(57)【要約】  制御システムは、作業機械の位置を検出する位置検出装置と、作業機械の周囲の物体を非接触で検出する非接触センサと、少なくとも物体の位置を示すマップデータと非接触センサの検出データとに基づいて、作業機械の位置を算出する位置演算部と、位置検出装置の検出データから導出される作業機械の位置と位置演算部で算出された作業機械の位置とを比較して、位置検出装置の検出データ又は位置演算部の算出結果のいずれかに異常があることを診断する診断部と、を備える。
2017072980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械の位置を検出する位置検出装置と、
前記作業機械の周囲の物体を非接触で検出する非接触センサと、
前記物体の位置を示すマップデータと、
少なくとも前記物体の位置を示すマップデータと前記非接触センサの検出データとに基づいて、前記作業機械の位置を算出する位置演算部と、
前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の位置と前記位置演算部で算出された前記作業機械の位置とを比較して、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があることを診断する診断部と、
を備える作業機械の制御システム。
【請求項２】
前記診断部は、前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の位置と前記位置演算部で算出された前記作業機械の位置との差が閾値以上であるか否かを判定し、
前記診断部により前記差が前記閾値以上であると判定された場合、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があることを診断する、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
作業機械の方位を検出する位置検出装置と、
前記作業機械の周囲の物体を非接触で検出する非接触センサと、
前記物体の位置を示すマップデータと、
少なくとも前記物体の位置を示すマップデータと前記非接触センサの検出データとに基づいて、前記作業機械の方位を算出する位置演算部と、
前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の方位と前記位置演算部で算出された前記作業機械の方位とを比較して、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があることを診断する診断部と、
を備える制御システム。
【請求項４】
前記診断部は、前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の方位と前記位置演算部で算出された前記作業機械の方位との差が閾値以上であるか否かを判定し、
前記診断部により前記差が前記閾値以上であると判定された場合、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があることを診断する請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
少なくとも前記位置検出装置の検出データと前記非接触センサの検出データとに基づいて、前記非接触センサにより検出した前記物体の位置を示すマップデータを作成するマップデータ作成部と、を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項６】
前記診断部が、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があると診断した場合、前記位置検出装置の検出データを使用せずに、設定されたコースデータに基づいて前記作業機械を走行させる走行制御部を備える、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項７】
前記走行制御部は、少なくとも前記位置演算部で算出された前記作業機械の位置と前記コースデータとに基づいて前記作業機械を走行させる、
請求項６に記載の制御システム。
【請求項８】
前記診断部が、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があると診断した場合、
前記走行制御部は、少なくとも前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の位置と前記コースデータとに基づいて前記作業機械を走行させる、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項９】
前記診断部により前記差が前記閾値以上である状態が規定時間を超えたと判定された場合、前記走行制御部は、前記作業機械の走行を停止させる、
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の制御システムを備える作業機械。
【請求項１１】
請求項１０に記載の作業機械に前記走行経路を規定するコースデータを出力する管理装置を備える作業機械の管理システム。
【請求項１２】
位置検出装置により作業機械の位置を検出することと、
非接触センサにより前記作業機械の周囲の物体を非接触で検出することと、
少なくとも前記物体の位置を示すマップデータと前記非接触センサの検出データとに基づいて、前記作業機械の位置を算出することと、
前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の位置と、前記算出された前記作業機械の位置とを比較して、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記作業機械の位置の前記算出結果のいずれかに異常があることを診断することと、
を含む作業機械の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の管理システム、及び作業機械の管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山の採掘現場において鉱山機械が走行する場合、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）のようなＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  System）を使って鉱山機械の位置データを取得する場合がある。ＧＰＳにおけるマップマッチング技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２５９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＧＮＳＳにより取得される位置データの精度の診断手法として、例えば後述するＧＮＳＳそのものを使った診断手法（測位衛星の配置やデータを受信した測位衛星の数等から判断する方法）等による診断手法が知られている。しかし、これらの診断手法では、ＧＮＳＳのマルチパスや鉱山機械のタイヤのスリップ等の影響により、正確な診断が困難となる可能性がある。なお、ＧＮＳＳのマルチパスとは、ＧＮＳＳ衛星から送信された電波が、地面や建造物などで反射したり、電離層において反射又は屈折したりする等して、ＧＮＳＳ受信器が複数の伝送経路から電波を受信することにより、取得される位置データに誤差が発生する現象をいう。【０００５】
本発明の態様は、鉱山機械の位置データがＧＮＳＳを使って取得される場合、ＧＮＳＳにより取得される位置データの精度を正確に診断して、鉱山機械の走行を適切に制御できる作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の管理システム、作業機械の管理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、作業機械の位置を検出する位置検出装置と、前記作業機械の周囲の物体を非接触で検出する非接触センサと、前記物体の位置を示すマップデータと、少なくとも前記物体の位置を示すマップデータと前記非接触センサの検出データとに基づいて、前記作業機械の位置を算出する位置演算部と、前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の位置と前記位置演算部で算出された前記作業機械の位置とを比較して、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があることを診断する診断部と、を備える制御システムが提供される。【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、作業機械の方位を検出する位置検出装置と、前記作業機械の周囲の物体を非接触で検出する非接触センサと、前記物体の位置を示すマップデータと、少なくとも前記物体の位置を示すマップデータと前記非接触センサの検出データとに基づいて、前記作業機械の方位を算出する位置演算部と、前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の方位と前記位置演算部で算出された前記作業機械の方位とを比較して、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があることを診断する診断部と、を備える制御システムが提供される。【０００８】
本発明の第３の態様に従えば、第１の態様又は第２の態様の制御システムを備える作業機械が提供される。【０００９】
本発明の第４の態様に従えば、第３の態様の作業機械に前記走行経路を規定するコースデータを出力する管理装置を備える作業機械の管理システムが提供される。【００１０】
本発明の第５の態様に従えば、位置検出装置により作業機械の位置を検出することと、非接触センサにより前記作業機械の周囲の物体を非接触で検出することと、少なくとも前記物体の位置を示すマップデータと前記非接触センサの検出データとに基づいて、前記作業機械の位置を算出することと、前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の位置と、前記算出された前記作業機械の位置とを比較して、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記作業機械の位置の前記算出結果のいずれかに異常があることを診断することと、を含む作業機械の管理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様によれば、作業機械の位置データがＧＮＳＳを使って取得される場合、ＧＮＳＳにより取得される位置データの精度を正確に診断して、作業機械の走行を適切に制御できる制御システム、作業機械、作業機械の管理システム、作業機械の管理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態１に係る鉱山機械の管理システムの一例を示す図である。
