EP4264890A2 - Kommunikationssystem für eine landwirtschaftliche maschine und verfahren zur herstellung einer landwirtschaftlichen maschine - Google Patents

Kommunikationssystem für eine landwirtschaftliche maschine und verfahren zur herstellung einer landwirtschaftlichen maschine

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Publication number
EP4264890A2
EP4264890A2 EP21840847.4A EP21840847A EP4264890A2 EP 4264890 A2 EP4264890 A2 EP 4264890A2 EP 21840847 A EP21840847 A EP 21840847A EP 4264890 A2 EP4264890 A2 EP 4264890A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
communication system
main control
control device
designed
agricultural machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21840847.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Johann Braun
Matthias FERSTL
David Meier
Christian Kagerer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horsch Maschinen Se & Co Kg
Original Assignee
Horsch Maschinen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Horsch Maschinen GmbH filed Critical Horsch Maschinen GmbH
Publication of EP4264890A2 publication Critical patent/EP4264890A2/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
    • A01B69/008—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow automatic
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the invention relates to a communication system for an agricultural machine and an agricultural machine with such a communication system.
  • the invention also relates to a manufacturing method of such an agricultural machine.
  • Communication systems currently used in agricultural machines usually have several job computers (computer units) with a master and one or more slaves, with each job computer also having I/Os, i. H. Input / output interfaces for appropriate sensors, actuators, etc. has. So that the various job computers can coordinate and synchronize their processes and exchange necessary data with one another, they communicate via a CAN bus.
  • a special standard, the ISOBUS was developed for communication between agricultural machinery and a tractor or a standardized human-machine interface.
  • the man-machine interface in the ISOBUS standard is called Virtual Terminal (VT) or Universal Terminal (UT).
  • ISOBUS is the common name for agricultural data bus applications that conform to the ISO 11783 standard.
  • this standard defines the physical properties such as connectors and cables, secondly the type of participants and thirdly the data formats and interfaces of the network.
  • the basis is the protocols SAE J1939 and NMEA-2000. Typical data transmission rates are around 250 kbit/s, while the transmission rates for a CAN data bus are between 125 kbit/s and 1000 kbit/s.
  • a simplified architecture and/or a communication system with a higher bandwidth is to be made available.
  • a first general aspect of the invention relates to a communication system for an agricultural machine (agricultural machine).
  • the communication system includes a main control device, which is designed as a central computing and control unit for controlling machine functions of the agricultural machine. Such machine functions can be, for example, switching on and off and controlling agricultural distribution and/or processing processes with precise positioning.
  • the main control device has at least one Ethernet interface for connection to an Ethernet data network.
  • An Ethernet data network is a technology known per se that specifies software (protocols, etc.) and hardware (cables, splitters, network cards, etc.) for wired data networks.
  • the Ethernet interface can be used to send and/or receive data via the Ethernet data network when controlling machine functions.
  • the communication system also includes at least one auxiliary operating component, which is designed to carry out an operating function of the agricultural machine that is assigned to it.
  • the operating function assigned to an auxiliary operating component preferably covers only part of the total working functions of the agricultural machine, while the main control device serves as a higher-level control device for controlling and/or regulating the working functions.
  • the auxiliary operating component can be designed to carry out the assigned operating function independently and/or as a function of control data from the main control device.
  • the secondary operating component can perform tasks and functions independently and/or be controlled directly by the main control device or provide its resources and functionality to the main control device.
  • the at least one auxiliary operation component has at least one Ethernet interface for connection to the Ethernet data network, which in turn can be used to send and/or receive data via an Ethernet data network when controlling machine functions.
  • a particular advantage of the communication system according to the invention is that an Ethernet-based communication for controlling machine functions of the agricultural Machine is made possible, which is far superior to CAN data bus or ISOBUS-based communication systems in terms of the data rates that can be achieved. This enables agricultural machine functions that require fast processing of large amounts of data.
  • Another advantage is that due to the fast Ethernet-based communication, a large part of the control logic for carrying out the agricultural work processes, such as e.g. B. application and distribution of liquid or solid active substances or seeds or the implementation of soil cultivation, can be centralized in a control unit, which is referred to as the main control device.
  • the main control device can expediently control one or more of the auxiliary operating components via the Ethernet data network.
  • the auxiliary operation components can be implemented as more efficient network nodes or control units in comparison to the job computers arranged distributed in a conventional ISOBUS-based communication system.
  • the communication system also includes an Ethernet data network.
  • the main control device and the at least one auxiliary operating component can be in communication connection via the Ethernet data network.
  • the communication system could have a CAN, ISOBUS and/or a Local Interconnect Network, LIN, data bus via which the main control device and the at least one auxiliary operating component is/are in communication connection.
  • the main control device and the at least one auxiliary operation component each have at least one of the following data communication interfaces in addition to the Ethernet interface: a CAN interface for connection to a CAN data bus, an ISOBUS interface for connection to an ISOBUS data bus and a LIN interface for connection to a LIN bus (hereinafter referred to as CAN, ISOBUS and/or a LIN interface).
  • the main control device and the at least one auxiliary operating component are technically capable of Ethernet-based communication, but the function is actually not (yet) used.
  • Such an embodiment is conceivable and useful for variants of a communication system at the beginning of an introduction of a new Ethernet-based system architecture, if z. B. not all or hardly any ancillary components, z. B. from third-party providers, have been converted to Ethernet-based, so that the communication for the time being via z. B. takes place a CAN data bus. This will make it easier to switch to Ethernet-based communication in the future. If control or a control device is discussed in this document, this should also include regulation and a control device.
  • the main control device can be designed to control working units of the respective agricultural machine, for example by processing corresponding control or regulation programs and algorithms or by collecting operating parameters and/or field cultivation parameters and possibly processing and evaluating them.
  • the main control device can also be designed to control one or more of the ancillary components and/or the second ancillary components, which are described below, e.g. B. in that data for controlling the respective ancillary components are sent to the ancillary components and / or the second ancillary components via the Ethernet data network and / or another data bus.
  • the main control device can also be designed to bring together the increasingly large amounts of process and status data from work processes of the agricultural machine that are occurring during operation of the agricultural machine for documentation and analysis purposes, e.g. B. to transfer them to an external server.
  • the main control device can also serve as the central communication server of the communication system.
  • the main control device can also be designed to provide telemetry, telematics and/or diagnostic functionality of the agricultural machine.
  • the main control device can have a data communication interface, which is a CAN interface, preferably a CAN interface according to the CAN 2.0A, CAN 2nd OB, or CAN-FD standard.
  • a data communication interface which is an ISOBUS interface or a high-speed ISOBUS interface. This offers the advantage that the main control device can also communicate with devices that e.g. B. are (only) ISOBUS compatible, e.g. B. with a control terminal (VT).
  • the main control device can have a data communication interface which is a Local Interconnect Network, LIN, bus interface. Accordingly, devices equipped with a LIN bus interface can be integrated.
  • LIN Local Interconnect Network
  • the communication system can have a CAN BUS, ISOBUS and/or LIN bus data network.
  • Wired auxiliary components can be connected using CAN, ISOBUS or LIN interfaces.
  • the main control device can thus according to the above mentioned embodiments centrally control the communication with different data networks and network components arranged therein.
  • the Ethernet interfaces of the main control device and/or of auxiliary operating components of the communication system can be designed as high-speed ISOBUS interfaces.
  • the Ethernet data network can be an Ethernet data network implementation according to 100BASE-TX, 1000BASE-T, 100BASE-T1 or 1000BASE-T1.
  • the communication system can also have a mobile radio interface and/or at least one wireless short-range connection interface, for example a WLAN or a Bluetooth interface.
  • a mobile radio interface and/or at least one wireless short-range connection interface for example a WLAN or a Bluetooth interface.
  • This can be used to connect wireless ancillary components.
  • Software updates can also be transmitted via these wireless interfaces.
  • These additional wireless interfaces can be integrated into the main control device, which enables a particularly compact design.
  • the mobile radio interface and/or at least one wireless short-range connection interface can be provided by one of the at least one ancillary components.
  • an ancillary component can be provided whose task is to provide the wireless interfaces of the communication system for the external wireless communication.
  • These ancillary components can e.g. B. wired communication technology with the main control device.
  • This embodiment variant offers the advantage that the functionality of the wireless communication can be encapsulated in a dedicated network component, which is advantageous in terms of development with regard to the rapidly changing communication standard.
  • the cellular interface may be an interface implemented according to a Third Generation Partnership Project (3GPP) standard, e.g. 3GPP 3G, 3GPP LTE, 3GPP 4G, 3GPP 5G New Radio or a successor thereof.
  • 3GPP Third Generation Partnership Project
  • the WLAN interface may be embodied according to a WLAN standard according to the IEEE 802.11 family of standards.
  • Unix or a Unix derivative preferably Linux is installed as the operating system on the main control device.
  • Unix or a Unix derivative preferably Linux
  • the main control device is set up in terms of programming to use a plurality of processor cores.
  • the main control device can thus have a multi-core processor (multi-core CPU) or multiple multi-core processors (multi-core CPUs) on the hardware side.
  • the main control device can be set up in terms of programming to divide its control tasks into a number of subtasks that are assigned to different processor cores for processing.
  • This embodiment thus enables a particularly high-performance execution of complex agricultural work processes, for example those in which cameras are used to generate image data of the area of land to be worked and/or the plant population, which is evaluated in real time in order to, depending on the evaluation, work processes of the agricultural to control the machine.
  • the main control device can have a first application core, which is designed to control the machine functions, in order to use the multiple processor cores.
  • the first application core thus bundles functionality of the main control device, which on the hardware side is assigned to its own processor core for processing.
  • the main control device can also have a number of different types of application cores for using the number of processor cores, e.g. B. Application cores and real-time cores.
  • the main control device can have, for example, at least one of the following additional application cores in order to use the multiple processor cores: a second application core, a security core and a real-time core.
  • first application core e.g. B. first application core, second application core, security core, real-time core
  • this is understood to mean a functionality of the agricultural machine that is encapsulated in terms of programming or software in the main control device, which is assigned to a separate core of the multiprocessor core or a separate processor (CPU) for processing on the hardware side.
  • the second application core can provide a specific partial functionality of the agricultural machine.
  • the second application core can form a telematics and/or diagnostics functionality of the agricultural machine.
  • the second application core can be designed to process camera data of the agricultural machine. This can improve the performance of the communication system.
  • the safety core can be designed to override the control of the agricultural machine and/or at least one actuator of the agricultural machine, which performs a safety-relevant movement in terms of functional safety, by the first application core and the agricultural machine and/or to transfer the at least one actuator to a safe operating state in terms of functional safety.
  • the real-time kernel can be designed to control selected machine functions of the agricultural machine in real-time or essentially without latency.
  • the real-time core can be run on its own core of a multi-core processor.
  • the real-time core can be implemented on a separate processor, for example using a real-time operating system or without an operating system using what is known as bare-metal programming.
  • the security kernel is implemented as a real-time kernel. This enables real-time execution of security functions.
  • the main control device is designed to carry out a software update of an auxiliary operating component at a predeterminable point in time and in doing so to update the software to transfer software to be updated from the main control device via the Ethernet data network to the auxiliary operating component.
  • the Ethernet data network enables high-speed data transmission for this purpose, so that time-consuming and error-prone flashing of the control units can be avoided.
  • the main control device updates the software via a wireless interface, e.g. B. a mobile radio interface or a WLAN interface, so "over-the-air" receives, and then transmits via the Ethernet data network to one or more of the ancillary components. In this way, for example.
  • a manufacturer of agricultural machinery centrally Deploy software updates.
  • the communication system can be designed to encrypt the communication via the Ethernet interfaces and/or to secure access to the communication system with the aid of digital certificates.
  • the main control device is designed to centrally access all data communication interfaces in the communication system for tracing and/or logging and to provide the data recorded via them for diagnostic purposes.
  • security can be increased and the diagnostic options can be improved.
  • the at least one auxiliary operation component has an auxiliary operation component which is designed as an input and output module, each having at least one input connection for connecting a sensor and at least one output connection for connecting an actuator.
  • the auxiliary operation component thus represents what is known as an I/O module, which has one or more different communication interfaces.
  • an I/O module can have analog and digital inputs and outputs, in addition to the Ethernet interface, for connecting sensors and actuators, etc.
  • An embodiment is advantageous here in which all sensors and actuators of the agricultural machine are in communication with the main control device via one or more auxiliary operating components designed as input and output modules.
  • the main control device can have no analog inputs and no analog outputs.
  • the main control device can only have an indirect communication connection with sensors and actuators of the agricultural machine, preferably via one or more auxiliary operating components designed as an input and output module.
  • an actuator can be activated and/or sensor data from a sensor of the agricultural machine can be read in exclusively by one or more auxiliary operating components designed as input and output modules, which are designed to control and/or read in independently or dependently of control commands generated by the main control device.
  • the main control device does not have any inputs and outputs for directly connecting actuators and sensors, but functions as a separate computing unit and only has data interfaces for communication with the auxiliary components. Executing activities such as controlling and regulating actuators or reading back from sensors are then taken over by the ancillary components to which these actuators and sensors are connected. These can act as so-called slaves, which are controlled accordingly by the main control device acting as a master.
  • a more modular and better scalable system architecture of the communication system can be achieved by means of the aspects mentioned above.
  • the main control device may have no analog inputs and no analog outputs.
  • the at least one auxiliary operating component has an auxiliary operating component which is coupled to the main control device according to the master-slave principle, such that the auxiliary operating component is set up to send data on its operating state to the main control device and to send control signals from the main control device receive. All ancillary components can be coupled to the main control device according to the master-slave principle.
  • the at least one auxiliary operating component has an auxiliary operating component which is designed to perform a safety function in terms of functional safety and/or, if a safety-critical situation exists, to control the agricultural machine or at least one actuator of the agricultural machine which performs a safety-relevant movement in terms of functional safety, within the framework of a Priority control to a safe operating state in terms of functional safety.
  • administration and documentation costs can be reduced, because these are only incurred through the encapsulation of the functionality in the form of a separate ancillary component if changes to this ancillary component are necessary, but not to the other ancillary components or the main control device if they do not have safety functions within the meaning of the implement functional safety.
  • the communication system can have a network distributor of the Ethernet data network, which is formed by an ancillary component.
  • a network distributor of the Ethernet data network can be integrated into the main control device, or the network distributor or a function as a network switch can be integrated into one or more of the auxiliary operating components as an additional function.
  • the at least one ancillary component has an ancillary component which is only indirectly connected to the main control device for communication via at least one additional ancillary component via the Ethernet data network.
  • the at least one ancillary operation component has an ancillary operation component which has at least one of the following data communication interfaces: a CAN interface, an ISOBUS interface and a LIN interface.
  • the communication system can also have at least one second auxiliary operation component that does not have an Ethernet interface, but instead has at least one of the has the following data communication interfaces: a CAN data bus interface, an ISOBUS interface and a LIN interface.
  • Such second auxiliary operating components can be connected in terms of communication technology to the main operating component directly via a CAN data bus, ISOBUS and/or LIN bus.
  • such second ancillary components can be in communication with an ancillary component that has an Ethernet interface and at least one CAN, ISOBUS or LIN interface, which in turn is in communication with the main control device via its Ethernet interface.
