作业机

摘要

能够对行驶车身进行高精度的测位。作业机(1)具备：行驶车身(3)；第1测位装置(31)，具有接收从GNSS卫星(101)发送的第1卫星信号的第1天线(31b)、和基于由第1天线(31b)接收到的第1卫星信号进行测位的第1位置运算部(31d)；以及第2测位装置(32)，具备接收从QZSS卫星(102)发送的第2卫星信号的第2天线(32b)、基于由第2天线(32b)接收到的第2卫星信号生成校正信息的信号处理部(32c)、将校正信息发送到第1测位装置(31)的校正信息输出部(32f)、和基于由第2天线(32b)接收到的第2卫星信号和校正信息来运算第2位置的第2位置运算部(32d)，第1测位装置(31)和第2测位装置(32)设置于行驶车身，第1位置运算部(31d)根据从校正信息输出部(32f)发送的校正信息和第1卫星信号进行测位。

说明书

技术领域

本发明涉及例如拖拉机等作业机。

背景技术

以往，作为具备测位装置的作业机，已知有专利文献1。专利文献1的作业机具备：第1取得部，取得来自测位卫星的卫星信号；第2取得部，取得惯性装置的检测信号；第3取得部，取得车身的直行和车身的转弯；第1运算部，将第1取得部取得的卫星信号应用于卫星导航来运算作为测位的信息的第1测位信息；第2运算部，将第2取得部取得的检测信号应用于惯性导航来运算作为测位的信息的第2测位信息；以及第3运算部，将第1测位信息和第2测位信息应用于卡尔曼滤波器，运算作为测位的信息的第3测位信息。根据专利文献1，通过设置于作业机的测位装置的单独测位，能够求出作业机转弯时的位置。

另外，作为使用准天顶卫星、即QZSS卫星进行测位的技术，已知有专利文献2。专利文献2基于从GNSS卫星接收到的测位信号进行单独测位，另一方面，基于单独测位的结果和从QZSS卫星接收到的卫星测位校正数据而生成观测数据，并基于生成的观测数据来进行更高精度的测位。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开专利公报“2017-187394号公报”

专利文献2：日本公开专利公报“2018-66577号公报”

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献2中，实际情况是，虽然能够通过基于GNSS卫星的测位信号的单独测位和来自QZSS卫星的卫星测位校正数据来期待更高精度的测位，但是没有考虑作业机的行驶车身等。

因此，本发明鉴于上述问题点，目的在于提供一种能够对行驶车身进行高精度的测位的作业机。

用于解决课题的技术方案

用于解决该技术课题的本发明的技术方案的特征在于以下所示的点。

作业机具备：行驶车身；第1测位装置，具有：第1天线，接收从GNSS卫星发送的第1卫星信号；以及第1位置运算部，基于由所述第1天线接收到的所述第1卫星信号进行测位；以及第2测位装置，具备：第2天线，至少接收从QZSS卫星发送的第2卫星信号；信号处理部，基于由所述第2天线接收到的所述第2卫星信号，生成校正信息；校正信息输出部，将所述校正信息发送到所述第1测位装置；以及第2位置运算部，基于由所述第2天线接收到的校正信息运算第2位置，所述第1测位装置以及所述第2测位装置设置于所述行驶车身，所述第1位置运算部基于从所述校正信息输出部发送的所述校正信息以及所述第1卫星信号来进行测位。

