DE102004039460B3

DE102004039460B3 - System zur Bestimmung der relativen Position eines zweiten landwirtschaftlichen Fahrzeugs in Bezug auf ein erstes landwirtschaftliches Fahrzeug

Info

Publication number: DE102004039460B3
Application number: DE102004039460A
Authority: DE
Inventors: Patrick Dr. Metzler; Werner Flohr; Michael Höh
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2004-08-14
Filing date: 2004-08-14
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-08-15
Also published as: US7480564B2; US20060047418A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Bestimmung der relativen Position eines zweiten landwirtschaftlichen Fahrzeugs (26) in Bezug auf ein erstes landwirtschaftliches Fahrzeug (10), wobei die Fahrzeuge (10, 26) jeweils mit einer satellitengestützten Positionsbestimmungseinrichtung (38, 42) ausgestattet sind, zwischen dem ersten Fahrzeug (10) und dem zweiten Fahrzeug (26) eine Datenübertragungsverbindung besteht, mit der Positionsdaten des ersten Fahrzeugs (10) an eine Rechnereinrichtung (64) des zweiten Fahrzeugs (26) oder umgekehrt übertragbar sind und die Rechnereinrichtung (64) betreibbar ist, Daten hinsichtlich der relativen Position des zweiten Fahrzeugs (26) gegenüber dem ersten Fahrzeug (10) zu bestimmen. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Positionsbestimmungseinrichtungen (38, 42) beider Fahrzeuge (10, 26) eingerichtet sind, einer Steuereinrichtung (60) Informationen über die Qualität der Signale der jeweils empfangenen Satelliten mitzuteilen, und dass die Steuereinrichtung (60) betreibbar ist, die beiden Positionsbestimmungseinrichtungen (38, 42) in jeweils gleichen Empfangsmodi arbeiten zu lassen.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Bestimmung der relativen Position eines zweiten landwirtschaftlichen Fahrzeugs in Bezug auf ein erstes landwirtschaftliches Fahrzeug, wobei das erste Fahrzeug und das zweite Fahrzeug eingerichtet sind, gemeinsam auf einem zu bearbeitenden Feld einen Arbeitsvorgang durchzuführen, das erste Fahrzeug mit einer ersten satellitengestützten Positionsbestimmungseinrichtung ausgestattet ist, die zum Empfang von Signalen mehrerer Satelliten und zur Bereitstellung von Positionsdaten des ersten Fahrzeugs eingerichtet ist, das zweite Fahrzeug mit einer zweiten satellitengestützten Positionsbestimmungseinrichtung ausgestattet ist, die zum Empfang von Signalen mehrerer Satelliten und zur Bereitstellung von Positionsdaten des zweiten Fahrzeugs eingerichtet ist, zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug eine Datenübertragungsverbindung besteht, mit der Positionsdaten des ersten Fahrzeugs an eine Rechnereinrichtung des zweiten Fahrzeugs oder umgekehrt übertragbar sind und die Rechnereinrichtung betreibbar ist, Daten hinsichtlich der relativen Position des zweiten Fahrzeugs gegenüber dem ersten Fahrzeug basierend auf den Positionsdaten des ersten Fahrzeugs und den Positionsdaten des zweiten Fahrzeugs zu bestimmen.

In der Vergangenheit wurde des Öfteren vorgeschlagen, zwei landwirtschaftliche Maschinen auf parallelen Wegen fahren zu lassen, wobei die erste Maschine (Meister oder engl. Master) durch einen Bediener oder selbsttätig gelenkt wird und die zweite Maschine (Sklave oder engl. Slave) automatisch auf einer Spur gehalten wird, auf der sie parallel neben oder hinter der ersten Maschine herfährt. Beide Maschinen können einen Bearbeitungsvorgang durchführen oder die zweite Maschine dient als Transportfahrzeug für von der ersten Maschine aufgenommenes Erntegut. Es wird beispielsweise auf folgende Druckschriften verwiesen: „Elektronik als Hofknecht", Landtechnik 3/2000, Seite 256f, G. Wallmann und H.-H. Harms, „Assistenzsystem zur Überladung landwirtschaftlicher Güter", Landtechnik 6/2002, Seite 352f, DE 197 05 842 A , DE 100 57 374 A , DE 100 64 860 A , DE 100 64 862 A , DE 102 24 939 A , EP 956 522 B und JP 04 101 206 A .