  • the second auxiliary operating component is therefore only indirectly in communication with the main control device.
  • legacy components i.e. components that do not have an Ethernet interface, can be integrated into the communication system
  • the communication system is designed to receive position information from a position determination device, preferably from a GNSS (Global Navigation Satellite System) position determination device, the position determination device being designed to determine a current position of the agricultural machine.
  • the position determination device can include one or more GNSS antennas, preferably GPS antennas. It is possible here for the main control device and/or one or more of the auxiliary operating components to be functionally coupled to the position determination device, i. H. stand or can be brought into signal connection with this, so that position information (position signals) can be transmitted from the position determining device to the main control device and/or to the corresponding auxiliary operating components.
  • the main control device can be designed to control switching on and off of distribution and/or processing processes as a function of the received position information.
  • the at least one ancillary operation component can have an ancillary operation component (or more) that is designed to control switching on and off of distribution and/or processing processes depending on the received position information. Switching on and off is preferably switching on and off with precise positioning.
  • the main control device and/or one or more of the auxiliary operating components can be designed to control manual switching on and off of distribution and/or processing processes depending on a user input and have a signal connection to an input device for detecting the user input and/or or be deliverable.
  • a reaction time for the respective signal transmission for controlling the switching on and off of distribution and/or processing processes, as described above, can be significantly accelerated by the Ethernet-based communication of the communication system.
  • the components of the agricultural machine that are switched on and off can be spray nozzles, dosing devices and/or the like.
  • the main control device and/or the auxiliary operating component for controlling the switching on and off of distribution and/or treatment processes can be designed to control spray nozzles for dispensing a liquid active substance and/or dosing devices for dispensing a granular material to be distributed.
  • the communication system can have an artificial intelligence module, KI module, also referred to as a KI module.
  • KI module can be part of the main control device.
  • the Kl module can be set up to process, in particular to evaluate, data from cameras (e.g. plant detection, person recognition, etc.) or other sensors for monitoring the surrounding area, with the Kl module using machine learning methods for this purpose, preferably using an artificial neural network.
  • the communication system can also have a monitoring module which is part of the main control device or has a signal connection with it and is designed to receive environment data from at least one camera for environment detection and/or environment sensors and to process it for environment monitoring.
  • a monitoring module which is part of the main control device or has a signal connection with it and is designed to receive environment data from at least one camera for environment detection and/or environment sensors and to process it for environment monitoring.
  • the monitoring module is designed as an artificial intelligence module, AI module, which, for monitoring the surroundings, evaluates the surroundings data using methods of machine learning, preferably using an artificial neural network.
  • AI module which, for monitoring the surroundings, evaluates the surroundings data using methods of machine learning, preferably using an artificial neural network.
  • the monitoring module can receive image data from a camera arranged on the agricultural machine for detecting the surroundings, and the selection device can be designed to receive a digital image captured by the camera and by means of AI-based image recognition evaluate to detect obstacles, rows of plants, lanes and/or other objects important to agricultural soil or crop treatment.
  • training data z. B. data can be used that are generated by the camera using the agricultural machine during test crossings of agricultural areas, and in which the objects to be recognized by means of AI-based object recognition are each manually classified in order to train the AI module.
  • a second general aspect of the invention relates to an agricultural machine that has a communication system as described in this document.
  • the agricultural machine can be an agricultural machine for agricultural soil or plant treatment, for example an agricultural spreading machine such as a field sprayer, a pneumatic fertilizer spreader or a seeder.
  • the agricultural machine can also be an agricultural tillage machine.
  • the agricultural machine for agricultural soil or plant treatment can be designed as a towed attachment.
  • the agricultural machine can also be an agricultural utility vehicle combination, having a towing vehicle that is designed as a tractor and a towed attachment.
  • the tractor can have a communication system that is different from the towed attachment; for example, in one embodiment variant, only the towed attachment can have a communication system, as is described in this document.
  • the communication system according to the invention can be implemented exclusively in the towed attachment, for example a towed distribution machine.
  • the agricultural utility vehicle combination can have an autonomous tractor, as well as a towed implement for agricultural soil or plant treatment.
  • the autonomous tractor can be used to autonomously navigate the commercial vehicle combination on an agricultural area.
  • the agricultural utility vehicle combination can have a communication system as described in this document, with the main control device of the communication system being arranged exclusively on the tractor or on the towed implement and the at least one auxiliary operating component can include auxiliary operating components which are Towing vehicle are arranged and includes ancillary components that are arranged on the towed implement.
  • the agricultural utility vehicle combination can have two communication systems according to the invention, with a first communication system being assigned spatially and functionally to the tractor and a second communication system being assigned spatially and functionally to the towed implement.
  • the agricultural utility vehicle combination which has an autonomous tractor, can have the following additional aspects, each of which is optional:
  • the utility vehicle combination can have a joint that articulates the tractor with the implement; a steering actuator device, by means of which a position of the joint for steering the commercial vehicle combination can be adjusted; a position determination device, preferably a GNSS position determination device, the position determination device being designed to determine a current position of the commercial vehicle combination; and a control unit configured to operate the steering actuator device depending on a predetermined travel route line and the determined current position.
  • the predetermined travel route line can preferably have a plurality of parallel lanes to be traveled in succession, with at least two adjacent lanes being connected to one another at the end by means of a headland.
  • the webs can be straight at least in sections and/or curved at least in sections.
  • the implement can be moved between a working position and a transport position.
  • the implement In the transport position, the implement can protrude over the joint counter to a forward travel direction of the commercial vehicle combination.
  • the implement In the transport position, the implement preferably also protrudes over the steering actuator device and/or the towing vehicle, counter to the forward direction of travel.
  • the agricultural utility vehicle combination can enable a particularly compact transport position of the utility vehicle combination, with which the utility vehicle combination can be moved, for example, on public roads.
  • Utilizing the space above the joint can also allow the implement to have a large working width in the working position and/or a construction that allows the implement to be converted between the working position and the transport position can be set up comparatively easily, since, for example, less moving bare segments must be provided.
  • Each of these advantages can be further enhanced by using a space above the steering actuator device and the tractor by the portion of the implement in the transport position.
  • the realization of the main control device according to the invention as a central control device with Ethernet interface offers the possibility of changing the respective machine configuration of the agricultural machine produced during production by means of an interface, for example, from an ERP system or by means of a computer unit of a production line, e.g. B. Bandendetool to transfer to the main control device.
  • an interface for example, from an ERP system or by means of a computer unit of a production line, e.g. B. Bandendetool to transfer to the main control device.
  • a third general aspect of the invention relates to a method of manufacturing an agricultural machine as described in this document.
  • the procedure includes the following steps:
  • Manufacturing an agricultural machine with a specific machine configuration with control software stored in an ERP system or in a computer of a production line for manufacturing the agricultural machine for controlling the agricultural machine being selected and/or parameterized as a function of the specific machine configuration and being controlled by the ERP system or the production line computer into the main control device.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an agricultural machine with a communication system according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a communication system according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a perspective view of an agricultural utility vehicle combination with a working device in a working position according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an agricultural machine with a communication system 2 according to an embodiment of the invention.
  • the agricultural machine is a self-propelled agricultural field sprayer here, merely by way of example.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a communication system 2 according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows five interconnected communication systems, which are described in more detail below.
  • the system boundaries are each illustrated with dash-dot lines, with the individual areas or individual communication systems being identified by the letters A to E.
  • An agricultural machine 1 can be equipped with the communication system 2, shown in area B, for example.
  • the communication system 2 includes an Ethernet data network 3, which can be embodied, for example, as a 100BASE-TX, 1000BASE-T, 100BASE-T1, or 1000BASE-T1 Ethernet.
  • the communication system 2 also includes a main control device 4, which is designed as a central arithmetic and control unit for controlling machine functions, such as preferably switching distribution and/or machining processes on and off with precise positioning.
  • the main control device 4 comprises several different data communication interfaces. These include at least one Ethernet interface 6 for connection to an Ethernet data network 3, a CAN interface 8 for connection to a CAN data bus 13 and an ISOBUS interface 7 for connection to an ISOBUS data bus 10.
  • the main control device 4 can also have a LIN interface (not shown) for connection to a LIN bus.
  • the communication system 2 also includes a number of auxiliary operating components 5, which have at least one Ethernet interface 6 and can perform different functions and are referenced by the reference symbols 5a to 5d (instead of the reference symbol 5) depending on the function.
  • the main control device 4 controls several of the connected n ancillary components 5. This activation can take place according to the master-slave principle, with the main control device performing the function of the master and the secondary operating components performing the function of the slaves.
  • Both the main control device 4 and the auxiliary operating components 5 or 5a to 5d are thus connected to the Ethernet data network 3 and each have at least one Ethernet interface 6 for connection to the Ethernet data network 3 for this purpose.
  • the Ethernet interface 6 serves as a data communication interface for sending and/or receiving data via the Ethernet data network 3, e.g. B. when controlling machine functions.
  • the communication system 2 also includes a plurality of second auxiliary components 14, which are either directly in communication with the main control device 4 via a CAN data network 13 or via a CAN data network 13 in communication with one of the auxiliary components 5d, which have both an Ethernet interface 6 and also have a CAN interface 8 .
  • the second ancillary components 14 do not have to have an Ethernet interface.
  • one or more of the second auxiliary operation components 14 can have an LIN interface.
  • the dashed lines show two such CAN databus-based subsystems 15 made up of second auxiliary operating components 14, which are part of the communication system 2 (shown in area B).
  • This can involve conventional control devices and/or job computers that have not yet been converted to the Ethernet standard and can therefore be advantageously integrated into a new Ethernet system architecture.
  • the main control device 4 is a computer on which Unix or a Unix derivative, preferably Linux, is installed as the operating system.
  • the auxiliary operating components 5 and the second auxiliary operating components 14 can carry out their function or operating function depending on control data from the main control device 4 or can also carry out some of them independently.
  • the main control device 4 thus serves as a central controller for the working operation of the agricultural machine and, for this purpose, controls at least some of the auxiliary operating components 5 and the second auxiliary operating components 14 .
  • the main control device thus serves as a "high-performance computer" in the present case, which can control various auxiliary operating components, and could in principle also be installed on a commercially available high-performance Linux-based PC.
  • the main control device 4 has further data communication interfaces in addition to the Ethernet interfaces.
  • this is an ISOBUS interface 7 via which ISOBUS-compatible components can be connected.
  • an ISOBUS-based communication system 40 shown in area A of FIG. 2 of another agricultural vehicle, e.g. B: a tractor, tied up. If e.g. B. the communication system 2 is installed in an agricultural machine that is pulled by another agricultural machine, such as a tractor, z. B. via the ISOBUS interface 7, the Ethernet-based communication system 2 can be connected to an ISOBUS data bus 10 and to the operator terminal (VT) of the tractor.
  • VT operator terminal
  • the communication system 2 also includes a mobile radio interface 9a and a wireless short-range connection interface, for example a WLAN interface 9b.
  • the wireless interfaces 9a and 9b are not integrated into the main control device 4 here, although this is alternatively possible, but are provided by an auxiliary operating component 5a.
  • the wireless interfaces 9a, 9b are thus provided remotely in the dedicated ancillary component 5a, with the ancillary component 5a being in communication with the main control device 4, e.g. B. via an Ethernet connection or wirelessly (represented by the dashed arrow).
  • the entire wireless data traffic of the communication system 2 with external units is preferably implemented via the wireless interfaces 9a and 9b.
  • an external wireless component 30, e.g. B. a tablet computer, are connected, which is shown in sub-area E of Figure 2.
  • a further auxiliary component 5b of the communication system 2 is designated by the reference symbol 5b and acts as a network distributor of the Ethernet data network 3, which is formed by an auxiliary component 5b or is integrated into the main control device.
  • Auxiliary components which are in the form of input and output modules, so-called I/O modules, are designated by the reference symbols 5c and 5d.
  • I/O modules have one or more different communication interfaces.
  • an I/O module typically has analog and digital inputs and outputs, e.g. B. Inputs for connecting sensors and outputs for connecting actuators that are to be controlled for agricultural work processes.
  • the second auxiliary operation components 14 are likewise CAN-based I/O modules.
  • the main control device 4 is thus distinguished in comparison to conventional job computers in that no sensors, actuators or the like are directly connected to the main control device 4 is connected. Instead, this takes place at separate network nodes, the ancillary components 5c, 5d or the second ancillary components 14. Alternatively or additionally, it is also possible for one or more of the second ancillary components 14 to be designed as a network-enabled sensor and/or actuator and to be in communication with the main control device 4 stands.
  • the ancillary components 5d differ from the ancillary components 5c in that they have a CAN interface 8 to which the second ancillary components are connected.
  • auxiliary operating components 5 or 5c or 5d or the second auxiliary operating components 14 can be designed to provide a safety function in terms of functional safety.
  • These components can e.g. B. recognize the existence of a safety-critical situation, z. B. on the basis of certain sensor values, and if there is a safety-critical situation, the control of the agricultural machine or at least one actuator of the agricultural machine, which performs a safety-relevant movement in terms of functional safety, is transferred to a safe operating state in terms of functional safety as part of priority control .
  • a communication system 50 of an agricultural machine that cannot be operated independently can be connected to the communication system 2, cf. section C of FIG.
  • the communication system 50 does not contain its own main control device, but only an ancillary operation component 5d with an Ethernet interface 6 for connection to the communication system 2 and a CAN interface 8, to which in turn a subsystem of several second ancillary operation components 14 with CAN interfaces 8 of the communication system 50 are connected.
  • the communication system 2 has an interface 12, the z. B. can be provided in the form of a socket to connect the communication system 50 of the agricultural machine that cannot be operated independently, so that the agricultural machine that cannot be operated independently or its ancillary components can be controlled by the main control device 4 via the connected communication system 50.
  • a further interface 11 can, for example, also be operated independently in principle
  • the communication system 20 of the third-party machine now also has a main control device 4 , a number of auxiliary components 5 with Ethernet interfaces and a number of second auxiliary components 14 with a CAN interface 8 . It can thus be interconnected two communication systems according to the invention 2 and 20 to z. B. data between two agricultural machines and to z. B. to coordinate joint work processes.
  • the ancillary components 5 or some of the ancillary components 5 can have a CAN interface 8 in addition to the Ethernet interface 6 (represented by the ancillary components 5d in FIG. 2).
  • the ancillary components z. B. have an ISOBUS interface or a LIN bus interface.
  • the main control device 4 can optionally be designed to centrally access all data communication interfaces 6, 7, 9a, 9b and 13 in the communication system 2 for tracing and/or for logging and to provide the data recorded about it for diagnostic purposes.
  • Corresponding tracing or logging can be implemented using standardized program libraries for Unix or Linux systems.
  • the main control device 4 is equipped with a multiprocessor core and/or with at least two separately programmable CPUs.
  • the main control device 4 has multiple processor cores of different types, i.e. the functionality of the main control device 4 is divided into partial functionalities, which are each implemented on the software side in such a way that they are each executed by different processor cores on the hardware side.
  • the main control device 4 can have its own "safety core", which bundles the safety functions of the agricultural machine, preferably safety functions in the sense of functional safety.
  • a real-time core can also be provided, which executes time-critical functions Real-time operating system (RTOS) are implemented.