所述第1测位装置将由所述第1测位装置求出的第1测位信息发送到所述第2测位装置。

所述第2测位装置具有状态运算部，该状态运算部基于所述第1测位信息和由该第2测位装置求出的第2测位信息，求出所述行驶车身的方位和姿势中的任一个。

所述第1测位装置以及所述第2测位装置在与所述行驶车身的行进方向相同的方向上排列地安装。

所述第1测位装置以及所述第2测位装置在与所述行驶车身的行进方向正交的方向上排列地安装。

该作业机具备支承托架，该支承托架将所述第2测位装置相对于所述行驶车身装卸自如地支承。

该作业机具备：原动机，设置在所述行驶车身上；作业装置，安装在所述行驶车身上并通过所述原动机的动力进行工作；以及操舵装置，进行所述行驶车身的操舵。

所述操舵装置基于所述测位来变更所述行驶车身的操舵角。

发明效果

根据本发明，能够对行驶车身进行高精度的测位。

附图说明

图1是表示拖拉机的结构及控制框图的图。

图2是说明自动操舵的说明图。

图3是表示将第1测位装置及第2测位装置在行进方向(前后方向)上排列地安装于驾驶室的顶部的状态的图。

图4A是求出拖拉机(行驶车辆)的俯仰角的说明图。

图4B是求出拖拉机(行驶车辆)的方位的说明图。

图4C是求出拖拉机(行驶车辆)的滚动角的说明图。

图5是表示将第1测位装置以及第2测位装置在宽度方向(左右方向)上排列地安装于驾驶室的顶部的状态的图。

图6是说明自动操舵的说明图。

图7是拖拉机的整体图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

作业机是拖拉机、联合收割机、插秧机等农业机械、反铲挖掘机、装载机等建筑机械。以拖拉机1为例对作业机进行说明。

如图7所示，拖拉机1具备具有行驶装置7的行驶车辆(行驶车身)3、原动机4和变速装置5。行驶装置7是具有前轮7F和后轮7R的装置。前轮7F可以是轮胎型或是履带型。另外，后轮7也可以是轮胎型或是履带型。原动机4是柴油发动机、电动马达等。变速装置5能够通过变速对行驶装置7的推进力进行切换，并且能够进行行驶装置7的前进、后退的切换。在行驶车辆3设置有驾驶室9，在该驾驶室9内设置有驾驶座10。

另外，在行驶车辆3的后部设置有由3点连杆机构等构成的连结部8。作业装置2相对于连结部8能够装卸。通过将作业装置2与连结部8连结，能够利用行驶车辆3牵引作业装置2。作业装置2是进行耕耘的耕耘装置、散布肥料的肥料散布装置、散布农药的农药散布装置、进行收获的收获装置、进行牧草等的收割的收割装置、进行牧草等的扩散的扩散装置、进行牧草等的集草的集草装置、进行牧草等的成形的成形装置等。另外，在图7中，示出了作为作业装置2安装耕耘装置的例子。

如图2所示，变速装置5具备主轴(推进轴)5a、主变速部5b、副变速部5c、梭部5d以及PTO动力传递部5e。推进轴5a旋转自如地支承于变速装置5的外壳壳体，来自发动机4的曲轴的动力传递到该推进轴5a。主变速部5b具有多个齿轮及变更该齿轮的连接的转换机构。主变速部5b通过利用转换机构适当变更多个齿轮的连接(啮合)，变更从推进轴5a输入的旋转并输出(变速)。

副变速部5c与主变速部5b同样地，具有多个齿轮及变更该齿轮的连接的转换机构。副变速部5c通过利用转换机构适当变更多个齿轮的连接(啮合)，变更从主变速部5b输入的旋转并输出(变速)。

梭部5d具有梭轴12和前进后退切换部13。从副变速部5c输出的动力经由齿轮等传递到梭轴12。前后切换部13例如由液压离合器等构成，通过液压离合器的接通断开而切换梭轴12的旋转方向、即拖拉机1的前进和后退。梭轴12与后轮差动装置连接。后轮差动装置将安装有后轮7R的后车轴支承为旋转自如。

PTO动力传递部5e具有PTO推进轴14和PTO离合器15。PTO推进轴14被支承为旋转自如，能够传递来自推进轴5a的动力。PTO推进轴14经由齿轮等与PTO轴16连接。PTO离合器15例如由液压离合器等构成，通过液压离合器的接通断开而切换为将推进轴5a的动力向PTO推进轴14传递的状态、和不将推进轴5a的动力向PTO推进轴14传递的状态。

如图2所示，拖拉机1具备操舵装置11。操舵装置11具有手柄(方向盘)11a、伴随手柄11a的旋转而旋转的转向轴(旋转轴)11b、以及辅助手柄11a的操舵的辅助机构(动力转向机构)11c。辅助机构11c包括液压泵21、被供给从液压泵21喷出的工作油的控制阀22、以及通过控制阀22而工作的转向缸23。控制阀22是基于控制信号而工作的电磁阀。控制阀22例如是能够通过滑柱等的移动进行切换的3位切换阀。另外，控制阀22也能够通过转向轴11b的操舵来切换。转向缸23与改变前轮7F的朝向的臂(转向节臂)24连接。

