JP6617192B2 - 作業機械の管理システム、及び作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械の管理システム、及び作業機械に関する。

鉱山の採掘現場において、設定された走行経路に従って鉱山機械を走行させる場合がある。移動体が出発地点から目的地点まで移動するための経路を生成する技術が特許文献１に開示されている。

特開２００１−１２４５７６号公報

設定された走行経路に従って鉱山機械を走行させる場合、ＧＰＳ（Global Positioning System）等により鉱山機械の実際の位置データが取得され、目標となる走行経路上の位置と実際の鉱山機械の位置との差が小さくなるように、鉱山機械の走行が制御される。しかし、鉱山の環境によっては、ＧＰＳ等により鉱山機械の位置データを取得することが困難な時間帯が生じる可能性がある。そのような時間帯に鉱山機械を走行させようとすると、正確な鉱山機械の位置データが取得できないため、鉱山機械は走行経路に従って走行することが困難となり、鉱山における生産性の低下をもたらす。

本発明の態様は、鉱山における生産性の低下を抑制できる作業機械の管理システム、及び作業機械を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、作業場を走行する作業機械の位置を検出する位置検出装置と、前記作業場にある物体を非接触で検出する非接触センサと、前記位置検出装置の検出データ及び前記非接触センサの検出データに基づいて、前記作業場にある前記物体の有無及び位置情報を蓄積するマップデータと、前記作業機械が走行する前記走行経路を生成する走行経路生成部と、前記マップデータの完成度を特定する特定部と、を備え、前記走行経路生成部は、前記特定部により特定された前記マップデータの完成度に基づいて、前記作業機械が走行する前記走行経路を生成する、作業機械の管理システムが提供される。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の作業機械の管理システムを備える作業機械が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、作業場を走行する作業機械の位置を検出する位置検出装置と、前記作業場にある物体を非接触で検出する非接触センサと、前記位置検出装置の検出データ及び前記非接触センサの検出データに基づいて、前記作業場にある前記物体の有無及び位置情報を蓄積するマップデータと、前記作業場における第１位置から第２位置まで中央領域を走行する第１の走行経路と、前記作業場における前記第１位置から前記第２位置まで外周領域を走行する第２の走行経路とを有し、前記作業機械が走行する前記走行経路を生成する走行経路生成部と、前記第２の走行経路におけるマップデータの完成度を指定する指定部と、を備え、前記走行経路生成部は、前記指定部からの情報に基づいて、前記作業機械に優先的に前記第２の走行経路を通過させるように走行経路を生成する、作業機械の管理システムが提供される。

本発明の第４の態様に従えば、作業場を走行する作業機械の位置を検出する位置検出装置と、前記作業場にある物体を非接触で検出する非接触センサと、前記位置検出装置の検出データ及び前記非接触センサの検出データに基づいて、前記作業場にある前記物体の有無及び位置情報を蓄積するマップデータと、前記作業場における前記第１位置から前記第２位置まで外周領域を走行する走行経路を有し、前記作業機械が走行する前記走行経路を生成する走行経路生成部と、前記マップデータの完成度を特定する特定部と、前記非接触センサの検出結果と前記マップデータを照合させることにより前記作業機械の位置を演算する照合航法位置演算部と、前記位置検出装置が有効な場合に、前記位置検出装置の検出結果に基づき前記作業機械の走行を制御し、前記位置検出装置が有効でない場合に、前記照合航法位置演算部の演算結果に基づき前記作業機械の走行を制御する走行コントローラと、を備え、前記走行経路生成部は、前記位置検出装置が有効な場合、及び前記位置検出装置が有効でない場合に、前記作業機械に前記走行経路を通過させるよう走行経路を生成する、作業機械の管理システムが提供される。

本発明の態様によれば、鉱山における生産性の低下を抑制できる作業機械の管理システム、及び作業機械が提供される。

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は、実施形態１に係る管理装置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の制御ブロック図である。 図５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６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７は、非接触センサの検出エリアを示す平面図である。 図８は、非接触センサの検出エリアを示す側面図である。 図９は、実施形態１に係る制御システムの走行コントローラがＧＰＳ走行モード時における位置及び方位を検出する方法を説明する図である。 図１０は、実施形態１に係る制御システムの走行コントローラが照合航法走行モード時における位置及び方位を検出する方法を説明する図である。 図１１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１２は、実施形態１に係る制御システムの照合航法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１３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１４は、図１３中のＸＩＶ部を拡大して示す図である。 図１５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１６は、ステップＳＴ４のフローチャートの一例である。 図１７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１８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１９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２０は、実施形態１に係る積込場に設定された走行経路の一例を示す図である。 図２１は、実施形態１に係る第２エリアに設定されるコースデータを示す図である。 図２２は、実施形態１に係る第２エリアに設定されるコースデータを示す図である。 図２３は、実施形態１に係る走行経路の設定方法の一例を示すフローチャートである。 図２４は、実施形態１に係る作業場に設定された走行経路の一例を示す模式図である。

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。

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。図２は、実施形態１に係る鉱山機械４の管理システム１が適用される鉱山の一例を示す平面図である。

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。

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、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。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、積荷を運搬可能な鉱山機械である。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。

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、搬送路ＨＬを除く積込場ＬＰＡ及び排土場ＤＰＡの少なくとも一方を含む領域である。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。

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。

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。

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。

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。

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、ＧＮＳＳ（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、上述したＧＰＳが挙げられる。ＧＮＳＳは、複数の測位衛星５を有する。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。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。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。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。

以下の説明においては、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。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。

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（向き）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。

＜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とを備える。

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は、入出力部１５を介して、コンピュータ１１と接続される。

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。

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。

記憶装置１３は、処理装置１２と接続され、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。

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、キーボード、タッチパネル、及びマウスの少なくとも一つを含み、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。