  • the real-time kernel can be designed to control selected machine functions of the agricultural machine in real time or essentially without latency.
  • the safety kernel is implemented as a real-time kernel. This enables real-time execution of safety functions .
  • a communication system 2 implemented on an Ethernet basis with a main control device 4 implemented on Unix or a Unix derivative also offers the advantage that when producing the agricultural machines, the control software assigned to the respective machine configuration, which is to be implemented on the hardware of the main control device 4, for example by means of an interface from an enterprise resource planning, ERP, system or by means of a computer unit of a production line (e.g. end of line tool) in the main control device 4 can be transferred.
  • the control software assigned to the respective machine configuration which is to be implemented on the hardware of the main control device 4 for example by means of an interface from an enterprise resource planning, ERP, system or by means of a computer unit of a production line (e.g. end of line tool) in the main control device 4 can be transferred.
  • ERP enterprise resource planning
  • a production line e.g. end of line tool
  • FIG. 3 shows an agricultural utility vehicle combination 31.
  • the agricultural utility vehicle combination 31 has an autonomously operable power car or an autonomously operable tractor 32 and an implement 34 pulled by the tractor 32. It is possible that the implement 34 can be uncoupled from the tractor 32, e.g. B. for coupling another implement to the tractor 32.
  • the tractor 32 is preferably designed without a driver's cab or driver's cab / driver's cab. The tractor 32 can be operated autonomously without a driver.
  • the tractor 32 can have locomotion elements or traction elements 36 and an environment detection sensor system 38 .
  • the locomotion elements 16 can be designed, for example, as track chain drives or caterpillar drives, as shown in the figures. For the sake of clarity, only the crawler chain or caterpillar chain is shown in the figures, without showing a drive wheel or a deflection wheel, for example.
  • the tractor 12 can have a drive train that drives the locomotion elements 16 .
  • the drive train can, for example, have an internal combustion engine, an electric motor or a diesel-electric drive. Other drive concepts are also conceivable.
  • the surroundings detection sensor system 18 is designed to determine or detect obstacles and/or elements present in the surroundings of the agricultural utility vehicle combination 10 .
  • the environment detection sensor system 18 can be designed in such a way that it can detect an environment in the direction of travel in front of and optionally next to the towing vehicle 12 .
  • the surroundings can preferably be detected over an entire working width of the implement 14 .
  • obstacles such as trees, bushes, other plant obstacles and/or elements and the like can be detected, but preferably also living beings such as animals and/or people.
  • the environment detection sensor system 38 can have, for example, a laser scanner and/or a camera system with, for example, a 3D thermal imaging camera. Alternatively or additionally, the environment detection sensor system 38 can have at least one 3D camera and/or at least one 3D scanner and/or at least one 3D rig. The environment detection sensor system 38 can alternatively or additionally have at least one infrared sensor. It is possible for the environment detection sensor system 38 to have at least two environment sensors. The two environment sensors can preferably be designed to detect different objects. For example, signals from both environment sensors can thus be evaluated by a control unit of the agricultural utility vehicle combination 31, e.g. B. as a composite or joint image or generally in the form of an evaluation of a sensor fusion.
  • a control unit of the agricultural utility vehicle combination 31 e.g. B. as a composite or joint image or generally in the form of an evaluation of a sensor fusion.
  • the two surroundings sensors can preferably detect different physical properties, from which, for example, an evaluation of a type of detected obstacle or element then takes place.
  • the type can be evaluated here, for example, in such a way that a statement is possible as to whether the detected obstacle or element is a living being (yes/no), an animal (yes/no), a person (yes/no) etc. acts. It is also possible that such an evaluation is already possible using a single environment sensor, e.g. B. with a 3D camera and appropriate image recognition algorithms.
  • the implement 34 is articulated to the tractor 32 .
  • the articulated connection has a joint 33 .
  • the joint 33 can allow rotation about a vertical axis.
  • the vertical axis can run through the joint 33 .
  • the vertical axis can be essentially perpendicular to a horizontal plane.
  • the vertical axis can be essentially perpendicular to a longitudinal axis and to a transverse axis of the commercial vehicle combination 31 (the tractor 32 or the implement 34).
  • the joint 33 preferably has a swivel joint, articulated joint and/or universal joint.
  • the utility vehicle combination 31 has a steering actuator device for steering.
  • the steering actuator device can have at least one piston-cylinder unit, for example.
  • the steering actuator device can, for example, be operated electromagnetically, hydraulically or pneumatically.
  • a position of the joint 33 about its vertical axis for steering the commercial vehicle combination 31 can be adjustable by means of the steering actuator device.
  • the steering actuation device can be supported on the one hand on the tractor 32 and on the other hand on the implement 34 .
  • the utility vehicle combination 31 can have a position determination device 35 .
  • the position determination device 35 can continuously determine a current position or actual position of the commercial vehicle combination 31 .
  • the position determining device 35 is a GNSS (Global Navigation Satellite System) position determining device, e.g. B. a GPS positioning device.
  • the position determination device 35 can have one or more GNSS antennas, preferably GPS antennas.
  • the at least one GNSS antenna can be arranged on the tractor 32 (as shown), the implement 44 and/or the joint 33 .
  • the at least one GNSS antenna is preferably arranged essentially centrally on the commercial vehicle combination 31 with respect to a transverse axis of the commercial vehicle combination 31 .
  • the utility vehicle combination 31 also has a control unit (not shown).
  • the control unit is preferably arranged in the tractor 32 .
  • the commercial vehicle combination 31 can be operated autonomously by means of the control unit.
  • the control unit for operating the commercial vehicle combination 31 can be in communication with the drive, the braking device, the communication interface, the steering actuator device, and/or an actuator of the implement 34, e.g. B. to receive information and / or issue control commands.
  • the control unit can enable autonomous operation of the commercial vehicle combination 31 .
  • the control unit can operate the commercial vehicle combination 31 in a first or autonomous operating mode.
  • the utility vehicle combination 31 can have a communication system 2 as described above.
  • the main control device 4 of the communication system 2 can be arranged exclusively on the tractor 32 or the towed implement 34 .
  • the ancillary components 5 can be arranged on the towing vehicle 32 and/or be functionally assigned to it and also include ancillary components which are arranged on the towed implement 34 and/or are functionally assigned to it.
  • the agricultural utility vehicle combination 31 can comprise two communication systems 2, with a first communication system being assigned spatially and functionally to the tractor 32 and a second communication system being assigned spatially and functionally to the towed implement 34.
  • auxiliary component as an input/output module (I/O module)
  • Wireless short-range link interface e.g. B: WLAN interface

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für eine landwirtschaftliche Maschine sowie eine landwirtschaftliche Maschine mit einem solchem Kommunikationssystem. Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren einer solchen landwirtschaftlichen Maschine. Das Kommunikationssystem (2) für eine landwirtschaftliche Maschine (1) umfasst eine Hauptsteuervorrichtung (4), die als zentrale Rechen- und Steuereinheit zur Steuerung von Maschinenfunktionen, wie vorzugsweise dem positionsgenauen An- und Abschalten von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen, ausgebildet ist, sowie mindestens eine Nebenbetriebskomponente (5), die ausgebildet ist, eine ihr zugeordnete Betriebsfunktion in Abhängigkeit von Steuerdaten der Hauptsteuervorrichtung (4) und/oder eigenständig durchzuführen. Zum Senden und/oder Empfangen von Daten über ein Ethernet-Datennetz (3) bei einer Steuerung von Maschinenfunktionen weisen die Hauptsteuervorrichtung (4) und die mindestens eine Nebenbetriebskomponente (5) jeweils mindestens eine Ethernet-Schnittstelle (6) zum Anschluss an das Ethernet-Datennetz (3) auf.

Description

BESCHREIBUNG
KOMMUNIKATIONSSYSTEM FÜR EINE LANDWIRTSCHAFTLICHE MASCHINE UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER LANDWIRTSCHAFTLICHEN MASCHINE
Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für eine landwirtschaftliche Maschine sowie eine landwirtschaftliche Maschine mit einem solchem Kommunikationssystem. Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren einer solchen landwirtschaftlichen Maschine.
Derzeitige in landwirtschaftlichen Maschinen verwendete Kommunikationssysteme haben in der Regel mehrere Jobrechner (Rechnereinheiten) mit einem Master und einen oder mehreren Slaves, wobei zudem jeder Jobrechner I/Os, d. h. Ein-/Ausgabe-Schnittstellen für entsprechende Sensorik, Aktorik etc. aufweist. Damit die verschiedenen Jobrechner ihre Abläufe aufeinander abstimmen, synchronisieren und notwendige Daten untereinander austauschen können, kommunizieren diese über einen CAN- Bus. Für die Kommunikation der landwirtschaftlichen Maschine mit einem Traktor oder einer standardisierten Mensch-Maschine-Schnittstelle wurde ein spezieller Standard, der ISOBUS, entwickelt. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle im ISOBUS-Standard wird Virtual Terminal (VT) oder auch Universal Terminal (UT) genannt. ISOBUS ist der geläufige Name für landtechnische Datenbus-Anwendungen, die konform zu der Norm ISO 11783 sind. Diese Norm definiert erstens die physikalischen Eigenschaften, wie Stecker und Leitungen, zweitens die Art der Teilnehmer und drittens die Datenformate und Schnittstellen des Netzwerkes. Grundlagen sind die Protokolle SAE J1939 und NMEA-2000. Typische Datenübertragungsraten liegen bei 250 kBit/s, während bei einem CAN-Datenbus die Übertragungsraten bei 125 kBit/s bis 1000 kBit/s liegen.
Moderne landwirtschaftliche Maschinen haben jedoch zunehmend höhere Anforderungen an deren Funktionalität und damit deren Steuerungssysteme und die verwendeten Kommunikationssysteme. Hierbei kommt seitens der Landmaschine zunehmend komplexere Software zum Einsatz, die regelmäßig aktualisiert werden muss, z. B. durch Bereitstellung von neuen Funktionalitäten (Features). Entsprechend erforderliche Software-Aktualisierungen der bekannten Steuergeräte (Jobrechner), die hierfür üblicherweise geflasht werden müssen, sind jedoch zeitaufwändig und fehleranfällig. Ferner erfordert der Einsatz von Telemetrie-Anwendungen, z. B. der Echtzeitübertragung von Applikationskarten, die Übertragung und Speicherung großer Datenmengen, bei welchen bisher übliche ISOBUS- Systeme zunehmend an Grenzen stoßen. Durch die zunehmende Komplexität der Sensorik und Steuerungsverfahren müssen zunehmend größere Datenmengen über den Datenbus übertragen werden, wofür die mit dem CAN-Datenbus oder ISOBUS realisierbaren Datenübertragungsraten nicht ausreichen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Kommunikationssystem für eine landwirtschaftliche Maschine bereitzustellen, mit dem die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll eine vereinfachte Architektur und/oder ein Kommunikationssystem mit einer höheren Bandbreite zur Verfügung gestellt werden.
Ein erster allgemeiner Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für eine landwirtschaftliche Maschine (Landmaschine). Das Kommunikationssystem umfasst eine Hauptsteuervorrichtung, die als zentrale Rechen- und Steuereinheit zur Steuerung von Maschinenfunktionen der landwirtschaftlichen Maschine ausgebildet ist. Derartige Maschinenfunktionen können beispielsweise das positionsgenaue An- und Abschalten und Steuern von landwirtschaftlichen Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen sein. Die Hauptsteuervorrichtung weist mindestens eine Ethernet-Schnittstelle zum Anschluss an ein Ethernet-Datennetz auf. Ein Ethernet-Datennetz ist eine an sich bekannte Technik, die Software (Protokolle usw.) und Hardware (Kabel, Verteiler, Netzwerkkarten usw.) für kabelgebundene Datennetze spezifiziert. Die Ethernet-Schnittstelle kann zum Senden und/oder Empfangen von Daten über das Ethernet-Datennetz bei einer Steuerung von Maschinenfunktionen verwendet werden.
Das Kommunikationssystem umfasst ferner mindestens eine Nebenbetriebskomponente, die ausgebildet ist, eine ihr zugeordnete Betriebsfunktion der landwirtschlichen Maschine durchzuführen. Die einer Nebenbetriebskomponente zugeordnete Betriebsfunktion deckt vorzugsweise nur einen Teil der gesamten Arbeitsfunktionen der landwirtschaftlichen Maschine ab, während die Hauptsteuervorrichtung als übergeordnete Steuervorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Arbeitsfunktionen dient. Die Nebenbetriebskomponente kann ausgebildet sein, die zugeordnete Betriebsfunktion eigenständig und/oder in Abhängigkeit von Steuerdaten der Hauptsteuervorrichtung durchzuführen. Anders ausgedrückt kann die Nebenbetriebskomponente sowohl eigenständig Aufgaben und Funktionen ausführen und/oder direkt durch die Hauptsteuervorrichtung gesteuert werden bzw. ihre Ressourcen und Funktionalität der Hauptsteuervorrichtung bereitstellen. Die mindestens eine Nebenbetriebskomponente weist mindestens eine Ethernet-Schnittstelle zum Anschluss an das Ethernet-Datennetz auf, die wiederum zum Senden und/oder Empfangen von Daten über ein Ethernet-Datennetz bei einer Steuerung von Maschinenfunktionen verwendet werden kann.
Ein besonderer Vorzug des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems liegt somit darin, dass eine Ethernet-basierte Kommunikation zur Steuerung von Maschinenfunktionen der landwirtschaftlichen Maschine ermöglicht wird, die im Hinblick auf die realisierbaren Datenraten CAN-Datenbus oder ISOBUS-basierten Kommunikationssystemen weit überlegen ist. Dadurch werden landwirtschaftliche Maschinenfunktionen ermöglicht, die eine schnelle Verarbeitung von großen Datenmengen erfordern. Ein weiterer Vorzug ist, dass aufgrund der schnellen Ethernet-basierten Kommunikation ein Großteil der Steuerungslogik zur Durchführung der landwirtschaftlichen Arbeitsprozesse, wie z. B. ein Ausbringen und Verteilen von flüssigen oder festen Wirkstoffen oder von Saatgut oder der Durchführung einer Bodenbearbeitung, in einem Steuergerät zentralisiert werden kann, das hier als Hauptsteuervorrichtung bezeichnet wird. Die Hauptsteuervorrichtung kann eine oder mehrere der Nebenbetriebskomponenten über das Ethernet-Datennetz zweckmäßig ansteuern. Die Nebenbetriebskomponenten können dadurch im Vergleich zu den in einem üblichen ISOBUS-basierten-Kommunikationssystem verteilt angeordneten Jobrechnern als effizientere Netzwerkknoten bzw. Steuergeräte ausgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kommunikationssystem ferner ein Ethernet-Datennetz. Entsprechend können die Hauptsteuervorrichtung und die mindestens eine Nebenbetriebskomponente über das Ethernet-Datennetz in Kommunikationsverbindung stehen.
