JPH0942971A - 車体方位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車体の傾斜による地磁気センサの検出値の変
動を補正して、車体方位を極力正確に検出できるように
する。 【構成】 平面視において直交する２方向ｘ，ｙの磁力
を検出する地磁気センサ２３が車体に付設され、地磁気
センサ２３の水平面に対する傾斜角θｘ，θｙが検出さ
れ、地磁気センサ２３にて検出される直交する２方向
ｘ，ｙの磁力Ｈｘ，Ｈｙの比によって車体の方位角θｈ
を求める方位算出手段が、上記傾斜角検出情報に基づい
て、地磁気センサ２３が水平面に対して設定適正姿勢に
位置する状態での車体方位を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平面視において直
交する２方向の磁力を検出する地磁気センサが車体に付
設され、その地磁気センサにて検出される直交する２方
向の磁力の比によって前記車体の方位を求める方位算出
手段が設けられた車体方位検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる車体方位検出装置は、例えば自動
走行式の田植え作業車等を圃場内において所定の経路に
沿って誘導走行させるときに、その誘導制御用の情報と
して車体位置の情報とともに必要な車体方位の情報を得
るために、上記作業車等に設置されるものである。そし
て、地磁気による磁力の方向が平面視では南北方向に向
いていることから、平面視において直交する２つの磁力
（例えば、車体前後方向に沿う磁力と、車体横幅方向に
沿う磁力）を地磁気センサにて検出して、その磁力の比
から車体の方位を例えば東向きを基準角度０とする方位
角として求めていた（例えば、特開平６‐１４９３５５
号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、走行中
に圃場面の凹凸や作業車の車体構造等のために車体が水
平状態から傾斜することがあるが、上記従来技術では、
この車体の傾斜によって地磁気センサを通る磁力が変化
してその検出値が変動するのを考慮せずに車体方位を求
めていた。そのために、車体の傾斜が激しい作業条件で
は、車体方位検出値の誤差も大きくなり、作業車を設定
経路に沿って適正な状態で誘導走行させることができな
いおそれがあった。

【０００４】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、上記従来技術の不具合を解消さ
せるべく、車体の傾斜による地磁気センサの検出値の変
動を補正して、車体方位を極力正確に検出できるように
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による車体方位検
出装置の第１の特徴構成は、前記地磁気センサの水平面
に対する傾斜角を検出する傾斜角検出手段が設けられ、
前記方位算出手段は、前記傾斜角検出手段の検出情報に
基づいて、前記地磁気センサが水平面に対して設定適正
姿勢に位置する状態での車体方位を求めるように構成さ
れている点にある。

【０００６】又、第２の特徴構成は、上記第１の特徴構
成において、前記方位算出手段は、前記傾斜角検出手段
の検出情報に基づいて、前記地磁気センサにて検出され
る直交する２方向の磁力を、前記地磁気センサが前記水
平面に対して設定適正姿勢に位置する状態での値に補正
し、その補正後の磁力の比によって前記車体の方位を求
めるように構成されている点にある。

【０００７】又、第３の特徴構成は、上記第１又は第２
の特徴構成において、前記傾斜角検出手段は、車体横幅
方向に沿う軸芯周りのピッチング角及び車体前後方向に
沿う軸芯周りのローリング角を検出するように構成さ
れ、前記方位算出手段は、前記地磁気センサにて検出さ
れる直交する２方向の磁力を、前記ピッチング角が零に
なるように車体横幅方向に沿う軸芯周りに回転処理し、
且つ、前記ローリング角が零になるように車体前後方向
に沿う軸芯周りに回転処理して、前記地磁気センサが前
記水平面に対して設定適正姿勢に位置する状態での値に
補正するように構成されている点にある。

【０００８】又、第４の特徴構成は、上記第３の特徴構
成において、前記地磁気センサは、前記直交する２方向
の磁力として、車体前後方向及び車体横幅方向に沿う２
つの磁力を検出するように構成され、前記方位算出手段
は、前記車体の傾斜角度を設定角度変化させたときの変
化前後夫々において前記地磁気センサにて検出される前
記車体前後方向及び車体横幅方向の各磁力から、車体鉛
直方向に沿う磁力を求め、前記回転処理において、その
車体前後方向、車体横幅方向及び車体鉛直方向の３つの
磁力を、前記地磁気センサが前記水平面に対して設定適
正姿勢に位置する状態での値に補正するように構成され
ている点にある。

【０００９】

【作用】本発明による車体方位検出装置の第１の特徴構
成によれば、平面視において直交する２方向の磁力を検
出するように車体に付設された地磁気センサが、傾斜し
て水平面に対して設定適正姿勢に位置していないときに
は、その地磁気センサの水平面に対する傾斜角が検出さ
れ、その傾斜角検出情報を使って、例えば上記設定適正
姿勢に位置していない地磁気センサによって検出される
直交する２方向の磁力の比によって求めた車体方位を補
正して、地磁気センサが水平面に対して設定適正姿勢に
位置する状態での車体方位が求められる。

