JP7500420B2 - Work Machine - Google Patents

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Description

本発明は多関節型の作業装置とＧＮＳＳ受信機を備える作業機械に関する。 The present invention relates to a work machine equipped with a multi-joint work device and a GNSS receiver.

油圧ショベルを含む作業機械には、作業機械の位置及び方位を演算するために２つのＧＮＳＳアンテナ（メインアンテナ及びサブアンテナ）とＧＮＳＳ受信機を備えたものがある。作業機械の位置及び方位は作業機械が備える作業装置の位置の演算などに利用される。 Some work machines, including hydraulic excavators, are equipped with two GNSS antennas (main antenna and sub-antenna) and a GNSS receiver to calculate the position and direction of the work machine. The position and direction of the work machine are used to calculate the position of the work equipment equipped on the work machine.

例えば特許文献１には、一対のアンテナを支持するための一対のアンテナ支持部を備え、前記一対のアンテナ支持部は、上面視において、上部旋回体の旋回中心から車幅の１／４以上離れ、かつ、機械室上に形成される通路と当該通路に連なる階段とのうち旋回中心から最も離れたものよりも旋回中心の近くに配置されている油圧ショベルが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a hydraulic excavator that is equipped with a pair of antenna support parts for supporting a pair of antennas, and the pair of antenna support parts are located at least ¼ of the vehicle width away from the center of rotation of the upper rotating body when viewed from above, and are closer to the center of rotation than the passage formed above the machine room and the stairs leading to the passage that are furthest from the center of rotation.

油圧ショベルは市街地や急斜面付近で作業する場合があるため、建造物や地表面がＧＮＳＳアンテナよりも高い場所に位置することがある。そのためＧＮＳＳアンテナ上空の視界が遮蔽されるおそれがある。アンテナ上空の遮蔽は、ＧＮＳＳ衛星からＧＮＳＳアンテナに到達する電波を妨げ、測位精度の低下を招くおそれがあるため望ましくない。 Because hydraulic excavators may be operating in urban areas or near steep slopes, buildings and the ground surface may be located higher than the GNSS antenna. This may result in blocking the view above the GNSS antenna. Blocking the view above the antenna is undesirable as it may prevent radio waves from the GNSS satellites from reaching the GNSS antenna, resulting in reduced positioning accuracy.

そこで、特許文献２には、ＧＰＳ受信機の周囲の電波障害物の配置などに基づいて定めたＧＰＳ衛星の選択規則を表すマスク情報（選択規則情報）を所定地域毎に記憶するデータベースから、ＧＰＳ信号の受信地域に対応するマスク情報を取得し、その取得したマスク情報に従って、天空を航行する複数のＧＰＳ衛星の中から、捕捉対象とするＧＰＳ衛星を選択するＧＰＳ受信機の制御装置が開示されている。 Patent document 2 discloses a GPS receiver control device that acquires mask information corresponding to a region where GPS signals are received from a database that stores mask information (selection rule information) representing GPS satellite selection rules determined for each specific region based on the placement of radio wave obstructions around the GPS receiver, and selects a GPS satellite to be captured from among multiple GPS satellites navigating the sky according to the acquired mask information.

国際公開第２０１４／０７６７６１号International Publication No. 2014/076761 特開２００４－１８４１２１号公報JP 2004-184121 A

しかしながら、特許文献２で提案されているＧＰＳ受信機の制御装置を一般的な油圧ショベルに適用する場合、以下のような課題が生ずる。 However, when applying the GPS receiver control device proposed in Patent Document 2 to a general hydraulic excavator, the following problems arise:

例えば油圧ショベルでは、下部走行体を停止させたまま上部旋回体や作業装置を動作させることによって種々の施工作業を実施する。また、高い仕上げ精度が求められる施工面に対しては、一回の掘削量を少なくして繰り返し掘削動作を行うことで最終施工面（目標施工面）まで少しずつ掘り進むといった手法により仕上げ精度の向上を図ることが行われる。かかる動作においては、アンテナ上空の同じ位置が作業装置によって短時間に繰り返し遮蔽されることで、当該位置に存在する衛星が繰り返し測位に使用できなくなる状況が発生する。このような状況においては、特許文献２に見られるように上空視界を有限数の領域に分割して設定されるマスクを想定すると、作業状況によっては作業装置による遮蔽を表現するマスク領域が短時間のうちに頻繁に変化するおそれがある。マスク領域が短時間に頻繁に変化すると、それに伴って測位結果が短時間に大きく変化して測位精度の悪化を引き起こす場合がある。 For example, hydraulic excavators perform various construction work by operating the upper rotating body and working equipment while keeping the lower traveling body stopped. For construction surfaces that require high finishing accuracy, the finishing accuracy is improved by a method in which the amount of excavation at one time is reduced and repeated excavation operations are performed to dig little by little to the final construction surface (target construction surface). In such operations, the same position above the antenna is repeatedly blocked by the working equipment in a short period of time, causing a situation in which the satellite at that position cannot be used repeatedly for positioning. In such a situation, assuming a mask that divides the sky view into a finite number of areas as seen in Patent Document 2, the mask area representing the blocking by the working equipment may change frequently in a short period of time depending on the work situation. If the mask area changes frequently in a short period of time, the positioning results may change significantly in a short period of time, causing a deterioration in positioning accuracy.

例えば図２に示すように、油圧ショベル１が備える作業装置６の姿勢が第１姿勢２０（例えばブームを最大に上げた姿勢）である時に設定されるマスク領域を第1マスク領域２７とし、作業装置６の姿勢が第２姿勢２１（第１姿勢からブームを下げた姿勢）である時に設定されるマスク領域を第２マスク領域２４とする。図２の右側の図には、この時に測位に用いることが可能な衛星配置２６を示している。衛星配置２６のうち測位への寄与度が特に高い衛星２６ａが、領域２５（作業装置の姿勢が第１姿勢２０の時にはマスクされ、第２姿勢２１の時にはマスクされない領域）に位置していたとする。この場合、作業装置が第１姿勢２０と第２姿勢２１を繰り返すときに、衛星２６ａはマスク領域の変化に応じて可視・不可視が頻繁に変化し、ひいては衛星２６ａの測位への使用・不使用が頻繁に切り替わることとなる。かかるマスク領域の頻繁な変更は測位に用いる衛星グループの組み合わせを短時間に変化させ得るため、測位結果が短時間に大きく変化して測位精度の悪化を引き起こす場合がある。 For example, as shown in FIG. 2, the mask area set when the attitude of the working device 6 of the hydraulic excavator 1 is the first attitude 20 (e.g., the attitude with the boom fully raised) is the first mask area 27, and the mask area set when the attitude of the working device 6 is the second attitude 21 (the attitude with the boom lowered from the first attitude) is the second mask area 24. The diagram on the right side of FIG. 2 shows the satellite arrangement 26 that can be used for positioning at this time. Suppose that a satellite 26a, which has a particularly high contribution to positioning among the satellite arrangement 26, is located in area 25 (an area that is masked when the attitude of the working device is the first attitude 20 and is not masked when the attitude of the second attitude 21). In this case, when the working device repeats the first attitude 20 and the second attitude 21, the visibility of the satellite 26a frequently changes according to the change in the mask area, and as a result, the use and non-use of the satellite 26a for positioning frequently switches. Such frequent changes to the mask area can change the combination of satellite groups used for positioning in a short period of time, which can cause the positioning results to change significantly in a short period of time, resulting in a deterioration in positioning accuracy.

なお、マスク領域を特許文献２において提案されているような「上空視界を有限数の領域に分割したマスク」ではなく、図３に示すように「実際に上空を遮蔽している物体の射影形状を正確に反映したマスク（３２）」に変更した場合について触れる。作業装置６の姿勢が第１姿勢２０（例えばブームを最大に上げた姿勢）である時に設定されるマスク領域を第1マスク領域３７とし、作業装置６の姿勢が第２姿勢２１（第１姿勢からブームを下げた姿勢）である時に設定されるマスク領域を第２マスク領域３４とする。また、先の図と同様に衛星２６ａが、領域３５（作業装置の姿勢が第１姿勢２０の時にはマスクされ、第２姿勢２１の時にはマスクされない領域）に位置していたとする。しかし、このようにマスク領域を変更しても状況改善は見込まれない。なぜなら上記において問題となっているのは「作業装置によりアンテナの上空の同じ領域が短時間に繰り返し遮蔽されることによって、その領域に位置する衛星の測位への使用・不使用が短時間に切り替わる」点である。そのため、作業装置６が最大の遮蔽範囲を与える状況でのみ遮蔽される衛星２６ａを測位に使用せざるを得ない場合には、測位に用いる衛星グループの組み合わせが短時間に変化することになり、測位精度の悪化を引き起こすおそれがある。 In addition, we will mention the case where the mask area is changed from "a mask that divides the sky view into a finite number of areas" as proposed in Patent Document 2 to "a mask (32) that accurately reflects the projected shape of an object that actually blocks the sky" as shown in Figure 3. The mask area set when the attitude of the work device 6 is the first attitude 20 (for example, the attitude with the boom fully raised) is the first mask area 37, and the mask area set when the attitude of the work device 6 is the second attitude 21 (the attitude with the boom lowered from the first attitude) is the second mask area 34. Also, as in the previous figure, it is assumed that the satellite 26a is located in area 35 (an area that is masked when the attitude of the work device is the first attitude 20 and is not masked when the attitude of the work device is the second attitude 21). However, changing the mask area in this way is not expected to improve the situation. The reason is that the problem in the above is that "the same area above the antenna is repeatedly blocked in a short period of time by the work device, and the use and non-use of the satellite located in that area for positioning is switched in a short period of time." Therefore, if the work device 6 is forced to use the blocked satellite 26a for positioning only in a situation that provides the maximum blocking range, the combination of satellite groups used for positioning will change in a short period of time, which may cause a deterioration in positioning accuracy.

本発明の目的は、作業装置の姿勢変化に応じてマスク領域を変更しても、それに伴う測位結果の変化を抑制できる作業機械を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a work machine that can suppress the change in the positioning results associated with changing the mask area in response to changes in the posture of the work implement.

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、旋回体と、前記旋回体に取り付けられ複数のフロント部材が連結された作業装置と、複数の測位衛星が発信する信号を受信する第１アンテナ及び第２アンテナと、前記複数のフロント部材の姿勢情報をそれぞれ取得する複数の第１姿勢センサと、前記旋回体の姿勢情報を取得する第２姿勢センサと、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号に基づいて、前記第１アンテナから前記第２アンテナへの基線ベクトルとを演算し、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報に基づいて前記作業装置の姿勢を演算し、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と演算した前記基線ベクトルとに基づいて前記作業装置の方位を演算するコントローラとを備えた作業機械において、前記コントローラには、複数のマスク領域データが記憶されており、前記複数のマスク領域データには、それぞれ、前記作業装置の姿勢及び方位が対応付けられており、前記複数のマスク領域データのそれぞれに対応付けられた前記作業装置の姿勢及び方位は、前記作業装置の姿勢及び方位を変数とする多次元座標系に設定されており、前記コントローラは、前記多次元座標系において、前記複数のマスク領域データの中から、演算した前記作業装置の姿勢及び方位と距離が近い姿勢と方位が対応付けられた２以上の所定数のマスク領域データを選択し、前記第１アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号のうち、選択された前記所定数のマスク領域データのそれぞれに従って選択した測位衛星から発信された信号に基づいて、前記第１アンテナの第１の位置を前記所定数演算し、前記多次元座標系において、演算した前記作業装置の姿勢及び方位の位置から前記所定数のマスク領域データに対応付けられた前記作業装置の姿勢及び方位のそれぞれの位置までの距離を前記所定数演算し、演算した前記所定数の前記第１アンテナの第１の位置と、演算した前記所定数の距離とに基づいて、前記第１アンテナの第２の位置を演算し、演算した前記第１アンテナの第２の位置と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢とに基づいて、前記作業装置の位置を演算する。 The present application includes a number of means for solving the above-mentioned problems, and an example thereof is a work machine including a rotating body, a work implement attached to the rotating body and connected to a number of front members, a first antenna and a second antenna for receiving signals transmitted by a number of positioning satellites, a number of first attitude sensors for acquiring attitude information of the number of front members, a second attitude sensor for acquiring attitude information of the rotating body, and a controller for calculating a baseline vector from the first antenna to the second antenna based on the signals of the number of positioning satellites received by the first antenna and the second antenna, calculating the attitude of the work implement based on the attitude information acquired by the number of first attitude sensors and the second attitude sensor, and calculating the orientation of the work implement based on the attitude information acquired by the second attitude sensor and the calculated baseline vector, wherein a number of mask area data are stored in the controller, and the attitude and orientation of the work implement are associated with each of the number of mask area data, and The attitude and orientation of the working device are set in a multidimensional coordinate system with the attitude and orientation of the working device as variables, and the controller selects, from among the plurality of mask area data in the multidimensional coordinate system, two or more predetermined number of mask area data associated with attitudes and orientations close to the calculated attitude and orientation of the working device, calculates the predetermined number of first positions of the first antenna based on signals transmitted from the positioning satellites selected according to each of the selected predetermined number of mask area data among the signals of the plurality of positioning satellites received by the first antenna, calculates the predetermined number of distances from the calculated attitude and orientation positions of the working device to the respective positions of the attitude and orientation of the working device associated with the predetermined number of mask area data in the multidimensional coordinate system, calculates the second position of the first antenna based on the calculated first positions of the first antenna and the calculated predetermined number of distances, and calculates the position of the working device based on the calculated second position of the first antenna and the attitude acquired by the second attitude sensor.

