２４のＳ２４０１〜Ｓ２４０５までの処理と同様である。
【０１０９】
Ｓ２６０６では、農機３００は、Ｓ２６０１にて取得した自身の現在位置とＳ２５０２にて受信したコース情報１３２とに基づき、除草機構を制御する。
【０１１０】
次に農機３００は、Ｓ２６０２にて受信したコース情報１３２に指定されている除草走行が全て完了したか否かを判断する（Ｓ２６０７）。全ての除草走行が完了している場合は（Ｓ２６０７：ＹＥＳ）、図２５のＳ２５０７に進む。全ての除草走行が完了していない場合は（Ｓ２６０７：ＮＯ）、Ｓ２６０１に戻る。
【０１１１】
図２７に、植え付け処理Ｓ１１及び除草処理Ｓ１２が行われた場合にサーバ装置１００のコース編集欄２０１３に表示される、農機３００の走行履歴、及び農作業履歴（植え付け履歴、及び除草履歴）の一例を示す。
【０１１２】
以上のように、本実施形態の農地管理システム１によれば、農機３００は、走行履歴と農作業の履歴とに基づき除草コースを生成し、生成した除草コースに沿って自律走行を行って除草を行うので、農地４に植え付けられている農作物５に影響を与えることなく、効率よく確実に除草作業を行うことができる。
【０１１３】
また、ユーザは走行履歴と植え付け位置の履歴とを参照しつつ、農機３００が走行すべきコース及び農機３００が行うべき除草を設定することができる。例えば植え付けの際の走行履歴を参照することで、除草を行うべき場所を正確かつ容易に特定した上で走行コースを設定することができる。
【０１１４】
＝第２実施形態＝
図２８は、第２実施形態として説明する農機３００の構成を説明する図である。同図に示すように、農機３００は、農作業機構４１９として植物検知機構４１９１を備えている。植物検知機構４１９１はセンサ（カメラ、超音波センサ等）を備え、自律走行中にセンサにより検知された情報を分析して植物の存在を検知する。尚、植物検知機構４１９１以外の農機３００の構成は、図１０（第１実施形態）と同様である。
【０１１５】
図２９は、第２実施形態として説明する除草走行を説明するフローチャートである。以下、同図とともに説明する。
【０１１６】
同図に示すＳ２９０１〜Ｓ２９０５の処理は、図２６のＳ２６０１〜Ｓ２６０５の処理と同様である。
【０１１７】
Ｓ２９０６では、農機３００は、植物検知機構４１９１により植物の存在を検知する。例えば、植物検知機構４１９１は、走行中にカメラで撮影した画像と予め記憶している植物の画像（以下、比較画像と称する。）とを比較（パターンマッチング）することにより植物の存在を検知する。また例えば、植物検知機構４１９１は、超音波センサが検知した信号を分析して植物の存在を検知する。
【０１１８】
農機３００は、植物の存在を検知すると（Ｓ２９０６：ＹＥＳ）、除草機構を制御して（Ｓ２９０７）する。その後はＳ２９０８に進む。植物の存在を検知しない場合は（Ｓ２９０６：ＮＯ）、Ｓ２９０８に進む。
【０１１９】
Ｓ２９０８では、農機３００は、Ｓ２９０２にて受信したコース情報１３２に指定された除草走行が全て完了しているか否かを判断する。全ての除草走行が完了していれば（Ｓ２９０８：ＹＥＳ）、図２５のＳ２５０７に進む。全ての除草走行が完了していなければ（Ｓ２９０８：ＮＯ）、Ｓ２９０１に戻る。
【０１２０】
以上のように、本実施形態の農地管理システム１によれば、農機３００は、除草走行中に植物が存在することを検知した場合にのみ除草機構を動作させて植物を除草するので、除草機構を無駄に動作させることなく、燃料を節約して効率よく除草作業を行うことができる。
【０１２１】
＝第３実施形態＝
図３０は、第３実施形態として説明する農機３００の構成を説明する図である。同図に示すように、農機３００は、農作業機構４１９として画像認識機構４１９２を備えている。画像認識機構４１９２は、植物認識機構４１９１により検知した植物の画像を撮影して画像認識を行う。画像認識機構４１９２以外の農機３００の構成は図２８（第２実施形態）と同様である。
【０１２２】
図３１は、画像認識機構４１９２を備える農機３００が行う除草走行を説明するフローチャートである。以下、同図とともに説明する。
【０１２３】
同図におけるＳ３１０１〜Ｓ３１０６の処理は図２９のＳ２９０１〜Ｓ２９０６と同様である。
【０１２４】
Ｓ３１０７では、農機３００は、Ｓ３１０６で検知した植物が雑草６であるか否かを判断する。具体的には、Ｓ３１０６で撮影した画像と予め記憶しておいた雑草６の画像とを比較（パターンマッチング）することにより、検知した植物が雑草６であるか否かを判断する。
【０１２５】
検知した植物が雑草６であると判断すると（Ｓ３１０７：ＹＥＳ）、農機３００は、除草機構を制御する（Ｓ３１０８）。その後はＳ３１０９に進む。検知した植物が雑草６でないと判断した場合は（Ｓ３１０７：ＮＯ）、Ｓ３１０９に進む。
【０１２６】
Ｓ３１０９では、農機３００は、Ｓ２５０２にて受信したコース情報１３２に指定されている除草走行が全て完了しているか否かを判断する。全ての除草走行が完了している場合は（Ｓ３１０９：ＹＥＳ）、図２５のＳ２５０７に進む。全ての除草走行が完了していない場合は（Ｓ３１０９：ＮＯ）、Ｓ３１０１に戻る。
【０１２７】
以上のように、本実施形態の農地管理システム１によれば、農機３００は、植物検知機構４１９１が検知した植物の画像を撮影して画像認識を行い、画像認識により検知した植物が雑草６であると判断した場合にのみ、除草機構によりその植物を除草するので、検知した植物が農作物５でない事を正確に判断した上で除草を行うことができる。このため、農地４に植え付けられている農作物５に影響を与えることなく、効率よく確実に除草作業を行うことができる。
【０１２８】
ところで、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【０１２９】
例えば、農機３００の位置標定は、農機３００側にアンテナ群を設けて農機３００側から基地局２００に向けて位置標定信号を送信し、この位置標定信号を基地局２００側で受信して基地局２００側で位置標定を行うことにより行ってもよい。
【符号の説明】
【０１３０】
１  農地管理システム
３  農作業者
４  農地
５  農作物
６  雑草
１００  サーバ装置
１２２１  コース設定部
１３２  コース情報
２００  基地局
３００  農機
４１１  位置標定装置
４１９  農作業機構
４１９１  植物検知機構
４１９２  画像認識機構
Ｓ１１  植え付け処理
Ｓ２３０５  植え付け走行
Ｓ１２  除草処理
Ｓ２５０５  除草走行
【図１】
2013059296.tif 000003
【図２】
2013059296.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013059296.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2013059296.tif 000009
【図８】
2013059296.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2013059296.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2013059296.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2013059296.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2013059296.tif 000019
【図１８】
2013059296.tif 000020
【図１９】
2013059296.tif 000021
【図２０】
2013059296.tif 000022
【図２１】
2013059296.tif 000023
【図２２】
2013059296.tif 000024
【図２３】
2013059296.tif 000025
【図２４】
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【図２５】
2013059296.tif 000027
【図２６】
2013059296.tif 000028
【図２７】
2013059296.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2013059296.tif 000031
【図３０】
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【図３１】
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