【００１０】又、第２の特徴構成によれば、上記第１の
特徴構成において、水平面に対して設定適正姿勢に位置
していない地磁気センサによって検出される直交する２
方向の磁力が、上記傾斜角検出情報を使って地磁気セン
サが水平面に対して設定適正姿勢に位置する状態での値
に補正され、その補正後の直交する２方向の磁力の比に
よって、地磁気センサが水平面に対して設定適正姿勢に
位置する状態での車体方位が求められる。

【００１１】又、第３の特徴構成によれば、上記第１又
は第２の特徴構成において、地磁気センサの水平面に対
する傾斜角が、車体横幅方向に沿う軸芯周りのピッチン
グ角及び車体前後方向に沿う軸芯周りのローリング角と
して検出され、水平面に対して設定適正姿勢に位置して
いない地磁気センサにて検出される直交する２方向の磁
力が、上記ピッチング角が零になるように車体横幅方向
に沿う軸芯周りに回転処理され且つ上記ローリング角が
零になるように車体前後方向に沿う軸芯周りに回転処理
されて、地磁気センサが水平面に対して設定適正姿勢に
位置する状態での値に補正され、その補正後の直交する
２方向の磁力の比によって、地磁気センサが水平面に対
して設定適正姿勢に位置する状態での車体方位が求めら
れる。

【００１２】又、第４の特徴構成によれば、上記第３の
特徴構成において、車体前後方向及び車体横幅方向に沿
う２つの磁力が、直交する２方向の磁力として検出され
るとともに、車体の傾斜角度を設定角度変化させたとき
の変化前後夫々における上記車体前後方向及び車体横幅
方向の各磁力から、車体鉛直方向に沿う磁力が求められ
る。そして、この車体前後方向、車体横幅方向及び車体
鉛直方向の３つの磁力が、上記ピッチング角を零にする
回転処理及び上記ローリング角を零にする回転処理によ
って地磁気センサが水平面に対して設定適正姿勢に位置
する状態での値に補正され、その補正後の車体前後方向
及び車体横幅方向に沿う２方向の磁力の比によって、地
磁気センサが水平面に対して設定適正姿勢に位置する状
態での車体方位が求められる。

【００１３】

【発明の効果】本発明による車体方位検出装置の第１の
特徴構成によれば、車体が傾斜して地磁気センサが水平
面に対して設定適正姿勢に位置しなくなっても、傾斜角
検出情報を用いて補正処理等を行うことによって水平面
に対して設定適正姿勢に位置する状態での車体方位が検
出できるようになり、もって、上記車体方位情報を誘導
制御情報として使用して、例えば田植え用等の作業車を
作業地内の設定経路に沿って適正な状態で誘導走行させ
ることができるようになった。

【００１４】又、第２の特徴構成によれば、水平面に対
して設定適正姿勢に位置していない地磁気センサによる
磁力の検出値を傾斜角検出情報によって設定適正姿勢で
の値に補正した後の平面視における直交する２方向の磁
力の比によって、設定適正姿勢状態での車体方位を求め
るので、例えば設定適正姿勢に位置していない地磁気セ
ンサの磁力の検出値から求めた車体方位を、傾斜角検出
情報によって補正して設定適正姿勢状態での車体方位を
求めるのに比べて、補正処理の内容が判り易く補正係数
等の設定も簡素化することができ、もって、上記第１の
特徴構成を実施する際の好適な手段が得られる。

【００１５】又、第３の特徴構成によれば、水平面に対
して設定適正姿勢に位置していない地磁気センサによる
磁力の検出値を設定適正姿勢での値に補正する処理を、
ピッチング角及びローリング角を零にするように車体横
幅方向及び車体前後方向に沿う各軸芯周りの回転処理に
よって行うので、地磁気センサつまり車体の傾斜が、通
常ピッチング角又はローリング角として検出されるのに
適合して、地磁気センサの磁力検出値の補正処理を適切
に行うことができ、もって、上記第１又は第２の特徴構
成を実施する際の好適な手段が得られる。

【００１６】又、第４の特徴構成によれば、水平面に対
して設定適正姿勢に位置していない地磁気センサによる
車体横幅方向及び車体前後方向に沿う磁力の検出値を設
定適正姿勢での値に補正する処理において、車体横幅方
向及び車体前後方向以外に、車体鉛直方向の磁力も用い
るので、例えば、車体横幅方向及び車体前後方向の２つ
の磁力だけを用いるのに比べてより高い精度で補正処理
を行うことができ、もって、上記第３の特徴構成を実施
する際の好適な手段が得られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の車体方位検出装置
を、自動走行式の田植え用の作業車Ａに設置した場合に
ついて、図面に基づいて説明する。図１に示すように、
矩形状の圃場Ｆが設定され、圃場Ｆ内では、作業車Ａは
圃場長手方向に沿う状態で短手方向に並置された複数の
誘導経路としての作業行程Ｌ夫々に沿って作業走行しな
がら、各作業行程Ｌの端部で隣接する作業行程に１８０
度旋回移動し、今度はその作業行程Ｌを逆方向に走行す
る往復走行を繰り返して、上記圃場Ｆの全範囲を走行す
るように、地上側の自動追尾式誘導制御装置Ｂによって
誘導制御される。

