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FACHGEBIET DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf das Abtasten der Eigenschaften eines Feldes (z. B. Kornfeuchtigkeitsgehalt,
Getreideernteertrag, Bodenverdichtung, Höhe usw.) an einer Vielzahl
von Orten darin und das Anzeigen der Eigenschaften auf einer elektronischen
Anzeige, die sich in einem zugehörigen
Landwirtschaftsfahrzeug befindet. Insbesondere bezieht sich die
Erfindung auf das Anzeigen einer Karte eines Bereiches des Feldes
mit einem gewünschten
Maßstab,
die sichtbare Kennzeichen der aktuellen Fahrzeugposition und der
Eigenschaftsdaten enthält,
die gesammelt werden, und auf das dynamische Neuzeichnen der Karte
mit dem gewünschten
Maßstab,
um die sichtbaren Kennzeichen angezeigt zu lassen, wenn sich das
Fahrzeug derart bewegt hat, dass der Ort des Fahrzeugs nicht mehr dem
angezeigten Bereich entspricht.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die Landwirtschaftsforschung hat
ergeben, dass das Management der Ernteerträge unter Berücksichtigung
der räumlichen
Veränderungen,
die oft in einem gegebenem Feld in der Landwirtschaft vorhanden
sind, optimiert werden kann. So kann zum Beispiel durch Variieren
der landwirtschaftlichen Einsatzgüter für ein Feld gemäß den örtlichen
Bedingungen innerhalb des Feldes ein Landwirt den Ernteertrag als
Funktion der Einsatzgüter
optimieren, wobei Umweltschäden
verhindert oder minimiert werden. Diese Managementtechnologie ist
als Präzions-, spezifische Vorgabe-
oder räumlich
variable Landwirtschaft bekannt geworden.
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Das Management eines Feldes unter
Verwendung von Präzisionslandwirtschaftstechnologien erfordert
das Sammeln und Verarbeiten von Daten, die sich auf ortsspezifische
Eigenschaften des Feldes beziehen. Allgemein werden ortsspezifische
Eingabedaten in Echtzeit oder Offline analysiert, um eine Vorgabekarte
zu erzeugen, welche die gewünschten Mengenverteilungen
eines landwirtschaftlichen Einsatzguts enthält. Ein Steuersystem liest
die Daten von der Vorgabekarte und erzeugt ein Steuersignal, das
einer Steuereinrichtung für
eine variable Menge zugeführt
wird, die angepasst ist, ein landwirtschaftliches Einsatzgut in
einer Menge auf das Feld auszubringen, die sich als eine Funktion
des Ortes verändert.
Steuereinrichtungen. für
eine variable Menge können
an landwirtschaftlichen Fahrzeugen zusammen mit Ausbringungseinrichtungen
für variable Mengen
angebracht werden, und sie können
verwendet werden, um die Ausbringungsmengen von Saatgut, Düngemitteln,
Insektiziden, Herbiziden oder anderen Einsatzgütern zu steuern. Der Einfluss
der Einsatzgüter
kann durch Sammeln von Daten über
den ortsspezifischen Ertrag und Feuchtigkeitsgehalt und in-Beziehung-setzen
dieser Daten mit den landwirtschaftlichen Einsatzgütern analysiert
werden, wodurch es dem Benutzer erlaubt wird, die Mengen und die
Kombinationen der landwirtschaftlichen Einsatzgüter zu optimieren, die auf
das Feld ausgebracht werden.
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Die räumlich variablen Eigenschaftsdaten können durch
manuelles Messen, Fern-Erfassen oder Erfassen während der Arbeitsvorgänge auf
dem Feld erhalten werden. Manuelle Messungen schließen normalerweise
das Nehmen einer Bodenprobe und das Analysieren des Bodens in einem
Laboratorium ein, um Nährstoffdaten
oder Bodenzustandsdaten, wie zum Beispiel den Bodentyp oder die
Bodenklassifikation, zu bestimmen. Das Durchführen manueller Messungen ist
jedoch arbeitsintensiv und wegen der hohen Probennahmekosten wird
nur eine beschränkte
Anzahl von Datenerfassungen durchgeführt. Das Fern-Erfassen kann
das Durchführen
von Luftaufnahmen oder das Erzeugen von Spektralabbildungen oder
Spektralkarten aus der Luft oder von Multispektral-Sensoren vom
Weltraum aus beinhalten. Spektraldaten aus der Fern-Erfassung sind
jedoch oft schwer mit einer präzisen
Position in einem Feld oder mit einer spezifisch quantifizierbaren
Eigenschaft des Feldes in Beziehung zu bringen. Sowohl manuelle
Messungen als auch das Fern-Erfassen erfordern, dass der Nutzer,
abgesehen von den normalen Arbeitsgängen, auf dem Feld eine Inspektion
aus der Luft oder vom Erdboden aus durchführen muss.
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Räumlich
variable Eigenschaftsdaten können
auch bei den normalen Arbeitsvorgängen auf dem Feld unter Verwendung
von Sensoren erfasst werden, die von einem Mähdrescher, einem Traktor oder
einem anderen Fahrzeug getragen werden. Eine Vielfalt von Eigenschaften
kann erfasst werden, einschließlich
Bodeneigenschaften (z. B. organische Bestandteile, Fruchtbarkeit,
Nährstoffe,
Feuchtigkeitsgehalt, Verdichtung und Topografie oder Höhenlage),
Ernteeigenschaften (z. B. Höhe,
Feuchtigkeitsgehalt oder Ertrag) und landwirtschaftliche Einsatzgüter, die
dem Feld zugeführt
werden (z. B. Düngemittel,
Herbizide, Insektizide, Saatgut, kulturelle Praktiken oder verwendete
Bodenbearbeitungstechnologien). Andere räumlich variable. Eigenschaften können manuell
erfasst werden, wenn ein Feld durchquert wird (z. B. Insekten- und
Unkrautbefall oder Landmarken). Wie diese Beispiele zeigen, beinhalten
Eigenschaften, die mit einem spezifischen Ort in Beziehung gebracht
werden, Daten, die auf die lokalen Bedingungen des Feldes, landwirtschaftliche Einsatzgüter, die
auf das Feld ausgebracht werden und auf Ernterträge von dem Feld bezogen sind.
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Das Erhalten von Eigenschaftsdaten
während
der normalen Arbeitsvorgänge
auf dem Feld ist gegenüber
dem manuellen Messen und dem Fern-Erfassen vorteilhaft, weil weniger
Arbeitsaufwand erforderlich ist, mehr Datenerfassungen durchgeführt werden
können,
die Datenerfassungen leichter mit spezifischen Positionen in Beziehung
zu bringen sind und separate Feldinspektionen nicht erforderlich
sind. Die gesammelten Daten sind jedoch nur genau und vollständig, wenn
das Landwirtschaftsfahrzeug über
jede Position in dem Feld fährt.
Das Bereitstellen einer elektronischen Anzeige in der Fahrzeugkabine,
welche eine Karte des Gebietes zeigt, das überquert wird, würde eine
Rückkopplung zu
einem Landwirt zur Verfügung
stellen, der das Feld bearbeitet. Eine solche elektronische Anzeige würde den
Landwirt dabei unterstützen,
die Bereiche des Feldes, die bearbeitet sind, zu bestimmen und einen
effektiven Weg über
das verbleibende Gebiet zu planen. Eine Anzeige mit sichtbaren Kennzeichen
einer gemessenen Eigenschaft würde
das Überwachen
der Eigenschaft unterstützen,
während
das Feld bearbeitet wird.
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Das Bereitstellen einer leicht ablesbaren elektronischen
Anzeige, die eine Karte des überquerten
Gebiets, korreliert mit visuellen Kennzeichen einer gemessenen Eigenschaft
anzeigt, ist wegen der Skalierungsanforderungen einer solchen Anzeige schwierig.
Das Festlegen des Maßstabs
ist schwierig, weil sich die Grenzen des angezeigten Gebiets verändern, wenn
das Gebiet durch Ortsdaten definiert wird, die während. der Fahrt des Fahrzeugs empfangen
werden. Das Problem kann noch schwieriger sein, wenn die Grenzen
des Feldes unbekannt sind, da keine manuelle oder Fern-Inspektion
des Feldes durchgeführt
wurde, oder wenn die Daten von einer solchen Inspektion nicht in
einem Format vorliegen, das durch das Anzeigesystem verwendbar ist. Eine
solche Anzeige sollte sichtbare Kennzeichen der abgetasteten Eigenschaft
enthalten, die das Fahrzeug in jeder Richtung umgeben, um zu zeigen, wie
die Eigenschaft über
das Feld variiert.
