• / 20
  • 下載費用:30 金幣  

维戈塞尔塔队u19: 用于避免進行農業操作的自主車輛之間的碰撞的系統.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201780027356.6

申請日:

20170425

公開號:

CN109195441A

公開日:

20190111

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01B69/04,A01B79/00,A01B79/02 主分類號: A01B69/04,A01B79/00,A01B79/02
申請人: 凱斯紐荷蘭工業美國有限責任公司
發明人: A·魯斯喬萊利,T·多林格,J·波斯易劉斯,C·A·福斯特,B·雷
地址: 美國賓夕法尼亞
優先權: US201615144166A,US2017029275W
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 代理人: 郭萬方
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201780027356.6

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明提供了使用自主車輛在田地中進行農業操作的系統,其中可以提供碰撞避免機制。該系統可以包括為自主車輛提供任務計劃以進行農業操作、建立車輛的等級,以及監視指示車輛正在相對于彼此朝碰撞行駛的事件狀況。在接收到事件狀況后,該系統可以修訂任務計劃以基于等級調整其中一個車輛的路徑以避免碰撞。

權利要求書

1.一種用于進行農業操作的方法,包括:(a)為第一自主車輛和第二自主車輛提供任務計劃,所述任務計劃包括第一自主車輛和第二自主車輛分別在執行第一農業操作和第二農業操作時行駛的第一路徑和第二路徑;(b)建立等級,其中第一自主車輛優先于第二自主車輛;(c)監測由第一自主車輛和第二自主車輛中的至少一個報告的事件狀況,所述事件狀況是檢測到第一自主車輛和第二自主車輛朝相對于彼此的碰撞行駛;以及(d)在接收到事件狀況后,為第二自主車輛提供修訂的任務計劃,其中修訂的任務計劃基于等級調整第二自主車輛的第二路徑以避免碰撞。2.如權利要求1所述的方法,還包括所述事件狀況是檢測到第一自主車輛和第二自主車輛在共同路徑中以相反方向行駛。3.如權利要求1所述的方法,還包括所述事件狀況是檢測到第一自主車輛和第二自主車輛在相鄰路徑中以相反方向行駛。4.如權利要求1所述的方法,還包括分別從第一自主車輛和第二自主車輛接收指示關于第一農業操作和第二農業操作的進度的進度信息。5.如權利要求4所述的方法,其中所述進度信息包括自主車輛相對于路徑的位置。6.如權利要求4所述的方法,其中所述進度信息包括收集到的產品的量和分發的產品的量中的至少一個。7.如權利要求1所述的方法,還包括至少根據指示完成時間的重要性的第一權重和指示農業效率的重要性的第二權重來確定修訂的任務計劃。8.如權利要求1所述的方法,還包括在執行農業操作時,根據分別要求第一自主車輛和第二自主車輛的最大速度的第一約束和第二約束來確定修訂的任務計劃。9.如權利要求1所述的方法,還包括:所述任務計劃包括在田地的區域中進行第二農業操作之前在所述區域中進行第一農業操作。10.如權利要求9所述的方法,其中第一農業操作是收割,并且第二農業操作是耕作。11.一種用于管理農業操作的系統,所述系統包括執行存儲在非瞬態介質中的程序的處理器,所述程序可操作以:(a)為第一自主車輛和第二自主車輛提供任務計劃,所述任務計劃包括第一自主車輛和第二自主車輛分別在執行第一農業操作和第二農業操作時行駛的第一路徑和第二路徑;(b)建立等級,其中第一自主車輛優先于第二自主車輛;(c)監視由第一自主車輛和第二自主車輛中的至少一個報告的事件狀況,所述事件狀況是檢測到第一自主車輛和第二自主車輛朝相對于彼此的碰撞行駛;以及(d)在接收到事件狀況后,為第二自主車輛提供修訂的任務計劃,其中修訂的任務計劃基于等級調整第二自主車輛的第二路徑以避免碰撞。12.如權利要求11所述的系統,其中所述事件狀況是檢測到第一自主車輛和第二自主車輛在共同路徑中以相反方向行駛。13.如權利要求11所述的系統,其中所述事件狀況是檢測到第一自主車輛和第二自主車輛在相鄰路徑中以相反方向行駛。14.如權利要求11所述的系統,還包括:分別從第一自主車輛和第二自主車輛接收指示關于第一農業操作和第二農業操作的進度的進度信息。15.如權利要求14所述的系統,其中所述進度信息包括自主車輛相對于路徑的位置。16.如權利要求14所述的系統,其中所述進度信息包括收集到的產品的量和分發的產品的量中的至少一個。17.如權利要求11所述的系統,還包括至少根據指示完成時間的重要性的第一權重和指示農業效率的重要性的第二權重來確定修訂的任務計劃。18.如權利要求11所述的系統,還包括:在執行農業操作時,根據分別要求第一自主車輛和第二自主車輛的最大速度的第一約束和第二約束來確定修訂的任務計劃。19.如權利要求11所述的系統,還包括:所述任務計劃包括在田地的區域中進行第二農業操作之前在所述區域中進行第一農業操作。20.如權利要求19所述的系統,其中第一自主車輛是收割機,并且第二自主車輛是耕作機。