Es wurden zumindest zwei Arten der Übertragung von Lenkinformationen von der ersten auf die zweite Maschine vorgeschlagen. Einerseits können Lenkdaten in Form von Geschwindigkeits- und Richtungsdaten von der ersten Maschine auf die zweite Maschine übertragen werden (s. DE 100 64 860 A und JP 04 101 206 A ), was den Nachteil hat, dass sich eventuelle Fehler in Richtungs- und Geschwindigkeitsvorgaben an die zweite Maschine mit der Zeit zu großen Fehlern in der Position aufsummieren, so dass ein paralleles Fahren nicht immer gewährleistet ist.

Andererseits besteht die Möglichkeit (s. Wallmann, loc. cit., DE 100 64 862 A , DE 102 24 939 A und EP 956 522 B ), beide Maschinen mit einem satellitengestützten Positionserfassungssystem auszustatten, insbesondere mit GPS-Empfängern, und eine Datenübertragungsverbindung zwischen beiden Maschinen herzustellen, mittels der die erste Maschine der zweiten Maschine die jeweilige Position der ersten Maschine mitteilt. Basierend auf diesen Daten und den Ausgaben des Positionserfassungssystems der zweiten Maschine wird dann durch Differenzbildung der beiden Absolutpositionen die Relativposition berechnet, anhand der ein Lenk- und/oder Geschwindigkeitssignal für die zweite Maschine erzeugt wird.

Die satellitengestützten Positionserfassungssysteme wie GPS, Glonass oder das zukünftige Galileo verwenden mehrere in einer Erdumlaufbahn befindliche, mit Atomuhren ausgestattete Satelliten, die jeweils Zeit- und Identitäts- bzw. Orts-Informationen enthaltende elektromagnetische (Radio-) Wellen abstrahlen. Die zugehörigen Empfänger müssen jeweils die Signale von zumindest drei Satelliten empfangen, um ihre aktuelle Position im Raum bestimmen zu können. Soll zusätzlich auch die aktuelle Zeit bestimmt werden, ist ein Empfang von Signalen von vier Satelliten erforderlich. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung steigt mit der Anzahl der jeweils empfangenen Satelliten. Es ist weiterhin gebräuchlich, die Genauigkeit der Positionserfassungssysteme durch den Empfang von Korrekturdaten enthaltenden Radiosignalen zu verbessern, die von Referenzstationen an bekannten Standorten ausgestrahlt werden.

Bei basierend auf Positionserfassungssystemen gelenkten Sklaven-Maschinen heben sich die Fehler der Absolutpositionen bei der Differenzbildung auf, solange für beide Empfänger dieselben Empfangsbedingungen vorliegen und sie daher Signale derselben Satelliten verwenden. Die Relativposition stimmt dann hinreichend genau. Liegen für die beiden Empfänger unterschiedliche Empfangssituationen vor, was beispielsweise durch Abschattung eines Satelliten bei dem ersten Empfänger bedingt sein kann, z. B. an einem mit Bäumen bewachsenen Feldrand, auf dem eine Maschine fährt, während die zweite Maschine weiter in der unbeschatteten Mitte des Felds fährt, ergeben sich Fehler in der Relativposition, die zu unerwünschten fehlerhaften Lenkvorgängen der zweiten Maschine führen können.

Es wurde weiterhin vorgeschlagen, die Qualität von Signalen satellitengestützter Positionserfassungssysteme zu erfassen und, falls diese zu einer hinreichend genauen Positionsbestimmung nicht hinreicht, die Position basierend auf anderen Mitteln zu bestimmen, wie Radiowellen ( US 5 999 126 A ), Sensoren zur Erfassung einer Erntegutkante ( DE 101 29 133 A , DE 101 29 135 A ) oder Trägheitsnavigationssystemen ( EP 0 604 404 A , JP 04 134 212 A ). Diese Mittel sind jedoch jeweils nur für ein einziges Fahrzeug vorgesehen und können das Problem unterschiedlicher Empfangsbedingungen zweier Empfänger nicht lösen.

In der JP 04 174 389 A wird vorgeschlagen, ein Fahrzeug mit zwei Satellitenantennen auszustatten. Für jeden einzelnen Satelliten wird jeweils die besser geeignete Antenne ausgewählt, um ein möglichst genaues Positionssignal zu erhalten. Auch hierdurch kann das Problem unterschiedlicher Empfangsbedingungen von Empfängern auf zwei Maschinen nicht gelöst werden.

In der DE 196 24 719 A wird ein System zur Positionsbestimmung von mobilen Objekten mit einer Positionsbestimmungseinrichtung in Form eines GPS-Navigationssystems vorgeschlagen, bei dem durch eine Auswerte- und Verarbeitungseinheit aus zwei oder mehreren Korrektursignalen von verschiedenen Referenzstationen ein neues Korrektursignal ermittelt und zur Positionskorrektur für die mobile Positionsbestimmungseinrichtung verwendet wird. Der Positionsbestimmungseinrichtung wird auch eine Information über die Qualität der empfangenen Korrektursignale zugeführt.

Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird darin gesehen, ein Positionsbestimmungssystem bereitzustellen, bei dem die genannten Probleme nicht mehr oder in einem geringeren Maße vorliegen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Bestimmung der relativen Position zweier landwirtschaftlicher Fahrzeuge, die gemeinsam auf einem Feld arbeiten und jeweils mit einer Positionsbestimmungseinrichtung ausgestattet sind. Eine Rechnereinrichtung auf einem der beiden Fahrzeuge erhält Positionsdaten von beiden Positionsbestimmungseinrichtungen und bestimmt daraus Daten über die relative Position beider Fahrzeuge. Anhand der Daten können Lenk- und/oder Geschwindigkeitssignale erzeugt werden, mit denen das zweite Fahrzeug selbsttätig und ggf. fahrerlos betreibbar ist, oder die einem Fahrer als Vorgabewerte kenntlich gemacht werden, um die Arbeitsvorgänge beider Fahrzeuge zu koordinieren, Die Positionsdaten werden von einem Fahrzeug auf das andere, mit der Rechnereinrichtung ausgestattete Fahrzeug durch eine Datenübertragungsverbindung übertragen, die drahtlos beispielsweise mit Radio-, Schall- oder Lichtwellen arbeitet.

Um eventuelle Fehler in der Positionsbestimmung durch unterschiedliche Empfangsbedingungen der Empfänger beider Positionsbestimmungseinrichtungen zu vermeiden, wird vorgeschlagen, einer Steuereinrichtung Informationen über die Qualität der Signale der von beiden Positionsbestimmungseinrichtungen jeweils empfangenen Satelliten zuzuführen. Diese Informationen können aussagen, welche Satelliten überhaupt empfangbar sind, oder die Feldstärke oder Fehlerrate der Signale angeben. Die Steuereinrichtung befindet sich an Bord einer der Maschinen und erhält die erwähnten Informationen drahtlos von der Positionsbestimmungseinrichtung der jeweils anderen Maschine, wobei die erwähnte Datenübertragungsverbindung verwendet werden kann, die dann bidirektional arbeitet. Anhand der Informationen über die Qualität der Signale veranlasst die Steuereinrichtung beide Positionsbestimmungseinrichtungen in jeweils gleichen Empfangsmodi zu arbeiten. Dabei werden vorzugsweise jeweils nur die Satelliten berücksichtigt, die von beiden Positionsbestimmungseinrichtungen empfangbar sind. In einer anderen Ausführungsform werden die Signale der einzelnen Satelliten abhängig von ihrer Qualität gewichtet berücksichtigt, und zwar von beiden Positionsbestimmungseinrichtungen in gleicher Weise. Die Steuereinrichtung kann in eine der Positionsbestimmungseinrichtungen integriert sein oder als separates Element mit den Positionsbestimmungseinrichtungen kommunizieren.

Auf diese Weise erreicht man, dass beide Positionsbestimmungseinrichtungen unter gleichen Empfangsbetriebsarten arbeiten und somit Fehler der bestimmten Relativposition vermieden werden, die durch unterschiedliche Anzahlen bzw. Signalqualitäten von den Positionsbestimmungseinrichtungen empfangener Satelliten bedingt sind. Die unter Umständen verminderte Genauigkeit der absoluten Positionen wirkt sich hier nicht nachteilig aus.

Für bestimmte Anwendungen benötigt man hingegen auch eine relativ genaue absolute Position. Beispiele sind eine automatische Lenkung der ersten Maschine basierend auf einem Wegplan und der durch die erste Positionsbestimmungseinrichtung bestimmten Position der ersten Maschine, die Ertragskartierung, die Dokumentation von Arbeitsvorgängen, wie die bei der Bodenbearbeitung angewandte Zugkraft oder die Sätiefe, oder Ausbringvorgängen, wie die Menge ausgebrachten Düngers oder Saatguts. Es ist daher zweckmäßig, die jeweilige Positionsbestimmungseinrichtung alternierend zwischen zwei Betriebsarten umzuschalten. Abwechselnd wird somit in einem Empfangsmodus, wie er von der Steuereinrichtung vorgegeben wird (d. h. mitunter weniger bei der Positionsbestimmung berücksichtigter Satelliten als tatsächlich empfangbar sind) und in einem Empfangsmodus gearbeitet, bei dem die maximal verfügbare Positionsgenauigkeit durch Berücksichtigung aller empfangbarer Satelliten erzielt wird. Wenn beide Positionsbestimmungseinrichtungen dieselben Satelliten empfangen, wird selbstverständlich nur in dem Modus gearbeitet, in dem alle empfangbaren Satellitensignale bei der Positionsbestimmung berücksichtigt werden.

