DE69028559T2

DE69028559T2 - Gerät zur automatischen Führung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE69028559T2
Application number: DE69028559T
Authority: DE
Inventors: Oliver Wendell Johnson; Herman Peter Schutten; Dwight Bruce Stephenson
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1990-01-26
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2010-01-27
Also published as: EP0381073A3; EP0381073A2; DE69028559D1; EP0381073B1

Description

Gebiet und Hintergrund der Erfindung

Gebiet

Die Erfindung betrifft Fahrzeuge. Sie wird vorliegend anhand eines Fahrzeugs zum Ernten von Feldfrüchten erläutert, die in Reihen gepflanzt sind, wie beispielsweise Getreide und Sojabohnen. Ein Fahrzeug wird automatisch gelenkt, indem die Standorte der Reihen von Pflanzen erfaßt werden. Typischerweise wird Getreide mit einem vorbestimmten Abstand von 0,15 bis 0,36 m (6 inch bis 14 inch) in Reihen gepflanzt, die einen gegenseitigen Abstand von 0,76 m (2,5 Fuß) haben. Wenn die Pflanzen geerntet werden, fährt das Fahrzeug in Längsrichtung der Getreidereihen, wobei es die seitlichen Standorte der Reihen selbsttätig erfaßt und die Information für ein vollautomatisches Lenken oder ein manuell unterstütztes automatisches Lenken nutzt.

Hintergrund

Erntefahrzeuge dieser Art ernten für gewöhnlich gleichzeitig zwölf Pflanzenreihen. Während sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, werden die Pflanzen in den Reihen von 12 V-förmigen Führungen geführt, die sich an der Vorderseite des Fahrzeugs befinden. Die V-förmigen Führungen leiten die flexiblen Pflanzen in Abschneid- oder Schneidschienen, die auf dem Erntefahrzeug montiert sind, wo die Getreideähren bzw. Maiskolben von den Halmen oder Stengeln abgestreift oder die Pflanzen durchtrennt werden. Die V-förmigen Führungen sind typischerweise etwa 1,52 m (5 Fuß) lang, und ihre vorderen Spitzen liegen etwa 0,76 m (2,5 Fuß) in Abstand voneinander. Die vorderste von mindestens einer der V-Führungen ist mit zwei Pflanzenkontaktsensoren ausgerüstet. Diese fühlerartigen Sensoren kommen mit den Getreidepflanzen in Kontakt, wenn diese in die V-Führung eintreten. Die Sensoren liefern elektrische Signale, die das Lenken des Erntefahrzeugs unterstützen.
Ein Führungssystem, das ein Fahrzeug automatisch lenkt, um dieses Reihen von in Abstand voneinander angeordneten Pflanzen folgen zu lassen, und das versehen ist mit einer Anordnung zum Erfassen der seitlichen Lage der Reihen mit Bezug auf das Fahrzeug und zum Anliefern von darauf basierenden Seiteninformationssignalen; einer Lenkbefehlsanordnung, welche die Seiteninformationssignale aufnimmt und Lenkbefehlssignale bereitstellt, um das Fahrzeug so zu lenken, daß es einen den Reihen folgenden Kurs fährt; und einer Lenkbetätigungsanordnung, welche die Befehlssignale aufnimmt und entsprechend diesen das Fahrzeug lenkt, ist aus GB-A-2 071 978 bekannt.
Bei diesem bekannten Führungssystem sind paarweise angeordnete Fühler vorgesehen, wobei die Fühler jedes Paares in entgegengesetzten Richtungen auslenkbar und mit induktiven Gebern gekoppelt sind. Die den linken Seiten der Reihen zugeordneten Geber sind über betreffende Dioden parallel geschaltet, und die den rechten Seiten der Reihen zugeordneten Geber sind in ähnlicher Weise über entsprechende Dioden parallel geschaltet, wobei die beiden Gebergruppen gegensinnig in Reihe geschaltet sind. Die Steuerung des automatischen Lenksystems wird aus der Differenz der einzelnen Spannungen aller rechten Geber und den einzelnen Spannungen aller linken Geber abgeleitet.
Des weiteren ist eine Maschine zum Ernten von in Reihe stehenden Pflanzen, die entlang dem Boden in einer Transportrichtung fahren kann und mit vier Pflanzensensoren ausgestattet ist, aus US-A-3 991 618 bekannt. Bei dieser Erntemaschine ist ein Pflanzensensor auf einer Seile und vor der Erntemaschine angeordnet; normalerweise fühlt er die Grenzlinie der Pflanzen vor der Erntemaschine und erzeugt ein Ausgangssignal, das ein automatisches Lenksystem steuert, welches die Erntemaschine entlang dieser Grenzlinie führt. Ein weiterer Sensor ist auf der Rückseite der Erntemaschine auf der bezüglich dem vorderen Sensor gegenüberliegenden Seite vorgesehen und dient dem Abfühlen der Grenzlinie der gerade geschnittenen Bahn. Ein weiterer Sensor vor der Schneidvorrichtung auf der Erntemaschine ermittelt einen Spalt zwischen den Pflanzen und hat die Aufgabe, das automatische Lenksystem von dem vorderen Sensor auf den hinteren Sensor umzuschalten, falls ein Spalt zwischen den Pflanzen auftritt, so daß die Erntemaschine nicht hin und her schwingt, um kleineren Spalten zwischen den Pflanzen zu folgen. Außerdem ist ein weiterer Sensor an der Vorderseite der Erntemaschine vorgesehen, so daß die Erntemaschine, wenn sie am Ende des Feldes anlangt, automatisch gestoppt wird und nur weiterbewegt werden kann, indem die Lenkung von Hand übernommen wird.
Ein weiteres bekanntes Führungssystem verläßt sich für Lenkzwecke auf Informationen dahingehend, welcher von zwei mit den Pflanzen in Kontakt kommenden Sensoren (der rechte Sensor oder der linke Sensor) an der Vorderseite der gleichen V-Führung von den Getreidepflanzen ausgelenkt wird. Dieses System und das zuvor erwähnte System können den Lenkvorgang ausreichend gut automatisch unterstützen, um in zufriedenstellender Weise Getreide in geradlinigen Pflanzenreihen zu ernten; es ist jedoch nicht in der Lage, für eine sehr genaue automatische Lenkung zu sorgen, wenn die Reihen gekrümmt sind. Der Grund dafür liegt darin, daß das Fahrzeug gekrümmten Reihen von Pflanzen nicht sehr gut automatisch folgt, liegt darin, daß ein relativ großer Fehler (d.h. eine seitliche Versetzung des Fahrzeuges mit Bezug auf die optimale Bewegungsbahn) sich entwickeln muß, bevor ein ausreichender korrigierender Lenkbefehl erzeugt wird. Dem kann nicht dadurch abgeholfen werden, daß die geschlossene Rückkopplungsschleife einfach mit höherer Verstärkung ausgelegt wird, weil das System dann instabil wird. Selbst wenn die Rückkopplungsschleife die maximale Verstärkung aufweist, die bei diesem bekannten System praktisch möglich ist, folgt das Fahrzeug Kurven sehr schlecht.
Bei eineni solchen bekannten System kann die Genauigkeit des Lenkens um Kurven herum nicht dadurch verbessert werden, daß nur ein Integral-Rückkopplungsterm für das Lenksteuersystem vorgesehen wird, weil eine zu große Verzögerung sowohl für den Aufbau der Integral-Vorspannung zur Erzeugung eines adäquaten Lenksteuersignals als auch für die Verminderung der Integral-Vorspannung, nachdem das Erntefahrzeug aus der Kurve herauskommt, auftreten würde. Um das Lenkverhalten zu verbessern, sieht das beschriebene bekannte System ein Vorspannungssignal vor, das manuell gesteuert wird. Wenn das Fahrzeug in eine Kurve einfährt, muß der Fahrer einen Knopf drehen, um ein ausreichendes Vorspannungssignal zuzugeben, um das Erntefahrzeug mit den Pflanzenreihen ausgerichtet zu halten. Es versteht sich, daß es für den Fahrer unbequem ist, das automatische Lenksystem auf diese Weise unterstützen zu müssen

Zusammenfässung

Durch die Erfindung gelöste Aufgabe

Wenn ein geführtes Erntefahrzeug parallel zu den Pflanzenreihen fährt, kann es von dem optimalen Weg (bei dem die V-Führungen bezüglich der Reihen seitlich zentriert wären) leicht abkommen und Kurs in einer geringfügig inkorrekten Richtung nehmen. Die Probleme beim automatischen Führen bestehen darin, (a) die gegenwärtigen Lagen der Reihen mit Bezug auf das Fahrzeug zuerfassen und die zukünftigen Lagen im Voraus zu erkennen; (b) anhand von Algorithmen die beste Richtung für das lenkbare Rad zu diesem Zeitpunkt zu bestimmen, um das Fahrzeug so rasch wie möglich auf den optimalen Weg mit dem richtigen Kurs zu bringen; (c) Steuersignale einer Betätigungseinrichtung zuzuführen, um für einen solchen Lenkvorgang zu sorgen; (d) für eine ausreichend hohe Schleifenverstärkung zu sorgen, damit das Fahrzeug den Reihen ständig mit höchstens einem kleinen Fehler folgt; (e) Alarm zu geben, um den Fahrer aufmerksam zu machen; und (f) die Geschwindigkeit des Fahrzeugs herabzusetzen, wenn das Rückführungs-Fehlersignal übermäßig groß wird, und die Geschwindigkeit später wieder aufzunehmen.

