Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung eines Routenplans
für eine Gruppe von landwirtschaftlichen Maschinensystemen für die Bearbeitung
eines zu bearbeitenden Territoriums. Darüber hinaus betrifft die Erfindung
ein Routenplanungssystem zur Erstellung eines entsprechenden Routenplans sowie ein
Verfahren zur Steuerung einer Gruppe von landwirtschaftlichen Maschinensystemen
bei der Bearbeitung eines zu bearbeitenden Territoriums, bei dem ein dementsprechend
erstellter gemeinsamer Routenplan genutzt wird.
Nachdem die Leistungsfähigkeit landwirtschaftlicher Maschinensysteme,
d. h. von Arbeitsfahrzeugen wie z. B. Mähdreschern oder Feldhäckslern,
Schleppern mit diversen Anbauten wie Düngerstreuern, Sämaschinen, Spritzgeräten,
Wendern, Schwadern etc., immer weiter gesteigert wurde, gewinnt nun in den letzten
Jahren die Planung des Arbeitsablaufs immer mehr an Bedeutung. Insbesondere bei
der Ernte steht für die einzelnen Arbeitseinsätze wetterbedingt oft nur
ein begrenzter Arbeitszeitraum zur Verfügung, der meist wegen einer mangelnden
Einsatzplanung nicht optimal ausgenutzt wird. Darüber hinaus ist eine präzise
Einsatzplanung wichtig, um die theoretisch mögliche maximale Leistungsfähigkeit
der Maschinen auch im praktischen Einsatz zu erreichen. Um dieses Ziel einer optimalen
Durchführung des Arbeitseinsatzes zu erreichen, wurden sog. Routenplanungssysteme
und Routenplanungsverfahren entwickelt, mit denen für das jeweilige Maschinensystem
eine optimale Route bei der Bearbeitung des betreffenden Territoriums, z. B. eines
bestimmten Schlages, ermittelt wird. Das betreffende Maschinensystem kann dann je
nach Ausgestaltung des Maschinensystems vollautomatisch, halbautomatisch oder einfach
manuell entlang dieser Route verfahren werden. Üblicherweise arbeiten solche
Routenplanungssysteme und Lenkautomaten mit satellitengestützten Navigationseinrichtungen,
beispielsweise mit Hilfe von GPS-Empfängern (GPS = Global Positioning System).
Zur Verbesserung der Genauigkeit gibt es verschiedene Korrekturverfahren, wie beispielsweise
für ein GPS-Verfahren das sog. DGPS (Differentielles GPS).
Ein Routenplanungssystem wird beispielsweise in der EP
0 821 296 A2 beschrieben. Hierbei werden durch Abfahren oder Ablaufen der
Feldumrandung mit einem GPS-Gerät die Koordinaten für die Feldumrandung
aufgezeichnet und es werden weitere arbeitsfahrzeugspezifische Daten, insbesondere
die Arbeitsbreite, eingegeben. Mit einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung
wird dann anhand eines bestimmten Berechnungsalgorithmus der Verlauf des Bearbeitungsfahrwegs
in Form einer digitalisierten Bearbeitungsroute generiert, wobei ein bestimmtes
Optimierungskriterium für die Bearbeitungsroute beachtet wird. Typische Optimierungskriterien
könnten beispielsweise darin bestehen, dass notwendige Hilfsfahrten wie beispielsweise
Fahrtstrecken zum Wenden an den Feldenden, Fahrten zum Abtanken eines Mähdreschers
etc. möglichst gering gehalten werden. Ein anderes Optimierungskriterium kann
darin bestehen, dass die Zeit zur Bearbeitung eines bestimmten Feldes insgesamt
möglichst gering zu halten ist, wobei ggf. etwas längere Wendestrecken,
die aber schneller abfahrbar sind, weil sie keinen Fahrtrichtungswechsel erfordern,
in Kauf genommen werden. Ebenso kann aber auch eine Optimierung hinsichtlich mehrerer
verschiedener Optimierungskriterien erfolgen, um so einen optimalen Kompromiss zwischen
verschiedensten Optimierungsbedingungen zu erreichen.
In den meisten Fällen werden landwirtschaftliche Nutzflächen
von mehreren Maschinensystemen bearbeitet. Das heißt, die Feldbearbeitung erfolgt
durch eine ganze Gruppe von landwirtschaftlichen Maschinensystemen, welche innerhalb
einer Prozesskette nacheinander aktiv sein können, wie dies beispielsweise
bei einer Sämaschine und nachfolgenden Systemen zum Ausbringen von Spritz-
und Düngemitteln der Fall ist, oder die parallel arbeiten können, wie
beispielsweise mehrere Erntemaschinen, die in einem Arbeitsverband ein größeres
Areal abernten. Grundsätzlich können diese verschiedenen Maschinensysteme
– sofern sie über entsprechende Routenplanungs- und Automationssysteme
verfügen – jeweils für sich eine ideale Route berechnen, die dann
abgearbeitet wird.
Dies erfordert aber zunächst, dass jedes Maschinensystem wenigstens
die Außenkontur des zu bearbeitenden Territoriums, beispielsweise durch einmaliges
Umfahren, bestimmt. Ein solches Vorgehen ist relativ zeitaufwändig. Zwar besteht
bereits die Möglichkeit, wie dies in der EP
0 821 296 B1 und der DE 10 2004 07
20 242 1 beschrieben wird, dass von einem Routenplanungssystem bereits
komplett erstellte Fahrtrouten für andere Einsatzzwecke wieder genutzt werden.
Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn es sich um das gleiche Maschinensystem
oder zumindest um ein Maschinensystem mit gleichen oder sehr ähnlichen Arbeitsparametern
wie Arbeitsbreite, Wendekreis etc. handelt.
Darüber hinaus treten Probleme auf, wenn mehrere Maschinen gleichzeitig
auf einem, in der Regel größeren, Territorium arbeiten. Hier ist beim
Abfahren der Routen durch die jeweiligen Fahrer besonders darauf zu achten, dass
es nicht zu Kollisionen mit anderen Maschinensystemen kommt, weil sich beispielsweise
Routen überschneiden. Ggf. kommt es auch zu unnötigen Wartezeiten, um
eine Kollisionsgefahr zu vermeiden, oder zu Wartezeiten an Ressourcen, die von den
Maschinensystemen gemeinsam genutzt werden, beispielsweise beim Einsatz
mehrerer Mähdrescher, die ein gemeinsames Abtankfahrzeug nutzen müssen.
Zudem ist bei größeren Territorien sowohl die Beschaffung der notwendigen
Referenzlinien bzw. weiterer geographischer Routenplanungsdaten als auch die Erstellung
eines kompletten Routenplans sehr zeitaufwendig.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
Verfahren zur Erstellung eines Routenplans für eine Gruppe von landwirtschaftlichen
Maschinensystemen und ein entsprechendes Routenplanungssystem anzugeben, mit dem
die o. g. Probleme vermieden werden.
Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
1 und zum anderen durch ein Routenplanungssystem gemäß Patentanspruch
12 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weisen die einzelnen
landwirtschaftlichen Maschinensysteme jeweils eigene Routenplanungsdaten-Ermittlungseinrichtungen
auf und stehen im Datenaustausch untereinander. Es wird dann auf Basis von ausgetauschten
Routenplanungsdaten ein gemeinsamer Routenplan erstellt. Bei den ausgetauschten
Routenplanungsdaten kann es sich um übliche Referenzdaten, beispielsweise Referenzlinien
wie die Schlagbegrenzungen, Wegmarkierungen, Hindernisse etc. handeln. Es kann sich
hierbei aber auch um bereits abgefahrene oder geplante, eigene (optimierte) Teilrouten,
Einsatzdaten wie Art des Einsatzes und Feldfruchtdaten, d. h. Feldfruchteigenschaften
und deren Auswirkungen für das jeweilige Maschinensystem, sowie um Maschinenparameter
wie Arbeitsbreite, Wenderadius etc. handeln.
Auf die erfindungsgemäße Weise kann sehr schnell und ökonomisch
durch die Zusammenarbeit der Maschinensysteme ein Routenplan für das gesamte
Territorium erstellt werden. Der gemeinsame Routenplan steht dann allen beteiligten
Maschinensystemen und vorzugsweise auch anderen Maschinensystemen zur weiteren Verwendung
zur Verfügung.
Zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Routenplanungssystems
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen die
verschiedenen landwirtschaftlichen Maschinensysteme folgende Komponenten aufweisen:
- – Positionsermittlungseinrichtungen, um eine aktuelle Position der betreffenden
Maschinensysteme zu ermitteln;
- – Routenplanungsdaten-Ermittlungseinrichtungen, um die notwendigen Routenplanungsdaten
zur Verfügung zu stellen, beispielsweise durch automatische Erfassung der Positionsdaten
sowie weiterer Zusatzinformationen und/oder durch Eingabe durch einen Bediener;
- – Kommunikationseinrichtungen, um die Routenplanungsdaten zu versenden.
Außerdem wird zumindest eine Routenplanungseinrichtung benötigt,
welche zum Empfang von Routenplanungsdaten mit einer Empfangseinheit gekoppelt ist,
um auf Basis von empfangenen Routenplanungsdaten einen gemeinsamen Routenplan für
das betreffende Territorium zu erstellen.
Vorzugsweise weisen die einzelnen landwirtschaftlichen Maschinensysteme
dabei jeweils eigene Routenplanungseinrichtungen auf und können die Routenplanungsdaten
der anderen Maschinensysteme empfangen und verarbeiten. Der gemeinsame Routenplan
kann dann koordiniert durch die Routenplanungseinrichtungen der Maschinensysteme
auf Basis der ausgetauschten Routenplanungsdaten erstellt werden. Hierzu benötigen
die landwirtschaftlichen Maschinensysteme jeweils eine mit der Routenplanungseinrichtung
gekoppelte Koordinierungseinrichtung, welche so auf die Routenplanungseinrichtung
einwirkt, dass koordiniert mit den Routenplanungseinrichtungen anderer Maschinensysteme
innerhalb der Gruppe von Maschinensystemen auf Basis von ausgetauschten Routenplanungsdaten
ein gemeinsamer Routenplan erstellt wird.
Grundsätzlich können die einzelnen Maschinensysteme aber
auch alle ihre Routenplanungsdaten zunächst an eine zentrale Routenplanungseinrichtungen
senden, die dann den gemeinsamen Routenplan erstellt. Bei der zentralen Routenplanungseinrichtung
kann es sich bevorzugt auch um eine Routenplanungseinrichtung an einem der Maschinensysteme
handeln, welche dann als eine Art „Master-Maschine" die Routenplanungsaufgabe
übernimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erstellung eines gemeinsamen
Routenplans wird vorzugsweise innerhalb eines Verfahrens zur Steuerung einer Gruppe
von landwirtschaftlichen Maschinensystemen bei der Bearbeitung eines zu bearbeitenden
Territoriums eingesetzt. Der gemeinsame Routenplan enthält dabei den einzelnen
Maschinensystemen zugeordnete, optimierte Routen zur Bearbeitung des Territoriums.
Das Verfahren der Maschinensysteme entlang der jeweiligen Route kann dann in bekannter
Weise vollautomatisch, halbautomatisch oder manuell erfolgen, wie später noch
näher erläutert wird.
Um ein solches Steuerungsverfahren durchführen zu können,
sollten die Routenplanungseinrichtungen und die damit gekoppelten Koordinierungseinrichtungen
der landwirtschaftlichen Maschinensysteme vorzugsweise so ausgebildet sein, dass
der gemeinsame Routenplan den einzelnen Maschinensystemen zugeordnete optimierte
Routen zur Bearbeitung des Territoriums enthält. Außerdem
sollten die einzelnen Maschinensysteme dann bevorzugt neben den bereits oben genannten
Komponenten jeweils eine Fahrsteuerungseinheit (Lenkautomat) und/oder eine Anzeigeeinheit
zum Verfahren des Maschinensystems entlang einer Route aufweisen, je nachdem, ob
die Steuerung vollautomatisch oder halbautomatisch bzw. manuell erfolgt.
Durch die Vernetzung der verschiedenen Routenplanungssysteme und den
ständigen Datenaustausch ist es möglich, dass jeweils individuell für
die einzelnen Maschinensysteme optimale Routen ermittelt werden, wobei bei der Optimierungsstrategie
die Routen der jeweils anderen Fahrzeuge berücksichtigt werden. Das heißt,
die Optimierung stellt nun nicht mehr isoliert auf ein einzelnes Fahrzeug ab, sondern
es wird das gesamte Umfeld, insbesondere in vorherigen oder nachfolgenden Prozessschritten
oder parallel dasselbe Territorium bearbeitende Maschinensysteme angemessen berücksichtigt.
Es kann so der Gesamtarbeitsprozess optimiert werden. Kollisionsgefahren mit parallel
arbeitenden Fahrzeugen oder unnötige Wartezeiten an gemeinsam genutzten Ressourcen
und anderen Fahrzeugen können effektiv vermieden werden.
Für die Kommunikation unter den Maschinensystemen können
dabei beliebige bidirektionale Kommunikationssysteme und hierfür bekannte Sende-/Empfangseinrichtungen,
insbesondere funkgestützte Systeme, wie sie auch für Sprechfunk benutzt
werden, zum Einsatz kommen. Beispielsweise ist aber auch die Nutzung von Mobilfunknetzen
oder ähnlichem möglich.
Die abhängigen Ansprüche und die weitere Beschreibung enthalten
besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, wobei
die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung, das erfindungsgemäße
landwirtschaftliche Maschinensystem und das erfindungsgemäße Steuersystem
auch analog zu den abhängigen Verfahrensansprüchen weitergebildet sein
können.
Wie bereits oben erläutert, umfassen die Routenplanungsdaten
bevorzugt geographische Referenzdaten, wie beispielsweise verschiedene Referenzlinien,
die die Schlagumrandungen angeben oder Positionen von Hindernissen etc.. Diese werden
vorzugsweise mit Hilfe der Maschinensysteme selbst ermittelt.