Die von der Steuereinrichtung berücksichtigten Empfangsbedingungen sind nicht auf das Sehen oder Nichtsehen eines Satelliten beschränkt. Sie können auch die Qualität von Korrekturdaten oder dgl. beinhalten und zur entsprechenden Ansteuerung der Positionsbestimmungseinrichtungen verwendet werden. Wenn das Korrektursignal bei einer Positionsbestimmungseinrichtung schlecht ist, bleiben demnach bei beiden Positionsbestimmungseinrichtungen die Korrektursignale unberücksichtigt. Auch Zwischenergebnisse auf dem Weg zur Positionsdatenberechnung können abgeglichen werden.

Die Steuereinrichtung kann eine oder beide der Positionsbestimmungseinrichtungen bei schlechten Empfangsbedingungen auch in einen anderen Modus schalten, z. B. in einen Trägheitsnavigationsbetrieb, in dem beispielsweise mit einem Kreiselkompass o.ä. und einem Vortriebsgeschwindigkeitssensor die Position weitergeschrieben wird.

Auch die ermittelten Positionen können der Steuereinrichtung mitgeteilt werden. Diese kann dann Plausibilitätstests durchführen oder beispielsweise zur Vermeidung einer drohenden Kollision Notprogramme aktivieren und Warnhinweise an einen Bediener oder eine beabstandete Überwachungsstation übermitteln.

Die Steuereinrichtung kann auch eine Positionsbestimmungseinrichtung anweisen, ihre Positionsdaten in eine vorgegebene Richtung zu verschieben, um eventuell ermittelte Fehler auszugleichen.

In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Draufsicht auf zwei landwirtschaftliche Fahrzeuge, die gemeinsam auf einem Feld einen Ernte- und Überladevorgang durchführen,

2 eine schematische Darstellung der Positionsbestimmungseinrichtungen der beiden Fahrzeuge sowie der damit zusammenwirkenden Elemente, und

3 ein Flussdiagramm, nach dem das System zur Bestimmung der relativen Position des zweiten Fahrzeugs gegenüber dem ersten Fahrzeug arbeitet.

Eine in 1 gezeigtes erstes landwirtschaftliches Fahrzeug 10 in der Art eines selbstfahrenden Feldhäckslers baut sich auf einem Rahmen 12 auf, der von vorderen angetriebenen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung der Erntemaschine 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus eine Erntegutaufnahmevorrichtung 20 einsehbar ist. Mittels der Erntegutaufnahmevorrichtung 20 vom Boden aufgenommenes Gut, z. B. Mais, Gras oder dergleichen wird einer Häckseltrommel zugeführt, die es in kleine Stücke häckselt und es einer Fördervorrichtung aufgibt. Das Gut verläßt das Fahrzeug 10 zu einem nebenher fahrenden Anhänger 24 über einen um die Hochachse drehbaren Austragsschacht 22.

Der Anhänger 24 wird durch ein zweites landwirtschaftliches Fahrzeug 26 in Form eines Traktors gezogen, der vordere lenkbare Räder 28 und rückwärtige angetriebene Räder 30 aufweist, die an einem Rahmen 32 abgestützt sind, der eine Fahrerkabine 34 trägt.

Das erste Fahrzeug 10 erntet Pflanzen von einem Feld 36 ab, im dargestellten Beispiel Mais, der durch die als Maisgebiss ausgeführte Erntegutaufnahmevorrichtung 20 aufgenommen wird. Das zweite Fahrzeug 26 fährt auf dem abgeernteten Teil 36' des Felds parallel zum ersten Fahrzeug 10 in einer Position, in der die im ersten Fahrzeug 10 gehäckselten Pflanzen durch den Austragschacht 22 auf den Anhänger 24 gelangen. Das zweite Fahrzeug 26 muss daher stets parallel neben dem ersten Fahrzeug 10 herfahren; insbesondere beim Einfahren in das Feld kann das zweite Fahrzeug 26 auch hinter dem ersten Fahrzeug 10 herfahren, da noch kein abgeernteter Teil 36' des Feldes 36 vorliegt, auf dem das zweite Fahrzeug 26 fahren könnte, ohne die dort stehenden Pflanzen zu beschädigen.