本発明によれば、作業装置の姿勢変化に応じてマスク領域を変更しても、それに伴う測位結果の変化を抑制できる。 According to the present invention, even if the mask area is changed in response to a change in the posture of the working device, the associated change in the positioning results can be suppressed.

本発明の実施形態に係る油圧ショベルの側面図。FIG. 1 is a side view of a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention. フロント作業装置の姿勢に応じて、設定されるマスク領域が変更される点を説明する図。11A and 11B are diagrams illustrating how a mask area that is set is changed depending on the posture of a front working implement. フロント作業装置の姿勢に応じて、設定されるマスク領域が変更される点を説明する他の図。13 is another diagram illustrating how the set mask area is changed depending on the posture of the front working implement. FIG. 図１の油圧ショベルに搭載された車載コントローラ及びＧＮＳＳ受信機の機能ブロック図。FIG. 2 is a functional block diagram of an on-board controller and a GNSS receiver mounted on the hydraulic excavator of FIG. 1 . 図４におけるメインアンテナ可用衛星判定部２１４とメインアンテナ位置演算部２１７の詳細図。5 is a detailed diagram of a main antenna available satellite determination unit 214 and a main antenna position calculation unit 217 in FIG. 4 . ブーム角と方位角の２つを変数とする二次元座標系上において、ブーム角の範囲をα個の角度値でα－１個の領域に等分割しつつ、方位角の範囲をβ個の角度値でβ－１個の領域に等分割して作成した格子の一例を示す図。FIG. 1 shows an example of a grid created by equally dividing the boom angle range into α-1 regions with α angle values, and equally dividing the azimuth angle range into β-1 regions with β angle values, in a two-dimensional coordinate system with two variables, boom angle and azimuth angle. メインアンテナ５０Ａのマスク領域としてＤＢ２１３に記録されているα×β個のマスク領域のうち３つのマスク領域の一例を示す図。11 is a diagram showing an example of three mask areas out of α×β mask areas recorded in DB 213 as mask areas of main antenna 50A. 姿勢統合部２２３から入力した実際のブームの角度と上部旋回体の方位角（ＩＭＵ方位）の組み合わせが（θ，φ）のときに、これに対応する点Ｓ（θ，φ）を図６の格子上にプロットして拡大表示した図。FIG. 7 is an enlarged view of a point S(θ,φ) corresponding to a combination of the actual boom angle input from the attitude integration unit 223 and the azimuth angle (IMU azimuth) of the upper rotating body when the combination is (θ,φ) and is plotted on the grid of FIG. 6. 本実施形態に係る車載コントローラ４０及びＧＮＳＳ受信機５１で実行されるフロント作業装置６の位置および方位の演算処理の一例をフローチャートでまとめた図。FIG. 11 is a flowchart summarizing an example of a calculation process for the position and orientation of the front working implement 6 executed by the on-board controller 40 and the GNSS receiver 51 according to the present embodiment. 本実施形態に係る車載コントローラ４０及びＧＮＳＳ受信機５１で実行されるフロント作業装置６の位置および方位の演算処理の一例をフローチャートでまとめた図。FIG. 11 is a flowchart summarizing an example of a calculation process for the position and orientation of the front working implement 6 executed by the on-board controller 40 and the GNSS receiver 51 according to the present embodiment. 本実施形態に係る車載コントローラ４０及びＧＮＳＳ受信機５１で実行されるフロント作業装置６の位置および方位の演算処理の一例をフローチャートでまとめた図。FIG. 11 is a flowchart summarizing an example of a calculation process for the position and orientation of the front working implement 6 executed by the on-board controller 40 and the GNSS receiver 51 according to the present embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。以下の実施の形態は、作業機械としてクローラ式の油圧ショベルに本発明を適用したものであり、バケット先端と施工目標面の位置関係を運転室内のモニタに表示するマシンガイダンス機能と、バケット先端が施工目標面を超えないように作業装置の動作（すなわちフロント部材を駆動するアクチュエータの動作）に制限をかけるマシンコントロール機能とを有している。なお、各図において同じ部分には同じ符号を付し、重複した説明は適宜省略するものとする。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. In the following embodiment, the present invention is applied to a crawler-type hydraulic excavator as a work machine, and has a machine guidance function that displays the positional relationship between the bucket tip and the target surface on a monitor in the driver's cab, and a machine control function that limits the operation of the work equipment (i.e., the operation of the actuator that drives the front member) so that the bucket tip does not exceed the target surface. Note that the same parts in each figure are given the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted as appropriate.

＜対象機械＞
図１は本発明の実施形態に係る油圧ショベル１及びＧＮＳＳ基準局８の側面図である。この図に示す油圧ショベル１は、クローラ式の走行体（下部走行体）２と、走行体２の上部に旋回可能に取り付けられた旋回体（上部旋回体）３と、一端（基端）が旋回体３の前方に取り付けられ複数のフロント部材６Ａ、６Ｂ、６Ｃを連結してなるフロント作業装置（単に「作業装置」と称することもある）６とを備えている。図中の符号３０は地面を表す。 <Target machines>
Fig. 1 is a side view of a hydraulic excavator 1 and a GNSS reference station 8 according to an embodiment of the present invention. The hydraulic excavator 1 shown in this figure is equipped with a crawler-type running body (lower running body) 2, a rotating body (upper rotating body) 3 rotatably attached to the upper part of the running body 2, and a front working mechanism (sometimes simply referred to as a "working mechanism") 6 having one end (base end) attached to the front of the rotating body 3 and formed by connecting a plurality of front members 6A, 6B, 6C. Reference numeral 30 in the figure denotes the ground.

フロント作業装置６は、一端が旋回体３に連結されたブーム６Ａと、一端がブーム６Ａの他端に連結されたアーム６Ｂと、一端がアーム６Ｂの他端に連結されたバケット６Ｃとを有しており、これら各フロント部材６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、それぞれ上下方向に回動するように構成されている。 The front working mechanism 6 has a boom 6A, one end of which is connected to the rotating body 3, an arm 6B, one end of which is connected to the other end of the boom 6A, and a bucket 6C, one end of which is connected to the other end of the arm 6B. Each of these front members 6A, 6B, and 6C is configured to rotate in the vertical direction.

また、各フロント部材６Ａ、６Ｂ、６Ｃの回動を行う駆動アクチュエータとして、ブームシリンダ１１Ａ、アームシリンダ１１Ｂ、バケットシリンダ１１Ｃが備えられている。旋回体３は図示しない旋回モータによって旋回中心軸Ｏを中心に旋回駆動される。 In addition, a boom cylinder 11A, an arm cylinder 11B, and a bucket cylinder 11C are provided as drive actuators for rotating the front members 6A, 6B, and 6C. The rotating body 3 is driven to rotate around the central axis O of rotation by a rotation motor (not shown).

ブーム６Ａ、アーム６Ｂ及びバケット６Ｃは、フロント作業装置６を含む共通の平面上で動作し、以下ではこの平面を動作平面と称することがある。つまり動作平面とは、ブーム６Ａ、アーム６Ｂ及びバケット６Ｃの回動軸に直交する平面であり、例えばブーム６Ａ、アーム６Ｂ及びバケット６Ｃの幅方向の中心（すなわち各フロント部材６Ａ、６Ｂ、６Ｃの回動軸の中心）に設定できる。本実施形態では、ブーム６Ａ、アーム６Ｂ及びバケット６Ｃの幅方向の中心を通過する面を動作平面とする。 The boom 6A, arm 6B and bucket 6C operate on a common plane that includes the front working mechanism 6, and hereinafter this plane may be referred to as the operating plane. In other words, the operating plane is a plane that is perpendicular to the rotation axes of the boom 6A, arm 6B and bucket 6C, and can be set, for example, at the center of the width of the boom 6A, arm 6B and bucket 6C (i.e., the center of the rotation axis of each front member 6A, 6B, 6C). In this embodiment, the plane that passes through the center of the width of the boom 6A, arm 6B and bucket 6C is defined as the operating plane.

＜姿勢センサ＞
油圧ショベル１には、フロント作業装置６と旋回体３の姿勢を検出するための複数の姿勢センサ７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、２３が備えられている。本実施形態では各姿勢センサに、角度（または角速度）と加速度を検出可能な慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）を用いている。これら姿勢センサのうち、ブーム６Ａにはブーム姿勢センサ７５Ａが、アーム６Ｂにはアーム姿勢センサ７５Ｂが、バケット６Ｃにはバケット姿勢センサ７５Ｃが取り付けられている。また、旋回体３には旋回体姿勢センサ２３が取り付けられており、それにより旋回体３の傾斜角度（ピッチ角及びロール角）、旋回速度及び旋回角度を計測できる。姿勢センサ７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、２３の出力（検出信号）は、接続線を介して車載コントローラ４０に入力されている。なお、フロント作業装置６の姿勢センサとしては、各フロント部材の回動角度を検出する角度センサを用いても良い。本稿では、フロント作業装置６の３つの姿勢センサ７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃを第１姿勢センサ、旋回体３の姿勢センサ２３を第２姿勢センサと称することがある。 <Attitude sensor>
The hydraulic excavator 1 is provided with a plurality of attitude sensors 75A, 75B, 75C, 23 for detecting the attitudes of the front working implement 6 and the revolving structure 3. In this embodiment, an inertial measurement unit (IMU) capable of detecting an angle (or angular velocity) and acceleration is used as each attitude sensor. Of these attitude sensors, a boom attitude sensor 75A is attached to the boom 6A, an arm attitude sensor 75B is attached to the arm 6B, and a bucket attitude sensor 75C is attached to the bucket 6C. In addition, a revolving structure attitude sensor 23 is attached to the revolving structure 3, which can measure the inclination angle (pitch angle and roll angle), revolving speed, and revolving angle of the revolving structure 3. The outputs (detection signals) of the attitude sensors 75A, 75B, 75C, 23 are input to the on-board controller 40 via connection lines. Note that, as the attitude sensor of the front working implement 6, an angle sensor for detecting the rotation angle of each front member may be used. In this document, the three attitude sensors 75A, 75B, 75C of the front working implement 6 may be referred to as first attitude sensors, and the attitude sensor 23 of the rotating body 3 may be referred to as a second attitude sensor.