【００１８】圃場Ｆの基準位置を表示する基準ポールＰ
１，Ｐ２が、圃場Ｆの両長辺（ｋ１，ｋ２で示す辺、及
びｋ３，ｋ４で示す辺）の長手方向中央位置の畦際に設
置されている。各基準ポールは、図２に示すように、地
上所定高さに支柱２７にて支持された円柱状の光反射板
２８にて構成され、その光反射板２８は、入射する光を
その入射方向に反射する特性を有している。図１中、ｋ
０は圃場Ｆに対する作業車Ａの出入口、ｋｄは作業車Ａ
に対する標準の作業開始位置を示すデフォルト位置であ
る。又、圃場Ｆの長手方向一端側の辺（図１のｋ１，ｋ
４で示す辺）の中央位置が、前記自動追尾式誘導制御装
置Ｂの設置位置に設定されている。

【００１９】図３に示すように、作業車Ａには、発光体
としての電球２０が、作業車Ａ上に立設した円柱１９の
先端部に設置され、この円柱１９の外周面には、前記自
動追尾式誘導制御装置Ｂ側のレーザ測長器１３から投射
される距離検出用のビーム光ｂをその入射方向へ向けて
反射する反射シート１９ａが形成されている。尚、電球
２０は図示しない電源によって連続点灯されている。

【００２０】前記自動追尾式誘導制御装置Ｂには、前記
電球２０を含む所定範囲を撮像する撮像手段としてのイ
メージセンサＳが設けられるとともに、電球２０までの
距離を検出するレーザ測長器１３が、その検出光ｂの投
射方向をイメージセンサＳの撮像方向に沿って設定した
状態で設置されている。上記イメージセンサＳとレーザ
測長器１３とは、設置台９上に一体のものとして固定設
置され、この設置台９を縦軸芯θ周りに旋回させる旋回
用モータ１１と、設置台９を横軸芯φ周りに首振り動作
させる首振り用モータ１２とが設けられている。従っ
て、この旋回用モータ１１及び首振り用モータ１２によ
って、前記イメージセンサＳの撮像角度を調節する撮像
角度調節手段１１，１２が構成される。尚、上記旋回用
モータ１１及び首振り用モータ１２には、夫々エンコー
ダ１１ａ，１２ａが内蔵されており（図５参照）、この
エンコーダ１１ａ，１２ａの情報に基づいてイメージセ
ンサＳの撮像角度が検出されるようになっている。

【００２１】図４に示すように、前記イメージセンサＳ
は、光学系を構成する電動ズームレンズ１４、及び、撮
像部である電子シャッター搭載の白黒式のＣＣＤセンサ
１５からなる。電動ズームレンズ１４には、フォーカス
駆動モータ３３と、フォーカス位置検出センサである第
１ポテンショメータ３４と、ズーム駆動モータ３５と、
ズーム位置検出センサである第２ポテンショメータ３６
とが設けられている。そして、電動ズームレンズ１４及
びこの後方側に設けられた光学フィルター２４を通過し
た電球２０からの光が、ＣＣＤセンサ１５に設けられた
撮像素子であるＣＣＤ素子２７上に結像するように構成
されている。尚、上記光学フィルター２４は、電球２０
の発光波長に対して透過率が大きくなるようにしてあ
る。

【００２２】図５に基づいて、前記自動追尾式誘導制御
装置Ｂの制御構成について説明すれば、撮像角度コント
ローラ４９、イメージセンサコントローラ５０、レーザ
測長器コントローラ５１、及び、これらのコントローラ
４９，５０，５１を制御するメインコントローラＣが設
けられている。撮像角度コントローラ４９には、前記エ
ンコーダ１１ａ，１２ａからの前記イメージセンサＳの
撮像角度情報が入力されるとともに、前記旋回用モータ
１１及び首振り用モータ１２に対する駆動信号が出力さ
れている。イメージセンサコントローラ５０には、前記
ＣＣＤセンサ１５の撮像情報、前記第１ポテンショメー
タ３４及び第２ポテンショメータ３６の検出情報が入力
されるとともに、前記ＣＣＤセンサ１５、前記フォーカ
ス駆動モータ３３及び前記ズーム駆動モータ３５に対す
る駆動信号が出力されている。レーザ測長器コントロー
ラ５１には、前記レーザ測長器１３からの距離検出情報
が入力されている。

【００２３】前記イメージセンサコントローラ５０を利
用して、前記イメージセンサＳの撮像情報に基づいて、
前記電球２０の前記イメージセンサＳの撮像画面内での
位置を検出する画像処理手段Ｔが構成されている。即
ち、図６に示すように、イメージセンサＳの撮像画面２
９の中心点Ｏを原点として画面横方向をＸ’軸（右方向
をプラス）、画面縦方向をＹ’軸（上向きをプラス）に
設定した状態で電球２０に対応する領域の重心位置Ｇを
求め、この重心位置Ｇと画面中心点Ｏとの偏差Ｘ，Ｙを
検出し、この偏差Ｘ，Ｙを電球２０の撮像画面内での位
置情報とする。尚、この例では、Ｙ’軸方向の偏差Ｙは
殆ど０で、Ｘ’軸方向の偏差Ｘのみである場合を示す。