Für das Aufzeichnen einer Referenzlinie gibt es verschiedene
Möglichkeiten. Beispielsweise kann der Fahrer bei einer Variante beim Abfahren
einer Referenzstrecke mittels einer Bedienerschnittstelle zunächst einen Startpunkt
setzen und ebenso wieder einen Endpunkt setzen, wenn er das Ende der Referenzstrecke
erreicht hat. Dabei ist es möglich, dass als Referenzstrecke einfach eine gerade
Linie zwischen Start- und Endpunkt gezogen wird. Dies bietet sich beispielsweise
an, wenn es sich um eine entsprechend gerade Schlagkante handelt oder um eine Linie
im Schlag, entlang derer der Schlag in Teilgebiete unterteilt werden soll. Ebenso
ist aber auch ein „Konturmodus" realisierbar, bei dem zwischen dem Startpunkt
und dem Endpunkt der Referenzstrecke regelmäßig die Positionskoordinaten
des Fahrzeugs erfasst und aufgezeichnet werden und somit die genaue Kontur der abgefahrenen
Referenzstrecke erfasst wird und als Referenzlinie verwendet werden kann. Eine weitere
Alternative besteht darin, dass nur ein Startpunkt vorgegeben wird und dann eine
bestimmte Streckenlänge abgefahren wird.
Bei einer Referenzlinie kann es sich, wie zuvor beschrieben, um eine
einzelne Strecke handeln, beispielsweise nur einen Schlagrand. Eine Referenzlinie
kann aber auch aus mehreren Teilstrecken zusammengesetzt sein, wobei die einzelnen
Teilstrecken natürlich auch wieder als separate Referenzlinien angesehen werden
können.
Es ist grundsätzlich möglich, dass das erste Maschinensystem
und das zweite Maschinensystem das Territorium zeitlich nacheinander bearbeiten,
d. h. dass es sich um Maschinensysteme einer Verfahrenskette handelt, wie z. B.
eine Sämaschine und eine Feldspritze oder eine Schneidemaschine und nachfolgende
Wender und Schwader. Vorzugsweise wird das Verfahren jedoch auch dann genutzt, wenn
das erste Maschinensystem und das zweite Maschinensystem ein Territorium zumindest
zeitweise parallel bearbeiten, wie z. B. für die Maschinen eines Maschinenverbands,
welche parallel ein größeres Gebiet abarbeiten. Dabei können die
einzelnen Maschinensysteme auch gleichartige Maschinensysteme, beispielsweise mehrere
Mähdrescher oder mehrere Feldhäcksler – auch desselben Typs –
sein.
Insbesondere, wenn mehrere Maschinen gleichzeitig oder nur teilweise
zeitlich versetzt ein Territorium gemeinsam bearbeiten, sollte die Übergabe
aller Informationen, vor allem der Referenzlinien, dynamisch während des gesamten
Arbeitseinsatzes erfolgen, d. h. sobald eines der Maschinensysteme neue Referenzdaten
ermittelt, werden diese sofort an die anderen Maschinensysteme übersendet.
Dabei kann eine Übersendung durch das Maschinensystem automatisch erfolgen
und/oder durch den Bediener des jeweiligen Maschinensystems veranlasst werden. Ebenso
ist es aber auch möglich, eine Übersendung bzw. einen Empfang neuer Referenzdaten
zu unterbinden bzw. zu verzögern.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhafterweise
auch möglich, dass die Maschinensysteme insbesondere beim Start eines parallelen
Einsatzes jeweils einen Teil der benötigten Referenzstrecken
abfahren und sich diese gegenseitig übersenden, um so alle erforderlichen Referenzdaten
möglichst schnell zu gewinnen. Beispielsweise könnte ein Maschinensystem
den rechten und den oberen Schlagrand abfahren, während gleichzeitig ein anderes
Maschinensystem den linken und den unteren Schlagrand abfährt.
Das durch die Referenzdaten spezifizierte, zu bearbeitende Territorium
kann dann beispielsweise auf Basis der Routenplanungsdaten auch in Teilgebiete unterteilt
werden. Dies bietet sich insbesondere bei einer gleichzeitigen Abarbeitung durch
mehrere Maschinensysteme in einem Maschinenverband an oder wenn es sich um ein Schlagstück
mit sehr unregelmäßiger Form handelt.
Es kann dann beispielsweise von den verschiedenen Maschinensystemen
jeweils auch ein separater Teilroutenplan für ein bestimmtes Teilgebiet des
zu bearbeitenden Territoriums ermittelt werden. Dies hat den Vorteil, dass jede
der Routenplanungseinrichtungen in „ihrem" Teilgebiet relativ frei die optimale
Route für das betreffende Maschinensystem optimieren kann, ohne andere Maschinensysteme
zu berücksichtigen. Eine genauere Koordinierung der Streckenplanung ist dann
im Wesentlichen nur noch in den Fahrspuren, an denen die Teilgebiete aneinander
angrenzen, sowie in gemeinsam genutzten Vorgewendebereichen bzw. auf Strecken von
und zu gemeinsam genutzten Ressourcen erforderlich.
Besonders bevorzugt werden wiederholt, d. h. kontinuierlich oder in
zeitlichen Abständen, aktuelle geographische Positionsdaten der einzelnen Maschinensysteme
ermittelt, die an die jeweils anderen Maschinensysteme übersandt werden. Dies
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mehrere Maschinen parallel auf einem Schlag
arbeiten. Alle Maschinensysteme wissen dann jeweils, wo sie sich befinden und wo
sich die jeweils anderen Maschinensysteme befinden. Es können so beispielsweise
durch Vorgaben von Sicherheitsabständen und Notabschaltungen, wenn der Sicherheitsabstand
überschritten wird, Kollisionen sicher vermieden werden.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird
dynamisch der Routenplan geändert, wenn ein neues Maschinensystem zur Gruppe
hinzukommt oder wenn ein Maschinensystem die Gruppe verlässt. Dies bietet die
Möglichkeit, dass jederzeit neue Maschinensysteme in die Gruppe aufgenommen
werden können bzw. Maschinensysteme die Arbeitsgruppe verlassen können,
weil z. B. ein Defekt vorliegt oder sie an anderer Stelle gebraucht werden. Wenn
ein neues Maschinensystem hinzukommt, muss dieses lediglich mit den anderen Maschinensystemen
in Kommunikationsverbindung treten und sich innerhalb der Gruppe „anmelden",
indem es seine bereits vorhandenen Routenplanungsdaten übersendet, wobei es
sich im einfachsten Fall um die eigenen Positionsdaten, die eigenen Maschinenparameter
sowie Informationen darüber handelt, dass dieses Maschinensystem sich an dem
betreffenden Arbeitseinsatz beteiligen soll. Es erhält dann von den anderen
Maschinensystemen deren Routenplanungsdaten, wozu auch der bereits bestehende Routenplan
gehört. Die Maschinensysteme können dann koordiniert den gemeinsamen Routenplan
ändern, um das hinzukommende Maschinensystem optimal einzubinden. In ähnlicher
Weise kann der Routenplan geändert werden, wenn sich ein Maschinensystem bei
der Gruppe „abmeldet".