說明書

技術領域

本發明一般而言涉及用于進行農業操作的系統,特別地涉及用于通過建立車輛之間的等級和基于該等級來修改朝碰撞行駛的較低優先級車輛的路徑來避免進行農業操作的自主車輛之間的碰撞的系統。

背景技術

大的田地中的農業操作往往需要大量的資源和精心的規劃,以便提供最有效的結果。取決于田地的類型和/或季節,可能需要一個或多個拖拉機、耕作機、收割機、噴灑機、打包機或其它工具來高效地執行各種農業操作。此外,可能需要以某些順序來執行這樣的操作,諸如在耕作之前收割或在種植之前耕作。

但是,即使最仔細的計劃也可能出現會影響計劃的各種危險。這些危險可能包括,一個農用車輛在田地中朝與另一個農用車輛的相撞行駛。例如,當需要一個農用車輛偏離計劃路徑以便避免與意外障礙物碰撞,并且該偏離無意中將車輛置于與另一個車輛的碰撞路徑上時,可能發生這種情況。因此,需要一種可以幫助減少碰撞的可能性的改進的系統用于部署農業設備以在田地中執行必要的操作。

發明內容

本發明提供了一種使用自主車輛在田地中進行農業操作的系統,其中可以提供碰撞避免機制。該系統可以包括為自主車輛提供任務計劃以進行農業操作、建立車輛的等級,以及監視指示車輛正在相對于彼此朝碰撞行駛的事件狀況。在接收到事件狀況后,該系統可以修訂任務計劃以基于等級調整其中一個車輛的路徑以便避免碰撞。

自主車輛控制系統通常包括車輛本身上的本地化控制系統,以及位于遠離車輛的另一個位置的后臺(back office)/基站指令和控制系統。后臺/基站通常經由遠程無線電通信系統(其可以允許>1英里的通信)連接到車輛。如果系統中存在多個車輛,那么它們也可以經由短程通信系統(其可以允許<1英里的通信)互連。本地化基站也可以位于田地中,其也可以連接到短程通信系統。在一個方面,后臺/基站和/或本地化基站可以由自主車輛來實現。

后臺通常是存儲用于任務規劃和構建的大部分數據的地方。該數據可以包括例如農場/田地的地理信息系統(GIS)圖、設備庫(包括提供設備庫存、設備幾何形狀和/或規格的信息)、設備故障/服務狀態、天氣圖/預報、產量圖、土壤圖、營養圖、處方圖/處方率(諸如肥料、種子、糞肥、除草劑等)、無線電覆蓋圖、衛星圖像、歷史數據(其可以是來自先前年份或季節的記錄),等等。特別地,設備庫可以包含關于可以用于完成任務的所有設備(諸如農場上的拖拉機、工具、收割機、噴灑機等)的信息。

可以在農業操作中使用或在農業操作中積極參與的每個車輛都可以被置于等級(排名)中。該等級可以用于沖突解決以確定哪個車輛具有通行權以及哪個車輛將讓路。

作為優化的一部分,后臺/基站也可以執行碰撞避免過程。該過程的目的是確保執行相同或類似操作的車輛不會處于它們可能碰撞和導致彼此損壞的情況。例如,如果車輛在相同路徑或相鄰路徑上以相反方向行駛,則可能發生碰撞??梢栽詮菇ㄈ撾袷倍哉庵智榭黿蟹治?,并且由于可能存在導致偏離初始任務計劃的問題,因此也可以對這種情況進行實時運行。當任務由于偏離而被更新和重新優化時,可以再次執行碰撞避免過程。為了避免碰撞,碰撞避免過程可以分析每個車輛的當前通道和每個車輛的下一個計劃通道,并且可以將該分析與在相同田地中執行操作的所有車輛的當前通道和下一個計劃通道進行比較。如果發現任何車輛可能在相同或相鄰路徑上以相反方向通過,則碰撞避免過程可以重新規劃潛在碰撞中涉及的車輛之一的路徑。當識別出潛在碰撞時,等級中具有較低排名的車輛可以執行若干可能的避免策略中的一種,諸如移動到將避免碰撞的新的路徑/通道,或者在當前通道的末端處停止和等待。如果執行了碰撞避免操縱,則任務的剩余部分很可能因此可以受益于重建和重新優化。

