Title:
Steuervorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Höhe eines Auslegers eines Fahrzeugs
Kind Code:
B3


Abstract:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Steuerung einer Höhe eines Auslegers eines Fahrzeugs, mit:
- einer Sendeempfangseinrichtung, welche ausgebildet ist, ein erstes Messsignal auszusenden und ansprechend auf das Aussenden des ersten Messsignals ein erstes Reflexionssignal zu empfangen;
- einem Prozessor, welcher ausgebildet ist, in dem ersten Reflexionssignal eine Mehrzahl von ersten Reflexionsanteilen des ersten Reflexionssignals zu bestimmen; wobei
- die Sendeempfangseinrichtung ausgebildet ist, ein zweites Messsignal auszusenden und ansprechend auf das Aussenden des zweiten Messsignals ein zweites Reflexionssignal zu empfangen; wobei
- der Prozessor ausgebildet ist, in dem zweiten Reflexionssignal eine Mehrzahl von zweiten Reflexionsanteilen des zweiten Reflexionssignals zu bestimmen; wobei der Prozessor ferner ausgebildet ist, die ersten Reflexionsanteile mit den zweiten Reflexionsanteilen zu vergleichen, um eine Anzahl von übereinstimmenden Reflexionsanteilen zu bestimmen, welche in dem ersten Reflexionssignal und in dem zweiten Reflexionssignal auftreten, wobei die übereinstimmenden Reflexionsanteile auf eine Lage von Reflexionsobjekten hinweisen; und
- einer Steuerung, welche über eine Kommunikationsschnittstelle mit dem Prozessor verbindbar ist, und wobei die Steuerung ausgebildet ist, ein Steuersignal zur Steuerung des Auslegers auf der Basis der übereinstimmenden Reflexionsanteile zu bestimmen. embedded image




Inventors:
Weigel, Michael (Müllheim, CH)
Mauch, Rainer (78247, Hilzingen, DE)
Application Number:
DE102017004808A
Publication Date:
09/06/2018
Filing Date:
05/19/2017
Assignee:
Baumer Electric AG (Frauenfeld, CH)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE4243172A1N/A1994-06-30
DE1067252BN/A



Foreign References:
200300001932003-01-02
EP02601131988-03-16
EP26229552013-08-07
Attorney, Agent or Firm:
Nowlan & Stadler Patentanwälte Partnerschaft, 88045, Friedrichshafen, DE
Claims:
Steuervorrichtung (1) zur Steuerung einer Höhe eines Auslegers (11) eines Fahrzeugs (10), mit:
- einer Sendeempfangseinrichtung (2), welche ausgebildet ist, ein erstes Messsignal auszusenden und ansprechend auf das Aussenden des ersten Messsignals ein erstes Reflexionssignal zu empfangen;
- einem Prozessor (3), welcher ausgebildet ist, in dem ersten Reflexionssignal eine Mehrzahl von ersten Reflexionsanteilen des ersten Reflexionssignals zu bestimmen; wobei
- die Sendeempfangseinrichtung (2) ausgebildet ist, ein zweites Messsignal auszusenden und ansprechend auf das Aussenden des zweiten Messsignals ein zweites Reflexionssignal zu empfangen; wobei
- der Prozessor (3) ausgebildet ist, in dem zweiten Reflexionssignal eine Mehrzahl von zweiten Reflexionsanteilen des zweiten Reflexionssignals zu bestimmen; wobei der Prozessor (3) ferner ausgebildet ist, die ersten Reflexionsanteile mit den zweiten Reflexionsanteilen zu vergleichen, um eine Anzahl von übereinstimmenden Reflexionsanteilen zu bestimmen, welche in dem ersten Reflexionssignal und in dem zweiten Reflexionssignal auftreten, wobei die übereinstimmenden Reflexionsanteile auf eine Lage von Reflexionsobjekten hinweisen; und
- einer Steuerung (4), welche über eine Kommunikationsschnittstelle (5) mit dem Prozessor (3) verbindbar ist, und wobei die Steuerung (4) ausgebildet ist, ein Steuersignal zur Steuerung des Auslegers (11) auf der Basis der übereinstimmenden Reflexionsanteile zu bestimmen.

Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (3) ausgebildet ist, das erste Messsignal mittels einer Frequenztransformation, insbesondere mittels einer Fourier-Transformation, in ein erstes transformiertes Messsignal zu transformieren, wobei die ersten Reflexionsanteile erste Spektralanteile des ersten transformierten Messsignals bei unterschiedlichen Frequenzen sind, und wobei der Prozessor (3) ausgebildet ist, das zweite Messsignal mittels der Frequenztransformation in ein zweites transformiertes Messsignal zu transformieren, wobei die zweiten Reflexionsanteile zweite Spektralanteile des zweiten transformierten Messsignals bei unterschiedlichen Frequenzen sind.

Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei der Prozessor (3) ausgebildet ist, das jeweilige Messsignal mit einem Schwellwert zu vergleichen und die jeweiligen Spektralanteile als die jeweiligen Reflexionsanteile auszugeben, welche den Schwellwert nicht unterschreiten.

Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei der Prozessor (3) ausgebildet ist, die jeweiligen Spektralanteile des jeweiligen Messsignals nicht als die jeweiligen Reflexionsanteile auszugeben, welche den Schwellwert unterschreiten.

Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Schwellwert einen Wert für eine vorbestimmte Signalstärke des jeweiligen Messsignals darstellt.

Steuervorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (3) ausgebildet ist, bei dem Vergleich der ersten Reflexionsanteile mit den zweiten Reflexionsanteilen, eine Anzahl von nicht übereinstimmenden Reflexionsanteilen zu bestimmen, welche entweder in dem ersten Reflexionssignal oder in dem zweiten Reflexionssignal auftreten, wobei die nicht übereinstimmenden Reflexionsanteile darauf hinweisen, dass das empfangene erste Reflexionssignal oder das empfangene zweite Reflexionssignal nicht von einem Reflexionsobjekt reflektiert wurde und deshalb eine Störung darstellt.

Steuervorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (3) ausgebildet ist, die jeweiligen Lagen der Reflexionsobjekte als einzelne Positionsinformationen dieser Reflexionsobjekte, welche aufgrund der übereinstimmenden Reflexionsanteile in dem ersten Reflexionssignal und dem zweiten Reflexionssignal als solche erkannt wurden, in Bezug auf den Ausleger (11) des Fahrzeugs (10) zu bestimmen.

Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei der Prozessor (3) ausgebildet ist, die einzelnen Positionsinformationen der Reflexionsobjekte, welche aufgrund der übereinstimmenden Reflexionsanteile in dem ersten Reflexionssignal und dem zweiten Reflexionssignal als solche erkannt wurden, und / oder die Signalstärken der jeweiligen Reflexionsanteile, die diesen als solche erkannten Reflexionsobjekten zuordenbar sind, in einer Reflexionsobjektliste abzuspeichern, wobei die Reflexionsobjektliste über die Kommunikationsschnittstelle (5) an die Steuerung (4) ausgebbar ist, um daraus das Steuersignal zur Steuerung des Auslegers (11) zu bestimmen.

Steuervorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sendeempfangseinrichtung (2) eine auf Radar, insbesondere als ein FMCW-Radar, oder eine auf Ultraschall basierende Sendeempfangsvorrichtung ist.

Verfahren zur Steuerung einer Höhe eines Auslegers (11) eines Fahrzeugs (10), mit den Schritten:
- Aussenden (101) eines ersten Messsignals durch eine Sendeempfangsvorrichtung (2) und ansprechend auf das Aussenden des ersten Messsignals ein Empfangen (102) von einem ersten Reflexionssignal;
- Bestimmen (103) von einer Mehrzahl von ersten Reflexionsanteilen des ersten Reflexionssignals aus dem ersten Reflexionssignal durch einen Prozessor (3);
- Aussenden (104) eines zweiten Messsignals und ansprechend auf das Aussenden des zweiten Messsignals ein Empfangen (105) eines zweiten Reflexionssignals durch die Sendeempfangsvorrichtung (2);
- Bestimmen (106) in dem zweiten Reflexionssignal von einer Mehrzahl von zweiten Reflexionsanteilen des zweiten Reflexionssignals durch den Prozessor (3),
- Vergleichen (107) der ersten Reflexionsanteile mit den zweiten Reflexionsanteilen durch den Prozessor (3), um eine Anzahl von übereinstimmenden Reflexionsanteilen zu bestimmen, welche in dem ersten Reflexionssignal und in dem zweiten Reflexionssignal auftreten, wobei die übereinstimmenden Reflexionsanteile auf eine Lage von Reflexionsobjekten hinweisen; und
- Bestimmen (108) eines Steuersignals zur Steuerung des Auslegers (11) auf der Basis der übereinstimmenden Reflexionsanteile durch eine Steuerung (4).

Description:
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Höhe eines Auslegers eines Fahrzeugs.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Distanzmessende Sensoren, wie zum Beispiel Ultraschallsensoren, Radarsensoren oder optische Sensoren, werden im Stand der Technik eingesetzt, um einen Abstand zu einem nächstgelegenen Objekt zu bestimmen und auszugeben. Die Ausgabe des von diesen Sensoren ermittelten Abstandswertes erfolgt dabei zumeist in Form eines abstandsproportionalen und analogen Spannungs- oder Stromwertes, welcher eine Anwesenheit eines Objekts in einem definierten Erfassungsbereich signalisiert. Für technische Anwendungen, wie sie im Maschinenbau oder der Prozessindustrie vorkommen, ist dies ausreichend, da dort nur eine Abstandsinformation zu einem zu erkennenden Objekt benötigt wird und das zu messende Objekt eine definierte Oberfläche aufweist.

Bei technischen Anwendungen, wie in der Landwirtschaft, ist es jedoch oftmals nicht ausreichend, die Position oder den Abstand zu nur einem Objekt zu bestimmen. Oft ist es in derartigen Anwendungen erforderlich, in einem definierten Erfassungsbereich eine Vielzahl von Objekten zu erkennen und die jeweiligen Abstände zu jedem dieser Objekte bzw. die Position jeder dieser Objekte in Bezug auf einen Gegenstand, zum Beispiel auf ein Fahrzeug oder eine Vorrichtung dieses Fahrzeugs, zu detektieren.