Das erste Fahrzeug 10 wird durch einen in der Fahrerkabine 18 sitzenden Fahrer oder durch eine an sich bekannte, selbsttätig arbeitende Lenkvorrichtung gelenkt, die einzelne Pflanzen mechanisch erfasst oder mit optischer Bildverarbeitung oder einem Laser- oder Ultraschallsensor zur Erkennung der Grenze zwischen dem mit Pflanzen bestandenen Teil des Felds 36 und dem abgeernteten Teil 36' oder anhand der Positionsdaten eines Positionsbestimmungssystems 38 des ersten Fahrzeugs 10 in Verbindung mit einem Wegplan arbeitet. Das zweite Fahrzeug 26 ist ebenfalls mit einer im Folgenden näher beschriebenen Lenkeinrichtung ausgestattet, um das Parallelfahren zum ersten Fahrzeug 10 zu erleichtern bzw. automatisieren.

Das erste Fahrzeug 10 könnte auch eine beliebige andere selbstfahrende Erntemaschine sein, wie ein Mähdrescher oder Rübenernter. Auch kann die Erfindung an beliebigen anderen Typen landwirtschaftlicher Fahrzeuge verwendet werden, die zu zweit oder in größeren Anzahlen ein Feld bearbeiten. Beispiele sind mehrere Mähdrescher, die nebeneinander herfahren und Düngerstreuer oder Bodenbearbeitungsmaschinen, die in beliebigen relativen Konfigurationen über das Feld 36 fahren können.

Das erste Fahrzeug 10 ist mit einer ersten Positionsbestimmungseinrichtung 38 ausgestattet, die sich auf dem Dach der Kabine 18 befindet. Dort ist auch eine erste Radioantenne 40 positioniert. Das zweite Fahrzeug 26 ist mit einer zweiten Positionsbestimmungseinrichtung 42 ausgestattet, die sich auf dem Dach der Kabine 34 befindet. Dort ist auch eine zweite Radioantenne 44 positioniert.

Nunmehr wird auf die 2 Bezug genommen, in der die einzelnen Komponenten der Positionsbestimmungseinrichtungen 38, 42 und die Lenkeinrichtungen des zweiten Fahrzeugs 26 schematisch dargestellt sind. An Bord des ersten Fahrzeugs 10 befindet sich die erste Positionsbestimmungseinrichtung 38, die eine Antenne 46 und eine mit der Antenne 46 verbundene Auswertungsschaltung 48 umfasst. Die Antenne 46 empfängt Signale von Satelliten eines Positionsbestimmungssystems, wie GPS, Galileo oder Glonass, die der Auswertungsschaltung 50 zugeführt werden. Anhand der Signale der Satelliten bestimmt die Auswertungsschaltung 48 die aktuelle Position der Antenne 46. Die Auswertungsschaltung 48 ist weiterhin mit einer Korrekturdatenempfangsantenne 50 verbunden, die von Referenzstationen an bekannten Standorten ausgestrahlte Radiowellen empfängt. Anhand der Radiowellen werden von der Auswertungsschaltung 48 Korrekturdaten zur Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbestimmungseinrichtung 38 erzeugt.

Die Auswertungsschaltung 48 übersendet durch eine Busleitung 58 ihre (ersten) Positionsdaten an eine erste Steuereinrichtung 60. Auf der Busleitung 58 werden auch Informationen über die Identität der zum jeweiligen Zeitpunkt empfangbaren Satelliten und die Feldstärke an der Korrekturdatenempfangsantenne 50 zur Steuereinrichtung 60 übermittelt.

Die Steuereinrichtung 60 ist über eine Schnittstelle 66 mit einer Empfangs- und Sendeeinrichtung 68 verbunden, die wiederum mit der Radioantenne 40 verbunden ist. Die Empfangs- und Sendeeinrichtung 68 empfängt und erzeugt Radiowellen, die von der Antenne 40 aufgenommen bzw. abgestrahlt werden.

Analog befindet sich an Bord des zweiten Fahrzeugs 26 die zweite Positionsbestimmungseinrichtung 42, die eine Antenne 52 und eine mit der Antenne 52 verbundene Auswertungsschaltung 54 umfasst. Die Antenne 52 empfängt Signale von Satelliten desselben Positionsbestimmungssystems wie die Antenne 46, die der Auswertungsschaltung 54 zugeführt werden. Anhand der Signale der Satelliten bestimmt die Auswertungsschaltung 54 die aktuelle Position der Antenne 52. Die Auswertungsschaltung 54 ist weiterhin mit einer Korrekturdatenempfangsantenne 56 verbunden, die von Referenzstationen an bekannten Standorten ausgestrahlte Radiowellen empfängt. Anhand der Radiowellen werden von der Auswertungsschaltung 54 Korrekturdaten zur Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbestimmungseinrichtung 42 erzeugt.