一種路徑規劃場景可以是使執行相同操作、在同一田地中一起工作的兩個或更多個車輛使用領先者-跟隨者方法。領先車輛可以向前行進,而一個或多個跟隨車輛在相鄰通道上操作。如果存在多個跟隨車輛,則每個跟隨車輛可以以交錯模式跟隨領先車輛,諸如跟隨者1與領先者相鄰并在其后面,跟隨者2與跟隨者1相鄰并在其后面,以此類推。在畦頭(headland)處或田地的每個末端處的區域,領先車輛可以移動超過相當于車輛總數的多個通道,以避免在相鄰的通道上在相反的行駛方向上發生任何潛在的碰撞。然后,每個跟隨者可以移動到下一個通道的相同的相對位置中。

對于在田地中工作的單個車輛,或者對于刻畫成相當于在田地中操作的車輛的數量的多個塊/區域的田地,可以為每個獨立的車輛分配其自己的塊/區域。因此,每個車輛可以遵循預先分配的覆蓋計劃(交替,“跳過N”,相鄰,土地等)。碰撞避免過程可能只需要在塊/區域之間的邊界上運行。

如果在車輛通道之一上已知或檢測到障礙物并且需要與田地中的另一個車輛通道重疊或交叉的偏離/避讓路徑,則執行避讓路徑的車輛將必須針對其它附近車輛的路徑檢查新路徑,以確保沒有潛在的碰撞。

此外,當在同一田地中存在執行不同操作的多個車輛時,以特定順序執行某些田地操作可能是重要的。因此,執行第一田地操作的車輛可能需要在執行第二田地操作的車輛覆蓋相同區域之前覆蓋該區域。用于第二田地操作的田地圖可能具有例如三個操作地區:無覆蓋;僅由第一田地操作覆蓋;以及由第一和第二田地操作兩者覆蓋。執行第二田地操作的車輛的操作田地形狀和尺寸可以隨著執行第一田地操作的車輛覆蓋田地而演化。用于第二田地操作的任務計劃可以考慮,例如:總田地面積、由第一田地操作覆蓋的面積、第一田地操作的(一個或多個)計劃的未來路徑、第一田地操作的(一個或多個)通道寬度、第二田地操作的(一個或多個)通道寬度、第一田地操作的工作速率(英畝/小時)、第二田地操作的工作速率,等等。從通道與通道的角度看,第二車輛將必須檢查并確保第一操作已經在第二車輛的下一個計劃通道的區域內執行。如果沒有,那么第二車輛將必須在已經由第一田地操作覆蓋的區域上計劃新的通道,或者等待,直到第一車輛已覆蓋足夠區域以計劃新的通道。

在某些方面,自主車輛可以與人工操作的車輛混合,并且可以從田地中的另一個車輛而不是從遠程基站管理和控制該系統。這些變型在本發明的范圍內。

具體而言,在一個方面,一種用于進行農業操作的方法包括:(a)為第一和第二自主車輛提供任務計劃,該任務計劃包括分別用于第一和第二自主車輛在執行第一和第二農業操作時行駛的第一和第二路徑;(b)建立等級,其中第一自主車輛優先于第二自主車輛;(c)監視由第一和第二自主車輛中的至少一個報告的事件狀況,該事件狀況是檢測到第一和第二自主車輛朝相對于彼此的碰撞行駛;(d)在接收到事件狀況后,為第二自主車輛提供修訂的任務計劃,其中修訂的任務計劃基于等級調整第二自主車輛的第二路徑以避免碰撞。

另一方面可以提供一種用于管理農業操作的系統,該系統包括執行存儲在非瞬態介質中的程序的處理器,該程序可操作以:(a)為第一和第二自主車輛提供任務計劃,該任務計劃包括第一和第二自主車輛分別在執行第一和第二農業操作時行駛的第一和第二路徑;(b)建立等級,其中第一自主車輛優先于第二自主車輛;(c)監視由第一和第二自主車輛中的至少一個報告的事件狀況,該事件狀況是檢測到第一和第二自主車輛朝相對于彼此的碰撞行駛;(d)在接收到事件狀況后,為第二自主車輛提供修訂的任務計劃,其中修訂的任務計劃基于等級調整第二自主車輛的第二路徑以避免碰撞。

從以下詳細描述和附圖中,本發明的其它方面、目的、特征和優點對于本領域技術人員而言將變得顯而易見。但是,應該理解的是,詳細描述和具體實施例雖然指示了本發明的優選實施例,但是它們是以說明而非限制的方式給出的。在不脫離本發明的精神的情況下,可以在本發明的范圍內進行許多變化和修改,并且本發明包括所有這些修改。