Beispiele, in denen eine derartige Anforderung zu erfüllen ist, sind insbesondere im landwirtschaftlichen Bereich zu finden. Ein derartiges Beispiel ist die Kontrolle und Steuerung einer Höhe eines Auslegers, insbesondere eines Feldauslegers, eines Sprühauslegers oder eines Mähwerkzeugs eines Fahrzeugs in Bezug auf einen Boden, auf welchem sich dieses Fahrzeug befindet, durch eine Steuervorrichtung dieses Fahrzeugs. Dieses Fahrzeug kann zum Beispiel eine Landmaschine darstellen. Bei derartigen Anwendungen reicht es also nicht aus, nur ein einzelnes Objekt zu erkennen und den Abstand zu diesem einen Objekt in Bezug auf das Fahrzeug zu ermitteln, wobei das Objekt zum Beispiel eine einzelne Pflanze oder auch ein Boden darstellen kann, auf dem sich das betreffende Fahrzeug bewegt. Vielmehr ist der Abstand zu einer Vielzahl von Pflanzen bzw. einzelnen Objekten, also zu einer Pflanzenoberfläche, sowie auch der Abstand zu dem Boden zu ermitteln und zu kennen, um die Höhe des Auslegers entsprechend anpassen und einstellen zu können. Dazu muss zwischen den Pflanzen hindurchgemessen werden, was insofern eine Schwierigkeit darstellt, da eine derartige Messung viele Reflexionen erzeugt, die von einer Vielzahl von einzelnen Objekten, eben wie einer Vielzahl von einzelnen Pflanzen und dem Boden, zurückgeworfen werden. Diese Vielzahl von Reflexionen müssen entsprechend ausgewertet werden, um daraus eine mögliche Vielzahl von Objekten erkennen und die Positionen bzw. die Abstände zu dieser Vielzahl von Objekten bestimmen zu können. Eine weitere Schwierigkeit bei derartigen Messungen, um eine Vielzahl von Objekten zu erkennen, besteht zudem darin, mit einiger Sicherheit bzw. statistischer Zuverlässigkeit zu unterscheiden, ob die empfangenen Reflexionssignale tatsächlich von einem echte Objekt bzw. von einem tatsächlichen bzw. echten Objekt, wie etwa einer Pflanze oder dem Boden erzeugt wurden, oder ob diese lediglich zufällige und temporäre Störungen, in Form von Störsignalen oder Rauschen, darstellen, die sich unter der Vielzahl von empfangenen Reflexionssignalen gemischt haben. Erst nach einer derartigen Auswertung und der Berücksichtigung der oben genannten Aspekte der empfangenen Reflexionssignale lässt sich zum Beispiel der Abstand zu einer Pflanzenoberfläche und der Abstand zu dem Boden mit einer entsprechenden Qualität ermitteln, um die Höhe des besagten Auslegers einer derartigen Landmaschine über eine Steuervorrichtung dieses Fahrzeugs mit einer hinreichenden und vorgegebenen Genauigkeit einstellen zu können. Dies ist mit aus dem Stand der Technik bekannten Steuervorrichtungen für Fahrzeuge, die einzig oben genannte distanzmessende Sensoren beinhalten, wie eingangs beschrieben, nicht möglich, da diese handelsüblichen Sensoren eben nur einen Abstand zu einem einzigen Objekt messen können und deshalb auch nur in der Lage sind, ein einziges Objekt zu erkennen.

Aus der Druckschrift EP 26 229 55 A1 ist eine Landmaschine mit einem System zur selbsttätigen Einstellung eines Bearbeitungsparameters bekannt. Das System umfasst eine elektronische Steuereinrichtung, einen durch die Steuereinrichtung kontrollierten, fremdkraftbetätigten Aktor zur Verstellung mindestens eines Bearbeitungsparameters der Landmaschine und einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Sensor zur Erfassung der vertikalen Position der Landmaschine und/oder der Neigung Landmaschine in Vorwärtsrichtung und/oder in der seitlichen Richtung und/ oder des Abstands zwischen der Landmaschine und einem Objekt.

Die EP 02 601 13 A2 zeigt ein Ultraschallsystem zur Höhensteuerung zur Messung des Abstandes zwischen einem landwirtschaftlichen Anbaugerät und einer Bodenoberfläche.

Die DE 42 431 72 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Bodenabstandes einer einen Sender und einen Empfänger aufweisenden Ultraschalleinrichtung zur Beeinflussung der Wirkhöhe eines Arbeitsgerätes an einer landwirtschaftlichen Maschine bei dem die Bodenoberfläche mit der Ultraschalleinrichtung abgetastet und dabei entsprechende Signale gewonnen werden. Die von der Bodenoberfläche reflektierten Ultraschallwellen werden fokussiert dem Empfänger der Ultraschalleinrichtung als gemitteltes Signal zugeführt.

Die DE 10 672 52 A betrifft eine selbsttätige Steuereinrichtung für eine Dreipunktanhängevorrichtung an landwirtschaftlich genutzten Motorfahrzeugen, deren Kraftheber einen beiderseitig beaufschlagbaren hydraulischen Kolben aufweist, dem ein unter dem Einfluß eines den Boden abtastenden Impulsgebers stehendes Steuerorgan vorgeschaltet ist.

Die US 2003 / 00 001 93 A1 betrifft ein System zur Verstellung eines Erntevorsatzes einer Erntemaschine mit einer zur Verstellung des Erntevorsatzes gegenüber der Erntemaschine eingerichteten Verstelleinrichtung, einer zur Ansteuerung der Verstelleinrichtung eingerichteten Steuerung und einem Sender und Empfänger, der Signale auf eine Fläche abstrahlt, die in Fahrtrichtung vor dem Erntevorsatz auf einem von der Erntemaschine zurückzulegenden Weg liegt, auf dem Erntegut vorhanden ist und von der Fläche reflektierte Signale empfängt und der Steuerung anhand der empfangenen Signale ein Steuersignal zur Verstellung des Erntevorsatzes zuführt, wobei die Steuerung die Verstelleinrichtung anhand des Steuersignals derart ansteuert, dass der Erntevorsatz eine im Wesentlichen konstante Stellung gegenüber dem Erdboden einnimmt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Höhe eines Auslegers für ein Fahrzeug derart weiterzubilden, um die oben beschriebenen Nachteile zu reduzieren und auf effiziente Weise das Erkennen von einer Vielzahl von Objekten mit einer qualitativ hohen und zuverlässigen Aussagegenauigkeit zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung zur Steuerung einer Höhe eines Auslegers eines Fahrzeugs, mit einer Sendeempfangseinrichtung, welche ausgebildet ist, ein erstes Messsignal auszusenden und ansprechend auf das Aussenden des ersten Messsignals ein erstes Reflexionssignal zu empfangen. Ferner ist ein Prozessor vorgesehen, welcher ausgebildet ist, in dem ersten Reflexionssignal eine Mehrzahl von ersten Reflexionsanteilen des ersten Reflexionssignals zu bestimmen. Die Sendeempfangseinrichtung ist ausgebildet, ein zweites Messsignal auszusenden und ansprechend auf das Aussenden des zweiten Messsignals ein zweites Reflexionssignal zu empfangen. Der Prozessor ist ausgebildet, in dem zweiten Reflexionssignal eine Mehrzahl von zweiten Reflexionsanteilen des zweiten Reflexionssignals zu bestimmen. Der Prozessor ist ferner ausgebildet, die ersten Reflexionsanteile mit den zweiten Reflexionsanteilen zu vergleichen, um eine Anzahl von übereinstimmenden Reflexionsanteilen zu bestimmen, welche in dem ersten Reflexionssignal und in dem zweiten Reflexionssignal auftreten, wobei die übereinstimmenden Reflexionsanteile auf eine Lage von Reflexionsobjekten hinweisen. Ferner ist eine Steuerung vorgesehen, welche über eine Kommunikationsschnittstelle mit dem Prozessor verbindbar ist. Die Steuerung ist ausgebildet, ein Steuersignal zur Steuerung des Auslegers auf der Basis der übereinstimmenden Reflexionsanteile zu bestimmen.

Mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung wird der Vorteil erreicht, dass in einem definierten Erfassungsbereich des Fahrzeugs eine Vielzahl von (unterschiedlichen) einzelnen Objekten bzw. Reflexionsobjekten mit einer qualitativ hohen und zuverlässigen Aussagegenauigkeit auf effiziente Weise erkannt werden, um die Abstände und Positionen zu dieser Vielzahl von einzelnen Objekten in Bezug auf das Fahrzeug besser und effizienter ermitteln zu können. Dies stellt eine Voraussetzung dar, um die Höhe des Auslegers des Fahrzeugs zu steuern und einzustellen.

Ein weiterer Vorteil besteht außerdem darin, dass neben dem zuverlässigen und dem sicheren Erkennen von einer Vielzahl von Objekten, die im Kontext dieser Erfindung als Reflexionsobjekte bezeichnet werden, etwaige Störungen, die als sogenannte falsche Reflexionssignale aufgrund von Rauschen oder Störsignalen auftreten können, zuverlässig ausgeblendet und gefiltert werden. Dadurch kann nicht nur die Genauigkeit erhöht werden, mit der eine Vielzahl von Reflexionsobjekten von zufällig auftretenden Störungen unterschieden werden kann. Dies führt zu einer höheren Qualität der einzelnen ermittelten Abstände der sogenannten als echt erkannten bzw. identifizierten Reflexionsobjekte in Bezug auf das Fahrzeug. Somit kann also mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung auf effiziente Weise zwischen erkannten Reflexionsobjekten und Störungen, die in Form von Störsignalen auftreten, zuverlässig unterschieden werden. Zur Bestimmung der einzelnen Abstände tragen somit nur die als echt erkannten Reflexionsobjekte bei.

Die ermittelten Abstände zu den erkannten Reflexionsobjekten können dabei zur Steuerung der Höhe des Auslegers des Fahrzeugs verwendet werden. Allerdings ist die technische Anwendung nicht darauf beschränkt. Ebenso wäre es möglich, mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und dem Verfahren die Höhe eines Mähwerkzeugs eines Fahrzeugs zu einer Pflanzenoberfläche oder zum Boden entsprechend einzustellen und zu steuern.

Das Fahrzeug kann als eine Landmaschine ausgebildet sein.

Als Reflexionsobjekte sind im Kontext der vorliegenden Erfindung zum Beispiel Pflanzen, Blätter sowie auch der Boden anzusehen.