【図２】図２は、実施形態１に係るダンプトラックの走行経路を説明するための模式図である。
【図３】図３は、実施形態１に係るダンプトラックの制御ブロック図である。
【図４】図４は、実施形態１に係るダンプトラックのハードウエア構成図である。
【図５】図５は、実施形態１に係るダンプトラックの障害物センサの正面図である。
【図６】図６は、非接触センサの検出エリアを示す平面図である。
【図７】図７は、非接触センサの検出エリアを示す側面図である。
【図８】図８は、実施形態１に係る制御システムのＧＰＳ走行モード時における走行コントローラが位置及び方位を検出する方法を説明する図である。
【図９】図９は、実施形態１に係る制御システムの照合航法走行モード時における位置計測コントローラの照合航法位置演算部が位置及び方位を演算する方法を説明する図である。
【図１０】図１０は、ＧＰＳ受信器からの検出信号が入力されるタイミングを説明するための図である。
【図１１】図１１は、照合航法位置演算部からの位置データが入力されるタイミングを説明するための図である
【図１２】図１２は、実施形態１に係る制御システムのマップ保存用データベースに記憶されるマップデータの一部を示す図である。
【図１３】図１３は、図１２中のＸＩＶ部を拡大して示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態１に係る制御システムのフローチャートの一例である。
【図１５】図１５は、ステップＳＴ４のフローチャートの一例である。
【図１６】図１６は、ステップＳＴ４２のフローチャートの一例である。
【図１７】図１７は、ステップＳＴ６のフローチャートの一例である。
【図１８】図１８は、ステップＳＴ６４のフローチャートの一例である。
【図１９】図１９は、実施形態１に係るマップ保存用データベースから記憶部に読み込まれたマップデータの一部領域の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、実施形態１に係る制御システムのレーザセンサが現実に検出した検出結果の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、実施形態１に係る制御システムのレーザセンサが現実に検出した検出結果に基づいて照合航法位置演算部が自車両の位置及び方位を算出した状態の一例を示す図である。
【図２２】図２２は、実施形態１に係るＧＰＳの診断方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００１４】
実施形態１．
＜鉱山機械の管理システムの概要＞
図１は、実施形態１に係る鉱山機械４の管理システム１の一例を示す図である。管理システム１は、鉱山機械４の管理を行う。鉱山機械４の管理は、鉱山機械４の運行管理、鉱山機械４の生産性の評価、鉱山機械４のオペレータの操作技術の評価、鉱山機械４の保全、及び鉱山機械４の異常診断の少なくとも一つを含む。
【００１５】
鉱山機械４とは、鉱山における各種作業に用いる機械類の総称である。鉱山機械４は、ボーリング機械、掘削機械、積込機械、運搬機械、破砕機、及び作業者が運転する車両の少なくとも一つを含む。掘削機械は、鉱山を掘削するための鉱山機械である。積込機械は、運搬機械に積荷を積み込むための鉱山機械である。積込機械は、油圧ショベル、電気ショベル、及びホイールローダの少なくとも一つを含む。運搬機械は、鉱山において移動可能なダンプトラック等の移動体を含み、積荷を運搬するための鉱山機械である。積荷は、採掘により発生した土砂及び鉱石の少なくとも一方を含む。破砕機は、運搬機械から投入された排土を破砕する。
【００１６】
実施形態１においては、管理システム１により、鉱山を走行可能な運搬機械であるダンプトラック２が管理される例について説明する。図１に示すように、ダンプトラック２は、鉱山の作業場ＰＡ及び作業場ＰＡに通じる搬送路ＨＬの少なくとも一部を走行する。作業場ＰＡは、積込場ＬＰＡ及び排土場ＤＰＡの少なくとも一方を含む。搬送路ＨＬは、交差点ＩＳを含む。ダンプトラック２は、搬送路ＨＬ上や作業場ＰＡ上に設定された走行経路を走行する。搬送路ＨＬの傍らには物体が設けられる。実施形態１においては、搬送路ＨＬの傍らに設けられる物体が土手ＢＫであることとする。なお、搬送路ＨＬの傍らに設けられる物体は、側壁又は人工的に製造された構造物でもよい。例えば、物体が金属又はコンクリートを含んでもよい。
【００１７】
ダンプトラック２は、鉱山において移動可能な移動体である。走行経路は、積込場ＬＰＡ、排土場ＤＰＡ、及び搬送路ＨＬの少なくとも一部に設定される。
【００１８】
積込場ＬＰＡは、ダンプトラック２に積荷を積み込む積込作業が実施されるエリアである。排土場ＤＰＡは、ダンプトラック２から積荷が排出される排出作業が実施されるエリアである。排土場ＤＰＡの少なくとも一部に破砕機ＣＲが設けられてもよい。
【００１９】
実施形態１において、ダンプトラック２は、管理装置１０からの指令信号に基づいて走行経路を自律走行する、所謂、無人ダンプトラックである。ダンプトラック２の自律走行とは、作業者の操作によらずに管理装置１０からの指令信号に基づいて走行することをいう。なお、ダンプトラック２は、作業者の操作により走行してもよい。
【００２０】
図１において、管理システム１は、鉱山に設置される管制施設７に配置された管理装置１０と、通信システム９と、ダンプトラック２と、ダンプトラック２とは異なる他の鉱山機械４である鉱山機械３と、を備える。管理装置１０は、鉱山の管制施設７に設置され、基本的には移動しないが、管理装置１０が移動可能でもよい。通信システム９は、管理装置１０とダンプトラック２と他の鉱山機械３との間においてデータ又は指令信号を無線通信する。通信システム９は、管理装置１０とダンプトラック２との間、管理装置１０と他の鉱山機械３との間、及びダンプトラック２と他の鉱山機械３との間を、双方向に無線通信可能にする。実施形態１において、通信システム９は、データ又は指令信号（電波等）を中継する中継器６を複数有する。
【００２１】
実施形態１において、ダンプトラック２の位置及び他の鉱山機械３の位置が、ＲＴＫ−ＧＮＳＳ（Real  Time  Kinematic−Global  Navigation  Satellite  System）を利用して検出される。ＧＮＳＳとは、全地球航法衛星システムをいう。全地球航法衛星システムの一例として、ＧＰＳが挙げられる。ＲＴＫ−ＧＮＳＳは、複数の測位衛星５を有する。ＲＴＫ−ＧＮＳＳは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。ＲＴＫ−ＧＮＳＳにより検出される位置は、グローバル座標系において規定される絶対位置である。ＲＴＫ−ＧＮＳＳにより、鉱山におけるダンプトラック２の位置及び他の鉱山機械３の位置が検出される。
【００２２】
以下の説明においては、ＲＴＫ−ＧＮＳＳによって検出される位置を適宜、ＧＰＳ位置、と称する。ＧＰＳ位置は、絶対位置であり、緯度、経度、及び高度の座標データである。ＲＴＫ−ＧＮＳＳにおいては、測位衛星５の配置、データを受信した測位衛星５の数、電離層、対流圏、及び測位衛星５からのデータを受信するアンテナ周辺の地形の少なくとも一つの影響により、測位の状態（位置の精度）が変化する。測位の状態は、Ｆｉｘ解（精度±１ｃｍから２ｃｍ程度）、Ｆｌｏａｔ解（精度±１０ｃｍから数ｍ程度）、Ｓｉｎｇｌｅ解（精度±数ｍ程度）、及び非測位（測位計算不能）を含む。
【００２３】
なお、本明細書中において「絶対位置」とは、真のダンプトラック２の位置そのものを示すものではなく、真のダンプトラック２の位置に対して精度のよい推定位置であることを示している。
【００２４】
管理システム１は、水平面内のＸ軸方向及びＸ軸方向と直交する水平面内のＹ軸方向で規定されるＸＹ座標系において、鉱山におけるダンプトラック２の位置及び方位と、他の鉱山機械３の位置及び方位とを管理する。ダンプトラック２の方位とは、走行するダンプトラック２の進行方向である。
【００２５】
＜管理装置＞
次に、管制施設７に配置される管理装置１０について説明する。管理装置１０は、ダンプトラック２に対してデータ及び指令信号を送信し、ダンプトラック２からデータを受信する。図１に示すように、管理装置１０は、コンピュータ１１と、表示装置１６と、入力装置１７と、無線通信装置１８と、ＧＰＳ基地局１９と、を備える。
【００２６】
コンピュータ１１は、処理装置１２と、記憶装置１３と、入出力部（入出力インターフェース）１５とを備える。表示装置１６、入力装置１７、無線通信装置１８、及びＧＰＳ基地局１９は、入出力部１５を介して、コンピュータ１１と接続される。
【００２７】
処理装置１２は、ダンプトラック２の管理に関する各種の処理及び他の鉱山機械３の管理に関する各種の処理を実行する。処理装置１２は、各種処理を行うため、通信システム９を介してダンプトラック２の位置データ及び他の鉱山機械３の位置データを取得する。
【００２８】
図２は、搬送路ＨＬを走行するダンプトラック２を示す模式図である。処理装置１２は、ダンプトラック２が走行する走行経路ＲＰを設定する。走行経路ＲＰは、コースデータＣＳによって規定される。コースデータＣＳとは、絶対位置（緯度、経度、及び高度の座標データ）がそれぞれ規定された複数のポイントＰＩの集合体である。すなわち、複数のポイントＰＩを通過する軌跡が走行経路ＲＰである。処理装置１２は、ダンプトラック２の走行経路ＲＰを規定するコースデータＣＳを生成するコースデータ作成部として機能する。処理装置１２は、コースデータＣＳを作成して、走行経路ＲＰを設定する。
【００２９】
記憶装置１３は、処理装置１２と接続される、ダンプトラック２の管理に関する各種のデータ及び他の鉱山機械３の管理に関する各種のデータを記憶する。記憶装置１３は、ダンプトラック２の位置データ及び他の鉱山機械３の位置データを記憶する。
【００３０】
表示装置１６は、鉱山内の搬送路ＨＬ等を含んだ地図、ダンプトラック２の位置データ及び他の鉱山機械３の位置データを表示可能である。入力装置１７は、処理装置１２に操作信号を入力可能な操作部として機能する。
【００３１】
無線通信装置１８は、アンテナ１８Ａを有し、管制施設７に配置され、入出力部１５を介して、処理装置１２と接続される。無線通信装置１８は、通信システム９の一部である。無線通信装置１８は、ダンプトラック２及び他の鉱山機械３の少なくとも一方から送信されたデータを受信可能である。無線通信装置１８で受信したデータは、処理装置１２に出力され、記憶装置１３に記憶される。無線通信装置１８は、ダンプトラック２及び他の鉱山機械３の少なくとも一方にデータを送信可能である。
【００３２】
ＧＰＳ基地局１９は、複数の測位衛星５からのデータを受信するアンテナ１９Ａと、アンテナ１９Ａに接続された送受信装置１９Ｂとを備え、管制施設７に配置される。送受信装置１９Ｂは、アンテナ１９Ａを介して測位衛星５からのデータを受信する受信機と、無線通信装置１８を介してダンプトラック２にデータを送信する送信機とを備える。送受信装置１９Ｂは、アンテナ１９Ａを介して受信したデータに基づいてＧＰＳ基地局１９のＧＰＳ位置を算出し、ダンプトラック２のＧＰＳ位置を補正するための補正観測データを生成し、無線通信装置１８を介して、ダンプトラック２及び他の鉱山機械３に補正観測データを送信する。
