(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
或る領域の境界上を移動体に移動させ、当該移動中に衛星測位システムにより測位した複数の位置により描かれる当該移動体の移動軌跡を前記領域の境界線を示す地図データとして記憶する地図生成システムにおいて、
前記複数の位置のそれぞれについての測位精度を計算する測位精度計算部と、
当該測位精度計算部で計算された各測位精度に基づいて前記複数の位置のそれぞれについて補正量を算出する補正量計算部と、
当該補正量計算部により計算された補正量の分だけ前記複数の位置をそれぞれ移動し、その移動後の移動軌跡を前記領域の境界線とする境界線生成部とを備えることを特徴とする地図生成システム。
【請求項２】
請求項１に記載の地図生成システムにおいて、
前記境界線生成部は、前記複数の位置を前記補正量に応じて移動するに際し、当該複数の位置を前記領域の内側に移動することを特徴とする地図生成システム。
【請求項３】
請求項２に記載の地図生成システムにおいて、
前記領域に含まれる一部の閉領域を特別領域として設定する特別領域設定部をさらに備え、
前記境界線生成部は、前記複数の位置を前記補正量に応じて移動するに際し、前記複数の位置のうち前記特別領域に含まれるものの移動量を前記補正量よりも低減して前記領域の境界線を生成することを特徴とする地図生成システム。
【請求項４】
請求項３に記載の地図作成システムにおいて、
前記領域内に配置された作業機械の位置を取得する位置取得部をさらに備え、
前記特別領域設定部は、前記作業機械の位置を基準とした所定の範囲を前記特別領域として設定することを特徴とする地図生成システム。
【請求項５】
請求項２に記載の地図生成システムにおいて、
前記測位精度計算部で計算された測位精度において、前記移動体の進行方向の誤差と当該進行方向に垂直方向の誤差とが設定値以上の場合、前記移動軌跡の再取得を促す再取得指示部をさらに備えることを特徴とする地図生成システム。
【請求項６】
請求項２に記載の地図生成システムにおいて、
前記境界線生成部によって生成された前記境界線が表示される表示部をさらに備えることを特徴とする地図生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律走行体向けの地図生成システムに係り、特に、ある程度の面的な広がりを有するエリアの境界線を地図として生成するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山等で地図データに基づいてダンプトラックを自律走行させる自律走行ダンプシステムでは、航測車の走行軌跡をＧＰＳ等の衛星測位システムを利用して取得し、当該走行軌跡を地図データとして利用することがある。自律走行ダンプシステムに使われる地図データは、搬送路の形状を表したり、放土場や積込場等のある程度の面的な広がりを有しダンプトラックが走行可能なエリア（以下、アプローチエリアということがある）を示す境界線を表したりしている。前者の搬送路の形状は、自律走行ダンプが追従するための目標軌道として使われる。また、後者のアプローチエリアを示す境界線は、当該アプローチエリア内での自律走行ダンプの目標軌道を生成する際に当該目標軌道の生成が許可される領域を示すものとして使用される。
【０００３】
アプローチエリアの境界線の取得に関して、特開２００７−１６４２７９号公報には、「排土場（放土場）の境界線であるサーベイラインの各位置データ、排土範囲の端点の位置データは、ティーチングによって取得してもよい」と記載されている。そして、境界線のティーチングに関して、「車両のオペレータは、自車両をサーベイラインに沿って他方の端点に向けて走行させる。これにより、サーベイライン上の逐次の位置を示すデータが、位置計測部で計測されて、処理部に記憶される」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６４２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の衛星測位システムを利用した方法以外のアプローチエリアの境界線設定方法としては、画像センサ、レーザセンサ、超音波センサ等の外界センサを利用するものも考えられる。しかし、（１）外界センサだけに頼ると、アプローチエリア内に建物、鉄塔、土砂の山などが存在した場合、これらの向こう側に存在する境界線が計測できないため、計測漏れが発生するおそれがある。また、（２）画像センサで映像を連続的に撮影しながら境界線を計測する方法では、時系列の画像間から相対位置を求めるため大きな誤差（後述のＧＰＳの誤差よりも大きい誤差）が発生するおそれがある。さらに、（３）外界センサだけでは自車の絶対的な位置がわからないため、一度、自車位置をロストしてしまうと復旧できない、などといった課題がある。
【０００６】
これに対して、上記のように衛星測位システムを利用して取得した航測車の走行軌跡を使ってアプローチエリアの境界線を作成する方法ではこの種の課題は生じないが、主として以下の課題があった。
【０００７】
（１）切羽（主にショベルの掘削作業により形成される切り立った斜面）の近くで測位すると、測位衛星の送信電波（航法信号）が複数の伝搬路を経て受信される現象であるマルチパス等の影響で測位誤差が大きくなる。そのため、衛星測位システムを利用して取得した航測車の走行軌跡をアプローチエリアの境界線（主に外側の境界線）とする場合、衛星測位システムによる走行軌跡と実際の走行軌跡との間にズレが生じることがあり、衛星測位システムによる走行軌跡が測位誤差により切羽と交差した場合には、切羽と衝突する位置に自律走行ダンプの目標軌道が生成されるおそれがある。
【０００８】
（２）測位衛星からの電波の受信を阻害する背の高い建物、鉄塔、土砂の山など（以下、建造物等と称する）がアプローチエリア内に存在する場合にもそれらの付近で測位するとマルチパス等の影響で測位誤差が大きくなる。そのため、衛星測位システムを利用して取得した航測車の走行軌跡をアプローチエリアの境界線（主に内側の境界線）とする場合、衛星測位システムによる走行軌跡が測位誤差により建造物等と交差した場合には、建造物等と衝突する位置に自律走行ダンプの目標軌道が生成されるおそれがある。
【０００９】
上記の課題は、自律走行ダンプ向けの地図生成システムだけでなく、衛星測位システムを利用して移動体の移動軌跡を取得し、当該移動軌跡を自律走行体の地図データとして利用する他の地図作成システムについても共通するものである。
【００１０】
本発明の目的は、自律走行体が移動可能な領域の境界またはその近傍に存在する障害物と当該自律走行体の衝突を防止できる地図作成システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、或る領域の境界上を移動体に移動させ、当該移動中に衛星測位システムにより測位した複数の位置により描かれる当該移動体の移動軌跡を前記領域の境界線を示す地図データとして記憶する地図生成システムにおいて、前記複数の位置のそれぞれについての測位精度を計算する測位精度計算部と、当該測位精度計算部で計算された各測位精度に基づいて前記複数の位置のそれぞれについて補正量を算出する補正量計算部と、当該補正量計算部により計算された補正量の分だけ前記複数の位置をそれぞれ移動し、その移動後の移動軌跡を前記領域の境界線とする境界線生成部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、自律走行体が移動する領域の境界線を、測位精度に応じた補正量（マージン）を反映して生成するので、当該領域の境界またはその近傍に存在する障害物と自律走行体の衝突を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るアプローチエリアの説明図。
【図２】衛星測位システムにより得られる航測車の走行軌跡（測位軌跡）と実際の走行軌跡の誤差についての説明図。
【図３】ＧＰＳ受信機を同一場所に設置した際のＧＰＳ測位結果の一例を示す図。
【図４】航測車に搭載したＧＰＳ受信機による測位軌跡４１０および測位軌跡４４０を補正する一例の説明図。
【図５】測位軌跡４１０，４４０を補正して境界線（地図データ）４３０，４５０を生成した後に、自律走行ダンプ１５０の目標軌道を生成する際の一例の説明図。
【図６】アプローチエリア１２０内の積込機１６５の配置位置付近における境界線補正の一例についての説明図。
【図７】本発明の実施の形態に係る地図生成システム７００の一例の構成図。
【図８】本発明の実施の形態に係る航測車２１０の一例の概略構成図。
【図９】本発明の実施の形態に係る管制センタ９００の一例の概略構成図。
【図１０】本発明の実施の形態に係る積込機１６５の一例の概略構成図。
【図１１】地図生成に関する車載地図航測システム７００における処理フローの一例。