Genereller Ansatz

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Führungssystem bereitgestellt, das ein Fahrzeug automatisch lenkt, um Reihen von in Abstand voneinander befindlichen Pflanzen zu folgen, und das versehen ist mit einer Anordnung zum Erfassen der seitlichen Lage der Reihen mit Bezug auf das Fahrzeug und zum Anliefern von darauf basierenden Seiteninformationssignalen; einer Lenkbefehlsanordnung, welche die Seiteninformationssignale aufnimmt und Lenkbefehlssignale bereitstellt, um das Fahrzeug so zu lenken, daß es einen den Reihen folgenden Kurs fährt; und einer Lenkbetätigungsanordnung, welche die Befehlssignale aufnimmt und entsprechend diesen das Fahrzeug lenkt, wobei das System gekennzeichnet ist durch eine mit den Pflanzen in Kontakt kommende Anordnung zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Fahrzeugs durch Nutzung der verschiedenen Erfassungsfrequenzen der Pflanzenreihen an der Innenseite und der Außenseite der Kurve und zum Bereitstellen von darauf beruhenden Drehgeschwindigkeits-Rückführsignalen; wobei die Lenkbefehlsanordnung zusätzlich diese Drehgeschwindigkeits-Rückführsignale aufnimmt und in Abhängigkeit von sowohl den Seiteninformationssignalen als auch den Drehgeschwindigkeits-Rückführsignalen die Lenkbefehlssignale bereitstellt.
Das vorliegend beschriebene Führungssystem erfaßt die Geometrie der Fahrzeugsituation, dreht die Räder in der Richtung des optimalen Weges, und dreht die Räder bei Erreichen des optimalen Weges oder kurz zuvor so scharf zurück, wie dies zweckentsprechend ist, um auf den optimalen Weg zu gelangen.
Die Erfindung ist in einem "Pflanzen-Erfassungs-Führungssystem verkörpert; der Name bezieht sich auf die Anordnung zum Erfassen der Lage, der Geschwindigkeit und der Drehung des Fahrzeugs. Der nachstehende kurze Überblick über das, was das Führungssystem leistet, bezieht sich sowohl auf gerade als auch auf gekrümmte Segmente von Pflanzenreihen.
(a) Es stellt die seitliche Lage des Fahrzeugs mit Bezug auf die Pflanzenreihen fest, indem relative Seitenlagendaten von Pflanzensensoren auf zwei oder mehr seiner V-Führungen erhalten werden.
(b) Es erkennt im Voraus Änderungen der in der nahen Zukunft liegenden Fahrzeugposition mit Bezug auf die Reihen, indem die Geschwindigkeit und die Änderungsrate des Kurses des Fahrzeugs mit Bezug auf die Reihen bestimmt werden. Dies geschieht, indem die Häufigkeit des Kontakts von Pflanzen und die Häufigkeitsdifferenz des Kontakts von Pflanzen einer linken Reihe bezüglich einer rechten Reihe aufgrund von Informationen von den Pflanzensensoren auf der linken und der rechten V-Führung gemessen werden.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Führungssystem ferner so ausgelegt, daß:
(c) die Geschwindigkeit automatisch verringert wird, wenn das Rückführ-Fehlersignal einen vorbestimmten Grehzwert überschreitet, und die Geschwindigkeit wieder hergestellt wird, wenn der übermäßige Fehler aufhört;
(d) die Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Verstärkung eines Teils der Rückführungs- Steuerschleife beeinflußt, so daß die Schleifenverstärkung unabhängig von Variationen, die in einem anderen Teil der Schleife auftreten, konstant gehalten werden kann, oder die Schleifenverstärkung in einer gewünschten Weise als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert werden kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

FIG. 1 ist ein vereinfachtes Diagramm einer Erntefahrzeugs, während es sich einer Kurve in Pflanzenreihen nähert, die geerntet werden.
FIG. 2 ist eine vereinfachte Darstellung von V-Führungen und Kontaktsensoren auf einem Erntefahrzeug, das mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist.
FIG. 3 ist ein Blockschaltbild der wesentlichen Komponenten und des Signalflusses zwischen diesen für eine automatische Führung des Erntefahrzeugs.
FIG. 4 ist ein Blockschaltbild von Teilen der elektronischen Anordnung zur Verarbeitung von Signalen, die von den V-Führungs-Sensoren empfangen werden, um das Erntefahrzeug zu führen, während es in einem Feld arbeitet; dabei ist keine Geschwindigkeitssteuerung vorgesehen.
FIG. 5 ist eine graphische Darstellung der Position in Abhängigkeit von der Zeit, welche das simulierte Verhalten eines Führungssystems erkennen läßt, während ein Erntefahrzeug eine Kurve fährt, wenn das System keine Kurvenkorrekturvorrichtung aufweist.
FIG. 6 ist eine ähnliche graphische Darstellung der Position in Abhängigkeit von der Zeit, welche das simulierte Verhalten des erfindungsgemäßen Systems bei einer Kurve erkennen läßt, wobei eine Kurvenkorrekturvorrichtung vorhanden ist.
FIG. 7 zeigt eine Tabelle und ein logisches Diagramm, welche die Operation eines Algorithmus zum Erreichen der automatischen Führung beim Einfahren des Erntefahrzeugs in ein Feld zeigen.
FIG. 8 ist ein Blockschaltbild einiger Funktionen eines Mikroprozessors, symbolisch dargestellt durch elektronische Hardware-Komponenten, die von V-Führungssensoren empfangene Signale verarbeiten, um das Erntefahrzeug zu führen, während es in eineni Feld arbeitet, wobei eine Geschwindigkeitssteuerung vorgesehen ist.

Beschreibung

Fahrzeug und Pflanzenreihen

FIG. 1 zeigt ein Getreide erntendes Erntefahrzeug 2, das auf einem optimalen Weg 4 in Richtung auf 12 Reihen 7a bis 7b von Getreidepflanzen zufährt, die sich von der linken Seite 3L des Erntezusatzgerätes des Fahrzeugs zu dessen rechter Seite 3R erstrecken. Die Reihen sind für einen Teil ihrer Strecke in der unteren Hälfte der FIG. 1 geradlinig, und sie krummen sich in der oberen Hälfte der FIG. 1 nach links. Das Erntefahrzeug 2 weist ein lenkbares Hinterrad 53 auf, das mittels eines (an anderer Stelle dargestellten) hydraulischen Lenkzylinders 56 gesteuert wird. Obwohl die Krümmungsmittelpunkte der linken und der rechten Reihe möglicherweise nicht genau zusammenfallen oder stationär sind, ist ein Punkt 14 als näherungs weiser Krümmungsmittelpunkt für beide Reihen veranschaulicht. FIG. 1 zeigt ferner symbolisch einen Mechanismus 52, der im Falle von Korn die Ähren oder im Falle von Mais die Kolben von den Halmen abstreift, wenn sie dort ankommen. Verschiedene Sensoren und Informationsverarbeitungsschaltungen sind zunächst unten erläutert; dann ist das als geschlossene Schleife ausgebildete Steuersystem beschrieben, innerhalb dessen diese verwendet wei den, um das Fahrzeug zu steuern.

V-Führungen und Sensoren

V-Führungen (für jede der zwölf Reihen) sind Teil des Kopfstücks 52, wie dies in den FIGN. 1 und 2 veranschaulicht ist. Die äußersten linken und rechten V-Führungen sind mit 17 bzw. 18 bezeichnet. FIG. 2 zeigt Kontakt-Pflanzen-Sensoren 21, 23, die auf jedem Schenkel 27, 29 der äußersten linken V-Führung 17 angeordnet sind. Ähnliche Sensoren 24, 26 befinden sich auf den Schenkeln 30, 32 der äußersten rechten V-Führung 18.
Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel weisen die Pflanzensensoren federbelastete Potentiometer 41, 43, 44, 46 auf, die an der linken und rechten vorderen Spitze der V-Führungen 17, 18 montiert sind. Ein etwa 0,61 m (2 Fuß) langer Kontaktarm 35, 37, 38, 40 erstreckt sich von jedem Potentiometer in Richtung auf die Mittellinie 49, 50 der zugehörigen V-Führung und über diese Mittellinie hinaus. Die Kontaktarme sind leicht gekrümmt, nach hinten gerichtet und ausreichend lang, so daß jeweils ein Paar der Kontaktarme eine flache X- Form bildet. Wenn sie auf Kornpflanzen treffen, werden sie nach hinten ausgelenkt, wobei sie die Potentiometerwellen drehen, mit denen sie verbunden sind.
Wenn eine Pflanze 1 den Kontaktsensorarm 35 auslenkt, sorgt eine Widerstandsänderung des betreffenden Potentiometers 41 für ein Signal, welches das Vorhandensein und die näherungsweise relative seitliche Lage der Pflanze 11 anzeigt. Auslenkungssignale von den Potentiometern 41, 43, 44, 46 und zugehörigen Baugruppen sind mit LL, LR, RL bzw. RR bezeichnet.