Alternativ ist jedoch eine Ausführungsform eines Kommunikationssystems ohne Ethernet-Datennetz denkbar. Stattdessen könnte das Kommunikationssystem einen CAN-, ISOBUS und/ oder ein Local Interconnect Network-, LIN, -Datenbus aufweisen, über den/die die Hauptsteuervorrichtung und die mindestens eine Nebenbetriebskomponente in Kommunikationsverbindung steht/stehen. In dieser Ausführungsform weisen die Hauptsteuervorrichtung und die mindestens eine Nebenbetriebskomponente jeweils zusätzlich zu der Ethernet-Schnittstelle zumindest eine der folgenden Datenkommunikationsschnittstellen auf: eine CAN-Schnittstelle zum Anschluss an einen CAN-Datenbus, eine ISOBUS- Schnittstelle zum Anschluss an einen ISOBUS-Datenbus und eine LI N-Schnittstelle zum Anschluss an einen LIN-Bus (nachfolgend kurz als CAN-, ISOBUS und/ oder ein LI N-Sch nittstelle bezeichnet).
In dieser Ausführungsform sind die Hauptsteuervorrichtung und die mindestens eine Nebenbetriebskomponente zwar technisch grundsätzlich zur Ethernet-basierten Kommunikation in der Lage, tatsächlich wird die Funktion jedoch (noch) nicht genutzt. Eine derartige Ausführungsform ist denkbar und sinnvoll für Ausführungsvarianten eines Kommunikationssystems zu Beginn einer Einführung einer neuen Ethernet-basierten Systemarchitektur, wenn z. B. noch nicht alle oder kaum Nebenbetriebskomponenten, z. B. von Drittanbietern, auf Ethernet-Basis umgestellt wurden, so dass die Kommunikation vorerst noch über z. B. einen CAN-Datenbus erfolgt. Eine zukünftige Umstellung auf eine Ether- net-basierte Kommunikation wird dadurch erleichtert. Sofern in diesem Dokument von Steuern oder Steuervorrichtung die Rede ist, sollen hierbei auch ein Regeln und eine Regelvorrichtung umfasst sein. Die Hauptsteuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, Arbeitsaggregate der jeweiligen Landmaschine zu steuern, beispielsweise indem entsprechende Steuer- oder Regelprogramme und -algorithmen abgearbeitet werden oder auch Betriebsparameter und/oder Feldbearbeitungsparameter gesammelt und ggf. verarbeitet und ausgewertet werden. Die Hauptsteuervorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, eine oder mehrere der Nebenbetriebskomponenten und/oder der zweiten Nebenbetriebskomponenten, die nachfolgend noch beschrieben werden, zu steuern, z. B. dadurch, dass Daten zur Ansteuerung der jeweiligen Nebenbetriebskomponenten an die Nebenbetriebskomponenten und/oder die zweiten Nebenbetriebskomponenten über das Ethernet-Datennetz und/oder einen anderen Datenbus gesendet werden. Die Hauptsteuervorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, die im Betrieb der Landmaschine zunehmend größeren Mengen an anfallenden Prozess- und Zustandsdaten von Arbeitsvorgängen der landwirtschaftlichen Maschine zu Dokumentations- und Analysezwecken zentral zusammenzuführen, z. B. um diese an einen externen Server zu übertragen. Die Hauptsteuervorrichtung kann ferner als zentraler Kommunikationsserver des Kommunikationssystems dienen. Die Hauptsteuervorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, eine Telemetrie, Telematik- und/oder Diagnosefunktionalität der landwirtschaftlichen Maschine bereitzustellen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Hauptsteuervorrichtung eine Datenkommunikationsschnittstelle aufweisen, die eine CAN- Schnittstelle ist, vorzugsweise eine CAN- Schnittstelle gemäß dem CAN 2.0A, CAN 2. OB, oder CAN-FD Standard. Dies bietet den Vorzug, dass die Hauptsteuervorrichtung auch mit Geräten kommunizieren kann, die z. B. (nur) CAN-Datenbus-kompatibel sind, oder existierenden Steuergeräten bzw. Jobrechnern, deren Funktionalität auf diese Weise weiterhin verwendet werden kann. Ferner kann die Hauptsteuervorrichtung eine Datenkommunikationsschnittstelle aufweisen, die eine ISOBUS-Schnittstelle oder eine High-Speed-ISOBUS-Schnittstelle ist. Dies bietet den Vorzug, dass die Hauptsteuervorrichtung auch mit Geräten kommunizieren kann, die z. B. (nur) ISOBUS-kompatibel sind, z. B. mit einem Bedienterminal (VT).
Alternativ oder zusätzlich kann die Hauptsteuervorrichtung eine Datenkommunikationsschnittstelle aufweisen, die eine Local Interconnect Network-, LIN, -Bus-Schnittstelle ist. Entsprechend können Geräte, die mit einer LIN-Bus-Schnittstelle ausgestattet sind, integriert werden.
Entsprechend kann das Kommunikationssystem ein CAN-BUS, ISOBUS und/oder LIN-Bus-Datennetz aufweisen. Mittels CAN-, ISOBUS-, oder LIN-Schnittstellen können drahtgebundene Nebenbetriebskomponenten angebunden werden. Die Hauptsteuervorrichtung kann somit gemäß den vorstehend genannten Ausführungsformen zentral die Kommunikation mit unterschiedlichen Datennetzen und darin angeordneten Netzwerkkomponenten steuern.
Gemäß einem weiteren Aspekt können die Ethernet-Schnittstellen der Hauptsteuervorrichtung und/oder von Nebenbetriebskomponenten des Kommunikationssystems als High-Speed ISOBUS-Schnittstel- len ausgeführt sein. Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Ethernet-Datennetz eine Ethernet-Da- tennetz-lmplementation gemäß 100BASE-TX, 1000BASE-T, 100BASE-T1 oder 1000BASE-T1 sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Kommunikationssystem ferner eine Mobilfunkschnittstelle und/oder mindestens eine Drahtlos-Nahbereichsverbindungs-Schnittstelle, beispielsweise eine WLAN-oder eine Bluetooth-Schnittstelle, aufweisen. Hierüber können drahtlose Nebenbetriebskomponenten angebunden werden. Ebenso können über diese Drahtlos-Schnittstellen Softwareaktualisierungen übertragen werden. Diese weiteren Drahtlos-Schnittstellen können in die Hauptsteuervorrichtung integriert sein, was einen besonders kompakten Aufbau ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich können die Mobilfunkschnittstelle und/oder mindestens eine Drahtlos-Nahbereichsverbin- dungs-Schnittstelle durch eine der mindestens einen Nebenbetriebskomponente bereitgestellt werden. Beispielsweise kann eine Nebenbetriebskomponente bereitgestellt werden, deren Aufgabe es ist, die Drahtlos-Schnittstellen des Kommunikationssystems für die externe Drahtloskommunikation bereitzustellen. Diese Nebenbetriebskomponenten kann z. B. drahtgebunden mit der Hauptsteuervorrichtung kommunikationstechnisch verbunden sein. Diese Ausführungsvariante bietet den Vorzug, dass die Funktionalität der Drahtlos-Kommunikation in einer dedizierten Netzwerkkomponente gekapselt werden kann, was entwicklungstechnisch vorteilhaft hinsichtlich des sich schnell ändernden Kommunikationsstandards ist.
Die Mobilfunkschnittstelle kann eine Schnittstelle sein, die gemäß einem Standard des „Third Generation Partnership Project" (3GPP) implementiert ist, z. B. 3GPP 3G, 3GPP LTE, 3GPP 4G, 3GPP 5G New Radio oder einem Nachfolger hiervon. Die WLAN-Schnittstelle kann gemäß einem WLAN-Standard gemäß der Standardfamilie IEEE 802.11 ausgebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist auf der Hauptsteuervorrichtung als Betriebssystem Unix oder ein Unix-Derivat, vorzugsweise Linux, installiert. Durch die Verwendung von Unix oder eines Unix-Derivats kann auf eine größere Auswahl an erhältlichen Programmbibliotheken zurückgegriffen werden als bei der klassischen Steuergeräteentwicklung, was schnellere und agilere Anpassungen ermöglicht. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Hauptsteuervorrichtung programmtechnisch eingerichtet, mehrere Prozessorkerne zu nutzen. Die Hauptsteuervorrichtung kann somit hardwareseitig einen Mehrkernprozessor (Mehrkern-CPU) oder mehrere Mehrkernprozessoren (Mehrkern-CPUs) aufweisen. Die Hauptsteuervorrichtung kann programmtechnisch eingerichtet sein, ihre Steueraufgaben in mehrere Teilaufgaben aufzuteilen, die entsprechend unterschiedlichen Prozessorkernen zur Bearbeitung zugewiesen werden. Diese Ausführungsform ermöglicht somit eine besonders performante Ausführung von komplexen landwirtschaftlichen Arbeitsvorgängen, beispielsweise solche, bei denen im Betrieb mittels Kameras Bilddaten der zu bearbeitenden Bodenfläche und/oder des Pflanzenbestands generiert werden, die quasi in Echtzeit ausgewertet werden, um in Abhängigkeit der Auswertung Arbeitsprozesse der landwirtschaftlichen Maschine zu steuern.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante hiervon kann die Hauptsteuervorrichtung zur Nutzung der mehreren Prozessorkerne einen ersten Applikationskern aufweisen, der zur Steuerung der Maschinenfunktionen ausgebildet ist. Der erste Applikationskern bündelt somit Funktionalität der Hauptsteuervorrichtung, die hardwareseitig einem eigenen Prozessorkern zu Bearbeitung zugewiesen wird.
Die Hauptsteuervorrichtung kann ferner zur Nutzung der mehreren Prozessorkerne mehrere Applikationskerne unterschiedlicher Art aufweisen, z. B. Applikationskerne und Echtzeitkerne. Die Hauptsteuervorrichtung kann zur Nutzung der mehreren Prozessorkerne beispielsweise zumindest einen der folgenden weiteren Applikationskerne aufweisen: einen zweiten Applikationskern, einen Sicherheitskern und einen Echtzeitkern.
Unter einem Applikationskern, z. B. erster Applikationskern, zweiter Applikationskern, Sicherheitskern, Echtzeitkern, wird hierbei eine programmtechnisch bzw. softwaretechnisch in der Hauptsteuervorrichtung gekapselte Funktionalität der landwirtschaftlichen Maschine verstanden, die hardwareseitig einem separaten Kern des Mehrprozessorkerns oder einem separaten Prozessor (CPU) zur Bearbeitung zugeordnet ist.
Der zweite Applikationskern kann eine bestimmte Teilfunktionalität der landwirtschaftlichen Maschine bereitstellen. Beispielsweise kann der zweite Applikationskern eine Telematik- und/oder Diagnosefunktionalität der landwirtschaftlichen Maschine ausbilden. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Applikationskern ausgebildet sein, eine Verarbeitung von Kameradaten der landwirtschaftlichen Maschine durchzuführen. Hierdurch kann die Leistungsfähigkeit des Kommunikationssystems verbessert werden. Der Sicherheitskern kann ausgebildet sein, bei Vorliegen einer sicherheitskritischen Situation die Ansteuerung der landwirtschaftlichen Maschine und/oder mindestens eines Aktors der landwirtschaftlichen Maschine, der eine sicherheitsrelevante Bewegung im Sinne der funktionalen Sicherheit ausführt, durch den ersten Applikationskern zu übersteuern und die landwirtschaftliche Maschine und/oder den mindestens einen Aktor in einen sicheren Betriebszustand im Sinne der funktionalen Sicherheit zu überführen.
Aus der Praxis ist bekannt, dass die Entwicklung von Steuerungen, beispielsweise für elektrisch oder hydraulisch betriebene Aktoren, generell unter dem Aspekt der funktionalen Sicherheit erfolgen muss. Hierzu sind Normen bekannt, durch welche die Anforderungen an diese funktionale Sicherheit definiert werden, beispielsweise die Norm IEC 61508. Landmaschinen bzw. landwirtschaftliche Maschinen fallen hierbei unter die Normen EN ISO 13849 und ISO 25119. Die Umsetzung dieser Normen erfordert jeweils einen sehr großen Verwaltungs- und Dokumentationsaufwand.
Die Zuordnung von sicherheitskritischen Situationen im Sinne der funktionalen Sicherheit zu einem eigenen Sicherheitskern bietet zwei Vorteile. Erstens können Verwaltungs- und Dokumentationsaufwände reduziert werden, denn diese fallen durch die Abtrennung bzw. Kapselung der Funktionalität in Form eines Sicherheitskerns nur an, wenn Änderungen am Sicherheitskern erforderlich sind, nicht jedoch an den anderen Kernen. Zweitens kann sichergestellt werden, dass sicherheitskritische Funktionen zuverlässig und schnell ausgeführt werden und nicht von anderen Steuerungsfunktionen beeinflusst werden, wenn diese gleichzeitig um Hardware-Ressourcen konkurrieren. Dies wird mit einer dedizierten Hardware-Ressource in Form eines eigenen Prozessorkerns oder sogar eigenen Prozessors, der die Funktionalität des Sicherheitskerns hardwareseitig ausführt, sichergestellt.
Der Echtzeitkern kann ausgebildet sein, ausgewählte Maschinenfunktionen der landwirtschaftlichen Maschine in Echtzeit oder im Wesentlichen ohne Latenz zu steuern. Hierbei kann der Echtzeitkern auf einem eigenen Kern eines Mehrkernprozessors ausgeführt werden. Alternativ kann der Echtzeitkern auf einem separaten Prozessor implementiert sein, beispielsweise unter Verwendung eines Echtzeitbetriebssystems oder ohne Betriebssystem mittels einer sog. Bare-Metal-Programmierung.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Sicherheitskern als Echtzeitkern implementiert. Dies ermöglicht eine Echtzeit-Ausführung von Sicherheitsfunktionen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Hauptsteuervorrichtung ausgebildet, zu einem vorgebbaren Zeitpunkt eine Softwareaktualisierung einer Nebenbetriebskomponente durchzuführen und dabei die zu aktualisierende Software von der Hauptsteuervorrichtung über das Ethernet-Datennetz an die Nebenbetriebskomponente zu übertragen. Das Ethernet-Datennetz ermöglicht hierzu eine High-Speed- Datenübertragung, so dass ein zeitaufwändiges und fehleranfälliges Flashen der Steuergeräte vermieden werden kann. Einer weitere Ausführungsvariante hiervon sieht vor, dass die Hauptsteuervorrichtung die Softwareaktualisierung über eine Drahtlos-Schnittstelle, z. B. eine Mobilfunkschnittstelle oder eine WLAN-Schnittstelle, empfängt, also „over-the-air" empfängt, und anschließend über das Ethernet-Datennetz an eine oder mehrere der Nebenbetriebskomponenten überträgt. Auf diese Weise kann z. B. ein Hersteller von Landmaschinen zentral Softwareaktualisierungen bereitstellen.