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。

図３は、管理装置１０の機能ブロック図である。管理装置１０は、ダンプトラック２が走行する走行経路を生成する走行経路生成部１９と、ダンプトラック２が走行する走行経路の傍らの領域の内、マップデータの完成度が高い第１のエリアと、マップデータの完成度が低い第２のエリアとを特定する特定部１４と、マップデータを記憶する記憶装置１３と、無線通信装置１８とを備える。

コンピュータ１１は、通信用の入出力部１５と、制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）のような外部記憶装置と、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）のような主記憶装置（内部記憶装置）と、ＣＰＵによりデータが登録される不揮発性メモリのような外部記憶装置（補助記憶装置）とを備える。処理装置１２の機能は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを読み込んでＲＡＭの作業領域で実行することにより実現される。記憶装置１３の機能は、ＲＯＭが制御プログラムを記憶すること、及びＣＰＵによりデータが不揮発性メモリに登録されることにより実現される。不揮発性メモリは、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を含み、データベース１３Ｂを実現する。なお、複数の処理回路が連携して、処理装置１２及び記憶装置１３の機能を実現してもよい。

＜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。

＜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４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５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６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平面図である。図８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。

図４に示すように、制御システム３０は、少なくとも走行コントローラ２０、走行経路決定装置３２、照合航法位置計測コントローラ３３、安全コントローラ４０を備える。また、走行コントローラ２０は、ジャイロセンサ２６、速度センサ２７から信号を受信することができる。走行経路決定装置３２は、ＧＰＳ受信器３１、無線通信装置３４から信号を受信することができる。照合航法位置計測コントローラ３３は、非接触センサ２４、マップ保存用データベース３６から信号又はデータを受信することができる。安全コントローラ４０は、非接触センサ２４から信号を受信することができる。また照合航法位置計測コントローラ３３は、判定部３３Ａ、照合航法位置演算部３３Ｂ、マップデータ作成部３３Ｃ，記憶部３３Ｄ、観測点座標変換部３８、及び観測点利用可能判断部３９を備える。

図５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２Ｇ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。

図６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。

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。

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。

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。

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７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８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７，８においては照射範囲の図示を省略している。

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制御システム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。

＜制御システム＞
次に、制御システム３０を説明する。図９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が位置及び方位を演算する方法を説明する図である。図１０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が位置及び方位を検出する方法を説明する図である。図１３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１４は、図１３中のＸＩＶ部を拡大して示す図である。

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５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、走行経路決定装置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。

図５に示すように、走行コントローラ２０、走行経路決定装置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、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。

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。

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。

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。ＧＰＳ受信器３１は、測位衛星５からのデータを用いて、アンテナ３１Ａの位置（ＧＰＳ位置）を検出する。

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。

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、走行経路決定装置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解及び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。

図４に示すように、走行経路決定装置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。

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、走行経路決定装置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に出力する。指令信号は、自車両であるダンプトラック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。走行経路決定装置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、走行経路決定装置３２は、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、走行経路決定装置３２は、第１通信線３５と接続され、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指令信号を送信する。

走行経路決定装置３２は、通信用の入出力部と、制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、演算処理装置の作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）のような主記憶装置（内部記憶装置）と、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）のような外部記憶装置（補助記憶装置）と、演算処理装置によりデータが登録される不揮発性メモリのような外部記憶装置（補助記憶装置）と、を備える。走行経路決定装置３２の機能は、演算処理装置が外部記憶装置に記憶された制御プログラムを読み込んで主記憶装置の作業領域で実行することにより実現される。経路位置記憶部３２Ａは、外部記憶装置及び外部記憶装置により実現される。外部記憶装置は、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を含む。なお、複数の処理回路が連携して、走行経路決定装置３２の機能を実現してもよい。

＜走行コントローラ＞
走行コントローラ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）と、不揮発性メモリと、を備える。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、両者の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。

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。

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９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１０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。

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。

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。

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。

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。

図１１及び図１２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１１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１１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。

また、図１２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１１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。

なお、図１１及び図１２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及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及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。

図９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。

＜照合航法位置計測コントローラ＞
図４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、照合航法位置演算部３３Ｂと、マップデータ作成部３３Ｃと、記憶部３３Ｄとを備える。

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、走行経路決定装置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。

判定部３３Ａは、ＧＰＳ受信器３１が検出したＧＰＳ位置の精度が所定の精度を超えているか否かを判定する。判定部３３Ａは、例えば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、所定の精度は、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。

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位置の精度が所定の精度を超えている、すなわち高精度であると判定部３３Ａが判定すると（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の有無及び位置を検出し、土手ＢＫの有無及び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、蓄積していく。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の有無及び位置を検出する。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。なお、マップ保存用データベース３６を管理装置１０における記憶装置１３に格納するようにしてもよい。その場合、ダンプトラック２におけるマップデータ作成部３３Ｃが作成したマップデータを、通信システム９を介してマップ保存用データベース３６に送信することになる。

図１２にあるマップデータＭＩは、搬送路ＨＬ周辺の領域における土手ＢＫの検出結果を示している。搬送路ＨＬは図１２のｘ方向に延びている中央部にある空白領域であり、土手ＢＫは図１２の上部及び下部にある白黒が疎らになっている領域である。図１３及び図１４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１３及び図１４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。

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。

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。

判定部３３Ａが、ＧＰＳ受信器３１が検出したダンプトラック２のＧＰＳ位置の精度が所定の精度以下、すなわち低精度であると判定すると（照合航法走行モード時）、照合航法位置演算部３３Ｂは、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。

図１０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。

また、図４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に基づいて、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。

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、側壁又は障害物等）との相対位置を求める。安全コントローラ４０は、物体との相対位置情報に基づいて、障害物の有無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、安全コントローラ４０から取得した信号に基づいて、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、当該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。

＜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１５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１６は、図１５のステップＳＴ４のフローチャートの一例である。図１７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１８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１９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。

以下、図１５のフローチャートについて説明する。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１１，１１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。