Besonders bevorzugt werden für die Bediener der Maschinensysteme
mittels einer geeigneten Anzeigeeinrichtung jeweils eine auf Basis der ausgetauschten
geographischen Referenzdaten erstellte gemeinsame Karte, die aktuelle Position und
die optimale Route des betreffenden Maschinensystems sowie die aktuellen Positionen
der sich gerade auf dem zu bearbeitenden Territorium befindenden anderen Maschinensysteme
der Gruppe ausgegeben. Auf diese Weise haben alle Bediener während des Arbeitseinsatzes
immer den kompletten Überblick über das aktuelle Geschehen. Besonders
bevorzugt werden den Bedienern dabei nicht nur die eigene Route, sondern auch die
Routen der anderen sich jeweils auf dem zu bearbeitenden Territorium befindenden
Maschinensysteme der Gruppe angezeigt. Es kann so noch einmal durch die Bediener
überprüft werden, ob die Routen auch nach ihrer Einschätzung optimal
verlaufen oder ob an bestimmten Stellen evtl. durch fehlerhafte Planungen Kollisionsgefahr
oder unnötige Wartezeiten entstehen könnten. Neben den Routen und Positionen
können auch Zusatzinformationen wie Wegmarkierungen, bereits bearbeitete Fahrspuren,
Hindernisse, Sperrflächen etc. angezeigt werden.
Grundsätzlich können die verschiedenen Maschinensysteme
mit unterschiedlichen Koordinatensystemen arbeiten und es werden dann jeweils die
übermittelten Koordinaten umgerechnet. Bei einer bevorzugten Variante arbeiten
jedoch alle Maschinensysteme mit demselben Koordinatensystem mit einem genau definierten
Ursprung. Es wird dabei vorzugsweise ein lokales Koordinatensystem verwendet, dessen
Ursprung – beispielsweise eine Ecke des zu bearbeitenden Territoriums –
in Form von Koordinaten des satellitenunterstützten Navigationssystems definiert
ist, z. B. als GPS-Position mit Breitengrad, Längengrad und Elevation. Dieser
„Nullpunkt" ist dann für alle Maschinensysteme identisch.
Wie bereits oben kurz erläutert, können die Maschinensysteme
vollautomatisch entlang der optimierten Routen gesteuert werden, sofern die Maschinensysteme
mit entsprechenden Fahrsteuerungseinheiten, d. h. Lenkautomaten, ausgestattet sind.
In einem solchen Fall ist es aus sicherheitstechnischen Gründen
aber immer möglich, das System durch den Bediener übersteuern zu lassen,
d. h. sobald dieser bestimmte Steuerungsorgane wie Bremse, Lenkrad, Kupplung etc.
betätigt, wird der Lenkautomat ausgeschaltet. Ebenso ist aber auch eine halbautomatische
Steuerung bzw. eine manuelle Steuerung möglich, bei der dem Fahrer auf einer
Anzeigeeinrichtung seine Route, d. h. eine bestimmte einzuhaltende Fahrspur sowie
seine aktuelle Position und ggf. weitere Hilfsanzeigen wie Winkelabweichung etc.
angezeigt werden, mit Hilfe derer der Fahrer manuell das Fahrzeug auf der vorgegebenen
Fahrspur halten kann.
Vorzugsweise können auf Basis der Routenplanungsdaten der verschiedenen
Maschinensysteme auch Sicherheitszonen definiert werden, welche den verschiedenen
Maschinensystemen zugeordnet sind. In diesen Sicherheitszonen kann die automatische
Steuerung der jeweils zugeordneten Maschinensysteme eingeschränkt, insbesondere
auch vollständig deaktiviert werden. Typische Sicherheitszonen sind Bereiche
in Straßennähe oder Bereiche in Gebieten, in denen beispielsweise aufgrund
von benachbarter dichter Bewaldung o. Ä. Positionssignale nur ungenau empfangen
werden können.
Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung wird zunächst auf
Basis einer ursprünglich ermittelten Referenzlinie eine abgeleitete Referenzlinie
ermittelt. Beispielsweise können aus ursprünglich aufgenommenen Referenzlinien,
welche den Schlagkanten entsprechen, verschobene Referenzlinien als virtuelle Leitlinien
erzeugt werden, welche die Fahrspuren für die einzelnen Maschinensysteme definieren.
Dabei kann bevorzugt ein fester Versatz zwischen den abgeleiteten Referenzlinien
vorgesehen sein. Hierzu ist lediglich erforderlich, dass bekannt ist, welche Arbeitsbreite
die Maschinen haben, die die Referenzlinien nutzen sollen. Dies ist vor allem dann
sinnvoll, wenn mehrere Maschinensysteme parallel ein und dasselbe Feld bearbeiten.
Darüber hinaus können die abgeleiteten Referenzlinien auch
zur Spezifizierung von Fahrgassen für spätere Maschinensysteme in einer
Prozesskette definiert werden. So können beispielsweise vorzugsweise bei einem
Einsatz eines Maschinensystems zur Einsaat so genannte „Spritzengassen" erstellt
werden, und es werden gleichzeitig passende Referenzlinien für diese Spritzengassen
generiert, die dann einer später nachfolgenden Feldspritze zur Verfügung
gestellt werden.
Durch die Nutzung solcher abgeleiteten Referenzlinien zur Spezifizierung
von Fahrgassen ist es insbesondere auch möglich, dass verschiedene Arbeitseinsätze
innerhalb einer Prozesskette dahingehend optimiert werden, dass die jeweiligen Maschinensysteme
nicht exakt die gleichen Fahrspuren benutzen, um so eine übermäßige
Verdichtung des Bodens entlang der Fahrspuren zu vermeiden.
Bei einer bereits oben erwähnten bevorzugten Variante arbeitet
eine bestimmte Arbeitsmaschine als „Master-Maschine" und die anderen Maschinensysteme
jeweils als „Client-Maschinen". Dies kann besonders bevorzugt auch jederzeit
durch die Bediener der Maschinensysteme oder einen Bediener mit spezieller Autorisierung
hierzu festgelegt werden. In einem solchen Fall erfolgen die Koordination und Routenplanung
dann vorzugsweise durch das Routenplanungssystem der „Master-Maschine". Diese
„Master-Maschine" erhält z. B. die Routenplanungsdaten der „Client-Maschinen"
und vergibt ihrerseits bei der Routenplanung Teilaufträge an die einzelnen
„Client-Maschinen", um die Rechenkapazitäten optimal auszunutzen. Beispielsweise
könnte diese „Master-Maschine" auf Basis der von den einzelnen Maschinensystemen
erhaltenen Routenplanungsdaten, d. h. insbesondere deren Positionsdaten, deren Maschinenparameter
und der ermittelten Referenzdaten, den zu bearbeitenden Schlag in Teilgebiete (Beete)
aufteilen und den verschiedenen „Client-Maschinen" zuweisen. Die Aufteilung
des Schlages in Beete und die Zuweisung zu den einzelnen „Client-Maschinen"
kann dabei unter Berücksichtigung der Maschinenparameter insoweit erfolgen,
dass beispielsweise einer leistungsfähigeren Maschine mit größerer
Arbeitsbreite ein größeres Beet zugewiesen wird und einer Maschine mit
kleinerer Arbeitsleistung und kleinerer Arbeitsbreite ein entsprechend kleineres
Beet. Die einzelnen „Client-Maschinen" können dann ihre Routen innerhalb
der Beete selbständig planen und die geplanten Routen an die „Master-Maschine"
zurücksenden. In der dortigen Routenplanungseinrichtung und/oder Koordinationseinrichtung
wird dann überprüft, inwieweit die einzelnen Routen koordiniert verlaufen
oder ob es zu problematischen Überschneidungen kommt. Insbesondere kann die
„Master-Maschine" auch Rahmenbedingungen für die Planung der Routen
in den Beeten durch die „Client-Maschinen" vorgeben, um bereits so eine optimale
Koordinierung sicherzustellen und Kollisionen und Wartezeiten zu vermeiden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten
Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert.