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WO 95/02318 A offenbart ein Verfahren
zum Arbeiten auf fruchtbaren Ländereien,
insbesondere zum Verteilen oder Entfernen von Substanzen oder anderen
Objekten auf oder von Bodenabschnitten und/oder zum Inspizieren
von Bodenabschnitten, und bezieht sich insbesondere auf landwirtschaftliche
fruchtbare Gebiete. Diese Druckschrift offenbart einen Handlungsplan,
der die Menge zu verteilenden Düngemittels
angibt.
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EPA-A-0 120 487 offenbart ein Kartenanzeigesystem
für Straßenfahrzeuge,
bei dem Ortskoordinaten von einem Kartendaten-Speichermedium geladen
werden und Orts- und Routeninformationsstrings enthalten. Wenn das
Fahrzeug einen Kartenwechselrahmen erreicht, wird eine neue Anzeigekarte
mit dem aktuellen Positionsanzeigepunkt als dem zentralen Punkt
des Anzeigebildschirms angezeigt. Diese Druckschrift betrifft ein
Navigationssystem für
ein Straßenfahrzeug.
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EP-A-0 576 121 offenbart eine Düngemittelverteilungsvorrichtung
mit variabler Rate. Das System weist einen Bodenkartenanalysator
auf, der, wenn er aktiviert ist, kontinuierlich Bodenproben nimmt,
während
sich der Traktor über
das Feld bewegt, und die Bodenprobe analysiert, um den Bodentyp
und das Düngemittelniveau
zu bestimmen.
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Reitz und Kutzbach, "Investigations on
a Particular Yield Mapping System for Combine Harvesters", Computers and Electronics
in Agriculture 14 (1996), 137–150
offenbart einen Mähdrescher,
der eine Körnereigenschaftsmessung,
einen GPS-Sensor und einen DGPS-Sensor aufweist.
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Auernhammer et al., "GPS for Yield Mapping on
Combines", Computers
and Electronics in Agriculture 11 (1994), 53–68 offenbart Untersuchungen
der Ertragserfassung von Körnern
mit Mähdreschern
unter Verwendung von Positionserfassung mit GPS und eines Datenerfassungssystems.
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Die vorliegenden landwirtschaftlichen
Kartierungssysteme beziehen sich nicht auf diese Probleme. In einem
System steht dem Operator eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs eine
nichtgrafische Anzeige zur Verfügung,
die Informationen einschließt, wie z.
B. den momentanen Ertrag, Feuchtigkeitsgehalt und den GPS-Zustand. Die Anzeige
stellt jedoch keine graphische Karte des Feldes dar und erlaubt
es einem Benutzer nicht, die Eigenschaft, außer an dem Ort, an dem er sich
zur Zeit befindet, zu überwachen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein
System bereit, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist. Weitere Ausführungsformen
werden durch die abhängigen
Ansprüche
definiert.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung ist aus der nachfolgenden
ausführlichen
Beschreibung, ausgeführt
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Teile
beziehen, umfassender zu verstehen, wobei die Zeichnungen zeigen
in
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1 ein
Blockdiagramm, welches ein ortsspezifisches landwirtschaftliches
System darstellt, welches- Fahrzeuge aufweist, die mit Sensoren
für das
Abtasten ortsspezifischer Eigenschaften eines Feldes und mit elektronischen
Anzeigevorrichtungen für
das Anzeigen sichtbarer Kennzeichen in den Fahrzeugkabinen ausgerüstet sind.
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2 eine
Datenstruktur, in der ein Satz von Daten, welcher eine räumlich variable
Eigenschaft eines landwirtschaftlichen Feldes repräsentiert,
im Speicher gespeichert ist.
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3 eine
Karte eines landwirtschaftlichen Feldes, angezeigt auf einer elektronischen
Anzeigevorrichtung in einer Fahrzeugkabine, die sichtbare Kennzeichen
einer Eigenschaft des Feldes enthält.
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4A bis 4F eine Folge von Karten
eines landwirtschaftlichen Feldes, die sichtbare Kennzeichen einer
Eigenschaft des Feldes, angezeigt auf einer elektronischen Anzeigevorrichtung,
enthält,
wenn für
die Eigenschaft repräsentative
Daten erfasst werden und sich die Datenverarbeitungseinheit von 1 in einem Schwenk-Betriebszustand
befindet.
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5A bis 5C eine Folge von Karten
eines landwirtschaftlichen Feldes, die sichtbare Kennzeichen einer
Eigenschaft des Feldes, angezeigt auf einer elektronischen Anzeigevorrichtung,
enthält,
wenn für
die Eigenschaft repräsentative
Daten erfasst werden und sich die Datenverarbeitungseinheit von 1 in einem automatischen
Umskalierungs-Betriebszustand befindet.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Bezug auf 1 nehmend, umfasst ein ortsspezifisches
landwirtschaftliches System 100 vorzugsweise ein oder mehrere
Kernsysteme 102, die Datenverarbeitungsfunktionen für verschiedene landwirtschaftliche
Fahrzeuge, einschließend
Traktoren und Mähdrescher,
zur Verfügung
stellen. In einem typischen landwirtschaftlichen System ist jeder Traktor
oder Mähdrescher
mit seinem eigenen Kernsystem 102 ausgerüstet. Jeder
Traktor ist weiterhin mit einem Gerätesystem 104, das
für die
vorliegende Arbeitsaufgabe geeignet ist, ausgerüstet und das Kernsystem 102 des
Traktors kommuniziert mit dem Gerätesystem 104 über den
Bus 106. Gleichermaßen
ist auch jeder Mähdrescher
mit einem Ertragserfassungssystem 106 ausgerüstet und
das Kernsystem des Mähdreschers
kommuniziert mit dem Ertrags-Erfassungssystem 108 über den
Bus 110.
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Vorzugsweise ist das Kernsystem 102 abnehmbar
und kann an einer Vielzahl von landwirtschaftlichen Fahrzeugen installiert
werden. Installiert auf einem mit einem Gerätesystemsystem 104 ausgerüsteten Traktor
kann das Kernsystem 102 ausgestaltet sein, um in einer "Ausbringungs"-Betriebsweise zu
arbeiten, in welcher es Ausbringungsmengen-Daten sammelt, steuert,
aufzeichnet und anzeigt. Die angezeigten Daten können entweder die erwünschten
Ausbringungsmengen-Daten (z. B. die Vorgabekarte) oder die aktuellen
Ausbringungsmengen-Daten (z. B. die erfasste Rückkopplung) umfassen. Installiert
auf einem mit einem Ertragserfassungssystem 108 ausgerüsteten Mähdrescher,
kann das Kernsystem 102 ausgestaltet sein, um in der "Ernte"-Betriebsweise zu arbeiten, in der es
Erntedaten (z. B. Ertrag oder Feuchtigkeitsgehalt) sammelt, aufzeichnet
und anzeigt. Das Kernsystem 102 kann auch in einer "Erkundungs"-Betriebsweise arbeiten, in
der es Daten aufzeichnet und anzeigt, die von einem Benutzer beobachtet
und eingegeben werden. Das Kernsystem 102 kann auch während der
Erkundung oder beim Sammeln von Bodenproben Richtungs- oder Positionsunterstützung zur
Verfügung stellen.
Erfassungs- und Steuerfunktionen, die eine spezielle Eingabe- und
Ausgabeverarbeitung erfordern, werden außerhalb des Kernsystems 102 durchgeführt.
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Das Landwirtschaftssystem 100 weist
weiterhin eine Arbeitsstation oder einen Personalcomputer 112 auf,
die sich in dem Büro
des Landwirtschaftsbetriebs befinden oder tragbar sein können. Ein
Kommunikationsmedium wird verwendet, um ortsspezifische Daten zwischen
dem Kernsystem 102 und dem Computer 112 zu übertragen.
Vorzugsweise weisen das Kernsystem 102 und der Computer 112 jeder eine
Lese-/Schreib-Schnittstelle (nicht dargestellt) für eine herausnehmbare
Speicherkarte 114 auf, die zwischen dem Kernsystem 102 und
dem Computer 112 transportiert werden kann. Die Speicherkarten 114 können Karten
vom Typ II PCMCIA, hergestellt von der Centennial Technologies,
Inc., sein. Es können
jedoch auch andere Kommunikationsmedien verwendet werden (z. B.