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位置の精度が所定の精度を超えていると判定する（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）。

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。

図１６のフローチャートについて説明する。まず、観測点座標変換部３８は、ダンプトラック２の位置及び方位に基づいて、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）。

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、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、例えば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、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等の各種のノイズを除去するようにしてもよい。

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位置の精度が所定の精度を超えており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。

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位置の精度が所定の精度以下と判定する（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）。

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１２のように、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ような場合、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。

図１７から図１９において示すように、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。照合航法位置演算部３３Ｂによる計算においては、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。パーティクルを用いた自己位置推定は公知の手法であるため、具体的な説明は割愛する。

図１７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ＤＲ３は土手ＢＫが検出されていないグリッドＤＲ３を示している。図１８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。

図１７に示されるマップデータＭＩと、図１８に示されるレーザセンサ２４Ｂの検出結果とを照合し、パーティクルを用いた自己位置推定の手法により図１９に示されるように、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。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１９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とダンプトラック２の絶対位置（ＧＰＳ検出器３１による検出位置）との差の小ささを表す推定精度、最終推定値ＰＯのもっともらしさ（尤度）を表す信頼度を算出する。もっともらしさ（尤度）とは、すでに存在するマップデータとレーザセンサ２４Ｂによる検出結果とを比較した際のマッチングの程度を示す概念である。なお、図１７から図１９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。

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、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位置の精度が所定の精度以下であり、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。

＜走行経路の設定方法＞
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。

ＧＰＳ受信器３１は、ＧＰＳから信号を受信しダンプトラック２の絶対位置を検出することができるが、電離層シンチレーション等が発生している場合は、それらが発生している時間帯にＧＰＳからの信号を受信できないことがある。ＧＰＳ受信器３１が、ダンプトラック２の絶対位置を精度よく検出するためには、上空に存在する複数のＧＰＳから信号を受信する必要がある。しかし、電離層シンチレーション等が発生している時間帯では、ＧＰＳ受信器３１が信号を受信できる衛星数が減少することにより、ＧＰＳによる絶対位置検出の精度が低下する。すなわち、電離層シンチレーション等が発生している時間帯では、ＧＰＳの位置検出精度が低下するため、ダンプトラック２はＧＰＳ走行することができず、照合航法走行しなければならない。採掘の生産性の低下を防止するためには、電離層シンチレーション等が発生する前に、ダンプトラック２が走行する走行経路周辺のマップデータを構築しておく必要がある。

図２に示したように搬送路ＨＬにおいてダンプトラック２が走行する場合、走行経路ＲＰの傍らに土手ＢＫ又は側壁といった物体が存在するため、ＧＰＳ走行時に走行経路の位置を変更することなく走行経路周辺のマップデータを構築することができる。そして、マップデータを構築した領域においては、電離層シンチレーション等が発生しＧＰＳ精度が低下したとしても、照合航法走行によりダンプトラック２の走行を継続でき、生産性の低下を防止できる。

一方、積込場ＬＰＡ及び排土場ＤＰＡといった作業場ＰＡにおいてダンプトラック２が走行する場合、作業場ＰＡの入口から目的位置（積込位置や排土位置等）まで最短距離となる走行経路が設定される。

図２０は、実施形態１に係る積込場ＬＰＡに設定された走行経路の一例を示す図である。処理装置１２により積込場ＬＰＡに設定された走行経路に基づいてダンプトラック２は走行する。積込場ＬＰＡにおいて、ダンプトラック２は積込機械３による積込位置を目的位置として、通常は積込場ＬＰＡの入口から積込位置まで最短距離となる積込場ＬＰＡの中央領域にある走行経路ＲＰａが設定される。しかし、走行経路ＲＰａの周辺には土手ＢＫ又は側壁といった物体が存在しないため、ＧＰＳ走行時にダンプトラック２ａが走行経路ＲＰａを走行した場合であっても、走行経路ＲＰａ周辺にマップデータを構築することができない。そのため、電離層シンチレーション等の発生によりＧＰＳの精度が低下した場合、照合航法を用いても走行経路ＲＰａを走行できず、生産性が低下することになる。

電離層シンチレーション等が発生した場合であっても生産性を低下させないためには、マップデータを構築するための土手ＢＫ等の物体が存在する位置の周辺に走行経路を設定する必要がある。そこで、積込場ＬＰＡにおいて土手ＢＫ又は側壁が存在する外周領域の近傍に走行経路ＲＰｂを設定することが考えられる。ＧＰＳ走行時、すなわちマップデータ作成処理時において、ダンプトラック２ｂに積込場ＬＰＡの外周領域にある走行経路ＲＰｂを走行させることにより、積込場ＬＰＡの外周に存在する土手ＢＫ等（側壁を含む）を非接触センサ２４により検出でき、照合航法位置計測コントローラ３３がマップデータ作成処理を行い、マップデータが作成される。

積込場ＬＰＡの外周領域にマップデータを構築し、走行経路ＲＰｂにおいて照合航法走行できるようになれば、電離層シンチレーション等が発生しＧＰＳ精度が低下したとしても、照合航法位置計測コントローラ３３が照合航法走行を行うことができる。すなわち、ダンプトラック２ｂが走行経路ＲＰｂにおいて走行を継続でき、生産性の低下を防止できる。

なお、積込場ＬＰＡの外周領域を走行する走行経路ＲＰｂは、積込場ＬＰＡの中央領域を最短経路で走行する走行経路ＲＰａよりも目的位置まで遠回りしている。そのため、ＧＰＳ走行時において、ダンプトラック２が常に走行経路ＲＰｂを走行するとなると生産性が低下することになる。そこで、例えば通常の運行ではダンプトラック２が走行経路ＲＰａを走行するように配車し、電離層シンチレーション等が発生開始する予測時間の少し前からダンプトラック２が走行経路ＲＰｂを走行するように配車するようにしてもよい。ダンプトラック２が走行経路ＲＰｂを走行するように配車されることにより、走行経路ＲＰｂ周辺のマップデータが構築される。