【図１２】航測車側表示部７０９に表示される地図航測画面２０００の一例の図。
【図１３】航測車側走行軌跡ＤＢ７１５によって管理される走行軌跡テーブル２３００の一例を示す図。
【図１４】航測車側測位誤差ＤＢ７２１によって管理される測位誤差テーブル２４００の一例を示す図。
【図１５】地図生成に関する地図編集システム７４０における処理フローの一例。
【図１６】積込機１６５の位置に基づく境界線補正に関する積込機端末システム７９０における処理フローの一例。
【図１７】積込機１６５の位置に基づく境界線補正に関する地図編集システム７４０における処理フローの一例。
【図１８】オペレータ９１０に対してセンタ側表示部７５５を介して提示される境界線の確認画面２１００の一例。
【図１９】オペレータ９１０に対してセンタ側表示部７５５を介して提示される境界線の確認画面２２００の一例。
【図２０】オペレータ９１０に対してセンタ側表示部７５５を介して提示される境界線の確認画面２１００の一例。
【図２１】本発明の実施の形態に係る自律走行ダンプ１５０のシステム構成図。
【図２２】本発明の実施の形態に係る自律走行ダンプ１５０の概略構成図。
【図２３】目標軌道生成に関して行われる自律走行ダンプ車載端末システム１５３０の自車位置測位処理フロー。
【図２４】目標軌道生成に際して行われる管制センタシステム１５００の目標起動設定処理フロー。
【図２５】図２４の処理フローで生成された目標軌道に基づいて行われる自律走行ダンプ車載端末システム１５３０の自律走行処理フロー。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る地図生成システムは、ダンプトラックおよび油圧ショベルを含む複数の作業機械の移動と作業が可能な程度に面的広がりを有する所定の閉領域であるアプローチエリア（例えば、放土場や積込場など）の境界線を地図データとして生成するものを対象としている。当該地図作成システムにより作成された境界線は、自律走行車両であるダンプトラック（自律走行ダンプ）の目標軌道の生成が可能なエリアを特定するためのものであり、アプローチエリア内での自律走行ダンプの走行は当該境界線内に適宜生成される目標軌道に基づいて行われる。
【００１５】
アプローチエリア内には、自律走行ダンプが放土を行う放土ポイントや、自律走行ダンプが積込機（油圧ショベルなど）から土砂や鉱物の積込みを行う積込ポイントが設定され、これらのポイントは自律走行ダンプの目的地として設定されることがある。また、アプローチエリアには、他のアプローチエリア等に繋がる道路である搬送路が接続されており、自律走行ダンプは当該搬送路上に設定される目標軌道に沿って自律走行することも可能である。
【００１６】
本実施の形態におけるアプローチエリア内の自律走行ダンプの目標軌道は、「搬送路とアプローチエリアの接続部」と「放土ポイントまたは積込ポイント」とを接続する線で定義される。アプローチエリア内の目標軌道を生成する際には、アプローチエリアの外周の境界線（輪郭）や、アプローチエリア内に配置された建物、鉄塔などへの接触防止のためにアプローチエリアの内部に設けられた境界線に交差しないように目標軌道を計算し、これらと自律走行ダンプの接触を避ける。
【００１７】
しかし、このアプローチエリアの外周および内部の境界線に沿ってＧＰＳ受信機を搭載した航測車を走行させ、その走行中の走行軌跡をＧＰＳにより取得する際に、マルチパスや電波伝搬時の遅延などによりＧＰＳ測位誤差が発生すると、実際の走行軌跡とＧＰＳによる走行軌跡の間にズレが発生する。そのため、ＧＰＳによる走行軌跡から得た地図データに基づいて目標軌道を作成すると、当該目標軌道が切羽、建物および鉄塔などの障害物と交差してしまい、自律走行ダンプが障害物に衝突するおそれがある。
【００１８】
そこで、本発明の実施の形態の地図生成システムでは、ＧＰＳによる航測車の走行軌跡を得た際の測位誤差を考慮して当該走行軌跡を補正したものを地図データとすることで、測位誤差に起因した自律走行ダンプと障害物の衝突防止を図った。本発明の実施の形態に係る地図作成システムに含まれる主な特徴は次のようになる。
【００１９】
（１）本発明の実施の形態に係る地図作成システムは、或る領域（例えば、後述のアプローチエリア１２０）の境界上を移動体（例えば、後述の航測車２１０）に移動させ、当該移動中に衛星測位システムにより測位した複数の位置により描かれる当該移動体の移動軌跡を前記領域の境界線を示す地図データとして記憶する地図生成システムにおいて、前記複数の位置のそれぞれについての測位精度を計算する測位精度計算部と、当該測位精度計算部で計算された各測位精度に基づいて前記複数の位置のそれぞれについて補正量を算出する補正量計算部と、当該補正量計算部により計算された補正量の分だけ前記複数の位置をそれぞれ移動し、その移動後の移動軌跡を前記領域の境界線（例えば、後述の境界線４３０，４５０（図４参照））とする境界線生成部とを備えることを特徴とする。
【００２０】
このように前記補正量計算部により計算された補正量（マージン）の分だけ前記移動体の前記移動軌跡に係る各測位位置を移動すると、前記移動体が測位に利用した航法衛星の配置に起因する測位誤差により障害物（切り羽、鉄塔、建物、土砂の山など）の向こう側に前記境界線が設定されることが防止できるので、前記領域中を自律走行する自律走行体（例えば、自律走行ダンプなど）の目標軌道上に障害物が位置することが回避され、当該自律走行体が障害物と衝突することを防止できる。
【００２１】
なお、前記或る領域の境界線の生成に利用される前記移動体の例としては、ＧＰＳ受信機を備え、ＧＰＳ（衛星測位システム）により自車位置を測位する航測車がある。また、前記測位精度計算部により計算される測位精度としてはＤＯＰ値（Dilution of Precision）が利用できる。ＤＯＰ値は測位に利用した各航法衛星と前記移動体の相対位置に基づいて決定できる。例えば、測位に利用した複数の航法衛星の配置が移動体に対して均等であればＤＯＰ値は小さくなりＧＰＳ精度は高精度となり、逆に当該航法衛星の配置に偏りがあればＤＯＰ値が大きくなり低精度となる。これにより、前記補正量計算部によって算出される補正量は、ＤＯＰ値が小さいほど（高精度のときほど）小さく算出され、ＤＯＰ値が大きいほど（低精度のときほど）大きく算出される。
【００２２】
（２）上記（１）において、前記境界線生成部は、前記複数の位置を前記補正量に応じて移動するに際し、当該複数の位置を前記領域の内側に移動することが好ましい。
【００２３】
ここにおける「前記領域の内側」とは、例えば「前記領域の面積を縮小する方向」と換言できる。また、「前記領域の内側」とは、「前記領域の境界を規定する障害物から当該領域内で遠ざかる方向」とも換言できる。この「障害物」としては、例えば、当該領域の外周の境界（輪郭）を規定する切羽および崖等や、当該領域の内部に飛び地的に形成される閉領域であって当該領域から除外すべきものの境界を規定する鉄塔、建物および土砂等が該当する。
【００２４】
上記のように前記複数の位置を前記補正量に応じて前記領域の内側に移動すると、前記領域中を自律走行する自律走行ダンプなどの自律走行体が障害物と衝突することをさらに確実に回避できる。
【００２５】
（３）上記（２）において、前記領域に含まれる一部の閉領域を特別領域として設定する特別領域設定部をさらに備え、前記境界線生成部は、前記複数の位置を前記補正量に応じて移動するに際し、前記複数の位置のうち前記特別領域に含まれるものの移動量を前記補正量よりも低減して前記領域の境界線を生成することが好ましい。
【００２６】
移動体（例えば、航測車）の移動軌跡の取得時に発生した測位誤差を吸収するために、上記（１）または（２）に基づいて当該移動軌跡に係る測位位置を補正量に応じて機械的に移動させると、自律走行体の目的地（例えば、自律走行ダンプの放土ポイントや積込ポイント）の手前に境界線が生成され、当該目的地への当該自律走行体の進入が不可能になるおそれがある。具体的には、油圧ショベルによる自律走行ダンプへの積込作業が前記領域内の境界線付近で行われている場合に、当該境界線の近傍での測位精度が低く、積込ポイントが補正後の境界線の外側に位置することになったときには、当該積込ポイントに自律走行ダンプを停止させることが不可能になる。
【００２７】
これに対して、自律走行体の目的地（例えば、油圧ショベルからの積込ポイント）を含む所定の領域を上記のように特別領域として設定し、前記移動軌跡のうち当該特別領域に含まれる測位位置の移動量（補正量）を低減またはゼロにすれば、測位誤差に基づく補正処理が自律走行体の目的地への移動（放土ポイントや積込ポイントへのアプローチ）を阻害することを回避できる。
【００２８】
（４）また、上記（３）では、前記領域内に配置された作業機械の位置を取得する位置取得部をさらに備え、前記特別領域設定部は、前記作業機械の位置を基準とした所定の範囲を前記特別領域として設定することが好ましい。