旋回体３には、オペレータによって操作される操作装置（図示せず）、バケット６Ｃと施工目標面の位置関係等が表示されるモニタ６０が設けられた運転席４と、複数の測位衛星（ＧＮＳＳ衛星）が発信する衛星信号を受信するための２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂ（メインアンテナ５０Ａ，サブアンテナ５０Ｂと称することもある）と、基準局８から送信されるＧＮＳＳ補正データ３０１（図４参照）を受信するための無線機７と、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂのうち少なくとも１つのＧＮＳＳアンテナの地理座標系（グローバル座標系）における位置座標と、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ間の方位（すなわち旋回体３の方位）とを演算するＧＮＳＳ受信機５１と、ＧＮＳＳ受信機５１で演算された位置及び方位と、複数の姿勢センサ７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、２３の検出信号とに基づいて、フロント作業装置６上の所望の位置座標を演算するコンピュータである車載コントローラ４０とが備えられている。なお、本実施形態では２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの位置及び旋回体３の方位角を１つのＧＮＳＳ受信機で演算する構成を採っているが、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂのそれぞれに対応する２つのＧＮＳＳ受信機５１，５１を搭載する構成を採っても良い。 The rotating body 3 is provided with an operating device (not shown) operated by an operator, a driver's seat 4 equipped with a monitor 60 that displays the positional relationship between the bucket 6C and the construction target surface, two GNSS antennas 50A, 50B (sometimes referred to as the main antenna 50A and the sub-antenna 50B) for receiving satellite signals transmitted by multiple positioning satellites (GNSS satellites), a radio 7 for receiving GNSS correction data 301 (see FIG. 4) transmitted from a reference station 8, and two GNSS antennas 5 The vehicle is equipped with a GNSS receiver 51 that calculates the position coordinates in a geographic coordinate system (global coordinate system) of at least one of the GNSS antennas 50A and 50B and the direction between the two GNSS antennas 50A and 50B (i.e., the direction of the rotating body 3), and an on-board controller 40 that is a computer that calculates the desired position coordinates on the front working implement 6 based on the position and direction calculated by the GNSS receiver 51 and the detection signals of the multiple attitude sensors 75A, 75B, 75C, and 23. Note that, although this embodiment employs a configuration in which the positions of the two GNSS antennas 50A and 50B and the direction angle of the rotating body 3 are calculated by one GNSS receiver, a configuration in which two GNSS receivers 51, 51 corresponding to the two GNSS antennas 50A and 50B, respectively, may also be employed.

＜ＧＮＳＳ基準局＞
油圧ショベル１の無線機７に対してＧＮＳＳ補正データを無線送信するＧＮＳＳ基準局８について説明する。地理座標系における座標位置が既知であるＧＮＳＳ基準局８には、複数の測位衛星（ＧＮＳＳ衛星）から衛星信号を受信するためのＧＮＳＳアンテナ８０と、ＧＮＳＳアンテナ８０で受信された衛星信号に基づいてＧＮＳＳアンテナ８０の地理座標系における位置座標を演算するＧＮＳＳ受信機８１と、ＧＮＳＳアンテナ８０で受信された複数の衛星信号に基づいて無線機７に無線送信するためのＧＮＳＳ補正データ３０１（図４参照）を生成する基準局コントローラ８２と、基準局コントローラ８２で生成されたＧＮＳＳ補正データを無線機７に送信する無線機８７が備えられている。ＧＮＳＳ基準局アンテナ８０に接続したＧＮＳＳ受信機８１は、基準局コントローラ８２を経由して無線機８７よりＧＮＳＳ補正データを無線送信する。無線機７で受信されたＧＮＳＳ補正データをＧＮＳＳ受信機５１での測位に利用するとセンチメートル級の高精度な測位が可能となる。 <GNSS reference station>
The GNSS reference station 8 that wirelessly transmits GNSS correction data to the radio 7 of the hydraulic excavator 1 will be described. The GNSS reference station 8, whose coordinate position in the geographic coordinate system is known, is equipped with a GNSS antenna 80 for receiving satellite signals from a plurality of positioning satellites (GNSS satellites), a GNSS receiver 81 that calculates the position coordinates of the GNSS antenna 80 in the geographic coordinate system based on the satellite signals received by the GNSS antenna 80, a reference station controller 82 that generates GNSS correction data 301 (see FIG. 4 ) to be wirelessly transmitted to the radio 7 based on the plurality of satellite signals received by the GNSS antenna 80, and a radio 87 that transmits the GNSS correction data generated by the reference station controller 82 to the radio 7. The GNSS receiver 81 connected to the GNSS reference station antenna 80 wirelessly transmits the GNSS correction data from the radio 87 via the reference station controller 82. If the GNSS correction data received by the wireless device 7 is used for positioning by the GNSS receiver 51, highly accurate positioning on the centimeter level becomes possible.

＜ＧＮＳＳアンテナ５０の配置＞
２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂは、それぞれマスト（アンテナ支持部材）５２ａ、５２ｂを介して上部旋回体３に固定されている。これら２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂは、上部旋回体３の位置と方位とを計測するという目的を実現可能な限りにおいて、設置位置を問わない。 <Arrangement of GNSS antenna 50>
The two GNSS antennas 50A and 50B are fixed to the upper rotating body 3 via masts (antenna support members) 52a and 52b, respectively. The installation positions of these two GNSS antennas 50A and 50B are not important as long as the purpose of measuring the position and orientation of the upper rotating body 3 can be achieved.

２本のマスト５２ａ、５２ｂはそれぞれ上部旋回体３の上方でＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂを支持するためのポール状の支持部材である。本実施形態の２本のマスト５２ａ、５２ｂは、ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂと同様に設置位置を問わない。図１に示した例では、各マスト５２ａ、５２ｂの基端は上部旋回体３の上面に固定されており、各マスト５２ａ、５２ｂは当該基端から略垂直に伸びている。そして各マスト５２ａ、５２ｂの先端には、中心部が軸方向に膨らんだ略円盤状の外形を有するＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂが取り付けられており、各マスト５２ａ、５２ｂは自身の中心軸心が各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの中心軸心を通過するように各アンテナ５０Ａ、５０Ｂを支持している。なお、ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの支持部材は、ポール状のマスト５２ａ、５２ｂに限らず、種々の形状の支持部材による支持が可能である。 The two masts 52a and 52b are pole-shaped support members for supporting the GNSS antennas 50A and 50B above the upper rotating body 3. The two masts 52a and 52b of this embodiment can be installed at any position, similar to the GNSS antennas 50A and 50B. In the example shown in FIG. 1, the base ends of the masts 52a and 52b are fixed to the upper surface of the upper rotating body 3, and the masts 52a and 52b extend approximately vertically from the base ends. The GNSS antennas 50A and 50B, which have a substantially disk-shaped shape with the center bulging in the axial direction, are attached to the tips of the masts 52a and 52b, and the masts 52a and 52b support the antennas 50A and 50B so that their central axes pass through the central axes of the GNSS antennas 50A and 50B. The support members for the GNSS antennas 50A and 50B are not limited to the pole-shaped masts 52a and 52b, and support can be provided by support members of various shapes.

＜ＧＮＳＳ受信機５１＞
ＧＮＳＳ受信機５１は、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂで受信される複数の衛星信号と、無線機７で受信されたＧＮＳＳ補正データとに基づいて、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂのうち少なくとも１つのＧＮＳＳアンテナ（例えば、ＧＮＳＳアンテナ５０Ｂ）の地理座標系（グローバル座標系）における位置座標と、メインアンテナ５０Ａからサブアンテナ５０Ｂに向かうベクトル（基線ベクトル）の地理座標系（グローバル座標系）における方位とを演算する。旋回体３における２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂの取り付け位置は既知であるため、基線ベクトルからは旋回体３（フロント作業装置６）の方位が演算できる。 <GNSS receiver 51>
The GNSS receiver 51 calculates the position coordinates in a geographic coordinate system (global coordinate system) of at least one of the two GNSS antennas 50A, 50B (for example, the GNSS antenna 50B) and the direction in the geographic coordinate system (global coordinate system) of a vector (baseline vector) pointing from the main antenna 50A to the sub-antenna 50B, based on multiple satellite signals received by the two GNSS antennas 50A, 50B and GNSS correction data received by the radio 7. Because the mounting positions of the two GNSS antennas 50A, 50B on the rotating unit 3 are known, the direction of the rotating unit 3 (front working implement 6) can be calculated from the baseline vector.

複数の測位衛星からは送信時刻情報を含んだ電磁波（衛星信号）が送信されている。ＧＮＳＳ受信機５１は、各ＧＮＳＳ衛星からの電磁波の受信時刻とその電磁波に含まれた送信時刻とから到達時間差を演算し、その到達時間差を基に各ＧＮＳＳ衛星とＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、８０との距離を推測してＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、８０の位置を算出する。ＧＮＳＳ衛星は精巧な時計を搭載しており、各衛星からの電磁波を復調して得られる到達時間差に電磁波の速度を乗算することにより各ＧＮＳＳ衛星とＧＮＳＳアンテナ間の距離が算出される。 Electromagnetic waves (satellite signals) containing transmission time information are transmitted from multiple positioning satellites. The GNSS receiver 51 calculates the arrival time difference from the reception time of the electromagnetic waves from each GNSS satellite and the transmission time contained in the electromagnetic waves, and estimates the distance between each GNSS satellite and the GNSS antennas 50A, 50B, 80 based on the arrival time difference, thereby calculating the positions of the GNSS antennas 50A, 50B, 80. The GNSS satellites are equipped with sophisticated clocks, and the distance between each GNSS satellite and the GNSS antenna is calculated by multiplying the arrival time difference obtained by demodulating the electromagnetic waves from each satellite by the speed of the electromagnetic waves.

算出した各ＧＮＳＳ衛星と各ＧＮＳＳアンテナとの距離には誤差が含まれ得る。この誤差は、ＧＮＳＳ衛星とＧＮＳＳアンテナ間に存在する電離層や水蒸気によって発生する電磁波の速度変化が方位や仰角が異なる各ＧＮＳＳ衛星の位置毎に異なることや、各ＧＮＳＳ衛星より電磁波で送られる軌道情報が実際の位置と若干異なることや、各ＧＮＳＳ衛星間の時計情報に若干の誤差があること等の要因により発生する。 The calculated distance between each GNSS satellite and each GNSS antenna may contain an error. This error occurs due to factors such as the fact that the speed change of electromagnetic waves generated by the ionosphere and water vapor between the GNSS satellite and the GNSS antenna differs for each GNSS satellite with a different azimuth and elevation angle, the orbital information sent by each GNSS satellite via electromagnetic waves differing slightly from the actual position, and there being a slight error in the clock information between each GNSS satellite.

このような誤差はＲＴＫ－ＧＮＳＳ（リアルタイムキネマティックＧＮＳＳ）を利用することで低減できる。例えば、油圧ショベル１の近くに（数ｋｍ以内）設置した絶対位置が既知の基準局ＧＮＳＳアンテナ８０の測位とＧＮＳＳ補正データの演算を基準局ＧＮＳＳ受信機８１で行い、その補正データを無線機８７にてショベル１の受信機５１に送信する。そして２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ（５０Ｂ）、８０間の絶対位置ではなく相対位置（ベクトル）を測定することで誤差を低減することができる。 Such errors can be reduced by using RTK-GNSS (real-time kinematic GNSS). For example, a reference station GNSS receiver 81 calculates the position of a reference station GNSS antenna 80 whose absolute position is known and which is installed close to the hydraulic excavator 1 (within a few km), and calculates GNSS correction data, and transmits the correction data to the receiver 51 of the excavator 1 via a radio 87. Then, by measuring the relative positions (vectors) between the two GNSS antennas 50A (50B), 80, rather than the absolute positions, errors can be reduced.