【００２４】前記メインコントローラＣは、前記レーザ
測長器１３によって検出された前記電球２０までの距離
情報に基づいて、イメージセンサＳの撮像倍率を変更調
節するように構成されている。即ち、電球２０までの距
離が遠くなると撮像倍率を上げる一方、電球２０までの
距離が近くなると撮像倍率を下げるように電動ズーム１
４のレンズ位置を移動させることにより、撮像画面内で
の電球２０の大きさを適正な大きさに維持するようにし
ている。更に、前記電球２０の撮像画面内での移動方向
が横方向であるときに比べて、上記移動方向が遠近方向
であるとき、つまり、撮像画面内での電球２０の位置は
あまり変わらずに距離だけが変化するときの方が上記ズ
ーム制御の速度を速くして、追尾制御の遅れが極力小さ
くなるようにしている。

【００２５】前記メインコントローラＣは、前記イメー
ジセンサＳの撮像画面内の所定位置、具体的には前記撮
像画面２９の中心点Ｏに前記電球２０を捉えるように、
前記旋回用モータ１１及び首振り用モータ１２を作動さ
せる追尾制御を行う。以下、この追尾制御について説明
すれば、前記画像処理手段Ｔによる画面内位置検出には
所定の処理時間を要するので、図７に示すように、前記
電球２０の位置（図では、縦軸芯θ周りでの角度で示さ
れる）は、間隔を置いた不連続な検出点での位置として
得られる。図では、電球２０が、現在の角度検出時点ｔ
０より２つ前の角度検出時点ｔ２で縦軸芯θ周りの角度
θ２に位置し、現在の角度検出時点ｔ０より１つ前の角
度検出時点ｔ１で縦軸芯θ周りの角度θ１に位置し、現
在の角度検出時点ｔ０で縦軸芯θ周りの角度θ０に位置
するように軌跡Ｊ上を移動しているとする。尚、上記縦
軸芯θ周りの角度は、上から見て右回り（時計回り）を
プラスの方向とし、又、電球２０の横軸芯φ周りの角度
位置は変化しないものとする。上記より、現在の角度検
出時点ｔ０より１つ前の角度検出時点ｔ１から現在の角
度検出時点ｔ０までの電球２０の縦軸芯θ周りの角度位
置の変化率θｖは次式（１）で与えられる。

【００２６】

【数１】 θｖ＝（θ０−θ１）／（ｔ０−ｔ１） ……（１）

【００２７】そこで、現在の角度検出時点ｔ０の次の角
度検出時点で電球２０を画面の中心点Ｏに捉えるように
するために、前記画像処理手段Ｔによって検出したＸ’
軸方向の偏差Ｘ（図６）に対する修正量、及び、上記の
縦軸芯θ周りの角度位置の変化率θｖを考慮して縦軸芯
θ周りの旋回量Δθを次式（２）のように定め、この旋
回量Δθで旋回用モータ１１を作動させるのである。
尚、ａ１，ａ２は所定のゲイン係数である（ａ１＞０，
ａ２＞０）。

【００２８】

【数２】Δθ＝ａ１・Ｘ＋ａ２・θｖ ……（２）

【００２９】図５に示すように、自動追尾式誘導制御装
置Ｂには、作業車Ａとの間で制御情報を送受するための
地上側の送受信機１０が、メインコントローラＣに接続
されて設けられ、又、前記基準ポールＰ１，Ｐ２が表示
する圃場Ｆの基準位置を検出する基準位置検出手段ＰＫ
と、前記基準ポールＰ１，Ｐ２の配置位置を含む地上側
情報を記憶する地上側情報記憶手段Ｒとが備えられてい
る。地上側情報としては、各基準ポールＰ１，Ｐ２の座
標、圃場Ｆの各角部ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４の座標、出
入口ｋ０の位置、作業行程Ｌの情報（行程幅、行程長
さ、行程数等）、デフォルト位置ｋｄの座標等が記憶さ
れる。

【００３０】上記基準位置検出手段ＰＫは、前記基準ポ
ールＰ１，Ｐ２の光反射板２８に向けて検出光の投射方
向を設定した状態でその光反射板２８までの距離を検出
する前記レーザ測長器１３と、前記レーザ測長器コント
ローラ５１及びメインコントローラＣを利用して構成さ
れている。又、上記地上側情報記憶手段Ｒは、前記メイ
ンコントローラＣを利用して構成されている。

【００３１】そして、自動追尾式誘導制御装置Ｂ内の前
記メインコントローラＣは、前記基準位置検出手段ＰＫ
の検出情報及び前記地上側情報記憶手段Ｒの記憶情報に
基づいて判別した各圃場Ｆでの自己の位置を基準として
作業車Ａを追尾しながらその位置を測定する。具体的に
は、自己の位置つまり自動追尾式誘導制御装置Ｂの設置
位置を、予め判っている基準ポールＰ１，Ｐ２の設置位
置情報と基準ポールＰ１，Ｐ２までの距離情報とから求
め、前記画像処理手段Ｔによる電球２０の前記イメージ
センサＳの撮像画面内での位置及び前記エンコーダ１１
ａ，１２ａによるイメージセンサＳの撮像角度情報から
作業車Ａの位置を検出する。