因此，若驾驶员操作手柄11a，则根据该手柄11a切换控制阀22的切换位置及开度，根据该控制阀22的切换位置及开度使转向缸23向左或右伸缩，由此能够变更前轮7F的操舵方向。即，能够通过操舵机构11手动地进行拖拉机1(行驶车身3)的操舵。

拖拉机1(行驶车身3)的操舵也可以自动地进行。如图1所示，操舵装置11具有自动操舵机构25。自动操舵机构25是进行行驶车身3的自动操舵的机构，基于行驶车身3的位置(车身位置)和预先设定的行驶预定线对行驶车身3进行自动操舵。自动操舵机构25具备转向马达26和齿轮机构27。转向马达26是能够基于当前位置来控制旋转方向、旋转速度、旋转角度等的马达。齿轮机构27包括设置于转向轴11b且与该转向轴11b共转的齿轮、以及设置于转向马达26的旋转轴且与该旋转轴一同旋转的齿轮。当转向马达26的旋转轴旋转时，转向轴11b经由齿轮机构27自动地旋转(转动)，能够变更前轮7F的操舵方向，以使车身位置与行驶预定线一致。另外，上述的操舵机构11是一个例子，并不限定于上述的结构。

如图1、图3所示，拖拉机1具备多个测位装置30。多个测位装置30是基于从测位卫星发送的卫星信号进行测位的装置。具体而言，多个测位装置30包括第1测位装置31和第2测位装置32。第1测位装置31基于GPS(Global Positioning System：全球定位系统)等GNSS卫星101的卫星信号进行测位。第2测位装置32基于みちびき等准天顶卫星(QZSS(Quasi-Zenith Satellite System：准天顶卫星系统)卫星)102的卫星信号等进行测位。

首先，对第1测位装置31以及第2测位装置32的配置进行说明。

如图3所示，第1测位装置31以及第2测位装置32分别设置于拖拉机1的驾驶室9。第1测位装置31配置在驾驶室9的顶部9a的宽度方向的中央部，第2测位装置32也配置在驾驶室9的顶部9a的宽度方向的中央部。即，在观察第1测位装置31和第2测位装置32的情况下，第1测位装置31和第2测位装置32在顶部9a的宽度方向上配置于同一位置，在行驶车身3的行进方向(与宽度方向正交的方向、前后方向)上排列地配置。

更详细而言，第1测位装置31具有收容电子/电子零件等的框体31a和接收GNSS卫星101的卫星信号(第1卫星信号)的第1天线31b。框体31a通过螺栓、螺母等紧固件41安装于固定在驾驶室9的顶部9a上的支承托架40。第1天线31b接收从GNSS卫星101发送的L1信号(中心频率1575.42MHz)以及L2信号(中心频率1227.60MHz)作为第1卫星信号。L1信号中包含导航消息、C/A码、L1载波，L2信号中至少包含L2载波。

第2测位装置32具有收容电子/电子零件等的框体32a和第2天线32b。框体31a位于框体32a的前方，通过紧固件41安装于安装有框体31a的支承托架40。另外，框体31a通过拧松与螺栓螺合的螺母，能够从支承托架40卸下。

第2天线32b至少接收从QZSS测位卫星102发送的L6信号(中心频率1278.75MHz)作为第2卫星信号。L6信号包含校正信息(厘米级测位增强信息)。校正信息中包含卫星时钟误差信息、卫星信号偏置误差信息、卫星轨道误差信息、对流圈传播误差信息、电离层传播误差信息等。另外，第2天线32b也可以接收从QZSS测位卫星102发送的L1信号以及L2信号作为第2卫星信号。另外，第2天线32b除了第2卫星信号之外，也可以接收从GNSS卫星101发送的第1卫星信号(L1信号以及L2信号)。