Durch die Verwendung von leistungsstarken Schnittstellen für die High-Speed-Datenübertragung können im System auch kryptographische Verfahren praktikabel verwendet werden, um die Kommunikation abzusichern und sicherheitskritische Funktionen vor unberechtigter Verwendung zu schützen, z. B. mit Hilfe von digitalen Zertifikaten. Entsprechend kann das Kommunikationssystem ausgebildet sein, die Kommunikation über die Ethernet-Schnittstellen zu verschlüsseln und/oder mit Hilfe von digitalen Zertifikaten den Zugriff auf das Kommunikationssystem abzusichern.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Hauptsteuervorrichtung ausgebildet, zentral auf alle Datenkommunikationsschnittstellen im Kommunikationssystem zur Ablaufverfolgung (engl. tracing) und/oder zum Logging zuzugreifen und die darüber erfassten Daten zu Diagnosezwecken bereitzustellen. Hierdurch können die Sicherheit erhöht und die Diagnosemöglichkeiten verbessert werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die mindestens eine Nebenbetriebskomponente eine Nebenbetriebskomponente auf, die als Ein- und Ausgangsmodul ausgebildet ist, jeweils aufweisend mindestens einen Eingangsanschluss zum Anschluss eines Sensors und mindestens einen Ausgangsanschluss zum Anschluss eines Aktors. Die Nebenbetriebskomponente stellt somit ein sogenanntes I/O- Modul dar, das eine oder mehrere verschiedene Kommunikationsschnittstellen aufweist. Zudem kann ein I/O-Modul analoge und digitale Ein- und Ausgänge, zusätzlich zur Ethernet-Schnittstelle, aufweisen zum Anschluss von Sensoren und Aktoren etc.
Hierbei ist eine Ausführungsform vorteilhaft, bei der alle Sensoren und Aktuatoren der landwirtschaftlichen Maschine über ein oder mehrere als Ein- und Ausgangsmodul ausgebildete Nebenbetriebskomponenten in Kommunikationsverbindung mit der Hauptsteuervorrichtung stehen. Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Hauptsteuervorrichtung keine analogen Eingänge und keine analogen Ausgänge aufweisen. Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Hauptsteuervorrichtung nur mittelbar mit Sensoren und Aktoren der landwirtschaftlichen Maschine in Kommunikationsverbindung stehen, vorzugsweise über eine oder mehrere als Ein- und Ausgangsmodul ausgebildete Nebenbetriebskomponenten.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann ein Ansteuern eines Aktors und/oder das Einlesen von Sensordaten eines Sensors der landwirtschaftlichen Maschine ausschließlich durch eine oder mehrere als Ein- und Ausgangsmodul ausgebildete Nebenbetriebskomponenten erfolgen, die ausgebildet sind, das Ansteuern und/oder das Einlesen eigenständig oder in Abhängigkeit von Steuerbefehlen, die von der Hauptsteuervorrichtung erzeugt werden, durchzuführen.
Es ist somit möglich, dass die Hauptsteuervorrichtung über keine Ein- und Ausgänge zum direkten Anschließen von Aktoren und Sensoren verfügt, sondern als separate Recheneinheit fungiert und lediglich Datenschnittstellen zur Kommunikation mit den Nebenbetriebskomponenten aufweist. Ausführende Tätigkeiten wie das Ansteuern und Regeln von Aktorik oder das Rücklesen von Sensorik übernehmen dann die Nebenbetriebskomponenten, an denen diese Aktorik und Sensorik angeschlossen ist. Diese können als sog. Slave fungieren, die von der als Master fungierenden Hauptsteuervorrichtung hierzu entsprechend angesteuert werden. Mittels der vorstehend genannten Aspekte kann eine modularere und besser skalierbare Systemarchitektur des Kommunikationssystems erzielt werden.
Die Hauptsteuervorrichtung kann in einer Ausführungsform keine analogen Eingänge und keine analogen Ausgänge aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform weist die mindestens eine Nebenbetriebskomponente eine Nebenbetriebskomponente auf, die mit der Hauptsteuervorrichtung nach dem Master-Slave-Prinzip gekoppelt ist, derart, dass die Nebenbetriebskomponente eingerichtet ist, Daten zu ihrem Betriebszustand an die Hauptsteuervorrichtung zu senden und Steuersignale von der Hauptsteuervorrichtung zu empfangen. Alle Nebenbetriebskomponenten können mit der Hauptsteuervorrichtung nach dem Master-Slave-Prinzip gekoppelt sein.
In einer weiteren Ausführungsform weist die mindestens eine Nebenbetriebskomponente eine Nebenbetriebskomponente auf, die ausgebildet ist, eine Sicherheitsfunktion im Sinne der funktionalen Sicherheit ausfüllen und/oder bei Vorliegen einer sicherheitskritischen Situation die Ansteuerung der landwirtschaftlichen Maschine oder mindestens eines Aktors der landwirtschaftlichen Maschine, der eine sicherheitsrelevante Bewegung im Sinne der funktionalen Sicherheit ausführt, im Rahmen einer Vorrangsteuerung in einen sicheren Betriebszustand im Sinne der funktionalen Sicherheit zu überführen. Hierdurch können Verwaltungs- und Dokumentationsaufwände reduziert werden, denn diese fallen durch die Kapselung der Funktionalität in Form einer eigenen Nebenbetriebskomponente nur an, wenn Änderungen an dieser Nebenbetriebskomponente erforderlich sich, nicht jedoch an den anderen Nebenbetriebskomponenten oder der Hauptsteuervorrichtung, wenn diese keine Sicherheitsfunktionen im Sinne der funktionalen Sicherheit implementieren.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Kommunikationssystem einen Netzwerkverteiler des Ethernet-Datennetzes aufweisen, der durch eine Nebenbetriebskomponente ausgebildet ist. Dies bietet den Vorzug, dass die Anzahl an Netzwerknoten erhöht werden kann, da diese nicht durch die Anzahl an geräteseitig bereitgestellten Ethernet-Schnittstellen der Hauptsteuervorrichtung beschränkt ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein Netzwerkverteiler des Ethernet-Datennetzes in die Hauptsteuervorrichtung integriert sein oder der Netzwerkverteiler oder eine Funktion als Netzwerk-Switch kann als zusätzliche Funktion in eine oder mehrere der Nebenbetriebskomponenten integriert sein.
In einer weiteren Ausführungsform weist die mindestens eine Nebenbetriebskomponente eine Nebenbetriebskomponente auf, die nur mittelbar über mindestens eine weitere Nebenbetriebskomponente mit der Hauptsteuervorrichtung über das Ethernet-Datennetz in Kommunikationsverbindung steht. Dadurch kann die Komplexität des Kommunikationssystems verringert werden, insbesondere falls eine Nebenbetriebskomponente nur von einer weiteren Nebenbetriebskomponente angesteuert wird.
In einer weiteren Ausführungsform weist die mindestens eine Nebenbetriebskomponente eine Nebenbetriebskomponente auf, die zumindest eine der folgenden Datenkommunikationsschnittstellen aufweist: eine CAN- Schnittstelle, eine ISOBUS-Schnittstelle, und eine LIN - Schnittstelle. Dies bietet den Vorteil, dass die Nebenbetriebskomponente wahlweise über Ethernet oder über eine andere Datenschnittstelle kommunikationstechnisch angeschlossen hat, was die Integration von sog. bestehenden Komponenten (Legacy-Komponenten), z. B. auf ISOBUS-Basis, erleichtert. Ein weiterer Vorteil ist, dass an die Nebenbetriebskomponente eine oder mehrere Nebenbetriebskomponenten angeschlossen werden können, die keine Ethernet-Schnittstelle aufweisen. Diese Nebenbetriebskomponenten ohne Ethernet-Schnittstelle werden in diesem Dokument als zweite Nebenbetriebskomponenten bezeichnet, zur besseren Unterscheidung von Nebenbetriebskomponenten mit Ethernet-Schnittstellen.
Entsprechend kann das Kommunikationssystem ferner zumindest eine zweite Nebenbetriebskomponenten aufweisen, die keine Ethernet-Schnittstelle aufweist, jedoch stattdessen zumindest eine der folgenden Datenkommunikationsschnittstellen aufweist: eine CAN-Datenbus-Schnittstelle, eine ISOBUS-Schnittstelle und eine LI N-Schnittstelle.
Derartige zweite Nebenbetriebskomponenten können mit der Hauptbetriebskomponente direkt über eine CAN-Datenbus, ISOBUS, und/oder LIN-Bus kommunikationstechnisch verbunden sein. Alternativ können derartige zweite Nebenbetriebskomponenten in Kommunikationsverbindung mit einer Nebenbetriebskomponente, die eine Ethernet-Schnittstelle und mindestens eine CAN-, ISOBUS- oder LIN- Schnittstelle aufweist, in Kommunikationsverbindung stehen, die wiederum über ihre Ethernet- Schnittstelle in Kommunikationsverbindung mit der Hauptsteuervorrichtung steht. Die zweite Nebenbetriebskomponente steht in dieser Variante somit nur mittelbar mit der Hauptsteuervorrichtung in Kommunikationsverbindung.
Auf diese Weise können vorteilhaft „Legacy"-Komponenten, d. h. Komponenten, die über keine Ethernet-Schnittstelle verfügen, in das Kommunikationssystem integriert werden
In einer weiteren Ausführungsform ist das Kommunikationssystem ausgebildet, Positionsinformationen von einer Positionsbestimmungsvorrichtung, vorzugsweise von einer GNSS (globales Navigations- satellitensystem)-Positionsbestimmungsvorrichtung, zu empfangen, wobei die Positionsbestimmungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine aktuelle Position der landwirtschaftlichen Maschine zu bestimmen. Die Positionsbestimmungsvorrichtung kann eine oder mehrere GNSS-Antennen, vorzugsweise GPS-Antennen, umfassen. Hierbei ist es möglich, dass die Hauptsteuervorrichtung und/oder eine oder mehrere der Nebenbetriebskomponenten mit der Positionsbestimmungsvorrichtung funktional gekoppelt sind, d. h. mit dieser in Signalverbindung stehen oder bringbar sind, so dass von der Positionsbestimmungsvorrichtung Positionsinformationen (Positionssignale) zur Hauptsteuervorrichtung und/oder zu den entsprechenden Nebenbetriebskomponenten übertragen werden können.
Hierbei ist es ferner möglich, dass die Hauptsteuervorrichtung zur Steuerung von einem An- und Abschalten von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen in Abhängigkeit von den empfangenen Positionsinformationen ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Nebenbetriebskomponente eine Nebenbetriebskomponente aufweisen (oder mehrere), die zur Steuerung von einem An- und Abschalten von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen in Abhängigkeit von den empfangenen Positionsinformationen ausgebildet ist. Das An- und Abschalten ist vorzugsweise ein positionsgenaues An- und Abschalten. Alternativ oder zusätzlich kann die Hauptsteuervorrichtung und/oder eine oder mehrere der Nebenbetriebskomponenten zur Steuerung von einem manuellen An- und Abschalten von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen in Abhängigkeit von einer Benutzereingabe ausgebildet sein und in Signalverbindung mit einer Eingabeeinrichtung zur Erfassung der Benutzereingabe stehen und/oder bringbar sein.
Eine Reaktionszeit zur jeweiligen Signalübertragung zur Steuerung des An- und Abschaltens von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen, wie vorstehend beschrieben, kann durch die Ethernet-basierte Kommunikation des Kommunikationssystems wesentlich beschleunigt werden.
Bei den Komponenten der landwirtschaftlichen Maschine, die an- und abgeschaltet werden, kann es sich um Spritzdüsen, Dosiereinrichtungen und/oder dergleichen handeln. Entsprechend diesem Aspekt kann die Hauptsteuervorrichtung und/oder die Nebenbetriebskomponente zur Steuerung des An- und Abschaltens von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen ausgebildet sein, Spritzdüsen zur Ausbringung eines flüssigen Wirkstoffes und/oder Dosiereinrichtungen zur Ausbringung eines granulären Verteilguts anzusteuern.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Kommunikationssystem ein Künstliches-Intelligenz-Mo- dul, Kl-Modul, auch als Kl-Baustein bezeichnet, aufweisen. Beispielsweise kann das Kl-Modul Bestandteil der Hauptsteuervorrichtung sein. Das Kl-Modul kann insbesondere eingerichtet sein, Daten von Kameras (z. B. Pflanzendetektion, Personenerkennung, etc.) oder sonstiger Sensorik zur Umfeldüberwachung zu verarbeiten, insbesondere auszuwerten, wobei das Kl-Modul hierzu Methoden des maschinellen Lernens, vorzugsweise mittels eines künstlichen neuronalen Netzes, verwendet.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Kommunikationssystem ferner ein Überwachungsmodul aufweisen, das Bestandteil der Hauptsteuervorrichtung ist oder mit dieser in Signalverbindung steht, und ausgebildet ist, Umfelddaten von mindestens einer Kamera zur Umfelderfassung und/oder von Umfeldsensoren zu empfangen und zur Umfeldüberwachung zu verarbeiten.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante hiervon ist das Überwachungsmodul als ein Künstliches- Intelligenz-Modul, Kl-Modul, ausgeführt, das zur Umfeldüberwachung die Umfelddaten mittels Methoden des maschinellen Lernens, vorzugsweise mittels eines künstlichen neuronalen Netzes auswertet. Beispielsweise kann das Überwachungsmodul Bilddaten einer an der landwirtschaftlichen Maschine angeordneten Kamera zur Umfelderfassung erhalten und die Auswahleinrichtung ausgebildet sein, ein von der Kamera erfasstes digitales Bild zu erhalten und mittels Kl-basierter Bilderkennung auswerten, um Hindernisse, Pflanzenreihen, Fahrspuren und/oder andere Objekte zu erkennen, die zur landwirtschaftlichen Boden- oder Pflanzenbehandlung wichtig sind.
Derartige Kl-Techniken und Algorithmen zur Kl-basierter Objekterkennung anhand von Bilddaten sind auch dem Stand der Technik wohlbekannt. Als Trainingsdaten können z. B. Daten verwendet werden, die mittels der landwirtschaftlichen Maschine bei Test-Überfahrten von landwirtschaftlichen Flächen durch die Kamera erzeugt werden, und bei denen die mittels Kl-basierter Objekterkennung zu erkennenden Objekte jeweils manuell klassifiziert sind, um das Kl-Modul zu trainieren.
Ein zweiter allgemeiner Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine landwirtschaftliche Maschine, die ein Kommunikationssystem wie in diesem Dokument beschrieben aufweist. Die landwirtschaftliche Maschine kann eine landwirtschaftliche Maschine zur landwirtschaftlichen Boden- oder Pflanzenbehandlung sein, beispielsweise eine landwirtschaftliche Verteilmaschine, wie beispielsweise eine Feldspritze, ein pneumatischer Düngerstreuer oder eine Sämaschine, sein. Die landwirtschaftliche Maschine kann ferner landwirtschaftliche Bodenbearbeitungsmaschine sein.
Die landwirtschaftliche Maschine zur landwirtschaftlichen Boden- oder Pflanzenbehandlung kann als gezogenes Anbaugerät ausgebildet sein.
Die landwirtschaftliche Maschine kann ferner ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeuggespann sein, aufweisend eine Zugmaschine, die als Traktor ausgeführt ist und ein gezogenes Anbaugerät. Hierbei kann der Traktor ein von dem gezogenen Anbaugerät unterschiedliches Kommunikationssystem aufweisen, beispielsweise kann in einer Ausführungsvariante nur das gezogene Anbaugerät ein Kommunikationssystem, wie es in diesem Dokument beschrieben ist, aufweisen. Mit anderen Worten kann in einer Ausführungsform das erfindungsgemäße Kommunikationssystem ausschließlich in dem gezogenen Anbaugerät, beispielsweise einer gezogenen Verteilmaschine, implementiert sein.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann das landwirtschaftliche Nutzfahrzeuggespann eine autonome Zugmaschine aufweisen, sowie ein gezogenes Arbeitsgerät zur landwirtschaftlichen Boden- oder Pflanzenbehandlung. Mittels der autonomen Zugmaschine kann eine autonome Navigation des Nutzfahrzeuggespanns auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche realisiert werden.