【００２９】
例えば、前記位置取得部として、ＧＰＳ受信機を介して取得したＧＰＳ衛星信号に基づいて位置を取得する構成を前記作業機械（例えば、油圧ショベル）に搭載した場合、ＧＰＳにより取得した当該作業機械の位置を基準として予め設定しておいた所定の領域を前記特別領域として設定すれば、前記作業機械が作業の進捗に合わせて移動しても、当該作業機械の移動後の位置に合わせて自動的に前記特別領域が設定されるので、当該作業機械の移動が自律走行体（例えば、自律走行ダンプ）の作業を阻害することがなくなる。
【００３０】
（５）上記（２）は、前記測位精度計算部で計算された測位精度において、前記移動体の進行方向の誤差と当該進行方向に垂直方向の誤差とが設定値以上の場合、前記移動軌跡の再取得を促す再取得指示部をさらに備えることが好ましい。
【００３１】
このように移動軌跡の再取得を促せば、著しい誤差が含まれた測位位置に基づいて境界線が作成されることが回避できるので、境界線生成部によって生成される前記領域の境界線の精度をある程度担保できる。なお、再取得指示部の具体例としては、移動軌跡を再取得する旨を表示装置上に表示して報知するものや、音声アラームを介してその旨をオペレータに報知するものがある。
【００３２】
（６）上記（２）は、前記境界線生成部によって生成された前記境界線が表示される表示部をさらに備えることが好ましい。
【００３３】
このように表示部（例えば、移動体（航測車）に搭載された表示装置）に境界線を表示すれば、当該移動体の移動軌跡により描かれた境界線を当該移動体のオペレータが目視で確認できるので、実際の移動軌跡から大きく外れた境界線が表示された場合には、オペレータによる自発的な移動軌跡の再度取得が促され、結果的に境界線が現実の境界と乖離することが防止できる。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて具体的に説明する。はじめに、本発明の実施の形態におけるアプローチエリアについて図１を用いて説明する。
【００３５】
図１に示したアプローチエリア１２０は搬送路１１０とつながっており、自律走行ダンプ１５０は搬送路１１０を通じてアプローチエリア１２０への進入・退出を行う。本実施の形態のアプローチエリア１２０には、自律走行ダンプ１５０に対して鉱物や土砂の積込を行う積込機（油圧ショベル）１６５と、自律走行ダンプ１５０が衝突を回避しなければならない障害物１２５，１４０が存在する。この障害物としては、アプローチエリア１２０の輪郭を形成する切羽および崖などの外側障害物１２５と、アプローチエリア１２０内に存在する無線中継器、建物または土砂山等の内側障害物１４０が存在する。
【００３６】
なお、図１の例では、外側障害物１２５として切羽が示され、内側障害物１４０として無線中継器（鉄塔）が示されているが、これらはあくまで例示に過ぎず、自律走行ダンプ１５０が衝突を回避すべき障害物であれば他のものでも良い。また、図１中には積込機１６５と自律走行ダンプ１５０を１台ずつしか示していないが、両者の台数は１台だけに限られない。
【００３７】
本実施の形態に係る地図生成システムでは、複数の航法衛星（例えばＧＰＳ衛星）から送信される航法信号が受信可能な受信機（例えばＧＰＳ受信機）を自動車等の移動体に搭載し、当該受信機で受信した複数の航法信号に基づいて当該移動体の位置を計測する衛星測位システムを利用してアプローチエリア１２０に係る地図を生成する。具体的には、前記受信機を搭載した移動体（例えば航測車）を障害物１２５，１４０の周囲に沿って移動させて閉じた図形を描き、その移動中に測位した当該移動体の移動軌跡をアプローチエリア１２０の地図データとして記憶する。移動軌跡の取得は障害物ごとに行い、アプローチエリア１２０内に複数の障害物が存在する場合には、一群の障害物とみなせる場合を除いて、原則、全ての障害物について移動軌跡の取得が完了するまで作業を繰り返すことになる。移動軌跡は、時系列で隣り合う測位点同士を直線または曲線で接続することで描くことができる。
【００３８】
航測車２１０，２３０（図２参照）を外側障害物１２５に沿って移動させた場合に取得される移動軌跡は、アプローチエリア１２０の外形を規定する図形となる。図１には航測車２１０，２３０を外側障害物１２５に沿って走行させた際の実際の走行軌跡（外側走行軌跡）１３０（衛星測位システムによる走行軌跡ではない）が描かれている。一方、航測車２１０，２３０を内側障害物１４０に沿って移動させた場合に取得される移動軌跡は、外側走行軌跡１３０の内部に位置する図形であって、外側走行軌跡１３０で規定される領域から除外する領域を規定する図形となる。図１には航測車２１０，２３０を内側障害物１４０の外周に沿って走行させた際の実際の走行軌跡（内側走行軌跡）１４５が描かれている。
【００３９】
アプローチエリア１２０内における自律走行ダンプ１５０の目標軌道１７０は、外側走行軌跡１３０の内部かつ内側走行軌跡１４５の外部に位置する領域（すなわち、外側走行軌跡１３０で囲まれる領域から内側走行軌跡１４５で囲まれる領域を除外した領域）に生成することが理想的である。すなわち図１の例では、外側走行軌跡１３０で囲まれる領域から内側走行軌跡１４５で囲まれる領域を除いたドーナツ状の領域の内部に目標軌道１７０を生成することが理想的である。目標軌道１７０を生成を当該ドーナツ状の領域の内部に限定できれば、外側走行軌跡１３０により外側障害物１２５と自律走行ダンプの衝突を防止でき、内側走行軌跡１４５により内側障害物１４０と自律走行ダンプの衝突を防止できる。
【００４０】
しかし、障害物１２５，１４０に沿って航測車２１０，２３０を走行させても、ＧＰＳ衛星の配置、電離層、大気層変化による電波遅延の影響、マルチパスなどの影響により測位誤差が発生し、ＧＰＳを介して取得された走行軌跡が外側走行軌跡１３０と内側走行軌跡１４５からズレてしまうことがある。
【００４１】
次に、本発明の実施の形態におけるアプローチエリア１２０に係る上記２種の障害物１２５，１４０に沿って航測車を走行させた場合に測位誤差が発生し、衛星測位システムにより得られた走行軌跡が実際の走行軌跡１３０，１４５とズレてしまった場合について、図２を用いて説明する。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略することがある（後の図についても同様とする）。
【００４２】
図２では、アプローチエリア１２０の地図生成に際して、ＧＰＳ受信機を搭載した航測車２１０，２３０に障害物１２５，１４０に沿って走行させ、当該走行中にＧＰＳにより測位した走行軌跡から地図データ（境界線）を生成する。図２の例では、航測車２１０が外側走行軌跡１３０を走行したときＧＰＳによる走行軌跡（以下、「測位軌跡」と称することがある）２２５が収集され、航測車２３０が内側走行軌跡１４５を走行したときＧＰＳによる走行軌跡（測位軌跡）２４５が収集されている。なお、図２の例では、２台の航測車２１０，２３０を別々の障害物１２５，１４０に沿って走行させて測位軌跡２２５，２４５を取得しているが、同一の航測車を複数の障害物１２５，１４０に沿って走行させて測位軌跡を取得しても良い。
【００４３】
ＧＰＳを用いて測位を行う場合には、ＧＰＳ衛星の配置、電離層、大気層変化による電波遅延の影響、マルチパスなどの影響により測位誤差が発生する。そのため、ＧＰＳ誤差により走行軌跡で取得した位置にズレが生じるため、切羽（外側障害物）１２５に沿って走行軌跡１３０を描いても、ＧＰＳ測位結果によりプロットされる測位軌跡２２５が実際の走行軌跡１３０とズレてしまったり、無線中継器（内側障害物）１４０の外周に沿って走行軌跡１４５を描いても、ＧＰＳ測位結果によりプロットされる測位軌跡２４５が実際の走行軌跡１４５とズレてしまったりする。これにより、測位軌跡２２５，２４５をアプローチエリア１２０の境界線とし、測位軌跡２２５の内側かつ測位軌跡２４５の外側の領域に対して、図２に示すように中継器１４０および切り羽１２５に交差する目標軌跡１７０Ａが生成されると、自律走行ダンプ１５０が切羽１２５に衝突したり、無線中継器１４０に衝突したりするおそれがある。
【００４４】
図３は、ＧＰＳ受信機を同一場所に設置した際のＧＰＳ測位結果の一例を示す図である。ＧＰＳによる測位では、ＧＰＳ衛星からの受信機までの電波（航測信号）の伝搬時間から距離を算出し位置を求めるが、ＧＰＳ衛星の配置、電離層、大気層変化による電波遅延の影響、マルチパスなどの影響により自車位置に分布が発生する。
【００４５】
図３に示した分布結果３００では、自車（航測車）３３０の進行方向（車長方向）に設けた軸３１０と、当該軸３１０に対して垂直な横方向（車幅方向）に設けた軸３２０に対して、ＧＰＳの緯度、経度の測位出力をプロットしている。このときの確率分布から自車３３０の存在範囲３４０を求める。この存在範囲３４０を用いて、進行方向に対する誤差または横方向に対する誤差を算出する。本実施の形態におけるダンプトラックと障害物の衝突の有無は横方向の誤差の大きさに依存するので、航測車の走行軌跡により障害物と衝突しないアプローチエリアの境界線を生成するためには横方向の誤差が必要となる。この進行方向に対する誤差および横方向に対する誤差は、ＧＰＳによる航測車３３０の測位とともに算出可能であり、公知の方法としては例えばＤＯＰ値で表すことができる。