【００３２】そして、前記メインコントローラＣは、前
記地上側の送受信機１０が受信した作業車Ａからの車体
方位情報と上記求めた車体位置情報とに基づいて作業車
Ａの移動を制御するための誘導制御情報を求め、その誘
導制御情報を、前記地上側の送受信機１０を介して作業
車Ａ側に送信する。

【００３３】次に、図８に基づいて、作業車Ａ側の制御
構成について説明すれば、マイクロコンピュータ利用の
作業車コントローラＳＣが設けられ、この作業車コント
ローラＳＣに、前記地上側の送受信機１０との間で情報
を送受する作業車側の送受信機１６が接続されている。
又、作業車コントローラＳＣからは、走行用の変速装置
１８を変速操作するための走行用モータ１７、ステアリ
ング装置２２を操作するためのステアリング用モータ２
１、及び作業装置２５を作動させる（田植え機の場合に
は、植え付け装置を昇降等させる）ための作業装置用ア
クチュエータ２６に対する駆動信号が出力されている。

【００３４】平面視において直交する２方向の磁力を検
出する地磁気センサ２３が車体に付設されている。具体
的には、図１０に示すように、地磁気センサ２３は、上
記直交する２方向の磁力として、車体前後方向（ｙ方
向）及び車体横幅方向（ｘ方向）に沿う２つの磁力Ｈ
ｙ，Ｈｘを検出するように構成されている。尚、図中、
Ｈは地磁気による磁力のベクトル、Ｈｘｙは水平面内で
の磁力を夫々示すが、車体鉛直方向（ｚ方向）に沿う磁
力Ｈｚは、地磁気センサ２３では直接検出することはで
きない。そして、この地磁気センサ２３の検出情報は、
作業車コントローラＳＣに入力されている。

【００３５】地磁気センサ２３の具体構成について、図
９に基づいて説明する。高透磁率のトロイダルコイル１
に励磁コイル２を巻回し、その上から互いに直交する直
径方向（上記ｙ及びｘ方向）に巻回した一対の出力コイ
ル３、４を設けたフラックスゲート方式に構成されて、
車体前後方向をｙ方向に車体横幅方向をｘ方向にして、
トロイダルコイル１の軸芯ｚ方向が鉛直方向上向きにな
る姿勢（この姿勢を、地磁気センサ２３の水平面に対す
る設定適正姿勢と呼ぶ）で車体に取り付けられる。励磁
コイル２には発信器５からドライバ６を介して十分大き
な振幅の交流電流が流されて、トロイダルコイル１に
は、飽和特性により正弦波の山と谷がクランプされた正
負対称波形の交流磁界が発生している。そして、各出力
コイル３，４におけるトロイダルコイル１の直径方向の
両端側で発生する起電力の向きが逆で大きさが等しいた
めに、出力コイル３，４には電圧が誘起されない。

【００３６】しかし、例えば出力コイル３に直角な方向
（ｘ方向）から外部直流磁力（地磁気）が加わると、一
端側で励磁コイル２による交流磁界と地磁気の方向が一
致すれば、他端側では方向が逆になるので、一端側では
トロイダルコイル１の飽和特性による起電力のクランプ
量が大きくなり、他端側では小さくなるために、出力コ
イル３の両端側で発生する起電力の大きさのバランスが
崩れる。この結果、出力コイル３に交流電圧が誘起され
る。一方、出力コイル３と直角な方向に設けられた出力
コイル４には地磁気の影響が現れないので電圧が誘起さ
れない。上記とは逆に、出力コイル４に直角な方向（ｙ
方向）から地磁気が加わった場合には、出力コイル４に
交流電圧が誘起され、出力コイル３には電圧が誘起され
ない。そして、上記出力コイル３，４に誘起された交流
電圧は、夫々のフィルタ増幅器７及び検波器８を経て、
直流電圧Ｖｘ，Ｖｙとして取り出される。

【００３７】作業車コントローラＳＣを利用して、地磁
気センサ２３にて検出される直交する２方向の磁力、即
ち車体前後方向（ｙ方向）沿う磁力Ｈｙと車体横幅方向
（ｘ方向）に沿う磁力Ｈｘの比Ｈｙ／Ｈｘによって車体
の方位を求める方位算出手段１００が構成されている。
上記車体の方位は、車体前方側が北向きになったときに
方位角θｈが９０度（π／２ラジアン）となるように、
東向きを角度０として上記比Ｈｙ／Ｈｘから下式（３）
のようにして求まる（図１０参照）。但し、この方位角
θｈは、車体が水平状態にあるときのもの、つまり、地
磁気センサ２３が前記水平面に対して設定適正姿勢に位
置する状態での車体方位である。