【００３３】
コンピュータ１１は、通信用の入出力部１５と、処理装置１２と、各種データベース１３Ｂを記憶している記憶装置とを備える。
【００３４】
＜他の鉱山機械＞
次に、他の鉱山機械３について説明する。他の鉱山機械３は、ダンプトラック２以外の鉱山機械であり、作業者の操作により作動する。他の鉱山機械３は、ＣＰＵを含みかつ作業内容に関する各種の処理を実行する処理装置と、ＧＰＳ位置を検出するＧＰＳ受信器と、管制施設７の無線通信装置１８とデータを送受信する無線通信装置とを備える。他の鉱山機械３は、所定時間毎に自機のＧＰＳ位置を管制施設７の無線通信装置１８に送信する。
【００３５】
＜ダンプトラック＞
次に、ダンプトラック２について説明する。図３は、実施形態１に係るダンプトラック２の制御ブロック図である。図４は、実施形態１に係るダンプトラック２のハードウエア構成図である。図５は、実施形態１に係るダンプトラック２の非接触センサ２４の正面図である。図６は、非接触センサ２４のレーザセンサ２４Ｂの検出エリアを示す平面図である。図７は、非接触センサ２４のレーザセンサ２４Ｂの検出エリアを示す側面図である。
【００３６】
図４に示すように、ダンプトラック２は、車両本体２１と、ベッセル２２と、車輪２３と、非接触センサ２４と、制御システム３０とを備える。車両本体２１に、ディーゼルエンジンのようなエンジン２Ｅ、エンジン２Ｅにより作動する発電機２Ｇ、及び発電機で発生した電力により作動する電動機２３Ｍが設けられる。車輪２３は、前輪２３Ｆ及び後輪２３Ｒを含む。電動機２３Ｍにより、後輪２３Ｒが駆動される。なお、エンジン２Ｅの動力が、トルクコンバータを含むトランスミッションを介して後輪２３Ｒに伝達されてもよい。また、車両本体２１に、前輪２３Ｆを操舵する操舵装置２Ｓが設けられる。ベッセル２２には、積込機械により積荷が積み込まれる。排出作業においてベッセル２２が持ち上げられ、ベッセル２２から積荷が排出される。
【００３７】
図４に示すように、非接触センサ２４は、車両本体２１の前部の下部に配置される。非接触センサ２４は、ダンプトラック２の周囲の物体を非接触で検出する。ダンプトラック２の周囲の物体は、走行経路ＲＰの傍らに存在する物体（土手ＢＫ、側壁等）を含む。非接触センサ２４は、ダンプトラック２の前方の障害物を非接触で検出する障害物センサとして機能する。
【００３８】
非接触センサ２４は、非接触センサ２４（ダンプトラック２）に対する物体の相対位置を検出可能である。非接触センサ２４は、レーダ２４Ａ及びレーザセンサ２４Ｂを含む。レーザセンサ２４Ｂの分解能は、レーダ２４Ａの分解能よりも高い。
【００３９】
レーダ２４Ａは、電波を発射して、その電波を物体に照射し、物体で反射した電波を受信する。これにより、レーダ２４Ａは、レーダ２４Ａに対する物体の方向及び距離を検出可能である。実施形態１において、レーダ２４Ａは、車両本体２１の左右方向に間隔をあけて３つ設けられる。
【００４０】
レーザセンサ２４Ｂは、レーザ光線を発射して、そのレーザ光線を物体に照射し、物体で反射したレーザ光線を受信する。これにより、レーザセンサ２４Ｂは、レーザセンサ２４Ｂに対する物体の方向及び距離を検出可能である。実施形態１において、レーザセンサ２４Ｂは、車両本体２１の左右方向に間隔をあけて２つ設けられる。
【００４１】
２つのレーザセンサ２４Ｂは、それぞれ上下方向（鉛直方向）の方位が異なる複数のレーザ光線を発射し、複数のレーザ光線のそれぞれを左右方向（水平方向）におけるレーザ光線の照射エリアＩＡＨが所定角度になるように、レーザ光線を左右方向に揺動させる。図６に示すように、２つのレーザセンサ２４Ｂは、左右方向の中央で２つのレーザセンサ２４Ｂから照射されるレーザ光線の照射エリアＩＡＨが重なるようにレーザ光線を揺動させる。図７に示すように、レーザセンサ２４Ｂは、車両本体２１から下方に傾斜した照射エリアＩＡＶにレーザ光線を照射する。レーザ光線の照射エリアＩＡＨ，ＩＡＶは、レーザセンサ２４Ｂによる物体等の検出エリアである。ダンプトラック２の走行において、走行経路ＲＰの傍らの物体（土手ＢＫ）がレーザセンサ２４Ｂの検出エリアに配置されるように、レーザセンサ２４Ｂの設置位置及びレーザ光線の照射エリアが定められる。なお、レーダ２４Ａも照射範囲が規定されているが、図６及び図７においては照射範囲の図示を省略している。
【００４２】
レーダ２４Ａ及びレーザセンサ２４Ｂを含む非接触センサ２４は、制御システム３０の第２通信線３７を介して照合航法位置計測コントローラ３３に接続される。照合航法とは、Scan  Matching  Navigationの略称である。
【００４３】
＜制御システム＞
次に、制御システム３０を説明する。図８は、実施形態１に係る、ＧＰＳ走行モードにおいて制御システム３０の走行コントローラ２０が位置及び方位を検出する方法を説明する図である。図９は、実施形態１に係る、照合航法走行モードにおいて制御システム３０の照合航法位置計測コントローラ３３の照合航法位置演算部３３Ｂが位置及び方位を演算する方法を説明する図である。図１０は、ＧＰＳ受信器３１からの検出信号が入力されるタイミングを説明するための図である。図１１は、照合航法位置演算部３３Ｂからの位置データが入力されるタイミングを説明するための図である。図１２は、実施形態１に係る制御システム３０のマップ保存用データベース３６に記憶されるマップデータＭＩの一部を示す図である。図１３は、図１２中のＸＩＶ部を拡大して示す図である。
【００４４】
制御システム３０は、ダンプトラック２に設置される。制御システム３０は、走行経路ＲＰに従ってダンプトラック２を自律走行させる。図３及び図４に示すように、制御システム３０は、ジャイロセンサ２６と、速度センサ２７と、ＧＰＳ受信器３１と、走行経路作成装置３２と、照合航法位置計測コントローラ３３と、走行コントローラ２０と、非接触センサ２４と、無線通信装置３４と、マップ保存用データベース３６とを備える。また、制御システム３０は、第１通信線３５と、第２通信線３７と、安全コントローラ４０とを備える。
【００４５】
図４に示すように、走行コントローラ２０、走行経路作成装置３２、照合航法位置計測コントローラ３３、マップ保存用データベース３６、及び安全コントローラ４０は、第１通信線３５に接続され、第１通信線３５を介して、データ通信する。走行コントローラ２０及び安全コントローラ４０は、第２通信線３７にも接続され第２通信線３７を介して、データ通信する。
【００４６】
ジャイロセンサ２６は、ダンプトラック２の方位（方位変化量）を検出する。ジャイロセンサ２６は、走行コントローラ２０と接続され、検出データを走行コントローラ２０に出力する。走行コントローラ２０は、ジャイロセンサ２６の検出データに基づいて、ダンプトラック２の方位（方位変化量）を算出する。
【００４７】
速度センサ２７は、車輪２３の回転速度を検出して、ダンプトラック２の走行速度を検出する。速度センサ２７は、走行コントローラ２０と接続され、検出データを走行コントローラ２０に出力する。走行コントローラ２０は、速度センサ２７の検出データと、走行コントローラ２０に内蔵されているタイマーで計測される時間データとに基づいて、ダンプトラック２の移動距離を算出する。
【００４８】
ＧＰＳ受信器３１は、ダンプトラック２に設けられ、ダンプトラック２の絶対位置（ＧＰＳ位置）を検出する。ＧＰＳ受信器３１に、測位衛星５からのデータを受信するアンテナ３１Ａと、ＧＰＳ基地局１９からの補正観測データを受信するアンテナ３１Ｂとが接続される。アンテナ３１Ａは、測位衛星５から受信したデータに基づく信号をＧＰＳ受信器３１に出力する。アンテナ３１Ｂは、受信した補正観測データに基づく信号をＧＰＳ受信器３１に出力する。ＧＰＳ受信器３１は、測位衛星５からのデータとＧＰＳ基地局１９からの補正観測データとを用いて、アンテナ３１Ａの位置（ＧＰＳ位置）を検出する。
【００４９】
ＧＰＳ受信器３１は、アンテナ３１Ａの位置を検出する過程において、検出したＧＰＳ位置が、その精度を示すＦｉｘ解、Ｆｌｏａｔ解、又はＳｉｎｇｌｅ解のいずれかであるかを検出する。
【００５０】
ＧＰＳ受信器３１は、検出したＧＰＳ位置の精度を示すＦｉｘ解、Ｆｌｏａｔ解、又はＳｉｎｇｌｅ解のいずれかを検出した場合、検出されたＧＰＳ位置の精度とともに、ＧＰＳ位置が測位計算されたことを示す測位信号を出力する。ＧＰＳ受信器３１は、ＧＰＳ位置が測位計算不能である場合、非測位であることを示す非測位信号を出力する。測位信号又は非測位信号は、走行経路作成装置３２を介して、走行コントローラ２０及び照合航法位置計測コントローラ３３に出力される。実施形態１において、ＧＰＳの位置精度がＦｉｘ解であった場合、検出されたＧＰＳ位置に基づいてダンプトラック２が自律走行を行うことができる。ＧＰＳの位置精度がＦｌｏａｔ解又はＳｉｎｇｌｅ解であった場合、もしくはＧＰＳ位置が測位計算不能であった場合は、検出されたＧＰＳ位置に基づいてダンプトラック２が自律走行を行うことができない。
【００５１】
図３に示すように、走行経路作成装置３２は、アンテナ３４Ａが接続された無線通信装置３４と接続される。無線通信装置３４は、管理装置１０及び自車両以外の鉱山機械４の少なくとも一つから送信された指令信号又はデータを受信可能である。自車両以外の鉱山機械４は、ボーリング機械、掘削機械、積込機械、運搬機械、及び作業者が運転する車両のようなダンプトラック２以外の鉱山機械４と、自車両以外のダンプトラック２とを含む。
【００５２】
無線通信装置３４は、管制施設７の無線通信装置１８から送信された指令信号を受信して、走行経路作成装置３２に出力する。指令信号は、自車両であるダンプトラック２の走行条件を示す走行条件データを含む。走行条件データは、処理装置１２で生成されたコースデータ及びダンプトラック２の走行速度データを含む。自車両のコースデータは、ＸＹ座標系で規定される。走行経路作成装置３２は、無線通信装置３４からコースデータを受信し、経路位置記憶部３２Ａに記憶する。また、走行経路作成装置３２は、ＧＰＳにより検出等して得られた自車両であるダンプトラック２の位置データ及び方位データを、無線通信装置３４を介して、管制施設７の無線通信装置１８に送信する。また、走行経路作成装置３２は、第１通信線３５と接続され、指令信号を照合航法位置計測コントローラ３３や走行コントローラ２０等の各種コントローラに送信する。
【００５３】
＜走行コントローラ＞
走行コントローラ２０は、後述するが、ＧＰＳ受信器３１で検出されたダンプトラック２のＧＰＳ位置を示す位置データ及び照合航法位置計測コントローラ３３の照合航法位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の絶対位置を示す位置データを受信し、両者少なくとも一方に基づいて、コースデータによって規定された走行経路ＲＰに従ってダンプトラック２を自律走行させる。
【００５４】