Hieraus ergeben sich auch weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung zweier Maschinensysteme
mit erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtungen,
2 eine Darstellung möglicher Referenzlinien bei
einem Territorium mit polygonen Außenkonturen,
3 ein in Fahrstrecken unterteiltes, von zwei Arbeitsmaschinen
abzuarbeitendes Territorium,
4 ein Territorium, welches von einem Arbeitsverband
mit drei Maschinensystemen nach einem Routenplan gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
abzuarbeiten ist,
5 das Territorium gemäß 4,
welches von einem Arbeitsverband mit drei Maschinensystemen nach einem Routenplan
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel abzuarbeiten ist,
6 eine Darstellung einer Anzeigeeinrichtung
9 mit einer darauf angezeigten Feldkarte,
7 ein Territorium mit eingezeichneten Sicherheitsbereichen,
8 ein Territorium mit auf Basis von Referenzlinien
erstellten Fahrspuren bei der Einsaat und zusätzlich definierten Spritzengassen
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
9 ein Territorium mit auf Basis von Referenzlinien
erstellten Fahrspuren bei der Einsaat und zusätzlich definierten Spritzengassen
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Steuerungssystems werden der Einfachheit halber
nur zwei gleichartig aufgebaute Maschinensysteme 1, 2, hier zwei
Mähdrescher 1, 2, dargestellt, die z. B. gemeinsam in einer
Gruppe G (d.h. einem Maschinenverband) eingesetzt werden können, um ein größeres
Areal in möglichst kurzer Zeit abzuarbeiten.
Der Aufbau und die Funktionsweise solcher Mähdrescher
1, 2 sind dem Fachmann ebenso wie geeignete Steuerungssysteme
zur Steuerung der Mähdrescher 1, 2 grundsätzlich bekannt.
Des Weiteren sind beispielsweise aus der EP
0 821 296 A1 und der DE 10
2004 027 242 A2 geeignete Routenplanungssysteme bekannt, auf die hier voll
inhaltlich verwiesen wird. Daher sind in 1 nur noch
die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Komponenten schematisch dargestellt,
wobei beide Mähdrescher 1, 2 bezüglich dieser Komponenten
identisch aufgebaut sind.
Zu den wesentlichen Komponenten der Steuerungseinrichtungen
10, 10' (die für beide Maschinensysteme ebenfalls identisch
aufgebaut sind) zählen hier zum einen jeweils eine Positionsermittlungseinrichtung
3, 3', beispielsweise ein GPS-Empfänger, welcher GPS-Signale
von geeigneten Positionssatelliten PS erhält. Vorzugsweise handelt es sich
hierbei um einen GPS-Empfänger, der in einem korrigierten satellitengestützten
System, beispielsweise mit DGPS o. Ä. arbeitet, um eine möglichst exakte
Positionsbestimmung – bevorzugt auf wenige Zentimeter genau – durchzuführen.
Die Steuerungseinrichtungen 10, 10' umfassen darüber
hinaus jeweils eine Routenplanungsdaten-Ermittlungseinrichtung 6,
6'. Mit dieser Routenplanungsdaten-Ermittlungseinrichtung 6,
6' können beispielsweise beliebige Referenzdaten, insbesondere Referenzlinien,
ermittelt werden. Hierzu kann z. B. mittels der Positionsermittlungseinrichtung
3 die aktuelle Position des Mähdreschers 1, 2 ermittelt
werden und es können mit entsprechenden Aufzeichnungsmitteln entlang einer
abgefahrenen Strecke jeweils die Positionen aufgezeichnet werden, um daraus, wie
bereits oben beschrieben, Referenzlinien oder auch Referenzpunkte zu generieren.
Zusätzlich können Informationen zu den Referenzpunkten an einer Bedienerschnittstelle
9, 9' eingegeben werden. Bei der dargestellten Steuerungseinrichtung
10, 10' besteht diese Bedienerschnittstelle aus einer Anzeigeeinheit
9, 9' in Form eines Touch-Displays mit einer mittleren Displayfläche
9D, auf der verschiedene Informationen für den Benutzer angezeigt
werden können, sowie am Rand angeordneter virtueller Tasten 9T. Über
diese kann der Bediener Informationen an das System eingeben, beispielsweise Zusatzinformationen
bei der Erstellung von Referenzdaten. Insbesondere kann der Bediener hiermit einen
Start- und einen Endpunkt zur Aufzeichnung einer Referenzlinie eingeben. Auf der
Anzeigeeinheit 9 können auch, wie später noch näher erläutert
wird, die jeweils geplanten Routen sowie verschiedene Positionsdaten an den Bediener
ausgegeben werden.
Teil der Steuerungseinrichtungen 10, 10' ist hier
auch jeweils eine Kommunikationseinrichtung 7, 7' mit einer Sendeeinheit
11, 11' und einer Empfangseinheit 12, 12', damit
die verschiedenen Steuerungseinrichtungen 10, 10' der Mähdrescher
1, 2 miteinander kommunizieren können und insbesondere Routenplanungsdaten
austauschen können.
Des Weiteren umfassen die Steuerungseinrichtung 10,
10' jeweils eine Routenplanungseinrichtung 5, 5' und
eine Koordinierungseinrichtung 4, 4'.
Die Routenplanungsdaten werden jeweils an die Routenplanungseinrichtung
5, 5' übergeben, welche aufgrund dieser Daten eine optimale
Route plant. Erfindungsgemäß können dabei die Routenplanungsdaten
aller Maschinensysteme 1, 2 innerhalb der Gruppe G herangezogen
werden, da diese ja über die Kommunikationseinrichtung 7 ausgetauscht
werden. Hierbei sorgt erfindungsgemäß die Koordinierungseinrichtung
4, 4' für ein koordiniertes Vorgehen, d. h. die Maschinensysteme
1, 2 bzw. deren Routenplanungseinrichtungen 5,
5' generieren einen gemeinsamen Routenplan, welcher die optimierten Routen
für die einzelnen Maschinensysteme 1, 2 enthält.
Dabei wird an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass die Routenplanungsdaten
auch innerhalb der Routenplanungseinrichtung 5, 5' bereits geplante
Teilrouten umfassen, damit alle Routenplanungseinrichtungen 5,
5' über die Planungen der anderen Maschinensysteme informiert sind
und diese bei der Koordinierung der Routenplanung berücksichtigen können.
Die Routenplanungsdaten-Ermittlungseinrichtung 6,
6', die Routenplanungseinrichtung 5, 5' sowie die Koordinierungseinrichtung
4, 4' sind vorzugsweise in Form von Softwaremodulen auf einem
zentralen Steuerungsprozessor 14, 14' der jeweiligen Steuerungseinrichtungen
10, 10' realisiert.