【００４６】
次に、後述するシステム構成を備えた本実施の形態に係る地図生成システムにより実現される、ＧＰＳ測位誤差を考慮したアプローチエリアの境界線の生成について図４を用いて説明する。図４は、航測車に搭載したＧＰＳ受信機による測位軌跡４１０および測位軌跡４４０を補正する一例の説明図である。
【００４７】
切羽１２５に沿って図２の線１３０上を航測車に走行させ、その間のＧＰＳ測位結果により描かれた測位軌跡４１０は、ＧＰＳ測位時に発生した航測車の進行方向に対して垂直方向（航測車の横方向）の誤差を含んでいる。この航測車の横方向の誤差を考慮し、例えば、横方向の誤差２．０ｍを含む地点４１５では２．０ｍ分アプローチエリア１２０の内側に、横方向の誤差２．５ｍを含む地点４２０では２．５ｍ分内側に、横方向の誤差１．８ｍを含む地点４２５では１．８ｍ分内側に測位点を移動させ、誤差を考慮した境界線４３０を生成する。また、鉄塔１４０の周囲を図２の線１４５上を航測車が走行した間にＧＰＳにより描かれた測位軌跡４４０が２．５ｍの誤差を含んでいる場合には、測位軌跡からアプローチエリア１２０の内側に向かって測位点を２．５ｍ移動させ、これにより測位軌跡４４０の外側２．５ｍに誤差を考慮した境界線４５０を生成する。
【００４８】
なお、上記のように測位誤差を考慮した境界線４３０，４５０を生成する際には、測位誤差の補正を完了した測位点の点列に対してスプライン曲線など補間処理を行って曲線状の境界線を生成しても良い。また、図４の例では測位誤差量に応じて測位軌跡を補正したが、誤差が発生した部分をすべて同じ値（例えば３．０ｍ）だけ内側に移動して測位軌跡を補正して境界線を生成してもよい。また、図４の例では誤差と同じ分だけ測位点を移動させたが、測位点の移動量は誤差より大きくしても良いし、小さくしても良い。例えば、誤差よりも移動量を大きくすれば、他の場合よりも障害物とダンプトラックの衝突確率を低減できる。
【００４９】
図５は、図４に示したように測位軌跡４１０，４４０を補正して境界線（地図データ）４３０，４５０を生成した後に、自律走行ダンプ１５０の目標軌道を生成する際の一例の説明図である。図５のアプローチエリア１２０には、航測車の測位軌跡４１０に対して、航測中のＧＰＳ測位誤差分をアプローチエリア１２０の内側に移動して補正した境界線（外側境界線）４３０が存在する。また、測位軌跡４４０に対して、航測中のＧＰＳ測位誤差分をアプローチエリア１２０の内側に移動して補正した境界線（内側境界線）４５０が存在する。
【００５０】
このとき、アプローチエリア１２０内の自律走行ダンプ１５０の目標軌道５５０は、外側境界線４３０の内側かつ内側境界線４５０の外側に入るように生成される。これにより、ＧＰＳ測位誤差による自律走行ダンプ１５０の障害物１２５，１４０への衝突を抑制することができる。
【００５１】
なお、目標軌道５５０の生成アルゴリズムとしては、例えば、搬送路からアプローチエリア１２０内に進入したダンプトラックの位置から目標地点である積込機１６５までの最短ルートを目標軌道として設定し、目的地到達後に積込機１６５による積込作業の完了が確認できたら、当該位置から搬送路までの最短ルートを目標軌道として設定するものがある。このようにアプローチエリア１２０内での作業の前後で別々に目標軌道を設定しても良いし、作業の前後に亘る目標軌道を一括で設定しても良い。
【００５２】
次に、後述するシステム構成を備えた本実施の形態に係る地図生成システムにより実現される、アプローチエリア内に配置された作業機械の近傍における境界線の補正の一例について図６を用いて説明する。図６は、アプローチエリア１２０内の積込機１６５の配置位置付近における境界線補正の一例についての説明図である。
【００５３】
積込機１６５が切羽１２５の付近で作業を行っている場合、ＧＰＳ誤差分だけ測位軌跡をアプローチエリア１２０の内側に移動して境界線を生成すると、誤差の大きさによっては積込機１６５が境界線の外側に存在して、自律走行ダンプ１５０が積込機１６５に近づくことができない状況が発生するおそれがある。そこで、図６の例では積込機１６５の位置を基準とした所定の閉領域を特別領域６００として設定し、測位軌跡４１０，４４０に係る測位点のうち特別領域６００内に含まれるものについては図４に示したＧＰＳ測位誤差による補正を行わず、特別領域６００に含まれない測位点についてのみＧＰＳ測位誤差による補正を行うようにした。図６の例では、特別領域６００は測位軌跡４１０に対して設定されており、測位軌跡４１０に係る測位点のうち特別領域６００内に含まれるものは補正を行わずそのままの位置とし、特別領域６００に含まれない測位点については図５に示したように測位誤差分だけアプローチエリア１２０の内側に移動し、両者を接続することで境界線６２０を生成する。
【００５４】
こうすることで、図５に示した自律走行ダンプ１５０の目標軌道５５０よりも切羽１２５に接近可能な目標軌道５５０Ａを生成することができ、積込機１６５が切羽１２５の近傍で作業をする場合でも近づくことが可能となる。なお、この場合には、境界線６２０付近に存在する切羽１２５との接触を防止するために、自律走行ダンプ１５０に外界認識センサを搭載することが好ましい。
【００５５】
なお、特別領域６００の設定基準の一例としては、積込機１６５の作業半径および移動範囲があり、これらの値を考慮して決定した積込機１６５の作業領域を特別領域６００として設定しても良い。また、積込機１６５の位置と作業半径から特別領域６００を設定し、積込機１６５の位置に応じて特別領域６００が変化するようにしても良い。
【００５６】
次に、図５および図６に示した機能を発揮する本発明の実施の形態に係る地図生成システムのシステム構成について説明する。図７は、本発明の実施の形態に係る地図生成システムの一例の構成図であり、図８は本発明の実施の形態に係る航測車２１０の一例の概略構成図であり、図９は本発明の実施の形態に係る管制センタ９００の一例の概略構成図であり、図１０は本発明の実施の形態に係る積込機１６５の一例の概略構成図である。
【００５７】
図７に示した地図生成システムは、航測車２１０，２３０に搭載される車載地図航測システム７００と、管制センタ９００（図９参照）内に構築される地図編集システム７４０と、積込機１６５に搭載される積込機端末システム７９０とを備えている。なお、航測車２１０および航測車２３０は同じ構成を備えるので、以下では簡略して航測車２１０についてのみ説明する。
【００５８】
図８に示した航測車２１０には、コンピュータから成る車載地図航測システム７００を車室内に装備している。車載地図航測システム７００には、ＧＰＳ測位を行うために航測車２１０に装備されたＧＰＳアンテナ８０５と、地図編集システム７４０と無線通信を行うために航測車２１０に装備された無線ＬＡＮアンテナ８１０が接続されている。
【００５９】
図７において、車載地図航測システム７００は、ＧＰＳアンテナ８０５（図８参照）等のＧＰＳ受信機を介して受信した航測信号が入力され、ＧＰＳおよびＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）を使って自車位置を測位する航測車側自車位置測位部７０３と、航測車２１０に搭乗したオペレータに情報提示を行う航測車側表示部（例えば、液晶モニタ等の表示装置）７０９と、航測車２１０に乗車したオペレータからの作業指示を受け付ける航測車側入力部（例えば、搭乗中の操作が容易なタッチパネル）７１２と、航測車側自車位置測位部７０３で取得した自車位置の時系列情報である走行軌跡（測位軌跡）を蓄積する航測車側走行軌跡ＤＢ７１５と、航測車側自車位置測位部７０３で測位した結果からＧＰＳ測位誤差（測位精度）を計算する測位誤差計算部（測位精度計算部）７２４と、測位誤差計算部７２４で計算したＧＰＳ測位誤差を蓄積する航測車側測位誤差ＤＢ７２１と、無線ＬＡＮアンテナ８１０（図８参照）等の無線通信装置を介して地図編集システム７４０などと通信を行う航測車側通信部７２７と、測位誤差計算部７２４で計算されたＧＰＳ測位誤差が設定値を超えた場合にオペレータに走行軌跡（測位軌跡）の再取得指示を行う走行軌跡再取得指示部７３０と、車載地図航測システム７００全体の処理を制御する航測車側制御部７０６とを備えている。
【００６０】
航測車側自車位置測位部７０３は、ＧＰＳのみでも自車位置の測位が可能であるが、ＩＭＵを利用すると測位の精度を向上させることができる。測位誤差計算部７２４で計算されるＧＰＳ測位誤差（測位精度）はＤＯＰ値から求めることができる。
【００６１】