Die Auswertungsschaltung 54 übersendet durch eine Busleitung 62 ihre (zweiten) Positionsdaten an eine Rechnereinrichtung 64. Auf der Busleitung 58 werden auch Informationen über die Identität der zum jeweiligen Zeitpunkt empfangbaren Satelliten und die Feldstärke an der Korrekturdatenempfangsantenne 56 zur Rechnereinrichtung 64 übermittelt.

Die Rechnereinrichtung 64 ist über eine Schnittstelle 70 mit einer Empfangs- und Sendeeinrichtung 72 verbunden, die wiederum mit der Radioantenne 44 verbunden ist. Die Empfangs- und Sendeeinrichtung 72 empfängt und erzeugt Radiowellen, die von der Antenne 44 aufgenommen bzw. abgestrahlt werden. Durch die Empfangs- und Sendeeinrichtungen 68, 72 und die Radioantennen 40, 44 können Daten von der Steuereinrichtung 60 an die Rechnereinrichtung 64 und von der Rechnereinrichtung 64 an die Steuereinrichtung 60 übermittelt werden. Die Verbindung zwischen den Antennen 40, 44 kann direkt sein, z. B. in einem zugelassenen Funkbereich wie CB-Funk o. ä., oder über eine oder mehrere Relaisstationen bereitgestellt werden, beispielsweise wenn die Empfangs- und Sendeeinrichtungen 68, 72 und die Radioantennen 40, 44 nach dem GSM-Standard oder einem anderen geeigneten Standard für Mobiltelefone arbeiten.

Das Flussdiagramm in der 3 zeigt den Arbeitsbetrieb des Systems zur Bestimmung der relativen Position des zweiten Fahrzeugs gegenüber dem ersten Fahrzeug. Nach dem Start in Schritt 100 übersendet im Betrieb die Steuereinrichtung 60 in regelmäßigen Zeitabständen, z. B. alle 100 ms, von der ersten Positionsbestimmungseinrichtung 38 erzeugte Positionsdaten des ersten Fahrzeugs 10 an die Rechnereinrichtung 64 des zweiten Fahrzeugs 26 (Schritt 102). Die Rechnereinrichtung 64 erhält die zumindest etwa zeitgleich ermittelten Positionsdaten des zweiten Fahrzeugs von der zweiten Positionsbestimmungseinrichtung 42 (Schritt 104). Die Rechnereinrichtung 64 bestimmt dann im Schritt 106 die Differenz beider Positionen und vergleicht sie mit einem Sollwert, der zum ordnungsgemäßen Befüllen des Anhängers 24 sinnvoll ist, und erzeugt anhand dieses Vergleichs Lenksignale, die einer selbsttätigen, zur Vorgabe der Position der lenkbaren Räder 28 des Fahrzeugs 26 eingerichteten Lenkeinrichtung 74 zugeführt werden. Außerdem werden basierend auf dem erwähnten Vergleich von der Rechnereinrichtung 64 Geschwindigkeitssignale erzeugt und an eine Geschwindigkeitsvorgabeeinrichtung 76 übersandt, die über eine Variation der Motordrehzahl des zweiten Fahrzeugs 26 und/oder der Getriebeübersetzung die Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 26 kontrolliert. Der Sollwert für die Differenz der Positionen der beiden Fahrzeuge 10, 26 kann in der Rechnereinrichtung fest vorgegeben sein oder wird anhand von abgespeicherten bzw. übertragenen Fahrzeugdaten ermittelt oder – unter Berücksichtigung der jeweiligen Positionsdaten beider Fahrzeuge 10, 16 – auf eine Kalibriereingabe durch den Bediener einer der Fahrzeuge 10 oder 26 hin in die Rechnereinrichtung einprogrammiert, nachdem die Fahrzeuge in eine geeignete Relativposition verbracht wurden. Denkbar wäre im Übrigen, nur die Lenkeinrichtung 74 automatisch anzusteuern, während der Bediener die Geschwindigkeitseingabevorrichtung 76 kontrolliert und auf diese Weise den gesamten Anhänger 24 nach und nach befüllt, oder den Bediener die Lenkeinrichtung 74 und die Geschwindigkeitseingabevorrichtung 76 kontrollieren zu lassen und ihm den Sollwert durch die Rechnereinrichtung 64 zu signalisieren.