Diskette oder Festplatte, Funk; Infrarot, RS-232/485-Verbindungen,
usw.). Die Speicherkarte 114 wird verwendet, um ortsspezifische
Eigenschaftsdaten vom Kernsystem 102 zu dem Computer 112 und
um Vorgabekarten von dem Computer 112 zu dem Kernsystem 102 zu übertragen.
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Das Kernsystem 102 weist
eine Universal-Datenverarbeitungsein heit (DPU) 116 auf,
welche mit dem Fahrzeugoperator über
eine Benutzerschnittstelle 118 über die Verbindungen 120 kommuniziert
(z. B. eine RS-232/485-Schnittstelle, eine Standard-Tastatur-Schnittstelle).
Die DPU 116 weist einen Prozessor (z. B. einen Prozessor 486DX oder einen
Pentium®-Mikroprozessor) und
verschiedene Speichertypen auf, die Permanentspeicher (PROM, EEPROM
oder FLASH) und flüchtige
Speicher (RAM) sein können.
Der Prozessor führt
ein Programm aus, das in dem Permanentspeicher gespeichert ist und
der flüchtige
Speicher (RAM) kann eine Batterie-Sicherungsschaltung enthalten.
Alternativ kann die DPU 116 unter Verwendung von auf den Zweck
zugeschnittener Spezialausrüstung
oder von festverdrahteten Logikschaltungen implementiert sein. Die
Benutzerschnittstelle 118 weist eine graphische Benutzerschnittstelle 122 mit
Cursorsteuerung (z. B. Maus, Joystick oder Vierwege-Schalter mit
den Positionen oben, unten, rechts und links), zuordnungsfähige Schalter 124 (z.
B. Druckknöpfe),
die durch den Prozessor konfigurierbar sind, eine Tastatur 125 und
eine Sprach-Kommunikations-Schnittstelle 126 auf.
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Die DPU 116 ist ausgestaltet,
um Anzeigesignale zu erzeugen, die der umkonfigurierbaren Anzeigevorrichtung 128 (zum
Beispiel eine Kathodenstrahlröhre,
ein LCD-Flachbildschirm) über
die Kommunikationsverbindung 130 zugeführt werden. Die Anzeigevorrichtung 128 ist
vorzugsweise ein Aktivmatrix-LCD-Bildschirm,
der in der Lage ist, Bewegtbild-Videos und eine Anzahl von Farben
unter verschiedenen Umgebungslichtbedingungen anzuzeigen. Die Anzeigevorrichtung 128 ist
weiterhin in der Lage graphische und alphanumerische Zeichen anzuzeigen.
Die Anzeigevorrichtung 128 wird unter anderem verwendet,
um die laufende Konfiguration der zuordnungsfähigen Schalter 124 anzuzeigen.
Die DPU 116, die Benutzerschnittstelle 118 und
die Anzeigevorrichtung 128 sind so in der Fahrzeugkabine angeordnet,
dass der Benutzer bequemen Zugriff auf die Benutzerschnittstelle 118 und
eine ungehinderte Sicht auf die Anzeigevorrichtung 128 hat.
Das Kernsystem 102 kann auch einen Drucker 132 in
der Kabine aufweisen, der über
eine Schnittstelle 13 (z. B. eine RS-232-Verbindung) mit
der DPU 116 kommuniziert.
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Die DPU 116 empfängt Signale,
die die Geschwindigkeit des Fahrzeuges repräsentieren, von dem Sensor für die Geschwindigkeit über dem
Boden 134 über
die Schnittstelle 136 (z. B. eine Frequenz-Schnittstelle).
Der Sensor für
die Geschwindigkeit über
dem Boden 134 kann ein magnetischer Erfassungssensor sein,
der ausgestaltet ist, die Drehzahl der Fahrzeugräder oder der Transmission zu
erfassen oder er kann aus einer Radarvorrichtung bestehen, die an
der Fahrzeugkarosserie angebracht ist. Die Geschwindigkeitssignale
können
von der DPU 116 verwendet werden, um die zurückgelegte Entfernung
zu berechnen, wie es nachfolgend beschrieben wird.
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Die DPU 116 kommuniziert
auch mit einer Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138, welche
Ortssignale erzeugt, welche die Fahrzeugposition repräsentieren.
Die Schaltung 138 kann einen Global Positioning System
(GPS)-Signalempfänger 140 und
einen Differential-GPS (DGPS)-Signalempfänger 144 mit einer
zugehörigen
Antenne 146 aufweisen. Anstatt der Antennen 142 und 146 kann
eine einzelne Antenne verwendet werden. Der GPS-Empfänger 140 kann,
zum Beispiel, von der Trimble Navigation Ltd. of California und
der DGPS-Empfänger 149 von der
Satloc, Inc. of Arizona hergestellt sein. Der GPS-Empfänger 140 bestimmt
die geographischen Längen-
und Breitenkoordinaten (und die Höhe) des Fahrzeugs aus den durch
das GPS-Satellitennetzwerk übertragenen
Signalen. Die Genauigkeit der Positionsdaten wird durch Zuführen von
Korrektursignalen verbessert, die durch den DGPS-Empfänger empfangen
werden. Die Differential-Korrektursignale werden verwendet, um Fehler
zu korrigieren, die in GPS-Signalen vorhanden sind, welche das selektive Verfügbarkeits-Fehlersignal,
hinzugefügt
zu den GPS-Signalen
durch die US-Regierung, aufweisen. Die DPGS-Korrektursignale werden durch die US-Coast
Guard und durch kommerzielle Dienstleister übertragen. So weist zum Beispiel
das Omnistar DPGS-System von der John. E. Chance & Assoc. of Texas ein
Netzwerk von zehn landbasierten Differential-Bezugsstationen auf, die Korrektursignale
zu einer Masterstation senden, welche die Signale zu einem Satelliten
für den
Rundfunk in ganz Nordamerikas hochlädt. Die GPS-Differential-Korrektursignale können auch
von einer örtlichen
Basisstation, wie zum Beispiel von dem Dach eines Gebäudes übertragen
werden. In einer bevorzugten Ausführung weist die DPU 116 eine
Schnittstelle mit dem SATLOC L-Band Integrated TerraStar DPGS-System über eine
RS-485 Kommunikationsverbindung auf.
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Wenn das Kernsystem 102 auf
einem Traktor installiert ist, kommuniziert die DPU 116 über den Bus 106 mit
dem Gerätesystem 109.
Das Gerätesystem. 104 kann
eine Steuereinrichtung oder mehrere Steuereinrichtungen für variable
Mengen 148, Betätigungseinrichtungen
für variable
Mengen 149 und Ausbringungs-Sensoren 150 aufweisen.
Die DPU 116 liest die Ausbringungsmengendaten für einen speziellen
Feldort aus einer Vorgabekarte (die durch den Computer 112 geliefert
werden kann) oder liest eine Eingabevorrichtung, wie zum Beispiel
ein Potentiometer (nicht dargestellt), das verwendet wird, um eine
gewünschte
Ausbringungsmenge manuell einzustellen und sie erzeugt Befehle,
die zu den Steuereinrichtungen für
variable Mengen 148 gesendet werden. Die Befehlsausgaberate
ist eine Funktion der Geschwindigkeit des Traktors und der gewünschten
Ausbringungsmenge. So erfordert zum Beispiel eine erhöhte Geschwindigkeit
eine erhöhte
Ausgaberate, um eine konstante gewünschte Ausbringungsmenge einzuhalten.
In Reaktion darauf erzeugen die Steuerungseinrichtungen 148 Steuersignale, die
den Betätigungseinrichtungen
für variable
Mengen 149 zugeführt
werden. Die Ausbringungssensoren 150 liefern Rückkopplungssignale,
welche die aktuellen Ausbringungsmengen repräsentieren, um einen geschlossenen
Regelkreis zu ermöglichen.
Systeme für
variable Ausbringungsmengen weisen zum Beispiel eine Steuereinrichtung
für eine
Pflanzmaschine mit variabler Menge von Rawson Control Systems of
Iowa und einen Düngemittelstreuer
für variable
Mengen von der Soil Teq., Inc. of Minnesota auf. Der Bus 106 kann
ein RS-485-Bus für
eine Einkanal-Steuereinrichtung für variable Mengen oder ein J-1939-Gerätebus für eine Mehrkanal-Steuereinrichtung
sein.