【００３８】

【数３】 Ｈｘ＝Ｈｘｙ・ｃｏｓθｈ，Ｈｙ＝Ｈｘｙ・ｓｉｎθｈ θｈ＝ｔａｎ^-1( Ｈｙ／Ｈｘ）＋π／２ ……（３）

【００３９】そこで、図８に示すように、前記地磁気セ
ンサ２３の水平面に対する傾斜角を検出する傾斜角検出
手段として、車体横幅方向（ｘ方向）に沿う軸芯周りの
ピッチング角θｘを検出するピッチング角検出センサ３
２と、車体前後方向（ｙ方向）に沿う軸芯周りのローリ
ング角θｙを検出するローリング角検出センサ３１とが
設置されている。そして、この両センサ３１，３２の各
検出情報が、作業車コントローラＳＣに入力されてい
る。尚、ピッチング角θｘ及びローリング角θｙの検出
値は、図１０に示すように、車体が水平状態であるとき
を角度０にして、各ｘ，ｙ方向のプラス方向に向かって
右周りをプラスの角度方向にとる。

【００４０】そして、前記方位算出手段１００は、前記
傾斜角検出手段（ピッチング角検出センサ３２及びロー
リング角検出センサ３１）の検出情報に基づいて、地磁
気センサ２３が前記水平面に対して設定適正姿勢に位置
する状態での車体方位を求める、つまり、前記両角度検
出センサ３１，３２の検出情報に基づいて、地磁気セン
サ２３にて検出される直交する２方向の磁力（車体が傾
いている状態での値）を、地磁気センサ２３が前記水平
面に対して設定適正姿勢に位置する状態での値（車体が
傾いていない状態での値）に補正し、その補正後の磁力
の比Ｈｙ／Ｈｘによって前記車体の方位を求めるように
構成されている。

【００４１】具体的には、先ず、図１１に示すように、
方位算出手段１００は、前記車体の傾斜角度を、例えば
水平状態から車体横幅方向（ｘ方向）に沿う軸芯周りに
つまりピッチング角が生じるように、設定角度α変化さ
せたときの変化前後夫々において地磁気センサ２３にて
検出される車体前後方向及び車体横幅方向の各磁力（傾
斜前をＨｘ，Ｈｙ、傾斜後をＨｘ’，Ｈｙ’とする）か
ら、下式（３）によって車体鉛直方向に沿う磁力Ｈｚを
求める。尚、この例では、傾斜させる角度が車体横幅方
向（ｘ方向）に沿う軸芯周りであるので、傾斜前後夫々
における車体横幅方向の磁力Ｈｘ及びＨｘ’は同じ値と
なるが、上記車体を傾斜させる方向は車体横幅方向（ｘ
方向）に沿う軸芯周りに限るものではなく、任意の方向
に傾斜させることができる。Ｈｙｚは、地磁気磁力Ｈの
ｙｚ平面への投影成分である。ここで、ｘ，ｙ，ｚ各方
向の磁力Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚが得られたので、その３つの
磁力Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚから、地磁気の磁力Ｈの大きさが
式（４）のように算出できることになる。

【００４２】

【数４】

【００４３】以後は、地磁気センサ２３にて検出される
前記車体前後方向及び車体横幅方向の各磁力Ｈｘ，Ｈｙ
の検出値と、上記求めた地磁気の磁力Ｈの大きさ（この
値は、圃場Ｆを走行する範囲では変化しないと考えてよ
い）とから、任意の時点での車体鉛直方向の磁力Ｈｚが
下式（５）にて計算で求まることになる。

【００４４】

【数５】

【００４５】そして、前記補正は、前記車体前後方向、
車体横幅方向及び車体鉛直方向の３つの磁力、即ち、地
磁気センサ２３にて検出される直交する２方向（車体横
幅方向及び車体鉛直方向）の磁力Ｈｘ，Ｈｙと、前述の
ようにして計算にて求めた車体鉛直方向の磁力Ｈｚと
を、下式（６）に示すように、前記ピッチング角θｘが
零になるように車体横幅方向に沿う軸芯周りに回転処理
し、且つ、前記ローリング角θｙが零になるように車体
前後方向に沿う軸芯周りに回転処理して、地磁気センサ
２３が前記水平面に対して設定適正姿勢に位置する状態
での値に補正するように行われる。

【００４６】

【数６】

【００４７】そして、前記作業車コントローラＳＣは、
上記のようにして得た車体方位角θｈの情報を、作業車
側の送受信機１６から地上側の送受信機１０に送信する
とともに、作業車Ａ側の送受信機１６が受信した前記自
動追尾式誘導制御装置Ｂからの誘導制御情報に基づいて
作業車Ａを各作業行程Ｌに沿って移動させるように操向
制御する。

【００４８】次に、図１２〜図１４に示すフローチャー
トに基づいて自動追尾式誘導制御装置Ｂによる作業車Ａ
の位置測定、及び、作業車Ａの誘導走行の具体構成につ
いて説明する。