Signalverarbeitung und automatische Steuerung

Die Potentiometersignale werden von einfachen, normalen Signalverarbeitungsschaltungen 59, 61, 62, 64 (FIG. 3) verarbeitet, um sie als Eingangsdaten für einen Mikroprozessor 66 geeignet zu machen. Innerhalb der Schaltung 59 wird das auf jede Pflanze zurückzuführende Auslenkungssignal in einen Impuls von standardisierter Amplitude und Dauer mittels einer konventionellen Schwellwertstufe 100 umgewandelt (die Niederpegel-Störsignaleignoriert), und von der Schaltung 59 wird ein Impulszug LL an den Mikroprozessor 66 ausgegeben. In ähnlicher Weise schicken die Schaltungen 61, 62 und 64 Impulszüge LR, RL und RR an den Mikroprozessor 66, der sie für verschiedene Zwecke nutzt, unter anderen für das Ermitteln des Fehlens von Pflanzen, die Initiierung der automatischen Führung beim Einfahren des Fahrzeuges in ein Feld, usw., von denen einige vorliegend nicht beschrieben sind.
Der Spitzenwert oder Pegel jeder Auslenkung eines Sensors wird in einem Analog-Digital- Wandler, beispielsweise ADC 101, in ein digitales Signal umgewandelt und von den Schaltungen 59, 61, 62, 64 über Leitungen 151, 153, 154 bzw. 156 an den Mikroprozessor 66 übermittelt. Die übermittelten Pegeldaten sind mit LL-Pegel, LR-Pegel, RL-Pegel und RR- Pegel bezeichnet. Die Daten werden dann von dem Mikroprozessor 66 verarbeitet und interpretiert. Der Mikroprozessor 66 weist einen Taktoszillator CLK auf, der es zusammen mit einem Zähler ermöglicht, die Zeitspanne zwischen dem Auftreten von Pflanzenkontaktimpulsen zu bestimmen.
Ein Kontaktsensor allein, beispielsweise der Sensor 21, wäre in der Lage, eine Abweichung des Fahrzeugs von einem optimalen Weg nach links oder nach rechts zu erfassen; die vier Kontakts ensoren der vorliegenden Vorrichtung stellen redundante Seitenpositionsdaten bereit, die in dem Mikroprozessor kombiniert werden, vorzugsweise durch Mittelwertbildung, alternativ aber auch durch paarweise Auswahl, um die Lenkgenauigkeit zu verbessern. Die vier Sensoren liefern außerdem Informationen bezüglich der Häufigkeit von Pflanzenkontakten, die in der unten beschriebenen Weise genutzt werden.
Der Mikroprozessor 66 gibt Steuerbefehle an eine Schaltung 68 aus, welche diese Befehle verarbeitet und verstärkt und sie dem Lenkzylinder 56 und der zugeordneten Steueranordnung wie bekannt zuführt. Darauf ansprechend lenkt der Lenkzylinder 56 die Räder 53 in einer solchen Richtung, daß die Pflanzenreihen in den V-Führungen zentriert werden. Die Seitenfehlersignale werden dadurch vermindert.
Jeder Kontaktsensor, wie beispielsweise der Sensor 21, wird benutzt, um zwei Arten von Informationen zu erhalten, und zwar (a) Seitenpositions-Informationen und (b) Pflanzenhäufigkeits-Informationen (FIG. 4), die beide nachstehend näher erläutert werden.

Seitenpositions-Informationen von den Kontaktsensoren

Wenn das Fahrzeug von dem optimalen Weg 4 abzuweichen beginnt, liefern die quantitativen "Pegel"-Signale von den Kontaktsensoren 21 usw. der V-Führungen Seitenpositions-Fehlerinformationen.
FIG. 4 zeigt (der Klarheit halber teilweise in analoger Form) die relevanten digitalen Funktionen, die von dem Mikroprozessor 66 mit diesen Informationen durchgeführt werden. Die Differenz zwischen den Größen der LL- und LR-Signalpegel wird an einer Subtraktionsstufe 90 abgenommen, während die Differenz zwischen den Größen der RL- und RR-Signalpegel an einer Subtraktionsstufe 92 abgenommen wird.
Für die beiden Differenzen wird der Mittelwert gebildet, indem sie bei 93 addiert werden und die Summe bei 94 durch 2 geteilt wird. Alternativ kann die eine oder die andere der Differenzen ausgewählt werden, wie dies in FIG. 4 durch einen Drei-Stellungs-Schalter 95 symbolisch angedeutet ist. Mit der Schalterposition L wird der linke Differenzpegel, mit der Schalterposition R der rechte Differenzpegel gewählt; in der Position B werden sowohl der linke als auch der rechte Differenzpegel genutzt (Mittelwert). Der Wählschalter 95 wird durch eine logische Anordnung in einem Impulsratendetektor 108 in Abhängigkeit davon gesteuert, ob die linken Sensoren oder die rechten Sensoren oder beide Pflanzen ermitteln und dementsprechend Impulszüge erzeugen.
Die ausgewählte Pegel-Signaldifferenz am Ausgang des Schalters 95 wird unmittelbar einem Pol D eines Zwei-Stellungs-Wählschalters 96 zugeführt und geht ferner über einen einpoligen Schalter 97 an ein einen laufenden Mittelwert bildendes Schieberegister 98. Der Schalter 97 wird unter dem Einfluß des Impulsdetektors 108 immer dann geschlossen, wenn Impulse an dem linken (104), dem rechten (106) oder beiden Kanälen vorliegen, wie dies unten näher erläutert wird. Alle logischen Funktionen des Blocks 108 können auf eine von niehreren einfachen Weisen durch routinemäßige Programmierung des Mikroprozessors 66 ausgeführt werden, wobei bekannte Techniken benutzt werden.
Der Impulsratendetektor 108 steuert auch die Mittelwertbildungs- und Speicherstufe 98, die als digitaler Tiefpaß und Speicher dient. Der Block 98 errechnet ständig einen laufenden Mittelwert der Pegelsignale, und er speichert und gibt den jüngsten laufenden Mittelwert aus. Es handelt sich um ein Schieberegister, bei dem der Mittelwert der Inhalte der einzelnen Stufen gebildet wird, um ein einziges Ausgangssignal bereitzustellen. Wenn keine Pflanzen angetroffen werden, hören die Impulse von 104 und 106 ganz auf Der Impulsdetektor 108 erfaßt dies, und er bringt den Schalter 96 in die Position A. Dadurch wird die Mittelwertbildungs- und Speicherstufe 98 ins Spiel gebracht, um die dort gespeicherte jüngste Mittelwertinformation auszugeben, was es dem automatischen Lenksystem ermöglicht, das Erntefahrzeug auf einem ]ungsten Mittelkurs zu halten.
Unter der Steuerung der Schaltung 108 wählt damit der Schalter 96 den Ausgang des Registers 98 (in der Stellung A des Schalters 96), wenn alle Impulszüge ausbleiben, und er wählt den direkten Ausgang des Schalters 95 (in der Stellung D des Schalters 96), wenn von dem Detektor 108 irgendein Impulszug oder Impulszüge empfangen werden.
Das Reihenfehlersignal am Anschluß 99, der den Ausgang des Schalters 96 darstellt, ist kennzeichnend für die seitliche Abweichung des Fahrzeugs von dem optimalen Weg.

Pflanzenhäufigkeits-Informationen von den Kontaktsensoren

In den FIGN. 3 und 4 wird das Auftreten eines beliebigen Pegels eines Auslenkungssignals über einem Störsignal-Schwellwert von der Schwellwertstufe 100 als ein Pflanzen-Kontakt- Ereignis interpretiert. Das Vorhandensein entweder eines Impulssignals LL oder eines Impulssignals LR führt zu einem Ereignissignal am Ausgang der logischen ODER-Schaltung 104, was bedeutet, daß eine Pflanze der Reihe 7a an der linken V-Führung 17 ermittelt wurde. In ähnlicher Weise führt das Ankommen der rechten V-Führung 18 bei einer Pflanze in der Reihe 7b zu einem Ereignissignal, nämlich einem Impuls, am Ausgang der ODER-Schaltung 106. Sukzessive Pflanzenkontakte haben einen Impulszug zur Folge, der von dem Block 108 genutzt wird, um zu bestimmen, welche Sensoren Signale erzeugen.
Diese Information wird auch genutzt, um die Häufigkeit zu ermitteln, mit welcher die Kontaktsensoren 21 usw. auf Pflanzen treffen (was einfach aus den Zeiten der sukzessiven Auslenkungen ermittelt wird). Die Häufigkeit ist proportional der Vorwärtsgeschwindigkeit der Seite des Fahrzeugs, auf welcher der Sensor montiert ist. Auf diese Weise werden bei der vorliegend erläuterten Ausführungsform die L ineargeschwindigkeiten des Fahrzeugs sowohl an der rechten als auch an der linken Reihe durch die Kontaktsensoren (die Häufigkeitsinformation) erfaßt. Die Differenz zwischen der linken und der rechten Häufigkeit und der Mittelwert der linken und der rechten Häufigkeit werden in dem Block 108 für unten erläuterte Steuerzwecke benutzt.

Mittelwertbildung von Pflanzenabständen

Normalerweise wird Korn während des Pflanzens an seiner Basis recht genau positioniert, es kann jedoch krumm wachsen und deshalb kann es in der Höhe der Sensoren 21 usw. um mehrere cm (inch) außermittig liegen. Dies verursacht Schwankungen in den Zeiten des Auftreffens auf die Pflanzen und damit Schwankungen hinsichtlich der Geschwindigkeitsdaten (Abstandsdaten). Die Anzahl von Pflanzenabständen, für die der Mittelwert gebildet werden muß, bevor ihre mittleren Abstandsdaten innerhalb einer gewünschten Genauigkeit liegen, beispielsweise innerhalb von 95 % des wahren Basisabstands, ist die notwendige Probengröße.
Wenn die notwendige Probengröße beispielsweise 10 Abstände beträgt, werden Abstandswerte im Block 108 sequentiell in ein Schieberegister mit 10 Stufen geladen. Falls erwünscht, können die Pflanzenabstände durch die Zeitintervalle zwischen dem Auftreffen auf Pflanzen repräsentiert werden. Die gleichzeitigen Dateninhalte der 10 Stufen werden addiert, um ein Ausgangssignal proportional dem Mittelwert dieser 10 Abstände bereitzustellen. Wenn der als nächstes auftretende Abstandswert eingegeben wird, wird der älteste Wert fallengelassen, so daß die Schaltung einen laufenden Mittelwert der Abstände ausgibt.
Selbst wenn Pflanzenausfälle vorliegen, kann die Mittelwertbildung für die Pflanzenabstände durch den Mikroprozessor 66 auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform lädt er den vorhergehenden Mittelwert anstelle einer Messung in dem Zyklus, in welchem der Ausfall auftritt. Der Mikroprozessor 66 errechnet dann wie üblich einen Mittelwert für 10 Abstände, und er liefert ein Ausgangssignal, das es erlaubt, das Fahrzeug automatisch über einen Ausfall hinwegzulenken. Es wird ein vorbestimmter Grenzwert vorgegeben, der, wenn er erreicht wird, das Laden von Mittelwerten unterbricht und den Fahrer aufmerksam macht. Die Programmierung des Mikroprozessors 66, um dies zu bewirken, stellt eine Routinemaßnahme dar.