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Der Traktor kann auch ortsspezifische
Sensoren aufweisen, die ausgestaltet sind, Eigenschaften eines Feldes
während
der Arbeitsgänge
auf dem Feld zu erfassen und die Informationen der DPU 116 mitzuteilen,
selbst wenn der Traktor nicht mit den Steuereinrichtungen für variable
Mengen ausgerüstet
ist. So kann zum Beispiel ein Traktor, der einen Pflug zieht, mit
Sensoren für
das Überwachen
der ortsspezifischen Eigenschaften (z. B. Widerstandskraft, Geräteposition),
wenn das Feld bearbeitet wird, ausgerüstet sein. Ein Traktor mit
einem Steuerungsystem für
eine Anhängevorrichtung
ist in US-Patent Nr. 5,421,416 beschrieben. Ein Traktor, wie er
hierin verwendet wird, umfasst verschiedene landwirtschaftliche
Fahrzeuge, an denen Geräte,
wie zum Beispiel Pflanzmaschinen oder Düngemittelstreumaschinen, befestigt
sind.
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Wenn das Kernsystem 102 auf
einem Mähdrescher
montiert ist, kommuniziert die DPU 116 über die Verbindung 110,
die RS-232/485-Signale
transportieren kann, mit dem Ertragserfassungssystem 108.
Das Ertragserfassungssystem 108 weist normalerweise einen
Ertrags-Durchsatzsensor 152 und einen Feuchtigkeitssensor 154 auf.
Der Ertrags-Durchsatzsensor 152 kann einen Massendurchsatz-Sensor
vom Stoßtyp
aufweisen, der an einer Stahlplatte befestigt ist, auf die das Korn
trifft, das den Rein-Korn-Elevator des Mähdreschers passiert, um die
Kraft des Kornstroms zu messen. Der Feuchtigkeitssensor 154 kann
ein kapazitiver Sensor sein, der an der Unterseite der Kornbehälter-Körnerschnecke des
Mähdreschers
montiert ist, um den Feuchtigkeitsgehalt des Korns zu messen, das
nahe dem Sensor durchtritt. Der Feuchtigkeitssensor 154 kann einen
Korntemperatursensor aufweisen, um die Kornfeuchtigkeitssignale
für die
Temperatur zu kompensieren. Die DPU 116 empfängt die
erfassten Signale von dem Durchsatzsensor 152 und von dem Feuchtigkeitssensor 154 und
empfängt
Ortssignale von der Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138,
die die Positionen des Mähdreschers
repräsentieren,
an denen der Korndurchsatz und der Feuchtigkeitsgehalt gemessen
wurden. Die Korndurchsatz- und Feuchtigkeitsgehaltssignale werden
verarbeitet, um Daten zu bilden, die für die entsprechende Eigenschaft
repräsentativ
sind und diese Daten werden mit den Ortsdaten in Beziehung gesetzt,
die für
die Ortssignale repräsentativ
sind. Die in Beziehung gesetzten Daten werden auf der Speicherkarte 114 oder
in einem anderen Speicher gespeichert.
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Um die Korndurchsatzsignale in Ertragsdaten
umzuwandeln, wird die von dem Mähdrescher
zurückgelegte
Strecke bestimmt, indem die Geschwindigkeit des Mähdreschers
mit der vergangenen Zeit multipliziert wird. Die Geschwindigkeit
kann auf Signalen basieren, die durch den Geschwindigkeitssensor 134 erfasst
werden oder sie kann durch Berechnen der Differenz zwischen aufeinanderfolgenden, von
der Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138 empfangenen Positionssignalen
und Dividieren durch die vergangene Zeit berechnet werden. Der Ertrag
(z. B. Bushel/Acre) wird durch Dividieren der Menge des erfassten
Getreides (z. B. Bushel) durch die Fläche des abgeernteten Feldes
(z. B. Acre) bestimmt, wobei die Menge des erfassten Getreides das
Produkt des Korndurchsatzes und der Zeit und die Fläche das Produkt
der Schnittbreite und der zurückgelegten Strecke
ist.
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In einer Ausführung empfängt die DPU 116 serielle
RS-485-Kommunikationssignale von einer Ertragsmoduleinheit (YMU) 155,
die dazu ausgestaltet ist, die Datenverarbeitung für das Ertragserfassungssystem 108 durchzuführen. Das
Verwenden einer separaten YMU entlastet die Datenverarbeitungsfunktionen
der DPU 116 und minimiert die Verdrahtung zwischen dem
Mähdrescher
und der DPU. Die YMU 155 empfängt die erfassten Signale von dem
Durchsatzsensor 152, dem Feuchtigkeitssensor 154,
einem Schneidwerk angehoben/abgesenkt-Sensor 156, einen
Elevatorgeschwindigkeitssensor 158 und einen Sensor für die Geschwindigkeit über dem
Boden 160. Der Sensor angehobenes/abgesenktes Schneidwerk 156 erfasst
die Stellung des Schneidwerks des Mähdreschers, um zu erkennen, ob
der Mähdrescher
erntet. Wenn die Schneidwerkposition oberhalb eines vorprogrammierten
Werts liegt, nimmt die YMU 155 an, dass der Mähdrescher nicht
erntet und es werden keine Ertragsinformationen berechnet. Ein System
für das
Steuern und Anzeigen des Zustands eines Mähdrescherschneidwerks ist in
dem US-Patent Nr. 5,465,560 beschrieben. Der Elevatorgeschwindigkeitssensor 158 erfasst
die Geschwindigkeit des Reinkorn-Elevators, um die Geschwindigkeit
zu bestimmen, mit der das Korn den Elevator passiert. Die Signale
von dem Sensor 158 können
verwendet werden, um die Ertragsberechnungen für die Verzögerung, bevor das geerntete
Korn erfasst ist, zu kompensieren. Der Sensor für die Geschwindigkeit über dem
Boden 160 erfasst die Geschwindigkeit des Mähdreschers über dem
Boden und kann der gleiche Sensor sein, wie der Sensor für die Geschwindigkeit über dem
Boden 134 oder diesem ähnlich
sein.
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Die YMU 155 verwendet Signale
von den Sensoren 152, 154, 156, 158 und 160,
um die Ertrags- und Feuchtigkeitsgehaltsdaten zu berechnen und sie
der DPU 116 über
den Bus 110 mitzuteilen. Die Aktualisierungsrate, mit welcher
die Daten mitgeteilt werden, kann einmal pro Sekunde sein. Die YMU 155 kann
die momentanen Ertrags- und Feuchtigkeitsgehaltsdaten zur Verfügung stellen
und sie kann auch Werte für
das Feld und die Gesamtlast (Zusammenfassung) für das Korngewicht, Nass- und
Trocken-Bushel-Werte,
Durchschnittsfeuchtigkeit, abgeerntete Fläche und Troken-Ertrag bereitstellen.
Somit ermöglicht
die YMU 155, dass der DPU 116 spezifische Ertragsverarbeitungsfunktionen
abgenommen werden. Alternativ kann die YMU 155 erfasste
Rohdaten an die DPU 116 senden und die DPU 116 kann die
Berechnungen ausführen.
Das Landwirtschaftssystem 100 könnte jedoch auch so gestaltet
sein, dass die DPU 116 die Signale direkt von den Sensoren
abliest.
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Das Kernsystem 102 kann
mit anderen Fahrzeugsystemen über
einen Fahrzeug-Datenbus (nicht dargestellt) kommunizieren. Vorzugsweise
entspricht der Fahrzeug-Datenbus den Standards von SAE J-1939 ("Empfohlene Praxis
für ein
serielles Steuerungs- und Kom munikations-Fahrzeugnetzwerk"). Eine Brückenschaltung
kann verwendet werden, um die Datenübertragung zwischen dem Fahrzeug-Datenbus und einem
zweiten Gerätebus,
der mit dem Gerätesystem 104 und
der DPU 116 gekoppelt ist, zu erleichtern. Die Brückenschaltung
kann verwendet werden, um Daten zwischen den Bussen zu filtern, wodurch
die Busbelastung verringert wird.
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2 stellt
allgemein die Struktur dar, in welcher ein Satz von ortsspezifischen
Daten, der eine Eigenschaft eines landwirtschaftlichen Feldes repräsentiert,
im Speicher gespeichert ist. Die Struktur kann als auf die Geographie
bezogene digitale Karte oder als Datensatz bezeichnet werden. Die
Struktur ist vorzugsweise unter Verwendung einer Datenbank 200 (z.