【００４９】最初に、自動追尾式誘導制御装置Ｂを圃場
Ｆの誘導用の位置（図１に示す、ｋ１，ｋ４で示す辺の
中央位置）に自動追尾式誘導制御装置Ｂを設置した後、
メインルーチン（図１２）では、前記地上側情報記憶手
段Ｒに記憶されている地上側情報（以後、マップファイ
ルと呼ぶ）のうちで、現在の圃場Ｆ１のマップファイル
を選択して読み込む。そして、そのマップファイル情報
に基づいて、前述の基準位置検出手段ＰＫにて自己の設
置位置が認識される。

【００５０】次に、イメージセンサＳの撮像画面の中心
点Ｏに作業車Ａの電球２０を捉えるように操作し、方位
角情報と距離情報とから作業車Ａの位置を検出した後、
最初の軌道データ（行単位で記憶されている）を読み込
み、その軌道と車体位置のずれを計算する。そして、軌
道ずれが設定値（例えば１ｍ）内でなければ、次の軌道
データを読み込み、軌道ずれが上記設定値内になるま
で、順番に軌道データの読み込みと軌道ずれの計算とを
行う。ここで、ファイル内のすべての軌道データを読み
込んでも、軌道ずれが設定値内にならないときは、現在
の車体位置が不適当と判断されるので、誘導したい軌道
まで手動で移動させるか、あるいは、デフォルト位置ｋ
ｄまで移動させるようにして車体位置を変更させる。そ
して、その移動後の作業車Ａの位置を検出し、上記軌道
データの読み込みと軌道ずれの計算とを再度行い、軌道
ずれが設定値内になる軌道データが見つかると、その軌
道と車体位置を図示しないＴＶモニター等に表示する。
この表示を見て、作業者等が誘導開始を指令すると、そ
の軌道に沿っての車体誘導が開始される一方、誘導開始
しないように指令すると、上記車体位置の変更からのフ
ローを繰り返す。

【００５１】車体誘導（図１３）では、前記軌道データ
を計算バッファにセットしてから、前記レーザ測長器１
３（ＰＳＲと略す）及び前記イメージセンサコントロー
ラ５０を利用して構成されている画像処理手段Ｔ（ＶＳ
Ｘと略す）に対してデータを要求する。ここで、ＶＳＸ
の処理は時間がかかるので、その処理完了までの時間待
機した後、上記ＰＳＲからの距離データ、及びＶＳＸか
らの画面内位置データと、前記撮像角度コントローラ４
９から前記エンコーダ１１ａ，１２ａの撮像角度データ
とを読み込む。そして、この画面内位置データと撮像角
度データとから方位角を判別し、その方位角と、上記距
離データとから車体位置を計算するとともに、自動追尾
のための制御量を求め、その制御量で追尾動作させる。

【００５２】次に、上記算出した車体位置から軌道の終
端に位置しているか否かを調べる。軌道終端でなけれ
ば、作業車Ａから車体方位角データを受信して、その車
体方位角と、軌道に対する前記車体位置のずれとから車
体のステアリング角を算出し、そのステアリング角のデ
ータ、及び、その他の変速操作用や作業機（植え付け装
置等）操作用の誘導制御情報を作業車Ａに送信する。一
方、軌道終端であれば、次の軌道データの読み込みを行
い、その軌道データに基づいて、上記作業車Ａの車体方
位角データ受信からのフローを繰り返す。上記次の軌道
データの読み込みで、ファイル内のデータに対する処理
が終了している場合には、車体誘導の処理を終えて、メ
インルーチンに戻る。

【００５３】車体側制御（図１４）では、地磁気センサ
２３の地磁気データ、ローリング角検出センサ３１及び
ピッチング角検出センサ３２の各傾斜角データの入手を
行い、地磁気データの傾斜角データによる補正を行って
から、その補正後の地磁気データから車体の方位角を求
め、その方位角データを地上側の自動追尾式誘導制御装
置Ｂに送信する。そして、地上側からの誘導制御データ
を受信し、その制御情報に従って、ステアリング、変
速、及び作業機操作の各制御を行う。

【００５４】〔別実施形態〕上記実施例では、地磁気セ
ンサ２３の磁力検出方向である平面視において直交する
２方向を、車体前後及び車体横幅方向に設定したが、こ
れに限るものではなく、例えば車体前後方向に対して４
５度の直交する２方向に設定してもよい。

【００５５】上記実施例では、地磁気センサ２３を、フ
ラックスゲート方式に構成したが、これ以外の、例えば
ホール素子を用いた地磁気センサ等でもよい。

【００５６】上記実施例では、地磁気センサ２３を直交
する２方向の磁力を検出する２次元式に構成したが、こ
れ以外に、直交する３方向の磁力を検出する３次元式の
センサでもよい。この３次元式の地磁気センサでは、例
えば車体横幅方向（ｘ方向）、車体前後方向（ｙ方
向）、及び車体鉛直方向（ｚ方向）の３つの磁力が直接
検出されるので、上記実施例の２次元式の地磁気センサ
のように、予め磁力の大きさを求め、その磁力の大きさ
と車体横幅方向及び車体前後方向の検出値とから、残り
の車体鉛直方向の磁力を計算にて求める必要がなくな
る。