在着眼于将框体31a及框体32a安装于支承托架40的状态的情况下，第1测位装置31的第1天线31b和第2测位装置32的第2天线32b在顶部9a的宽度方向上位于同一位置且在行进方向上隔开规定的距离地排列。第1天线31b和第2天线32b的沿着行进方向的距离J1是任意设定的。另外，第1天线31b和第2天线32b的对地(相对于地面)的高(高度)被设定为相同。第1天线31b的顶端、第2天线32b的顶端在将拖拉机1水平放置的情况下，设置在同一平面(同一水平面)。

接下来，对第1测位装置31以及第2测位装置32的结构进行说明。

第1测位装置31除了框体31a以及第1天线31b之外，还具有信号处理部31c、第1位置运算部31d、第1获取部31e以及第1输出部31f。信号处理部31c、第1位置运算部31d、第1取得部31e以及第1输出部31f由设置于第1测位装置31的电子/电子零件等构成。

信号处理部31c是进行第1天线31b接收到的卫星信号的处理的部分，例如通过进行第1天线31b接收到的L1信号以及L2信号的放大以及解调，生成观测数据。

第1位置运算部31d基于从信号处理部31c输出的观测数据(解调后的L1信号、L2信号)，进行位置(第1位置)的运算。即，第1位置运算部31d基于GNSS卫星101的观测数据(第1观测数据)进行单独测位。第1取得部31e取得从第2测位装置32发送的信息，将取得的信息输出到第1位置运算部31d。第1输出部31f将第1位置运算部31d运算出的结果(第1测位结果)输出到第2测位装置32。

第2测位装置32除了框体32a以及第1天线32b之外，还具有信号处理部32c、第2位置运算部32d、第2获取部32e以及第2输出部32f。信号处理部32c、第2位置运算部32d、第2取得部32e以及第2输出部32f由设置于第2测位装置32的电子/电子零件等构成。

信号处理部32c是进行第2天线32b接收到的卫星信号的处理的部分，例如通过进行第2天线32b接收到的L1信号、L2信号以及L6信号的放大以及解调，生成观测数据。另外，第2天线32b接收到的L1信号、L2信号可以是GNSS卫星101的第1卫星信号，也可以是QZSS测位卫星102的第2卫星信号。

第2位置运算部32d基于从信号处理部32c输出的观测数据(解调后的L1信号、L2信号、L6信号)，运算位置(第2位置)、即三维坐标(x2、y2、z2)。即，第2位置运算部32d基于QZSS卫星102的观测数据(第2观测数据)进行精密的测位。第2取得部32e取得从第1测位装置31发送的信息。第2输出部(校正信息输出部)32f将由信号处理部32c解调后的L6信号、即通过L6信号得到的校正信息输出到第1测位装置31。

第1测位装置31(第1位置运算部31d)能够通过第1天线31b接收到的卫星信号(L1信号、L2信号)进行单独测位，但在本实施方式中，能够使用第2天线32b接收到的卫星信号(L6信号)的校正信息(校正信息输出部32f输出的校正信息)进行测位。

第1测位装置31在第1取得部31e取得从第2输出部(校正信息输出部)32f输出的校正信息时，使用取得的校正信息(包含卫星时钟误差信息、卫星信号偏置误差信息、卫星轨道误差信息、对流圈传播误差信息、电离层传播误差信息)、和第1天线31b接收到的L1信号和L2信号(导航消息、C/A码、L1载波等)的第1观测信息，求出第1测位装置31的物理位置(纬度、经度、高度)、即三维坐标(x1、y1、z1)。第1输出部31f在使用校正信息求出位置时，将包含所求出的位置的第1测位结果输出到第2测位装置32。

如上所述，由于第1测位装置31使用第2测位装置32接收到的校正信息和自身接收到的L1信号和L2信号来求出位置，因此能够计算出高精度的位置。

另外，如图1所示，第2测位装置32具有状态运算部32g。状态运算部32g由设置于第2测位装置32的电子/电子零件等构成。

状态运算部32g基于第1测位装置31使用L1信号、L2信号以及L6信号(校正信息)求出的第1测位信息、和第2位置运算部32d使用L1信号、L2信号以及L6信号求出的第2测位信息，求出行驶车身3的方位(方位角)以及姿势中的任一个。例如，状态运算部32g求出俯仰角θ1作为行驶车身3的姿势。如图4A所示，例如，状态运算部32g基于预先确定的第1天线31b与第2天线32b的基线长度(行进方向的距离)J1、第1位置运算部31d所求出的三维坐标(x1、y1、z1)、和第2位置运算部32d所求出的三维坐标(x2、y2、z2)，即使用三维的基线矢量，求出俯仰角θ1。此外，在第1天线31b与第2天线32b的高(高度)不同的情况下，状态运算部32g将第1天线31b与第2天线32b的高度差去除，求出俯仰角θ1。