Pflanzenabstände bei Richtungsänderungen

Wenn die von den linken Sensoren erfaßten Pflanzen der Reihe 0,25 m (10 inch) voneinander entfernt sind, wären idealerweise die Pflanzen der von den rechten Sensoren erfaßten Reihe gleichfalls 0,25 m (10 inch) voneinander entfernt. In der Praxis wird Korn oft in Bänken (kleinen Gruppen) von Reihen gepflanzt, wobei der Pflanzenabstandszyklus unter der Steuerung eines den Erdboden berührenden Rades steht. Die Pflanzen sämtlicher Reihen einer Pflanzbank werden in dem gleichen Zyklus für das mit dem Erdboden in Berührung stehende Rad gepflanzt, selbst wenn das Pflanzwerkzeug eine Kurve fährt. Innerhalb der Spannweite der Reihen 7a bis 7b einer 12-Reihen-Erntemaschine können mehrere Bänke liegen. Während des Erntens treffen bei einer Linkskurve die linken Sensoren auf Pflanzen, die von einer Bank von Reihen-Pflanzeinheiten gepflanzt wurden, die eine Richtungsänderung mit einem relativ kleinen Radius ausführten, und die rechten Sensoren treffen auf Pflanzen, die mittels einer anderen Bank von Reihen-Pflanzeinheiten gepflanzt wurden, die eine Richtungsänderung mit einem relativ größeren Radius ausführten (FIG. 1). Die rechte Seite des Fahrzeugs bewegt sich rascher fort als die linke, so daß die rechten Sensoren wesentlich häufiger als die linken Sensoren auf Pflanzen treffen. Obwohl die Häufigkeit des Auftreffens auf Pflanzen nur näherungsweise proportional zu dem Radius der Richtungsänderung ist, ist die Messung für die Steuerzwecke der vorliegenden Erfindung ausreichend genau.

Richtungsänderung-Rückführsignal

Ein Häufigkeitsdifferenzsignal wird basierend auf der Differenz der Geschwindigkeiten an der linken und der rechten Seite des Fahrzeugs im Block 108 bereitgestellt. Die Änderungsgeschwindigkeit des Seitenversetzungs-Fehlersignals wird nicht unmittelbar gemessen; statt dessen wird die Geschwindigkeitsdifferenz von zwei in Abstand voneinander liegenden Punkten auf dem Fahrzeug gemessen. Dies zeigt die tatsächliche Geschwindigkeit der Richtungsänderung des Fahrzeugs an. Die Information wird von dem Mikroprozessor genutzt, um ein Ratenrückführsignal bereitzustellen, welches das Lenken des Fahrzeugs verbessert.
Das Häufigkeitsdifferenzsignal wird auf die folgende Weise erhalten. In FIG. 4 wird die Rate des Einlaufens von Impulsen, die an dem Ratendetektor 108 von der ODER-Schaltung 106 eingehen, von der Rate des Einlaufens von Impulsen subtrahiert, die an dem Block 108 von der ODER-Schaltung 104 einlaufen. Das Ausgangssignal 112 des Blockes 108 ist eine Impulsratendifferenz, die näherungsweise proportional der Krümmung der mittleren Reihe der Gruppe von Reihen ist, welche das Fahrzeug erntet, d.h. von dem Weg 4. Das Krümmungssignal am Anschluß 112 des Blockes 108 wird als Richtungsänderungs-Ratensignal in die Lenk-Servomechanismusschleife von FIG. 3 eingegeben, indem es einfach zu dem Seitenversetzungs-Fehlersignal an dem Anschluß 99 in einer Additionsstufe 113 addiert wird, wie dies in FIG. 4 dargestellt ist. Das Ausgangssignal der Additionsstufe 113 enthält daher eine Richtungsänderungs-Rückführkomponente.
Das Rückführungssignal bei 113a zum Steuern des Lenkvorgangs hat auch eine Komponente die dadurch erhalten wird, daß der Seitenversetzungsfehler integriert wird, wie dies unten in Verbindung mit dem Integrator 110 erläutert ist.

Normale Arbeitsweise des Systems mit Richtungsänderungs-Rückführung

An den gekrümmten Teilen der Pflanzenreihen würden die größten Abweichungen auftreten, wenn man sich für den automatischen Lenkvorgang nur auf die Seitenpositions-Fehlersignale der V-Führungen verlassen würde. Im oberen Teil der FIG. 1 erfahren die Kornreihen eine Richtungsänderung nach links. Um den Reihen zu folgen, wird die Richtungsänderung des Fahrzeugs gestartet und in erster Linie durch die Seitenpositions-Fehlersignale gesteuert sowie durch ein Richtungsänderungs-Rückführsignal unterstützt. Wenn das Fahrzeug diese Kurve fährt, bewegt sich seine linke Seite langsamer als seine rechte Seite. In erster Annäherung wird davon ausgegangen, daß die Winkelgeschwindigkeit der linken Seite um das momentane imaginäre Zentrum 14 ungefähr gleich der Winkelgeschwindigkeit der rechten Seite ist (es wird davon ausgegangen, daß der Punkt 14 näherungsweise auf einer imaginären Linie liegt, die seitlich durch die Sensoren hindurch verläuft).
Die Lineargeschwindigkeiten der linken und rechten Seite des Fahrzeugs sind näherungsweise proportional ihren entsprechenden Richtungsänderungsradien La und Lb. Die Differenz bezüglich der Häufigkeit des Auftreffens auf Pflanzen in den Reihen 7a und 7b zeigt die Rate der Richtungsänderung des Fahrzeugs an und liefert ein zusätzliches Kurven-Korrektursignal, das die Genauigkeit der Folgebewegung verbessert.
Die Häufigkeitsdifferenzstufe liefert nahezu sofortige Informationen hinsichtlich einer Richtungsänderung des Fahrzeugs, wodurch in das Lenksteuersignal rasch ein Korrektursignal eingegeben wird. Es ist keine manuelle Einstellung oder eine andere Intervention des Fahrers notwendig.
Wenn die Kornreihen geradlinig sind, ist eine Differenz hinsichtlich der rechten und der linken Pflanzenhäufigkeiten ein früher Hinweis auf eine Richtungsänderung des Fahrzeugs, die kurz danach entweder eine Abweichung von dem optimalen Weg 4 bewirken oder eine Abweichung durch Rückführung zu dem Weg 4 korrigieren könnte. Auf diese Weise unterstützt das Richtungsänderungs-Ratensignal das Steuersystem beim genauem Verfolgen der Pflanzenreihen selbst dann, wenn die Reihen geradlinig sind.

Vorteile der Richtungsänderungs-Rückführung bei gekrümmten Reihen

Die FIGN. 5 und 6 sind Kurven für den Zustand "vorher und nachher", die einen günstigen Effekt des Kurvenkorrekturvermögens erkennen lassen. In FIG. 5 ist die Winkelstellung des gelenkten Rades 53 als Funktion der Zeit als Kurve 114 aufgezeichnet. Der Graph der FIG. 5 wurde aus einer Computersimulation des Führungssystems, jedoch ohne das erfindungsgemäße Kurvenkorrekturvermögen erhalten. Es wurde angenommen, daß das Fahrzeug einem geradlinigen Segment von Reihen folgt und zur Zeit Null zu einer Richtungsänderung der Reihen gelangt. Die Reihen kamen in den V-Führungen außermittig zu liegen, wodurch Fehlersignale erzeugt wurden, und das gelenkte Rad wurde automatisch dementsprechend gedreht, um zu versuchen, den Reihen weiter zu folgen. Die Pflanzenposition innerhalb der V-Führungen ist als Kurve 116 veranschaulicht. Es ist festzustellen, daß in Fig. 5 die Pflanzenposition von Null (zentriert) versetzt wurde und versetzt blieb. Diese Versetzung stellt einen Fehler dar, d.h. ein schlechtes Nachlaufen. Die Verstärkung der Rückführungsschleife kann nicht ausreichend groß gemacht werden, um den Seitenversetzungsfehler wesentlich kleiner halten zu können, ohne daß Instabilitäten auftreten, wenn das Kurvenkorrekturvermögen nicht vorhanden ist.
In FIG. 6 wurde das Kurvenkorrekturvermögen (basierend auf der Richtungsänderungs- Signalrückführung) für die Führungsanordnung vorgesehen. Bei dieser Simulation bewegte sich das Fahrzeug wiederum entlang einem geradlinigen Segment von Reihen und kam dann bei der Zeit Null zu einer Kurve. Wie zuvor drehte sich das gelenkte Rad 53 in Abhängigkeit von Seitenpositions-Fehlersignalen, wie dies durch die Kurve 118 veranschaulicht ist. Das Rad 53 blieb während der gesamten Richtungsänderung in der gedrehten Position.
Die Pflanzenposition innerhalb der V-Führungen ist als Kurve 120 dargestellt (FIG. 6). Es ist ein transienter Fehler vorhanden, wenn die Richtungsänderung beginnt; es erfolgt jedoch eine Rückkehr zu einem Versetzungsfehler Null nach 6 Sekunden, und der Fehler bleibt während der gesamten Richtungsänderung bei Null. Dies ist darauf zurückzuführen, daß (a) an dem Anschluß 112 (FIG. 4) ein Richtungsänderungssignal gebildet wurde und (b) das Richtungsänderungssignal eine höhere stabile Verstärkung in der Rückführungsschleife als Ganzem möglich machte, so daß der Fehler durch Gegenkopplung stärker reduziert werden konnle Ein Vergleich der Kurven 116 und 120 bezüglich dem Null-Pegel der Graphen zeigt die Verbesserung aufgrund des erfindungsgemäßen Kurvenkorrekturvermögen 5.