無線機８７より送信された補正データは、油圧ショベル１に搭載された無線機７で受信されＧＮＳＳ受信機５１に送信される。ＧＮＳＳ受信機５１ではＧＮＳＳアンテナ５０Ａ（移動局）で受信した衛星信号と補正データより得た基準局ＧＮＳＳアンテナ８０の信号を比較演算することにより、基準局ＧＮＳＳアンテナ８０とＧＮＳＳアンテナ５０Ａ間の相対的な位置（方向と距離）を算出する。このとき、補正データとして基地局アンテナ８０が受信した衛星からの衛星信号の搬送波位相情報を送信し、これを移動局アンテナ５０Ａが受信した衛星信号の搬送波位相情報とＧＮＳＳ受信機５１で比較演算する。これにより数ｃｍオーダーの移動局アンテナ５０Ａの測位が可能となり、ほぼ一点に収束した高精度の相対測位が可能となる。さらに、前述した補正データのなかに基準局ＧＮＳＳアンテナ８０の位置情報を含めることで、移動局であるＧＮＳＳアンテナ５０Ａの絶対位置を求めることが可能となる。また、基準局ＧＮＳＳアンテナ８０とＧＮＳＳアンテナ５０Ａの距離が近距離（一般的に数ｋｍ以内）の場合は、前述した誤差要因（電磁波の速度変化、各ＧＮＳＳ衛星間の時計情報誤差）をよく相殺することが可能となる。２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ間の方位や、もう１つのＧＮＳＳアンテナ５０Ｂの位置についても同様に演算できる。ＧＮＳＳ受信機５１はそれぞれのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの緯度、経度、ジオイド高さを含むＮＭＥＡフォーマットなどでＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの測位結果を出力可能である。 The correction data transmitted from the radio 87 is received by the radio 7 mounted on the hydraulic excavator 1 and transmitted to the GNSS receiver 51. The GNSS receiver 51 calculates the relative position (direction and distance) between the reference station GNSS antenna 80 and the GNSS antenna 50A by comparing the satellite signal received by the GNSS antenna 50A (mobile station) with the signal of the reference station GNSS antenna 80 obtained from the correction data. At this time, the carrier phase information of the satellite signal received by the base station antenna 80 from the satellite is transmitted as correction data, and this is compared with the carrier phase information of the satellite signal received by the mobile station antenna 50A by the GNSS receiver 51. This makes it possible to position the mobile station antenna 50A to the order of several centimeters, enabling highly accurate relative positioning that converges to almost one point. Furthermore, by including the position information of the reference station GNSS antenna 80 in the correction data described above, it becomes possible to obtain the absolute position of the GNSS antenna 50A, which is a mobile station. Furthermore, when the distance between the reference station GNSS antenna 80 and the GNSS antenna 50A is short (generally within a few km), it is possible to effectively offset the error factors mentioned above (changes in the speed of electromagnetic waves, clock information errors between each GNSS satellite). The direction between the two GNSS antennas 50A and 50B and the position of the other GNSS antenna 50B can be calculated in a similar manner. The GNSS receiver 51 can output the positioning results of the GNSS antennas 50A and 50B in the NMEA format, which includes the latitude, longitude, and geoid height of each of the GNSS antennas 50A and 50B.

また、本実施形態では基準局ＧＮＳＳアンテナ８０から補正データを無線送信して上部旋回体３やフロント作業装置６の方向を演算するシステムについて説明したが、ＶＲＳ（仮想基準点方式）や準天頂衛星等の補正データをネットワークで配信するサービスを用いても良い。 In addition, in this embodiment, a system has been described in which correction data is wirelessly transmitted from the reference station GNSS antenna 80 to calculate the direction of the upper rotating body 3 and the front work implement 6, but a service that distributes correction data over a network, such as VRS (Virtual Reference Point System) or Quasi-Zenith Satellite System, may also be used.

＜車載コントローラ＞
図４は図１の油圧ショベルに搭載された車載コントローラ４０及びＧＮＳＳ受信機５１の機能ブロック図である。 <In-vehicle controller>
FIG. 4 is a functional block diagram of the on-board controller 40 and the GNSS receiver 51 mounted on the hydraulic excavator of FIG.

車載コントローラ４０は、ＧＮＳＳ受信機５１で演算された２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの位置と旋回体３の方位と、複数の姿勢センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，２３の検出信号に基づいて、フロント作業装置６を構成する各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの位置座標及びフロント作業装置６の方位（上部旋回体３の方位）を演算するコンピュータである。 The on-board controller 40 is a computer that calculates the position coordinates of each of the front members 6A, 6B, 6C that make up the front working mechanism 6 and the orientation of the front working mechanism 6 (orientation of the upper rotating body 3) based on the positions of the two GNSS antennas 50A, 50B and the orientation of the rotating body 3 calculated by the GNSS receiver 51, and the detection signals of the multiple attitude sensors 75A, 75B, 75C, 23.

車載コントローラ４０は、演算処理装置（例えばＣＰＵ（図示せず））、記憶装置（例えば、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の半導体メモリ（図示せず））、インタフェース（入出力装置（図示せず））を備えており、記憶装置内に予め保存されているプログラム（ソフトウェア）を演算処理装置で実行し、プログラム内で規定されているデータとインタフェースから入力されたデータに基づいて演算処理装置が演算処理を行い、インタフェースから外部に信号（演算結果）を出力する。なお、ＧＮＳＳ受信機５１，８１も車載コントローラ４０と同種のハードウェアを備えることができる。また、記憶装置はコントローラ４０から独立した装置としても良い。 The vehicle controller 40 is equipped with a processing unit (e.g., a CPU (not shown)), a storage device (e.g., semiconductor memory such as ROM and RAM (not shown)), and an interface (input/output device (not shown)). The processing unit executes a program (software) that is pre-stored in the storage device, and the processing device performs calculations based on data specified in the program and data input from the interface, and outputs a signal (calculation result) from the interface to the outside. The GNSS receivers 51, 81 can also be equipped with the same type of hardware as the vehicle controller 40. The storage device may also be a device independent of the controller 40.

車載コントローラ４０は、インタフェースを介して、ＧＮＳＳ受信機５１、姿勢センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，２３，モニタ６０（図４に示さず）、及び無線機７と接続されており、データの入出力が可能になっている。 The vehicle controller 40 is connected to the GNSS receiver 51, the attitude sensors 75A, 75B, 75C, 23, the monitor 60 (not shown in FIG. 4), and the radio 7 via interfaces, allowing data input and output.

車載コントローラ４０の記憶装置には、例えば、油圧ショベル１の施工対象である施工目標面の位置を定義した施工目標面データと、車体形状寸法データと、演算処理装置によって実行される各種プログラム等が記憶されている。 The storage device of the on-board controller 40 stores, for example, construction target surface data that defines the position of the construction target surface that is the target of construction by the hydraulic excavator 1, vehicle body shape and dimension data, and various programs executed by the arithmetic processing device.

車載コントローラ４０は、記憶装置内に格納されたプログラムを実行することで、作業装置姿勢計測部１１６と、上部旋回体姿勢計測部１１５と、姿勢統合部２２３と、作業装置遮蔽領域マスクデータベース（ＤＢ）２１３と、三次元データ受信部２１６と、遮蔽物三次元データ記録部２２４と、メイン電波遮蔽領域設定部２１２と、サブ電波遮蔽領域設定部２２６と、メインアンテナ演算結果統合部２２０と、メインアンテナ位置精度評価部２１９と、作業機械位置・方位出力部２２１と、ＩＭＵ方位精度評価部１１８と、作業機械方位精度評価部２２２と、基線ベクトル精度評価部２１８として機能する。 By executing the programs stored in the storage device, the on-board controller 40 functions as a work implement attitude measurement unit 116, an upper rotating body attitude measurement unit 115, an attitude integration unit 223, a work implement shielded area mask database (DB) 213, a three-dimensional data receiving unit 216, an obstruction three-dimensional data recording unit 224, a main radio wave shielded area setting unit 212, a sub-radio wave shielded area setting unit 226, a main antenna calculation result integration unit 220, a main antenna position accuracy evaluation unit 219, a work machine position and orientation output unit 221, an IMU orientation accuracy evaluation unit 118, a work machine orientation accuracy evaluation unit 222, and a baseline vector accuracy evaluation unit 218.

これら各部の相互作用により発揮される機能の一部として、車載コントローラ４０は、メインアンテナ５０Ａの位置及び基線ベクトルと、複数の姿勢センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，２３で取得された姿勢とに基づいて、フロント作業装置６の姿勢及び方位を演算し、フロント作業装置６の姿勢及び方位を変数とする多次元座標系において、複数のマスク領域データ（後述）の中から、演算したフロント作業装置６の姿勢及び方位と距離が近い姿勢と方位が対応付けられた２以上の所定数（例えば４つ）のマスク領域データを選択し、メインアンテナ５０Ａで受信された複数の測位衛星の信号のうち、選択された前記所定数のマスク領域データのそれぞれに従って選択した測位衛星から発信された信号に基づいて、メインアンテナ５０Ａの位置を前記所定数演算し、前記多次元座標系において、演算したフロント作業装置６の姿勢及び方位の位置（例えば、後述の点Ｓ（θ，φ）の位置）から前記所定数のマスク領域データに対応付けられたフロント作業装置６の姿勢及び方位のそれぞれの位置（例えば、後述の点ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤの位置）までの距離（例えば、後述の｜ＳＳＡ｜、｜ＳＳＢ｜、｜ＳＳＣ｜、｜ＳＳＤ｜）を前記所定数演算し、演算した前記所定数のメインアンテナ５０Ａの第１の位置（例えば、後述のＱA，ＱB，ＱC，ＱD）と、演算した前記所定数の距離（例えば、後述の｜ＳＳＡ｜、｜ＳＳＢ｜、｜ＳＳＣ｜、｜ＳＳＤ｜）とに基づいてメインアンテナ５０Ａの第２の位置を演算する。 As part of the functions exerted by the interaction of these respective parts, the on-board controller 40 calculates the attitude and orientation of the front working implement 6 based on the position and baseline vector of the main antenna 50A and the attitudes acquired by the multiple attitude sensors 75A, 75B, 75C, 23, selects from a multiple number of mask area data (described later) two or more predetermined number (e.g., four) of mask area data associated with attitudes and orientations close in distance to the calculated attitude and orientation of the front working implement 6, calculates the predetermined number of positions of the main antenna 50A based on signals transmitted from positioning satellites selected in accordance with each of the selected predetermined number of mask area data out of the multiple positioning satellite signals received by the main antenna 50A, and calculates, in the multidimensional coordinate system, the calculated position and orientation of the front working implement 6 (e.g., the position of point S(θ, φ) described later) to each of the positions of the attitude and orientation of the front working implement 6 associated with the predetermined number of mask area data (e.g., points S A , S B described later). A predetermined number of distances (e.g., |SS A |, |SS B |, |SS C |, |SS D | described below) to the first positions of the main antenna 50A (e.g., positions Q A , Q B, Q C, Q D described below) and a predetermined number of distances (e.g., |SS A |, |SS B |, |SS C |, |SS D | described below) are calculated, and a second position of the main antenna 50A is calculated based on the calculated first positions of the main antenna 50A (e.g., positions Q A , Q B , Q C, Q D described below) and the calculated distances (e.g., |SS A |, |SS B |, |SS C |, |SS D | described below).

ＧＮＳＳ受信機５１は、メインアンテナ概位置算出部２０１と、メインアンテナ可用衛星判定部２１４と、メインアンテナ位置演算部２１７と、基線ベクトル算出部２２５と、サブアンテナ可用衛星判定部２１５として機能する。 The GNSS receiver 51 functions as a main antenna approximate position calculation unit 201, a main antenna available satellite determination unit 214, a main antenna position calculation unit 217, a baseline vector calculation unit 225, and a sub-antenna available satellite determination unit 215.