附圖說明

在附圖中圖示了本發明的優選示例性實施例,其中相同的標號通篇表示相同的部件。

圖1是根據本發明的一個方面的可以包括自主車輛和農業機械的示例性農業設備的等距視圖;

圖2是根據本發明的一個方面的可以包括自主車輛和農業機械的示例性農業設備的圖;

圖3是根據本發明的一個方面的使用多個車輛在農業田地中執行的示例性任務計劃的圖;

圖4是用于進行圖3的農業操作的示例性基站的圖;

圖5是圖示根據本發明的一個方面的使用自主車輛在田地中進行農業操作的系統的流程圖。

圖6是圖示用于為圖5的系統提供任務計劃的系統的流程圖;以及

圖7是圖示用于為圖5的系統提供修訂的任務計劃的系統的流程圖;

圖8A是圖示由于車輛在相鄰路徑中以相反方向行駛而導致的可能碰撞以及隨后的碰撞避免的示例圖,并且圖8B是圖示由于車輛避免意外的障礙物而導致的可能碰撞以及隨后的碰撞避免的示例圖,每個圖都是根據本發明的一個方面;以及

圖9是圖示根據本發明的一個方面的碰撞避免過程的流程圖。

具體實施方式

現在參考圖1,通過示例的方式示出了作為包括自主驅動部分12和農業機械14的農用車輛10示出的自主車輛的等距視圖。車輛10可以“自主地”操作,這意味著它可以能夠感測環境并且能夠在沒有直接人工輸入的情況下駕駛、轉向、停止和以其它方式操作。因此,在沒有人類操作員的物理存在的情況下,車輛10可以用于使用農業機械14在田地中自主地執行一個或多個農業操作,該農業機械可以是例如氣動推車和用于種植操作的鉆頭,如圖所示。其它類型的農業機械可以包括例如耕作機、收割機、噴灑機、打包機和/或其它工具,這些機械可以以如執行特定農業操作可能所需的各種配置相對于車輛10進行定位和安裝。

車輛10還可以包括用于與基站通信(其可以>1英里)的遠程天線16和用于與田地中的其它車輛和/或本地化基站通信(其可以是<1英里)的短程天線18。這種通信可以經由在不同頻帶上發送和接收的無線電通信來完成。

現在參考圖2,提供了根據本發明的一個方面的示例性農業設備10的圖。車輛10包括用于自主地控制車輛10和農業機械14的控制系統20??刂葡低?0可以經由傳感器總線22與許多傳感器和設備通信。傳感器和設備可以包括例如全球定位系統(GPS)和/或用于準確地確定其位置的其它位置傳感器24、相機和/或麥克風26、用于檢測附近物體的接近傳感器28(諸如雷達),以及用于檢測車輛10的各種狀態(諸如車輛速度、發動機速度、轉向角、俯仰、側傾和偏航角、燃料水平、油壓、胎壓等)的車輛傳感器30??刂葡低?0還可以經由傳感器總線22與農業機械14的農業機械傳感器32通信。農業機械傳感器32可以包括例如對車輛傳感器30冗余的許多傳感器,諸如車輛速度、轉向角、俯仰、側傾和偏航角、胎壓等,并且還可以包括特定于農業機械的傳感器,諸如感測收集到的農產品的量(諸如收割機的谷物箱變滿)、以及分發的農產品的量(諸如噴灑機噴灑的升數)、剩余的農產品的量(諸如保持在播種機的空氣推車中的種子的重量),等等。

控制系統20還可以與通信系統34、驅動系統36和農業操作控制系統38通信。通信系統34可以允許經由遠程天線16與基站通信和/或經由短程天線18與其它車輛和/或本地化基站通信。驅動系統36可以允許在沒有人類操作員的物理存在的情況下由控制系統20對車輛10的一般操作,諸如制動、加速、轉向、換檔等。農業操作控制系統38可以允許由控制系統20對農業機械14的一般操作,諸如收集農產品(諸如用于收割)、分配農產品(諸如用于種植或噴灑)、致動農產品(諸如用于切割或扒壟),等等。

現在參考圖3,提供了根據本發明的一個方面的使用多個車輛10(諸如作為示例示出的車輛“A”、“B”、“C”和“D”)在農業田地50中執行的示例性任務計劃的圖。當車輛10遠離基站52時,基站52可以經由遠程天線16與車輛10通信。當車輛10更靠近基站52時,基站52也可以經由短程天線18以改進的質量通信或以其它方式監視車輛10?;?2可以是存儲用于任務規劃和構建的大部分數據的地方。