Zusammenfassung des verbesserten Kurvennachlaufvermögens

Zusammenfassend hat das erfindungsgemäße System verbesserte Nachlaufgenauigkeit, selbst wenn die Pflanzenreihen gekrümmt sind, weil (a) ein zusätzliches Korrektur-Rückführsignal vorhanden ist und (b) die Verstärkung der Rückführungsschleife effektiver ist. Es liegt ein Hauptlenksignal von den Seitenpositionssensoren auf den V-Führungen vor; das Richtungsänderungssignal ist ein zusätzliches korrigierendes Signal.
Das "Richtungsänderungsrückführ"-Signal führt (über das Steuersystem) die Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugs um eine versetzte vertikale Achse zurück. Dieses Signal ist proportional der Differenz zwischen den Lineargeschwindigkeiten der rechten Seite und der linken Seite des Fahrzeugs.
Die Schleifenverstärkung kann hoch gemacht werden, ohne eine Instabilität der Schleife zu bewirken, weil das zusätzliche "Richtungsänderungsrückführ"-Signal die Schleife stabilisiert. Es erlaubt die Verwendung einer niedrigeren Schleifenverstärkung für eine vorgegebene erforderliche Lenkgenauigkeit oder eine größere Genauigkeit für eine vorgegebene Schleifenverstärkung. Bei höherer Verstärkung läuft das System den Reihen mit kleinerem Fehler nach, weil dann selbst ein kleines Seitenfehlersignal hoch verstärkt wird, um eine große Lenkkorrektur zu bewirken. Eine so hohe Verstärkung wäre ohne das "Richtungsänderungsrückführ"-Signal nicht möglich, weil die geschlossene Schleife dann nicht stabil wäre. Das Ausgangssignal des Lenkservorsystems als Ganzes läßt sich als die Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder die Rate der Richtungsänderung des Fahrzeugs auf seinem Weg betrachten, weil die Winkelposition des lenkbaren Rades durch das Rückführungssystem gesteuert wird. Bei der vorliegenden Erfindung verläßt man sich nicht allein auf das Seitenfehlersignal der Pflanzenreihen mit Bezug auf die V-Führungssensoren, um ein Fehlersignal bereitzustellen; vielmehr wird die Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugs mit Bezug auf die Pflanzen, die mit der Änderungsgeschwindigkeit dieses Seitenfehlers verknüpft ist, ebenfalls unmittelbar physikalisch gemessen und benutzt, um die Steuerung des Lenkvorgangs zu unterstützen Typische Anforderungen bestehen darin, einen Nachlauf bis herab zu einem Radius von 50 m bei 8 km/h (5 mph) und bei einem 0,51 m (20 inch) breiten "Fenster" für jede Reihe zu ermöglichen.

Ausfälle

Ein Bereich, in dem Getreidepflanzen fehlen, möglicherweise wegen nicht einwandfreier Keimung, wird als ein "Ausfall" bezeichnet. Es ist erwünscht, daß das Erntefahrzeug in der Lage ist, einwandfrei automatisch zu lenken, während es innerhalb eines Ausfalls eine Strecke von mindestens zwei Metern fährt. Das Problem der Erfassung von Ausfällen wird dadurch erleichtert, daß. zwei überlappende Kontaktsensoren, wie die Sensoren 21, 23, an jeder V-Führung 17, 18 vorgesehen werden. Die Überlappung ihrer Enden gewährleistet, daß jede Pflanze innerhalb der Erstreckung einer V-Führung unabhängig von ihrer seitlichen Position in dieser von mindestens einem und zuweilen von zwei der Kontaktsensoren erfaßt wird.
Wenn ein Signal nur von dem linken Sensor 21 oder dem rechten Sensor 23 einer V-Führung 17 erzeugt wird, weiß man, daß eine Pflanze vorhanden, jedoch nach links oder rechts bezüglich der Mittellinie 49 der V-Führung versetzt ist. Wenn das Fahrzeug mit den Pflanzenreihen genau ausgerichtet ist, werden Signale sowohl von dem linken Sensor 21 als auch von dem rechten Sensor 23 der linken V-Führungsanordnung 17 und von beiden Sensoren der rechten V-Führungsanordnung 18 erzeugt.
Der Umstand, daß sämtliche Getreidepflanzen etwa den gleichen Abstand von anderen Pflanzen in der gleichen Reihe (in jedem beliebigen Feld) haben, liefert eine a priori-Information dahingehend, daß eine Getreidepflanze an einer vorgegebenen Stelle, beispielsweise in einem Abstand von 0,25 m (10 inch) von der vorhergehenden Pflanze, erfaßt werden sollte. Durch Nutzung dieser a priori-Information kann das System, falls erwünscht, einen Ausfall von nur einer Pflanze ermitteln. Der Mikroprozessor 66 ist programmiert, dies zu tun, indem festgestellt wird, ob eine Pflanze innerhalb eines Zeitintervalls (Fensters) entsprechend einen Abstandsinvervall, innerhalb dessen das Antreffen einer Pflanze zu erwarten wäre, ermittelt wird oder nicht.
Eine Programmierung dieser Art ist vom Durchschnittsfachmann ohne weiteres durchzuführen. Vorzugsweise wird das Zeitintervall (Fenster) erzeugt, indem das Fenster zu einem Zeitpunkt einen halben Pflanzenzyklus nach dem jüngsten Erfassen einer Pflanze gestartet wird und das Fenster einen vollen Zyklus nach seinem Start beendet wird. Die Periode des Pflanzenzyklus, d.h. die Zeitspanne zwischen Auslenkungen, wird in einem Schieberegister eingespeichert. Die Fenster haben daher eine Dauer von einer Periode, und sie sind derart außer Phase mit dem Auslenkungsimpulszug, daß die Impulse in der Mitte der Fenster, bestimmt anhand der jeweils jüngsten Vorgeschichte, liegen. Ein zweites, anschließendes Fenster beginnt, wenn das erste Fenster endet. Die Auslenkung eines Sensors während eines Fensterintervalls zeigt das Vorhandensein einer Pflanze an. Wenn innerhalb des vorbestimmten Zeitfensters keiner der Kontaktarme (beispielsweise 35, 37) einer V-Führung ausgelenkt wird, ist keine Pflanze vorhanden. Die Anzahl von aufeinanderfolgenden Ausfällen wird von dem Mikroprozessor 66 gezählt. Eine Überlappung von Ausfällen bei den beiden erfaßten Reihen und ein Schwellwert-Zählwert für Ausfälle werden von dem Mikroprozessor gleichfalls bestimmt, der einen Alarm auslöst, um den Fahrer des Fahrzeugs aufmerksam zu machen. Selbst wenn Ausfälle vorliegen, kann die Mittelwertbildung des Pflanzenabstandes von dem Mikroprozessor 66 auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform lädt der Mikroprozessor den vorhergehenden Mittelwert anstelle einer Messung in dem Zyklus, innerhalb dessen der Ausfall auftritt. Der Mikroprozessor 66 errechnet dann wie üblich einen Mittelwert für 10 Abstände und liefert ein Ausgangssignal, das es erlaubt, das Fahrzeug selbsttätig durch einen Ausfall hindurch zu lenken. Ein vorbestimmter Grenzwert hinsichtlich der Anzahl von Ausfällen ist vorgesehen, wobei bei seinem Erreichen das Laden von Mittelwerten unterbrochen und der Fahrer aufmerksam gemacht wird.
Es kann ein Doppel-Ausfall auftreten, d.h. Getreide kann gleichzeitig sowohl in der linken Reihe 7a als auch in der rechten Reihe 7b fehlen. Wenn sich das Erntefahrzeug noch innerhalb des Feldes befindet, ist die Wahrscheinlichkeit von langen gleichzeitigen Ausfällen beider Reihen sehr gering.
Wenn ein Ausfall für beide Reihen auftritt, während das Fahrzeug eine Strecke von 2 Metern oder mehr fährt, wird dies von dem Mikroprozessor 66 als Anzeige dafür interpretiert, daß sich das Fahrzeug außerhalb des Feldes befindet, und es ertönt ein "außerhalb-des-Feldes"- Alarm.
Eine entsprechende Programmierung des Mikroprozessors 66 stellt eine Routinemaßnahme dar. Ein Signal, das jeden Ausfall von Pflanzen in der linken Reihe anzeigt, kann einer UND- Funktion zugeführt werden, und ein Signal, das jeden Ausfall von Pflanzen in der rechten Reihe erkennen läßt, kann derselben UND-Funktion zugeleitet werden. Wenn die UND- Schaltung in ununterbrochener Folge ein Signal T-mal (Zyklen) ausgibt (wobei T einer Fahrstrecke von 2 Metern entspricht), wird der "außerhalb-des-Feldes"-Alarm ausgelöst.