走行コントローラ２０は、走行経路ＲＰに従ってダンプトラック２を自律走行させるため、ダンプトラック２の位置データのみならず、ジャイロセンサ２６の検出データであるダンプトラック２の方位（方位変化量）を示す方位データ及び速度センサ２７の検出データであるダンプトラック２の走行速度を示す走行速度データを取得する。
【００５５】
実施形態１において、ダンプトラック２は、専ら２つの走行モードで、走行経路ＲＰに従って走行する。第１の走行モードは、図８に示すように、ＧＰＳ受信器３１の検出データと、ジャイロセンサ２６の検出データと速度センサ２７の検出データ２７を用いた推測航法により推測した位置及び方位データとに基づいて、ダンプトラック２を自律走行させるＧＰＳ走行モードである。ＧＰＳ走行モードでダンプトラック２を走行させる場合、後述するマップデータ作成処理が実施され、マップデータ作成処理において作成されたマップデータＭＩがマップ保存用データベース３６に随時記憶・更新されていく。第２の走行モードは、図９に記載されているように、ＧＰＳ走行モード時に作成・更新されたマップデータＭＩとレーザセンサ２４Ｂの検出データとに基づいて、Scan  Matching  Navigation（照合航法）という手法を用いてダンプトラック２の絶対位置を示す位置及び方位データを算出し、算出されたダンプトラック２の位置及び方位データに基づいてダンプトラック２を自律走行させる照合航法走行モードである。照合航法走行モードにおいて、ダンプトラック２の位置及び方位データは、照合航法位置演算部３３Ｂにおいて算出される。
【００５６】
推測航法とは、既知の位置からの方位（方位変化量）と移動距離（速度）とに基づいて、対象物（ダンプトラック２）の現在位置及び方位を推測する航法をいう。ダンプトラック２の方位（方位変化量）は、ダンプトラック２に配置されたジャイロセンサ２６を用いて検出される。ダンプトラック２の移動距離（速度）は、ダンプトラック２に配置された速度センサ２７を用いて検出される。ジャイロセンサ２６の検出信号及び速度センサ２７の検出信号は、ダンプトラック２の走行コントローラ２０に出力される。
【００５７】
走行コントローラ２０は、ジャイロセンサ２６からの検出信号及び速度センサ２７からの検出信号に基づいて、推測航法の手法を用いて所定期間毎にダンプトラック２の推定される現在位置を更新し続けながら、ダンプトラック２が走行経路ＲＰに設定されたコースデータに従って走行するように、ダンプトラック２の走行に関する制御量を生成する。制御量は、アクセル信号、制動信号、及び操舵信号を含む。走行コントローラ２０は、操舵信号、アクセル信号及び制動信号に基づいて、ダンプトラック２の走行（操作）を制御する。
【００５８】
しかし、推測航法による自車両の位置及び方位の推測は、タイヤのわずかなスリップ等により誤差が生じやすい。つまり、推測航法によるダンプトラック２の走行距離が長くなると、ジャイロセンサ２６及び速度センサ２７の一方又は両方の検出誤差の蓄積により、推測された位置（推測位置）と実際の位置との間に大きな誤差が生じる可能性がある。その結果、ダンプトラック２は、処理装置１２によって生成されたコースデータから外れて走行してしまう可能性がある。
【００５９】
ＧＰＳ走行モードにおいては、走行コントローラ２０は、推測航法により算出（推測）されたダンプトラック２の位置（推測位置）を、所定期間毎にＧＰＳ受信器３１により検出されたＧＰＳ位置データ及び方位データ（例えば、今回検出されたＧＰＳ位置データと前回検出されたＧＰＳ位置データとを結んだ直線が示す方向を方位データとして用いることができる）を使って補正することにより、推測航法により蓄積された誤差が大きくなりすぎないようにしつつ、ダンプトラック２を走行させる。照合航法走行モードにおいても、走行コントローラ２０は、推測航法により算出（推測）されたダンプトラック２の位置（推測位置）及び方位（推測方位）を、所定期間毎に照合航法位置演算部３３Ｂが算出した照合航法位置データ及び方位データを使って補正することにより、推測航法により蓄積された誤差が大きくなりすぎないようにしつつ、ダンプトラック２を走行させる。
【００６０】
図１０及び図１１における下方に示されるように、走行コントローラ２０が、ジャイロセンサ２６及び速度センサ２７の検出結果に基づいて推測航法によりダンプトラック２の現在位置を推定する周期をｔａ［ｍｓｅｃ］とする。また、図１０に示すように、走行コントローラ２０には、ＧＰＳ受信器３１の検出結果であるＧＰＳ位置を示す検出信号が、ｔｂ［ｍｓｅｃ］毎で入力される。図１０が示すように、推測航法による位置の推定頻度は、ＧＰＳ検出器３１の検出信号が走行コンロローラ２０に入力される頻度、すなわち、ＧＰＳ位置が検出される頻度よりも高い。そのため、推測航法による位置推定を数回行う毎にＧＰＳ位置が走行コントローラ２０に入力されダンプトラック２の現在位置が補正されるため、推測航法による誤差が大きくなりすぎない。
【００６１】
また、図１１に示すように、走行コントローラ２０には、照合航法位置演算部３３Ｂの演算結果であるダンプトラック２の位置及び方位を示す位置データが、ｔｃ［ｍｓｅｃ］毎に入力される。図１０が示すように、推測航法による位置の推定頻度は、照合航法位置演算部３３Ｂの演算結果が走行コントローラ２０に入力される頻度、すなわち、照合航法位置が算出される頻度よりも高い。そのため、推測航法による位置推定を数回行う毎に照合航法位置演算部３３Ｂによる位置データが走行コントローラ２０に入力されダンプトラック２の現在位置が補正されるため、推測航法による誤差が大きくなりすぎない。
【００６２】
なお、図１０及び図１１によると、推測航法を数回行う毎に、ＧＰＳ位置を示す検出信号および照合航法位置演算部３３Ｂによる位置データが走行コントローラ２０に入力されるような頻度となっているが、推測航法を行う頻度と、ＧＰＳ位置を示す検出信号および照合航法位置演算部３３Ｂによる位置データが走行コントローラ２０に入力される頻度を同程度に設定してもよい。
【００６３】
図８において、具体的なＧＰＳ走行モードについて説明する。走行コントローラ２０は、速度センサ２７の検出データ、及びジャイロセンサ２６の検出データを用いて推測航法によりダンプトラック２の位置及び方位を算出する。また、ＧＰＳ受信器３１の検出データが走行コントローラ２０に入力された場合には、推測航法により算出された位置及び方位とＧＰＳ受信器３１の検出データとをカルマンフィルタＫＦ（Kalman  Filter）により統合してより正確なダンプトラック２の位置及び方位を算出し、その位置及び方位をダンプトラック２の現在位置及び方位として採用する。
【００６４】
＜照合航法位置計測コントローラ＞
図３に示すように、照合航法位置計測コントローラ３３は、判定部３３Ａと、照合航法（Scan  Matching  Navigation）位置演算部３３Ｂと、マップデータ作成部３３Ｃと、記憶部３３Ｄと、診断部３３Ｅとを備える。
【００６５】
照合航法位置計測コントローラ３３は、第１通信線３５と接続され、第１通信線３５及び走行コントローラ２０を介して、ジャイロセンサ２６の検出データ及び速度センサ２７の検出データを取得する。また、照合航法位置計測コントローラ３３は、無線通信装置３４、走行経路作成装置３２、及び第１通信線３５を介して、ＧＰＳ受信器３１と接続され、ＧＰＳ受信器３１の検出データを取得する。
【００６６】
判定部３３Ａは、ＧＰＳ受信器３１が検出したＧＰＳ位置の誤差が所定の誤差以下であるか否かを判定する。判定部３３Ａは、ＧＰＳ位置の解がＦｉｘ解であるか否かを判定する。ＧＰＳ位置の解がＦｉｘ解である場合、判定部３３Ａは、検出したダンプトラック２のＧＰＳ位置の精度が高精度でありかつＧＰＳ位置の誤差が所定の誤差以下であると判定する（この場合、走行コントローラ２０において走行モードとしてＧＰＳ走行モードが選択される）。ＧＰＳ位置の解がＦｌｏａｔ解、Ｓｉｎｇｌｅ解、又はＧＰＳ位置が非測位である場合、判定部３３Ａは、検出したダンプトラック２のＧＰＳ位置の精度が低精度でありかつＧＰＳ位置の誤差が所定の誤差を超えていると判定する（この場合、走行コントローラ２０において走行モードとして照合航法走行モードが選択される）。なお、所定の誤差は、ダンプトラック２が、後述する推測航法により走行経路ＲＰに従って自律走行することができるＧＰＳ位置の誤差（精度）である。実施形態１において、ＧＰＳ受信器３１がＧＰＳ位置及び解の検出を行うが、解の検出を他の機器（例えば、判定部３３Ａ）が行ってもよい。
【００６７】
マップデータ作成部３３Ｃは、ＧＰＳ受信器３１が検出したダンプトラック２のＧＰＳ位置の誤差が所定の誤差以下であると判定部３３Ａが判定すると（すなわちＧＰＳ走行モード時）、上述した方法により算出したダンプトラック２の位置及び方位、及びレーザセンサ２４Ｂの検出結果に基づいて、積込場ＬＰＡの外側、排土場ＤＰＡの外側、搬送路ＨＬの外側の少なくとも一以上に設けられた土手ＢＫの位置を検出し、土手ＢＫの位置データを走行経路ＲＰのマップデータＭＩとしてマップ保存用データベース３６に随時記憶していく。マップデータ作成部３３Ｃは、ダンプトラック２の位置及び方位と、レーザセンサ２４Ｂの検出結果とを統合し、統合したデータから土手ＢＫ以外の検出結果（例えば各種ノイズや地面など）を削除して、土手ＢＫの位置を検出する。また、マップデータ作成部３３Ｃがマップ保存用データベース３６に保存する。図１２及び図１３に示すように、マップデータＭＩは、平面視において、鉱山を所定の大きさで区切ったグリッドＧＲのＸＹ座標系における位置と、各グリッドＧＲに土手ＢＫが存在するか否かを示す。マップデータＭＩの各グリッドＧＲは、土手ＢＫが存在するか否か、すなわち、「０」か「１」かのバイナリデータ（１ビットデータ）を含む。図１２及び図１３に示すように、実施形態１においては、マップデータＭＩの各グリッドＧＲは、土手ＢＫが有ると「１」として図中に黒四角で示し、土手ＢＫが無いと「０」として図中に白四角で示す。なお、「０」と「１」のみのバイナリデータではなく、０から１の連続値（例えば０．５等）データとしてマップデータを用意してもよい。例えば、あるグリッドＧＲにおいて土手ＢＫを検出した回数等に基づいて０から１を上限として数値を徐々に増加させるようにしてもよい。
【００６８】
マップ保存用データベース３６は、土手ＢＫの位置データをマップデータＭＩとして記憶する。マップ保存用データベース３６は、第１通信線３５と接続される。マップ保存用データベース３６は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、及びハードディスクドライブの少なくとも一つにより構成される外部記憶装置（補助記憶装置）である。マップ保存用データベース３６は、土手ＢＫに関する検出結果をマップデータ作成部３３Ｃが検出する度にマップデータＭＩとして記憶する。実施形態１において、マップ保存用データベース３６に記憶されるマップデータＭＩは、マップデータ作成部３３Ｃが土手ＢＫを検出する度に上書きされる。上書きとは、「０」のグリッドにおいて土手ＢＫが検出されれば「１」に変更し、「１」のグリッドにおいて土手ＢＫが検出されなくても「１」を維持することを意味するが、この実施例に限定されず、「１」のグリッドを「０」に変更できるようにしてもよい。