図４において、基準局８から送信される補正データ３０１は、無線機７にて受信された後、ＧＮＳＳアンテナ（メイン）５０Ａが受信した複数の測位衛星の電波と合わせて、受信機５１内のメインアンテナ概位置算出部２０１及びメインアンテナ位置演算部２１７に送信され、それぞれでＧＮＳＳアンテナ（メイン）５０Ａの測位演算に用いられる。 In FIG. 4, the correction data 301 transmitted from the reference station 8 is received by the radio 7, and then combined with radio waves from multiple positioning satellites received by the GNSS antenna (main) 50A and transmitted to the main antenna approximate position calculation unit 201 and the main antenna position calculation unit 217 in the receiver 51, where they are used for the positioning calculations of the GNSS antenna (main) 50A.

（上部旋回体姿勢計測部１１５）
上部旋回体姿勢計測部１１５は、上部旋回体３に搭載された姿勢センサ（ＩＭＵ）２３から出力される検出データに基づいて、上部旋回体３のロール角度、ピッチ角度、旋回角度、それらの角速度、方位角（ＩＭＵ方位）を演算し、これらのデータを姿勢統合部２２３及びＩＭＵ方位精度評価部１１８に送信する。方位角（ＩＭＵ方位）は、例えば、直近に演算された基線ベクトルと、姿勢センサ２３の検出データとに基づいて演算できる。具体的には、方位角（ＩＭＵ方位）は、直近に基線ベクトルから演算された上部旋回体３（フロント作業装置６）の方位角に対して、姿勢センサ２３を利用して演算される上部旋回体３の旋回角の変化分を追加することで演算できる。 (Upper rotating body attitude measuring unit 115)
The upper rotating body attitude measurement unit 115 calculates the roll angle, pitch angle, turning angle, angular velocity thereof, and azimuth angle (IMU orientation) of the upper rotating body 3 based on detection data output from an attitude sensor (IMU) 23 mounted on the upper rotating body 3, and transmits these data to the attitude integration unit 223 and the IMU orientation accuracy evaluation unit 118. The azimuth angle (IMU orientation) can be calculated, for example, based on the most recently calculated baseline vector and detection data of the attitude sensor 23. Specifically, the azimuth angle (IMU orientation) can be calculated by adding the change in the turning angle of the upper rotating body 3 calculated using the attitude sensor 23 to the azimuth angle of the upper rotating body 3 (front working implement 6) most recently calculated from the baseline vector.

（作業装置姿勢計測部１１６）
作業装置姿勢計測部１１６は、フロント作業装置６の各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃに取り付けられた姿勢センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃの検出データに基づいて、フロント作業装置６の姿勢を演算し、姿勢統合部２２３に出力する。 (Working device attitude measuring unit 116)
The working implement attitude measuring section 116 calculates the attitude of the front working implement 6 based on detection data from the attitude sensors 75A, 75B, 75C attached to the front members 6A, 6B, 6C of the front working implement 6 and outputs the calculated attitude to a attitude integration section 223.

（姿勢統合部２２３）
姿勢統合部２２３は、上部旋回体姿勢計測部１１５で演算された上部旋回体３の姿勢（ロール角度及びピッチ角度）と、作業装置姿勢計測部１１６で演算された各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの姿勢とに基づいて、例えば水平面に対する上部旋回体３及びフロント作業装置６の姿勢（各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの姿勢を含む）を演算して出力する。また、姿勢統合部２２３は、上部旋回体姿勢計測部１１５で演算された上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）を出力する。 (Posture Integration Unit 223)
The attitude integration unit 223 calculates and outputs, for example, the attitudes of the upper rotating body 3 and the front working implement 6 (including the attitudes of the front members 6A, 6B, 6C) with respect to the horizontal plane based on the attitude (roll angle and pitch angle) of the upper rotating body 3 calculated by the upper rotating body attitude measurement unit 115 and the attitudes of the front members 6A, 6B, 6C calculated by the work implement attitude measurement unit 116. In addition, the attitude integration unit 223 outputs the azimuth angle (IMU orientation) of the upper rotating body 3 calculated by the upper rotating body attitude measurement unit 115.

（作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３）
作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３には、上部旋回体３に設定された座標系（上部旋回体基準座標系）において、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂごとに複数の遮蔽領域（以下、マスク領域と称することがある）のデータ（マスク領域データ）が保存されている。マスク領域データは、各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂで受信された複数の測位衛星の信号のうち測位に利用する測位衛星の信号を規定するものであり、測位に利用される信号はマスク領域データに従って選択される。また、マスク領域データはＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂごとに規定されている。各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂの複数のマスク領域データのそれぞれには、作業装置６の姿勢（即ち、各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの角度）および上部旋回体３の方位角が対応付けられており、作業装置６のフロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃが当該対応付けられた姿勢及び方位角のときに各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂの上空を遮蔽し得る領域が予め規定されている。なお、同一のアンテナ５０Ａ，５０Ｂについての複数のマスク領域データでは、それぞれに対応付けられている作業装置６の姿勢（即ち、各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの角度）および上部旋回体３の方位角に重複はなく、互いに独立しているものとする。作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３は例えば車載コントローラ４０の記憶装置内の記憶領域に格納できる。なお、車載コントローラ４０と通信可能に接続された外部記憶装置（例えば、磁気記憶装置や半導体メモリ）内に作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３を格納しても良い。 (Working device shielded area mask DB213)
The working device shielded area mask DB 213 stores data (mask area data) of a plurality of shielded areas (hereinafter sometimes referred to as mask areas) for each of the two GNSS antennas 50A, 50B in a coordinate system (upper rotating body reference coordinate system) set for the upper rotating body 3. The mask area data specifies the positioning satellite signals to be used for positioning among the signals of a plurality of positioning satellites received by each of the GNSS antennas 50A, 50B, and the signals to be used for positioning are selected according to the mask area data. In addition, the mask area data is specified for each of the GNSS antennas 50A, 50B. The attitude of the working device 6 (i.e., the angle of each front member 6A, 6B, 6C) and the azimuth of the upper revolving body 3 are associated with each of the multiple mask area data of the GNSS antennas 50A, 50B, and an area in which the front members 6A, 6B, 6C of the working device 6 can block the sky above each GNSS antenna 50A, 50B when they are in the associated attitude and azimuth is predefined. Note that, in the multiple mask area data for the same antennas 50A, 50B, the attitudes of the working device 6 (i.e., the angle of each front member 6A, 6B, 6C) and the azimuth of the upper revolving body 3 associated with each other do not overlap and are independent of each other. The working device shielded area mask DB 213 can be stored, for example, in a storage area in the storage device of the on-board controller 40. Note that the working device shielded area mask DB 213 may be stored in an external storage device (e.g., a magnetic storage device or a semiconductor memory) communicably connected to the on-board controller 40.

以下では、説明を簡単にするために、上部旋回体３のロール角とピッチ角は考慮しないものとし、上部旋回体３の方位角と、フロント作業装置６を構成する複数のフロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃのうち上部旋回体３に最も近いフロント部材（本実施形態ではブーム６Ａ、以下、便宜上ブーム６Ａとする）の角度との組み合わせごとにマスク領域を設定した場合を例に挙げて説明する。 In the following, for simplicity, the roll angle and pitch angle of the upper rotating body 3 will not be taken into consideration, and an example will be described in which a mask area is set for each combination of the azimuth angle of the upper rotating body 3 and the angle of the front member (in this embodiment, boom 6A, hereafter referred to as boom 6A for convenience) that is closest to the upper rotating body 3 among the multiple front members 6A, 6B, 6C that make up the front working mechanism 6.

ブーム６Ａが取りうる角度範囲（例えば、最小ブーム角から最大ブーム角までの範囲）を有限数の領域に分割する境界値となる有限個数の角度値（例えば、θ１、θ２、…、θα）が予め定められている。同じように、上部旋回体３が取りうる方位角範囲（例えば、最小方位角から最大方位角までの範囲）を有限数の領域に分割する境界値を示す有限個数の角度値（例えば、φ１、φ２、…、φβ）が予め定められている。図６は、ブーム角と方位角の２つを変数とする二次元座標系上において、ブーム角の範囲をα個の角度値でα－１個の領域に等分割しつつ、方位角の範囲をβ個の角度値でβ－１個の領域に等分割した場合の例である。θ１はブーム角範囲の最小値とし、θαはブーム角範囲の最大値とし、φ１は方位角範囲の最小値とし、φβは方位角範囲の最小値とする。この場合、α×β個の格子点が存在し、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ,５０Ｂのそれぞれに対応する格子点の数のマスク領域が作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記録されている。すなわち、α×β×２個のマスク領域が作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記録されている。 A finite number of angle values (e.g., θ 1 , θ 2 , ..., θ α ) that are boundary values for dividing the angle range (e.g., the range from the minimum boom angle to the maximum boom angle) that the boom 6A can take into a finite number of regions are determined in advance. Similarly, a finite number of angle values (e.g., φ 1 , φ 2 , ..., φ β ) that indicate boundary values for dividing the azimuth angle range (e.g., the range from the minimum azimuth angle to the maximum azimuth angle) that the upper rotating body 3 can take into a finite number of regions are determined in advance. FIG. 6 shows an example in which, on a two-dimensional coordinate system with two variables, the boom angle and the azimuth angle, the boom angle range is equally divided into α-1 regions by α angle values, and the azimuth angle range is equally divided into β-1 regions by β angle values. θ 1 is the minimum value of the boom angle range, θ α is the maximum value of the boom angle range, φ 1 is the minimum value of the azimuth angle range, and φ β is the minimum value of the azimuth angle range. In this case, there are α×β lattice points, and mask regions equal in number to the lattice points corresponding to each of the two GNSS antennas 50A and 50B are recorded in the work device shielded area mask DB 213. That is, α×β×2 mask regions are recorded in the work device shielded area mask DB 213.

本実施形態では、ブーム６Ａの角度（ブーム角）θと上部旋回体３の方位角φを上記２種の角度値（θｍ，φｎ（但し、ｍは１からαの自然数、ｎは１からβの自然数））から一つずつ選択し、ブーム６Ａの角度を選択した角度値に固定したまま、複数のフロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃからブーム６Ａを除いた残りのフロント部材６Ｂ，６Ｃがそれらの作動範囲においてメインアンテナ５０Ａ又はサブアンテナ５０Ｂの上空視界を遮蔽し得る最大の領域をメインアンテナ５０Ａ又はサブアンテナ５０Ｂの上空視界のマスク領域としている。この場合、ブーム６Ａの角度と上部旋回体３の方位角の２点を有限個数の角度値から任意に１つずつ選択すると、選択されたブーム角と方位角の条件においてアンテナ上空視界を作業装置６が遮蔽しうる最大領域（最大遮蔽領域）が与えられる。このように定義される最大遮蔽領域を、各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂについて、α個のブーム角度値（θ１、θ２、…、θα）とβ個の方位角度値（φ１、φ２、…、φβ）の全ての組み合わせ（合計α×β個）について測位に先立って求めておき、α×β個のマスク領域として作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記録しておく。各マスク領域には、他のマスク領域と異なるブーム角度θｍと方位角φｎが対応づけられることになる。 In this embodiment, the angle (boom angle) θ of the boom 6A and the azimuth angle φ of the upper rotating body 3 are selected one by one from the two angle values ( θm , φn (where m is a natural number from 1 to α, and n is a natural number from 1 to β)) and, while keeping the angle of the boom 6A fixed at the selected angle value, the maximum area in which the remaining front members 6B, 6C, excluding the boom 6A, can block the sky view of the main antenna 50A or the sub-antenna 50B within their operating range is set as the mask area of the sky view of the main antenna 50A or the sub-antenna 50B. In this case, by arbitrarily selecting the two points, the angle of the boom 6A and the azimuth angle of the upper rotating body 3, one by one from a finite number of angle values, the maximum area (maximum blocked area) in which the working implement 6 can block the sky view of the antenna under the selected boom angle and azimuth angle conditions is given. The maximum shielded areas defined in this manner are obtained for each GNSS antenna 50A, 50B for all combinations (a total of α×β) of α boom angle values ( θ1 , θ2 , ..., θα ) and β azimuth angle values ( φ1 , φ2 , ..., φβ ) prior to positioning, and are recorded as α×β mask areas in the work tool shielded area mask DB 213. Each mask area is associated with a boom angle θm and azimuth angle φn that are different from those of the other mask areas.