図９に示した管制センタ９００内には、コンピュータから成る地図編集システム７４０が設置されている。地図編集システム７４０には、オペレータ９１０（図９参照）からの作業指示を受け付けるためのマウスおよびキーボード等の入力装置（センタ側入力部）７５２と、表示画面９２０上に画像を表示してオペレータ９１０への情報提示を行うモニタ等の表示装置（センタ側表示部）７５５が接続されている。
【００６２】
図７において、地図編集システム７４０は、オペレータ９１０（図９参照）からの作業指示を受け付けるためのセンタ側入力部（例えば、マウスおよびキーボード等の入力装置）７５２と、地図編集システム７４０を操作するオペレータ９１０に情報提示を行うセンタ側表示部（モニタ等の表示装置）７５５と、無線通信装置を介して車載地図航測システム７００や積込機端末システム７９０と無線通信を行うセンタ側通信部７５８と、車載地図航測システム７００で取得された走行軌跡が蓄積されるセンタ側走行軌跡ＤＢ７６４と、車載地図航測システム７００で計算された測位誤差が蓄積されるセンタ側測位誤差ＤＢ７７１と、積込機１６５の位置に基づき測位誤差による補正を行わない領域（特別領域）を設定する特別領域設定部７７７と、測位誤差に基づき境界線の補正量（マージン）を計算する補正量計算部７４６と、補正量計算部７４６による補正量および特別領域設定部７７７による特別領域に基づいて自律走行ダンプの目標軌道の生成が可能な領域の境界線を生成する境界線生成部７４３と、境界線生成部７４３で生成された境界線を蓄積するセンタ側地図ＤＢ７６１と、積込機側自車位置測位部７９２で計算された積込機１６５の位置を取得する積込機位置取得部７７４と、地図編集システム７４０全体の処理を制御するセンタ側制御部７４９とを備えている。
【００６３】
図１０に示した積込機１６５は、コンピュータから成る積込機端末システム７９０をコックピット１０１０内に装備している。積込機端末システム７９０には、ＧＰＳ測位を行うため積込機１６５に装備されたＧＰＳアンテナ１０２０と、地図編集システム７４０等と無線通信を行うために積込機１６５に装備された無線ＬＡＮアンテナ１０３０が接続されている。
【００６４】
図７において、積込機端末システム７９０は、ＧＰＳアンテナ１０２０（図１０参照）等のＧＰＳ受信機を介して受信した航測信号に基づいて自車位置を測位する積込機側自車位置測位部（位置取得部）７９２と、無線ＬＡＮアンテナ１０３０（図１０参照）等の無線通信装置を介して地図編集システム７４０などとデータ（例えば、積込機側自車位置測位部７９２で測位された自車位置）の通信を行う積込機側通信部７９４とを備えている。
【００６５】
なお、上記では、車載地図航測システム７００、地図編集システム７４０および積込機端末システム７９０の主に機能的構成について説明したが、上記の車載地図航測システム７００、地図編集システム７４０および積込機端末システム７９０は、ハードウェア的構成として、各種プログラムを実行するための演算手段としての演算処理装置（例えば、ＣＰＵ）と、当該プログラムをはじめ各種データを記憶するための記憶手段としての記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュメモリ等の半導体メモリや、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置）と、各装置のデータ及び指示等の入出力制御を行うための入出力演算処理装置を備えている。各システム８００，７４０，７９０における演算処理装置は、図７に示した各部のうち演算処理が必要なものに係る演算処理を実行し、各システム８００，７４０，７９０におけるデータベース（ＤＢ）は前記記憶装置内に構成されている。
【００６６】
次に、本発明の実施の形態における地図生成の処理フローについて図を用いて説明する。はじめに図１１を用いて車載地図航測システム７００における地図生成処理フローについて説明する。
【００６７】
図１１は地図生成に関する車載地図航測システム７００における処理フローの一例である。図１１において、ステップ１１００では、はじめに、車載地図航測システム７００において、航測車に搭乗したオペレータからの処理スタート要求の受付や、車載地図航測システム７００の起動状態を確認する初期設定処理を行う。ここでオペレータからの処理スタート要求は航測車側入力部７１２を介して行われる。本実施の形態では、処理スタート要求の際には、図１２のような地図航測画面２０００が航測車側表示部７０９に表示され、オペレータが地図航測画面２０００に表示された開始ボタン２０１５を航測車側入力部７１２を介して押下することで処理スタート要求が行われる。
【００６８】
ステップ１１０５では、航測車側自車位置測位部７０３において、当該時刻における航測車２１０の位置をＧＰＳやＩＭＵを利用して測位する。
【００６９】
ステップ１１１０では、測位誤差計算部７２４において、ステップ１１０５で測位した位置について、図３で説明した自車位置の進行方向に対する誤差および横方向に対する誤差を算出する。
【００７０】
ステップ１１１５では、航測車側自車位置測位部７０３で取得した自車位置が航測車側走行軌跡ＤＢ７１５に蓄積される。これにより自車位置の時系列情報である走行軌跡が航測車側走行軌跡ＤＢ７１５に蓄積されていく。
【００７１】
ステップ１１２０では、ステップ１１１０で算出した自車位置の進行方向に対する誤差あるいは横方向に対する誤差が航測車側測位誤差ＤＢ７２１に蓄積される。
【００７２】
ここで、航測車側走行軌跡ＤＢ７１５が管理する走行軌跡テーブルと、航測車側測位誤差ＤＢ７２１が管理する測位誤差テーブルについて、図を用いて説明する。
【００７３】
図１３は航測車側走行軌跡ＤＢ７１５によって管理される走行軌跡テーブル２３００の一例を示す図である。この図に示す走行軌跡テーブルは、自車位置を測位した日時が格納される第１列２３１０と、第１列２３１０の日時に係る自車位置の緯度（北緯）が格納される第２列２３２０、第１列２３１０の日時に係る自車位置の経度（東経）が格納される第３列２３３０を備えている。図１３に示した例では、１秒ごとに航測車２１０の測位されており、１秒ごとの緯度と経度が格納されている。図示した例に限定されず、自車位置情報として南緯および西経を格納しても良い。
【００７４】
図１４は航測車側測位誤差ＤＢ７２１によって管理される測位誤差テーブル２４００の一例を示す図である。この図の測位誤差テーブル２４００は、自車位置を測位した日時が格納される第１列２４１０と、第１列２４１０の日時に係る自車位置の進行方向に対する測位誤差を示す誤差半径（進行方向）が格納される第２列２４２０と、第１列２４１０の日時に係る自車位置の進行方向に垂直な方向の測位誤差を示す誤差半径（横方向）が格納される第３列２４３０を備えている。
【００７５】
図１３の走行軌跡テーブル２３００で管理される走行軌跡と、図１４の測位誤差テーブル２４００で管理される測位誤差は、それぞれの第１列である測位日時をキーとして用いることで、測位した自車位置とそのときの測位誤差をリンクさせることができる。
【００７６】
図１１に戻り、ステップ１１２５では、ＧＰＳによる航測車２１０のこれまでの走行軌跡をオペレータに提示するために、図１２に示した地図航測画面２０００が航測車側表示部７０９に表示される。この地図航測画面２０００は、航測車側自車位置測位部７０３で測位した位置の時系列が走行軌跡（測位軌跡）として表示される走行軌跡表示ウィンドウ２００５と、測位誤差計算部７２４で計算された現在地における自車位置の測位誤差（誤差半径）が表示される誤差情報表示ウィンドウ２０１０と、オペレータからの処理スタート要求を受け付ける開始ボタン２０１５と、オペレータからの処理終了要求を受け付ける終了ボタン２０２０とを備えている。走行軌跡表示ウィンドウ２００５上において、航測車２１０の走行軌跡は点列で表されており、航測車２１０の現在値にはシンボルが表示されている。
【００７７】
ステップ１１３０では、ステップ１１１０で算出した横方向に対する誤差（図１４の第３列２４３０に格納されるデータ）が設定値（例えば５ｍ）を超えた場合に、測位誤差が大きいものと判断しステップ１１３５に進み、当該設定値を超えない場合には、測位誤差が小さいものと判断しステップ１１４０に進む。
【００７８】
ステップ１１３５では、走行軌跡再取得指示部７３０において、測位誤差が大きいため走行軌跡の再取得を促す旨（走行軌跡再取得指示）をオペレータに報知する。この際の報知の手段としては、文字、図形、記号などで走行軌跡の再取得を促す旨を航測車側表示部７０９に表示してもよいし、音声アラームとしてオペレータに報知してもよい。
【００７９】
ステップ１１４０では、航測車側制御部７０６において、オペレータからの航測処理終了の有無の判断を行い、オペレータから航測処理終了要求を受け付けた場合にはステップ１１４５に進み、オペレータから航測処理終了要求がない場合には、ステップ１１０５に戻る。ステップ１１４０のオペレータからの処理終了要求は航測車側入力部７１２を介して行われる。処理終了要求は、航測車側表示部７０９に表示されている地図航測画面２０００（図１２参照）上の終了ボタン２０２０をオペレータが押下することで行われる。