【００６９】
記憶部３３Ｄは、マップ保存用データベース３６よりも動作速度が速い主記憶装置（内部記憶装置）である。
【００７０】
照合航法位置演算部３３Ｂは、ＧＰＳ受信器３１が検出したダンプトラック２のＧＰＳ位置の誤差が所定の誤差を超えていると判定部３３Ａが判定すると（すなわち照合航法走行モード時）、ジャイロセンサ２６の検出結果、速度センサ２７の検出結果、レーザセンサ２４Ｂの検出結果、及びマップ保存用データベース３６から記憶部３３Ｄに読み込まれ、その記憶部３３Ｄに記憶されたマップデータＭＩに基づいて、ダンプトラック２の位置及び方位を算出する。なお、照合航法位置演算部３３Ｂは、記憶部３３Ｄを用いずにマップ保存用データベース３６から直接マップデータＭＩを呼び出してダンプトラック２の位置及び方位を算出してもよい。
【００７１】
診断部３３Ｅは、後述するように、ＧＰＳ受信器３１の検出データ、及び照合航法位置演算部３３Ｂの算出データを取得する。診断部３３Ｅは、ＧＰＳ検出器３１の検出データから導出されるダンプトラック２のＧＰＳ位置（絶対位置）と照合航法位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の絶対位置とを比較して、ＧＰＳ検出器３１の検出データの精度を診断する。
【００７２】
図９に示すように、照合航法位置演算部３３Ｂは、照合航法走行モード時に、ジャイロセンサ２６の検出データ、速度センサ２７の検出データ、レーザセンサ２４Ｂの検出データ、及びマップ保存用データベース３６に記憶されているマップデータＭＩをパーティクルフィルタＰＦ（Particle  Filter）により統合して、ダンプトラック２の位置及び方位を算出する。具体的な算出方法は後述する。
【００７３】
また、図３に示すように、照合航法位置計測コントローラ３３は、観測点座標変換部３８と、観測点利用可能判断部３９とを備える。観測点座標変換部３８は、レーザセンサ２４Ｂからの方向及び距離で規定された座標で示されたレーザセンサ２４Ｂの検出結果の位置を、自車両の位置及び方位を考慮した上で、ＸＹ座標系に変換する。観測点座標変換部３８により座標が変換された検出結果の位置は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに加え、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する高さ方向（Ｚ軸方向）により規定される。観測点利用可能判断部３９は、観測点座標変換部３８により座標が変換された検出結果から、上述のとおり各種のノイズ、地表から所定高さ以下の検出結果（地面）等を除去する。観測点利用可能判断部３９は、合成した検出結果をマップデータ作成部３３Ｃ（ＧＰＳ走行モード時にマップデータ作成のために用いる）と、照合航法位置演算部３３Ｂ（照合航法走行モード時に自車両の位置及び方位を算出するために用いる）との双方に出力する。
【００７４】
安全コントローラ４０は、レーダ２４Ａ及びレーザセンサ２４Ｂの検出信号に基づいて、ダンプトラック２と物体（土手ＢＫ、側壁または障害物等）との相対位置を求める。安全コントローラ４０は、物体との相対位置を用いて、アクセル、制動装置２３Ｂ、及び操舵装置２Ｓの少なくとも１つを制御するための指令を生成し、走行コントローラ２０に出力する。走行コントローラ２０は、安全コントローラ４０から取得した指令に基づいてダンプトラック２を制御して、ダンプトラック２が物体に衝突することを回避する。
【００７５】
＜走行モードの決定方法＞
次に、実施形態１に係るダンプトラック２の走行モードの一例について説明する。図１４は、実施形態１に係る制御システム３０のフローチャートの一例である。図１５は、図１４のステップＳＴ４のフローチャートの一例である。図１６は、図１５のステップＳＴ４２のフローチャートの一例である。図１７は、図１４のステップＳＴ６のフローチャートの一例である。図１８は、図１７のステップＳＴ６４のフローチャートの一例である。図１９は、実施形態１に係るマップ保存用データベース３６から記憶部３３Ｄに読み込まれたマップデータＭＩの一部領域の一例を示す図である。図２０は、実施形態１に係る制御システム３０のレーザセンサ２４Ｂが現実に検出した検出結果の一例を示す図である。図２１は、実施形態１に係る制御システム３０のレーザセンサ２４Ｂが現実に検出した検出結果に基づいて照合航法位置演算部３３Ｂが自車両の位置及び方位を算出した状態の一例を示す図である。
【００７６】
制御システム３０の走行コントローラ２０は、走行経路ＲＰに設定されたコースデータに従ってダンプトラック２を推測航法により走行させるステップＳＴ１を実行する。なお、図１０，１１に記載されているように、推測航法による位置推定の頻度が、ＧＰＳ受信器３１からのＧＰＳ位置検出頻度よりも高い場合、ステップＳＴ１において複数回の推測航法を実施する。
【００７７】
次に、ＧＰＳ受信器３１がＧＰＳ位置を検出した後、照合航法位置計測コントローラ３３の判定部３３Ａは、ＧＰＳ受信器３１が検出したダンプトラック２のＧＰＳ位置の誤差が所定の誤差以下であるか否か、すなわちＧＰＳ位置の精度が高精度であるか否かを判定するステップＳＴ２を実行する。具体的には、照合航法位置計測コントローラ３３の判定部３３Ａは、ＧＰＳ受信器３１が検出したＧＰＳ位置の解がＦｉｘ解であるか否かを判定する。照合航法位置計測コントローラ３３の判定部３３Ａは、ＧＰＳ受信器３１が検出したＧＰＳ位置の解がＦｉｘ解であると判定する、すなわち、ＧＰＳ受信器３１が検出したダンプトラック２のＧＰＳ位置の誤差が所定の誤差以下であると判定する（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）と、その判定結果を走行コントローラ２０に送信し、走行コントローラ２０は、ＧＰＳ走行モードに移行する、もしくはすでにＧＰＳ走行モードであった場合にはＧＰＳ走行モードを継続する（ＳＴ３）。
【００７８】
次に、マップデータ作成部３３Ｃにより、マップデータ作成処理が実施され（ステップＳＴ４）、マップデータ作成部３３Ｃは、マップデータＭＩを作成する。具体的には、照合航法位置計測コントローラ３３は、ＧＰＳ受信器３１が検出したダンプトラック２のＧＰＳ位置及び推測航法により算出された位置及び方位に基づいて経路位置記憶部３２Ａが記憶したコースデータに従ってダンプトラック２を自律走行させるとともに、レーザセンサ２４Ｂの検出結果から土手ＢＫに関する検出結果を抜き出して、抜き出した土手ＢＫに関する検出結果を走行経路ＲＰのマップデータＭＩとしてマップ保存データベース３６に記憶するステップＳＴ４を実行する。
【００７９】
詳細には、まず、観測点座標変換部３８は、ダンプトラック２の位置及び方位を考慮した上で、レーザセンサ２４Ｂから方向及び距離で規定された座標で示されたレーザセンサ２４Ｂの検出結果の位置を、Ｘ−Ｙ座標で示された座標の位置に変換する（ステップＳＴ４１）。
【００８０】
観測点利用可能判断部３９は、観測点座標変換部３８により座標が変換された検出結果から土手ＢＫに関する検出結果を抜き出す（ステップＳＴ４２）。観測点利用可能判断部３９は、土手ＢＫに関する検出結果を抜き出す際には、まず、観測点座標変換部３８により座標が変換された検出結果の各種のノイズを除去する（ステップＳＴ４２１）。具体的には、観測点利用可能判断部３９は、ノイズとして、反射強度の低い検出結果、レーザ光線が透明物体を通過したと思われる検出結果、レーザ光線が埃を検出したと思われる検出結果、地面によりレーザ光線が反射されたと思われる検出結果、及びレーザ光線が地面上の土の塊を検出したと思われる検出結果を、観測点座標変換部３８により座標が変換された検出結果から除去する。
【００８１】
観測点利用可能判断部３９は、観測点座標変換部３８により座標が変換された検出結果から距離が最大距離以上の検出結果、及び距離が最少距離以下の検出結果を除去する（ステップＳＴ４２２）。実施形態１において、最大距離以上の検出結果を除去するのは、太陽光によるノイズを除去するためであり、最少距離以下の検出結果を除去するのは、レーザセンサ２４Ｂから近距離で起こる濃い埃のノイズを除去するためである。
【００８２】
観測点利用可能判断部３９は、観測点座標変換部３８により座標が変換された検出結果から地表から所定高さ以下の検出結果を除去する（ステップＳＴ４２３）。地表から所定高さ以下の検出結果を除去するのは、土手ＢＫ以外の搬送路上に位置する土の塊等の検出を除去するためである。このように、観測点利用可能判断部３９は、検出結果から各種のノイズなどを除去することで、レーザセンサ２４Ｂの全体の検出結果から土手ＢＫに関する検出結果を抜き出すこととなる。これらの処理により、処理前のレーザセンサ２４Ｂの検出結果の数を大きく削減することができ、各コントローラにおける計算負荷や通信負荷を軽減できる。
【００８３】
観測点利用可能判断部３９は、各種のノイズなどが除去された検出結果をマップデータ作成部３３Ｃに出力し、マップデータ作成部３３Ｃは、ＸＹ座標系で位置が示された上記検出結果である土手ＢＫの位置をグリッドＧＲで構成されるマップデータＭＩとしてマップ保存用データベース３６に上書き記憶する（ステップＳＴ４３）。「上書き」とは、上述のとおり、それまで「０」（存在しない）状態であったグリッドに新たに土手ＢＫが検出されたという検出結果が入力されれば「１」（存在する）状態に変更し、それまで「１」の状態であったグリッドに新たに土手が存在しないという検出結果が入力されても「１」の状態を維持することである。また、制御システム１は、ステップＳＴ１からステップＳＴ４を実行することで、ＧＰＳ受信器３１が検出したダンプトラック２のＧＰＳ位置の誤差が所定の誤差以下でありＧＰＳ走行モードを継続する間は、レーザセンサ２４Ｂの検出結果から土手ＢＫに関する検出結果を抜き出して、抜き出した土手ＢＫに関する検出結果を走行経路ＲＰのマップデータＭＩに随時上書き記憶し続ける。
【００８４】
また、照合航法位置計測コントローラ３３の判定部３３Ａは、ＧＰＳ受信器３１が検出したＧＰＳ位置の解がＦｉｘ解ではないと判定する、すなわち、ＧＰＳ受信器３１が検出したダンプトラック２のＧＰＳ位置の誤差が所定の誤差を超えていると判定する（ステップＳＴ２：Ｎｏ）と、その判定結果を走行コントローラ２０に送信し、走行コントローラ２０は、照合航法走行モードに移行する、もしくはすでに照合航法走行モードであった場合には照合航法走行モードを継続する（ＳＴ５）。
【００８５】
具体的には、照合航法位置演算部３３Ｂは、レーザセンサ２４Ｂの検出データと、マップ保存用データベース３６に記憶され記憶部３３Ｄに読み込まれたマップデータＭＩとに基づいて、ダンプトラック２の位置及び方位を算出して、走行経路ＲＰに従ってダンプトラック２を走行させる（ステップＳＴ６）。すなわち、照合航法位置計測コントローラ３３は、レーザセンサ２４Ｂの検出結果とマップ保存用データベース３６が記憶したマップデータＭＩとを照合することにより、ダンプトラック２の位置及び方位を演算する。なお、照合航法走行モード時であっても、推測航法と照合航法位置演算部３３Ｂによる位置及び方位の演算頻度が図１１に記載されているような状態であった場合、推測航法を数回した後に照合航法位置演算部３３Ｂによる位置及び方位の演算を行うことになる。その場合、それまで推測航法により推定していたダンプトラック２の位置及び方位に代えて、照合航法位置演算部３３Ｂにより演算された位置及び方位を、ダンプトラック２の現在位置及び方位として採用するようにしてもよい。