図７はメインアンテナ５０Ａのマスク領域としてＤＢ２１３に記録されているα×β個のマスク領域のうち３つのマスク領域の一例を示す図である。具体的には、ブーム角と方位角の組み合わせが、（θ１，φ１）、（θ１，φ２）、（θ２，φ１）のときの３つのマスク領域を示している。図の例ではメインアンテナ５０Ａを中心とする天空図にマスク領域（斜線を付した領域）を規定しており、各天空図において円の周方向が方位角を示し、円の半径方向が仰角を示す。なお、図６及び図７に示した例は一例に過ぎず、ブーム角と方位角の分割方法は不等間隔でも良く、何らかの関数を使って分割しても良い。 Figure 7 shows an example of three mask areas out of the α×β mask areas recorded in DB213 as the mask area of the main antenna 50A. Specifically, the three mask areas are shown when the boom angle and azimuth angle combinations are (θ1, φ1), (θ1, φ2), and (θ2, φ1). In the example shown in the figure, the mask areas (areas with diagonal lines) are defined on a sky map centered on the main antenna 50A, and in each sky map, the circumferential direction of the circle indicates the azimuth angle, and the radial direction of the circle indicates the elevation angle. Note that the examples shown in Figures 6 and 7 are merely examples, and the boom angle and azimuth angle may be divided at unequal intervals or may be divided using some function.

（三次元データ保持・送信部１０２）
三次元データ保持・送信部１０２には、ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂを利用して衛星信号を受信する際に当該衛星信号の直接的な受信を阻害し得る油圧ショベル１の周囲に位置する障害物（例えば、地形や立体構造物）の三次元データ３０２が記憶されている。三次元データ保持・送信部１０２に記憶された障害物（遮蔽物とも称する）の三次元データ３０２は車載コントローラ４０に出力される。三次元データ保持・送信部１０２としては、例えば、フラッシュメモリや記録メディア等の記憶装置（障害物三次元データ記憶装置）が利用可能であり、車載コントローラ４０とデータ通信可能なサーバ上に搭載しても良い。三次元データ保持・送信部１０２は車載コントローラ４０の外部に設置しても良いし、車載コントローラ４０内の記憶装置内に記憶することで搭載しても良い（この場合、後述する三次元データ受信部２１６及び遮蔽物三次元データ記録部２２４は不要となる）。 (Three-dimensional data holding and transmitting unit 102)
The three-dimensional data holding and transmitting unit 102 stores three-dimensional data 302 of obstacles (e.g., terrain and three-dimensional structures) located around the hydraulic excavator 1 that may prevent direct reception of satellite signals when receiving satellite signals using the GNSS antennas 50A and 50B. The three-dimensional data 302 of the obstacles (also called obstructions) stored in the three-dimensional data holding and transmitting unit 102 is output to the vehicle-mounted controller 40. As the three-dimensional data holding and transmitting unit 102, for example, a storage device (obstacle three-dimensional data storage device) such as a flash memory or a recording medium can be used, and the three-dimensional data holding and transmitting unit 102 may be mounted on a server capable of data communication with the vehicle-mounted controller 40. The three-dimensional data holding and transmitting unit 102 may be installed outside the vehicle-mounted controller 40, or may be mounted by storing the data in a storage device within the vehicle-mounted controller 40 (in this case, the three-dimensional data receiving unit 216 and the obstruction three-dimensional data recording unit 224 described later are not necessary).

（三次元データ受信部２１６）
三次元データ受信部２１６は、三次元データ保持・送信部１０２から障害物の三次元データ３０２を受信する部分である。 (Three-dimensional data receiving unit 216)
The three-dimensional data receiving unit 216 is a part that receives three-dimensional data 302 of an obstacle from the three-dimensional data holding and transmitting unit 102 .

（遮蔽物三次元データ記録部２２４）
遮蔽物三次元データ記録部２２４は、車載コントローラ４０の記憶装置内に割り当てられた記憶領域であり、三次元データ受信部２１６が受信した三次元データ３０２を保存する。遮蔽物三次元データ記録部２２４に記録された三次元データ３０２は、メインアンテナ可用衛星判定部２１４と、サブアンテナ可用衛星判定部２１５とに送信される。 (Three-dimensional object data recording unit 224)
The three-dimensional object data recording unit 224 is a storage area allocated in the storage device of the on-board controller 40, and stores the three-dimensional data 302 received by the three-dimensional data receiving unit 216. The three-dimensional data 302 recorded in the three-dimensional object data recording unit 224 is transmitted to the main antenna available satellite determining unit 214 and the sub-antenna available satellite determining unit 215.

なお、油圧ショベル１の周囲に障害物が存在しない場合もあるため、三次元データ保持・送信部１０２、三次元データ受信部２１６および遮蔽物三次元データ記録部２２４は省略可能である。 In addition, since there may be no obstacles around the hydraulic excavator 1, the three-dimensional data holding and transmitting unit 102, the three-dimensional data receiving unit 216, and the obstacle three-dimensional data recording unit 224 can be omitted.

（メインアンテナ概位置算出部２０１）
メインアンテナ概位置算出部２０１は、無線機７が受信した補正データ３０１と、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで受信された複数の衛星信号とに基づいて、フロント作業装置６や障害物に起因するマスク領域（遮蔽領域）を考慮しないメインアンテナ５０Ａの概算位置（概位置）を演算する。このメインアンテナ５０Ａの概算位置は、サブアンテナ用補正データとして利用されることがある。 (Main Antenna Approximate Position Calculation Unit 201)
The main antenna approximate position calculation section 201 calculates the approximate position of the main antenna 50A without considering masked areas (obstructed areas) caused by the front working implement 6 or obstacles, based on the correction data 301 received by the wireless device 7 and multiple satellite signals received by the GNSS main antenna 50A. This approximate position of the main antenna 50A may be used as correction data for the sub-antenna.

（メイン電波遮蔽領域設定部２１２）
メイン電波遮蔽領域設定部２１２は、メインアンテナ概位置算出部２０１で演算されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの概算位置と、姿勢統合部２２３から入力する上部旋回体３のロール角・ピッチ角・方位角（ＩＭＵ方位）とに基づいて、メインアンテナ５０Ａの上空の衛星配置データを得る。 (Main radio wave shielding area setting unit 212)
The main radio wave shielding area setting unit 212 obtains satellite position data above the main antenna 50A based on the approximate position of the GNSS main antenna 50A calculated by the main antenna approximate position calculation unit 201 and the roll angle, pitch angle, and azimuth angle (IMU orientation) of the upper rotating body 3 input from the attitude integration unit 223.

また、メイン電波遮蔽領域設定部２１２は、姿勢統合部２２３から入力する実際の作業装置６の姿勢データ（各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの角度データ）と上部旋回体３のロール角・ピッチ角・方位角（ＩＭＵ方位）と、作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記憶されたメインアンテナ５０Ａ用の複数のマスク領域データの中から、実際の作業装置６の姿勢と上部旋回体３のロール角・ピッチ角・方位角（ＩＭＵ方位）に類似する姿勢と方位角が対応付けられたマスク領域データを類似度が上位のものから所定数選択する。本実施形態の所定数は４であるがその他の数値でも良い。 The main radio wave shielding area setting unit 212 also selects a predetermined number of mask area data with the highest similarity, in which the attitude and azimuth angles are associated with those similar to the actual attitude of the work device 6 and the roll angle, pitch angle, and azimuth angle (IMU orientation) of the upper rotating body 3, from among the actual attitude data of the work device 6 (angle data of each front member 6A, 6B, 6C) input from the attitude integration unit 223 and the roll angle, pitch angle, and azimuth angle (IMU orientation) of the upper rotating body 3, and from among multiple mask area data for the main antenna 50A stored in the work device shielding area mask DB 213. In this embodiment, the predetermined number is 4, but other values may be used.

本実施形態の類似度の判定について図８を用いて説明する。本実施形態では、説明を簡略化するために、姿勢統合部２２３から入力したデータのうちブーム６Ａの角度と上部旋回体３の方位角を類似度の判定に利用する。類似度の判定には図６の格子（つまり、ブーム角と上部旋回体方位角の２次元座標系）を利用する。図８は、姿勢統合部２２３から入力した実際のブーム６Ａの角度と上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）の組み合わせが（θ，φ）のときに、これに対応する点Ｓ（θ，φ）を図６の格子上にプロットして拡大表示した図である。本実施形態では、点Ｓからその周囲に位置する４つの格子点ＳA（θa，φa），ＳB（θb，φb），ＳC（θc，φc），ＳD（θd，φd）までの距離を基準にして類似度を判定し、当該距離が短い格子点ほど類似していると判定する。図８の例ではＳA，ＳB，ＳC，ＳDの順番で距離が近く、この順番で類似度が高い。ところで、メインアンテナ可用衛星判定部２１４は、図５に示すように４つのメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ａ，メインアンテナ可用衛星判定部Ｂ２１４Ｂ，メインアンテナ可用衛星判定部Ｃ２１４Ｃ，メインアンテナ可用衛星判定部Ｄ２１４Ｄを含んでいる。メイン電波遮蔽領域設定部２１２は、類似度が最も高い格子点ＳAに割り当てられているマスク領域データをメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ａ（図５参照）に送信し、類似度が２番目に高い格子点ＳBに割り当てられているマスク領域データをメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ｂに送信し、類似度が３番目に高い格子点ＳCに割り当てられているマスク領域データをメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ｃに送信し、類似度が４番目に高い格子点ＳDに割り当てられているマスク領域データをメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ｄに送信する。つまり、４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄにはメイン電波遮蔽領域設定部２１２で選択された４つのマスク領域データ（フロント作業装置６によるマスク領域データ）のうち異なるマスク領域データが送信される。 The determination of the similarity in this embodiment will be described with reference to FIG. 8. In this embodiment, in order to simplify the description, the angle of the boom 6A and the azimuth angle of the upper rotating body 3 among the data input from the posture integration unit 223 are used to determine the similarity. The lattice in FIG. 6 (i.e., a two-dimensional coordinate system of the boom angle and the azimuth angle of the upper rotating body) is used to determine the similarity. FIG. 8 is a diagram in which, when the combination of the actual angle of the boom 6A and the azimuth angle (IMU azimuth) of the upper rotating body 3 input from the posture integration unit 223 is (θ, φ), a point S (θ, φ) corresponding to this combination is plotted on the lattice in FIG. 6 and enlarged. In this embodiment, the similarity is determined based on the distance from the point S to the four lattice points S A (θ a , φ a ), S B (θ b , φ b ), S C (θ c , φ c ), and S D (θ d , φ d ) located around it, and the lattice points with a shorter distance are determined to be more similar. In the example of Fig. 8, the distances are closest in the order of S A , S B , S C , and S D , and the similarity is highest in this order. Meanwhile, the main antenna available satellite determination unit 214 includes four main antenna available satellite determination units A214A, B214B, C214C, and D214D, as shown in Fig. 5. The main radio wave shielding area setting unit 212 transmits mask area data assigned to the lattice point S A with the highest similarity to the main antenna available satellite determination unit A214A (see Fig. 5), transmits mask area data assigned to the lattice point S B with the second highest similarity to the main antenna available satellite determination unit A214B, transmits mask area data assigned to the lattice point S C with the third highest similarity to the main antenna available satellite determination unit A214C, and transmits mask area data assigned to the lattice point S D with the fourth highest similarity to the main antenna available satellite determination unit A214D. In other words, different mask area data from the four mask area data (mask area data from the front working implement 6) selected by the main radio wave shielding area setting unit 212 are transmitted to the four main antenna available satellite determination units 214A, 214B, 214C, 214D.