Der grundlegende Gedanke hinter der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und dem entsprechenden Verfahren zur Steuerung einer Höhe eines Auslegers eines Fahrzeugs ist darin zu sehen, dass auf effiziente Weise eine Vielzahl von unterschiedlichen Reflexionsobjekten in einem definierten Erfassungsbereich und deren jeweilige Position zuverlässig erkannt bzw. detektiert wird und zudem zufällig auftretende Störungen ausgeblendet bzw. herausgefiltert werden, die die Genauigkeit der Steuerung der Höhe des Auslegers negativ beeinflussen würden. Der Erfassungsbereich ist derjenige Bereich, der über das jeweils ausgesendete Messsignal der Sendeempfangseinrichtung der Steuervorrichtung erfasst wird. Dies erfolgt durch das Vergleichen der ersten Reflexionsanteile mit den zweiten Reflexionsanteilen, um eine Anzahl von übereinstimmenden Reflexionsanteilen zu bestimmen, welche in dem ersten Reflexionssignal und in dem zweiten Reflexionssignal auftreten, wobei die übereinstimmenden Reflexionsanteile auf eine Lage von Reflexionsobjekten hinweisen. Über die Information der Lage oder einer sogenannten Positionsinformation der einzelnen Reflexionsobjekte aus der Vielzahl von Reflexionsobjekten lassen sich dann die jeweiligen Abstände zu diesen erkannten Reflexionsobjekten sowie die jeweiligen zu diesen Reflexionsobjekten dazugehörigen Signalstärken ermitteln. Insbesondere lassen sich aus der jeweils ermittelten Abstandsinformation bzw. der Positionsinformation der erkannten bzw. identifizierten einzelnen Reflexionsobjekte die Abstände bzw. die Distanz zu einer Pflanzenoberfläche und zum Boden ermitteln, um die Höhe des Auslegers oder eines Mähwerkzeugs, einer anderen landwirtschaftlichen Vorrichtung oder eines sonstigen über die erfindungsgemäße Steuervorrichtung steuerbaren Betriebsmittels des Fahrzeugs zur Pflanzenoberfläche und / oder des Bodens entsprechend zu steuern und anzupassen.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor ausgebildet, das erste Messsignal mittels einer Frequenztransformation, insbesondere mittels einer Fourier-Transformation, in ein erstes transformiertes Messsignal zu transformieren, wobei die ersten Reflexionsanteile erste Spektralanteile des ersten transformierten Messsignals bei unterschiedlichen Frequenzen sind, und wobei der Prozessor ausgebildet ist, das zweite Messsignal mittels der Frequenztransformation in ein zweites transformiertes Messsignal zu transformieren, wobei die zweiten Reflexionsanteile zweite Spektralanteile des zweiten transformierten Messsignals bei unterschiedlichen Frequenzen sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein distanzproportionaler Signalverlauf erzeugt wird.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor ausgebildet, das jeweilige Messsignal mit einem Schwellwert zu vergleichen und die jeweiligen Spektralanteile als die jeweiligen Reflexionsanteile auszugeben, welche den Schwellwert nicht unterschreiten. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass sogenannte echte Reflexionsobjekte als solche erkannt werden und die falschen Reflexionsobjekte, die zufällig auftretende Störungen oder Rauschen darstellen und die eine Abstandsmessung zu den Reflexionsobjekten verfälschen würden, herausgefiltert werden.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor ausgebildet, die jeweiligen Spektralanteile des jeweiligen Messsignals nicht als die jeweiligen Reflexionsanteile auszugeben, welche den Schwellwert unterschreiten. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Art Vorfilterung stattfindet, die Störungen oder Störsignale aus den empfangenen Reflexionssignalen herausfiltert.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt der Schwellwert einen Wert für eine vorbestimmte Signalstärke des jeweiligen Messsignals dar. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass auf effiziente Weise Störungen oder Störsignale, die möglicherweise nur einmalig auftreten, aus den empfangenen Reflexionssignalen herausgefiltert werden.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor ausgebildet, bei dem Vergleich der ersten Reflexionsanteile mit den zweiten Reflexionsanteilen, eine Anzahl von nicht übereinstimmenden Reflexionsanteilen zu bestimmen, welche entweder in dem ersten Reflexionssignal oder in dem zweiten Reflexionssignal auftreten, wobei die nicht übereinstimmenden Reflexionsanteile darauf hinweisen, dass das empfangene erste Reflexionssignal oder das empfangene zweite Reflexionssignal nicht von einem Reflexionsobjekt reflektiert wurde und deshalb eine Störung darstellt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass auf effiziente Weise Störungen oder Störsignale, die möglicherweise nur einmalig auftreten, aus den empfangenen Reflexionssignalen herausgefiltert werden und deshalb nicht als Reflexionsobjekte erkannt bzw. identifiziert werden, zu denen dann eine Positionsinformation in Form eines Abstandswertes ermittelt werden muss.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor ausgebildet ist, die jeweiligen Lagen der Reflexionsobjekte als einzelne Positionsinformationen dieser Reflexionsobjekte, welche aufgrund der übereinstimmenden Reflexionsanteile in dem ersten Reflexionssignal und dem zweiten Reflexionssignal als solche erkannt wurden, in Bezug auf den Ausleger des Fahrzeugs zu bestimmen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Abstand in der Form einer Positionsinformation von dem Ausleger des Fahrzeugs zu dem jeweils erkannten Reflexionsobjekt ermittelbar ist.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor ausgebildet, die einzelnen Positionsinformationen der Reflexionsobjekte, welche aufgrund der übereinstimmenden Reflexionsanteile in dem ersten Reflexionssignal und dem zweiten Reflexionssignal als solche erkannt wurden, und / oder die Signalstärken der jeweiligen Reflexionsanteile, die diesen als solche erkannten Reflexionsobjekten zuordenbar sind, in einer Reflexionsobjektliste abzuspeichern. Die Reflexionsobjektliste ist über die Kommunikationsschnittstelle an die Steuerung ausgebbar, um daraus das Steuersignal zur Steuerung des Auslegers zu bestimmen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass aus dieser Reflexionsobjektliste je nach Bedarf und Anforderung unterschiedliche Abstände zur weiteren Verarbeitung verwendbar sind. Zum Beispiel kann aus der Vielzahl der in dieser Objektliste abgespeicherten Werte jeweils ein Abstand des Auslegers zu einer Pflanzenoberfläche und eines Bodens ermittelt werden und diese Werte können dann wieder selbst in dieser Objektliste abgespeichert werden, um zu einem späteren Zeitpunkt abrufbar zu sein, um die Höhe des Auslegers oder eines anderen Betriebsmittels des Fahrzeugs zu steuern und an die geographischen Gegebenheiten eines Erfassungsbereiches, in welchem das Fahrzeug betrieben wird, zeitnah und flexibel anzupassen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Werte dieser Reflexionsobjektliste zu einem beliebigen Zeitpunkt zur weiteren Verarbeitung durch die Steuerung zur Verfügung stehen.

Die Steuerung ist über die Kommunikationsschnittstelle mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung verbindbar, wobei die Kommunikationsschnittstelle zum Beispiel als eine serielle Datenschnittstelle ausgebildet sein kann.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Sendeempfangseinrichtung eine auf Radar, insbesondere als ein FMCW-Radar, oder eine auf Ultraschall basierende Sendeempfangsvorrichtung. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Art der Auswertung und der Datenausgabe nicht nur auf einen Sensortyp beschränkt ist. Die Sendeempfangsvorrichtung kann also je nach Anwendungsgebiet einen Radarsensor oder einen Ultraschallsensor oder auch einen optischen Sensor umfassen.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Höhe eines Auslegers eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst die Schritte Aussenden eines ersten Messsignals durch eine Sendeempfangsvorrichtung und ansprechend auf das Aussenden des ersten Messsignals ein Empfangen von einem ersten Reflexionssignal;