為了在田地50中進行農業操作,作為示例,在圖3中標記為“A”、“B”、“C”和“D”的車輛10可以被部署在一個或多個預定的入口點54處。在這個示例中,車輛10可以被配置為在第一團隊56中操作,其中A領先且B跟隨,以及在第二團隊58中操作,其中C領先且D跟隨。在每個團隊中,根據任務計劃,領先車輛(A或C)可以在田地50的區域中進行第一農業操作,之后跟隨的車輛(B或D)可以在同一區域中進行第二農業操作。例如,領先車輛(A或C)可以是用于收割農作物的收割機,并且跟隨的車輛(B或D)可以是用于在已收割農作物之后耕作地面的耕作機。

每個車輛10可以在根據任務計劃執行農業操作的同時自主地在田地50中的路徑60上行駛。路徑60可以由田地線62(其也可以包括圍欄)和/或田地50的劃界區間(諸如用于第一團隊56操作的第一區間64,以及用于第二團隊58操作的第二區間66)界定。在一個方面,車輛10可以在行中來回系統地操作,每行具有被確定為容納車輛10以最大化農業生產的寬度“W”。任務計劃可以考慮田地50中已知的或預期的障礙物,諸如樹木70、本地基站72或水層74,使得路徑60可以被預先布置有轉彎76以在完成區間的行時避免這樣的障礙物。

當車輛10正在進行它們的農業操作時,它們各自可以向基站52提供進度信息。進度信息可以指示關于已經分發給車輛10的農業操作的進度。因此,這樣的進度信息可以包括報告車輛10相對于路徑60的當前位置、報告收集到的農產品的量、報告分配的農產品的量,等等。例如,在進行耕作時,車輛A可以報告其對應于第一區間64的第三行的接近完成的精確GPS位置和收割的農作物的具體量,并且車輛B可以報告其對應于車輛A后面的距離、第一區間64的第一行的接近完成的精確GPS位置。在完成農業操作后,車輛10可以在一個或多個預定出口點78處離開田地50。

現在參考圖4,提供了根據本發明的一個方面的用于進行圖3的農業操作的基站52的圖?;?2可以包括與基站通信系統102和網關104或網絡接入通信的計算機處理系統100?;就ㄐ畔低?02可以允許車輛10和計算機處理系統100之間經由遠程天線16的通信。當車輛10更靠近基站52時,基站通信系統102還可以允許經由短距離天線18以改進的質量在車輛10和計算機處理系統100之間通信,或者以其它方式監視車輛10。網關104可以允許計算機處理系統100和另一個網絡(諸如廣域網(WAN)或互聯網)之間的通信,并且可以包括實現的安全協議或防火墻。計算機處理系統100還可以與用戶輸入/輸出(I/O)終端106通信,用戶輸入/輸出(I/O)終端106可以向操作員提供圖形顯示器、鍵盤、鼠標和/或其它I/O以控制系統。

在本發明的一個方面,基站52可以經由計算機處理系統100在田地50中進行農業操作。計算機處理系統100可以將多個數據結構110存儲在計算機可讀非瞬態介質(諸如隨機存取存儲器(RAM)、閃存或盤)中,用于進行農業操作。計算機處理系統100還可以執行存儲在相同或不同的計算機可讀非瞬態介質中的程序112,以提供車輛10的任務計劃、從車輛10接收進度信息、監視可以由車輛10報告的事件狀況、并根據需要為車輛10提供修訂的任務計劃。

用于任務規劃和構建的所有相關數據可以最初收集在數據結構110中。數據結構110可以包括:一個或多個圖120,其可以包括田地50的GIS圖、產量圖、土壤圖、營養圖、處方圖/處方率(諸如肥料、種子、糞肥、除草劑等)、無線電覆蓋圖、衛星圖像等;天氣圖122,其可以包括通過WAN接收到的天氣預報數據;系統中可用的車輛10和/或其它設備的庫存記錄124,其可以包括每個車輛10的設備故障,諸如唯一標識符126、所選擇的農業操作128、設備類型130、相對于其它車輛10的相對等級或排名132、和/或維護狀態134或服務時間表;設備庫136,包括為與設備類型130對應的庫存記錄124中的每種類型的車輛10提供設備幾何形狀和/或規格的信息;以及歷史數據138,其可以包括由車輛10從先前的農業操作報告的任務報告。

數據結構110還可以包括可以接收用于生成任務計劃的用戶輸入(諸如經由I/O終端106)的數據結構,包括例如操作選擇字段140、權重142和約束144。操作選擇字段140可以允許用戶選擇期望的一個或多個期望的農業操作以完成特定任務計劃,諸如噴灑、耕作、收割、打包、扒壟和/或種植。用戶還可以選擇用于這種農業操作的期望順序,諸如要首先完成收割(被選擇為“1”),隨后在該區域中進行耕作(被選擇為“2”),其中不適用的操作未被選擇。