（メインアンテナ可用衛星判定部２１４）
４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄは、それぞれ、メイン電波遮蔽領域設定部２１２から得られるＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの概算位置および上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）と、遮蔽物三次元データ記録部２２４から得られる障害物の三次元データとに基づいて、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａを基準とした障害物の位置を特定し、それによりＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの上空を障害物が遮蔽し得る領域のデータ（障害物によるマスク領域データ）を演算する。ただし、油圧ショベル１の周囲に障害物が存在しない場合には障害物によるマスク領域データの演算は省略可能である。また、障害物によるマスク領域データの算出に際して、上部旋回体３のロール角・ピッチ角も考慮しても良い。 (Main antenna available satellite determination unit 214)
Each of the four main antenna available satellite determination units 214A, 214B, 214C, and 214D specifies the position of an obstacle relative to the GNSS main antenna 50A based on the approximate position of the GNSS main antenna 50A and the azimuth (IMU orientation) of the upper rotating body 3 obtained from the main radio wave shielding area setting unit 212, and the three-dimensional data of the obstacle obtained from the three-dimensional obstruction data recording unit 224, and thereby calculates data of an area where the obstacle may block the sky above the GNSS main antenna 50A (obstacle mask area data). However, if no obstacle exists around the hydraulic excavator 1, the calculation of the obstacle mask area data can be omitted. In addition, the roll angle and pitch angle of the upper rotating body 3 may also be taken into consideration when calculating the obstacle mask area data.

また、４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄは、それぞれ、メイン電波遮蔽領域設定部２１２から送信されるフロント作業装置６によるマスク領域データと、上記の障害物によるマスク領域データとを組合わせて例えば地理座標系（グローバル座標系）上にメイン合成マスク領域データを生成し、生成したメイン合成マスク領域データを４つのメインアンテナ位置演算部２１７のうち対応するものに出力する。なお、メインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄは、それぞれメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄに対応する（つまり末尾のアルファベットが同じもの同士が対応している）。メイン合成マスク領域データが規定する合成マスク領域を除いた領域に位置する測位衛星は、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの電気的中心に電波が直接届く、又は、測位において信頼性に足る信号を発信している衛星（可用衛星）となる。 The four main antenna available satellite determination units 214A, 214B, 214C, and 214D each combine the mask area data by the front working implement 6 sent from the main radio wave shielding area setting unit 212 with the mask area data by the obstacles described above to generate main composite mask area data, for example, on a geographic coordinate system (global coordinate system), and output the generated main composite mask area data to a corresponding one of the four main antenna position calculation units 217. The main antenna available satellite determination units 214A, 214B, 214C, and 214D correspond to the main antenna position calculation units 217A, 217B, 217C, and 217D, respectively (i.e., the units with the same alphabet at the end correspond to each other). A positioning satellite located in an area excluding the composite mask area defined by the main composite mask area data is a satellite (available satellite) whose radio waves reach directly the electrical center of the GNSS main antenna 50A or which transmits a signal that is reliable for positioning.

なお、前述の通りメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ａ、メインアンテナ可用衛星判定部Ｂ２１４Ｂ、メインアンテナ可用衛星判定部Ｃ２１４Ｃ、メインアンテナ可用衛星判定部Ｄ２１４Ｄがメイン電波遮蔽領域設定部２１２から受信するマスク領域データはそれぞれ異なっているため、メインアンテナ位置演算部Ａ２１７Ａ、メインアンテナ位置演算部Ｂ２１７Ｂ、メインアンテナ位置演算部Ｃ２１７Ｃ、メインアンテナ位置演算部Ｄ２１７Ｄに出力されるメイン合成マスク領域データ（可用衛星データ）はそれぞれ異なり得る。 As mentioned above, the mask area data received from the main radio wave shielding area setting unit 212 by the main antenna available satellite determination unit A214A, the main antenna available satellite determination unit B214B, the main antenna available satellite determination unit C214C, and the main antenna available satellite determination unit D214D are different, and therefore the main composite mask area data (available satellite data) output to the main antenna position calculation unit A217A, the main antenna position calculation unit B217B, the main antenna position calculation unit C217C, and the main antenna position calculation unit D217D may be different.

（メインアンテナ位置演算部２１７）
メインアンテナ位置演算部２１７は、無線機７で受信された補正データ３０１と、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで受信された衛星信号と、メインアンテナ可用衛星判定部２１４で生成されたメイン合成マスク領域データとに基づいて、メインアンテナ５０Ａの測位演算を行う。 (Main antenna position calculation unit 217)
The main antenna position calculation unit 217 performs positioning calculations for the main antenna 50A based on the correction data 301 received by the radio 7, the satellite signal received by the GNSS main antenna 50A, and the main composite mask area data generated by the main antenna available satellite determination unit 214.

本実施形態のメインアンテナ位置演算部２１７は、図５に示すように、メインアンテナ位置演算部Ａ２１７Ａ、メインアンテナ位置演算部Ｂ２１７Ｂ、メインアンテナ位置演算部Ｃ２１７Ｃ、メインアンテナ位置演算部Ｄ２１７Ｄを内包する。これら４つの位置演算部２１７は、それぞれ独立してＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位演算を行う。例えば、メインアンテナ位置演算部Ａ２１７Ａは、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで受信された複数の測位衛星の衛星信号のうち、測位衛星メインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ａから送信されるメイン合成マスク領域データが規定する選択規則に従って選択した測位衛星から発信された衛星信号と、補正データ３０１とに基づいて、メインアンテナ５０Ａの位置を演算し、その結果（測位結果ＱA）をメインアンテナ演算結果統合部２２０に出力する。メイン合成マスク領域データが規定する測位衛星の選択規則としては、例えば、メイン合成マスク領域データで規定されたマスク領域に存在する測位衛星をＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで衛星信号を受信した測位衛星から除き、残りの測位衛星を選択する規則がある。他のメインアンテナ位置演算部２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄでもこれと同様の処理が行われ、結果的に合計４つのメインアンテナ５０Ａの測位結果（測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱD）がメインアンテナ演算結果統合部２２０に出力される。本稿ではメインアンテナ位置演算部２１７が演算する複数の測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDのそれぞれをメインアンテナ５０Ａの第１の位置と称することがある。 5, the main antenna position calculation unit 217 of this embodiment includes a main antenna position calculation unit A217A, a main antenna position calculation unit B217B, a main antenna position calculation unit C217C, and a main antenna position calculation unit D217D. These four position calculation units 217 perform positioning calculations for the GNSS main antenna 50A independently. For example, the main antenna position calculation unit A217A calculates the position of the main antenna 50A based on the satellite signal transmitted from the positioning satellite selected according to the selection rule defined by the main synthesis mask area data transmitted from the positioning satellite main antenna available satellite determination unit A214A among the satellite signals of a plurality of positioning satellites received by the GNSS main antenna 50A, and the correction data 301, and outputs the result (positioning result Q A ) to the main antenna calculation result integration unit 220. The selection rule for the positioning satellites specified by the main composite mask area data is, for example, a rule for excluding the positioning satellites present in the mask area specified by the main composite mask area data from the positioning satellites whose satellite signals are received by the GNSS main antenna 50A, and selecting the remaining positioning satellites. The other main antenna position calculation units 217B, 217C, and 217D perform similar processing, and as a result, a total of four positioning results (positioning results QA , QB , QC , and QD ) of the main antenna 50A are output to the main antenna calculation result integration unit 220. In this document, each of the multiple positioning results QA , QB , QC, and QD calculated by the main antenna position calculation unit 217 may be referred to as a first position of the main antenna 50A.

（メインアンテナ演算結果統合部２２０）
メインアンテナ演算結果統合部２２０は、複数（４つ）のメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄから出力される複数（４つ）の測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDに対して、メイン電波遮蔽領域設定部２１２で演算した類似度に基づく重み付けを行い、当該重み付け後の４つのメインアンテナ５０Ａの位置を単一のアンテナ位置に統合し、当該統合後のアンテナ位置をメインアンテナ５０Ａの位置（最終測位結果Ｑ(t)）としてメインアンテナ位置精度評価部２１９に出力する。本稿ではメインアンテナ演算結果統合部２２０が演算する最終測位結果Ｑ(t)をメインアンテナ５０Ａの第２の位置と称することがある。 (Main Antenna Calculation Result Integration Unit 220)
The main antenna calculation result integration unit 220 weights the multiple (four) positioning results QA, QB , QC , QD output from the multiple (four) main antenna position calculation units 217A, 217B , 217C, 217D based on the similarity calculated by the main radio wave shielding area setting unit 212, integrates the weighted positions of the four main antennas 50A into a single antenna position, and outputs the integrated antenna position as the position of the main antenna 50A (final positioning result Q (t) ) to the main antenna position accuracy evaluation unit 219. In this document, the final positioning result Q (t) calculated by the main antenna calculation result integration unit 220 may be referred to as the second position of the main antenna 50A.

ここで類似度に基づく重み付けの一例について説明する。下記式（１）は、実際のブーム角度及び上部旋回体方位角の組み合わせが図８に示したＳ（θ，φ）のとき、メインアンテナ位置演算部２１７で演算される４つのＱA，ＱB，ＱC，ＱDに重み付けを行って、最終測位結果Ｑ(t)に統合する場合に行う演算の一例である。下記式（１）において、｜ＳＳＸ｜は点Ｓから格子点ＳＸまでの距離を示す（ただし、Ｘは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれか）。式（１）の分母は、点Ｓから格子点ＳＸまでの４つの距離の中から３つを選択する全ての組み合わせ（合計４つの組み合わせ）において、各組み合わせに含まれる３つの距離を乗算した値（例えば、｜ＳＳＡ｜｜ＳＳＢ｜｜ＳＳＣ｜）を全て加算した値になっている。分子は、４つの格子点から１つの格子点Ｓｘ（ただし、Ｘは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれか）を除いた３つの格子点からＳまでの距離と測位結果Ｑｘと乗算し、その乗算値を４つ全ての測位結果について求め、その４つの乗算値を全て加算した値になっている。下記式（１）では、図８に示した座標系において、ＳとＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤとの距離に応じて測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDに対して重みづけが行われ最終測位結果Ｑ(t)が演算される。 Here, an example of weighting based on similarity will be described. The following formula (1) is an example of calculation performed when weighting the four QA , QB , QC , and QD calculated by the main antenna position calculation unit 217 and integrating them into the final positioning result Q (t) when the combination of the actual boom angle and upper rotating body azimuth angle is S(θ,φ) shown in FIG. 8. In the following formula (1), |SS X | indicates the distance from point S to lattice point S X (where X is any of A, B, C, and D). The denominator of formula (1) is a value obtained by adding up all the values (for example, |SS A ||SS B ||SS C |) obtained by multiplying the three distances included in each combination in all combinations (four combinations in total) in which three are selected from the four distances from point S to lattice point S X. The numerator is a value obtained by multiplying the distance from S to three lattice points, excluding one lattice point Sx (where X is any of A, B, C, or D), from the four lattice points, by the positioning result Qx, calculating the multiplied values for all four positioning results, and adding up all four multiplied values. In the following formula (1), in the coordinate system shown in Fig. 8, the positioning results QA , QB , QC , and QD are weighted according to the distances between S and SA , SB , SC , and SD, and the final positioning result Q (t) is calculated.

Figure 0007500420000001
Figure 0007500420000001

（メインアンテナ位置精度評価部２１９）
メインアンテナ位置精度評価部２１９は、メインアンテナ演算結果統合部２２０が出力するメインアンテナ５０Ａの位置データ（最終測位結果Ｑ(t)）が予め定められた精度を満たすかどうかを判定する部分であり、その判定結果とともにメインアンテナ５０Ａの位置データを作業機械位置・方位出力部２２１に出力する。 (Main Antenna Position Accuracy Evaluation Unit 219)
The main antenna position accuracy evaluation unit 219 is a part that judges whether the position data of the main antenna 50A (final positioning result Q (t) ) output by the main antenna calculation result integration unit 220 satisfies a predetermined accuracy, and outputs the position data of the main antenna 50A together with the judgment result to the work machine position/orientation output unit 221.