そして、ダンプトラック２が照合航法により走行経路ＲＰｂを走行できる程度にマップデータが形成されたと判断した後に、再びダンプトラック２が走行経路ＲＰａを走行するように配車すればよい。なお、例えばダンプトラック２が走行経路ＲＰｂを所定回数走行した時点で、再びダンプトラック２が走行経路ＲＰａを走行するように配車するようにしてもよい。

次に、図２０におけるダンプトラック２ｂが走行経路ＲＰｂを走行する具体的な手法について説明する。照合航法により精度よくダンプトラック２の位置を算出するためには、その走行経路ＲＰｂの傍らに色塗りされたグリッドＤＲ１を多く配置させる必要がある。そのためには、ＧＰＳ走行モード（マップデータ作成処理）において、ダンプトラック２により走行経路ＲＰｂを走行させ、走行経路ＲＰｂの傍らに位置する物体（土手ＢＫ又は側壁）を非接触センサにより検出させてマップデータを作成する必要がある。

ダンプトラック２により同じ走行経路ＲＰを複数回走行させ、走行経路ＲＰの傍らの色塗りされたグリッドＤＲ１をより多く配置させる程、その走行経路ＲＰにおけるマップデータの完成度を高めることができる。照合航法走行モードによりマップデータの完成度が高い走行経路ＲＰをダンプトラック２が走行した場合、照合航法位置演算部３３Ｂによりダンプトラック２の絶対位置を精度よく演算することができる。なお、複数のダンプトラック２により同じ走行経路ＲＰを走行させ、各ダンプトラック２が作成したマップデータの結果を重ね合わせることにより、マップデータの完成度を高めるようにしてもよい。

マップデータの完成度は、走行経路ＲＰの傍らの任意の領域において、色塗りされたグリッドＤＲ１（第１検出データ）と色塗りされていないグリッドＤＲ３（第２検出データ）との割合に基づいて決定することができる。例えば、走行経路ＲＰの傍らの所定の領域において、色塗りされたグリッドＤＲ１の割合が所定値以上（色塗りされていないグリッドＤＲ３の割合が所定値未満も同様）であればマップデータの完成度を高いと特定し、色塗りされたグリッドＤＲ１の割合が所定値未満であればマップデータの完成度を低いと特定するようにしてもよい。

なお、マップデータの完成度を特定するにあたり、ある走行経路をダンプトラック２が走行した回数に基づいて判断してもよい。例えば、ダンプトラック２がある走行経路を所定回数以上走行した場合にはその走行経路のマップデータの完成度が高いと判定し、所定回数未満の走行経路についてはマップデータの完成度が低いと判定されるようにしてもよい。

また、マップデータの完成度を特定するにあたり、次の手法を用いてもよい。ある走行経路をＧＰＳ走行により走行する際、ＧＰＳを用いてダンプトラック２の位置を計測しながら走行すると同時に、照合航法位置演算部３３Ｂにおいて照合航法により位置演算を行う。そして、その位置演算による結果の推定精度又はもっともらしさ（尤度）に基づいて、位置演算を行った走行経路上の位置におけるマップデータの完成度を特定してもよい。

その場合、例えば、照合航法による位置演算による結果の推定精度及び尤度が高かった場合、当該位置におけるマップデータの完成度が高いと判断でき、照合航法による位置演算による結果の推定精度又は尤度が低かった場合、当該位置におけるマップデータの完成度が低いと判断できる。

この位置演算では、ある位置（例えば図１９における最終推定値Ｐｏのような一点）におけるマップデータの完成度を判断しているにすぎないため、走行経路上においてマップデータの完成度が低い位置が連続していた場合には、それらの位置を組み合わせてマップデータの完成度が低いエリア又は走行経路を特定するようにしてもよい。

そして、例えばマップデータの完成度が低い位置、エリア又は走行経路を特定した場合に、その位置、エリア又は走行経路を表示装置１６に出力し、表示装置１６がその位置、エリア又は走行経路を表示することにより、管理者がマップデータの完成度が低い位置、エリア又は走行経路を確認できるようにしてもよい。

マップデータの完成度が高いエリアと低いエリアとを分ける基準として、例えば照合航法による位置演算において所定の推定精度及び尤度が確保される程度に色塗りされたグリッドＤＲ１が形成されているか否かを判断基準とすることができる。すなわち、ダンプトラック２が照合航法により所定の推定精度及び尤度をもって走行経路ＲＰを走行できるか否かを判断基準とすることができる。

図２１は、積込場ＬＰＡにおいて、ダンプトラック２が土手ＢＫの周辺をＧＰＳ走行することにより、土手ＢＫにおいてマップデータを作成している状態を示している。レーザセンサ２４Ｂの検出エリアに作業場ＰＡの土手ＢＫが配置されるように、作業場ＰＡにおける走行経路ＲＰｂが設定されている。走行経路生成部１９を有する処理装置１２は、例えば事前の鉱山におけるコース調査により得られる鉱山地図情報により、作業場ＰＡにおける土手ＢＫの位置データを保有している。

図２１に示すように、ダンプトラック２が走行した後の走行経路ＲＰｂの傍らには、色塗りされたグリッドＤＲ１が形成される。そして、色塗りされたグリッドＤＲ１の割合が所定値以上であればマップデータの完成度が高いエリアである第１エリアＡＲ１と特定され、マップデータの完成度が低いエリアは第２エリアＡＲ２と特定される。第１エリアＡＲ１と第２エリアＡＲ２とをそれぞれ特定するのは、例えば管理装置１０における特定部１４が行う。図２１の積込場ＬＰＡの場合、第２エリアＡＲ２と判別された領域における色塗りされたグリッドＤＲ１の割合は所定値よりも小さく、第１エリアＡＲ１と判別された領域における色塗りされたグリッドＤＲ１の割合は所定値よりも大きい。第１エリアＡＲ１及び第２エリアＡＲ２は、グローバル座標系において規定される。