Fahrzeug fährt in ein Feld ein

Das vorliegende Führungssystem hat die Fähigkeit, die automatische Steuerung auf einfache Weise zu "übernehmen", wenn das Fahrzeug in ein Feld mit Geschwindigkeiten von bis zu 4,8 km/h (3 mph) und mit einem Winkel von bis zu 100 mit Bezug auf die Richtung der Reihen einfährt. Für diesen Zweck ist ein Feld-Einfahr-Algorithmus in den Mikroprozessor 66 programmiert. FIG. 7 zeigt die Funktionen des Mikroprozessors 66 bei Verwendung des Feld- Einfahr-Algorithmus. Er nutzt die Impulszüge LL usw., und nicht die Pegelsignale.
Wenn von keinem Sensor für eine vorbestimmte Anzahl von Sekunden ein Impulszug kommt, wird der Feld-Einfahr-Algorithmus entsperrt, d.h. in Bereitschaft für eine Überwachung bezüglich eines Wiedereinfahrens gebracht. Wenn dann, wie in FIG. 7 gezeigt und unten erläutert, ein Sensor mit der Erzeugung eines Impulszuges beginnt, wird das Fahrzeug in das Feld gelenkt, um das Fahrzeug in den im-Feld-Nachlaufbetrieb zu bringen.
Wenn der LL-Sensor der einzige Sensor ist, der einen Impulszug erzeugt, wird das Fahrzeug selbsttätig scharf nach links gelenkt, bis es in das Feld einfährt, wie dies durch ein logisches Signal "bereit zur Übernahme" angezeigt wird. Wenn nur der LR-Sensor einen Impulszug erzeugt, wird das Fahrzeug selbsttätig geradeaus gelenkt, bis auch der LL-Sensor mit der Erzeugung eines Impulszuges beginnt, worauf das Fahrzeug scharf nach links gelenkt wird bis das logische Signal "bereit zur Übernahme" erscheint. Symmetrische Algorithmen werden für die rechten Sensoren benutzt.
Die Bedingungen für den Abschluß der Übernahme gehen aus dem logischen Diagramm der FIG. 7 hervor. Mindestens ein Sensor der linken Reihe 7a muß einen Impulszug erzeugen, wie dies durch einen Ausgangsimpulszug von dem ODER-Gatter 122 angezeigt wird, und mindestens ein Sensor der rechten Reihe 7b muß gleichfalls innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters einen Impulszug erzeugen, wie dies durch einen Ausgangsimpulszug von dem ODER- Gatter 124 angezeigt wird. Ein UND-Gatter 126 kombiniert die Ausgangssignale der Gatter 122 und 124 und gibt bei 128 das logische Signal "bereit zur Übernahme" ab, welches dein System den Befehl gibt, zu der im-Feld-Führungssteuerung überzuwechseln. Falls erwünscht, kann das System in die im-Feld-Führungssteuerung wechseln, wenn sowohl (a) das Bereit- Signal am Anschluß 128 auftritt und (b) das gelenkte Rad innerhalb einer vorbestimmten Schwellwerttoleranz im wesentlichen geradeaus steht.

Parametrische Informationen

Ein "Datenkopfsatz" zum Einspeichern von das System beschreibenden variablen parametrischen Informationen ist in einer Vorrichtung vorgesehen, die bequem in das Steuersystem eingesteckt werden kann. Der Datenkopfsatz umfaßt vorzugsweise nur Informationen bezüglich des Getreides, z.B. den Pflanzenabstand. Wenn während des Pflanzens der Pflanzenabstand in vorbestimmter Weise bei Kurven geändert wird, kann das Abstandsmuster von den V-Führungs-Häufigkeitssensoren während des Erntevorgangs erfaßt werden, und die Daten können benutzt werden, um zu ermitteln, wie scharf die Richtungsänderung der Reihen st. Es kommt nicht sehr darauf an, ob die Pflanzen bei Richtungsänderungen in gleichen Winkelintervallen oder in gleichen linearen Abständen gepflanzt sind. Bei a priori-Informationen kann die relative Rate der Drehbewegung von jeder dieser beiden Arten von Daten abgeleitet werden; es ist jedoch einfacher, wenn die Pflanzen gleiche lineare Abstände haben.

Vorwärts-Übertragungs-Funktion des Lenksystems

Bei dem folgenden handelt es sich um eine vereinfachte Beschreibung, wie das Fahrzeug ohne die Rückführung der vorliegenden Erfindung gelenkt würde. Wenn das Fahrzeug fährt und die lenkbaren Hinterräder 53 aus ihrer Mittelstellung herausgedreht werden, beginnt sich das Fahrzeug (mit Bezug auf den Erdboden) um eine senkrechte Achse nahe seinen Vorderrädem zu drehen, wobei diese Achse als Schwenkpunkt wirkt. Ferner beginnt das Fahrzeug als Ganzes entlang einem bogenförmigen Kurs um ein Zentrum, wie den Punkt 14 der FIG. 1, zu fahren.
Das Kopfstück 52 befindet sich an der Vorderseite des Fahrzeugs, vor den Vorderrädern. Die seitliche Position des Kopfstücks 52 stellt das Integral der Winkellage der lenkbaren Räder 53 dar Nachdem die lenkbaren Räder in einen bestimmten Winkel gedreht sind, muß daher das Fahrzeug eine Strecke fahren, bevor der Effekt dieser Drehbewegung sich in nennenswerter Weise als seitliche Verlagerung des Kopfstückes 52 manifestiert.
Die Beziehung zwischen der seitlichen Verlagerung des Kopfstücks 52 und der Winkellage der lenkbaren Räder 53 kann als die Vorwärts-Übertragungs-Funktion des Fahrzeugs betrachtet werden. Diese Vorwärts-Übertragungs-Funktion des Fahrzeugs führt bei dem Steuersystem zu einer wesentlichen Phasenverschiebung (Nachlauf), weil die seitliche Verlagerung des Kopfstücks 52, wie zuvor festgestellt, proportional einem Integral der Winkelstellung der lenkbaren Räder 53 ist.

Rückführungssteuerung

Bei dem vorliegenden Lenksystem mit Rückführungssteuerung ist die gesteuerte Variable die seitliche Verlagerung des Kopfstücks 52 mit Bezug auf die Getreidereihen. Das Ziel besteht darin, eine seitliche Verlagerung von Null aufrecht zu erhalten, wodurch die Getreidereihen in den Zentren der betreffenden V-Nuten gehalten werden. Drei Rückkopplungssignale werden benutzt, um die Servoschleife zu schließen.
Das erste der drei Rückführungssignale ist ein von den Sensoren 21 usw. bereitgestelltes Proportionalsignal, das ständig die seitliche Verlagerung des Kopfstücks 52 mit Bezug auf die Getreidereihen mißt. Dadurch wird für das Seitenversetzungs-Fehlersignal (am Anschluß 99 der FIG. 4) gesorgt.
Das zweite der drei Rückführungssignale ist ein Integralsignal, das durch Integrieren des Seitenversetzungs-Fehlersignals 99 gewonnen wird. Dies geschieht in dem Integrator 110, der ein korrigierendes Rückführungssignal an seinem Ausgang 111 kumulativ aufbaut (FIG 4). Das Integral-Rückführungssignal soll Offset oder den statischen Fehler eliminieren.
Das Integrationssignal, das von dem Integrator 110 an dem Anschluß 111 bereitgestellt wird, kann dem Eingang der Additionsstufe 113 zugeführt oder von diesem abgetrennt werden, wie dies in FIG. 4 durch einen Schalter 109 symbolisch dargestellt ist. Wenn der Schalter 109 geschlossen ist, wird in der Rückführungs-Steuerschleife ein Integrationsterm bereitgestellt. Die Integrationskomponente der Rückführung macht die Schleife nicht instabil, weil das Raten- Rückführsignal an dem Anschluß 112 dazu beiträgt, die Stabilität des Systems aufrecht zu erhalten.
Das dritte Rückführungssignal ist ein Ableitungssignal, das von der Richtungsänderung des Fahrzeugs mit Bezug auf die Getreidereihen abhängt. Dieses Signal zeigt die Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs mit Bezug auf die Reihen an, und es wird von dem Mikroprozessor 66 an dem Anschluß 112 bereitgestellt. Es trägt zum Stabilisieren des Systems bei, indem es die Phasenverzögerung kompensiert, die in der Vorwärts-Übertragungs-Funktion des Fahrzeugs auftritt.
Bei der erläuterten Ausführungsform werden die drei Rückführungssignale addiert, wie dies durch die Additionsstufe 113 in FIG. 4 symbolisch angedeutet ist. Programmiertechniken für eine Signalverarbeitung dieser Art in einem digitalen Computer, beispielsweise dem Mikroprozessor 66, sind bekannt und stellen Routinemaßnahmen dar.

Automatische Steuerung der Schleifenverstärkung

FIG. 8 ist ähnlich der FIG. 4 mit der Ausnahme, daß sie eine Ausführungsform zeigt, bei der eine von der Geschwindigkeit abhängige Steuerung der Schleifenverstärkung und eine Lenkfehler-Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen sind. Die Übertragungsfunktion der vollständigen Regelschleife beinhaltet die Vorwärts-Übertragungs-Funktion des Fahrzeugteils der Schleife (siehe oben). Dies ist der Teil zwischen dem Lenkwinkel, bei dem die lenkbaren Räder gedreht werden, und der seitlichen Verlagerung der V-Führungen mit Bezug auf die Getreidereihen. Die Verstärkung dieser Vorwärts-Übertragungs-Funktion ist proportional der Fahrzeuggeschwindigkeit. Ohne automatische Verstärkungsregelung würde bei Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit die Verstärkung der Vorwärts-Übertragungs-Funktion abnehmen, so daß die Schleifenverstärkung als Ganzes sinken würde. Falls erwünscht, kann die Schleifenverstärkung des Lenksteuersystems unabhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs konstant gehalten werden, oder sie kann in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit in geregelter Weise variiert werden.
Für diesen Zweck liegt in der Regeischleife ein Verstärker 70 mit automatischer Verstärkungsregelung (AVR), um das Fehlersignal von der Additionsstufe 113 zu verstärken. Ein inverses Geschwindigkeitssignal, das der Fahrzeuggeschwindigkeit (innerhalb von Grenzen) invers proportional ist, wird von dem Impulsratendetektor 108 an dem Anschluß 71 bereitgestellt. Es kann dem AVR-Verstärker 70 über einen Schalter 69 zugeführt werden, der betätigt wird, wenn es erwünscht ist, die Schleifenverstärkung unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit konstant zu halten.
Wenn der Schalter 69 von der an Masse liegenden Position a in die Position b gebracht wird, empfängt er das Signal 71. Die Verstärkung des AVR-Verstärkers 70 ändert sich daraufhin von einer vorgegebenen festen Verstärkung zu einer variablen Verstärkung, die durch das Signal 71 selbsttätig gesteuert wird. Die Verstärkung des Verstärkers 70 ist umgekehrt proportional der Fahrzeuggeschwindigkeit. Bei Kombination mit der Vorwärts-Übertragungs- Funktion, die unmittelbar proportional der Geschwindigkeit ist, führt dies zu einer konstanten Gesamtverstärkung der Regelschleife unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Falls erwünscht, kann das Geschwindigkeitssignal bei 71 ohne weiteres so modifiziert werden (indem es versetzt und gedämpft wird), daß die Gesamtschleifenverstärkung in Abhängigkeit von einer Abnahme der Geschwindigkeit ansteigt oder abnimmt, statt konstant gehalten zu werden.
Die gerade erläuterten AVR-Komponenten sind konventionell; ihre Funktionen können gleich gut durch analoge und digitale Schaltungen ausgeführt werden.