Die Steuerungseinrichtungen 10, 10' umfassen außerdem
jeweils eine geeignete Speichereinrichtung 13, 13'. In dieser
werden bzw. sind unter anderem geeignete Routenplanungsdaten hinterlegt, insbesondere
generierte Referenzdaten, welche Daten über das abzuarbeitende Territorium
wie Schlaggrenzen, Feldfruchtdaten etc. enthalten, aber auch die Maschinenparameter
des jeweiligen landwirtschaftlichen Maschinensystems selbst sowie die der anderen
in der Gruppe befindlichen Maschinensysteme, soweit dies notwendig ist.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
umfassen die Steuerungseinrichtungen 10, 10' auch jeweils eine
Fahrsteuerungseinrichtung 8, 8', d. h. einen Lenkautomaten, der
von der Routenplanungseinrichtung 5, 5' angesteuert wird, um so
den jeweiligen Mähdrescher 1, 2 exakt entlang der für
diesen Mähdrescher 1, 2 vorgesehenen optimierten Routen zu
steuern.
Anhand der nachfolgenden 2 bis
5 werden verschiedene Beispiele erläutert, wie
mit Hilfe der erfindungsgemäßen vernetzten bzw. koordinierten Routenplanungseinrichtungen
5, 5' der verschiedenen Maschinensysteme 1,
2 innerhalb einer Gruppe G in verschiedensten Situationen eine optimierte
Routenplanung durchgeführt werden kann.
2 zeigt, wie durch eine geschickte Aufnahme bestimmter
Referenzlinien L1, L2, L3, L4, L5,
L6, L7, L8 gesonderte Flächenbereiche, d.h.
verschiedene Beete B1, B2, B3 in einem Schlag S1
mit polygonen Außenkanten bestimmt werden können. So können beispielsweise
zunächst die Referenzlinien L1, L4, L5, L6,
L7, L8 abgefahren werden, die die Außenkanten des Schlages
S1 definieren. Weitere Referenzlinien L2, L3, können
dazu dienen, um den Schlag S1 in drei Beete B1, B2,
B3 zu unterteilen. Diese Referenzlinien L1, L2,
L3, L4, L5, L6, L7, L8
können von einem ersten Maschinensystem beispielsweise bei der Einsaat von
einem Schlepper mit entsprechenden Säheinrichtungen ermittelt und dann an weitere
Maschinensysteme übermittelt werden, die später in der Prozesskette verwendet
werden. Anhand dieser Referenzlinien können die nachfolgenden Maschinensysteme
ihre eigenen optimalen Routen planen. Insbesondere können bei einer parallelen
Bearbeitung dieses Schlages S1 den einzelnen Beeten B1, B2,
B3 verschiedene Maschinensysteme eines Maschinenverbandes zugeordnet
werden, welche für sich anhand der für dieses Beet B1, B2,
B3 geltenden Referenzlinien eine optimale Route ermitteln, mit der das
betreffende Maschinensystem das Beet B1, B3 bearbeitet. Dabei
sollte insbesondere in den Grenzgebieten und Vorgewendebereichen auf einen koordinierten
Ablauf bei der Routenplanung geachtet werden, d.h. es wird vorzugsweise ein Gesamt-Routenplan
erstellt, in den die jeweiligen Routen für die einzelnen Beete B1,
B2, B3 so integriert sind, dass eine Optimierung hinsichtlich
des kompletten Arbeitseinsatzes (und nicht nur hinsichtlich der einzelnen Beete
B1, B2, B3) erfolgt. Sofern die Referenzlinien
L1, L2, L3, L4, L5, L6,
L7, L8 erst bei Einsatz eines parallel arbeitenden Maschinenverbands
ermittelt werden müssen, können die einzelnen Maschinensysteme vorzugsweise
auch jeweils einen Teil dieser Referenzlinien L1, L2, L3,
L4, L5, L6, L7, L8 ermitteln
und untereinander austauschen, um möglichst schnell alle Referenzdaten zur
Routenplanung zu erhalten.
Ein Beispiel hierfür ist in 3 dargestellt.
Hier wird ein Schlag S2 von zwei Maschinensystemen, beispielsweise zwei
Mähdreschern (nicht dargestellt), zumindest teilweise parallel bearbeitet.
Hierzu fährt das erste Maschinensystem entlang der oberen Schlagkante und schneidet
dabei den Vorgewendebereich am oberen Feldrand frei. Dabei wird gleichzeitig die
obere Kontur des Schlages S2 als erste Referenzlinie L9 aufgezeichnet.
Gleichzeitig fährt das zweite Maschinensystem entlang der in 3
unteren Kante des Schlages S2 und schneidet dort den Vorgewendebereich
frei, wobei die untere Referenzlinie L11 erfasst wird. Jeder der Mähdrescher
übersendet dann die von ihm ermittelte Referenzlinie L9, L11
an den jeweils anderen Mähdrescher. Der zweite Mähdrescher fährt
dann am rechten Rand die erste Spur von unten nach oben ab und zeichnet dabei eine
weitere Referenzlinie L12 auf. Parallel dazu fährt der erste Mähdrescher
die ganz linke kürzere Spur von oben nach unten ab und erfasst so die Referenzlinie
L10. Somit sind sämtliche Schlagkanten erfasst und die Routenplanungseinrichtungen
können koordiniert die optimalen Routen für die Mähdrescher planen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird hierzu der Schlag S2 wieder
in zwei Beete B4, B5 unterteilt, da dies hier die optimale
Arbeitsstrategie ist. Die beiden Mähdrescher ermitteln dann ihre Teilrouten
weitgehend selbständig, berücksichtigen und nutzen aber die Planungsdaten
des jeweils anderen Mähdreschers. Dabei kann der erste Mähdrescher nach
entsprechender Beetaufteilung seine Route schon planen und anfahren, während
der zweite Mähdrescher noch die längere rechte Schlagkante abfährt.
Der hierbei bereits ermittelte Teil der Referenzlinie L12 kann immer
aktuell an den ersten Mähdrescher übermittelt und in die Planung einbezogen
werden. So folgt hier der zweite Mähdrescher zunächst seiner Route R4
bis ungefähr zum mittleren Bereich des Schlages S2, entlang derer
der Schlag S2 in die zwei Beete B4, B5 unterteilt
werden soll. Er schneidet dann eine mittlere Spur frei und erfasst dabei zugleich
eine weitere Referenzlinie L13. Diese Referenzlinie L13 wird
dann um eine Schnittbreite nach rechts verschoben, so dass sich eine weitere Referenzlinie
LV ergibt, welche als virtuelle Leitlinie für die Bearbeitung an
der Grenze der beiden Beete B4, B5 für den zweiten Mähdrescher
geeignet ist. Der zweiten Mähdrescher kann dann entsprechend seine Routenplanung
vornehmen und direkt von der rechten Randkante entlang der Route R2 eine
Fahrspur anfahren, welche der abgeleiteten Referenzlinie LV entspricht,
um nach Abarbeiten dieser Spur dann weiter entlang der von ihm geplanten optimalen
Route R2 zu verfahren.