Hierbei kann das landwirtschaftliche Nutzfahrzeuggespann ein Kommunikationssystem aufweisen, wie es in diesem Dokument beschrieben ist, wobei die Hauptsteuervorrichtung des Kommunikationssystems ausschließlich an der Zugmaschine oder an dem gezogenen Arbeitsgerät angeordnet ist und die mindestens eine Nebenbetriebskomponente kann Nebenbetriebskomponenten umfassen, die am Zugfahrzeug angeordnet sind und Nebenbetriebskomponenten umfasst, die an dem gezogenen Arbeitsgerät angeordnet sind.
Alternativ kann hierbei das landwirtschaftliche Nutzfahrzeuggespann zwei erfindungsgemäße Kommunikationssysteme aufweisen, wobei ein erstes Kommunikationssystem der Zugmaschine räumlich und funktional zugeordnet ist und ein zweites Kommunikationssystem dem gezogenen Arbeitsgerät räumlich und funktional zugeordnet ist.
In weiteren Ausführungsvarianten kann das landwirtschaftliche Nutzfahrzeuggespann, welches eine autonome Zugmaschine aufweist, folgende weiteren, jeweils optionalen Aspekte aufweisen:
Das Nutzfahrzeuggespann kann ein Gelenk aufweisen, das die Zugmaschine mit dem Arbeitsgerät gelenkig verbindet; eine Lenkaktorvorrichtung, mittels der eine Stellung des Gelenks zum Lenken des Nutzfahrzeuggespanns anpassbar ist; eine Positionsbestimmungsvorrichtung, vorzugsweise GNSS-Po- sitionsbestimmungsvorrichtung, wobei die Positionsbestimmungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine aktuelle Position des Nutzfahrzeuggespanns zu bestimmen; und eine Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, die Lenkaktorvorrichtung in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Fahrtroutenlinie und der bestimmten aktuellen Position zu betreiben.
Vorzugsweise kann die vorgegebene Fahrtroutenlinie mehrere parallele, nacheinander zu befahrende Bahnen aufweisen, wobei zumindest jeweils zwei benachbarte Bahnen endseitig mittels eines Vorgewendes miteinander verbunden sind. Die Bahnen können zumindest abschnittsweise geradlinig und/oder zumindest abschnittsweise gebogen sein.
Das Arbeitsgerät kann zwischen einer Arbeitsstellung und einer Transportstellung bewegbar sein. Das Arbeitsgerät kann dabei in der Transportstellung entgegen einer Vorwärtsfahrtrichtung des Nutzfahrzeuggespanns über das Gelenk ragen. Vorzugsweise ragt das Arbeitsgerät in der Transportstellung entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung zusätzlich über die Lenkaktorvorrichtung und/oder die Zugmaschine. Vorteilhaft kann das landwirtschaftliche Nutzfahrzeuggespann durch Ausnutzung eines Raums oberhalb des Gelenks für einen Abschnitt des Arbeitsgeräts eine besonders kompakte Transportstellung des Nutzfahrzeuggespanns ermöglichen, mit der das Nutzfahrzeuggespann bspw. über öffentliche Straßen bewegt werden kann. Die Ausnutzung des Raums oberhalb von dem Gelenk kann zudem ermöglichen, dass das Arbeitsgerät in der Arbeitsstellung eine große Arbeitsbreite aufweisen kann und/oder eine Konstruktion, die eine Wandlung des Arbeitsgeräts zwischen Arbeitsstellung und Transportstellung ermöglicht, vergleichsweise einfach aufgebaut werden kann, da bspw. weniger beweg- bare Segmente vorgesehen werden müssen. Diese Vorteile können jeweils noch verstärkt werden, indem ein Raum oberhalb von der Lenkaktorvorrichtung und der Zugmaschine von dem Abschnitt des Arbeitsgeräts in der Transportstellung ausgenutzt wird.
Die erfindungsgemäße Realisierung der Hauptsteuervorrichtung als zentrales Steuergerät mit Ethernet-Schnittstelle bietet die Möglichkeit, die jeweilige Maschinenkonfiguration der im Rahmen einer Produktion hergestellten landwirtschaftlichen Maschine mittels beispielsweise einer Schnittstelle von einem ERP-System oder mittels einer Rechnereinheit einer Produktionslinie, z. B. Bandendetool, in die Hauptsteuervorrichtung zu übertragen.
Entsprechend betrifft ein dritter allgemeiner Gesichtspunkt der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer landwirtschaftlichen Maschine, wie in diesem Dokument beschrieben. Das Verfahren umfasst hierbei die folgenden Schritte:
Herstellen einer landwirtschaftlichen Maschine mit einer bestimmen Maschinenkonfiguration, wobei eine in einem ERP-System oder einem Computer einer Produktionslinie zur Herstellung der landwirtschaftlichen Maschine hinterlegte Steuerungssoftware zur Steuerung der landwirtschaftlichen Maschine in Abhängigkeit von der bestimmten Maschinenkonfiguration ausgewählt und/oder parametrisiert wird und von dem ERP-System oder dem Computer der Produktionslinie in die Hauptsteuervorrichtung übertragen wird.
Auf diese Weise kann die zum Betrieb der landwirtschaftlichen Maschine benötigte Software im Rahmen des Herstellungsprozesses schnell und einfach auf die entsprechende Hardware übertragen werden.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Perspektivansicht einer landwirtschaftlichen Maschine mit einem Kommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuggespanns mit einem Arbeitsgerät in einer Arbeitsstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und zum Teil nicht gesondert beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Perspektivansicht einer landwirtschaftlichen Maschine mit einem Kommunikationssystem 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die landwirtschaftliche Maschine ist hier lediglich beispielhaft eine selbstfahrende landwirtschaftliche Feldspritze.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
In Figur 2 sind beispielhaft fünf miteinander verbundene Kommunikationssysteme gezeigt, die nachfolgend noch detaillierter beschrieben werden. Die Systemgrenzen sind jeweils mit Strichpunktlinien illustriert, wobei die einzelnen Bereiche bzw. einzelnen Kommunikationssysteme durch die Buchstaben A bis E gekennzeichnet sind.
Eine landwirtschaftliche Maschine 1 kann beispielsweise mit dem Kommunikationssystem 2, dargestellt im Bereich B, ausgestattet sein. Das Kommunikationssystem 2 umfasst ein Ethernet-Datennetz 3, das beispielsweise als ein 100BASE-TX, 1000BASE-T, 100BASE-T1, oder 1000BASE-T1 Ethernet ausgebildet sein kann. Das Kommunikationssystem 2 umfasst ferner eine Hauptsteuervorrichtung 4, die als zentrale Rechen- und Steuereinheit zur Steuerung von Maschinenfunktionen, wie vorzugsweise dem positionsgenauen An- und Abschalten von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen, ausgebildet ist. Die Hauptsteuervorrichtung 4 umfasst mehrere unterschiedliche Datenkommunikationsschnittstellen. Diese umfassen mindestens eine Ethernet-Schnittstelle 6 zum Anschluss an ein Ethernet-Datennetz 3, eine CAN-Schnittstelle 8 zum Anschluss an einen CAN-Datenbus 13 und eine ISOBUS-Schnitt- stelle 7 zum Anschluss an einen ISOBUS-Datenbus 10. Die Hauptsteuervorrichtung 4 kann ferner eine LI N-Schnittstelle (nicht dargestellt) aufweisen zum Anschluss an einen LIN-Bus.
Das Kommunikationssystem 2 umfasst ferner mehrere Nebenbetriebskomponenten 5, die mindestens eine Ethernet-Schnittstelle 6 aufweisen und unterschiedliche Funktionen ausführen können und je nach Funktion durch die Bezugszeichen 5a bis 5d (anstatt mit dem Bezugszeichen 5) referenziert werden. Die Hauptsteuervorrichtung 4 steuert über das Ethernet-Datennetz 3 mehrere der angeschlosse- nen Nebenbetriebskomponenten 5 an. Diese Ansteuerung kann nach dem Master-Slave-Prinzip erfolgen, wobei die Hauptsteuervorrichtung die Funktion des Masters und die Nebenbetriebskomponenten die Funktion der Slaves ausüben.
Sowohl die Hauptsteuervorrichtung 4 als auch die Nebenbetriebskomponenten 5 bzw. 5a bis 5d sind somit an das Ethernet-Datennetz 3 angeschlossen und weisen hierzu jeweils mindestens eine Ethernet-Schnittstelle 6 zum Anschluss an das Ethernet-Datennetz 3 auf. Die Ethernet-Schnittstelle 6 dient als Datenkommunikationsschnittstelle zum Senden und/oder Empfangen von Daten über das Ethernet-Datennetz 3, z. B. bei einer Steuerung von Maschinenfunktionen.
Das Kommunikationssystem 2 umfasst ferner mehrere zweite Nebenbetriebskomponenten 14, die über ein CAN-Datennetz 13 entweder direkt in Kommunikationsverbindung mit der Hauptsteuervorrichtung 4 stehen oder über ein CAN-Datennetz 13 in Kommunikationsverbindung mit einer der Nebenbetriebskomponenten 5d stehen, die sowohl eine Ethernet-Schnittstelle 6 als auch eine CAN- Schnittstelle 8 aufweisen. Die zweiten Nebenbetriebskomponenten 14 müssen keine Ethernet-Schnittstelle aufweisen. Alternativ zu der CAN-Schnittstelle 8 können eine oder mehrere der zweiten Nebenbetriebskomponenten 14 eine LI N-Schnittstelle aufweisen.
In Figur 2 sind durch die gestrichelten Linien zwei solche CAN-Datenbus-basierte Subsysteme 15 aus zweiten Nebenbetriebskomponenten 14 dargestellt, die Teil des Kommunikationssystems 2 sind (dargestellt im Bereich B). Hierbei kann es sich um herkömmliche Steuergeräte und/oder Jobrechner handeln, die noch nicht auf den Ethernet-Standard umgestellt wurden und somit vorteilhaft in eine neue Ethernet-Systemarchitektur integriert werden können.
Die Hauptsteuervorrichtung 4 ist ein Rechner, auf dem als Betriebssystem Unix oder ein Unix-Derivat installiert ist, vorzugsweise Linux. Die Nebenbetriebskomponenten 5 und die zweiten Nebenbetriebskomponenten 14 können ihre Funktion oder Betriebsfunktion in Abhängigkeit von Steuerdaten der Hauptsteuervorrichtung 4 durchführen oder zum Teil auch eigenständig durchführen. Die Hautsteuervorrichtung 4 dient somit als zentrale Steuerung des Arbeitsbetriebs der landwirtschaftlichen Maschine und steuert hierzu zumindest einen Teil der Nebenbetriebskomponenten 5 und der zweiten Nebenbetriebskomponenten 14 an. Die Hauptsteuervorrichtung dient somit vorliegend als „Hochleistungsrechner", der verschiedene Nebenbetriebskomponenten steuern kann, und könnte im Prinzip auch auf einem handelsüblichen leistungsfähigen PC auf Linux-Basis installiert werden. Die Hauptsteuervorrichtung 4 weist, wie vorstehend bereits erwähnt, neben den Ethernet-Schnittstellen weitere Datenkommunikationsschnittstellen auf. In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist dies eine ISOBUS-Schnittstelle 7, über die ISOBUS-kompatible Komponenten angebunden werden können. Über die ISOBUS-Schnittstelle 7 ist vorliegend ein ISOBUS-basiertes Kommunikationssystem 40 (gezeigt im Bereich A der Figur 2) eines weiteren landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs, z. B: einem Traktor, angebunden. Falls z. B. das Kommunikationssystem 2 in einer landwirtschaftlichen Maschine installiert ist, die von einer weiteren landwirtschaftlichen Maschine gezogen wird, wie einem Traktor, kann z. B. über die ISOBUS-Schnittstelle 7 das Ethernet-basierte Kommunikationssystem 2 mit einem ISOBUS-Datenbus 10 und darüber mit dem Bedienterminal (VT) des Traktors verbunden werden.
Das Kommunikationssystem 2 umfasst ferner eine Mobilfunkschnittstelle 9a und eine Drahtlos-Nah- bereichsverbindungs-Schnittstelle, beispielsweise eine WLAN-Schnittstelle 9b. Die Drahtlos-Schnitt- stellen 9a und 9b sind hier nicht in die Hauptsteuervorrichtung 4 integriert, was jedoch alternativ möglich ist, sondern werden durch eine Nebenbetriebskomponente 5a bereitgestellt. Die Drahtlos-Schnitt- stellen 9a, 9b werden somit abgesetzt in der dedizierten Nebenbetriebskomponente 5a bereitgestellt, wobei die Nebenbetriebskomponente 5a in Kommunikationsverbindung mit der Hauptsteuervorrichtung 4 steht, z. B. über eine Ethernet-Verbindung oder auch drahtlos (dargestellt durch den gestrichelten Pfeil). Vorzugsweise wird der gesamte Drahtlos-Datenverkehr des Kommunikationssystems 2 mit externen Einheiten über die Drahtlos-Schnittstellen 9a und 9b realisiert.
So kann beispielsweise eine externe Drahtlos-Komponente 30, z. B. ein Tablet-Computer, angebunden werden, die im Teilbereich E der Figur 2 dargestellt ist.
Mit dem Bezugszeichen 5b ist eine weitere Nebenbetriebskomponente 5b des Kommunikationssystems 2 bezeichnet, die als Netzwerkverteiler des Ethernet-Datennetzes 3 fungiert, der durch eine Nebenbetriebskomponente 5b ausgebildet ist oder in die Hauptsteuervorrichtung integriert ist. Mit dem Bezugszeichen 5c und 5d sind Nebenbetriebskomponenten bezeichnet, die als Ein- und Ausgangsmodule ausgebildet sind, sog. I/O-Module. Derartige I/O-Module weisen eine oder mehrere verschiedene Kommunikationsschnittstellen auf. Zudem hat ein I/O-Modul typischerweise analoge und digitale Ein- und Ausgänge, z. B. Eingänge zum Anschluss von Sensoren und Ausgänge zum Anschluss von Aktoren, die für die landwirtschaftlichen Arbeitsprozesse gesteuert werden sollen. Bei den zweiten Nebenbetriebskomponenten 14 handelt es sich ebenfalls um solche I/O-Module auf CAN-Basis.
Die Hauptsteuervorrichtung 4 zeichnet sich somit im Vergleich zu üblichen Jobrechnern dadurch aus, dass an der Hauptsteuervorrichtung 4 direkt insbesondere keine Sensorik, Aktorik oder dergleichen angeschlossen wird. Dies erfolgt stattdessen an separaten Netzwerknoten, den Nebenbetriebskomponenten 5c, 5d oder den zweiten Nebenbetriebskomponenten 14. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass eine oder mehrere der zweiten Nebenbetriebskomponenten 14 selbst als netzwerkfähiger Sensor und/oder Aktor ausgebildet ist und in Kommunikationsverbindung mit der Hauptsteuervorrichtung 4 steht. Die Nebenbetriebskomponenten 5d unterscheiden sich von den Nebenbetriebskomponenten 5c dadurch, dass diese eine CAN-Schnittstelle 8 aufweisen, an der zweite Nebenbetriebskomponenten angeschlossen sind.