【００８０】
ステップ１１４５では、航測車側通信部７２７において、航測車側走行軌跡ＤＢ７１５に蓄積した走行軌跡と、航測車側測位誤差ＤＢ７２１に蓄積された自車位置の進行方向に対する誤差および横方向に対する誤差を地図編集システム７４０に送信する。ここで送信された自車位置の進行方向に対する誤差および横方向に対する誤差は、後述する地図編集システムのフローにおけるステップ１２０５で受信される。なお、図１１および図１５中の記号Ａ１及び矢印は誤差情報の流れを示している。
【００８１】
そして最後に、ステップ１１５０において、車載地図航測システム７００における地図生成の終了処理を行う。
【００８２】
次に図１５を用いて地図編集システム７４０における地図生成処理フローを説明する。図１５は地図生成に関する地図編集システム７４０における処理フローの一例である。
【００８３】
はじめにステップ１２００では、地図編集システム７４０において、オペレータ９１０からのスタート要求の受付や、地図編集システム７４０の起動状態を確認する初期設定処理を行い、スタート要求と地図編集システム７４０の起動が確認できたら処理を開始する。
【００８４】
次にステップ１２０５において、車載地図航測システム７００のフローに係るステップ１１４５で送信された航測車の走行軌跡と、その走行軌跡に関する自車位置の進行方向に対する誤差あるいは横方向に対する誤差をセンタ側通信部７５８において受信する。
【００８５】
ステップ１２１０では、ステップ１２０５で受信した航測車の走行軌跡をセンタ側走行軌跡ＤＢ７６４に蓄積し、ステップ１２０５で受信した走行軌跡に関する自車位置の進行方向に対する誤差あるいは横方向に対する誤差をセンタ側測位誤差ＤＢ７７１に蓄積する。
【００８６】
センタ側走行軌跡ＤＢ７６４で管理される走行軌跡は、航測車側走行軌跡ＤＢ７１５の走行軌跡テーブル２３００（図１３）と同じ構造で管理されており、ここでは説明は省略する。センタ側測位誤差ＤＢ７７１で管理される測位誤差についても、航測車側測位誤差ＤＢ７２１の測位誤差テーブル２４００（図１４）と同じ構造で管理されており、説明は省略する。
【００８７】
ステップ１２１５では、補正量計算部７４６は、図１１に示した一連の処理を介してセンタ側走行軌跡ＤＢ７６４に蓄積された航測車２１０の走行軌跡（測位軌跡４１０，４４０（図４参照））に係る各測位点の補正量を、センタ側測位誤差ＤＢ７７１に蓄積された各測位点における横方向に対する誤差に基づいて算出する。
【００８８】
ステップ１２２０では、境界線生成部７４３は、ステップ１２１５で算出された補正量から各測位点の移動先の座標を計算し、各測位点を当該座標まで移動させる。そして、移動後の測位点の点列について、スプライン補間などのスムージング処理を行い境界線（境界線４３０，４５０（図４参照））を生成する。なお、各測位点の移動先の座標（補正後の座標）の計算に際して、境界線生成部７４３は、アプローチエリア１２０の外形を規定する測位軌跡４１０に含まれる測位点に対してはアプローチエリア１２０の内側方向に移動するように、一方、アプローチエリア１２０から除外される領域を規定する測位軌跡４４０に含まれる測位点に対しては内側障害物１４０の外側方向（アプローチエリア１２０の内側方向）に移動するように補正後の座標を計算する。
【００８９】
ステップ１２２５では、センタ側地図ＤＢ７６１において、ステップ１２２０で作成した境界線が蓄積される。そして、ステップ１２３０では、地図編集システム７４０における地図生成の終了処理を行う。
【００９０】
以上により、アプローチエリア１２０内での航測誤差による自律走行ダンプ１５０の衝突事故を防止するための境界線を生成することができる。
【００９１】
ところで、上記のように境界線が生成されたアプローチエリア１２０内に積込機１６５等の作業機械が存在し、その位置に応じて特別領域６００（図６参照）を設定して、上記フローにより生成した境界線をさらに補正する必要がある。そこで、次に、積込機１６５の位置に基づく境界線の補正処理について図面を用いて説明する。当該補正処理に関連する処理は積込機端末システム７９０と地図編集システム７４０で行われるが、はじめに積込機端末システム７９０における処理フローについて図１６を用いて説明する。
【００９２】
図１６は積込機１６５の位置に基づく境界線補正に関する積込機端末システム７９０における処理フローの一例である。ステップ１３００では、積込機端末システム７９０において、オペレータからのスタート要求の受付や、積込機端末システム７９０の起動状態を確認する初期設定処理を行い、スタート要求と積込機端末システム７９０の起動が確認できたら処理を開始する。
【００９３】
ステップ１３０５では、積込機側自車位置測位部７９２において、積込機１６５の自車位置をＧＰＳにより測位する。ステップ１３１０では、積込機側通信部７９４において、ステップ１３０５で測位された積込機１６５の位置を地図編集システム７４０に送信する。なお、図１６および図１７中の記号Ｂ１および矢印は積込機１６５の位置情報の流れを示している。
【００９４】
積込機１６５の位置の送信が完了したら、ステップ１３１５では、積込機端末システム７９０における地図生成の終了処理を行う。
【００９５】
次に地図編集システム７４０における処理フローについて図１７を用いて説明する。図１７は、積込機１６５の位置に基づく境界線補正に関する地図編集システム７４０における処理フローの一例である。
【００９６】
ステップ１４００では、地図編集システム７４０において、オペレータからのスタート要求の受付や、地図編集システム７４０の起動状態を確認する初期設定処理を行い、スタート要求と地図編集システム７４０の起動が確認できたら処理を開始する。
【００９７】
ステップ１４０５では、図１６のステップ１３０５で積込機端末システム７９０から送信された積込機１６５の位置をセンタ側通信部７５８において受信する。
【００９８】
ステップ１４１０では、特別領域設定部７７７において、ステップ１４０５で受信した積込機１６５の位置に基づいて特別領域６００（図６参照）を設定する。ここでは積込機１６５の作業半径および通常の移動範囲を考慮して決定した略矩形の領域（図１８の領域２１１０参照）が特別領域６００として設定されており、積込機１６５の位置が特別領域６００の中心と一致するように設定される。
【００９９】
ステップ１４１５では、境界線生成部７４３は、図１５の処理フローにより測位誤差を考慮して生成した境界線（境界線４３０，４５０（図４参照））に対して、ステップ１４１０で設定された特別領域６００に関する補正をかける処理を行う。具体的には、図１５のステップ１２２０で生成した補正後の境界線（図４の境界線４３０，４５０）に係る各測位点のうち、特別領域６００内に含まれるものについては図１５の測位誤差に基づく補正をかけないようにし（すなわち、図１５のステップ１２２０で行った補正をキャンセルして、測位点を元の座標に戻す）、特別領域６００の外のものについてはそのままとし（すなわち、ステップ１２２０で行った補正をかけたままにする）、両者を接続することで境界線を生成する。
【０１００】
なお、ここでは、特別領域６００内の測位点の補正に関して、図１５のステップ１２２０で行った補正をキャンセルする場合、すなわち測位誤差による補正量をゼロにする場合について説明したが、必ずしも当該補正量をゼロにする必要は無く、当該補正量をステップ１２１５で算出した値より低減するだけでも良い。
【０１０１】
ステップ１４２０では、ステップ１４１５で生成した境界線をセンタ側地図ＤＢ７６１に蓄積し、ステップ１４２５で、地図編集システム７４０における地図生成の終了処理を行う。
【０１０２】
上記のように特別領域６００と補正誤差を考慮して生成された境界線は、オペレータ９１０の要求に応じて、センタ側表示部７５５に表示することができる。図１８は、管制センタ９００内のオペレータ９１０に対してセンタ側表示部７５５を介して提示される境界線の確認画面２１００の一例である。
【０１０３】
図１８に示した特別領域確認画面２１００は、アプローチエリア１２０の境界線が表示される境界線表示部２１７０と、確認ボタン２１２０を備えている。境界線表示部２１７０には、積込機１６５の位置を示すアイコン２１０５と、特別領域６００を示す略矩形の領域２１１０と、ＧＰＳによる航測車２１０の測位軌跡２１３０（細い破線）と、測位誤差のみに基づいて補正した境界線２１４０（太い破線）と、特別領域６００と測位誤差に基づいて補正した境界線２１５０（実線）が表示されている。
【０１０４】
オペレータ９１０は特別領域確認画面２１００による特別領域６００の確認が完了したらセンタ側入力部７５２を介して確認ボタン２１２０を押下し、境界線の確認作業を終了する。