  • - Bestimmen von einer Mehrzahl von ersten Reflexionsanteilen des ersten Reflexionssignals aus dem ersten Reflexionssignal durch einen Prozessor;
  • - Aussenden eines zweiten Messsignals und ansprechend auf das Aussenden des zweiten Messsignals ein Empfangen eines zweiten Reflexionssignals durch die Sendeempfangsvorrichtung;
  • - Bestimmen in dem zweiten Reflexionssignal von einer Mehrzahl von zweiten Reflexionsanteilen des zweiten Reflexionssignals durch den Prozessor;
  • - Vergleichen der ersten Reflexionsanteile mit den zweiten Reflexionsanteilen durch den Prozessor, um eine Anzahl von übereinstimmenden Reflexionsanteilen zu bestimmen, welche in dem ersten Reflexionssignal und in dem zweiten Reflexionssignal auftreten, wobei die übereinstimmenden Reflexionsanteile auf eine Lage von Reflexionsobjekten hinweisen; und
  • - Bestimmen eines Steuersignals zur Steuerung des Auslegers auf der Basis der übereinstimmenden Reflexionsanteile durch eine Steuerung. Auch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die bereits unter der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung beschriebenen Vorteile erreicht werden.

Das Verfahren ist mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung durchführbar.

Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein landwirtschaftliches Fahrzeug, das die erfindungsgemäße Steuervorrichtung umfasst.

Figurenliste

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Abbildung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 ein Diagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer Höhe eines Auslegers eines Fahrzeugs.

1 zeigt eine schematische Abbildung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 1 zur Steuerung einer Höhe oder einer Distanz eines Auslegers 11 in einem Fahrzeug 10. Im Kontext der vorliegenden Erfindung kann die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 1 auch als eine Messvorrichtung 1 zur Messung einer Höhe bzw. einer Distanz eines Auslegers 11 in einem Fahrzeug 10 verstanden werden. Die Messung einer Höhe bzw. einer Distanz eines Auslegers 11 in einem Fahrzeug 10 ist dabei nicht auf messtechnische Aspekte beschränkt, sondern kann auch eine Steuerung und / oder eine Regelung dieser Höhe des Auslegers 11 in dem Fahrzeug 10 umfassen.

Das Fahrzeug 10 kann dabei ein landwirtschaftliches Fahrzeug, wie zum Beispiel eine Landmaschine, sein. Der Ausleger kann als ein Feldausleger ausgebildet sein. Der Ausleger 11 ist im Kontext der vorliegenden Erfindung beispielhaft zu verstehen. Der Ausleger 11 könnte auch als ein Mähwerkzeug oder ein sonstiges höhenverstellbares Betriebsmittel des Fahrzeugs 10 ausgebildet sein, dessen Höhe über die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 1 gesteuert wird. Der Ausleger 11 kann dabei als ein Anbaugerät oder als ein Anbaumittel oder als ein Betriebsmittel, wie zum Beispiel eine Sprayvorrichtung zum Auswerfen eines Fluides oder Gases innerhalb eines definierten Erfassungsbereiches der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, sein.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 1 zur Steuerung einer Höhe des Auslegers 11 des Fahrzeugs 10 umfasst eine Sendeempfangseinrichtung 2, welche ausgebildet ist, ein erstes Messsignal auszusenden und ansprechend auf das Aussenden des ersten Messsignals ein erstes Reflexionssignal zu empfangen. Ferner ist ein Prozessor 3 vorgesehen, welcher ausgebildet ist, in dem ersten Reflexionssignal eine Mehrzahl von ersten Reflexionsanteilen des ersten Reflexionssignals zu bestimmen. Die Sendeempfangseinrichtung 2 ist ausgebildet, ein zweites Messsignal auszusenden und ansprechend auf das Aussenden des zweiten Messsignals ein zweites Reflexionssignal zu empfangen. Der Prozessor 3 ist ausgebildet, in dem zweiten Reflexionssignal eine Mehrzahl von zweiten Reflexionsanteilen des zweiten Reflexionssignals zu bestimmen. Der Prozessor 3 ist ferner ausgebildet, die ersten Reflexionsanteile mit den zweiten Reflexionsanteilen zu vergleichen, um eine Anzahl von übereinstimmenden Reflexionsanteilen zu bestimmen, welche in dem ersten Reflexionssignal und in dem zweiten Reflexionssignal auftreten, wobei die übereinstimmenden Reflexionsanteile auf eine Lage von Reflexionsobjekten hinweisen. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 1 eine Steuerung 4, welche über eine Kommunikationsschnittstelle 5 mit dem Prozessor 3 verbindbar ist, und wobei die Steuerung 4 ausgebildet ist, ein Steuersignal zur Steuerung des Auslegers 11 auf der Basis der übereinstimmenden Reflexionsanteile zu bestimmen.

Die Kommunikationsschnittstelle 5 kann dabei als eine serielle, bidirektionale Datenschnittstelle ausgebildet sein, um eine Datenkommunikation zwischen der Steuervorrichtung 1 und der Steuerung 4 zu ermöglichen.

Die Sendeempfangseinrichtung 2 kann eine auf Radar, insbesondere als ein FMCW-Radar, oder eine auf Ultraschall basierende Sendeempfangsvorrichtung sein. Bei einem FMCW-Radar wird ein sogenannter Sweep von elektromagnetischen Signalen ausgesendet, die an den jeweiligen Reflexionsobjekten reflektiert werden und von der Sendeempfangseinrichtung 2 zeitverzögert wieder empfangen werden. Dann wird eine Differenz zwischen einer Sende- und Empfangsfrequenz gemessen und daraus die Laufzeit der elektromagnetischen Signale ermittelt. Die Sendeempfangseinrichtung 2 kann jedoch auch einen optischen Sensor umfassen, um optische Signale auszusenden.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf entsprechende Signale bei Verwendung eines FMCW-Radars anwendbar ist. Ebenso ist die vorliegende Erfindung voll umfänglich auch für Signale im Zeitbereich einsetzbar, also wenn etwa eine auf Ultraschall basierende Sendeempfangseinrichtung verwendet wird. Die betreffenden Messsignale und die entstehenden Reflexionsanteile bzw. Spektralanteile können deshalb auch für Signale im Zeitbereich gelesen werden bzw. solche umfassen.