B. einer GIS (Geographisches Informationssystem)-Datenbank) implementiert, die durch
die in 2 dargestellte
Tabelle repräsentiert
wird, wobei jede Zeile einen Eigenschaftsdatenpunkt, bezogen auf
einen Ort in dem Feld darstellt. So wird zum Beispiel ein Satz mit
5000 Datenpunkten durch eine Tabelle mit 5000 Zeilen dargestellt.
Die Spalten der Informationen sind jedem Datenpunkt zugeordnet.
So beinhalten die in 2 dargestellten
Spalten Ertragsdaten (m3/km2)
(Bu/Acre), Feuchtigkeitsgehalt und die geographischen Längen- und Breitenkoordinaten,
an denen jeder Datenpunkt abgetastet wurde. Zusätzliche Spalten (nicht gezeigt)
können
Durchsatz, GPS-Zeit, Seriennummer des Mähdrescher (S/N), Feldidentifikation,
Getreideart (z. B. Korn) und Höhe
beinhalten. Die Datenstruktur von 2 stellt zum
Beispiel einen Ertrags-Datensatz dar. Die Daten in der ersten Zeile
(Datenpunkt Nr. 1) zeigen an, dass der Durchsatzsensor 152 und
der Feuchtigkeitssensor 159 des Mähdreschers einen Korndurchsatz
erfasst hat, der einem Ertrag von 256.5912 m3/km2 (32.0739 Bushel/Acre) bzw. einem Feuchtigkeitsgehalt
von 17,7 an einem Ort entspricht, der durch die geographischen Längen- und Breitenkoordinaten –88.7291520
und 39.0710720 definiert ist. Ähnliche Strukturen
können
verwendet werden, um andere Datensätze zu speichern. So kann zum
Beispiel ein pH-Datensatz eine Zeile für jeden Datenpunkt und Spalten
für pH, geographische
Länge und
geographische Breite aufweisen.
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Bezug auf 3 nehmend, verwendet die DPU 116 die
Eigenschaftsdaten und die dazu in Beziehung gesetzten Ortsdaten,
um Anzeigesignale zu erzeugen, die bewirken, dass die Anzeigevorrichtung 128 eine
Karte eines Feldes graphisch darstellt, welche sichtbare Kennzeichen
der Eigenschaft enthält. In
dem in 3 dargestellten
Beispiel weist der Bildschirm 300 der elektronischen Anzeigevorrichtung eine
Karten-Anzeigefläche 302,
eine grafische Operator-Schnittstelle 304 zum Anzeigen
der laufenden Konfigurationen der zuordnungsfähigen Schalter 124,
einen Erklärungsblock 306,
einen Zustandsblock 308 für das Anzeigen statistischer
Daten (durchschnittlicher Ertrag und Feuchtigkeitsgehalt) des Feldes,
eine Kompass-Anzeigevorrichtung 310 zur
Kursanzeige des Fahrzeugs, einen Kartenmaßstab 312 und eine
Zustandszeile 314 für
das Anzeigen von Zustandsinformationen, wie zum Beispiel Betriebsart
("Ernten" oder "Ausbringen"), Fahrzeuggeschwindigkeit,
verbleibende Zeit bis die Speicherkarte gefüllt ist, GPS- und DGPS-Zustand
(z. B. gut oder schlecht) und Datum/Uhrzeit auf. Die graphischen
Symbole und ihre Positionen auf dem Bildschirm 200 sind
nur zur Erläuterung
dargestellt und können
modifiziert sein. So kann zum Beispiel die Karten-Anzeigefläche 302 jeden
Teilbereich des Bildschirms 300 oder den gesamten Bildschirm 300 mit anderen
angezeigten Informationen überlagert
oder, wenn es erforderlich ist, überlagert
oder unterdrückt, einnehmen.
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3 stellt
ein Beispiel einer Anzeigevorrichtung dar, wenn das Kernsystem 102 auf
einem Mähdrescher
montiert ist, der mit einem Ertrags-Durchsatzsensor 152 und
einem Feuchtigkeitssensor 154 ausgerüstet ist, und der Korn erntet.
In dem vorliegenden Beispiel sind die Grenzen des Erntefelds definiert
und im Speicher gespeichert. Nach dem Eingeben der Betriebsart "Ernte" greift die DPU 116 in
Reaktion auf die Betätigung
eines der zuordnungsfähigen
Schalter 124 auf die geographischen Längen- und Breitenkoordinaten der Feldgrenze
aus dem Speicher zu und skaliert die Feldgrenze, damit sie im Wesentlichen
einem Bereich der Karten-Anzeigefläche 302 entspricht.
Die DPU 116 skaliert die Grenzdaten und erzeugt Anzeigesignale,
die, wenn sie der Anzeigevorrichtung 128 zugeführt werden, eine
sichtbare Karte 316 des Feldes innerhalb des Bereichs der
Karten-Anzeigefläche 302 erzeugen. Der
Bereich der Karten-Anzeigefläche 302,
der verwendet wird, um die Karte 316 anzuzeigen, kann 80%,
85% oder 90% der Größe der Karten-Anzeigefläche 302 betragen,
wobei der Prozentsatz gewählt wird,
um das visuelle Erscheinungsbild der Karte 316 zu vergrößern. Es
kann jedoch jeder Prozentwert verwendet werden, der ein gewünschtes
Erscheinungsbild ergibt, einschließlich 100%, und der Prozentsatz kann
durch den Benutzer eingestellt werden. Der Maßstab der Karte 316 wird
an dem Kartenmaßstab 312 angezeigt
(z. B. 100 Fuß/Inch).
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Bei Beginn der Ernte war der Mähdrescher an
der oberen rechten Ecke der Karte 316 positioniert. Der
Mähdrescher
führte
dann eine Anzahl von Fahrten durch das Feld aus, wobei er an den
Feldrainen (an den Grenzen der Karte 316 liegend) wendete.
Der derzeitige Ort des Mähdreschers
ist durch ein graphisches Kennzeichen 318 markiert, wie
zum Beispiel einen Pfeil, der auch die Fahrtrichtung anzeigt, die
aus den Veränderungen
der Ortsdaten bestimmt werden kann. Es können auch andere graphische Kennzeichen
verwendet werden (z. B. eine zeichnerische Darstellung eines Mähdreschers).
Während des
Erntens sammelt die DPU 116 ortsspezifische Daten, die
durch den Durchsatzsensor 152 und den Feuchtigkeitssensor 154 erfasst
werden und bringt die erfassten Daten unter Verwendung von Signalen von
der Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138 mit den Orten in
Beziehung, an denen sie unter Verwendung der Signale von der Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138 erfasst
wurden. Die Daten können
zum Beispiel in Ein-Sekunden-Intervallen abgetastet werden. Die in
Beziehung gebrachten Daten werden im Speicher (z. B. auf der Speicherkarte 114)
für die
spätere
Analyse durch den Bürocomputer 112 gespeichert.
Die DPU 116 kann ausgestaltet sein, um Ertragsdaten basierend
auf einer Anzeige, dass der Mähdrescher nicht
erntet (z. B. dass sich das Schneidwerk oberhalb einer Grenz-Position
befindet) nicht zu berechnen.
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Die DPU 116 stellt eine
Anzeige der Zeit zur Verfügung,
die verbleibt, bis die Speicherkarte während der "Ernte"-Betriebsweise mit den Ertragsdaten gefüllt ist
und während
der "Ausbringungs"-Betriebsweise mit
den aktuellen Ausbringungsmengendaten, wenn sich das Kernsystem 102 auf
einem Traktor befindet. Die verbleibende Zeit ist gleich der Größe des zur
Zeit freien Speichers, multipliziert mit der Zeit seit dem Beginn
des Erntens oder der Ausbringung, dividiert durch die Differenz
zwischen der Größe des freien
Speichers zu Beginn und der Größe des zur
Zeit freien Speichers. Das Ergebnis der Berechnung wird in der Zustandszeile 319 angezeigt
(z. B. "10,3 Stunden,
bis die Speicherkarte voll ist").
Alternativ kann die DPU 116 den Bereich oder den Prozentsatz
der Speicherkarte 114 anzeigen, der gefüllt ist.
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Die DPU 116 kann auch eine
Anzeige der geschätzten
Zeit bereitstellen, die verbleibt, bis das Abtasten des Feldes abgeschlossen
ist (z. B. die geschätzte
Zeit bis zum Abschließen
des Erntens oder des Ausbringens). Die geschätzte Zeit bis zum Abschluss
ist gleich der Zeit seit dem Beginn des Erntens oder des Ausbringens;
multipliziert mit der Differenz zwischen der Fläche der Karte 316 innerhalb
der Grenzen und der abgeernteten Fläche, multipliziert mit der
abgeernteten Fläche.