【００８６】
具体的には、観測点座標変換部３８は、ダンプトラック２の現在位置及び方位を考慮した上で、レーザセンサ２４Ｂから方向及び距離で規定された座標で示されたレーザセンサ２４Ｂの検出結果の位置を、Ｘ−Ｙ座標の位置に変換する（ステップＳＴ６１）。観測点利用可能判断部３９は、観測点座標変換部３８により座標が変換された検出結果から土手ＢＫに関する検出結果を抜き出す（ステップＳＴ６２）。なお、ステップＳＴ６１は、ステップＳＴ４１と同じ処理であり、ステップＳＴ６２は、ステップＳＴ４２と同じ処理であるので、詳細な説明を省略する。
【００８７】
照合航法位置演算部３３Ｂは、観測点利用可能判断部３９によりノイズが除去された検出結果をさらに間引きする（ステップＳＴ６３）。具体的には、レーザセンサ２４Ｂによる検出結果のうち、検出された点同士の距離が近いものは、幾何学的関係から、位置計測の精度にあまり寄与しない。そのため、検出結果のうち所定距離離れた検出結果のみを残し、他の検出結果を除去する。ステップＳＴ６３の処理により、レーザセンサ２４Ｂの検出結果を大きく削減することができ、次に続く照合航法位置演算部３３Ｂにおける計算負荷を軽減できる。
【００８８】
照合航法位置演算部３３Ｂは、上述したように、ジャイロセンサ２６の検出データ、速度センサ２７の検出データ、レーザセンサ２４Ｂの検出データ、及びマップ保存用データベース３６に記憶され記憶部３３Ｄに読み込まれたマップデータＭＩをパーティクルフィルタＰＦにより統合して、ダンプトラック２の位置及び方位を算出する（ステップＳＴ６４）。
【００８９】
図１９に示すように、照合航法位置演算部３３Ｂは、マップ保存用データベース３６から記憶部３３Ｄに読み込まれたマップデータＭＩに基づいて、レーザセンサ２４Ｂの検出結果からダンプトラックの現在位置及び方位を算出するものであるが、計算コストの都合上、マップデータＭＩのデータ量やレーザセンサ２４Ｂの検出データ量は有限であり、レーザセンサ２４Ｂの検出結果から瞬時に真のダンプトラック２の位置及び方位を算出することは現実的に難しい。そのため、以下のように、ある時点でダンプトラック２が存在すると予想される範囲内に仮想的に配置した複数の点（パーティクル）ＰＡを用いることにより、計算コストを抑えた上で真の値に近いダンプトラック２の位置及び方位を算出するようにしている。
【００９０】
具体的には、照合航法位置演算部３３Ｂは、ジャイロセンサ２６の検出データ及び速度センサ２７の検出データに基づいて、ある時点でダンプトラック２が存在すると予想される範囲内に複数のパーティクルＰＡを仮想的に配置し、各パーティクルＰＡにおける位置及び方位を算出する（ステップＳＴ６４１）。なお、各パーティクルＰＡにおける位置及び方位の算出には、推測航法を用いてもよい。
【００９１】
図１９に示されるマップデータＭＩにおいて、一つ一つの四角はグリッドＧＲである。そして、色塗りされたグリッドＤＲ１は、土手ＢＫが検出されたグリッドであり、白塗りのグリッドは土手ＢＫが検出されていないグリッドを示している。図２０は、レーザセンサ２４Ｂが現実に検出した検出データＤＲ２を示している。ステップＳＴ６４１に続いて、図１９に示される複数の各パーティクルそれぞれについて尤度計算を行う（ＳＴ６４２）。具体的には、ステップＳＴ６４１において算出したある一つのパーティクルＰＡの位置及び方位からレーザセンサ２４Ｂを用いて土手ＢＫを検出した場合に土手が検出されるだろうと予想される予想検出結果と、図２０に示すレーザセンサ２４Ｂが現実に検出した検出データＤＲ２とを照合して、その一致度合いから各パーティクルについて尤度計算（点数付け）を行う。マップデータＭＩにおける土手ＢＫが検出されているグリッドＤＲ１と、レーザセンサ２４Ｂによる現実に検出した検出データＤＲ２とが一致しているほど点数（尤度）が高くなる。そのような尤度計算を各パーティクルについて行い、計算された尤度を正規化する（ステップＳＴ６４２）。
【００９２】
各パーティクルＰＡの位置及び方位と、それぞれのパーティクルの尤度から重みづけ等の処理を行い、最終的にダンプトラック２が最も存在する確率が高いであろう位置及び方位の最終推定値（期待値）ＰＯを算出する（ステップＳＴ６４３）。すなわち、最終推定値ＰＯは、必ずしもいずれかのパーティクルＰＡが存在していた位置から選ばれるわけではない。上記手法により、図２１に示すように、照合航法位置演算部３３Ｂは、マップデータＭＩにおける土手ＢＫが検出されているグリッドＤＲ１がレーザセンサ２４Ｂが現実に検出した検出データＤＲ２に最も似るダンプトラックの位置及び方位（最終推定値ＰＯ）を算出する。照合航法位置演算部３３Ｂは、最終推定値ＰＯを算出した際に、最終推定値ＰＯの推定精度、信頼度も算出する（ステップＳＴ６４３）。なお、図１９から図２１では、土手ＢＫが存在するグリッドＧＲを密な平行斜線で示し、実際の土手ＢＫの検出結果を粗な平行斜線で示している。
【００９３】
照合航法位置演算部３３Ｂは、算出したダンプトラック２の位置及び方位に各種の診断を施す（ステップＳＴ６４４）。具体的には、照合航法位置演算部３３Ｂは、算出したダンプトラック２の位置及び方位が、レーザセンサ２４Ｂが故障中に検出された検出結果から算出されたものであるか、ジャイロセンサ２６が故障中に検出された検出結果から算出されたものであるか、所定数よりも少ないレーザセンサ２４Ｂの検出結果から算出されたものであるか、信頼度が所定の信頼度よりも低いか、全体的な各パーティクルの尤度が所定値よりも低いか、推定精度が所定値よりも低いか、推測航法により推定された位置及び方位とのズレが所定値よりも大きいか、又は問題があるマップデータＭＩを用いて検出されたものであるか、のいずれかに該当すると、算出したダンプトラック２の位置及び方位を破棄し、再度、同様の計算を行う。なお、走行コントローラ２０は、各種診断により上記条件のいずれかに該当した状態が所定期間継続する場合には、車両本体２１を停車させる制動装置２３Ｂを制御するための指令を出力するようにしてもよい。
【００９４】
また、照合航法位置演算部３３Ｂは、算出したダンプトラック２の位置及び方位が、ステップＳＴ６４４における各種診断に該当しなければ、算出した位置及び方位がダンプトラックの現在位置及び方位であるとみなし、再度走行コントローラ２０は、推測航法（ステップＳＴ１）を実行し、ダンプトラック２が走行経路ＲＰに従って走行するように、ダンプトラック２の走行（操作）を制御する。このように、制御システム３０は、ステップＳＴ１、ステップＳＴ２、ステップＳＴ５、及びステップＳＴ６を実行することで、ＧＰＳ受信器３１が検出したダンプトラック２のＧＰＳ位置の誤差が所定の誤差を超え、照合航法走行モードを継続する間は、レーザセンサ２４Ｂの検出結果とマップ保存用データベース３６が記憶した走行経路ＲＰのマップデータＭＩとを照合することによりダンプトラック２の位置及び方位を算出することを継続しつつ、走行コントローラ２０は、照合航法位置計測コントローラ３３が算出したダンプトラック２の位置及び方位に基づいて、走行経路ＲＰに従ってダンプトラック２を推測航法により走行させる。
【００９５】
＜ＧＰＳ検出器３１の検出データの診断方法＞
上述したように、ダンプトラック２が走行経路ＲＰを走行する場合、推測航法により導出されたダンプトラック２の位置及び方位が、ＧＰＳ走行モードの場合ではＧＰＳ受信器３１により検出されたＧＰＳ位置に基づいて、照合航法走行モードの場合では照合航法位置演算部３３Ｂにより算出された位置及び方位に基づいてダンプトラック２の現在位置及び方位が補正される。以下の説明においては、ＧＰＳ受信器３１により検出された検出データであるＧＰＳ位置を使ってダンプトラック２の走行を制御することを適宜、ＧＰＳ走行、と称し、照合航法位置演算部３３Ｂにより算出された位置及び方位を使ってダンプトラック２の走行を制御することを適宜、照合航法走行、と称する。
【００９６】
ＧＰＳ走行において、例えばマルチパスと呼ばれる現象により、ＧＰＳ受信器３１で取得されるダンプトラック２の位置データに誤差が含まれる可能性がある。鉱山の採掘現場においては、ダンプトラック２の周囲に高い山が存在する場合がある。また、露天掘りの手法により採掘が行われる場合、ダンプトラック２の周囲に壁面が形成される場合がある。これら山又は壁面の影響により、マルチパスが発生する可能性が高くなる。マルチパスが発生すると、ＧＰＳ受信器３１で取得されるダンプトラック２の位置データの精度は低下する。
【００９７】
実施形態１において、ＧＰＳ受信器３１が検出した検出データの誤差の程度が判定部３３Ａによって診断される。判定部３３Ａは、ＧＰＳ位置の解がＦｉｘ解であるか否かを判定することによって、ＧＰＳ検出器３１の検出データの誤差（精度）を診断する。しかし、マルチパスの現象が発生した場合、判定部３３Ａを用いる診断では、Ｆｉｘ解と判断されつつもＧＰＳ検出器３１の検出データの誤差が大きくなってしまう可能性があり、ＧＰＳ走行モード時にダンプトラック２が走行経路ＲＰに正確に沿って走行することが難しくなる。
【００９８】
推測航法により推測されたダンプトラック２の位置とＧＰＳ受信器３１を使って検出されたダンプトラック２の位置とを比較して、ＧＰＳ受信器３１の検出データを診断する手法が考えられる。しかし、推測航法によるダンプトラック２の推定位置は、タイヤのスリップ等により、それ自体の精度が高くないため、推測航法を用いる診断においても、正確な診断が困難となる可能性がある。
【００９９】
実施形態１においては、診断部３３Ｅにより、照合航法位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の位置データを使って、ＧＰＳ受信器３１の検出データが診断される。診断部３３Ｅは、ＧＰＳ検出器３１の検出データから導出されるダンプトラック２の位置と照合航法位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の位置とを比較して、ＧＰＳ検出器３１の検出データを診断する。照合航法位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の位置は、ステップＳＴ６４４において各種診断を実施した上での結果であり、一定の精度や信頼性が認められるため、比較対象として用いることができる。
【０１００】