In 4 ist eine erste Variante für
einen möglichen Einsatz des Steuerungsverfahrens auf einem relativ großen
rechtwinkligen Schlag S3 dargestellt, der mit drei in einem Arbeitsverband
parallel arbeitenden Mähdreschern 1, 2, 2' abgearbeitet
wird. Die Mähdrescher 1, 2, 2' bzw. deren Steuerungseinrichtungen
können wie in 1 dargestellt aufgebaut sein. Da
es sich um ein rechtwinkliges Feld S3 handelt, reicht es aus, wenn der
erste Mähdrescher 1 zunächst eine erste Kante, hier die linke
Kante des Felds S3, abfährt und dabei die Referenzlinie L14
generiert wird. Dieser Mähdrescher 1 übersendet dann die Referenzlinie
L14 an die weiteren Mähdrescher 2, 2' des Arbeitsverbandes.
Zusätzlich werden weitere Informationen ausgetauscht, beispielsweise hier,
dass die Arbeitsbreite aller im Arbeitsverband tätigen Mähdrescher gleich
ist und dass nach einer gemeinsamen Arbeitsstrategie jeder Mähdrescher nur
jede dritte Spur abzuernten hat. Daraufhin können von den einzelnen Mähdreschern
1, 2, 2' jeweils die optimalen Routen R3,
R4, R5 berechnet werden, und die Mähdrescher
1, 2, 2' können jeweils gemäß diesen angezeigten
Routen R3, R4, R5 gesteuert werden. Auf diese Weise
können sehr schnell große Feldflächen abgearbeitet werden, wobei
es aufgrund der geschickten Anwahl der Spuren nicht notwendig ist, dass die einzelnen
Mähdrescher 1, 2, 2' lange Wendemanöver mit
Umstellen der Fahrtrichtung durchführen, sondern sie können direkt die
nächste von ihnen abzuerntende Spur anfahren. Da die einzelnen Mähdrescher
1, 2, 2' bzw. deren Routenplanungssysteme in permanentem
Datenaustausch untereinander stehen und insbesondere an die jeweils anderen Mähdrescher
die eigene Position übersenden, kann die Routenplanung so durchgeführt
werden, dass es nicht zu Kollisionen bzw. zu Wartezeiten zur Vermeidung von Kollisionen
insbesondere in den Vorgewendebereichen V kommen kann.
5 zeigt noch einmal das gleiche Feld S3,
hier jedoch bei der gemeinsamen Bearbeitung durch die drei Maschinensysteme mit
einer anderen Arbeitsstrategie. Auch hier wird zunächst durch Abfahren der
ganz rechten Feldkante durch das erste Maschinensystem die erste Referenzlinie L14
erfasst. Hier sollen jedoch drei Maschinensysteme mit unterschiedlichen Arbeitsbreiten
eingesetzt werden. Daher wird der Schlag S3 in geschickter Weise in Beete
B6, B7, B8 unterteilt, wobei bei der Aufteilung
berücksichtigt wird, welches Beet B6, B7, B8
von welchem Maschinensystem mit welcher Arbeitsbreite abzuarbeiten ist. Die Beetgrößen
werden dabei so gewählt, dass jedes Maschinensystem genau vier Fahrspuren F6,
F7, F8 zur Abarbeitung des jeweiligen Beets B6,
B7, B8 benötigt. Durch die unterschiedliche Spurbreite
ergeben sich dementsprechend unterschiedliche Beetbreiten.
Die Aufteilung des Schlags S3 in die verschiedenen Beete
B6, B7, B8 kann beispielsweise durch das erste
Maschinensystem vorgenommen werden, welches auch die Referenzlinie L14
erfasst. Hierzu müssen diesem zuvor die Arbeitsbreiten der anderen Maschinensysteme
übergeben werden. Die Routenplanungseinrichtung des ersten Maschinensystems
leitet dann beispielsweise von der ursprünglich aufgenommenen Referenzlinie
L14 für die einzelnen Beete B6, B7, B8
jeweils virtuelle Referenzlinien LV6, LV7, LV8
ab. Diese werden gemeinsam mit den Informationen über die Beetbreite an die
für die Bearbeitung des jeweiligen Beets B6, B7, B8
vorgesehenen Maschinensysteme übermittelt. Die einzelnen Maschinensysteme können
dann auf Basis der Referenzlinien LV6, LV7, LV8
selber die weiteren Fahrspuren F6, F7, F8 innerhalb
des von ihnen abzuarbeitenden Beets B6, B7, B8
bestimmen und sich eine optimale Route unter Berücksichtigung der eigenen Maschinenparameter
wählen. Die optimalen Routen werden dann an das erste Maschinensystem zurückgeliefert,
welches hier als ein „Master-Maschinensystem" arbeitet und kontrolliert,
ob es in den Grenzbereichen zwischen den Beeten B6, B7, B8
nicht zu Kollisionen kommen kann. D. h. es wird z. B. dafür gesorgt, dass die
Routen so gewählt sind, dass das im Beet B1 arbeitende Maschinensystem
erst dann die an das Beet B2 angrenzende letzte Fahrspur F6
bearbeitet, wenn die an das Beet B6 angrenzende erste Fahrspur F7
des zweiten Beets B7 bereits abgeerntet ist.
Es ist klar, dass es sich bei den in den 3
bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen nur
um relativ kleine Felder bzw. Ausschnitte von Feldern handelt, die lediglich prinzipielle
Möglichkeiten zur Feldbearbeitung wiedergeben sollen. In der Realität
wird es sich um erheblich größere Territorien mit einer Vielzahl von Fahrspuren
handeln, wenn zur Bearbeitung ein Verband mit mehreren parallel arbeitenden Maschinensystemen
eingesetzt werden soll. Anhand der Beispiele lässt sich aber schnell erfassen, welche
Vorteile das erfindungsgemäße Verfahren einer koordinierten Routenplanung
bietet.
6 zeigt noch einmal detaillierter eine Anzeigeeinrichtung
9, 9' mit einer Displayfläche 9D und seitlich angeordneten
Tasten 9T zur Bedienung einer Steuerungseinrichtung 10,
10' durch einen Fahrer. Auf der Displayfläche 9D werden verschiedene
Referenzlinien, hier eine Referenzlinie L15 für die Definition von
Fahrspuren F und eine Referenzlinie L16 für den Vorgewendebereich,
angezeigt. Außerdem können die Positionen PH von ermittelten
Hindernissen, beispielsweise Strohballen, Strommasten, Bäumen oder dergleichen,
die eigene Position P1 des Fahrzeugs sowie die Position P2
eines anderen Maschinensystems angezeigt werden, welches beispielsweise auf einer
parallelen Fahrspur fährt. Es handelt sich hierbei um eine „gemeinsame
Anzeige", welche allen Fahrern der beteiligten Maschinensysteme zur Verfügung
gestellt wird, so dass diese jeweils alle Informationen über das eigene Maschinensystem
und die fremden Maschinensysteme erhalten. Insbesondere kann auch durch unterschiedliche
Anzeigeeigenschaften der Fahrspuren angezeigt werden, welcher Bereich der Fahrspuren
bereits bearbeitet wurde und welche noch zu bearbeiten sind. Außer den Fahrspuren
F, wie hier dargestellt, können selbstverständlich auch komplette Routen
einschließlich der Routenteile in den Vorgewendebereichen angezeigt werden.