Der Prozessor 3 kann ein Mikrocontroller sein, der einen Distanzfilter, der auf einem Multi-Target-Tracking Filter basiert, umfasst.

Der Prozessor 3 kann ausgebildet sein, das erste Messsignal mittels einer Frequenztransformation, insbesondere mittels einer Fourier-Transformation, in ein erstes transformiertes Messsignal zu transformieren, wobei die ersten Reflexionsanteile erste Spektralanteile des ersten transformierten Messsignals bei unterschiedlichen Frequenzen sind, und wobei der Prozessor 3 ausgebildet ist, das zweite Messsignal mittels der Frequenztransformation in ein zweites transformiertes Messsignal zu transformieren, wobei die zweiten Reflexionsanteile zweite Spektralanteile des zweiten transformierten Messsignals bei unterschiedlichen Frequenzen sind. Durch die Fourier-Transformation kann ein distanzproportionaler Signalverlauf erzeugt werden.

Der Prozessor 3 kann ferner ausgebildet sein, das jeweilige Messsignal mit einem Schwellwert zu vergleichen und die jeweiligen Spektralanteile als die jeweiligen Reflexionsanteile auszugeben, welche den Schwellwert nicht unterschreiten. Dadurch wird erreicht, dass die (echten) Reflexionsobjekte als solche erkannt werden und die vermeintlich (falschen bzw. unechten) Reflexionsobjekte, die jedoch keine Reflexionsobjekte im eigentlichen Sinne darstellen, sondern lediglich Störungen oder Rauschen darstellen und die eine Abstandsmessung zu den einzelnen Reflexionsobjekten verfälschen würden, herausgefiltert werden. Dies kann bevorzugt mit einem sogenannten Peak-Location-Algorithmus erfolgen, der die jeweiligen Spektralanteile, die als jeweilige Frequenzpeaks des transformierten Messsignals vorliegen können, herausrechnet. Oder anders formuliert: Es werden Peaks herausgefiltert, die eine bestimmte Signalstärke aufweisen, um eine Signalstärke eines (echten) Reflexionsobjekts von einer Signalstärke eines zufällig auftretenden Rausch- oder Störsignals zu unterscheiden. Für diese einzelnen Frequenzpeaks kann dann deren Distanz oder Abstand oder Lage in Form einer Positionsinformation in Bezug auf das Fahrzeug 10 oder auf den Ausleger 11 des Fahrzeugs 10 und deren Signalstärke ermittelt werden.

Der Prozessor 3 kann ausgebildet sein, die jeweiligen Spektralanteile des jeweiligen Messsignals nicht als die jeweiligen Reflexionsanteile auszugeben, welche den Schwellwert unterschreiten. Der Schwellwert kann dabei vorzugsweise einen Wert für eine vorbestimmte Signalstärke des jeweiligen Messsignals darstellen. Dadurch lassen sich auf einfache Weise Störungen in Form von Störsignalen von Reflexionsobjekten unterscheiden und die Störungen herausfiltern. Ein sogenanntes falsches, als Störsignal empfangenes Reflexionssignal kann also zum Beispiel durch ein Insekt verursacht sein, welches sich zum Zeitpunkt der Signalaussendung zufällig an einer bestimmten Position befindet.

Der Prozessor 3 kann ausgebildet sein, bei dem Vergleich der ersten Reflexionsanteile mit den zweiten Reflexionsanteilen, eine Anzahl von nicht übereinstimmenden Reflexionsanteilen zu bestimmen, welche entweder in dem ersten Reflexionssignal oder in dem zweiten Reflexionssignal auftreten, wobei die nicht übereinstimmenden Reflexionsanteile darauf hinweisen, dass das empfangene erste Reflexionssignal oder das empfangene zweite Reflexionssignal nicht von einem Reflexionsobjekt reflektiert wurde und deshalb eine Störung darstellt. Dadurch lassen sich auf effiziente Weise Störungen oder Störsignale, die möglicherweise nur einmalig auftreten, aus den empfangenen Reflexionssignalen herausfiltern, um sicherzustellen, dass derartige Störungen nicht als Reflexionsobjekte identifiziert werden und dann fälschlicherweise in die Ermittlung einer dann ebenso falschen Positionsinformation oder einer Lage eines Reflexionsobjekts einfließen.

Der Prozessor 3 kann ausgebildet sein, die jeweiligen Lagen der Reflexionsobjekte als einzelne Positionsinformationen dieser Reflexionsobjekte, welche aufgrund der übereinstimmenden Reflexionsanteile in dem ersten Reflexionssignal und dem zweiten Reflexionssignal als solche erkannt wurden, in Bezug auf den Ausleger 11 des Fahrzeugs 10 zu bestimmen. Eine Positionsinformation eines Reflexionsobjekts kann also einen Wert für eine Lage dieses Reflexionsobjekts darstellen. Eine Lage kann jedoch auch als ein Abstand oder eine Distanz eines Reflexionsobjekts in Bezug zu dem Ausleger oder allgemeiner, einem in der Höhe zu verstellenden Betriebsmittel des Fahrzeugs angesehen werden.