權重142和約束144可以用在任務規劃和構建中,以控制任務計劃的優化??梢苑峙涿扛鋈ㄖ?42的值。權重142可以包括,例如:完成時間的重要性(或任務執行的總時間)(“時間”);任務目標的農業效率的重要性(諸如種植準確度、收割損失或噴灑準確度)(“效率”);操作期間功率/扭矩儲備的重要性(“功率”);等等。所有權重142的總和通常等于1。

約束144可以包括,例如:要求在執行田地操作(諸如在移動中收割、種植、耕作或卸載)時的最大速度(“速度1”);要求在畦頭轉彎(田地的每個末端處的區域)期間的最大速度(“速度2”);要求最大收割損失限制(“損失”);要求車輛10的運動的最大力作用(“G1”)和/或最大力持續時間(“G2”)(諸如用于管理功率跳變或在粗糙地面上工作);要求畦頭上的最小轉彎半徑(“轉彎”);要求最大功率/扭矩限制(“功率”);等等。

數據結構110還可以包括要傳送到車輛10和/或要基于由車輛10接收到的信息進行更新的數據結構,包括例如任務計劃150、進度監視器152、事件日志154、任務修訂156和任務報告158。任務計劃150提供自主車輛的任務計劃,任務計劃可以為每個車輛10和/或其它設備提供在田地中執行特定農業操作時行駛的路徑,包括如以上在圖3中通過示例所描述的。在從車輛10(諸如車輛A、B、C和D)接收到進度信息后,可以連續地或周期性地更新進度監視器152,如以上在圖3中所描述的。進度信息可以包括例如每個車輛相對于其所分配的路徑的位置、收集到的農產品的量、分發的農產品的量,等等。事件日志154可以跟蹤由車輛10和/或系統中正在被監視的其它設備報告的事件狀況。事件狀況可以包括,例如,在車輛10的路徑中檢測到障礙物、在車輛10的路徑或相鄰路徑中檢測到迎面而來的車輛、車輛10的禁用或其它狀況,等等。

系統可以不時地提供一個或多個任務修訂156以更新任務計劃150的一個或多個部分(諸如具體車輛的具體路徑)和/或替換所有任務計劃150。任務修訂156通??梢岳繚誚郵盞絞錄罩?54中跟蹤的事件狀況后提供。任務修訂156通??梢緣髡桓齷蚨喔齔盜?0的路徑以解決被監視的事件狀況,但是也可以由于其它原因而提供任務修訂156。

每個上述數據結構110可以諸如經由網關104和WAN被不時地更新,以提供更新后的信息,諸如當前的天氣報告、更新后的設備數據,等等。

現在參考圖5,提供了圖示根據本發明的一個方面的使用自主車輛在田地中進行農業操作的系統的流程圖。該系統可以由單個農用車輛10來實現,或者可以分布在多個農用車輛10之間,或者可以由與基站一起作用的一個或多個農用車輛10來實現,如將通過示例描述的。在方框180中,可以完成任務計劃的初始構建和優化??梢曰諫廈婀賾諭?描述的數據結構110和程序112來創建任務計劃。這可以例如在后臺/基站中通過基于可由操作員設置的一組權重、約束和優先級(諸如關于時間、可用設備、成本等)運行多個模擬以優化操作來實現。操作員可以設置限制可能場景范圍的附加約束,諸如為覆蓋模式選擇“跳過N”。因此,任務計劃將包括每個車輛10在執行農業操作時行駛的路徑。每個車輛10也可以被置于等級(排名)。該等級可以用于沖突解決以確定哪個車輛10將具有通行權以及哪個車輛10將讓路以避免碰撞。

接下來,在方框182中,將任務計劃發送到需要在適當時間完成任務計劃的車輛10。然后,車輛10在田地中部署并在執行其分配的農業操作時在其分配的路徑上行駛。

當在同一田地中存在執行不同操作的多個車輛10時,以特定順序執行某些田地操作可能是重要的。因此,執行第一田地操作的車輛10可能需要在執行第二田地操作的車輛覆蓋相同區域之前覆蓋該區域。用于第二田地操作的田地圖可以具有例如三個操作地區:無覆蓋;僅由第一田地操作覆蓋;以及由第一和第二田地操作兩者覆蓋。執行第二田地操作的車輛的操作田地形狀和尺寸可以隨著執行第一田地操作的車輛覆蓋田地而演化。用于第二田地操作的任務計劃可以考慮,例如:總田地面積、由第一田地操作覆蓋的面積、第一田地操作的(一個或多個)計劃的未來路徑、第一田地操作的(一個或多個)通道寬度、第二田地操作的(一個或多個)通道寬度、第一田地操作的工作速率(英畝/小時)、第二田地操作的工作速率,等等。