Das Ergebnis wird auf der Anzeigevorrichtung 128 angezeigt
(z. B. "Die geschätzte Zeit
bis zum Abschluss beträgt
3,5 Stunden"). Alternativ
kann die DPU 116 den Bereich oder den Prozentsatz des Feldes
anzeigen, der bearbeitet wurde.
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Um die Ortsdaten genau mit den erfassten Eigenschaftsdaten
in Beziehung zu bringen, ist die DPU 116 vorzugsweise mit
Variablen programmiert, die durch den Benutzer eingestellt werden
können und
welche die Entfernung und die Richtung zwischen der GPS-Antenne 142 und
dem abgetasteten Ort des Feldes (d. h. zwischen der Antenne 142 und dem
Schneidwerk des Mähdreschers
oder dem Gerät
des Traktors) anzeigen. Diese Informationen werden als eine Abweichung
verwendet, um die mit den erfassten Daten gespeicherten Ortsdaten
zu korrigieren. Weiterhin ist, um die Zeit zu kompensieren, die erforderlich
ist, damit das in das Schneidwerk des Mähdreschers eintretende Korn
den Durchsatzsensor 152 erreicht, die DPU 116 mit
einem Verzögerungswert
(z. B. 10 Sekunden) programmiert. Die erfassten Daten werden mit
10 Sekunden früher
empfangenen Ortsdaten in Beziehung gesetzt. Somit werden 10 Sekunden
nach dem Beginn des Erntens keine Daten erfasst und keine Daten
graphisch dargestellt. In einer Ausführung hält die DPU 116 einen Puffer
der letzten empfangenen Position aufrecht und wählt eine Position zur Verwendung,
die auf dem Verzögerungswert
basiert.
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Die Eigenschaftsdaten und die in
Beziehung gesetzten Ortsdaten werden verwendet, um ein Anzeigesignal
in Echtzeit zu erzeugen, das, wenn es der Anzeigevorrichtung 128 zugeführt wird,
sichtbare Kennzeichen der Eigenschaftsdaten an entsprechenden Orten
der Karte 316 erzeugt. Die DPU 116 sammelt Eigenschaftsdaten über "Quadrat"-Gebiete des Feldes,
wobei die Seiten des Quadrats im Wesentlichen gleich der Schnittbreite
des Mähdreschers (oder
der Breite des Geräts)
sind. Es können
auch andere Formen oder Blöcke
verwendet werden, wie zum Beispiel Rechtecke, bei denen die Breite
gleich der Schnittbreite und die Länge gleich der in einem bestimmten
Zeitintervall zurückgelegten
Distanz ist. Die Daten in jedem Block werden automatisch verarbeitet
oder gefiltert (z. B. Bildung eines Durchschnittswerts). Die gemittelten
Daten, wie sie aufgezeichnet werden, eliminieren die Notwendigkeit,
jeden Datenpunkt graphisch darzustellen. Dadurch wird visuelles
Rauschen auf der Anzeigevorrichtung 128 verringert. Wenn
es erwünscht
ist; könnten
die Datenblöcke
anstatt der Rohdaten in dem Speicher gespeichert werden, um das
Speichern im Speicher und nachfolgende Verarbeitungserfordernisse
zu verringern. Der Durchschnittswert der Daten in jedem Block und
die dem Block zugehörigen
Ortsdaten (geeignet skaliert) werden verwendet, um das Anzeigesignal
zu erzeugen, das der Anzeigevorrichtung 128 zugeführt wird.
In Reaktion darauf erzeugt die Anzeigevorrichtung 128 sichtbare
Blöcke 320,
welche sichtbare Kennzeichen des Durchschnitts-Eigenschaftswerts
an entsprechenden Orten der Karte 316 aufweisen.
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Die Eigenschaftsdaten können auf
verschiedenen Wegen visuell auf der Anzeigevorrichtung 128 dargestellt
werden. In einer bevorzugten Ausführung stellen unterscheidbare
Farben verschiedenen Größenordnungen
der Durchschnittsdaten in jedem sichtbaren Block dar. So können zum
Beispiel die Farben Rot, Orange, Gelb, Grün, Hellblau, Dunkelblau und
Violett anwachsende Größenordnungen des
Durchschnittsfelds repräsentieren.
Die Legende 306 zeigt jede Farbe und ihren zugehörigen Ertragsbereich
an: unter 2,50 (Rot), 2,50 bis 4,99 (Orange), 5,00 bis 7,49 (Gelb),
7,50 bis 7,99 (Grün),
8,00 bis 9,49 (Hellblau), 9,50 bis 11,9 (Blau) und über 11,9 × 8 m3/km2 (Bushel/Acre)
(Violet). Wenn eine Feuchtigkeitskarte angezeigt wird, sind die
vorgegebenen Farben und Größenordnungen:
0 bis 7% (Rot), 7 bis 14% (Orange), 14 bis 21% (Gelb), 21 bis 28%
(Grün), 29
bis 35% (Hellblau), 35 bis 42% (Blau) und über 42% (Violet). Die Größenordnungen
und Farben könnten
auch durch den Benutzer wählbar
sein.
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In einer Ausführung wählt der Benutzer einen Durchschnittswert
der Eigenschaft für
das Feld und die auf dem Durchschnittswert basierenden Größenordnungen,
wobei Grün
auf den Durchschnitt zentriert ist. So kann zum Beispiel jede Farbe
einen Ertragsgrößenordnung
von 40 m3/km2 (5
Bushel/Acre) darstellen, wenn der gewählte Durchschnittsertrag 400
m3/km2 (50 Bushel/Acre)
oder weniger beträgt, eine
Größenordnung
von 80 m3/km2 (10
Bushel/Acre), wenn der gewählte
Durchschnittsertrag 400 bis 1000 m3/km2 (50 bis 125 Bushel/Acre) beträgt oder
eine Größenordnung
von 120 m3/km2 (15
Bushel/Acre), wenn der gewählte
Durchschnittsertrag 1000 m3/km2 (125
Bushel/Acre) oder mehr beträgt.
In jedem Fall sind die Größenordnungsgrenzen
auf die nächste
ganze Zahl aufgerundet (z. B. grün
= 384 bis 424 m3/km2 (48
bis 53 Bushel/Acre) für
einen gewählten
Durchschnittsertrag von 400 m3/km2 (50 Bushel/Acre)) und außerhalb
der Größenordnung
liegende Werte werden unter Verwendung der entsprechenden Endfarbe
(z. B. Rot oder Violet) angezeigt. Alternative Größenordnungen
können
durch alphanumerische Zeichen oder durch unterschiedliche Lichtintensitätslevel
oder Grauskalen angezeigt werden.
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Eine graphische Operatorschnittstelle 309 weist
eine Bezeichnung auf, welche die Zuordnung anzeigt, die derzeitig
für jeden
Schalter 124 gewählt ist.
Die Bezeichnung und die Zuordnung hängen von der Betriebsart der
DPU 116 ab. Die Anzeige 310 ist ein elektronischer
Kompass, welcher die derzeitige Richtung oder den Kurs des Fahrzeugs
in Bezug auf Nord anzeigt (z. B. Nordost in 3). Die DPU 116 kann den Kurs
auf der Basis eines Vektors von dem vorherigen Ort des Fahrzeugs
zu dem derzeitigen Ort berechnen. Es sollte eine geeignete Filterung
verwendet werden, um den Kompass vor einer Richtungsänderung
infolge von GPS-Fehlern zu bewahren, wenn sich das Fahrzeug nicht
bewegt. Alternativ kann das Fahrzeug mit einem Kompass oder Kreiselkompass
ausgerüstet
sein, der elektronisch mit der DPU 116 verbunden ist. In 3 zeigt die Richtung der
das Fahrzeug darstellenden Anzeige eine Bewegung nach oben und nach
unten an, während
das Fahrzeug in Richtung Nordost fährt. Die Anzeigerichtung könnte jedoch
auch geographisch sein (z. B. Norden oben).