なお、照合航法位置演算部３３Ｂによるダンプトラック２の位置の算出において、マップデータＭＩが使用される。マップデータＭＩは、ＧＰＳ検出器３１の検出データとレーザセンサ２４Ｂの検出データとに基づいて作成される。マップデータ作成処理において、マルチパスの現象が発生し、ＧＰＳ検出器３１の検出データに誤差が含まれる可能性がある。マルチパスによる位置データの誤差の発生の有無又は誤差の程度は、地形又は電離層の影響を受ける。鉱山の地形は、採掘作業により日々変化する。すなわち、採掘作業の進捗状況によって、マルチパスの発生の有無又は発生の程度は日々変化する。また、電離層の影響によるマルチパスの発生の有無又は発生の程度も、時間帯や年間における時期によって変化すると言われている。そのため、定期的にマップデータを新たに作り直したり（更新）、異なる複数の期間のそれぞれにおいてマップデータ作成処理を実施し、各期間で作成されたマップデータを統合（例えば平均化）することにより、マルチパスの影響が低減されたマップデータを作成することができる。すなわち、定期的にマップデータを更新したり、異なる期間のそれぞれにおいて作成された複数のマップデータを統合することにより、信頼性が高いマップデータを作成することができる。そのマップデータを使うことにより、照合航法位置演算部３３Ｂよって算出されるダンプトラック２の位置の誤差は低減される。
【０１０１】
次に、ＧＰＳ受信器３１の診断方法の一例について説明する。図２２は、実施形態１に係るＧＰＳ受信器３１の診断方法を示すフローチャートである。
【０１０２】
ＧＰＳ走行モードにおいて、ダンプトラック２は走行経路ＲＰを走行する。ダンプトラック２の走行において、ＧＰＳ検出器３１はＧＰＳ衛星５からの電波を受信し、検出データを診断部３３Ｅに出力する。また、同時にレーザセン２４Ｂは土手ＢＫを検出する。レーザセン２４Ｂによる検出結果は、観測点座標変換部３８、観測点利用可能判断部３９を介して、照合航法位置演算部３３Ｂ及びマップ作成部３３Ｃの双方に出力される。上述の前提説明においては、ＧＰＳ走行モード時には照合航法位置演算部３３Ｂがダンプトラック２の位置算出を行う必要はなかったが、本実施形態では、照合航法位置演算部３３Ｂは、マップ保存用データベース３６に記憶され記憶部３３Ｄに読み込まれたマップデータと、レーザセンサ２４Ｂの検出データとを照合して、ダンプトラック２の位置データを算出する。照合航法位置演算部３３Ｂは、算出したダンプトラック２の位置データを診断部３３Ｅに出力する。
【０１０３】
診断部３３Ｅは、ＧＰＳ検出器３１の検出データから導出されるダンプトラック２の位置とＥＭＳ位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の位置とを比較する（ステップＳＴ７０）。
【０１０４】
診断部３３Ｅは、ＧＰＳ検出器３１の検出データから導出されダンプトラック２の位置と照合航法位置演算部３Ｂで算出されたダンプトラック２の位置との差（距離等）が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ７２）。
【０１０５】
ステップＳＴ７２において、ＧＰＳ検出器３１に基づいて導出された位置と照合航法位置演算部３３Ｂで算出された位置との差が閾値以上でないと判定された場合（ステップＳＴ７２：Ｎｏ）、ＧＰＳ検出器３１に異常はないと判断し処理は終了する。
【０１０６】
ステップＳＴ７２において、ＧＰＳ検出器３１に基づいて導出された位置と照合航法位置演算部３３Ｂで算出された位置との差が閾値以上であると判定された場合（ステップＳＴ７２：Ｙｅｓ）、ＧＰＳ受信器３１の検出データに異常があると判定される（ステップＳＴ７３）。
【０１０７】
ステップＳＴ７２において、診断部３３ＥによりＧＰＳ検出器３１に基づいて導出された位置と照合航法位置演算部３３Ｂで算出された位置との差が閾値以上であると判定され、ステップＳＴ７３においてＧＰＳ受信器３１の検出データに異常があると判定された場合、診断部３３Ｅは、差が閾値以上である状態が規定時間を超えたか否かを判定する（ステップＳＴ７４）。
【０１０８】
ステップＳＴ７４において、診断部３３Ｅにより差が閾値以上である状態（ＧＰＳ受信器３１の検出データに誤差がある状態）が規定時間を超えていないと判定された場合（ステップＳＴ７４：Ｎｏ）、処理は終了する。
【０１０９】
ステップＳＴ７４において、診断部３３Ｅにより差が閾値以上である状態（ＧＰＳ受信器３１の検出データに誤差がある状態）が規定時間を超えたと判定された場合（ステップＳＴ７４：Ｙｅｓ）、走行制御部として機能する走行コントローラ２０は、ダンプトラック２の走行を停止させる（ステップＳＴ７５）。
【０１１０】
なお、ステップＳＴ７２において、診断部３３ＥによりＧＰＳ検出器３１に基づいて導出された位置と照合航法位置演算部３３Ｂで算出された位置との差が閾値以上であると判定された場合、走行コントローラ２０は、ＧＰＳ走行モードを使用せずに、照合航法走行モードに切り替えて設定されたコースデータに基づいてダンプトラック２を走行させてもよい。照合航法走行モードに切り替えるタイミングは、上記差が一度でも閾値以上であると判定された時でもよいし、差が閾値以上である状態が規定時間を超えたと判定された時でもよい。
【０１１１】
また、ステップＳＴ７１において、診断部３３ＥによりＧＰＳ検出器３１に基づいて導出された位置とＳＭＮ位置演算部３３Ｂで算出された位置との差が閾値以上であると判定された場合に、ＧＰＳ受信器３１の検出データもしくはＳＭＮ位置演算部３３Ｂの算出結果のいずれかに異常があると判断するようにしてもよい。
【０１１２】
さらに、ＧＰＳ受信器３１の検出データもしくはＳＭＮ位置演算部３３Ｂの算出結果のいずれかに異常があると判断された場合であって、ＳＭＮ位置演算部３３Ｂの算出結果の推定精度や信頼度が所定値以下であった場合には、ＧＰＳ走行モードにより走行を継続してもよい。
【０１１３】
＜作用及び効果＞
以上説明したように、実施形態１によれば、照合航法位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の位置データを使って、ＧＰＳ検出器３１の検出データを診断するようにしたので、マルチパス等の影響を受けることなく、ＧＰＳ検出器３１により取得される位置データ精度やＧＰＳ検出器３１そのものの異常を診断することができる。上述したように、マルチパスの現象が発生すると、ＧＰＳ受信器３１による自己診断が困難となる。推測航法を用いる診断では、ダンプトラック２のスリップ等の影響により、その診断精度が低下する可能性がある。実施形態１によれば、照合航法位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の位置データを使ってＧＰＳ検出器３１の検出データを診断するので、ＧＰＳ検出器３１により取得される位置データ精度やＧＰＳ検出器３１そのものの異常を診断することができる。そして、ＧＰＳ検出器３１により取得される位置データが所定値以上の誤差を含む、もしくはＧＰＳ検出器３１に異常があると診断された場合には、ＧＰＳ走行モードから照合航法走行モードに切り替えることにより、ダンプトラック２の走行を適切に制御することができる。
【０１１４】
また、実施形態１によれば、診断部３３ＥによりＧＰＳ検出器３１の検出データから導出されるダンプトラック２の位置と照合航法位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の位置との差が閾値以上である状態が規定時間を超えたと判定された場合、走行コントローラ２０は、ダンプトラック２の走行を停止させる。これにより、ダンプトラック２が受ける被害を未然に防止することができる。
【０１１５】
＜その他の実施形態＞
なお、上述の実施形態１においては、照合航法走行時及びマップデータ作成処理において、非接触センサ２４のうちレーザセンサ２４Ｂの検出データを用いることとした。照合航法走行時及びマップデータ作成処理の少なくとも一方において、非接触センサ２４のうちレーダ２４Ａの検出データが用いられてもよい。なお、非接触センサ２４は、ダンプトラック２の周囲の物体との相対位置を計測可能な測距センサであればよい。例えば、非接触センサ２４として、ダンプトラック２の周囲の物体の光学像を取得するカメラが用いられてもよい。
【０１１６】
上述した各実施形態の構成要件は、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものを含む。また、上述した各実施形態の構成要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【０１１７】
上記実施形態においては、処理装置１２においてコースデータ及び目標走行速度を設定していたが、処理装置１２はコースデータのみを提供し、走行コントローラ２０側で目標走行速度を設定するようにしてもよい。
【０１１８】
また、上記実施形態においては、照合航法位置演算部３３Ｂによるダンプトラック２の位置及び方位の算出方法として、図１７，１８のフローチャートに記載された方法を用いたが、当該方法に限られず、レーザセンサ２４Ｂによる検出結果と保存されたマップデータとを比較してダンプトラック２の現在位置及び方位を算出する方法であれば、どのような方法であっても構わない。
【０１１９】
また、上述の実施形態においては、ＧＰＳ位置の精度が高精度であるか否かを判定する際に、ＧＰＳ受信器３１が検出したＧＰＳ位置の解がＦｉｘ解であるか否かを判定するようにしていたが、それに限られず、例えばＦｌｏａｔ解であっても所定の条件を満たせばＧＰＳ位置の精度が高精度である、すなわちダトラック２が自律走行できるように設定してもよい。
【０１２０】
また、上述の実施形態においては、ＧＰＳ走行モード、照合航法走行モードのいずれの場合にも推測航法による位置及び方位の推定を行うようにしていたが、ＧＰＳ受信器からの検出信号や照合航法位置演算部からの検出信号の検出周期が推測航法と同程度であれば、必ずしも推測航法を行う必要はない。
【０１２１】
また、上述の実施形態においては、マップデータ作成部３３Ｃをダンプトラック２内に設けるようにしたが、それに限られず、例えば、管理装置１０内のコンピュータ１１やその他の場所に設けられたサーバ上等にマップデータ作成部３３Ｃを設け、レーザセンサ２４Ｂの検出結果と当該ダンプトラック２の現在位置及び方位等の必要な情報をマップデータ作成部３３Ｃに送信するようにしてもよい。
【０１２２】
さらに、マップ保存用データベース（マップデータ）をダンプトラック２内に設けるようにしたが、それに限られず、例えば、管理装置１０内のコンピュータ１１やその他の場所に設けられたサーバ上、その他の鉱山機械４等にマップデータを設けておき、ダンプトラック２の位置及び方位をＳＭＮにより演算する前に、自車両の外部から予め用意されたマップデータを受信するようにしてもよい。
【０１２３】
さらに、上述の実施形態においては、ＧＰＳ検出器３１に基づいて導出された位置とＳＭＮ位置演算部３３Ｂで算出された位置とを比較して異常判定を行ったが、それに限られない。例えば、上述の方法でＧＰＳ検出器３１により導出された方位とＳＭＮ位置演算部３３Ｂで算出された方位とを比較して、両者の差（角度等）が閾値以上であると判定された場合に、ＧＰＳ受信器３１の検出データもしくはＳＭＮ位置演算部３３Ｂの算出結果のいずれかに異常があると判断するようにしてもよい。
【０１２４】