Eine oder mehrere der Nebenbetriebskomponenten 5 bzw. 5c oder 5d oder der zweiten Nebenbetriebskomponenten 14 können ausgebildet sein, eine Sicherheitsfunktion im Sinne der funktionalen Sicherheit bereitzustellen. Diese Komponenten können z. B. das Vorliegen einer sicherheitskritischen Situation erkennen, z. B. anhand bestimmter Sensorwerte, und bei Vorliegen einer sicherheitskritischen Situation die Ansteuerung der landwirtschaftlichen Maschine oder mindestens eines Aktors der landwirtschaftlichen Maschine, der eine sicherheitsrelevante Bewegung im Sinne der funktionalen Sicherheit ausführt, im Rahmen einer Vorrangsteuerung in einen sicheren Betriebszustand im Sinne der funktionalen Sicherheit überführen.
Mit der in Figur 2 beschriebenen Systemarchitektur des Kommunikationssystems 2 können flexibel weitere Systeme angebunden werden. Beispielsweise kann an das Kommunikationssystem 2 ein Kommunikationssystem 50 einer nicht eigenständig betreibbaren landwirtschaftlichen Landmaschine angebunden werden, vgl. Abschnitt C der Figur 2.
Das Kommunikationssystem 50 enthält keine eigene Hauptsteuervorrichtung, sondern lediglich eine Nebenbetriebskomponente 5d mit einer Ethernet-Schnittstelle 6 zum Anschluss an das Kommunikationssystem 2 und einer CAN-Schnittstelle 8, an der wiederum ein Subsystem aus mehreren zweiten Nebenbetriebskomponenten 14 mit CAN-Schnittstellen 8 des Kommunikationssystems 50 angeschlossen sind. Das Kommunikationssystem 2 weist eine Schnittstelle 12 auf, die z. B. in Form einer Buchse bereitgestellt werden kann, um das Kommunikationssystem 50 der nicht eigenständig betreibbaren landwirtschaftlichen Landmaschine anzuschließen, so dass die nicht eigenständig betreibbare landwirtschaftliche Landmaschine bzw. deren Nebenbetriebskomponenten über das angeschlossene Kommunikationssystem 50 von der Hauptsteuervorrichtung 4 gesteuert werden können.
Über eine weitere Schnittstelle 11 kann beispielsweise eine im Prinzip auch eigenständig betreibbare
Landmaschine bzw. deren Kommunikationssystem 20, dargestellt in Teilbereich D der Figur 2, an das Ethernet-Datennetz 3 und das Kommunikationssystem 2 angeschlossen werden. Das Kommunikationssystem 20 der Fremdmaschine weist nunmehr ebenfalls eine Hauptsteuervorrichtung 4, mehrere Nebenbetriebskomponenten 5 mit Ethernet-Schnittstellen und mehrere zweite Nebenbetriebskomponenten 14 mit CAN-Schnittstelle 8 auf. Es können somit zwei erfindungsgemäße Kommunikationssysteme 2 und 20 zusammengeschaltet werden, um z. B. Daten zwischen zwei landwirtschaftlichen Maschinen auszutauschen und um z. B. gemeinsame Arbeitsvorgänge zu koordinieren.
Vorstehend wurde bereits festgestellt, dass die Nebenbetriebskomponenten 5 oder ein Teil der Nebenbetriebskomponenten 5 neben der Ethernet-Schnittstelle 6 eine CAN-Schnittstelle 8 aufweisen können (dargestellt durch die Nebenbetriebskomponenten 5d in Figur 2). Alternativ oder zusätzlich zu der CAN-Schnittstelle 8 können die Nebenbetriebskomponenten z. B. eine ISOBUS-Schnittstelle oder eine LIN-Bus-Schnittstelle aufweisen.
Die Hauptsteuervorrichtung 4 kann optional ausgebildet sein, zentral auf alle Datenkommunikationsschnittstellen 6, 7, 9a, 9b und 13 im Kommunikationssystem 2 zur Ablaufverfolgung (engl. tracing) und/oder zum Logging zuzugreifen und die darüber erfassten Daten zu Diagnosezwecken bereitzustellen. Eine entsprechendes Tracing oder Logging kann unter Verwendung von standardisierten Programmbibliotheken für Unix- bzw. Linux-System implementiert werden.
Die Hauptsteuervorrichtung 4 ist hardwareseitig mit einem Mehrprozessorkern ausgestattet und/oder mit mindestens zwei separat programmierbaren CPUs. Zur Nutzung der mehreren Prozessorkerne weist die Hauptsteuervorrichtung 4 mehrere Prozessorkerne unterschiedlicher Art auf, d.h., die Funktionalität der Hauptsteuervorrichtung 4 ist unterteilt in Teilfunktionalitäten, die jeweils softwareseitig so implementiert sind, dass sie jeweils von unterschiedlichen Prozessorkernen hardwareseitig ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Hauptsteuervorrichtung 4 einen eigenen „Safety-Kern" aufweisen, der Sicherheitsfunktionen der landwirtschaftlichen Maschine bündelt, vorzugsweise Sicherheitsfunktionen im Sinne der funktionalen Sicherheit. Ferner kann ein Echtzeitkern vorgesehen sein, der zeitkritischen Funktionen ausführt. Der Echtzeitkern kann auf einer separaten CPU mit einem Echtzeitbetriebssystem (engl. RTOS) implementiert werden. Der Echtzeitkern kann ausgebildet sein, ausgewählte Maschinenfunktionen der landwirtschaftlichen Maschine in Echtzeit oder im Wesentlichen ohne Latenz zu steuern. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Sicherheitskern als Echtzeitkern implementiert. Dies ermöglicht eine Echtzeit-Ausführung von Sicherheitsfunktionen.
Ein auf Ethernet-Basis realisiertes Kommunikationssystem 2 mit einer auf Unix oder einem Unix-Deri- vat implementierten Hauptsteuervorrichtung 4 bietet ferner den Vorteil, dass bei der Herstellung der landwirtschaftlichen Maschinen die der jeweiligen Maschinenkonfiguration zugeordnete Steuerungssoftware, die auf der Hardware der Hauptsteuervorrichtung 4 implementiert werden soll, mittels beispielsweise einer Schnittstelle von einem Enterprise-Resource-Planning, ERP, -System oder mittels einer Rechnereinheit einer Produktionslinie (z. B. Bandendetool) in die Hauptsteuervorrichtung 4 übertragen werden kann.
Die Figur 3 zeigt ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeuggespann 31. Das landwirtschaftliche Nutzfahrzeuggespann 31 weist einen autonom betreibbaren Triebkopf bzw. eine autonom betreibbare Zugmaschine 32 und ein von der Zugmaschine 32 gezogenes Arbeitsgerät 34 auf. Es ist möglich, dass das Arbeitsgerät 34 von der Zugmaschine 32 abkoppelbar ist, z. B. zum Ankoppeln eines anderen Arbeitsgeräts an die Zugmaschine 32. Die Zugmaschine 32 ist bevorzugt ohne Fahrerstand bzw. Fahrerkabine / Fahrerhaus ausgebildet. Die Zugmaschine 32 ist autonom ohne Fahrer betreibbar. Die Zugmaschine 32 kann Fortbewegungselemente bzw. Traktionselemente 36 und eine Umgebungserfassungssensorik 38 aufweisen.
Die Fortbewegungselemente 16 können bspw. als Gleiskettenantrieb bzw. Raupenantriebe ausgeführt sein, wie in den Figuren dargestellt ist. Der Übersicht halber ist in den Figuren lediglich die Gleiskette bzw. Raupenkette dargestellt, ohne bspw. ein Antriebsrad oder ein Umlenkrad darzustellen. Die Zugmaschine 12 kann einen Antriebsstrang aufweisen, der die Fortbewegungselemente 16 antreibt. Der Antriebsstrang kann bspw. einen verbrennungsmotorischen, elektromotorischen oder dieselelektrischen Antrieb aufweisen. Andere Antriebskonzepte sind ebenfalls denkbar.
Die Umgebungserfassungssensorik 18 ist zur Ermittlung bzw. Erfassung von im Umfeld des landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuggespanns 10 vorhandenen Hindernissen und/oder Elementen ausgebildet. Die Umgebungserfassungssensorik 18 kann hierbei derartig ausgeführt sein, dass diese eine Umgebung in Fahrtrichtung vor und optional neben der Zugmaschine 12 erfassen kann. Eine Erfassung der Umgebung kann bevorzugt über eine gesamte Arbeitsbreite des Arbeitsgeräts 14 erfolgen. Mittels der Umgebungserfassungssensorik 18 können bspw. Hindernisse wie Bäume, Büsche, andere pflanzliche Hindernisse und/oder Elemente u. dgl. erfasst werden, bevorzugt jedoch auch Lebewesen, wie Tiere und/oder Menschen.
Die Umgebungserfassungssensorik 38 kann bspw. einen Laserscanner und/oder ein Kamerasystem mit bspw. einer 3D-Wärmebildkamera aufweisen. Die Umgebungserfassungssensorik 38 kann alternativ oder zusätzlich mindestens eine 3D-Kamera und/oder mindestens einen 3D-Scanner und/oder mindestens ein 3D-Rig aufweisen. Die Umgebungserfassungssensorik 38 kann alternativ oder zusätzlich mindestens einen Infrarotsensor aufweisen. Es ist möglich, dass die Umgebungserfassungssensorik 38 mindestens zwei Umfeldsensoren aufweist. Bevorzugt können die zwei Umfeldsensoren zur Erfassung verschiedener Objekte ausgebildet sein. Bspw. können somit Signale von beiden Umfeldsensoren von einer Steuereinheit des landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuggespanns 31 ausgewertet werden, z. B. als ein zusammengesetztes bzw. gemeinsames Bild oder allgemein in Form einer Auswertung einer Sensorfusion. Vorzugweise können die zwei Umfeldsensoren unterschiedliche physikalische Eigenschaften erfassen, aus denen anschließend bspw. eine Auswertung über eine Art eines erfassten Hindernisses bzw. Elements erfolgt. Die Art kann hierbei bspw. derart ausgewertet werden, dass eine Aussage darüber möglich ist, ob es sich beim erfassten Hindernis bzw. Element um ein Lebewesen (ja/nein), ein Tier (ja/nein), einen Menschen (ja/nein) usw. handelt. Es ist auch möglich, dass eine derartige Auswertung bereits mittels eines einzigen Umfeldsensors möglich ist, z. B. mit einer 3D-Kamera und entsprechenden Bilderkennungsalgorithmen. Das Arbeitsgerät 34 ist gelenkig mit der Zugmaschine 32 verbunden. Die gelenkige Verbindung weist ein Gelenk 33 auf. Das Gelenk 33 kann eine Drehung um eine Hochachse ermöglichen. Die Hochachse kann durch das Gelenk 33 verlaufen. Bei horizontaler Ausrichtung des Nutzfahrzeuggespanns 31 kann die Hochachse im Wesentlichen senkrecht zu einer Horizontalebene sein. Die Hochachse kann im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse und zu einer Querachse des Nutzfahrzeuggespanns 31 (der Zugmaschine 32 bzw. des Arbeitsgeräts 34) sein. Bevorzugt weist das Gelenk 33 ein Schwenkgelenk, Knickgelenk und/oder Kreuzgelenk auf. Zum Lenken weist das Nutzfahrzeuggespann 31 eine Lenkaktorvorrichtung auf. Die Lenkaktorvorrichtung kann bspw. mindestens eine Kolben-Zylinder-Einheit aufweisen. Die Lenkaktorvorrichtung kann bspw. elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betreibbar sein. Mittels der Lenkaktorvorrichtung kann eine Stellung des Gelenks 33 um dessen Hochachse zum Lenken des Nutzfahrzeuggespanns 31 anpassbar sein. Bspw. kann sich die Lenkaktvorrichtung einerseits an der Zugmaschine 32 und andererseits an dem Arbeitsgerät 34 abstützen. Das Nutzfahrzeuggespann 31 kann eine Positionsbestimmungsvorrichtung 35 aufweisen. Die Positionsbestimmungsvorrichtung 35 kann fortwährend eine aktuelle Position bzw. Ist-Position des Nutzfahrzeuggespanns 31 bestimmen. Bevorzugt ist die Positionsbestimmungsvorrichtung 35 eine GNSS (globales Navigationssatellitensystem) - Positionsbestimmungsvorrichtung, z. B. eine GPS-Positionsbestimmungsvorrichtung. Die Positionsbestimmungsvorrichtung 35 kann eine oder mehrere GNSS-Antennen, vorzugsweise GPS-Antennen, aufweisen. Die mindestens eine GNSS-An- tenne kann an der Zugmaschine 32 (wie dargestellt), dem Arbeitsgerät 44 und/oder dem Gelenk 33 angeordnet sein. Bevorzugt ist die mindestens eine GNSS-Antenne bezüglich einer Querachse des Nutzfahrzeuggespanns 31 im Wesentlichen mittig an dem Nutzfahrzeuggespann 31 angeordnet. Das Nutzfahrzeuggespann 31 weist ferner eine Steuereinheit (nicht dargestellt) auf. Vorzugsweise ist die Steuereinheit in der Zugmaschine 32 angeordnet. Mittels der Steuereinheit kann das Nutzfahrzeuggespann 31 autonom betrieben werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit zum Betreiben des Nutzfahrzeuggespanns 31 in Kommunikationsverbindung mit dem Antrieb, der Bremsvorrichtung, der Kommunikationsschnittstelle, der Lenkaktorvorrichtung, und/oder einem Aktor des Arbeitsgeräts 34 sein, z. B. um Informationen zu empfangen und/oder Steuerbefehle auszugeben. Die Steuereinheit kann einen autonomen Betrieb des Nutzfahrzeuggespanns 31 ermöglichen. Beispielsweise kann die Steuereinheit das Nutzfahrzeuggespann 31 in einem ersten bzw. autonomen Betriebsmodus betreiben.
Das Nutzfahrzeuggespann 31 kann ein Kommunikationssystem 2, wie es vorstehend beschrieben ist, aufweisen. Hierbei kann die Hauptsteuervorrichtung 4 des Kommunikationssystems 2 ausschließlich an der Zugmaschine 32 oder dem gezogenen Arbeitsgerät 34 angeordnet sein. Die Nebenbetriebskomponenten 5 können dabei am Zugfahrzeug 32 angeordnet sein und/oder diesem funktional zugeordnet sein und ferner Nebenbetriebskomponenten umfassen, die am gezogenen Arbeitsgerät 34 angeordnet sind und/oder diesem funktional zugeordnet sind.