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Obwohl die in 3 dargestellte Anzeige nützlich ist,
kann das Kernsystem 102 visuelle Karten eines Feldes erzeugen,
was für
den Operator in bestimmten Situationen vorteilhaft sein kann. So
kann zum Beispiel in einem großen
Feld, das es erforderlich macht, dass ein landwirtschaftliches Fahrzeug viele
Durchquerungen ausführen
muss, die Größe der Datenblöcke 320 wegen
der Skalierung sehr klein werden, wenn die Anzeige 128 das
gesamte Feld zeigt. Die geringe Größe kann es schwierig machen, die
erfasste Eigenschaft zu überwachen,
während das
Feld bearbeitet wird. Selbst wenn die Datenblöcke im Vergleich zu der Größe des Feldes
relativ groß sind,
wie in 3, bleibt ein
großer
Teil des Anzeigebildschirms leer, bis die entsprechenden Daten gesammelt
sind. Der leere Raum stellt keine Eigenschaftsinformationen zur
Verfügung
und nutzt den Bildschirm 300 nicht optimal aus. Weiterhin
kann es schwierig sein, den zu verwendenden Skalierungsfaktor zu
bestimmen, wenn die Kartengrenzen nicht definiert sind und für das Skalieren
der Ortsdaten nicht zur Verfügung
stehen.
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Daher stellt das Kernsystem 102 alternative Formate
für das
Anzeigen der Eigenschaftsdaten in Echtzeit zur Verfügung, wenn
sie gesammelt werden. Das erste alternative Format, das als "Schwenkformat" bezeichnet wird,
ist durch die Folge von in den 4A bis 4F gezeigten Karten dargestellt
und das zweite alternative Format, das als "automatisches Umskalierungsformat" bezeichnet wird,
ist durch die Folge von in den 5A bis 5C gezeigten Karten dargestellt.
In jedem Format wird die angezeigte Karte dynamisch verändert, um
das Fahrzeug auf dem Anzeigebildschirm zu behalten. Zur Verdeutlichung, jede
Kartenfolge wird in Bezug auf die graphische Darstellung einer Ertragskarte
als ein abzuerntendes Kornfeld beschrieben. Die Folge ist jedoch
für andere Eigenschaftsdaten ähnlich (z.
B. Feuchtigkeitsgehalt), die durch den Benutzer gewählt werden
können.
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Bezug auf 4A nehmend zeigt eine Operatoreingabe
der DPU 116 an, dass die Ernte beginnt. Der Operator kann,
wenn es erwünscht
ist, einen Namen des Landwirtschaftsbetriebs und einen Feldnamen
in die DPU 116 eingeben, um das abzuerntende Feld zu kennzeichnen.
Wenn sich das Fahrzeug zu bewegen beginnt, erzeugt die DPU 116 Anzeigesignale,
die, wenn sie der elektronischen Anzeigevorrichtung 128 zugeführt werden,
ein graphisches Kennzeichen 318 im Wesentlichen in der
Mitte der Karten-Anzeigefläche 302 erzeugen.
Die Mittelposition entspricht dem derzeitigen Standort des Fahrzeugs,
bestimmt aus Ortssignalen, die von der Ortssignal-Erzeugungsschaltung 138 empfangen
werden. Der Kartenmaßstab
wird auf den vorgegebenen Wert eingestellt (z. B. 6 m/cm (50 Fuß/Inch)),
der durch den Kartenmaßstab 312 dargestellt
ist.
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Bezug auf 4B nehmend, hat sich der Mähdrescher
zu dem Ort in dem Feld bewegt, der durch das graphische Kennzeichen 318 repräsentiert ist.
Der Mähdrescher
hat sich über
eine Entfernung gleich dem Dreifachen der Schnittbreite bewegt und die
von dem Durchsatzsensor 152 empfangenen Daten sind verarbeitet
und mit den Ortsdaten für
die drei Blöcke 410, 411 und 412 der
Daten in Beziehung gesetzt worden. Die Durchnittsertragsdaten für den ersten
Block 410 und den dritten Block 412 lagen in der Größenordnung
von 20 bis 39,39 m3/km2 (2,50
bis 4,99 Bushel/Acre) und der Durchschnittsertrag für den zweiten
Block lag unter 20 m3/km2 (2,50
Bushel/Acre). Die Farbe für
jeden Block wurde durch Vergleich des Durchschnittsertrags für den Block
mit den Ertragsgrößenordnungen
für die
Farben berechnet. Die Vergleichsergebnisse bewirkten, dass die, DPU 116 Anzeigesignale
erzeugt, die, wenn sie der Anzeigevorrichtung 128 zugeführt wurden,
dazu führten,
dass die Anzeigevorrichtung 128 einen Block in Orange,
einen Block in Rot bzw. einen Block in Orange entlang der Bewegungsbahn
gezeichnet hat.
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In 4B sind
alle gewählten
Daten (d. h. Ertrag) auf der Anzeigevorrichtung 128 unter
Verwendung des vorgegebenen Skalenwerts von 6 m/cm (50 Fuß/Inch)
dargestellt. Diese Ansicht kann als maximal gezoomte Ansicht bezeichnet
werden, da alle gewählten
Daten dargestellt sind. Die DPU 116 erlaubt es jedoch einem
Benutzer den Maßstab zu
verändern
(z. B. zwischen 60, 120, 240, 480 usw. m/cm (z. B. zwischen 50,
100, 200, 400 usw. Fuß/Inch)),
indem die zuordnungsfähigen
Schalter 124 konfiguriert werden, einen ZOOM IN-Schalter 400 und
einen ZOOM OUT-Schalter 402 einzubeziehen. Jede Betätigung des
ZOOM IN-Schalters 400 verringert den Kartenmaßstab um
einen Bruchteil (z. B. multipliziert mit 1/2). Jede Betätigung des
des ZOOM OUT-Schalters 402 vergrößert den
Maßstab durch
den inversen Wert des Bruchteils (z. B. multipliziert mit 2). Der
maximale Zoom der Ansicht ist auf einen bestimmten Maßstab (z.
B. 6 m/cm (z. B. 50 Fuß/Inch))
beschränkt.
Somit würde,
wenn der Maßstab derzeitig
100 Fuß/Inch
beträgt,
eine Betätigung des
ZOOM-IN-Schalters 400 den
Maßstab
von 12 auf 6 m/cm (100 auf 50 Fuß/Inch) verändern und die Größe jedes
Blocks 410 bis 412 würde sich verdoppeln. Eine nachfolgende
Betätigung
des ZOOM OUT-Schalters 402 würde den Maßstab auf 12 m/cm (100 Fuß/Inch)
zurückschalten
und die Größe jedes Blocks
würde auf
seine ursprüngliche
Größe zurückgeführt werden.
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Bezug auf 4C nehmend, hat sich der Mähdrescher
zu dem Ort des Feldes bewegt der durch das graphische Kennzeichen 318 repräsentiert wird
und das Kernsystem hat zwei weitere Datenblöcke 413 und 414 aufgezeichnet.
Der Block 414 ist der letzte Datenblock, der innerhalb
eines unsichtbaren rechteckigen Bereichs 404, vorzugsweise
in der Karten-Anzeigefläche 302 zentriert,
aufgezeichnet werden kann und das graphische Kennzeichen 318 zeigt,
dass der Mähdrescher
sich gerade aus dem Bereich 404 heraus bewegt hat. Der
Bereich 404 nimmt einen Teil der Karten-Anzeigefläche 302 ein, wie
zum Beispiel 80, 85, 90 oder sogar 100%.
Da das Fahrzeug noch in die gleiche Richtung fährt, wie durch das graphische
Kennzeichen 318 dargestellt ist, hat der Bereich 404 keinen
Platz für
einen anderen Block.
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Bezug auf 4D nehmend wird, nachdem sich der Ort
des Mähdreschers
aus dem Bereich 404 in 4C heraus
bewegt hat, die Karte des durch die Blöcke 411 bis 415 dargestellten
Feldes neu gezeichnet, so dass das graphische Kennzeichen 318 erneut in
der Karten-Anzeigefläche 302 zentriert
ist. Um die Anzeige erneut zu zeichnen, berechnet die DPU 116 die
Grenzen des Bereichs neu, der so angezeigt wird, dass der derzeitige
Ort zentriert ist. Die Karte wird jedoch im Schwenk-Anzeigeformat
nicht umskaliert (siehe Maßstab 312).
Somit wird, während
ein neu verarbeiteter Block 415 angezeigt wird, der erste Block 410 nicht
mehr angezeigt, da er außerhalb
der Anzeigefläche
kartiert ist.