さらに、上述の実施形態においては、ＧＰＳ検出器３１の検出データから導出されるダンプトラック２の位置と照合航法位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の位置とを比較して、ＧＰＳ検出器３１の検出データを診断するようにしていたが、ＧＰＳ検出器３１の検出位置及び照合航法位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の位置それぞれについて信頼度を計算することができるため、両者の信頼度に応じて、照合航法位置計測コントローラ３３を診断できるようにしてもよい。
【０１２５】
なお、上述の実施形態では鉱山にて用いられる鉱山機械を例に説明したが、それに限られず、地下鉱山で用いられる作業機械や、地上の作業現場で用いられる作業機械に適用してもよい。作業機械は、鉱山機械を含むものである。
【０１２６】
また、上述の実施形態ではＧＮＳＳ検出器を用いて鉱山機械の位置を検出していたが、それに限られず、周知の「位置検出装置」に基づいて鉱山機械の位置を検出できるようにしてもよい。特に、地下鉱山ではＧＮＳＳを検出できないため、例えば、既存の位置検出装置であるＩＭＥＳ（Indoor  Messaging  System）、疑似衛星（スードライト）、ＲＦＩＤ（Radio  Frequency  IDentifier）、ビーコン、測量器、無線ＬＡＮ、ＵＷＢ（Ultra  Wide  Band）、ＳＬＡＭ（Simultaneous  Localization  and  Mapping）、ランドマーク（走行経路の傍らに設けた目印）を使用した作業機械の自己位置推定等を用いてもよい。これらの位置検出装置を、地上の鉱山における鉱山機械または地上の作業現場で用いられる作業機械に用いてもよい。
【０１２７】
なお、「作業機械の周囲の物体」には、走行経路の傍らに存在する物体（土手、側壁等）だけではなく、例えば、地上の作業現場における作業機械の周囲に存在する盛土や建造物、木等の障害物も含まれる。
【０１２８】
また、「作業機械の制御システム」として、上述の実施形態では地上の鉱山におけるダンプトラックの制御システムを例に説明したが、それに限られず、地上の鉱山における他の鉱山機械、地下鉱山に用いられる作業機械又は地上の作業現場で用いられる作業機械（油圧ショベル、ブルドーザ、ホイールローダ等）であって、「位置検出装置」、「非接触センサ」および「位置演算部」を備える作業機械の制御システムも含んでいる。
【符号の説明】
【０１２９】
１  管理システム
２  ダンプトラック（鉱山機械）
２Ｅ  エンジン
２Ｇ  発電機
２Ｓ  操舵装置
３  他の鉱山機械
４  鉱山機械
５  測位衛星
６  中継器
７  管制施設
９  通信システム
１０  管理装置
１１  コンピュータ
１２  処理装置
１３  記憶装置
１３Ｂ  データベース
１５  入出力部
１６  表示装置
１７  入力装置
１８  無線通信装置
１８Ａ  アンテナ
１９  ＧＰＳ基地局
１９Ａ  アンテナ
１９Ｂ  送受信装置
１９Ｃ  アンテナ
２０  走行コントローラ（走行制御部）
２１  車両本体
２２  ベッセル
２３  車輪
２３Ｂ  制動装置
２３Ｆ  前輪
２３Ｍ  電動機
２３Ｒ  後輪
２４  非接触センサ
２４Ａ  レーダ
２４Ｂ  レーザセンサ
２６  ジャイロセンサ
２７  速度センサ
２９  インターフェース
３０  制御システム
３１  ＧＰＳ受信器（ＧＮＳＳ検出器）
３１Ａ  アンテナ
３１Ｂ  アンテナ
３２  走行経路作成装置
３２Ａ  経路位置記憶部
３３  照合航法位置計測コントローラ
３３Ａ  判定部
３３Ｂ  照合航法位置演算部（位置演算部）
３３Ｃ  マップデータ作成部
３３Ｄ  記憶部
３３Ｅ  診断部
３４  無線通信装置
３４Ａ  アンテナ
３５  第１通信線
３６  マップ保存用データベース
３７  第２通信線
３８  観測点座標変換部
３９  観測点利用可能判断部
４０  安全コントローラ
ＢＫ  土手
ＣＲ  破砕機
ＤＰＡ  排土場
ＧＲ  グリッド
ＨＬ  搬送路
ＩＡＨ  照射エリア
ＩＡＶ  照射エリア
ＩＳ  交差点
ＫＦ  カルマンフィルタ
ＬＰＡ  積込場
ＭＩ  マップデータ
ＲＰ  走行経路
【図１】
2017072980.tif 000003
【図２】
2017072980.tif 000004
【図３】
2017072980.tif 000005
【図４】
2017072980.tif 000006
【図５】
2017072980.tif 000007
【図６】
2017072980.tif 000008
【図７】
2017072980.tif 000009
【図８】
2017072980.tif 000010
【図９】
2017072980.tif 000011
【図１０】
2017072980.tif 000012
【図１１】
2017072980.tif 000013
【図１２】
2017072980.tif 000014
【図１３】
2017072980.tif 000015
【図１４】
2017072980.tif 000016
【図１５】
2017072980.tif 000017
【図１６】
2017072980.tif 000018
【図１７】
2017072980.tif 000019
【図１８】
2017072980.tif 000020
【図１９】
2017072980.tif 000021
【図２０】
2017072980.tif 000022
【図２１】
2017072980.tif 000023
【図２２】
2017072980.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月28日(2017.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械の位置を検出する位置検出装置と、
前記作業機械の周囲の物体を非接触で検出する非接触センサと、
前記物体の位置を示すマップデータと、
少なくとも前記物体の位置を示すマップデータと前記非接触センサの検出データとを照合することにより、前記作業機械の位置を算出する位置演算部と、
前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の位置と前記位置演算部で算出された前記作業機械の位置とを比較して、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があることを診断する診断部と、
を備える作業機械の制御システム。
【請求項２】
前記診断部は、前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の位置と前記位置演算部で算出された前記作業機械の位置との差が閾値以上であるか否かを判定し、
前記診断部により前記差が前記閾値以上であると判定された場合、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があることを診断する、
請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
作業機械の方位を検出する位置検出装置と、
前記作業機械の周囲の物体を非接触で検出する非接触センサと、
前記物体の位置を示すマップデータと、
少なくとも前記物体の位置を示すマップデータと前記非接触センサの検出データとを照合することにより、前記作業機械の方位を算出する位置演算部と、
前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の方位と前記位置演算部で算出された前記作業機械の方位とを比較して、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があることを診断する診断部と、
を備える制御システム。
【請求項４】
前記診断部は、前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の方位と前記位置演算部で算出された前記作業機械の方位との差が閾値以上であるか否かを判定し、
前記診断部により前記差が前記閾値以上であると判定された場合、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があることを診断する請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
少なくとも前記位置検出装置の検出データと前記非接触センサの検出データとに基づいて、前記非接触センサにより検出した前記物体の位置を示すマップデータを作成するマップデータ作成部と、を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項６】
前記診断部が、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があると診断した場合、前記位置検出装置の検出データを使用せずに、設定されたコースデータに基づいて前記作業機械を走行させる走行制御部を備える、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項７】
前記走行制御部は、少なくとも前記位置演算部で算出された前記作業機械の位置と前記コースデータとに基づいて前記作業機械を走行させる、
請求項６に記載の制御システム。
【請求項８】
前記診断部が、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記位置演算部の算出結果のいずれかに異常があると診断した場合、
前記走行制御部は、少なくとも前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の位置と前記コースデータとに基づいて前記作業機械を走行させる、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項９】
前記診断部により前記差が前記閾値以上である状態が規定時間を超えたと判定された場合、前記走行制御部は、前記作業機械の走行を停止させる、
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の制御システムを備える作業機械。
【請求項１１】
請求項１０に記載の作業機械に前記走行経路を規定するコースデータを出力する管理装置を備える作業機械の管理システム。
【請求項１２】
位置検出装置により作業機械の位置を検出することと、
非接触センサにより前記作業機械の周囲の物体を非接触で検出することと、
少なくとも前記物体の位置を示すマップデータと前記非接触センサの検出データとを照合することにより、前記作業機械の位置を算出することと、
前記位置検出装置の検出データから導出される前記作業機械の位置と、前記算出された前記作業機械の位置とを比較して、前記位置検出装置の前記検出データ又は前記作業機械の位置の前記算出結果のいずれかに異常があることを診断することと、
を含む作業機械の管理方法。
【国際調査報告】
2017072980.tif 000025
2017072980.tif 000026