Geschwindigkeitsänderung in Abhängigkeit von Lenkfehlersignal

Bei der Ausführungsform nach FIG. 3 ist auch eine Geschwindigkeitssteuerung 67 veranschaulicht, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs herabsetzen kann, wenn das Seitenpositions-Fehlersignal oder ein anderes Lenkfehlersignal groß wird. Die Geschwindigkeitssteuerung 67 nimmt an einem Anschluß 65a ein Steuersignal von dem Mikroprozessor 66 auf. Wenn das Fehlersignal des automatischen Lenksteuersystems einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, reduziert die Geschwindigkeitssteuerung 67 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs um einen Betrag, der von dem Betrag abhängt, um den das Fehlersignal übermäßig groß ist.
Der Schalter 63 (FIG. 8) ist vorgesehen, um die Auswahl einer beliebigen von mehreren Komponenten des Fehlersignals anstelle des Gesamtfehlersignals 113a zu ermöglichen. Zu anderen Signalen als dem Signal 113a, die mittels des Schalters 63 ausgewählt werden können, um die Geschwindigkeitsreduzierung zu steuern, gehören: Die Differenz der Pflanzenimpulsraten an dem Anschluß 112, das Seitenpegelsignal an dem Anschluß 99 und das Integrationspegelsignal, das von dem Integrator 110 ausgegeben wird.
Die Art des Steuersignals bei 65a ist aus FIG. 8 klar erkenntlich. Der Fehlersignalausgang der Additionsstufe 113 ist (bei 113a) über einen Schalter 63 mit einer Betrags-Subtraktionsstufe 65 verbunden. In der Schaltungsstufe 65 wird das Vorzeichen des Fehlersignals positiv gemacht, und eine vorbestimmte Bezugsspannung (REF) wird von dem Betrag des Fehlersignals subtrahiert. Das bei 65a auftretende Ausgangssignal der Subtraktionsstufe 65 ist daher der Überschuß des Betrags des Fehlersignals über die Bezugsspannung. Dieses Ausgangssignal 65a bestimmt den Betrag, um den die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mittels der Geschwindigkeitssteuerung 67 reduziert wird. Bekannte Erntefahrzeuge sind mit Geschwindigkeitsreduziervorrichtungen ausgestattet, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs reduzieren, wenn eine auf den Motor einwirkende große Drehmomentlast zu der Gefahr eines Abwürgens führt. Wenn beispielsweise die Motorlastkomponente, die auf den Erntevorgang zurückzuführen ist, zu groß wird, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch reduziert, wodurch die Zug- und Kopfstück-Komponenten der Motorbelastung vermindert werden. Dies kompensiert große auf den Erntevorgang zurückzuführende Lasten und vermeidet ein Abwürgen.
Die Geschwindigkeitssteuerung 67 kann auch so ausgelegt sein, daß sie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht, wenn das Fehlersignal sehr klein ist. Wenn das Leistungsvermögen der Kopfstückanordnung ungewöhnlich hoch ist, kann das Erntefahrzeug rascher als normal angetrieben werden; ein fortgesetzter rascher Antrieb würde jedoch unter allen Umständen den Fahrer ermüden. Die Geschwindigkeitssteuerung 67 erhöht die Produktivität, indem sie den Fahrer unterstützt.

Umfang

Mit zweckentsprechenden Modifikationen kann das erfindungsgemäß System natürlich auch für andere als Erntefahrzeuge verwendet werden. Es ist auch für verschiedene andere Arten von Feldfrüchten geeignet. Obwohl in den beschriebenen Ausführungsformen ein mit Software arbeitender Mikroprozessor verwendet wird, läßt sich die Erfindung statt dessen auch mit Hilfe von analoger oder digitaler Hardware ohne Software praktizieren.

Claims

1. Führungssystem, das ein Fahrzeug automatisch lenkt, um Reihen von in Abstand von einander befindlichen Pflanzen zu folgen, mit:

einer Anordnung (35, 37, 38, 40) zum Erfassen der seitlichen Lage der Reihen (7a, 7b) mit Bezug auf das Fahrzeug (2) und zum Anliefern von darauf basierenden Seiteninformationssignalen;

einer Lenkbefehlsanordnung (66, 68), welche die Seiteninformationssignale aufnimmt und Lenkbefehlssignale (113a) bereitstellt, um das Fahrzeug so zu lenken, daß es einen den Reihen folgenden Kurs fährt; und

einer Lenkbetätigungsanordnung (56), welche die Befehlssignale aufnimmt und entsprechend diesen das Fahrzeug lenkt;

gekennzeichnet durch

eine mit den Pflanzen in Kontakt kommende Anordnung (35, 37, 38, 40, 104, 106, 108) zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Fahrzeugs durch Nutzung der verschiedenen Ermittlungsfrequenzen der Pflanzenreihen an der Innenseite und der Außenseite der Kurve und zum Bereitstellen von darauf beruhenden Drehgeschwindigkeits-Rückführsignalen;

wobei die Lenkbefehlsanordnung (66, 68) zusätzlich diese Drehgeschwindigkeits-Rückführsignale aufnimmt und in Abhängigkeit von sowohl den Seiteninformationssignalen als auch den Drehgeschwindigkeits-Rückführsignalen die Lenkbefehlssignale bereitstellt.

2. Führungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Anordnung zum Erfassen der seitlichen Lage der Reihen und die Anordnung zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit der Drehung eine erste Pflanzenkontakt-Sensoranordnung (35, 37, 100, 101) aufiveisen, welche eine Reihe (7a) von Pflanzen abfängt, während sich das Fahrzeug bewegt, um die Position der Reihe seitlich mit Bezug auf das Fahrzeug zu erfassen und uni ein diese Position anzeigendes Seitenfehlersignal bereitzustellen;

wobei die erste Pflanzenkontakt-Sensoranordnung Mittel (35, 37, 100) zum Erfassen von einzelnen in der Reihe (7a) angetroffenen Pflanzen und zum Bereitstellen von Signalen aufweist, welche die Raten des Auftreffens auf Pflanzen anzeigen;

wobei auf dem Fahrzeug mindestens eine zusätzliche Pflanzenkontakt-Sensoranordnung (38, 40, 100, 101) vorgesehen ist, die sich seitlich in Abstand von der ersten Pflanzen kontakt-Sensoranordnung befindet, so daß sie eine andere Reihe (7b) von Pflanzen abfängt, um einzelne in dieser Reihe angetroffene Pflanzen zu erfassen und um Signale bereitzustellen, welche die Raten des Auftreffens auf Pflanzen anzeigen; und

wobei eine Anordnung (104, 106, 108) vorgesehen ist, welche das Drehgeschwindigkeits-Rückführsignal anhand der Differenz zwischen der Rate, mit der Pflanzen von dem ersten Sensor angetroffen werden, und der Rate, mit der Pflanzen von dem zusätz lichen Sensor angetroffen werden, erzeugt.

3. Führungssystem nach Anspruch 1, bei welchem die Anordnung zum Erfassen der seitlichen Lage der Reihen versehen ist mit:

einer Anordnung (35, 37, 38, 40) zum Ermitteln der Pflanzen jeder der beiden Reihen, wenn das Fahrzeug auf diese trifft, und zum Signalisieren des Auftretens des Auftref fens;

einer Anordnung (66) zum Messen von Kennwerten des zyklischen Abstands zwischen benachbarten Pflanzen und zum Bereitstellen von für den entsprechenden Abstand kennzeichnenden Daten für jede Reihe;

einer Anordnung (66) zum Ermitteln, daß eine Absenz einer Pflanze aufgetreten ist, mit

einer Anordnung, die anhand der Abstandsdaten ein Zeitintervailfenster vorgibt, innerhalb dessen eine Pflanze ermittelt würde, falls eine Pflanze vorhanden wäre;

einer auf die Anordnung zum Ermitteln der Pflanzen und auf das Zeitintervall fenster ansprechenden Anordnung, die bestimmt, ob innerhalb des Zeitintervall fensters eine Pflanze ermittelt wurde oder nicht, und die eine für das Vorhanden sein oder die Absenz der Pflanze kennzeichnendes Signal erzeugt;

einer auf Pflanzen-Absenz-Signale ansprechenden Anordnung (66), die bestimmt, wenii gleichzeitige Absenzen während überlappender Zyklen in beiden Reihen auftreten, und die bestimmt, wenn die Anzahl von aufeinanderfolgenden gleichzeitigen Absenzen eine vorbestimmte Anzahl erreicht, und die darauf ansprechend für den Fahrer des Fahrzeugs einen Alarm bereitstellt, der anzeigt, daß das Fahrzeug sich möglicherweise außerhalb des Feldes befindet.

4. Führungssystem nach Anspruch 3, bei dem die Anordnung (35, 37, 38, 40) zum Ermitteln der Pflanzen einer Reihe, wenn das Fahrzeug auf diese trifft, eine Anordnung aufweist, die mit den Pflanzen in Kontakt kommt, wenn das Fahrzeug die Pflanzen erreicht, und die aufgrund eines solchen Kontakts Signale erzeugt.

5. Führungssystem nach Anspruch 3, bei dem die Anordnung (66) zur Vorgabe eines Zeit intervallfensters, innerhalb dessen eine Pflanze ermittelt würde, falls eine Pflanze vorhanden wäre, versehen ist mit:

einer Anordnung, welche die Abstandsdaten aufnimmt und die Start- und Stopzeiten für jedes Zeitintervallfenster basierend auf mindestens einer kurz vorhergehenden tatsächlichen Auftreffzeit so vorgibt, daß die erwartete Ankunftszeit der nächsten erwarteten Pflanze überspannt wird.