第１エリアＡＲ１は、過去においてマップデータ作成処理のためにダンプトラック２が走行したことにより、色塗りされたグリッドＤＲ１が所定割合以上あるエリアを含む。一方、第２エリアＡＲ２は、過去においてマップデータ作成処理のためにダンプトラック２が走行していないエリアを含む。第２エリアＡＲ２は、過去においてマップデータ作成処理のためにダンプトラック２が走行したけれども、色塗りされたグリッドＤＲ１が所定割合以上に達していないエリアも含む。

ここで、走行経路ＲＰｂの傍らの領域は任意に決定することができる。例えば、走行経路ＲＰｂの傍らの領域をある区画に分けて各区画ごとに色塗りされたグリッドＤＲ１の割合を判定するようにしてもよい。走行経路ＲＰｂの傍らの領域における進行方向に対する横幅は適宜設定することができる。

また、管理装置１０における入力装置１７（指定部）を用いて、管理者が作業場ＰＡの外周における領域を第１エリアＡＲ１又は第２エリアＡＲ２として手動により設定するようにしてもよい。例えば、表示装置１６に表示されたマップデータＭＩを参照しつつ、マウス等の入力装置１７を用いて第１エリアＡＲ１又は第２エリアＡＲ２を指定することができる。そして、入力装置１７（指定部）により指定されたエリア情報は、同じく管理装置１０の特定部１４に出力され、第１エリアＡＲ１又は第２エリアＡＲ２が特定される。

入力装置１７（指定部）により指定される対象は、走行経路の傍らの領域に限られず、例えば走行経路そのものについて指定されるようにしてもよい。その場合、入力装置１７により、マップデータの完成度が高い第１の走行経路と、マップデータの完成度が低い第２の走行経路とが指定される。

また、入力装置１７（指定部）により指定された第１エリアＡＲ１又は第１走行経路、もしくは第２エリアＡＲ２又は第２走行経路に関する情報を、走行経路生成部１９に出力するようにし、走行経路生成部１９が入力装置１７からの情報に基づいて走行経路を生成するようにしてもよい。

また、入力装置１７（指定部）により、第１走行経路ＲＰａ及び第２走行経路ＲＰｂのどちらにダンプトラック２を配車するか指定できるようにしてもよい。その場合、入力装置１７からの情報を、直接走行経路生成部１９に出力するようにし、走行経路生成部１９が入力装置１７からの情報に基づいて走行経路を生成する。

なお、特定部１４が特定する対象は、走行経路ＲＰｂの傍らの領域におけるマップデータの完成度を特定するという実施例に限られず、例えば走行経路単位又は作業場単位でマップデータの完成度の高低を特定するようにしてもよい。

電離層シンチレーション等が発生することにより、ＧＰＳの精度が低下してしまいＧＰＳ走行モードから照合航法走行モードに切り替わると、作業場の外周において第２エリアＡＲ２が存在していた場合、ダンプトラック２が照合航法走行により第２エリアＡＲ２を通過しようとした場合に、最悪ダンプトラック２が停止してしまい生産性が低下してしまう。

そのため、電離層シンチレーション等が発生しておらず、ＧＰＳの精度が高くＧＰＳ走行によりマップデータ作成処理を行える状況では、優先的に走行経路ＲＰｂを走行し、第２エリアＡＲ２に存在する土手ＢＫ等の物体を検出することにより色塗りされたグリッドＤＲ１の割合を増加させ、当該エリアを第１エリアＡＲ１に切り替えることが望まれる。

そこで、特定部１４で特定された、第１エリアＡＲ１を示すデータ及び第２エリアＡＲ２を示すデータを、処理装置１２における走行経路生成部１９に出力させ、第２エリアＡＲ２が存在していた場合、走行経路生成部１９は、優先的に第２エリアＡＲ２を傍らに有する走行経路ＲＰｂを、実際にダンプトラック２が走行する走行経路として設定する。

走行コントローラ２０は、ＧＰＳ走行モードにより、設定された走行経路ＲＰｂに沿ってダンプトラック２を走行させる。

マップデータ作成部３３Ｃは、第２エリアＡＲ２を走行するダンプトラック２に設けられているＧＰＳ検出器３１の検出データとレーザセンサ２４Ｃの検出データとに基づいて、第２エリアＡＲ２のマップデータを作成する。作成された第２エリアＡＲ２のマップデータは、マップ保存用データベース３６に記憶される。

作業場におけるマップデータの完成度が高まり、ダンプトラック２がＧＰＳ走行モードにおいて走行する走行経路を第２の走行経路ＲＰｂから第１の走行経路ＲＰａに切り替える条件として、作業場における第２エリアＡＲ２の領域がすべて第１エリアＡＲ１に切り替わるまで、又は所定の回数だけ第２の走行経路ＲＰｂを走行するまで、という条件を設定することができる。

なお、電離層シンチレーション等が発生している状態で、ダンプトラック２が、積込場において照合航法走行により積込位置に到達し、鉱石などを積み込んだ後に積込位置から照合航法走行により搬送路ＨＬに戻るためには、例えば図２２のように、積込位置までの走行経路ＲＰｂとは異なる走行経路ＲＰｃを走行しなければならない場合がある。そのような場合、作業場における入口から目的位置（積込位置）までの走行経路ＲＰｂと、目的位置から作業場の出口までの走行経路ＲＰｃとの２つの走行経路における傍らの領域が第１エリアＡＲ１となっている必要がある。

そこで、走行経路を第２の走行経路ＲＰｂから第１の走行経路ＲＰａに切り替える条件として、作業場の入口から目的位置までの走行経路ＲＰｂのみならず、目的位置から作業場の出口までの走行経路ＲＰｃの傍らの領域がすべて第１エリアＡＲ１に切り替わるまで、としてもよい。