【０１０５】
なお、ここでは、境界線表示部２１７０に、測位車２１０の測位軌跡２１３０と、測位軌跡２１３０に測位誤差のみを反映して得られる境界線２１４０と、測位軌跡２１３０に測位誤差と特別領域６００を反映して得られる境界線２１５０の３つを表示したが、最終的に得られる境界線２１５０のみを表示しても良い。
【０１０６】
ところで、図１６及び図１７の例では、特別領域６００を積込機１６５の位置に応じて自動的に決定する場合について説明したが、特別領域６００は他の方法で決定しても良い。次に、図１９及び図２０を用いて、他の２つの方法について例示する。
【０１０７】
特別領域６００の他の設定例としては、オペレータ９１０に設定させるものがある。図１９に示した特別領域入力画面２２００は、特別領域６００を設定するための特別領域設定部２２７０と、特別領域６００の設定作業完了を通知する完了ボタン２２２０を備えている。特別領域設定部２２７０には、特別領域６００の位置をオペレータ９１０が指定するための特別領域指定ポインタ２２０５と、オペレータ９１０により設定された特別領域６００を示す領域２２１０と、ＧＰＳによる航測車２１０の測位軌跡２１３０（細い破線）と、測位誤差のみに基づいて補正した境界線２１４０（太い破線）と、特別領域６００と測位誤差に基づいて補正した境界線２１５０（実線）が表示されている。
【０１０８】
オペレータ９１０が特別領域６００を設定する場合には、センタ側入力部７５２を介してポインタ２２０５を移動させ、所望の位置でポインタ２２０５の位置を決定することで特別領域６００の位置を決定できる。例えば、センタ側入力部７５２としてマウスを利用する場合の操作方法の具体例としては、マウス操作でポインタ２２０５を領域２２１０上に移動してマウスをクリックすることで領域２２１０を移動可能にし、所望の位置に領域２２１０を移動した状態で再度マウスをクリックすることで領域２２１０の位置を決定するものがある。領域２２１０の形状及び大きさは予め設定しておいても良いし、事後的に変更可能にしても良い。
【０１０９】
このように構成した場合には、特別領域６００の指定は積込機１６５の位置に限らず、オペレータ９１０が所望する位置に特別領域６００を設定することができる。この方法は、例えば、自律走行ダンプがアプローチエリア内の崖から放土する場合、またはクラッシャによる破砕作業などのために放土場の位置が予め決まっている場合など、特別領域６００の位置が作業機械の位置に依存せず、自律走行ダンプが目的地とする領域が予め決まっている場合に適している。
【０１１０】
特別領域６００のさらに他の設定例としては、積込機（油圧ショベル）１６５の作業半径に基づいて自動的に決定するものがある。図２０は、管制センタ９００内のオペレータ９１０に対してセンタ側表示部７５５を介して提示される境界線の確認画面２１００の一例である。図２０に示した特別領域確認画面２１００の境界線表示部２１７０には、積込機１６５の位置を示すアイコン２１０５と、特別領域６００を示す円形の領域２１１０Ａと、測位誤差のみに基づいて補正した境界線２１４０（太い破線）と、特別領域６００と測位誤差に基づいて補正した境界線２１５０（実線）が表示されている。
【０１１１】
領域２１１０Ａは、積込機１６５の最大作業半径（例えば、旋回中心からバケットの先端までの最大水平距離（最大掘削半径ともいう））を半径とする円が設定されており、積込機１６５の現在位置に連動して当該円形の領域２１１０Ａが自動的に移動するように設定されている。オペレータ９１０は特別領域６００の確認が完了したら、先の場合と同様にセンタ側入力部７５２を介して確認ボタン２１２０を押下し、境界線の確認作業を終了する。
【０１１２】
このように積込機１６５の最大作業半径に基づいて特別領域６００を設定すると、図１８，１９に示した場合よりも特別領域６００を縮小することができ、自律走行ダンプ１５０が障害物と衝突する可能性を低減することができる。
【０１１３】
次に、上記の図１５または図１７の処理フローにより生成した境界線を用いた自律走行ダンプ１５０の目標軌道の設定処理と、当該目標軌道に沿った自律走行ダンプ１５０の自律走行制御とを実行するための構成について説明する。
【０１１４】
図２１は本発明の実施の形態に係る自律走行ダンプ１５０のシステム構成図である。この図に示す自律走行ダンプシステムは、管制センタシステム１５００と、自律走行ダンプ車載端末システム１５３０を備えている。
【０１１５】
管制センタシステム１５００は、地図編集システム７４０と、自律走行ダンプ１５０の自車位置を管理するダンプ位置管理部１５０６と、自律走行ダンプ１５０の目的地を管理する配車管理部１５１２と、センタ側地図ＤＢ７６１に管理された境界線（例えば、図５の境界線４３０，４５０）を用いて、アプローチエリア１２０に係る外側境界線（例えば、境界線４３０）の内側かつ内側境界線（例えば、境界線４５０）の外側に入るように目標軌道を生成する目標軌道生成部１５０９と、目標軌道生成部１５０９で生成された目標軌道を自律走行ダンプ車載端末システム１５３０に送信する目標軌道送信部１５０３とを備えている。
【０１１６】
自律走行ダンプ車載端末システム１５３０は、自車位置をＧＰＳやＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）を使って測位するダンプ側自車位置測位部１５３３と、自律走行ダンプ１５０にオペレータが搭乗した場合に当該オペレータに情報提示を行うためのダンプ側表示部１５５４と、自律走行ダンプ１５０にオペレータが搭乗した場合に当該オペレータからの作業指示を受け付けるためのダンプ側入力部１５５１と、無線通信装置を介して管制センタシステム１５００と無線通信を行うダンプ側通信部１５４２と、管制センタシステム１５００から送信されるアプローチエリア１２０内の目標軌道を受信する目標軌道受信部１５４８と、搬送路を自律走行するための搬送路に関わる道路情報、アプローチエリア内の建物などの障害物の位置に関する情報、および車止め位置など自律走行ダンプ１５０が停止すべきポイントを管理する車載側地図ＤＢ１５４５と、自律走行ダンプ１５０の進行方向に存在する障害物との衝突を防止するために外界環境を認識するための外界認識部（例えば、レーザによる測距を行うLiDAR（Laser Imaging Detection and Ranging）やステレオカメラ等の外界認識装置）１５３９と、自律走行ダンプ１５０を自律走行させるための車両制御部１５８０と、車両制御部１５８０に走行指令を出す走行指令部１５５７と、自律走行ダンプ車載端末システム１５３０の全体の処理を制御するダンプ側制御部１５５６とを備えている。
【０１１７】
図２２は本発明の実施の形態に係る自律走行ダンプ１５０の概略構成図である。この図に示す自律走行ダンプ１５０には、コックピット１６１０内に自律走行ダンプ車載端末システム１５３０を搭載している。自律走行ダンプ１５０は、ＧＰＳ測位を行うためにＧＰＳアンテナ１６２０と、管制センタシステム１５００と無線通信を行うために無線ＬＡＮアンテナ１６１５を備えている。
【０１１８】
次に、アプローチエリア１２０における自律走行ダンプ１５０の目標軌道の生成と、当該目標軌道に基づいた自律走行の処理フローを図２３，図２４，図２５を用いて説明する。図２３は目標軌道生成に関して行われる自律走行ダンプ車載端末システム１５３０の自車位置測位処理フローであり、図２４は目標軌道生成に際して行われる管制センタシステム１５００の目標起動設定処理フロー、図２５は図２４の処理フローで生成された目標軌道に基づいて行われる自律走行ダンプ車載端末システム１５３０の自律走行処理フローである。
【０１１９】
はじめに、図２３を用いて、目標軌道生成に際して自律走行ダンプ車載端末システム１５３０で行われる処理フローを説明する。図２３において、ステップ１７００では、自律走行ダンプ車載端末システム１５３０において、オペレータからのスタート要求の受付や、自律走行ダンプ車載端末システム１５３０の起動状態を確認する初期設定処理を行い、スタート要求と自律走行ダンプ車載端末システム１５３０の起動が確認できたら処理を開始する。
【０１２０】
ステップ１７０５では、ダンプ側自車位置測位部１５３３において、ＧＰＳにより自律走行ダンプ１５０の位置を測位する。そして、ステップ１７１０では、ダンプ側通信部１５４２において、ステップ１７０５で測位した自律走行ダンプ１５０の位置を管制センタシステム１５００に送信する。ステップ１７１５では、自律走行ダンプ車載端末システム１５３０における目標起動生成に関する終了処理を行う。なお、図２３および図２４中の記号Ｃ１及び矢印は自律走行ダンプ１５０の位置情報の流れを示している。
【０１２１】
次に図２４を用いて管制センタシステム１５００の目標軌道生成処理フローを説明する。ステップ１８００では、管制センタシステム１５００において、オペレータからのスタート要求の受付や、管制センタシステム１５００の起動状態を確認する初期設定処理を行い、スタート要求と管制センタシステム１５００の起動が確認できたら処理を開始する。
【０１２２】
次にステップ１８０５において、自律走行ダンプ車載端末システム１５３０のステップ１７０５で送信された自律走行ダンプ１５０の自車位置をセンタ側通信部７５８において受信し、その自律走行ダンプ１５０の位置をダンプ位置管理部１５０６において管理する。
【０１２３】
ステップ１８１０において、目標軌道生成部１５０９は、ステップ１８０５で受信した自律走行ダンプ１５０の現在位置と、配車管理部１５１２で管理される自律走行ダンプ１５０の目的地に基づいてアプローチエリア内の目標軌道を生成する。目標軌道は、図１５または図１７の処理フローで取得された境界線のなかで、アプローチエリア１２０の外形（外側の輪郭）を規定する境界線（外側境界線）の内側に入るように原則生成される。そして、当該外側境界線の内部に障害物がある場合には、当該障害物の周囲を航測車２１０に走行させて１以上の境界線（内側境界線）を取得し、前記外側境界線で規定される領域から当該内側境界線で規定される領域を除外した領域の内側に入るように目標軌道を生成する。このように生成された目標軌道に沿って自律走行ダンプ１５０を走行させれば、ＧＰＳ測位誤差による自律走行ダンプ１５０の切羽や構造物などへの衝突を防止できる。
【０１２４】
ステップ１８１５では、ステップ１８１０で生成した目標軌道を、目標軌道送信部１５０３からセンタ側通信部７５８を介して自律走行ダンプ車載端末システム１５３０に送信し、ステップ１８２０で、管制センタシステム１５００における目標起動生成に関する終了処理を行う。なお、図２４および図２５中の記号Ｄ１及び矢印は目標軌道情報の流れを示している。
【０１２５】
次に、図２４の処理フローで生成された目標軌道に基づいて行われる自律走行ダンプの自律走行処理について図２５を用いて説明する。
【０１２６】
図２５のステップ１９００では、自律走行ダンプ車載端末システム１５３０は、オペレータからのスタート要求の受付や、自律走行ダンプ車載端末システム１５３０の起動状態を確認する初期設定処理を行い、スタート要求と自律走行ダンプ車載端末システム１５３０の起動が確認できたら処理を開始する。
【０１２７】
ステップ１９０５では、目標軌道受信部１５４８において、図２４のステップ１８１５で管制センタシステム１５００から送信された自律走行ダンプ１５０の目標軌道を、ダンプ側通信部１５４２を介して受信する。
【０１２８】
ステップ１９１０では、走行指令部１５５７は、ステップ１９０５で受信した目標軌道への追従走行指示を出し、車両制御部１５８０は当該追従走行指示に従って自律走行ダンプ１５０のステアリング制御、アクセル制御およびブレーキ制御を行う。このとき、切羽１２５付近にいる積込機１６５への接近時には、外界認識部１５３９により、切羽や積込機との距離、車止めへの距離等を測位しつつ、これらとの衝突を防止する。
【０１２９】
そして、ステップ１９１５では、自律走行ダンプ車載端末システム１５３０におけるアプローチエリアにおける自律走行に関する終了処理を行う。
【０１３０】
以上のように構成された本実施の形態によれば、アプローチエリア１２０の切羽、建物、鉄塔などの障害物への接触防止のために設けられた境界線を航測車２１０で航測する際に、マルチパスや電波伝搬時の遅延などによりＧＰＳ測位誤差が発生しても、当該測位誤差を考慮した境界線を設定することができるので、当該測位誤差に起因する自律走行ダンプ１５０の渉外粒との衝突を防止することができる。
【０１３１】
さらに、積込機１６５が切羽付近で作業を行っている場合、先のように境界線を測位誤差に応じて補正すると、補正後の境界線の外側に積込機１６５が存在することもあり、この場合には自律走行ダンプ１５０が積込機１６５に近づくことができないようになるが、積込機１６５の周囲に特別領域６００を設け、その特別領域６００以外のところのみ測位誤差による境界線の補正を行うことで、障害物との衝突を防止する目標軌道を生成しつつ、切羽付近の積込機に接近することができる。
【０１３２】
なお、上記の実施の形態では、航測車２１０を利用してＧＰＳにより測位軌跡を取得して目標軌跡を作成する範囲を規定する境界線を生成したが、航測車２１０以外の移動体をアプローチエリア１２０内の障害物に沿って移動させ、当該移動中にＧＰＳおよび他の衛星測位システムにより測位した移動軌跡に基づいて境界線を生成する場合についても本発明は適用可能である。
【０１３３】
また、上記の実施の形態では、アプローチエリア１２０内で作業する作業機械として、積込機械１６５が存在する場合について説明したが、クレーン、ホイールローダ等の他の作業機械が存在する場合にも適用可能である。
【０１３４】
さらに、上記の説明では、測位軌跡の補正量を算出する際のＧＰＳ測位誤差の基準としてＤＯＰ値を利用する場合について触れたが、航測車の測位と同時にＧＰＳ誤差が取得可能であれば利用可能な指標はＤＯＰ値に限定されず、種々の測位精度の指標の利用が可能である。
【０１３５】
また、図７に示した地図生成システムの各部の配置は一例に過ぎない。例えば、車載地図航測システム７００における航測車側走行軌跡ＤＢ７１５、航測車側測位誤差ＤＢ７２１、測位誤差計算部７２４および走行軌跡再取得指示部７３０は、航測車および管制センタと通信可能であれば他の場所に配置しても良い。また、地図編集システム７４０における境界線生成部７４３、マージン計算部７４６、センタ側地図ＤＢ７６１、センタ側走行軌跡ＤＢ７６４、センタ側測位誤差ＤＢ７７１および特別領域設定部７７７は、航測車および積込機と通信可能であれば、他の場所に配置しても良い。さらに、機能の共通するものを同じ場所に存在させる場合にはこれらを併合しても良い。例えば、航測車側走行軌跡ＤＢ７１５とセンタ側走行軌跡ＤＢ７６４を同じ場所に存在させる場合には、両者を併合して走行軌跡ＤＢとしても良い。
【０１３６】
ところで、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。
【０１３７】
また、上記の各システムに係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、上記の各システムに係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで当該各システムの構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。
【０１３８】
また、上記の実施の形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。
【符号の説明】
【０１３９】
１１０…搬送路、１２０…アプローチエリア、１２５…障害物（切羽）、１３０…外側走行軌跡、１４０…障害物（無線中継器）、１４５…内側走行軌跡、１７０…目標軌跡、２１０，２３０…航測車、２２５，２４５…測位軌跡、４１０，４４０…測位軌跡、４３０，４５０…境界線、６００…特別領域、６２０…境界線、７００…車載地図航測システム、７０３…航測車側自車位置測位部、７０６…航測車側制御部、７０９…航測車側表示部、７１２…航測車側入力部、７１５…航測車側走行軌跡ＤＢ、７２１…航測車側測位誤差ＤＢ、７２４…測位誤差計算部、７２７…航測車側通信部、７３０…走行軌跡再取得指示部、７４０…地図編集システム、７４３…境界線生成部、７４６…補正量計算部、７４９…センタ側制御部、７５２…センタ側入力部、７５５…センタ側表示部、７５８…センタ側通信部、７６１…センタ側地図ＤＢ、７６４…センタ側走行軌跡ＤＢ、７７１…センタ側測位誤差ＤＢ、７７４…積込機位置取得部、７７７…特別領域設定部、７９０…積込機端末システム、７９２…積込機側自車位置測位部、７９４…積込機側通信部、８００…航測車、８０５…ＧＰＳアンテナ、８１０…無線ＬＡＮアンテナ、９００…管制センタ、１０００…積込機、１５００…管制センタシステム、１５０３…目標軌道送信部、１５０６…ダンプ位置管理部、１５０９…目標軌道生成部、１５１２…配車管理部、１５３０…自律走行ダンプ車載端末システム、１５３３…ダンプ側自車位置測位部、１５３６…ダンプ側制御部、１５３９…外界認識部、１５４２…ダンプ側通信部、１５４５…車載側地図ＤＢ、１５４８…目標軌道受信部、１５５１…ダンプ側入力部、１５５４…ダンプ側表示部、１５５７…走行指令部、１５８０…車両制御部、１６００…自律走行ダンプ、２０００…地図航測画面、２１００…特別領域確認画面、２２００…特別領域入力画面、２２７０…特別領域設定部、２３００…走行軌跡テーブル、２４００…測位誤差テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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