接下來,在方框184中,在部署車輛10的同時,車輛10可以向基站報告進度信息,進度信息可以包括例如每個車輛10相對于其所分配的路徑的位置、收集到的農產品的量、分發的農產品的量,等等。接收進度信息的基站可以跟蹤用于在后續任務修訂中提供優化的進度信息。

接下來,在監視事件狀況的同時,在判定框186中,基站確定是否已經報告了事件狀況。在任務的執行期間,可能存在導致偏離初始任務計劃的事件,諸如設備故障、檢測到的使車輛停止的障礙物、收割機上谷物箱滿,等等。當出現與當前任務計劃的這種偏離時,可能需要重新構建當前任務并使用更新后的一組約束(諸如已經覆蓋的區域、由于故障而無法使用的特定一件設備,等等)進行重新優化。事件狀況通??梢雜沙盜?0報告,但是可以提供用于報告事件狀況的其它機制,諸如本地基站72,或者經由網關104和天氣圖122的天氣更新。

如果已經報告了事件狀況,則該過程可以進行到方框188,其中可以提供修訂的任務計劃。修訂的任務計劃可以調整一個或多個車輛10的路徑以解決事件狀況。修訂的任務計劃還可以基于當前的農業狀況(諸如在方框184中由進度信息所報告的那些農業狀況)提供優化。修訂的任務計劃可以僅被傳送到實現修訂的任務計劃所必需的車輛10或者可以為了更大的一致性被傳送到所有車輛10。

接下來,在方框190中,作為優化的一部分,基站還可以執行碰撞避免過程。為了避免碰撞,碰撞避免過程可以分析每個車輛的當前通道和每個車輛的下一個計劃通道,并且可以將該分析與在相同田地中執行操作的所有車輛的當前通道和下一個計劃通道進行比較。如果發現任何車輛可能在相同或相鄰路徑上以相反方向通過,則碰撞避免過程可以重新規劃潛在碰撞中涉及的車輛之一的路徑。當識別出潛在碰撞時,等級中具有較低排名的車輛可以執行若干可能的回避策略中的一種,諸如移動到將避免碰撞的新的路徑/通道,或者在當前通道的末端處停止和等待。在已提供任務修訂以解決事件狀況并且已驗證碰撞避免之后,該過程可以再次返回到方框184以接收進度信息,然后進行到判定框186以確定是否已經報告事件狀況。

但是,在判定框186之后,如果尚未報告事件狀況,則該過程可以進行到判定框190,其中基站確定任務是否已經完成?;究梢醞üτ靡桓齷蚨喔鲆蛩乩唇懈萌范?,包括將從車輛10接收到的進度信息與當前任務計劃進行比較、監視完成時間和/或監視來自車輛10的任務報告。如果任務已經完成,則在方框192中,基站可以從車輛10接收任務報告,每個任務報告指示由特定車輛10完成任務。任務報告可以包括最終進度信息、日期/時間戳和/或來自以上關于圖2描述的傳感器的傳感器讀數的報告。然后可以將任務報告用作歷史任務報告,以便在以后準備新的任務計劃。但是,在判定框190之后,如果任務尚未完成,則該過程可以再次返回到方框184以接收進度信息,然后進行到判定框186以確定是否已經報告事件狀況。如先前所描述的,進行農業操作的基站的所有功能可以替代地由也可以執行農業操作的車輛之一來實現。

現在參考圖6,提供了圖示用于為圖5的系統提供任務計劃的系統的流程圖。來自數據結構110的數據(包括圖120、天氣圖122、庫存記錄124、設備庫136、歷史數據138、操作選擇字段140、權重142和約束144)可以在方框200中由計算機處理系統100來模擬。接下來,在方框202中,可以經由I/O終端106的圖形顯示器向用戶呈現用于多個任務計劃的選項。選項可以包括基于操作的最高概率任務計劃、所提供的權重和約束、然后是可能更加強調其它因素(諸如歷史數據)的較低概率的任務計劃。接下來,在方框204中,用戶可以選擇用于經由I/O終端106執行的任務計劃。接下來,在方框206中,用戶可以根據需要對所選擇的任務計劃進行手動調整。最后,在方框208中,可以將任務計劃傳送到車輛10和/或其它設備以在指定時間執行任務和部署設備,如圖5的方框180所指示的。