Alternativ kann das landwirtschaftliche Nutzfahrzeuggespann 31 zwei Kommunikationssysteme 2 umfassen, wobei ein erstes Kommunikationssystem der Zugmaschine 32 räumlich und funktional zugeordnet ist und ein zweites Kommunikationssystem dem gezogenen Arbeitsgerät 34 räumlich und funktional zugeordnet ist.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Bezugszeichenliste
1 Landwirtschaftliche Maschine
2 Kommunikationssystem
3 Ethernet-Datennetz
4 Hauptsteuervorrichtung
5 Nebenbetriebskomponente
5a Nebenbetriebskomponente ais Kommunikationseinheit
5b Nebenbetriebskomponente als Netzwerkverteiler
5c Nebenbetriebskomponente als Ein-/Ausgabe-Modul (I/O-Modul)
5d Nebenbetriebskomponente als Ein-/Ausgabe-Modul (I/O-Modul)
5e Nebenbetriebskomponente mit CAN- oder LI N-Schnittstelle
6 Ethernet-Schnittstelle
7 ISOBUS-Schnittstelle
8 CAN-Schnittstelle
9a Mobilfunkschnittstelle
9b Drahtlos-Nahbereichsverbindungs-Schnittstelle, z. B: WLAN-Schnittstelle
10 ISOBUS
11 Schnittstelle zu Kommunikationsnetz einer eigenständig betreibbaren Fremd-Landma- schine
12 Schnittstelle zu Kommunikationsnetz einer nicht-eigenständig betreibbaren Fremd-Land- maschine
13 CAN-Datennetz
14 Zweite Nebenbetriebskomponente
15 Subsystem aus zweiten Nebenbetriebskomponenten
20 Kommunikationssystem einer eigenständig betreibbaren Fremd-Landmaschine
30 Externe Drahtlos-Kommunikationseinheit
31 Nutzfahrzeuggespann
32 Zugmaschine
33 Gelenk
34 Gezogenes Arbeitsgerät
35 Positionsbestimmungsvorrichtung
36 Traktionselemente
38 Umgebungserfassungssensorik Kommunikationssystem eines weiteren landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs Kommunikationssystem einer nicht eigenständig betreibbaren landwirtschaftlichen Landmaschine

Claims

26
Patentansprüche
1. Kommunikationssystem (2) für eine landwirtschaftliche Maschine (1), umfassend eine Hauptsteuervorrichtung (4), die als zentrale Rechen- und Steuereinheit zur Steuerung von Maschinenfunktionen, wie vorzugsweise dem positionsgenauen An- und Abschalten von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen, ausgebildet ist; mindestens eine Nebenbetriebskomponente (5), die ausgebildet ist, eine ihr zugeordnete Betriebsfunktion in Abhängigkeit von Steuerdaten der Hauptsteuervorrichtung (4) und/oder eigenständig durchzuführen, wobei die Hauptsteuervorrichtung (4) und die mindestens eine Nebenbetriebskomponente (5) jeweils mindestens eine Ethernet-Schnittstelle (6) zum Anschluss an ein Ethernet-Datennetz (3) aufweisen, zum Senden und/oder Empfangen von Daten über das Ethernet-Datennetz (3) bei einer Steuerung von Maschinenfunktionen.
2. Kommunikationssystem (2) nach Anspruch 1, wobei die Hauptsteuervorrichtung (4) zumindest eine der folgenden Datenkommunikationsschnittstellen aufweist: eine CAN-Datenbus-Schnitt- stelle (8), eine ISOBUS-Schnittstelle (7), eine Highspeed ISOBUS und eine Local Interconnect Network-, LIN, -Bus-Schnittstelle.
3. Kommunikationssystem (2) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend a) eine Mobilfunkschnittstelle (9a), und/oder b) mindestens eine Drahtlos-Nahbereichsverbindungs-Schnittstelle, beispielsweise eine WLAN-oder eine Bluetooth-Schnittstelle (9b), die in die Hauptsteuervorrichtung (4) integriert ist und/oder sind oder durch eine (5a) der mindestens einen Nebenbetriebskomponente (5) bereitgestellt wird und/oder werden.
4. Kommunikationssystem (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf der Hauptsteuervorrichtung (4) als Betriebssystem Unix oder ein Unix-Derivat installiert ist, vorzugsweise Linux.
5. Kommunikationssystem (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hauptsteuervorrichtung programmtechnisch eingerichtet ist, mehrere Prozessorkerne zu nutzen. Kommunikationssystem (2) nach Anspruch 5, wobei die Hauptsteuervorrichtung (4) zur Nutzung der mehreren Prozessorkerne a) einen ersten Applikationskern aufweist, der zur Steuerung der Maschinenfunktionen ausgebildet ist; und zumindest einen der folgenden Kerne aufweist: b) einen zweiten Applikationskern, der eine Telematik- und/oder Diagnosefunktionalität der landwirtschaftlichen Maschine ausbildet; c) einen Sicherheitskern, der ausgebildet ist, bei Vorliegen einer sicherheitskritischen Situation die Ansteuerung der landwirtschaftlichen Maschine oder mindestens eines Aktors der landwirtschaftlichen Maschine, der eine sicherheitsrelevante Bewegung im Sinne der funktionalen Sicherheit ausführt, durch den ersten Applikationskern zu übersteuern und die landwirtschaftliche Maschine und oder den mindestens einen Aktor in einen sicheren Betriebszustand im Sinne der funktionalen Sicherheit zu überführen; d) einen Echtzeit-Kern, der ausgebildet ist, ausgewählte Maschinenfunktionen der landwirtschaftlichen Maschine in Echtzeit zu steuern, wobei vorzugsweise der Echtzeit-Kern auf einem separaten Prozessor implementiert ist, beispielsweise unter Verwendung eines Echtzeitbetriebssystems oder ohne Betriebssystem mittels einer sog. Bare-Metal-Programmierung. Kommunikationssystem (2) nach Anspruch 6, umfassend den Sicherheitskern, der als Echtzeitkern implementiert ist. Kommunikationssystem (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hauptsteuervorrichtung (4) ausgebildet ist, zu einem vorgebbaren Zeitpunkt eine Softwareaktualisierung einer Nebenbetriebskomponente (5) durchzuführen und dabei die zu aktualisierende Software von der Hauptsteuervorrichtung (4) über das Ethernet-Datennetz (3) an die Nebenbetriebskomponente (5) zu übertragen. Kommunikationssystem (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hauptsteuervorrichtung (4) ausgebildet ist, zentral auf alle Datenkommunikationsschnittstellen (6,7, 8, 9a, 9b) im Kommunikationssystem (2) zur Ablaufverfolgung (engl. tracing) und/oder zum Logging zuzugreifen und die darüber erfassten Daten zu Diagnosezwecken bereitzustellen. Kommunikationssystem (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens eine Nebenbetriebskomponente (5) eine Nebenbetriebskomponente (5c, 5d) aufweist, die als Ein- und Ausgangsmodul ausgebildet ist, jeweils aufweisend mindestens einen Eingangsanschluss zum Anschluss eines Sensors und mindestens einen Ausgangsanschluss zum Anschluss eines Aktors. Kommunikationssystem (2) nach Anspruch 10, a) wobei alle Sensoren und Aktuatoren der landwirtschaftlichen Maschine über ein oder mehrere als Ein- und Ausgangsmodul ausgebildete Nebenbetriebskomponenten (5c, 5d) in Kommunikationsverbindung mit Hauptsteuervorrichtung (4) stehen; und/oder b) wobei die Hauptsteuervorrichtung (4) nur mittelbar mit Sensoren und Aktoren der landwirtschaftlichen Maschine in Kommunikationsverbindung steht, vorzugsweise über eine oder mehrere als Ein- und Ausgangsmodul ausgebildete Nebenbetriebskomponenten; und/oder c) wobei die Hauptsteuervorrichtung (4) keine analogen Eingänge und keine analogen Ausgänge aufweist; und/oder d) wobei ein Ansteuern eines Aktors und/oder das Einlesen von Sensordaten eines Sensors ausschließlich durch eine oder mehrere als Ein- und Ausgangsmodul ausgebildete Nebenbetriebskomponenten (5c, 5d) erfolgt, die ausgebildet sind, das Ansteuern und/oder das Einlesen eigenständig oder in Abhängigkeit von Steuerbefehlen, die von der Hauptsteuervorrichtung erzeugt werden, durchzuführen. Kommunikationssystem (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens eine Nebenbetriebskomponente (5) eine Nebenbetriebskomponente (5c, 5d) umfasst, die mit der Hauptsteuervorrichtung (4) nach dem Master-Slave-Prinzip gekoppelt ist, derart, dass die Nebenbetriebskomponente (5c, 5d) eingerichtet ist, Daten zu ihrem Betriebszustand an die Hauptsteuervorrichtung (4) zu senden und Steuersignale von der Hauptsteuervorrichtung (4) zu empfangen. Kommunikationssystem (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens eine Nebenbetriebskomponente (5) eine Nebenbetriebskomponente aufweist, die ausgebildet ist, a) eine Sicherheitsfunktion im Sinne der funktionalen Sicherheit ausfüllen; und/oder 29 b) bei Vorliegen einer sicherheitskritischen Situation die Ansteuerung der landwirtschaftlichen Maschine oder mindestens eines Aktors der landwirtschaftlichen Maschine, der eine sicherheitsrelevante Bewegung im Sinne der funktionalen Sicherheit ausführt, im Rahmen einer Vorrangsteuerung in einen sicheren Betriebszustand im Sinne der funktionalen Sicherheit zu überführen. Kommunikationssystem (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen Netzwerkverteiler des Ethernet-Datennetzes (3), der durch eine Nebenbetriebskomponente (5b) ausgebildet ist oder in die Hauptsteuervorrichtung (4) integriert ist. Kommunikationssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens eine Nebenbetriebskomponente (5) eine Nebenbetriebskomponente (5d) aufweist, die zumindest eine der folgenden Datenkommunikationsschnittstellen aufweist, eine CAN-Datenbus-Schnitt- stelle (8), eine LIN-Bus-Schnittstelle, und eine ISOBUS-Schnittstelle. Kommunikationssystem (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend mindestens eine zweite Nebenbetriebskomponente (14), die eine CAN-Datenbus-Schnittstelle (8) und/oder eine LIN-Bus-Schnittstelle aufweist, und die über ein CAN-Datennetz (13) und/oder ein LIN-Datennetz mit der Hauptbetriebskomponente (4) oder mit einer eine CAN-Datenbus- Schnittstelle (8) oder eine LIN-Bus-Schnittstelle aufweisende Nebenbetriebskomponente (5d) in Kommunikationsverbindung steht. Kommunikationssystem (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, das ausgebildet ist, Positionsinformationen von einer Positionsbestimmungsvorrichtung (35), vorzugsweise von einer GNSS-Positionsbestimmungsvorrichtung, zu empfangen, wobei die Positionsbestimmungsvorrichtung (35) dazu ausgebildet ist, eine aktuelle Position der landwirtschaftlichen Maschine zu bestimmen. Kommunikationssystem (2) nach Anspruch 17, wobei a) die Hauptsteuervorrichtung (4) zur Steuerung von einem positionsgenauen An- und Abschalten von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen in Abhängigkeit von den empfangenen Positionsinformationen ausgebildet ist; und/oder 30 b) die mindestens eine Nebenbetriebskomponente (5) eine Nebenbetriebskomponente aufweist, die zur Steuerung von einem positionsgenauen An- und Abschalten von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen in Abhängigkeit von den empfangenen Positionsinformationen ausgebildet ist. Kommunikationssystem (2) nach Anspruch 18, wobei die Hauptsteuervorrichtung (4) und/oder die Nebenbetriebskomponente zur Steuerung von einem manuellen An- und Abschalten von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen in Abhängigkeit von einer Benutzereingabe ausgebildet ist und in Signalverbindung mit einer Eingabeeinrichtung zur Erfassung der Benutzereingabe steht und/oder bringbar ist. Kommunikationssystem (2) nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Hauptsteuervorrichtung (4) und/oder die Nebenbetriebskomponente zur Steuerung des An- und Abschaltens von Verteil- und/oder Bearbeitungsprozessen ausgebildet ist, Spritzdüsen zur Ausbringung eines flüssigen Wirkstoffes und/oder Dosiereinrichtungen zur Ausbringung eines granulären Verteilguts anzusteuern. Kommunikationssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend ein Über- wachungsmodul, das Bestandteil der Hauptsteuervorrichtung ist oder mit dieser in Signalverbindung steht, und ausgebildet ist, Umfelddaten von mindestens einer Kamera zur Umfelderfassung und/oder von Umfeldsensoren zu empfangen und zur Umfeldüberwachung zu verarbeiten. Kommunikationssystem nach Anspruch 21, wobei das Überwachungsmodul als ein Künstliches- Intelligenz-Modul, Kl-Modul, ausgeführt ist, das zur Umfeldüberwachung die Umfelddaten mittels Methoden des maschinellen Lernens, vorzugsweise mittels eines künstlichen neuronalen Netzes auswertet. Landwirtschaftliche Maschine (1), vorzugsweise eine landwirtschaftliche Verteilmaschine, wie beispielsweise eine Feldspritze, ein pneumatischer Düngerstreuer oder eine Sämaschine, umfassend ein Kommunikationssystem (2) nach einem der vorherigen Ansprüche. 31
24. Landwirtschaftliche Maschine nach Anspruch 23 zur landwirtschaftlichen Boden- oder Pflanzenbehandlung, wobei die landwirtschaftliche Maschine als gezogenes Anbaugerät ausgebildet ist.
25. Landwirtschaftliches Nutzfahrzeuggespann, aufweisend eine Zugmaschine, die als Traktor ausgeführt ist und das gezogene Anbaugerät nach Anspruch 24, wobei der Traktor ein von dem gezogenen Anbaugerät unterschiedliches Kommunikationssystem aufweist.
26. Landwirtschaftliches Nutzfahrzeuggespann, aufweisend eine autonome Zugmaschine (12), ein gezogenes Arbeitsgerät nach Anspruch 24 zur landwirtschaftlichen Boden- oder Pflanzenbehandlung, a) wobei die Hauptsteuervorrichtung (4) des Kommunikationssystems (2) ausschließlich an der Zugmaschine oder dem gezogenen Arbeitsgerät angeordnet ist und die mindestens eine Nebenbetriebskomponente (5) Nebenbetriebskomponenten umfasst, die am Zugfahrzeug angeordnet sind und Nebenbetriebskomponenten umfasst, die an dem gezogenen Arbeitsgerät angeordnet sind; oder b) wobei das landwirtschaftliche Nutzfahrzeuggespann zwei Kommunikationssysteme nach einem der Ansprüche 1 bis 22 umfasst, wobei ein erstes Kommunikationssystem der Zugmaschine räumlich und funktional zugeordnet ist und ein zweites Kommunikationssystem dem gezogenen Arbeitsgerät räumlich und funktional zugeordnet ist.
27. Verfahren zur Herstellung einer landwirtschaftlichen Maschine nach einem der Ansprüche 23 bis 26, umfassend die Schritte:
Herstellen einer landwirtschaftlichen Maschine mit einer bestimmen Maschinenkonfiguration, wobei eine in einem ERP-System oder einem Computer einer Produktionslinie zur Herstellung der landwirtschaftlichen Maschine hinterlegte Steuerungssoftware zur Steuerung der landwirtschaftlichen Maschine in Abhängigkeit von der bestimmten Maschinenkonfiguration ausgewählt und/oder parametrisiert wird und von dem ERP-System oder dem Computer der Produktionslinie in die Hauptsteuervorrichtung übertragen wird.
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