Um sicherzustellen, dass beide Positionsbestimmungseinrichtungen 38 und 42 unter gleichen Betriebsbedingungen arbeiten, übersendet die Rechnereinrichtung 64 im Schritt 108 der Steuereinrichtung 60 über die bidirektionale Datenübertragungsverbindung mittels der Antennen 40, 42 Informationen über die Identität der zum jeweiligen Zeitpunkt mit der Antenne 52 empfangbaren Satelliten und die Feldstärke an der Korrekturdatenempfangsantenne 56. Die Steuereinrichtung 60 erhält im Schritt 110 auch entsprechende Daten für die Antenne 46 und die Korrekturdatenempfangsantenne 50. Die Steuereinrichtung 60 vergleicht im Schritt 112 diese Daten und sendet Informationen über die Schnittmenge der empfangbaren Satelliten an die Auswertungsschaltung 48 und über die Datenübertragungsverbindung und die Rechnereinrichtung 64 an die Auswertungsschaltung 54. Die Auswertungsschaltungen 48 und 54 werden angewiesen, bei der Berechnung der Positionsdaten nur Signale von den Satelliten zu berücksichtigen, die von beiden Antennen 46 und 52 empfangen werden. Dadurch vermeidet man Fehler in den Positionsdaten, die durch unterschiedliche bei der Positionsbestimmung berücksichtigte Satelliten bedingt sein können. Anschließend wird wieder mit Schritt 100 fortgefahren.

Außerdem werden von den Auswertungsschaltungen 48 und 54 nur Korrektursignale von den Korrekturdatenempfangsantennen 50 und 56 berücksichtigt, wenn beide eine hinreichende Feldstärke empfangen. Die Steuereinrichtung 60 entscheidet anhand der ihr vorliegenden Feldstärkedaten und übersendet entsprechende Anweisungen an die Auswertungsschaltungen 48 und 54.

Das erste Fahrzeug 10 weist eine Durchsatzmesseinrichtung 78 auf, die beispielsweise den vertikalen Abstand zwischen zwei Vorpresswalzen misst, die stromauf der Häckseltrommel angeordnet sind. Eine Speichereinrichtung 80 ist mit der Durchsatzmesseinrichtung 78 verbunden und dient zum georeferenzierten Kartieren der Messwerte der Durchsatzmesseinrichtung 78. Um die Information über die zugehörige Position des ersten Fahrzeugs 10 zu bekommen, ist die Speichereinrichtung 80 mit der Steuereinrichtung 60 verbunden. Signalisiert die Speichereinrichtung 80 der Steuereinrichtung 60, dass sie Positionsdaten benötigt, veranlasst die Steuereinrichtung die Auswertungsschaltung 48, zwischenzeitlich Positionsdaten bereitzustellen, die auf allen empfangbaren Satelliten beruhen. Diese Positionsdaten werden dann an die Speichereinrichtung 80 übertragen, jedoch nicht an die Steuereinrichtung 64.

Die Steuereinrichtung 60 ist weiterhin mit einem Trägheitsnavigationssystem 82 verbunden, und die Rechnereinrichtung 64 ist mit einem Trägheitsnavigationssystem 84 verbunden. Falls nicht genügend viele Satelliten empfangbar sind, um Positionsdaten zu erzeugen, übersendet die Steuereinrichtung 60 die Ausgabedaten des Trägheitsnavigationssystems 82 an die Rechnereinrichtung 64, die anhand der Ausgabedaten der Trägheitsnavigationssysteme 82 und 84 und der letzten vorliegenden, zuverlässigen Positionsdaten von den Positionsbestimmungseinrichtungen 38, 42 die Relativposition beider Fahrzeuge 10, 26 bestimmt und entsprechende Lenk- und Geschwindigkeitsvorgabesignale an die Lenkeinrichtung 74 und die Geschwindigkeitsvorgabeeinrichtung 76 übersendet. Die Ausgabedaten des Trägheitsnavigationssystems 82 können ggf. auch als Positionsdaten für die Speichereinrichtung 80 dienen.