現在參考圖7,提供了圖示用于為圖5的系統提供修訂的任務計劃的系統的流程圖。來自任務計劃150、進度監視器152、權重142和約束144的數據可以由計算機處理系統100進行模擬。此外,可以在計算機處理系統100中執行碰撞避免過程,包括如以上關于圖5的方框190所描述的。接下來,在方框220中,可以提供任務修訂并將其傳送到車輛10和/或其它設備以供執行,如圖5的方框188所指示的。

多個任務修訂可以被呈現為選項和/或可以在傳送到車輛10以供執行之前做出調整,類似于如以上關于圖6所描述的提供任務計劃。但是,在優選的方面,最高概率任務修訂被快速傳送到受影響的車輛10以確保及時解決事件狀況。

現在參考圖8A,提供了根據本發明的一個方面的圖示由于車輛在相鄰路徑中以相反方向行駛而導致的可能碰撞以及隨后的碰撞避免的示例圖。在田地50中進行農業操作時,作為示例,被標記為“E”和“F”的車輛10可能正在朝由于在相鄰行上以相反方向迎面行駛而導致的碰撞230行駛。車輛E或車輛F,或車輛E和車輛F兩者,或系統中的其它設備,都可以檢測并報告該事件狀況。在接收到該事件狀況時,基站可以提供修訂的任務計劃以避免碰撞230?;究梢雜τ迷ざǖ?、建立的等級,其中車輛E優先于車輛F。因此,基站可以提供修訂的任務計劃,其中通過基于所建立的等級把車輛E的路徑調整到碰撞避免路徑232而使車輛E讓路,以避免碰撞230。

現在參考圖8B,提供了根據本發明的一個方面的圖示由于車輛避免意外障礙物而導致的可能碰撞以及隨后的碰撞避免的示例圖。在進行農業操作時,作為示例,再次被示為車輛E和F的車輛10可以在田地50中。車輛E和F可以各自根據確保碰撞避免的任務計劃在路徑中行駛。但是,車輛F可能檢測到意外的障礙物240,車輛F可以將其報告為事件狀況。在接收到該事件狀況時,基站可以通過調整車輛F到障礙物避免路徑242的路徑來提供修訂的任務計劃以避免障礙物240。但是,障礙物避免路徑242可能使車輛F朝由于在相鄰行上以相反方向行駛而導致的碰撞244行駛。因此,基站可以在修訂的任務計劃中包括用于車輛F的碰撞避免路徑246。

現在參考圖9,提供了根據本發明的一個方面的圖示碰撞避免過程的流程圖。在方框260中,用于操作的每個車輛可以被置于等級(排名)。該等級可以用于沖突解決以確定哪個車輛具有通行權以及哪個車輛將讓路。

接下來,在方框262中,為了避免碰撞,碰撞避免過程可以分析每個車輛的當前通道,并且在方框264中,分析每個車輛的下一個計劃通道??梢苑治齪捅冉賢ǖ覽慈范ㄊ欠袢魏緯盜究梢栽諳嗤螄嗔諑肪渡弦韻嚳捶較蟯ü?。在判定框266中,如果發現任何車輛可以在相同或相鄰路徑上以相反方向通過,則碰撞避免過程可以進行到方框268,其中可以重定向等級中排名較低的車輛的路徑以在修訂任務中避免潛在碰撞。在等級中具有較低排名的車輛的重定向可以包括,例如,將車輛移動到將避免碰撞的新的路徑/通道,或者使車輛停止并且在當前通道的末端處等待。接下來,在方框270中,可以分析任務計劃的剩余部分以進行重建和重新優化,其可以基于當前的農業狀況,諸如由系統中的車輛的進度信息提供的那些農業狀況。如果可以實現優化,則還可以更新修訂計劃。

本發明可以是用于在田地、建筑或其它環境中?;と死嗌橢宓摹鞍踩韻低場鋇囊徊糠?。但是,本文使用的術語“安全性”、“安全地”或“安全”并不表示本發明將使環境安全或者其它系統將產生不安全的操作。這種系統的安全性取決于本發明的范圍之外的各種各樣的因素,包括:安全性系統的設計、安全性系統的組件的安裝和維護,以及使用安全性系統的個體的合作和培訓。雖然本發明旨在成為高度可靠的,但是所有物理系統都易于發生故障并且必須為這種故障做好準備。

雖然以上公開了發明人所預期的執行本發明的最佳模式,但是上述發明的實踐不限于此。將顯而易見的是,在不脫離底層發明構思的精神和范圍的情況下,可以對本發明的特征進行各種添加、修改和重新布置。

關 鍵 詞:
用于 避免 進行 農業 操作 自主 車輛 之間 碰撞 系統
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:用于避免進行農業操作的自主車輛之間的碰撞的系統.pdf
鏈接地址://www.vmyqew.com.cn/p-6883338.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 www.vmyqew.com.cn網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開