如图4B所示，状态运算部32g也可以求出行驶车身3的方位角θ2。例如，状态运算部32g也可以使用根据第1测位信息以及第2测位信息得到的三维的基线矢量，求出方位角θ2。如上所述，通过状态运算部32g，能够求出行驶车身3的俯仰角θ1以及方位角θ2。

另外，状态运算部32g也可以求出行驶车身3的滚动角θ3。在求出滚动角θ3的情况下，第1测位装置31以及第2测位装置32相对于拖拉机1的安装与上述的实施方式不同。首先，对第1测位装置31以及第2测位装置32的安装进行说明。

如图5所示，第1测位装置31配置在驾驶室9的顶部9a的宽度方向的一侧(左侧)，第2测位装置32配置在驾驶室9的顶部9a的宽度方向的另一侧(右侧)。即，在观察第1测位装置31和第2测位装置32的情况下，第1测位装置31和第2测位装置32在顶部9a的行进方向上配置在同一位置，在行驶车身3的宽度方向上排列地配置。

详细而言，在着眼于将框体31a及框体32a安装于支承托架40的状态的情况下，第1测位装置31的第1天线31b和第2测位装置32的第2天线32b在顶部9a的行进方向上位于同一位置且在宽度方向上隔开规定的距离地排列。第1天线31b和第2天线32b的沿着行进方向的距离J2被设定为几厘米～几十厘米。

如图4C所示，例如，状态运算部32g基于预先确定的第1天线31b与第2天线32b的基线长度(宽度方向的距离)J2、第1位置运算部31d所求出的三维坐标(x1、y1、z1)、和第2位置运算部32d所求出的三维坐标(x2、y2、z2)，即使用三维的基线矢量，求出滚动角θ3。

另外，也可以相对于第2测位装置32，将第1测位装置31配置在前或者后，并且配置在宽度方向的一侧或者另一侧，由此求出俯仰角θ1、方位角θ2以及滚动角θ3。换言之，也可以通过将多个第1测位装置31分别配置在前后方向以及宽度方向上，从而求出作为3个方向的角度的俯仰角θ1、方位角θ2以及滚动角θ3。

如图1所示，第1测位装置31以及第2测位装置32与控制装置50连接。控制装置50是控制拖拉机1的装置，进行作业系统、行驶系统的控制。作为作业系统的控制，控制装置50根据设置于驾驶席10的周围的操作构件的操作，使连结部8升降。另外，作为行驶系统的控制，控制装置50根据加速器的操作来控制原动机的转速的变更、自动操舵机构25的转向马达26。

图6表示自动操舵中的拖拉机1的位置(车身位置)Z1与行驶预定线Z2的关系。行驶预定线Z2预先由个人计算机、移动终端(智能手机、平板电脑)设定，通过无线通信、有线通信或存储介质传送到控制装置50等。另外，也可以在拖拉机1上设置触摸面板式等的显示装置51，能够向该显示装置51输入行驶预定线Z2。行驶预定线Z2在设定时与纬度、经度对应。

在拖拉机1中，当通过作业者进行规定的操作而向控制装置50指示自动操舵时，该控制装置50取得由第2测位装置32求出的第2测位信息、即第2测位信息所包含的位置作为行驶车身3的位置(车身位置)Z1。如图6所示，在车身位置Z1与行驶预定线Z2的偏差(位置偏差)ΔL1小于阈值的情况下，控制装置50维持转向马达26的旋转轴的旋转角。在车身位置Z1与行驶预定线Z2的位置偏差ΔL1为阈值以上、且拖拉机1相对于行驶预定线Z2位于左侧的情况下，控制装置50以拖拉机1的操舵方向成为右方向的方式使转向马达26的旋转轴旋转。在车身位置Z1与行驶预定线Z2的位置偏差ΔL1为阈值以上、且拖拉机1相对于行驶预定线Z2位于右侧的情况下，控制装置50以拖拉机1的操舵方向成为左方向的方式使转向马达26的旋转轴旋转。