Claims

System zur Bestimmung der relativen Position eines zweiten landwirtschaftlichen Fahrzeugs (26) in Bezug auf ein erstes landwirtschaftliches Fahrzeug (10), wobei das erste Fahrzeug (10) und das zweite Fahrzeug (26) eingerichtet sind, gemeinsam auf einem zu bearbeitenden Feld (36) einen Arbeitsvorgang durchzuführen, das erste Fahrzeug (10) mit einer ersten satellitengestützten Positionsbestimmungseinrichtung (38) ausgestattet ist, die zum Empfang von Signalen mehrerer Satelliten und zur Bereitstellung von Positionsdaten des ersten Fahrzeugs (10) eingerichtet ist, das zweite Fahrzeug (26) mit einer zweiten satellitengestützten Positionsbestimmungseinrichtung (42) ausgestattet ist, die zum Empfang von Signalen mehrerer Satelliten und zur Bereitstellung von Positionsdaten des zweiten Fahrzeugs (26) eingerichtet ist, zwischen dem ersten Fahrzeug (10) und dem zweiten Fahrzeug (26) eine Datenübertragungsverbindung besteht, mit der Positionsdaten des ersten Fahrzeugs (10) an eine Rechnereinrichtung (64) des zweiten Fahrzeugs (26) oder umgekehrt übertragbar sind und die Rechnereinrichtung (64) betreibbar ist, Daten hinsichtlich der relativen Position des zweiten Fahrzeugs (26) gegenüber dem ersten Fahrzeug (10) basierend auf den Positionsdaten des ersten Fahrzeugs (10) und den Positionsdaten des zweiten Fahrzeugs (26) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmungseinrichtungen (38, 42) beider Fahrzeuge (10, 26) eingerichtet sind, einer Steuereinrichtung (60) Informationen über die Qualität der Signale der jeweils empfangenen Satelliten mitzuteilen, und dass die Steuereinrichtung (60) betreibbar ist, die beiden Positionsbestimmungseinrichtungen (38, 42) in jeweils gleichen Empfangsmodi arbeiten zu lassen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmungseinrichtungen (38, 42) beider Fahrzeuge (10, 26) eingerichtet sind, der Steuereinrichtung (60) Informationen über die jeweils empfangbaren Satelliten zu übermitteln, dass die Steuereinrichtung (60) betreibbar ist, den beiden Positionsbestimmungseinrichtungen (38, 42) Informationen über die Schnittmenge der empfangbaren Satelliten zu übersenden, und dass die Positionsbestimmungseinrichtungen (38, 42) betreibbar sind, ihre Positionsdaten jeweils nur anhand von Signalen der zur Schnittmenge gehörenden Satelliten zu generieren.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Positionsbestimmungseinrichtung (38) und/oder die zweite Positionsbestimmungseinrichtung (42) alternierend betreibbar ist, Positionsdaten auszugeben, die auf allen empfangbaren Satelliten beruhen.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf allen empfangbaren Satelliten beruhenden Positionssignale für Anwendungen verwendet werden, die auf absoluten Positionsdaten basieren, wie beispielsweise eine selbsttätige Lenkung des ersten Fahrzeugs, Kartierungsvorgänge von Erträgen, Arbeits- oder Ausbringvorgänge.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinrichtung (60) zusätzlich Informationen über die Qualität von Korrekturdaten zuführbar sind, die von Referenzstationen an bekannten Standorten ausgestrahlt werden und zur Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbestimmungseinrichtungen dienen, und dass die Steuereinrichtung (60) betreibbar ist, die Positionsbestimmungseinrichtungen (38, 42) zu veranlassen, einheitliche Empfangsmodi für die Korrekturdaten zu verwenden.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (60) betreibbar ist, Zwischenergebnisse beider Positionsbestimmungseinrichtungen (38, 42) bei der Berechnung der Positionsdaten zu vergleichen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (60) betreibbar ist, bei ungeeigneten Empfangsbedingungen eine oder beide der Positionsbestimmungseinrichtungen in einen satellitenunabhängigen Positionsbestimmungsmodus, z. B. einen Trägheitsnavigationsmodus, umzuschalten.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (60) betreibbar ist, Positionsdaten von der ersten und zweiten Positionsbestimmungseinrichtung (38, 42) zu erhalten und diese zu vergleichen, insbesondere um bei fehlender Plausibilität und/oder im Falle einer drohenden Kollision ein Warnsignal zu erzeugen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (60) betreibbar ist, einer oder beiden der Positionsbestimmungseinrichtungen (38, 42) Korrekturdaten für die Positionsdaten zuzuführen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinrichtung (64) betreibbar ist, anhand der Daten hinsichtlich der relativen Position des zweiten Fahrzeugs (26) gegenüber dem ersten Fahrzeug (10) Lenksignale zu erzeugen, die zum manuellen und/oder selbsttätigen Lenken des zweiten Fahrzeugs heranziehbar sind.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinrichtung (64) betreibbar ist, anhand der Daten hinsichtlich der relativen Position des zweiten Fahrzeugs (26) gegenüber dem ersten Fahrzeug (10) Geschwindigkeitssignale zu erzeugen, die zur Geschwindigkeitsvorgabe an einen Bediener und/oder zur selbsttätigen Geschwindigkeitssteuerung des zweiten Fahrzeugs (26) heranziehbar sind.