Das heißt, es werden nicht nur die Fahrspuren sowie die eigene Position und
die Position der anderen Maschinensysteme angezeigt, sondern auch, welche der Fahrspuren
von den jeweiligen Maschinensystemen abzuarbeiten sind und wie die Maschinensysteme
in den Vorgewendebereichen jeweils die Fahrspuren wechseln.
Mit Hilfe der Tasten 9T kann der Fahrer im Übrigen auch
die Darstellungsart wählen und beispielsweise von automatischem Fahrbetrieb
in einen Handbetrieb umschalten. In einem solchen Handbetrieb werden dem Fahrer
beispielsweise auf der Displayfläche 9D eine virtuelle Leitlinie und
ein Symbol für die Position des von ihm bedienten Maschinensystems
1, 2 angezeigt, so dass die Abweichung des Symbols von der virtuellen
Leitlinie, die der Abweichung des Maschinensystems von der zu fahrenden Route entspricht,
angezeigt wird. Mit einer solchen Führungshilfe kann der Fahrer das Fahrzeug
manuell relativ exakt entlang der gewünschten Route steuern.
Wie bereits oben erwähnt, können innerhalb der Routenplanung
auch bestimmte Sicherheitszonen festgelegt werden, die den verschiedenen Maschinensystemen
zugeordnet werden. Ein Beispiel ist hierfür in 7
dargestellt. Gezeigt ist dort ein Schlag S4, welcher an der in der Figur
unteren Kante an einen öffentlichen Verkehrsbereich VB, hier eine Straße,
angrenzt. Durch diese Straße besteht ein erhöhtes Sicherheitsrisiko durch
vorbeifahrende Fahrzeuge, d. h. es ist in diesem Bereich besonders darauf zu achten,
dass beim Wenden eines Maschinensystems keine Maschinenteile in den Verkehrsbereich
VB hineinragen. Mittels einer entlang des Verkehrsbereichs VB verlaufenden Referenzlinie
L18, welche bei Beginn des Arbeitseinsatzes aufgezeichnet wurde, wird
für jedes Maschinensystem eine Sicherheitszone SZ definiert, welche vorzugsweise
von bestimmten Arbeitsparametern, beispielsweise dem Wenderadius und der Arbeitsbreite
des Maschinensystems, abhängt. Die Sicherheitszone SZ wird dann dem jeweiligen
Maschinensystem zugeordnet. Innerhalb dieser Sicherheitszone SZ kann beispielsweise
eine automatische Steuerung des betreffenden Maschinensystems eingeschränkt
oder sogar ganz abgeschaltet werden. Eine andere Sicherheitszone SZ' befindet sich
an den in 7 oberen Schlagkanten des Schlages S4.
Hier grenzt der Schlag S4 an einen bewaldeten Bereich W an. Durch die
Bewaldung gibt es eine starke Unsicherheit bezüglich des Empfangs von Satellitensignalen
für die Positionsbestimmung. Daher wird hier mit Hilfe der Referenzlinie L17,
welche entlang der oberen Schlagkante verläuft, eine weitere Sicherheitszone
SZ' für die jeweiligen Maschinensysteme definiert und diese den Maschinensystemen
zugeordnet.
In den 8 und 9
wird beispielhaft dargestellt, wie mittels Referenzlinien ein Raster für Fahrgassen
G1, G2, insbesondere Spritzengassen, erstellt werden kann,
welches dann für die Steuerung von Fahrgassenschaltungen oder Teilbreitenschaltungen
verwendet werden kann. In beiden Varianten werden unterschiedliche Fahrspuren F
und Fahrgassen G1, G2, beispielsweise für die Einsaat
auf dem betreffenden Schlag S5 und für nachfolgende Arbeitsprozesse
zur Ausbringung von Spritz- und Düngemitteln festgelegt. Hierbei wird zunächst
eine Referenzlinie L19 ermittelt, welche der kompletten Umrandung des
Schlages S5 entspricht. Es werden dann für die Einsaat Fahrspuren
F parallel zur rechten Schlagkante berechnet, wobei diese Fahrspuren einen Abstand
entsprechend der Arbeitsbreite der Sämaschine aufweisen.
Gemäß der Variante von 8 wird
entlang der linken, bauchigen Schlagkante eine verschobene Referenzlinie LG
ermittelt, welche dazu dient, Fahrgassen (Spritzgassen) G1 für die
nachfolgende Feldspritze zu generieren. Der Abstand dieser Spritzengassen G1
ist entsprechend der Arbeitsbreite der Feldspritze gewählt. Diese Spritzengassen
G1 treffen an unterschiedlichen Stellen auf die Fahrspuren F der Sämaschine.
Das Maschinensystem kann folglich bereits bei der Einsaat die geplanten Spritzengassen
G1 entsprechend berücksichtigen und durch die Fahrgassenschaltung
automatisch gesteuert dafür sorgen, dass im Bereich der Spritzengassen G1
keine Einsaat erfolgt.
In 9 ist eine Alternative gezeigt, bei
der das Feld S5 von einer umlaufenden Spritzengasse G2 eingerahmt
ist. Dieses Verfahren bietet sich insbesondere bei kleineren Schlägen S5
für nachfolgende Feldspritzen und Mineraldüngerstreuer an.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es
sich bei den in den Figuren dargestellten Maschinensystemen und Steuerungssystemen
sowie den im Zusammenhang damit erläuterten konkreten Verfahren lediglich um
Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in vielfacher Hinsicht variiert
werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es wird außerdem
der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten
Artikel „ein" bzw. „eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden
Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
- 1
- Maschinensystem/Mähdrescher
- 2, 2'
- Maschinensystem/Mähdrescher
- 3, 3'
- Positionsermittlungseinrichtung
- 4, 4'
- Koordinierungseinrichtung
- 5, 5'
- Routenplanungseinrichtung
- 6, 6'
- Routenplanungsdaten-Ermittlungseinrichtung
- 7, 7'
- Kommunikationseinrichtung
- 8, 8'
- Fahrsteuerungseinrichtung
- 9, 9'
- Touch-Display
- 9D
- Displayfläche
- 9T
- Taste
- 10, 10'
- Steuerungseinrichtung
- 11, 11'
- Sendeeinheit
- 12, 12'
- Empfangseinheit
- 13, 13'
- Speichereinrichtung
- 14, 14'
- Steuerungsprozessor
- P1, P2
- Positionen der Maschinensysteme
- PH
- Hindernisposition
- V
- Vorgewendebereich
- VB
- Verkehrsbereich
- W
- bewaldeter Bereich
- G1, G2
- Fahrgassen
- SZ, SZ'
- Sicherheitszonen
- S1, S2, ..., S5
- Schlag
- L1, L2, ..., L19
- Referenzlinien
- R1, R2,..., R5
- Routen
- B1, B2, ..., B8
- Beete
- F, F6, F7, F8
- Fahrspuren
- LV, LG, LV6, LV7, LV8
- abgeleitete Referenzlinien