6. Führungssystem nach Anspruch 1, bei welchem die Anordnung zum Erfassen der seitlichen Lage der Reihen versehen ist mit:

einer Anordnung (35, 37, 38, 40) zum Ermitteln der Pflanzen einer Reihe, wenn das Fahrzeug auf diese trifft, und zum Signalisieren des Auftretens des Auftreffens;

einer Anordnung (66) zum Messen von Kennwerten des Abstandes zwischen benachbarten Pflanzen und zum Bereitstellen von für den Abstand kennzeichnenden Daten;

einer Anordnung (66) zum Bestimmen eines laufenden Mittelwertes der Abstandsdaten für eine vorbestimmte Anzahl N von Pflanzen, wobei dann, wenn eine neue Abstands größe in dem Mittelwert berücksichtigt wird, die älteste Größe fallengelassen wird, und zur Ausgabe eines Wertesignals, das kennzeichnend für den N-fachen laufenden Mittelwert der Abstände ist;

einer Anordnung (66) zum Ermitteln, daß eine Pflanze ausgefallen ist, mit:

einer Anordnung; die ein Zeitintervallfenster vorgibt, innerhalb dessen eine Pflanze ermittelt würde, falls eine Pflanze vorhanden wäre;

einer auf die Anordnung zum Ermitteln der Pflanzen und auf das Zeitintervallfenster ansprechenden Anordnung, die bestimmt, ob innerhalb des Zeitintervallfensters eine Pflanze ermittelt wurde oder nicht;

einer Anordnung zum Laden eines Ersatzwertes anstelle einer gemessenen Abstandsgröße, wenn ein Ausfall aufgetreten ist;

einer Anordnung zum Zählen von aufeinanderfolgenden Vorkommen von solchen Ersatzwertladungen;

einer Anordnung zum Unterbrechen des Substitutionsprozesses, wenn die Vorkommen eine vorbestimmte Anzahl M erreichen;

wobei die Anordnung zum Bestimmen eines laufenden Mittelwertes ein Wertesignal auch ausgibt, während das Fahrzeug einen begrenzten Ausfall überfährt, so daß das Fahrzeug durch den Ausfall automatisch hindurchgelenkt werden kann.

7. Führungssystem nach Anspruch 6, wobei die Anordnung (35, 37, 38, 40) zum Ermitteln der Pflanzen einer Reihe, wenn das Fahrzeug auf diese trifft, eine Anordnung aufweist, die mit den Pflanzen in Kontakt kommt, wenn das Fahrzeug die Pflanzen erreicht, und die aufgrund eines solchen Kontakts Signale erzeugt.

8. Führungssystem nach Anspruch 6, bei dem die Anordnung zur Vorgabe eines Zeitintervallfensters, innerhalb dessen eine Pflanze ermittelt würde, falls eine Pflanze vorhanden wäre, versehen ist mit:

einer Anordnung, welche die Abstandsdaten aufnimmt und die Start- und Stopzeiten für jedes solches Zeitintervallfenster basierend auf mindestens einer kurz vorhergehenden tatsächlichen Auftreffzeit als Zeiten vorgibt, welche der erwarteten Ankunftszeit der nächsten erwarteten Pflanze vorhergehen bzw. folgen.

9. Führungssystem nach Anspruch 6, bei dem die Anordnung zum Laden eines Ersatzwertes eine Anordnung zum Speichern und Laden eines Mittelwertes einer Mehrzahl von früheren Werten anstelle einer gemessenen Abstandsgröße bei Auftreten eines Ausfalls aufweist.

10. Führungssystem nach Anspruch 6 ferner versehen mit einer auf die Anordnung zum Zählen von Vorkommen ansprechenden Anordnung zum Bereitstellen einer Ausfallanzeige für den Fahrer des Fahrzeugs, wenn eine vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Ausfällenauftritt.

11. Führungssystem nach Anspruch 1 ferner versehen mit:

(A) einer Anordnung, welche die seitliche Ausdehnung eines linken Sektors des Fahrzeugs (2) definiert, der sich über eine linke Reihe (7a) von Pflanzen erstreckt, wenn das Fahrzeug in ein Feld hineinfährt, wobei der linke Sektor einen linken Teilsektor und einen rechten Teilsektor umfaßt;

einer Sensoranordnung (35, 37), welche das Eintreffen einer Pflanze innerhalb des linken Sektors und des linken Teilsektors erfaßt und ein dieses Eintreffen anzeigendes Signal LL bereitstellt;

einer Sensoranordnung, welche das Eintreffen einer Pflanze innerhalb des linken Sektors und des rechten Teilsektors erfaßt und ein dieses Eintreffen anzeigendes Signal LR bereitstellt;

(B) einer Anordnung, welche die seitliche Ausdehnung eines rechten Sektors des Fahrzeugs definiert, der in Abstand von dem linken Sektor liegt und der sich über eine rechte Reihe (7b) von Pflanzen erstreckt, wobei dieser rechte Sektor einen linken Teilsektor und einen rechten Teilsektor umfäßt;

einer Sensoranordnung, welche das Eintreffen einer Pflanze innerhalb des rechten Sektors und des linken Teilsektors erfaßt und ein dieses Eintreffen anzeigendes Signal RL bereitstellt;

einer Sensoranordnung (38, 40), welche das Eintreffen einer Pflanze innerhalb des rechten Sektors und des rechten Teilsektors erfaßt und ein dieses Eintreffen anzeigendes Signal RR bereitstellt;

(C) einer Anordnung, die, wenn nur das Signal LL vorhanden ist, stark links lenkt, bis der Abschluß der Datenerfassung ermittelt wird;

einer Anordnung, die, wenn nur das Signal LR vorhanden ist, geradeaus lenkt, bis ein LL-Signal beginnt, und dann stark links lenkt, bis der Abschluß der Datenerfassung ermittelt wird;

einer Anordnung, die, wenn nur das Signal RL vorhanden ist, geradeaus lenkt, bis ein RR-Signal beginnt, und dann stark rechts lenkt, bis der Abschluß der Datenerfassung ermittelt wird;

einer Anordnung, die, wenn nur das Signal RR vorhanden ist, stark rechts lenkt, bis der Abschluß der Datenerfassung ermittelt wird;

(D) einer Anordnung zum Ermitteln, wenn die Datenerfassung abgeschlossen ist, wobei diese Anordnung eine Logikanordnung aufweist, welche ermittelt, wenn mindestens eines der LL- und LR-Signale vorhanden ist und mindestens eines der RL- und RR-Signale vorhanden ist.

12. Führungssystem nach Anspruch 1 ferner versehen mit einer auf dem Fahrzeug (2) befindlichen Pflanzenkontakt-Sensoranordnung (21), die Pflanzen erfaßt, auf welche die Sensoranordnung trifft, und die daraufhin Pflanzenanzeigesignale bereitstellt; einer Anordnung (101), welche die Pflanzenanzeigesignale nutzt, um Seitenpositionssignale anzuliefern, welche die seitliche Lage der Pflanzen mit Bezug auf das Fahrzeug anzeigen;

einer Anordnung (100, 108), welche die Pflanzenanzeigesignale für das Anliefern von Häufigkeitsdifferenzinformationssignalen bezüglich der Differenz zwischen der Häufigkeit des Antreffens von Pflanzen in der rechten Reihe (7b) mit Bezug auf diejenige von Pflanzen in der linken Reihe (7a) nutzt, um die Änderungsrate des Fahrzeugkurses zu bestimmen;

einer Anordnung (113), die mindestens die Seitenpositionsinformationssignale und die Häufigkeitsdifferenzinformationssignale aufnimmt und auf diese ansprechend die Lenkbefehlssignale liefert.

13. Führungssystem nach Anspruch 1 ferner versehen mit.

einer auf dem Fahrzeug befindlichen Pflanzensensoranordnung (21), die angetroffene Pflanzen erfaßt und ein Seitenpositionsrückführungssignal (99) anliefert, das die seitliche Position der Pflanzen mit Bezug auf das Fahrzeug anzeigt;

einer Anordnung (110) zum Integrieren des Seitenpositionsrückführungssignals und zum Anliefern eines Integrationsrückführungssignals (111);

einer Pflanzensensoranordnung (108), die Signale basierend auf der Differenz zwischen der Häufigkeit des Antreffens von Pflanzen in der rechten Reihe und der Häufigkeit des Antreffens von Pflanzen in der linken Reihe anliefert, um die Änderungsrate des Kurses des Fahrzeugs zu bestimmen und dementsprechend ein Rückführungssignal (112) anzuliefern;

einer Anordnung (113), die mindestens das Seitenpositionsrückführungssignal (99) und das Integrationsrückführungssignal (111) sowie das Häufigkeitsdifferenzruckführungssignal (112) aufnimmt und auf diese ansprechend die Lenkbefehlssignale (113a) liefert einer Lenkbetätigungsanordnung (68, 56), welche die Lenkbefehlssignale aufnimmt und darauf ansprechend die lenkbaren Räder (53) des Fahrzeugs entsprechend den Lenkbefehlssignalen ausrichtet und so das Fahrzeug derart lenkt, daß es den Reihen folgt

14. Führungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner versehen mit: einer Signalverarbeitungsanordnung (64), welche die Befehissignale (113a) aufnimmt und ein Geschwindigkeitssteuersignal (65a) liefert, das von dem Betrag der Befehlssignale (113a) abhängt; und

einer Geschwindigkeitssteueranordnung (67), welche das Geschwindigkeitssteuersignal aufnimmt und darauf ansprechend das Steuern der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (2) unterstützt.

15. Führungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner versehen mit:

einer Anordnung (108) zum Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und zum Erzeugen eines von dieser Geschwindigkeit abhängenden Signais (71); und

einer automatischen Verstärkungsregelungsanordnung (70), welche das geschwindigkeitsabhängige Signal (71) aufnimmt, um die Schleifenverstärkung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (2) zu steuern.