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Bezug auf 4E nehmend hat sich der Mähdrescher
weiter bewegt und hat erneut begonnen, sich aus dem Bereich 904 heraus
zu bewegen. Vier neue Datenblöcke 416 bis 419 sind
verarbeitet und aufgezeichnet worden. Bezug auf 4F nehmend, hat sich der Mähdrescher
aus dem Bereich 404 in 4E heraus
bewegt und die durch die Datenblöcke
repräsentierte
Karte ist neu gezeichnet worden, so dass das graphische Kennzeichen 318 erneut
in der Karten-Anzeigeflächen 302 zentriert
ist. Der Kartenmaßstab
hat sich erneut nicht verändert (siehe
Maßstab 312).
Ein neuer Datenblock 420 ist angezeigt. Die Datenblöcke, die
nicht mehr der Karten-Anzeigefläche 302 entsprechen,
wie zum Beispiel die Blöcke 411 bis 415,
werden jedoch nicht mehr angezeigt.
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Wie in der Kartenfolge der 4A bis 4F dargestellt ist, werden im Schwenk-Anzeigeformat nicht
alle der ausgewählten
Daten angezeigt. Daher wird das Schwenk-Format verwendet, wenn der Zoom
nicht auf ein maximales Vergrößern des
Maßstabs
eingestellt ist. Wenn sich das Fahrzeug außerhalb des Bereiches 409 bewegt,
wird die Karte neu gezeichnet, wobei sich das Fahrzeug in der Mitte
der Karten-Anzeigefläche 302 befindet.
Da die Karte nicht umskaliert wird, werden Daten an Orten, die nicht
mehr der Karten-Anzeigefläche 302 entsprechen,
nicht angezeigt. Somit werden nur Daten innerhalb einer feststehenden
Entfernung von dem Fahrzeug angezeigt.
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Obwohl die Karten von 4 das Fahrzeug sich vertikal auf dem Bildschirm 300 bewegend
zeigen, wird das Schwenk-Format immer dann verwendet, wenn das Fahrzeug,
unabhängig
von der Richtung, den Bereich 404 verlässt. Weiterhin erscheinen,
wenn das Fahrzeug gewendet wurde, Datenblöcke, die vorher angezeigt wurden
erneut, wenn das Fahrzeug naheliegende Orte erreicht.
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Wenn das Schwenk-Format verwendet
wird, bleibt die angezeigte Karte relativ stationär, da sie
nur neu gezeichnet wird, wenn sich das Fahrzeug über den Bereich 404 hinaus
bewegt. Das ist im Vergleich mit einem Anzeigesystem vorteilhaft,
welches das Fahrzeug immer auf der Karte zentriert hält, da eine solche Karte
ständig
neu gezeichnet werden muss. Die Stabilität der Karte verringert die
für das
Neuzeichnen der Karte erforderliche Berechnung und macht es leichter,
die Karte zu betrachten, da sie nicht ständig umgezeichnet und nicht
ständig
verschoben wird.
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Das Kernsystem 102 bleibt
in der Schwenk-Betriebsweise, bis der Benutzer den Zoom bis zum
maximalen Zoom geführt
hat, bei dem alle Daten auf der Karte angezeigt werden. An diesem Punkt
wird die Karte unter Verwendung eines üblichen Skalierens so gezeichnet,
dass die angezeigte Karte einen Teil der Karten-Anzeigefläche nutzt, wie zum Beispiel
80, 85, 90 oder sogar 100 der Karten-Anzeigefläche. Dann schaltet das System
in das automatische Umskalierungs-Anzeigeformat um. Alternativ könnte ein
Operator das automatische Umskalierungs-Anzeigeformat zu Beginn
des Erntens wählen.
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Das automatische Umskalierungs-Anzeigeformat
wird unter Bezugnahme auf 5A bis 5C erläutert. Wie vorher angeführt, wird
das automatische Umskalieren verwendet, wenn alle gesammelten Daten
angezeigt werden (d. h. bei maximaler Maßstabsvergrößerung). Bezug auf 5A nehmend, führt der
Mähdrescher
eine erste Durchquerung des Feldes aus und befindet sich an dem
Ort in dem Feld, der durch das graphische Kennzeichnen 318 repräsentiert
ist. Wie durch den Kartenmaßstab 312 dargestellt,
wird ein vorgegebener Maßstab
von 6 m/cm (50 Fuß/Inch)
verwendet. Das Kernsystem 102 hat die Datenblöcke 510 bis 520 entlang
dem Weg des Mähdreschers
auf der Anzeigevorrichtung 128 aufgezeichnet.
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Bezug auf 5B nehmend, befindet sich der Mähdrescher
an einem Ort in dem Feld, welcher im Wesentlichen einer Grenze 500 der
Karten-Anzeigefläche 302 entspricht
(d. h. der Ort befindet sich dicht an der Grenze 500, wie
zum Beispiel 10, 15 oder 20 der Grenze).
Ein neuer Datenblock 521 (in 5B nicht
dargestellt) ist verarbeitet worden und zum graphischen Aufzeichnen
bereit. Es ist jedoch in der Karten-Anzeigefläche 302 kein Platz
für den Block 521 vorhanden.
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Bezug auf 5C nehmend, reagiert die DPU 116 durch
Umskalieren des geographischen Gebiets, das durch die Blöcke 510 bis 521 definiert ist,
so dass die durch die Blöcke 510 bis 521 dargestellte
Karte um einen bestimmten Prozentsatz (z. B. 20%) kleiner erscheint.
Die umskalierte oder auf eine neue Größe gebrachte Karte wird angezeigt
und in der Karten-Anzeigefläche 302 zentriert.
Wie durch den Kartenmaßstab 312 dargestellt,
wurde die Karte automatisch auf eine neue Größe gebracht oder von 6 m/cm
auf 7 m/cm (50 Fuß/Inch
auf 60 Fuß/Inch)
(z. B. 20%) umskaliert.
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Wie in der Kartenfolge der 5A bis 5C dargestellt ist, werden alle ausgewählten Daten
angezeigt, wenn das automatische Umskalierungs-Anzeigeformat verwendet
wird. Somit wird das automatische Umskalieren verwendet, wenn der
Zoom auf eine maximale Maßstabsvergrößerung eingestellt
ist. Wenn das Fahrzeug den Karten-Anzeigefläche 302 verlässt, wird
das durch die Datenblöcke
definierte geografische Gebiet automatisch umskaliert, und die Karte
wird in der Mitte der Karten-Anzeigefläche 302 neu
gezeichnet. Somit werden Eigenschaftsdaten, die das Fahrzeug umgeben,
in Entfernungen von dem graphischen Kennzeichen 318 angezeigt,
die abnehmen, wenn das definierte Feld vergrößert wird.
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Das automatische Umskalierungs-Anzeigeformat
wird verwendet, bis der ZOOM IN-Schalter 400 betätigt wird.
An diesem Punkt können
nicht mehr alle ausgewählten
Daten angezeigt werden. Somit wird die Karte auf die nächste kleinste
zugelassene Entfernung (z. B. 60, 120, 240, usw. m/cm (z. B. 500,
1000, 2000, usw. Fuß/Inch))
um das Fahrzeug herum umskaliert und das Schwenk-Format wird verwendet.
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Obwohl die vorher angeführten Beispiele
die Erzeugung einer Ertragskarte in der Kabine eines Mähdreschers
während
des Erntens beschreiben, kann das hierin beschriebene System auch
ver wendet werden, um Karten des Feuchtigkeitsgehalts oder anderer
ortsspezifischer Daten zu zeichnen, die während des Erntens gesammelt
werden. Das System kann auch verwendet werden, um eine Karte anderer
ortsspezifischer Eigenschaftsdaten in der Kabine eines Traktors
oder eines anderen landwirtschaftlichen Fahrzeugs zu zeichnen. So
kann zum Beispiel das System verwendet werden, um eine Karte zu zeichnen,
welche die aktuelle oder die gewünschte Ausbringungsrate
von Düngemitteln,
Herbiziden, Wasser, Insektiziden oder Saatgut zeigt, wenn es in der "Ausbringungs"-Betriebsart auf
einem Traktor betrieben wird. Andere ortsspezifische Kartendaten können der
Bodentyp, die Bodenfruchtbarkeit, der Bodenfeuchtigkeitsgehalt,
die Bodenverdichtung, pH, Erntehöhe,
Insekten- oder Schädlingsbefall, Landmarken,
Feldgrenzen oder Feldtopographie (z. B. Höhe) sein. Die Bodenverdichtung
kann zum Beispiel durch Erfassen der durch den Boden auf ein Gerät, wie zum
Beispiel einen Pflug, ausgeübten
Widerstandskraft und Korrigieren der Pflügtiefe unter Verwendung eines
Positionssignals gemessen werden. Die Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert.