(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外の決められた領域内に敷設された走行軌条上を走行しながら作業を行う複数台数の移動式作業機械に対して作業指令を行う地上運転室に設けられた１台以上の無線送受信装置を有する親局と、
上記各移動式作業機械にそれぞれ設けられた無線送受信装置を有する複数個の子局とを備え、
上記親局および子局間で地上運転室からの作業指令や移動式作業機械の状態情報の授受を行う移動式作業機械の無線通信装置において、
上記親局が、
上記子局から送信される移動式作業機械に関する受信データから各移動式作業機械の状態情報を読み込み、記憶する状態情報管理部と、
上記各移動式作業機械の状態情報から上記親局と上記子局との通信において上記親局と上記子局の間に障害物が存在するか否かを判定する障害判定部と、
該障害判定部での判定情報から中間に障害物の存在する子局については、中継器として障害物の無い移動式作業機械を選択する中継選択部と
備え、
上記子局が、
上記親局の送信した作業指令データを記憶する受信データ記憶部と、
上記親局からの中継機能動作指令を判定する中継判定部と、
該中継判定部で判定された中継機能動作指令に基づいて上記移動式作業機械の状態情報と上記受信データ記憶部で記憶した作業指令データのいずれかを送信する送信データ変換部と
を備え、
上記各移動式作業機械の状態情報には、走行位置、走行速度、旋回角度、旋回速度、俯行角度、俯仰速度の情報を含み、
親局および子局の上記無線送受信装置にはそれぞれ他局との無線通信エラーを検出する通信エラー検出装置が設けられ、
親局の上記障害判定部は、親局と各子局との無線通信において障害物となり得る各移動式作業機械の構成物と上記位置情報と上記速度情報を予め記憶する記憶部と、上記移動式作業機械の位置および速度情報から通信エラーの発生を予測する予測判断部とを有する
ことを特徴とする移動式作業機械の無線通信装置。
【請求項２】
子局の上記受信データ記憶部は、他局の送信データの受信状況を記憶する機能を有し、
上記子局は、更に親局と自局以外の各子局が送信したデータを受信できたか否かを判定する判断処理部を有する受信データ変換部と、上記受信データ記憶部に記憶している他局の送信データに対する受信状況を自局の他局との通信可能局情報として自局の親局への返信情報の中に付加して送信する送信データ変換部とを備え、
親局の上記障害判定部は、上記各局からの通信可能局情報に基づいて自局と各局の間の通信障害の有無を判定することを特徴とする請求項第１項に記載の移動作業機械の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、定まった領域（ヤード）内において作業を行う移動機械と地上運転室との制御信号の授受を行うための移動作業機械の無線通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
屋外ヤードの移動式作業機械として、スタッカーまたはリクレーマを例にあげて説明する。図１０はリクレーマの一例を示す外観図である。
図において、５０は走行車輪であり、地上に敷設されたレール上を走行する。５１はリクレーマの旋回機構であり、ブーム５２を水平方向に旋回させる。また、ブーム５２は上下に俯仰動作を行い、ブーム５２のバランスを保つためにバランスウェイト５４を有している。
５３は回転式のバケットであり、ヤードに積まれている砂などの被搬送物を回転式バケット５３で掻き出し、ブーム５２に敷設されたベルトコンベアから走行レールと並行に敷設されたベルトコンベアを介して積み出す移動式作業機械である。スタッカーについては、その外観図は省略するが、前記リクレーマに対して、ブーム５２先端部分の回転式バケット５３が無く、走行レール間に敷設されたベルトコンベアから搬送されてきた被搬送物をブーム５２内のベルトコンベアを介して、ブーム５２の先端で落とし、ヤードに山として積んでいく移動式作業機械である。
図１１は、スタッカー／リクレーマが作業するヤードの一例を示す平面図であり、図において３０は地上運転室、３１〜３７はスタッカー／リクレーマ４０〜４６がそれぞれ走行する走行レールである。
【０００３】
従来のスタッカー／リクレーマにおける地上運転室と各移動式作業機械との制御信号伝送は、誘導無線装置を使用することが一般的である。即ち、この誘導無線装置は、各移動式作業機械の走行範囲全域に対して走行レールと並行して縒り線式誘導無線路を敷設し、誘導無線路と地上運転室のコントローラとを伝送装置を介して有線で接続する。また移動式作業機械側では、誘導無線路に対して一定の近距離で対向する板状のアンテナを設置し、板状アンテナと移動式作業機械上のコントローラを伝送装置を介して接続する。以上の構成によって、誘導無線路と板状アンテナ間の無線伝送で、地上運転室と移動式作業機械の制御信号の授受を行うものである。
また、別の方式としては、回転式ケーブルリールで走行位置に応じてケーブルを巻き取り、または引き出し可能な機構をスタッカー／リクレーマに設置することにより、スタッカー／リクレーマから地上運転室まで有線で信号線を結ぶ方式をとる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来の移動式作業機械と地上運転室との制御信号の授受は、上述のごとく誘導無線方式を用いて行われているので、この誘導無線方式の伝送については、信号伝送の信頼性は高いものの、誘導無線路と敷設工事を含め非常に高価となるという問題点があった。
また、地上運転室から移動式作業機械まで信号線を有線で結ぶ方式は、前記同様高価であるだけでなく、回転式ケーブルホイールの機構上、あるトルクでケーブルを引っ張るため、ケーブルの断線が起こりやすく保守費用も高価になるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような従来の問題点を解決するためになされたもので、アンテナ間の障害物や周囲の状況による反射波の影響が無く、安定した通信ができ、しかも誘導無線装置のように高価でなく安価な移動式作業機械の無線通信装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る移動式作業機械の無線通信装置は、屋外の決められた領域内に敷設された走行軌条上を走行しながら作業を行う複数台数の移動式作業機械に対して作業指令を行う地上運転室に設けられた１台以上の無線送受信装置を有する親局と、各移動式作業機械にそれぞれ設けられた無線送受信装置を有する複数個の子局とを備え、親局および子局間で地上運転室からの作業指令や移動式作業機械の状態情報の授受を行う移動式作業機械の無線通信装置において、親局が、子局から送信される移動式作業機械に関する受信データから各移動式作業機械の状態情報を読み込み、記憶する状態情報管理部と、各移動式作業機械の状態情報から上記親局と子局との通信において親局と子局の間に障害物が存在するか否かを判定する障害判定部と、該障害判定部での判定情報から中間に障害物の存在する子局については、中継器として障害物の無い移動式作業機械を選択する中継選択部と備え、子局が、親局の送信した作業指令データを記憶する受信データ記憶部と、親局からの中継機能動作指令を判定する中継判定部と、該中継判定部で判定された中継機能動作指令に基づいて移動式作業機械の状態情報と受信データ記憶部で記憶した記憶情報のいずれかを送信する送信データ変換部とを備え、各移動式作業機械の状態情報には、走行位置、走行速度、旋回角度、旋回速度、俯行角度、俯仰速度の情報を含み、親局および子局の無線送受信部にはそれぞれ他局との無線通信エラーを検出する通信エラー検出装置が設けられ、親局の障害判定部は、親局と各子局との無線通信において障害物となり得る各移動式作業機械の構成物と位置情報と上記速度情報を予め記憶する記憶部と、移動式作業機械の位置および速度情報から通信エラーの発生を予測する予測判断部とを有するものである。
【０００８】
請求項２の発明に係る移動式作業機械の無線通信装置は、請求項１の発明において、子局の受信データ記憶部は、他局の送信データの受信状況を記憶する機能を有し、子局は、更に親局と自局以外の各子局が送信したデータを受信できたか否かを判定する判断処理部を有する受信データ変換部と、受信データ記憶部に記憶している他局の送信データに対する受信状況を自局の他局との通信可能局情報として自局の親局への返信情報の中に付加して送信する送信データ変換部とを備え、親局の上記障害判定部は、各局からの通信可能局情報に基づいて自局と各局の間の通信障害の有無を判定するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明による移動式作業機械の無線通信装置における、親局の構成図である。
図において、
１は子局（図２）との通信を行う送受信部であり、子局から受信したデータを受信データ変換部２に出力すると共に、送信データ変換部６から入力された送信データを送信するトランシーバである。なお、各子局に対する送受信についてはアンテナ１０を介して行われる。
【００１０】
受信データ変換部２は、受信した移動式作業機械の情報をコントローラ７に送ると共に、受信データから、移動式作業機械の状態情報例えば走行位置、旋回位置、俯仰位置などの位置情報を状態情報管理部としての状態情報管理部３に送る。
状態情報管理部３では、受信データ変換部２より送られてきた各種位置情報を各移動式作業機械毎に記憶すると共に、後述するが、各移動式作業機械の旋回中心からバランスウェイトまでの距離ｌx1，ｌx2....ｌxn、ｌy1，ｌy2....ｌyn、バランスウェイトの回転半径Ｒ1，Ｒ2....Ｒnなどのパラメータ情報も管理する。このパラメータ情報は通常コントローラ７のキーボードなどから設定され、この状態情報管理部３において記憶管理する。
【００１１】
４は障害判定部であり、状態情報管理部３が管理しているデータより、無線通信においてアンテナ間に障害物が存在するか否かを判定する。また、障害判定部４は、各局からの通信可能局情報に基づいて自局と各局の間の通信障害の有無を判定する。５は中継選択部であり、障害判定部４が判定したデータから、各子局に対して無線通信で中間に介在すべきレピータ（中継器）が必要な場合、そのレピータを選択する。
【００１２】
なお、親局および後述の子局の無線送受信装置にはそれぞれ他局との無線通信エラーを検出する通信エラー検出装置（図示せず）が設けられおり、そして、障害判定部４は、図示せずも、親局と各子局との無線通信において障害物となり得る各移動式作業機械の構成物と位置情報と速度情報を予め記憶する記憶部と、移動式作業機械の位置および速度情報から通信エラーの発生を予測する予測判断部とを有する。
送信データ変換部６は、コントローラ７で生成された子局に送信する送信情報をコントローラ７から入力するか、またレピータ選択部５が選択した各種レピータ情報を入力し、送信情報に変換して送受信部１に送る。
なお  コントローラ７としては、一般的にはシーケンサなどの計算機が用いられ、移動式作業機械の状態情報を入力すると共に、操業計画に基づいて、移動式作業機械に対する運転手順や、運転開始、停止などの指令を生成する。
【００１３】
図２は子局における無線通信装置を示す構成図である。
図において、２４は実際に移動式作業機械の運転を制御するコントローラであり、一般的にはシーケンサなどの計算機が用いられ、親局から送信される地上運転室からの運転指令を入力するとともに、移動式作業機械の状態を親局に返信する。
１５は親局との通信を行う送受信部であり、親局から受信したデータを受信データ変換部１１に出力すると共に、送信データ変換部１３から入力された送信データを送信するトランシーバである。なお、親局に対する送受信についてはアンテナ１０を介して行われる。
【００１４】
受信データ変換部１１は、中継判定部１２の判定によって、自局への指令データであれば、受信データのうち運転指令に相当する情報（図６における送信データに対応するデータ）を抜き出して、コントローラ２４に出力すると共に、受信したデータがどこから送信されたデータ（受信データのＳＬＦデータに相当するデータ）かを受信データ変換部１１を介して受信データ記憶部１４に記憶させる。
また、受信データ記憶部１４は、他局の送信データの受信状況を記憶する機能を有し、受信データ変換部１１は、親局と自局以外の各子局が送信したデータを受信できたか否かを判定する判断処理部（図示せず）を有する。
送信データ変換部１３は、受信データ記憶部１４に記憶している他局の送信データに対する受信状況を自局の他局との通信可能局情報として自局の親局への返信情報の中に付加して送信する。
【００１５】
次に、動作について説明する。
先ず、親局の障害判定部４の動作について説明する。
この障害判定部４は大きく２つの処理を行う部分であり、１つは、親局と各子局間に障害物があるか否かを判定する部分であり、いま１つは、各子局間で障害物があるか否かを判定する部分である。
ここで、親局と子局間に障害物があるか否かの判定方法を図３を参照してブームの旋回に対して説明する。
【００１６】
図において、移動式作業機械、つまり子局の走行現在座標を（ｘ1,ｙ1)、旋回角度をθ1(０≦θ1<３６０度）、旋回中心からバランスウェイトまでの距離をそれぞれｌx1,ｌy1、バランスウエイトの回転半径をＲ1、親局アンテナ（図１のアンテナ１０）の座標位置を（ＸA，ＹA）とすると、旋回角度θ1に対するバランスウェイト中心の端の座標値Ｐ1a、Ｐ1bは、Ｐ1a=（ｘ1a, ｙ1a)  Ｐ1b=（ｘ1b,ｙ1b)とすれば、下記の式（１）〜（４）で求められる。
【００１７】
ｘ1a=（ｘ1-ｌx1)cｏｓθ1-（ｙ1+ｌy1)ｓｉｎθ1                (1)
ｙ1a=（ｘ1-ｌx1)ｓｉｎθ1+（ｙ1+ｌy1)ｃｏｓθ1               (2)
ｘ1b=（ｘ1-ｌx1)ｃｏｓθ1-（ｙ1-ｌy1)ｓｉｎθ1               (3)
ｙ1b=（ｘ1-ｌx1)ｓｉｎθ1+（ｙ1-ｌy1)ｃｏｓθ1               (4)
【００１８】
ここでバランスウェイト中心の端の座標値Ｐ1a、Ｐ1bを通る直線を、Ｌ1とすると、この直線Ｌ1の方程式は、次式の如くなる。
【００１９】
（ｙ−ｙ1a)＝｛（ｙ1b-ｙ1a）／（ｘ1b-ｘ1a）｝（ｘ−ｘ1a)        (5)
【００２０】
次に子局アンテナ（図２のアンテナ１０）と親局アンテナを結んだ直線をＬAとして、直線ＬAの方程式を求め、このＬAとＬ1との交点を求める。子局アンテナと親局アンテナを結んだ直線ＬAの方程式は、次式の如くなる。
【００２１】
（ｙ−ｙA)＝｛（ｙ1-ｙA）／（ｘ1-ｘA）｝（ｘ−ｘA)              （6)
【００２２】
この直線ＬAと、直線Ｌ1との交点Ｐ１=（ｘ，ｙ）は、下記の式（７）および（８）の如くなる。
【００２３】
ｘ＝［｛（ｙ1b-ｙ1a）／（ｘ1b-ｘ1a）｝ｘ1a-｛（ｙ1-ｙA）／（ｘ1-ｘA）ｘA｝+ｙA-ｙ1A］／［｛（ｙ1b-ｙ1a）／（ｘ1b-ｘ1a）｝−｛（ｙ1-ｙA）／（ｘ1-ｘA）｝］                                                      (7)
【００２４】
ｙ＝［｛（ｙ1b-ｙ1a）／（ｘ1b-ｘ1a）｝（ｘ−ｘ1a）］＋ｙ1a      (8)
【００２５】
次に、ここで求めた交点Ｐ１(ｘ，ｙ）が、バランスウェイトの回転半径Ｒ1が作る円弧Ｃ1内にあるかをチェックする。これは、交点Ｐ１(ｘ，ｙ）を次の式に代入することで行う。
【００２６】
（ｘ−ｘ1)2+（ｙ−ｙ1)2≦ Ｒ12                                   (9)
【００２７】
ここで、式(9)を満たした場合には、交点Ｐ1が子局アンテナと親局アンテナの中間にあるかをチェックする。このチェック方法は、下記の式(10)および(11)を共に満たすか否かをチェックする。
【００２８】
ｘA ＜ ｘ ＜ ｘ1                                        (10)
ｙA ＜ ｙ ＜ ｙ1                                        (11)
【００２９】
ここで、式(10)および(11)を満たした場合、移動式作業機械の自分自身のバランスウエイトが通信の障害物となっていると判定する。つまり、子局からみて親局アンテナは、Ｐ11からＰ12のバランスウエイト干渉範囲内にあると判定する。
【００３０】
次に、子局同士間に障害物が存在するか否かの判定方法を、図４を参照して説明する。
以下、２台の子局をそれぞれ子局Ａ、子局Ｂと記述することとすると、前記のようにまず子局Ａの走行現在座標を（ｘ1,ｙ1)、旋回角度をθ1(０≦θ1<３６０度）、旋回中心からバランスウェイトまでの距離をそれぞれｌx1,ｌy1、バランスウエイトの回転半径をＲ1とし、旋回角度θ1に対するバランスウェイト中心の端の座標値をＰ1a=（ｘ1a, ｙ1a)、Ｐ1b=（ｘ1b,ｙ1b)とし、子局Ｂの走行現在座標を（ｘ2,ｙ2)、旋回角度をθ2(０≦θ2<３６０度）、旋回中心からバランスウェイトまでの距離をそれぞれｌx2,ｌy2、バランスウエイトの回転半径をＲ2とし、旋回角度θ2に対するバランスウェイト中心の端の座標値をＰ2ａ=（ｘ2a, ｙ2a)、Ｐ2b=（ｘ2b,ｙ2b)とすれば、前記と同様にして、ｘ1a,ｙ1a,ｘ1b,ｙ1b は式(1)〜(4)の通りであり、ｘ2a,ｙ2a,ｘ2b,ｙ2ｂは、下記の式（１2）〜（15）で求められる。
【００３１】
ｘ2a=（ｘ2-ｌx2)cｏｓθ2-（ｙ2+ｌy2)ｓｉｎθ2                (12)
ｙ2a=（ｘ2-ｌx2)ｓｉｎθ2+（ｙ2+ｌy2)ｃｏｓθ2               (13)
ｘ2b=（ｘ2-ｌx2)ｃｏｓθ2-（ｙ2-ｌy2)ｓｉｎθ2               (14)
ｙ2b=（ｘ2-ｌx2)ｓｉｎθ2+（ｙ2-ｌy2)ｃｏｓθ2               (15)
【００３２】
ここでバランスウェイト中心の端の座標Ｐ1a、Ｐ1bを通る直線Ｌ1の方程式（式5）と同様に、子局Ｂにおけるバランスウェイト中心の端の座標Ｐ2a、Ｐ2bを通る直線Ｌ2の方程式は、次式の如くなる。
【００３３】
（ｙ−ｙ2a)＝｛（ｙ2b-ｙ2a）／（ｘ2b-ｘ2a）｝（ｘ−ｘ2a)        (16)
【００３４】
次に子局Ａのアンテナと子局Ｂのアンテナを結んだ直線をＬ1-2として、直線Ｌ1-2の方程式を求め、このＬ1-2とＬ1およびＬ2の交点を求める。子局Ａのアンテナと子局Ｂのアンテナを結んだ直線Ｌ1-2の方程式は、次式の如くなる。
【００３５】
（ｙ−ｙ2)＝｛（ｙ1-ｙ2）／（ｘ1-ｘ2）｝（ｘ−ｘ2)              （17)
【００３６】
この直線Ｌ1-2と直線Ｌ1との交点Ｐ1=（ｘP1,ｙP1)は、下記の式（18）および（19）の如くなる。
【００３７】
ｘp1＝［｛（ｙ1b-ｙ1a）／（ｘ1b-ｘ1a）｝ｘ1a-｛（ｙ1-ｙ2）／（ｘ1-ｘ2）ｘ2｝+ｙ2-ｙ1a］／［｛（ｙ1b-ｙ1a）／（ｘ1b-ｘ1a）｝−｛（ｙ1-ｙ2）／（ｘ1-ｘ2）｝］                                                    (18)
【００３８】
ｙp1＝［｛（ｙ1b-ｙ1a）／（ｘ1b-ｘ1a）｝（ｘp1−ｘ1a）］＋ｙ1a  (19)
【００３９】
次に、ここで求めた交点Ｐ1(ｘP1,ｙP1)が、バランスウェイトの回転半径Ｒ1が作る円弧Ｃ1内にあるかをチェックする。これは交点Ｐ1(ｘP1,ｙP1)を上記式（9）に代入することで行う。
ここで、上記式(9)を満たした場合には、交点Ｐ1が子局Ａのアンテナと子局Ｂのアンテナの中間にあるかをチェックする。このチェック方法は、下記の式(20)および(21)を共に満たすか否かをチェックする。
【００４０】
ｘ2 ＜ ｘp1 ＜ ｘ1                                      (20)
ｙ2 ＜ ｙp1 ＜ ｙ1                                      (21)
【００４１】
ここで、上記式(20)および(21)を共に満たした場合、移動式作業機械の自分自身のバランスウエイトが通信の障害物となっていると判定する。
また、子局Ｂも同様にして、前記Ｌ1-2と直線Ｌ2との交点Ｐ2=（ｘP2,ｙP2)は、下記の式（22）および（23）の如くなる。
【００４２】
ｘp2＝［｛（ｙ2b-ｙ2a）／（ｘ2b-ｘ2a）｝ｘ2a-｛（ｙ1-ｙ2）／（ｘ1-ｘ2）ｘ2｝+ｙ2-ｙ2a］／［｛（ｙ2b-ｙ2a）／（ｘ2b-ｘ2a）｝−｛（ｙ1-ｙ2）／（ｘ1-ｘ2）｝］                                                    (22)
【００４３】
ｙp2＝［｛（ｙ2b-ｙ2a）／（ｘ2b-ｘ2a）｝（ｘp2−ｘ2a）］＋ｙ2a  (23)
【００４４】
次に、ここで求めた交点Ｐ2(ｘP2,ｙP2)が、バランスウェイトの回転半径Ｒ2が作る円弧Ｃ2内にあるかをチェックする。これは交点Ｐ2(ｘP2,ｙP2)を次の式に代入することで行う。
【００４５】
（ｘ−ｘ2)2+（ｙ−ｙ2)2≦ Ｒ22                                   (24)
【００４６】
ここで、上記式(24)を満たした場合には、交点Ｐ2が子局Ａのアンテナと子局Ｂのアンテナの中間にあるかをチェックする。このチェック方法は、下記の式(25)および(26)を共に満たすか否かをチェックする。
【００４７】
ｘ2 ＜ ｘp2 ＜ ｘ1                                      (25)
ｙ2 ＜ ｙp2 ＜ ｙ1                                      (26)
【００４８】
ここで、上記式(25)および(26)を共に満たした場合、移動式作業機械の自分自身のバランスウエイトが通信の障害物となっていると判定する。
従って、上記式(20)および(21)を共に満たすか、上記式(25)および(26)を共に満たす場合、子局Ａと子局Ｂのアンテナ間にバランスウェイトが障害物になることを判定する。
このようにして、障害判定部４では、無線通信のアンテナ間にバランスウェイトが障害物になるか否かを判定するものであり、この結果を例えば子局が６台存在すると仮定すると、例えば図５に示すような形（通信可否設定テーブル）で記憶する。
この図５は、親局と各子局との通信経路において障害物が存在するか否かの状態を記憶したものであり、○印は障害物が無く通信可能であることを示し、×印は、その通信経路に障害物が存在していることを示している。
【００４９】
次に、中継選択部５の動作を図５を参照して説明する。
図５によれば、子局Ａおよび子局Ｄについては親局と直接通信が可能であるが、子局Ｂ、子局Ｃ、子局Ｅおよび子局Ｆについては親局と直接通信ができない。今、親局と子局Ｃとの通信を例にして説明すると、親局と子局Ｃは直接通信ができないことから、子局Ｃと直接通信できる子局を検索する。子局Ｃと直接通信できる子局は子局Ｂ、子局Ｄおよび子局Ｆである。
【００５０】
次に、この子局Ｂ、子局Ｄおよび子局Ｆの中で親局と直接通信できる子局を検索する。この場合、子局Ｄが親局と直接通信できることから、親局と子局Ｃとの通信において、まず親局は子局Ｄをレピータとして子局Ｃとの通信を行うことを選択する。
同様の考え方から、各子局と親局との通信ルートはそれぞれ、子局Ａは親局との直接通信、子局Ｂは子局Ｄ、子局Ｃをレピータ（中継器）として通信、子局Ｃは子局Ｄをレピータとして通信、子局Ｄは親局との直接通信、子局Ｅは子局Ａをレピータとして通信、子局Ｆは子局Ｄをレピータとして通信する通信ルートを選択する。
【００５１】
次に、送信データ変換部６では、中継選択部５が選択した各子局との通信ルートに従って、送信データを編集する部分であって、コントローラ７が生成した送信情報に対してレピータ情報を付加する。
ここで送信データのデータ構成の一例を図６に示す。同図において、ＳＴＸコードは送信開始コードであり、ＳＤ／ＲＣコードは、送信情報であるか返信情報であるかを区別するコードである。次に続くＳＬＦコードは、この送信データの送信元局番を表すコードで、例えば親局であれば“ＰＡＲ”、子局Ａであれば“Ｃ１”、子局Ｂであれば“Ｃ２”などのコードを使用する。
【００５２】
また、次に続くＴＯ１、ＴＯ２、‥‥‥、ＴＯｎは、レピータ局番を含めたルートを表す局番コードで、前記同様、親局であれば’ＰＡＲ’、子局Ａであれば“Ｃ１”、子局Ｂであれば“Ｃ２”などのコードを使用する。次に数個の“０”の後に送信データが続く。親局からの送信データとしては、運転開始走行位置、運転終了走行位置、旋回角度、断替え回数、運転開始、停止、など移動式作業機械が自動運転を行うために必要なデータがこれに相当する。
逆に子局からの送信データには、そのときの機械の状態、例えば、運転中、停止中、走行位置、走行速度、旋回角度、旋回速度、俯行角度、俯仰速度、故障、および自局と通信できる他局のデータなどの情報がこれに相当する。
【００５３】
その後のコードは、送信データ全体に対するサムチェックなどを行うＣＨＫデータであり、最後に送信終了コードに相当するＥＴＸコードを送信する。これを以降パケットと記述する。
ここで、図７に親局から子局Ｃをレピータとして子局Ｂと通信する時の各局の送信データを示す。
今、親局から子局Ｃに対してはＰ１の送信パケット、子局Ｃから子局Ｂ対してはＰ２の送信パケット、子局Ｂから子局Ｃに対してはＰ３の返信パケット、子局Ｃから親局に対してはＰ４の返信パケットを発信する。
【００５４】
次に、子局の動作について説明する。
親局と通信を行う送受信部１５は、親局から受信したデータを受信データ変換部１１に出力すると共に、送信データ変換部１３から入力された送信データを送信する。受信データ変換部１１は、中継判定部１２の判定によって、自局への指令データであれば、受信データのうち運転指令に相当する情報（図．６における送信データに対応するデータ）を抜き出して、コントローラ２４に出力すると共に、受信したデータがどこから送信されたデータか（受信データのＳＬＦデータに相当するデータ）を受信データ記憶部１４に記憶する。
【００５５】
自局経由他局宛のデータであれば、図７からもわかるように、受信データのＳＤ／ＲＣデータは、ＳＤの場合とＲＣの場合があり、ＳＤデータの場合には、どこから送信されたデータ（ＳＬＦデータに相当する部分）かとどこへ送信するデータ（ＴＯ２に相当する部分）かを、受信データ記憶部１４に記憶すると共に、ＳＬＦデータを削除したデータを、同様に受信データ記憶部１４に記憶する。
また、受信したデータが返信データ（ＳＤ／ＲＣデータがＲＣデータ）の場合は、受信した返信データに対して、受信データ記憶部１４に記憶してある、どこから送信されたデータ（ＳＬＦデータ）かをＴＯ１データにセットすると共に、ＳＬＦデータには、自局をセットして、受信データ記憶部１４に記憶する。
【００５６】
ここで、中継判定部１２が、受信したデータが、自局宛なのか、自局経由他局宛なのかを判断する方式としては、受信データにおけるＴＯ１データが自局を示しており、かつＴＯ２データが“０”の場合、自局宛データと判断し、ＴＯ１データが自局を示しており、かつＴＯ２データが“０”でない場合、レピータとして自局経由で他局に送信するデータと判定する。なお、ＴＯ１データが自局でないデータについては、他局宛データ、つまり無視と判定して、受信データ変換部１１に受信データの無視を指令し、受信データ変換部１１で読み捨てられる。
次いで、送信データ変換部１３では、中継判定部１２の指示によって、レピータとして受信データ記憶部１４で記憶したデータを送信するか、若しくは自局のコントローラ２４の状態データを送信する。
【００５７】
次に、送信のタイミングについて説明する。
前記のように、自局宛または自局経由他局宛のデータを受信し、自局宛のデータについてはコントローラ２４に運転指令を出力するか、または自局経由他局宛データであれば、受信データ記憶部１４に受信データを記憶完了した時点で、中継判定部１２は、すぐさま送信データ変換部１３に送信起動を行うが、このとき直前に受信したデータが、自局宛なのか自局経由他局宛なのかの情報も合わせて送信データ変換部１３に伝える。
送信データ変換部１３では、自局宛データを受信したのであれば、受信データ記憶部１４で記憶している返送局データ（自局宛データを受信したときに記憶したＳＬＦデータ）を読み出し、またコントローラ２４の状態データを読み出し、送信データを生成する。
【００５８】
この送信データは、図６で表すとＳＴＸに続き、返信であるためＲＣデータをセットし、続いてＳＬＦコードは、自局をセットし、ＴＯ１コードには、前記返送局データをセットする。その後、“０”がセットされ、送信データエリアには自局の状態情報がセットされる。
このように設定されたデータは、送受信部１５を経由して、アンテナ１０から送信される。
また、直前に受信したデータが自局経由他局宛のデータであれば、受信データ記憶部１４で記憶させたパケット情報を送受信部１５を介して、アンテナ１０より出力する。
【００５９】
次に、親局と子局との通信タイミングについて、図８および図９のタイミングチャートを参照して説明する。
図８は、親局から、全ての子局に対して直接通信が出来る場合を示している。まず親局は、参照符号Ｍ１で示すように子局Ａに対して運転指令を出力すると、子局Ａはその時点での状態情報を参照符号Ｓ１で示すように返信する。次に親局は、参照符号Ｍ２に示すように子局Ｂに対する運転指令を出力し、子局Ｂは、参照符号Ｓ２で示すように状態情報を親局に返信する。
以降、前記同様に子局Ｆとの通信を行う。親局は、子局Ａから子局Ｆまで全子局との通信を完了して１サイクルの通信を終了する。前記１サイクルの処理は、同図に示すように一定時間間隔（Ｔで示す時間）毎に実行される。
【００６０】
また、図９では、子局Ｃが親局と直接通信できない場合を示しており、まず、同図（Ａ）では、子局Ｃに対しては、子局Ｂをレピータとして通信を行い、同図（Ｂ）では、子局Ｅをレピータとして子局Ｃとの通信を行う場合を示している。同図（Ａ）では、子局Ａと子局Ｂに対しては、図８と同様親局と直接通信を行うが、子局Ｃについては、親局は、子局Ｂをレピータとするために、参照符号Ｍ３で示すように送信するパケットのＳＬＦデータにＰＡＲ、ＴＯ１データにはＣ２、ＴＯ２データにはＣ３をセットして送信を行う。
【００６１】
参照符号Ｓ３の段階では、親局の送信データを子局Ｂが中継する形で、子局Ｃに対して送信し、参照符号Ｓ４の段階では、子局Ｃの状態情報を子局Ｂへ返信する。参照符号Ｓ５の段階では、子局Ｂが受信した子局Ｃの情報パケットを親局に返信して、子局Ｃとの通信を完了する。その後子局Ｄから子局Ｆまでは、直接親局との通信状態を表している。
また、同図（Ｂ）は、レピータが子局Ｂから、子局Ｅに変わった場合を示しており、処理の手順は前記（Ａ）の場合と同様である。
【００６２】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１における障害物判定では、各移動式作業機械の旋回中心からバランスウェイトまでの距離ｌy1およびｌy2は定数パラメータとして説明したが、バランスウエイト干渉範囲は、実際のバランスウエイトの角度＋αの角度で判定するため、旋回中のブームに対して、ある程度の旋回速度まで、通信サイクルの遅れでも追従出来る。
そこで、本実施の形態では、各移動式作業機械の旋回速度データと旋回角度データと通信サイクル時間を基にして、次回の通信タイミングでの旋回角度を予測し、かつ旋回速度によって、上記ｌy1およびｌy2を補正するようにしたものである。実際の演算式は次式の通りである。
【００６３】
次回通信時の旋回角度＝θ＋ωｔであり、ｌyは
ｌy=ｌyk1ω＋ｋ2   （ｋ１、ｋ２は定数）
である。
【００６４】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１および２では、旋回方向について説明したが、俯仰方向についても、同様の考え方で判定できることから、その説明は省略する。
また、各子局から返信されてくる、親局と他子局との通信可否情報を基にして、上記○×を、上記図５のように設定するようにしてもよい。
この場合、各子局の返信データ構成については、以下のように行われるが、ここでは、子局からの返信データのうち、自局と通信できる他局のデータの内容について説明する。
【００６５】
図８および図９に示したような通信タイミングでの通信中、各子局は、親局も含め他局が発信した電波を傍受しており、受信できたデータについては、そのデータの発信元局を、受信したパケットのＳＬＦデータとして、受信データ記憶部に記憶する。いわゆる自局が通信できる他局データを自局の記憶部に記憶しておき、自局が返信データを送信するとき、この他局との通信可能局情報を送信データに付加して送信する。
【００６６】
ここで、他局との通信可能局情報のデータ形式は、例えば、“Ｃ３−Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５，０”のようなデータであり、Ｃ３なるデータの局は、Ｃ２、Ｃ４およびＣ５なるデータの局と通信可能であるという意味を持ち、最後のＯは終了コードを意味する。また、各子局では、自局の返信データを送信した時点で、通信可能な他局のデータをクリアすることで更新される。
いま、図７のように、子局Ｂの返信データ（Ｃ２）に上記のような通信可能な他局情報を送信データに付加して送信した後、子局Ｃの返信データ（Ｃ３）にも、自局と通信可能な他局情報を付加して親局に返信データを送信する。
【００６７】
このように、親局から見たとき、１サイクル分の通信（全子局と通信完了）したとき、各子局と通信できる局のデータが収集でき、このデータを基にして、図５で示したような通信可能な局のデータを親局が管理する。
なお、上記各実施の形態では、スタッカー／リクレーマを例にあげて説明したが、特にスタッカー／リクレーマ以外でもよく、決められた軌条上を走行する作業機械であれば同様の効果を奏する。
【００６８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、親局が、子局から送信される移動式作業機械に関する受信データから各移動式作業機械の状態情報を読み込み、記憶する状態情報管理部と、各移動式作業機械の状態情報から親局と子局との通信において親局と子局の間に障害物が存在するか否かを判定する障害判定部と、この障害判定部での判定情報から中間に障害物の存在する子局については、中継器として障害物の無い移動式作業機械を選択する中継選択部と備え、子局が、親局の送信した作業指令データを記憶する受信データ記憶部と、親局からの中継機能動作指令を判定する中継判定部と、この中継判定部で判定された中継機能動作指令に基づいて移動式作業機械の状態情報と受信データ記憶部で記憶した記憶情報のいずれかを送信する送信データ変換部とを備え、各移動式作業機械の状態情報には、走行位置、走行速度、旋回角度、旋回速度、俯行角度、俯仰速度の情報を含み、親局および子局の無線送受信部にはそれぞれ他局との無線通信エラーを検出する通信エラー検出装置が設けられ、親局の障害判定部は、親局と各子局との無線通信において障害物となり得る各移動式作業機械の構成物と位置情報と上記速度情報を予め記憶する記憶部と、移動式作業機械の位置および速度情報から通信エラーの発生を予測する予測判断部とを有するので、アンテナ間の障害物や周囲の状況による反射波の影響が無く、安定した通信ができ、しかも安価でシステムを構成できるだけでなく、保守費用も軽減でき、更に、子局が、機械の位置関係によって、レピータ（中継器）の役割を果たすため、最小の構成で効率の良い安定した通信を実現できるという効果がある。また、この発明によれば、各移動式作業機械の状態情報には、走行位置、走行速度、旋回角度、旋回速度、俯行角度、俯仰速度の情報を含み、親局の障害判定部は、親局と各子局との無線通信において障害物となり得る各移動式作業機械の構成物と位置情報と速度情報を予め記憶する記憶部と、移動式作業機械の位置および速度情報から通信エラーの発生を予測する予測判断部とを有するので、アンテナ間の障害物や周囲の状況による反射波の影響が無く、より安定した通信ができるという効果がある。
【００７０】
また、この発明によれば、子局の受信データ記憶部は、他局の送信データの受信状況を記憶する機能を有し、子局は、更に親局と自局以外の各子局が送信したデータを受信できたか否かを判定する判断処理部を有する受信データ変換部と、受信データ記憶部に記憶している他局の送信データに対する受信状況を自局の他局との通信可能局情報として自局の親局への返信情報の中に付加して送信する送信データ変換部とを備え、親局の障害判定部は、各局からの通信可能局情報に基づいて自局と各局の間の通信障害の有無を判定するので、アンテナ間の障害物や周囲の状況による反射波の影響が無く、より安定した通信を確実に行うことができという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態における親局の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の一実施の形態における子局の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の一実施の形態における親局と子局間での通信障害を判定する説明に供するための図である。
【図４】 この発明の一実施の形態における子局間での通信障害を判定する説明に供するための図である。
【図５】  この発明の一実施の形態における親局および子局との通信可否設定テーブルを示す図である。
【図６】 この発明の一実施の形態における通信パケットデータ構成を示す図である。
【図７】 この発明の一実施の形態におけるレピータ経由での通信データ内容を示す図である。
【図８】 この発明の一実施の形態における通信タイミングチャートである。
【図９】 この発明の一実施の形態における通信タイミングチャートである。
【図１０】  一般的なリクレーマを示す外観図である。
【図１１】  屋外ヤード内のスタッカー／リクレーマと地上コン  トロールセンターとの位置関係を表す図である。
【符号の説明】
１  親局の送受信部、２  親局の受信データ変換部、３  状態情報管理部、４障害判定部、５  中継選択部、６  親局の送信データ部、７  コントローラ、１１  子局の受信データ変換部、１２  中継判定部、１３  子局の送信データ変換部、１４  受信データ記憶部、１５  子局の送受信部、２４  子局のコントローラ、３０  地上コントロールセンタ、３１〜３７  走行軌条、４０〜４６  移動式作業機械。
【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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