Der Prozessor 3 kann ferner ausgebildet sein, die einzelnen Positionsinformationen der Reflexionsobjekte, welche aufgrund der übereinstimmenden Reflexionsanteile in dem ersten Reflexionssignal und dem zweiten Reflexionssignal als solche erkannt wurden, und / oder die Signalstärken der jeweiligen Reflexionsanteile, die diesen als solche erkannten Reflexionsobjekten zuordenbar sind, in einer Reflexionsobjektliste abzuspeichern, wobei die Reflexionsobjektliste über die Kommunikationsschnittstelle 5 an die Steuerung 4 ausgebbar ist, um daraus das Steuersignal zur Steuerung des Auslegers 11 zu bestimmen. Die Reflexionsobjektliste kann dadurch zu einem beliebigen Zeitpunkt zur weiteren Verarbeitung von der Steuerung 4 herangezogen werden.

Eine derartige Reflexionsobjektliste enthält also eine Sammlung oder Einträge von Informationen für unterschiedliche Lagen oder Abstände bzw. Positionen von unterschiedlichen, als plausibel erkannter Reflexionsobjekte und einen Wert für eine Signalstärke des jeweiligen Reflexionssignals, das an einer betreffenden und ermittelten Lage oder Position von einem betreffenden Reflexionsobjekt in Form seines jeweiligen Reflexionssignals zurückgesendet wurde. Ein Reflexionsobjekt ist als plausibel zu deklarieren, wenn es mit einer gewissen Sicherheit oder statistischen Wahrscheinlicht als ein solches erkannt bzw. identifiziert wurde und eben kein Störsignal darstellt. Im Idealfall enthält also die Reflexionsobjektliste eine Liste von (unterschiedlichen) plausiblen Reflexionsobjekten, deren jeweilige Position und Signalstärke von einem derartigen plausiblen Reflexionsobjekt, nicht jedoch Störungen oder als Störsignale getarnte Reflexionsobjekte, da diese bereits, wie oben beschrieben, bereits herausgefiltert wurden.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass ein Reflexionsobjekt als solches anerkannt oder identifiziert wird bzw. ist, wenn an seiner jeweiligen ermittelten Position sein charakteristisches Reflexionssignal mit der entsprechenden Signalstärke - man spricht hier auch von Signalecho - gehäuft auftritt. Dies ist der Fall wenn nach einer Anzahl von ausgesendeten ersten und zweiten Messsignalen an stets dieser jeweiligen Position ein Reflexionssignal mit genau dieser, bereits bekannten Signalstärke mehrmals auftritt bzw. von der Sendeempfangseinrichtung 2 der Steuervorrichtung 1 empfangen wird, oder anders formuliert, an welchen jeweiligen ermittelten Positionen sich derartige Reflexionssignale (mit ihrer jeweiligen Signalstärke) nach einer Anzahl von Messdurchläufen häufen bzw. wiederholen. Daraus lässt sich dann ableiten, ob ein empfangenes Reflexionssignal von einem (echten) Reflexionsobjekt reflektiert wurde, dessen Abstand zum Fahrzeug 10 bzw. zum Ausleger 11 des Fahrzeugs 10 für die Bestimmung und Steuerung der Höhe des Auslegers 11 relevant ist, zum Beispiel ein Blatt, oder ob das empfangene Reflexionssignal nur eine zufällig und einmalig auftretende Störung darstellt, die ignoriert werden kann. Sporadisch auftretende Reflexionssignale lassen also auf eher zufällig auftretende Störungen schließen, die dann von dem Prozessor 2 auch nicht als Reflexionsobjekte erkannt und abgespeichert, sondern ignoriert werden.

Mit Hilfe von speziellen Filteralgorithmen kann dann zum Beispiel aus dieser Reflexionsobjektliste, eine Distanz bzw. mehrere Distanzen oder Abstände zu einer Pflanzenoberfläche und zum Boden bestimmt werden, um die Höhe des Auslegers entsprechend steuern zu können.

2 zeigt ein Diagramm eines Verfahrens 100 zur Steuerung einer Höhe eines Auslegers 11 eines Fahrzeugs 10. Das Verfahren 100 umfasst einen ersten Schritt 101 des Aussendens eines ersten Messsignals durch eine Sendeempfangsvorrichtung 2 und ansprechend auf das Aussenden des ersten Messsignals und einen zweiten Schritt 102 des Empfangens von einem ersten Reflexionssignal. Das Verfahren 100 umfasst einen dritten Schritt 103 des Bestimmens von einer Mehrzahl von ersten Reflexionsanteilen des ersten Reflexionssignals aus dem ersten Reflexionssignal durch einen Prozessor 3. Das Verfahren 100 umfasst einen vierten Schritt 104 des Aussendens eines zweiten Messsignals und ansprechend auf das Aussenden des zweiten Messsignals. Das Verfahren 100 umfasst einen fünften Schritt 105 des Empfangens eines zweiten Reflexionssignals durch die Sendeempfangsvorrichtung 2. Das Verfahren 100 umfasst einen sechsten Schritt 106 des Bestimmens in dem zweiten Reflexionssignal von einer Mehrzahl von zweiten Reflexionsanteilen des zweiten Reflexionssignals durch den Prozessor 3. Das Verfahren 100 umfasst einen siebten Schritt 107 des Vergleichens der ersten Reflexionsanteile mit den zweiten Reflexionsanteilen durch den Prozessor 3, um eine Anzahl von übereinstimmenden Reflexionsanteilen zu bestimmen, welche in dem ersten Reflexionssignal und in dem zweiten Reflexionssignal auftreten, wobei die übereinstimmenden Reflexionsanteile auf eine Lage von Reflexionsobjekten hinweisen. Das Verfahren umfasst einen achten Schritt 108 des Bestimmens eines Steuersignals zur Steuerung des Auslegers auf der Basis der übereinstimmenden Reflexionsanteile durch eine Steuerung 4.