【００５７】上記実施例では、地磁気センサ２３の水平
面に対する傾斜角を、ピッチング角及びローリング角と
して検出したが、これに限るものではなく、処理の簡素
化のために、上記ピッチング角及びローリング角の一方
のみを検出して、その一方の傾斜角について補正するよ
うにしてもよい。又、上記以外に、水平面に対する傾斜
角を、最大傾斜方向とその方向での傾斜角とで検出する
ものでもよい。この場合、磁力検出値の傾斜角補正は、
その最大傾斜方向に直交する方向に沿う軸芯周りにその
方向での傾斜角を回転させる処理等によって行われる。

【００５８】上記実施例では、水平面に対して設定適正
姿勢に位置していない地磁気センサ２３による磁力の検
出値を、上記設定適正姿勢に位置する状態の磁力の値に
補正し、その補正後の磁力の比から方位角を求めるよう
にしたが、これに限るものではなく、例えば、傾斜状態
での磁力の比から方位角を仮に求め、その仮の方位角に
予めメモリに記憶した補正係数を掛けて補正後の方位角
を求めるようにしてもよい。又、磁力の値を補正する場
合も、上記実施例のように、その都度、傾斜角を戻すよ
うに回転処理する代わりに、予めメモリに記憶した各傾
斜角データに対する磁力の補正係数を、磁力の検出値に
掛けるようにしてもよい。

【００５９】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】地上側の圃場内における作業車の誘導走行を示
す平面図

【図２】圃場の基準位置を示す手段の側面図

【図３】作業車及び自動追尾式誘導制御装置を示す外観
図

【図４】撮像手段の構成を示す断面側面図

【図５】自動追尾式誘導制御装置の制御構成を示すブロ
ック図

【図６】撮像画面内における発光体の位置検出処理の説
明図

【図７】追尾制御の説明図

【図８】作業車側の制御構成を示すブロック図

【図９】地磁気センサの構成を示す斜視図及び制御ブロ
ック図

【図１０】地磁気センサの方位検出を示す説明図

【図１１】地磁気センサによる地磁気検出の説明図

【図１２】制御作動を説明するフローチャート

【図１３】制御作動を説明するフローチャート

【図１４】制御作動を説明するフローチャート

【符号の説明】

２３ 地磁気センサ １００ 方位算出手段 ３１，３２ 傾斜角検出手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面視において直交する２方向の磁力を
   検出する地磁気センサ（２３）が車体に付設され、その
   地磁気センサ（２３）にて検出される直交する２方向の
   磁力の比によって前記車体の方位を求める方位算出手段
   （１００）が設けられた車体方位検出装置であって、 前記地磁気センサ（２３）の水平面に対する傾斜角を検
   出する傾斜角検出手段（３１，３２）が設けられ、 前記方位算出手段（１００）は、前記傾斜角検出手段
   （３１，３２）の検出情報に基づいて、前記地磁気セン
   サ（２３）が水平面に対して設定適正姿勢に位置する状
   態での車体方位を求めるように構成されている車体方位
   検出装置。
2. 【請求項２】 前記方位算出手段（１００）は、前記傾
   斜角検出手段（３１，３２）の検出情報に基づいて、前
   記地磁気センサ（２３）にて検出される直交する２方向
   の磁力を、前記地磁気センサ（２３）が前記水平面に対
   して設定適正姿勢に位置する状態での値に補正し、その
   補正後の磁力の比によって前記車体の方位を求めるよう
   に構成されている請求項１記載の車体方位検出装置。
3. 【請求項３】 前記傾斜角検出手段（３１，３２）は、
   車体横幅方向に沿う軸芯周りのピッチング角及び車体前
   後方向に沿う軸芯周りのローリング角を検出するように
   構成され、 前記方位算出手段（１００）は、前記地磁気センサ（２
   ３）にて検出される直交する２方向の磁力を、前記ピッ
   チング角が零になるように車体横幅方向に沿う軸芯周り
   に回転処理し、且つ、前記ローリング角が零になるよう
   に車体前後方向に沿う軸芯周りに回転処理して、前記地
   磁気センサ（２３）が前記水平面に対して設定適正姿勢
   に位置する状態での値に補正するように構成されている
   請求項１又は２記載の車体方位検出装置。
4. 【請求項４】 前記地磁気センサ（２３）は、前記直交
   する２方向の磁力として、車体前後方向及び車体横幅方
   向に沿う２つの磁力を検出するように構成され、 前記方位算出手段（１００）は、前記車体の傾斜角度を
   設定角度変化させたときの変化前後夫々において前記地
   磁気センサ（２３）にて検出される前記車体前後方向及
   び車体横幅方向の各磁力から、車体鉛直方向に沿う磁力
   を求め、前記回転処理において、その車体前後方向、車
   体横幅方向及び車体鉛直方向の３つの磁力を、前記地磁
   気センサ（２３）が前記水平面に対して設定適正姿勢に
   位置する状態での値に補正するように構成されている請
   求項３記載の車体方位検出装置。