以下、実施形態１に係る作業場ＰＡにおける走行経路の設定方法について説明する。図２３は、実施形態１に係る走行経路の設定方法の一例を示すフローチャートである。図２１及び図２４は、作業場ＰＡに設定された走行経路の一例を示す模式図である。図２１及び図２４において、作業場ＰＡは、積込場ＬＰＡである。

特定部１４は、作業場ＰＡのマップデータの作成が完了したか、すなわちマップデータの完成度が高いか否かを判定する（ステップＳＴ７０）。

特定部１４は、例えば、走行経路の傍らの領域、すなわち作業場ＰＡの外周における土手ＢＫが設けられた領域におけるマップデータの完成度に基づいて判断することができる。マップデータの完成度の判断手法については上述したとおりである。例えば、ダンプトラック２が第２の走行経路ＲＰｂを走行した回数に基づいて判断するようにしてもよい。

その他の判断手法として、上述のとおり、照合航法により位置演算を行った場合の位置演算による結果の推定精度又はもっともらしさ（尤度）に基づいて判断してもよい。

ステップＳＴ７０において、マップデータの作成が完了していないと判定された場合（ステップＳＴ７３：Ｎｏ）、マップデータ作成処理が継続される。

ステップＳＴ７０において、マップデータの作成が完了したと判定された場合（ステップＳＴ７０：Ｙｅｓ）、処理装置１２は、作業場ＰＡの入口位置ＰＪ１から目的位置ＰＪ２まで最短ルートとなるこの鉱山地図情報内の土手ＢＫの位置データに基づいて、レーザセンサ２４Ｂの検出エリアに土手ＢＫが配置されるように、作業場ＰＡにおける第１の走行経路ＲＰａを設定する（ステップＳＴ７１）。

走行コントローラ２０は、第１の走行経路ＲＰａに従って走行するように、ダンプトラック２の走行を制御する。ダンプトラック２は、ＧＰＳ検出器３１でダンプトラック２の位置を検出しつつ、第１の走行経路ＲＰａに沿って走行する（ステップＳＴ７２）。

ステップＳＴ７０において、マップデータの作成が完了していないと判定された場合（ステップＳＴ７０：Ｎｏ）、処理装置１２は、この鉱山地図情報内の土手ＢＫの位置データに基づいて、レーザセンサ２４Ｂの検出エリアに土手ＢＫが配置されるように、作業場ＰＡにおける第２の走行経路ＲＰｂを設定する（ステップＳＴ７３）。

走行コントローラ２０は、第２の走行経路ＲＰｂに従って走行するように、ダンプトラック２の走行を制御する。ダンプトラック２は、ＧＰＳ検出器３１でダンプトラック２の位置を検出しつつ、レーザセンサ２４Ｂで土手ＢＫを検出しながら、第２の走行経路ＲＰｂに沿って走行する（ステップＳＴ７４）。

図２１に示すように、第２の走行経路ＲＰｂは、ダンプトラック２の前方領域を検出するレーザセンサ２４Ｂの検出エリアに土手ＢＫが配置されるような状態で、作業場ＰＡの第１位置ＰＪ１（入口）から第２位置ＰＪ２（積込位置）までダンプトラック２が走行するように設定されている。ダンプトラック２による通常の運搬作業と並行して、マップデータ作成処理が実施される。なお、ダンプトラック２の通常の運搬作業は、積込作業及び排出作業の少なくとも一方を含む。

マップデータ作成部３３Ｃは、第２の走行経路ＲＰｂに従って走行するダンプトラック２に設けられている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、土手ＢＫの検出結果であるマップデータを作成する（ステップＳＴ７５）。

図２４は、第１の走行経路ＲＰａが設定された作業場ＰＡの一例を示す模式図である。第１の走行経路ＲＰａは、作業場ＰＡの第１位置ＰＪ１から第２位置ＰＪ２までダンプトラック２が走行するように設定される。図２１及び図２４に示すように、ダンプトラック２を第１位置ＰＪ１から第２位置ＰＪ２まで走行させる場合において、第１の走行経路ＲＰａに従って走行するときのダンプトラック２の走行距離は、第２の走行経路ＲＰｂに従って走行するときのダンプトラック２の走行距離よりも短い。すなわち、作業場ＰＡのマップデータの作成が完了した後には、処理装置１２は、第１位置ＰＪ１から第２位置ＰＪ２までのダンプトラック２の走行距離が第２の走行経路ＲＰｂよりも短い第１の走行経路ＲＰａを設定することで生産性の低下を抑制している。

ダンプトラック２が第１の走行経路ＲＰａに従って走行する場合、ダンプトラック２は、土手ＢＫから離れた位置を走行する可能性が高い。すなわち、ダンプトラック２が第１の走行経路ＲＰａに従って走行する場合、レーザセンサ２４Ｂの検出エリアに土手ＢＫが配置されない可能性が高い。

ダンプトラック２を第１の走行経路ＲＰａに従って走行させる場合、走行コントローラ２０は、ＧＰＳ走行によりダンプトラック２を走行させる。すなわち、走行コントローラ２０は、ＧＰＳ受信器３１でダンプトラック２の位置を検出しつつ、第１の走行経路ＲＰａに従ってダンプトラック２を走行させる。

作業場ＰＡのマップデータの作成が完了している状態であれば、電離層シンチレーションの発生等によりＧＰＳ走行が継続できなくなった場合であっても、走行コントローラ２０は、ダンプトラック２を照合航法走行させることができる。その場合、ダンプトラック２を第２の走行経路ＲＰｂに従って走行させることで、レーザセンサ２４Ｂの検出エリアに土手ＢＫが配置される。レーザセンサ２４Ｂの検出データは、照合航法位置演算部３３Ｂに出力される。照合航法走行において、照合航法位置演算部３３Ｂは、マップ保存用データベース３６に記憶されている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の位置を算出する。走行コントローラ２０は、照合航法位置演算部３３Ｂで算出されたダンプトラック２の位置と第２の走行経路ＲＰｂとに基づいて、作業場ＰＡにおいて第２の走行経路ＲＰｂに従って走行するようにダンプトラック２を走行させる。

なお、上記フローチャートでは、レーザセンサ２４Ｂで検出する対象が土手ＢＫであるとして説明したが、それに限られず、例えば作業場ＰＡの外周に設けられた側壁を検出対象としてもよい。また、積込場ＬＰＡにおける実施例を用いて説明したが、それに限られず、例えば排土場ＤＰＡ、駐機場、又はそれ以外の広い領域において適用してもよい。

＜作用及び効果＞
以上説明したように、実施形態１によれば、鉱山における作業場ＰＡのマップデータが作成されていない場合、ダンプトラック２のレーザセンサ２４Ｂの検出エリアに作業場ＰＡの土手ＢＫが配置されるように、作業場ＰＡにおける走行経路ＲＰを規定する第２の走行経路ＲＰｂが設定される。これにより、ダンプトラック２を第２の走行経路ＲＰｂに従って走行させて、マップデータ作成処理を実施することができる。作業場ＰＡのマップデータが作成されることにより、電離層シンチレーションが発生した場合であっても、ダンプトラック２は作業場ＰＡにおいて照合航法走行することができる。これにより、鉱山におけるダンプトラック２の生産性の低下を抑制することができる。

また、実施形態１によれば、マップデータの作成が完了した後、走行経路が第２の走行経路ＲＰｂから第１の走行経路ＲＰａに切り替わる。第１の走行経路ＲＰａに切り替わることにより、ダンプトラック２の走行距離を短くすることができるので、作業効率を向上させることができる。

＜その他の実施形態＞
なお、管理装置１０における記憶装置１３は、鉱山において複数のダンプトラック２が走行する場合、第１のダンプトラック２に設けられている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た第１マップデータと、第２のダンプトラック２に設けられている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た第２マップデータとを統合して、統合マップデータを作成してもよい。第１のダンプトラック２によって作成された第１マップデータと、第２のダンプトラック２によって作成された第２マップデータとは、通信システム９を介して、統合部として機能する管理装置１０に送信される。これにより、記憶装置１３は、第１マップデータと第２マップデータとを統合して統合マップデータを作成することができる。

例えば、作業場ＰＡの外周における所定エリアに関して、第１マップデータにおいてはその所定エリアが第１エリアＡＲ１であり、第２マップデータにおいてはその所定エリアが第２エリアＡＲ２である場合がある。第１マップデータと第２マップデータとが統合され、統合マップデータが第１のダンプトラック２及び第２のダンプトラック２に配信されることにより、第１のダンプトラック２及び第２のダンプトラック２のそれぞれは、所定エリアが第１エリアＡＲ１であるマップデータを保有し、走行することができる。この場合、第２のダンプトラック２については、第２マップデータの使用から統合マップデータの使用へ切り替えることにより、照合航法走行することができるルートの選択肢が増えることとなる。

なお、第１マップデータと第２マップデータとを統合する統合部は、複数のダンプトラック２のうち少なくとも１つの特定ダンプトラック２のコンピュータに設けられてもよい。その場合、特定ダンプトラック２に、他のダンプトラック２からのマップデータが送信される。特定ダンプトラック２は、他の複数のダンプトラック２から送信されたマップデータを統合して統合マップデータを作成した後、他のダンプトラック２に配信する。

なお、上述の実施形態においては、走行経路生成部１９、特定部１４、及び指定部１７は、ダンプトラック２とは別の位置に配置される管制施設７の管理装置１０に設けられることとした。走行経路生成部１９、特定部１４、及び指定部１７が、ダンプトラック２のコンピュータに設けられてもよい。例えば、走行経路決定装置３２が、走行経路生成部１９、特定部１４、及び指定部１７として機能してもよい。

上記実施形態においては、積込場ＬＰＡにおけるダンプトラック２の走行経路について説明したが、積込場に限られず、例えば排土場ＤＰＡにおいても同様の手法により走行経路を決定するようにしてもよい。

なお、上述の各実施形態においては、照合航法走行時及びＧＰＳ走行時（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ＧＰＳ走行時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。

上記実施形態では、特定部１４が、作業場の外周における領域を、マップデータの完成度が高い第１エリアＡＲ１又はマップデータの完成度が低い第２エリアＡＲ２のいずれかに特定し、作業場の外周における領域に第２エリアＡＲ２が存在する場合には、走行経路生成部１９が、作業場における外周側の第２の走行経路ＲＰｂを優先的に通過させるように走行経路を生成することとしていたが、その実施形態に限られず、例えば、入力装置１７（指定部）により、第１の走行経路ＲＰａおよび第２の走行経路ＲＰｂのどちらにダンプトラック２を通過させるかを指定できるようにしてもよい。

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１５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。

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、と判定するようにしてもよい。

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又は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。

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。

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保存しておき、ダンプトラック２の位置及び方位を照合航法により演算する前に、ダンプトラック２の外部からマップデータを受信するようにしてもよい。

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。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」及び「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。

また、上述の実施形態ではＧＰＳ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又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。

なお、「走行経路の傍らの物体」には、鉱山の搬送路又は作業場における走行経路周辺に設けられた土手、側壁等だけでなく人工的に製造された構造物であってもよい。さらに、地下鉱山における走行経路の壁面、地上の作業現場における作業機械の走行経路周辺に存在する盛土や建造物、木等の障害物も含まれる。

また、上述の実施形態では、作業場として、積込場および排土場を例に挙げたが、それに限られず、例えば、駐車するためのエリア、メンテナンスを行うためのエリア、給油を行うためのエリア等も含む。

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。

１ 管理システム
２ ダンプトラック（鉱山機械）
２Ｅ 内燃機関
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（コースデータ作成部）
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 ナビゲーションシステム
３１ ＧＰＳ受信器（位置検出装置）
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 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（第２記憶部）
３３Ｅ マップ判定部
３４ 無線通信装置
３４Ａ アンテナ
３５ 第１信号線
３６ マップ保存用データベース
３７Ａ 第２通信線
３７Ｂ 第３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
４１ ゲートウェイコントローラ
３２１ 入出力部
３２２ 演算処理装置
３２３ 主記憶装置（第２記憶部）
３２４ 外部記憶装置
３２５ 外部記憶装置（第１記憶部）
３３１ 入出力部
３３２ 演算処理装置
３３３ 主記憶装置（第２記憶部）
３３４ 外部記憶装置
３３５ 外部記憶装置（第１記憶部）
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
ＭＩｆ 特定マップデータ
ＭＩｍ 管理マップデータ
ＭＩｐ 分割マップデータ
ＲＰ 走行経路

Claims (10)

1. 作業場を走行する作業機械の位置を検出する位置検出装置と、
   前記作業場にある物体を非接触で検出する非接触センサと、
   前記位置検出装置の検出データ及び前記非接触センサの検出データに基づいて、前記作業場にある前記物体の有無及び位置情報を蓄積するマップデータと、
   前記作業機械が走行する走行経路を生成する走行経路生成部と、
   前記マップデータの完成度を特定する特定部と、を備え、
   前記走行経路生成部は、前記特定部により特定された前記マップデータの完成度に基づいて、前記作業機械が走行する前記走行経路を生成する、
   作業機械の管理システム。
2. 走行経路生成部は、少なくとも前記作業場における第１位置から第２位置まで中央領域を走行する第１の走行経路と、前記作業場における前記第１位置から前記第２位置まで外周領域を走行する第２の走行経路とを有しており、
   前記走行経路生成部は、前記特定部が、前記第２の走行経路におけるマップデータの完成度が低いと判定した場合に、前記作業機械に優先的に前記第２の走行経路を通過させるように走行経路を生成する、
   請求項１に記載の作業機械の管理システム。
3. 前記マップデータの完成度が低い第２の走行経路は、前記非接触センサが前記物体を検出不可能な走行経路、前記マップデータを作成不可能な走行経路、前記第２の走行経路の傍らに前記物体が検出された領域の割合が所定値以下の走行経路、前記作業機械が前記第２の走行経路を走行した回数が所定回数以下の走行経路、の少なくとも一つを含む、
   請求項２に記載の作業機械の管理システム。
4. 前記非接触センサの検出結果と前記マップデータを照合させることにより前記作業機械の位置を演算する照合航法位置演算部を備え、
   前記照合航法位置演算部は、演算結果における推定精度又は尤度を算出し、
   前記特定部は、前記推定精度又は前記尤度の算出結果に基づいてマップデータの完成度を特定し、
   前記走行経路生成部は、前記特定部により特定された前記マップデータの完成度に基づいて、前記作業機械が走行する前記走行経路を生成する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の作業機械の管理システム。
5. 前記マップデータの完成度を、エリア毎または走行経路毎を指定する指定部を備え、
   前記特定部は、前記指定部からのマップデータの完成度の情報に基づいて、前記マップデータの完成度を特定する、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の作業機械の管理システム。
6. 第１作業機械と第２作業機械とを備え、
   前記第１作業機械に設けられている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作成された第１マップデータと、前記第２作業機械に設けられている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作成された第２マップデータとを統合して統合マップデータを作成する統合部を備える、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の作業機械の管理システム。
7. 前記特定部が、前記作業場における前記マップデータの完成度が高いと判定すると、前記走行経路生成部は、前記作業機械が前記作業場を走行する走行経路を、第１の走行経路にする、
   請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の作業機械の管理システム。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の作業機械の管理システムを備える作業機械。
9. 作業場を走行する作業機械の位置を検出する位置検出装置と、
   前記作業場にある物体を非接触で検出する非接触センサと、
   前記位置検出装置の検出データ及び前記非接触センサの検出データに基づいて、前記作業場にある前記物体の有無及び位置情報を蓄積するマップデータと、
   前記作業場における第１位置から第２位置まで中央領域を走行する第１の走行経路と、前記作業場における前記第１位置から前記第２位置まで外周領域を走行する第２の走行経路とを有し、前記作業機械が走行する走行経路を生成する走行経路生成部と、
   前記第２の走行経路におけるマップデータの完成度を指定する指定部と、を備え、
   前記走行経路生成部は、前記指定部からの情報に基づいて、前記作業機械に優先的に前記第２の走行経路を通過させるように走行経路を生成する、
   作業機械の管理システム。
10. 作業場を走行する作業機械の位置を検出する位置検出装置と、
    前記作業場にある物体を非接触で検出する非接触センサと、
    前記位置検出装置の検出データ及び前記非接触センサの検出データに基づいて、前記作業場にある前記物体の有無及び位置情報を蓄積するマップデータと、
    前記作業場における第１位置から第２位置まで外周領域を走行する走行経路を有し、前記作業機械が走行する前記走行経路を生成する走行経路生成部と、
    前記マップデータの完成度を特定する特定部と、
    前記非接触センサの検出結果と前記マップデータを照合させることにより前記作業機械の位置を演算する照合航法位置演算部と、
    前記位置検出装置が有効な場合に、前記位置検出装置の検出結果に基づき前記作業機械の走行を制御し、前記位置検出装置が有効でない場合に、前記照合航法位置演算部の演算結果に基づき前記作業機械の走行を制御する走行コントローラと、
    を備え、
    前記走行経路生成部は、前記位置検出装置が有効な場合、及び前記位置検出装置が有効でない場合に、前記作業機械に前記走行経路を通過させるよう走行経路を生成する、
    作業機械の管理システム。

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