另外，在上述的实施方式中，基于车身位置Z1与行驶预定线Z2的位置偏差ΔL1来变更操舵装置11的操舵角，但在行驶预定线Z2的方位(线方位)F2与拖拉机1的行进方向的方位(车身方位)F1不同的情况下，控制装置50也可以以拖拉机1的车身方位F1与行驶预定线Z2的线方位F2一致的方式设定操舵角。在该情况下，控制装置50求出状态运算部32g所求出的方位角θ2(车身方位F1)与线方位F2的方位差ΔF，以使方位差ΔF成为零的方式变更操舵装置11的操舵角。上述的实施方式中的自动操舵中的操舵角的设定是一个例子，没有限定。

作业机具备：行驶车身3；第1测位装置31，具有接收从GNSS卫星101发送的第1卫星信号的第1天线31b、和基于由第1天线31b接收到的第1卫星信号进行测位的第1位置运算部31d；第2测位装置32，具备至少接收从QZSS卫星102发送的第2卫星信号的第2天线32b、基于由第2天线32b接收到的第2卫星信号生成校正信息的信号处理部32c、将校正信息发送到第1测位装置31的校正信息输出部32f、和基于由第2天线32b接收到的校正信息进行测位的第2位置运算部32d，第1测位装置31和第2测位装置32设置于行驶车身3，第1位置运算部31d基于从校正信息输出部32f发送的校正信息和第1卫星信号进行测位。由此，基于GNSS卫星101的第1卫星信号进行测位的第1测位装置31能够自接收从QZSS卫星102发送的第2卫星信号的第2测位装置32获取校正信息，因此能够进行高精度的测位。例如，相对于具有第1测位装置31的拖拉机，仅通过以外置的方式安装第2测位装置32，就能够高精度地进行该拖拉机的测位。

第1测位装置31将由第1测位装置31求出的第1测位信息发送到第2测位装置32。由此，第2测位装置32能够取得由第1测位装置31求出的第1测位信息，因此能够使用第1测位信息求出例如拖拉机等的各种状态。

第2测位装置32具有基于第1测位信息和由该第2测位装置32求出的第2测位信息求出行驶车身3的方位以及姿势中的任一个的状态运算部32g。由此，能够通过状态运算部32g简单地求出行驶车身3的方位或滚动角、俯仰角等姿势。

第1测位装置31以及第2测位装置32在与行驶车身3的行进方向相同的方向上排列地安装。由此，例如能够求出行驶车身3的行进方向上的方位以及俯仰角。

第1测位装置31以及第2测位装置32在与行驶车身3的行进方向正交的方向上排列地安装。由此，例如能够求出行驶车身3的宽度方向的滚动角等。

作业机具备将第2测位装置32相对于行驶车身3装卸自如地支承的支承托架40。由此，能够使能够接收从QZSS卫星102发送的第2卫星信号的第2测位装置32根据需要相对于行驶车身3装卸。

作业机具备：设置于行驶车身3的原动机4；安装于行驶车身3且利用原动机4的动力进行工作的作业装置2；以及进行行驶车身3的操舵的操舵装置11。由此，能够进行利用原动机4的动力使作业装置2工作那样的拖拉机等的准确的测位。

操舵装置基于第1位置以及第2位置中的任一个位置来变更行驶车身3的操舵角。由此，能够使用第1测位装置31以及第2测位装置32的准确的测位，通过操舵装置11进行操舵。

应认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围不是由上述说明表示，而是由权利要求书表示，意在包括与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更。

附图标记说明

1 拖拉机(作业机)

2 作业装置

3 行驶车身

4 原动机

11 操舵装置

31 第1测位装置

31b 第1天线

31d 第1位置运算部

32 第2测位装置

32b 第2天线

32c 信号处理部

32d 第2位置运算部

32f 校正信息输出部

101 GNSS卫星

102 QZSS卫星