（サブ電波遮蔽領域設定部２２６）
サブ電波遮蔽領域設定部２２６は、基線ベクトル算出部２２５で演算された基線ベクトルデータと、姿勢統合部２２３から入力する実際の作業装置６の姿勢データ（各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの角度データ）と上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）とに基づいて、作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記憶されたサブアンテナ５０Ｂ用の複数のマスク領域データの中から、実際の作業装置６の姿勢と上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）に最も類似する姿勢と方位角が対応付けられたマスク領域データ（フロント作業装置６によるマスク領域データ）を１つ選択する。このとき、上部旋回体３のロール角・ピッチ角も考慮して類似度を判定しても良い。 (Sub-radio wave shielding area setting unit 226)
The sub radio wave shielded area setting unit 226 selects one mask area data (mask area data by the front working implement 6) in which the attitude and azimuth angle most similar to the attitude of the actual working implement 6 and the azimuth angle (IMU orientation) of the upper rotating body 3 are associated from among the multiple mask area data for the sub-antenna 50B stored in the working implement shielded area mask DB 213, based on the baseline vector data calculated by the baseline vector calculation unit 225, and the actual attitude data of the working implement 6 (angle data of each front member 6A, 6B, 6C) and the azimuth angle (IMU orientation) of the upper rotating body 3 input from the attitude integration unit 223. At this time, the similarity may be determined taking into consideration the roll angle and pitch angle of the upper rotating body 3.

本実施形態では、メイン電波遮蔽領域設定部２１２と同様に、サブ電波遮蔽領域設定部２２６は、実際のブーム角θと上部旋回体方位角φが規定する点Ｓの周囲に位置する４つの格子点ＳA（θa，φa），ＳB（θb，φb），ＳC（θc，φc），ＳD（θd，φd）のうち点Ｓからの距離が最も短い格子点（距離が最も近い格子点）を最も類似する姿勢と方位角と判定し（図８参照）、その姿勢と方位角が対応付けられたマスク領域データをサブアンテナ５０Ｂのマスク領域（フロント作業装置６によるマスク領域データ）として設定する。 In this embodiment, like the main radio wave shielding area setting section 212, the sub radio wave shielding area setting section 226 determines that of four lattice points S ( θa , φa ), S (θb, φb), S ( θc , φc), S ( θd , φd ) positioned around point S defined by the actual boom angle θ and upper rotating body azimuth angle φ , the lattice point closest in distance to point S (the lattice point with the shortest distance) has the most similar attitude and azimuth angle (see FIG . 8 ), and sets mask area data associated with that attitude and azimuth angle as the mask area of the sub-antenna 50B (mask area data by the front working implement 6).

（基線ベクトル算出部２２５）
基線ベクトル算出部２２５は、ＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂで受信された測位信号（電波）と、メインアンテナ概位置算出部２０１から出力されるサブアンテナ用補正データ（メインアンテナ５０Ａの概算位置）又はメインアンテナ演算結果統合部２２０から出力されるメインアンテナ位置（最終測位結果Ｑ(t)）と、サブアンテナ可用衛星判定部２１５から出力されるサブ合成マスク領域データ（後述）とに基づいて、基線ベクトルを演算する。基線ベクトルはメインアンテナ５０Ａからサブアンテナ５０Ｂに向かうベクトルである。なお、メインアンテナ位置（最終測位結果Ｑ(t)）の入力がないときは、サブアンテナ用補正データ（メインアンテナ５０Ａの概算位置）を利用して基線ベクトルを演算できる。また、サブ合成マスク領域データの入力がないときはマスク領域（サブ合成マスク領域）を考慮することなく基線ベクトルを演算できる。 (Baseline Vector Calculation Unit 225)
The baseline vector calculation unit 225 calculates a baseline vector based on the positioning signal (radio wave) received by the GNSS sub-antenna 50B, the sub-antenna correction data (approximate position of the main antenna 50A) output from the main antenna approximate position calculation unit 201 or the main antenna position (final positioning result Q (t) ) output from the main antenna calculation result integration unit 220, and the sub-synthetic mask area data (described later) output from the sub-antenna available satellite determination unit 215. The baseline vector is a vector directed from the main antenna 50A to the sub-antenna 50B. When the main antenna position (final positioning result Q (t) ) is not input, the baseline vector can be calculated using the sub-antenna correction data (approximate position of the main antenna 50A). When the sub-synthetic mask area data is not input, the baseline vector can be calculated without considering the mask area (sub-synthetic mask area).

（サブアンテナ可用衛星判定部２１５）
サブアンテナ可用衛星判定部２１５は、基線ベクトル算出部２２５で演算された基線ベクトルと、姿勢統合部２２３から入力される上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）と、遮蔽物三次元データ記録部２２４から得られる障害物の三次元データとに基づいて、ＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂを基準とした障害物の位置を特定し、それによりＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂの上空を障害物が遮蔽し得る領域のデータ（障害物によるマスク領域データ）を演算する。ただし、油圧ショベル１の周囲に障害物が存在しない場合には障害物によるマスク領域データの演算は省略可能である。また、障害物によるマスク領域データの算出に際して、上部旋回体３のロール角・ピッチ角も考慮しても良い。 (Sub-antenna available satellite determination unit 215)
The sub-antenna available satellite determination unit 215 identifies the position of an obstacle relative to the GNSS sub-antenna 50B based on the baseline vector calculated by the baseline vector calculation unit 225, the azimuth (IMU orientation) of the upper rotating body 3 input from the attitude integration unit 223, and the three-dimensional data of the obstacle obtained from the three-dimensional obstruction data recording unit 224, and thereby calculates data of an area where the obstacle may obstruct the sky above the GNSS sub-antenna 50B (obstacle mask area data). However, if no obstacles exist around the hydraulic excavator 1, the calculation of the obstacle mask area data can be omitted. In addition, the roll angle and pitch angle of the upper rotating body 3 may also be taken into consideration when calculating the obstacle mask area data.

また、サブアンテナ可用衛星判定部２１５は、サブ電波遮蔽領域設定部２２６から送信されるフロント作業装置６によるマスク領域データと、上記の障害物によるマスク領域データとを組合わせて例えば地理座標系（グローバル座標系）上にサブ合成マスク領域データを生成し、生成したサブ合成マスク領域データを基線ベクトル算出部２２５に出力する。サブ合成マスク領域データが規定する合成マスク領域を除いた領域に位置する測位衛星は、ＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂの電気的中心に電波が直接届く、又は、測位において信頼性に足る信号を発信している衛星（可用衛星）となる。 The sub-antenna available satellite determination unit 215 combines the mask area data by the front working implement 6 sent from the sub radio wave shielding area setting unit 226 with the mask area data by the above-mentioned obstacles to generate sub composite mask area data, for example, on a geographic coordinate system (global coordinate system), and outputs the generated sub composite mask area data to the baseline vector calculation unit 225. Positioning satellites located in an area excluding the composite mask area defined by the sub composite mask area data are satellites whose radio waves reach the electrical center of the GNSS sub-antenna 50B directly or which transmit signals that are reliable for positioning (available satellites).

（基線ベクトル精度評価部２１８）
基線ベクトル精度評価部２１８は、基線ベクトル算出部２２５で演算される基線ベクトルの精度を評価する部分である。基線ベクトル精度評価部２１８は、基線ベクトル算出部２２５で演算された基線ベクトルに基づいて当該基線ベクトルの方位精度を算出し、基線ベクトルが規定する方位と基線ベクトルの精度を作業機械方位精度評価部２２２に送信する。 (Baseline Vector Accuracy Evaluation Unit 218)
The baseline vector accuracy evaluation unit 218 is a part that evaluates the accuracy of the baseline vector calculated by the baseline vector calculation unit 225. The baseline vector accuracy evaluation unit 218 calculates the orientation accuracy of the baseline vector based on the baseline vector calculated by the baseline vector calculation unit 225, and transmits the orientation defined by the baseline vector and the accuracy of the baseline vector to the work machine orientation accuracy evaluation unit 222.

（ＩＭＵ方位精度評価部１１８）
ＩＭＵ方位精度評価部１１８は、上部旋回体姿勢計測部１１５が出力するＩＭＵ方位の精度を評価する部分である。ＩＭＵ方位精度評価部１１８は、車載コントローラ４０が取得する下部走行体２の走行動作データ（下部走行体２の走行動作の有無）と、作業機械方位精度評価部２２２からフィードバック出力される基線ベクトルの方位ならびに精度とに基づいて、上部旋回体姿勢計測部１１５が出力するＩＭＵ方位の精度を算出し、ＩＭＵが出力する方位とその精度を作業機械方位精度評価部２２２に送信する。 (IMU orientation accuracy evaluation unit 118)
The IMU orientation accuracy evaluation unit 118 is a part that evaluates the accuracy of the IMU orientation output by the upper rotating structure attitude measurement unit 115. The IMU orientation accuracy evaluation unit 118 calculates the accuracy of the IMU orientation output by the upper rotating structure attitude measurement unit 115 based on the traveling operation data of the lower traveling structure 2 (presence or absence of traveling operation of the lower traveling structure 2) acquired by the on-board controller 40 and the orientation and accuracy of the baseline vector that is feedback output from the work machine orientation accuracy evaluation unit 222, and transmits the orientation output by the IMU and its accuracy to the work machine orientation accuracy evaluation unit 222.

（作業機械方位精度評価部２２２）
作業機械方位精度評価部２２２は、基線ベクトル精度評価部２１８から出力される基線ベクトルの方位及び精度と、ＩＭＵ方位精度評価部１１８から出力されるＩＭＵ方位及びその精度とを受信し、受信したこれらのデータに基づいて、基線ベクトルによる方位とＩＭＵ方位のうち上部旋回体３の方位（作業装置６の方位）を示す値として精度の高い方を選択して作業機械位置・方位出力部２２１に出力する。 (Work machine direction accuracy evaluation unit 222)
The work machine orientation accuracy evaluation unit 222 receives the orientation and accuracy of the baseline vector output from the baseline vector accuracy evaluation unit 218, and the IMU orientation and its accuracy output from the IMU orientation accuracy evaluation unit 118, and based on the received data, selects the orientation based on the baseline vector or the IMU orientation, whichever is more accurate, as a value indicating the orientation of the upper rotating body 3 (orientation of the work implement 6), and outputs it to the work machine position/orientation output unit 221.

（作業機械位置・方位出力部２２１）
作業機械位置・方位出力部２２１は、メインアンテナ位置精度評価部２１９からの出力（メインアンテナ位置）と、作業機械方位精度評価部２２２からの出力（上部旋回体方位）とに基づいてフロント作業装置６の位置と方位を出力する。詳細な説明は省略するが、フロント作業装置６の位置と方位は、フロント作業装置６を制御する場合（目標施工面の上方にフロント作業装置６が保持されるように制御するマシンコントロール）や、フロント作業装置６と目標施工面の関係をモニタ６０に表示する場合（マシンガイダンス）などに利用される。 (Work machine position/direction output unit 221)
The work machine position/orientation output section 221 outputs the position and orientation of the front work implement 6 based on the output (main antenna position) from the main antenna position accuracy evaluation section 219 and the output (upper rotating body orientation) from the work machine orientation accuracy evaluation section 222. Although a detailed explanation will be omitted, the position and orientation of the front work implement 6 are used when controlling the front work implement 6 (machine control that controls the front work implement 6 so that it is held above a target construction surface) and when displaying the relationship between the front work implement 6 and the target construction surface on the monitor 60 (machine guidance), etc.

（フローチャート）
図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃは、本実施形態に係る車載コントローラ４０及びＧＮＳＳ受信機５１で実行されるフロント作業装置６の位置および方位の演算処理の一例をフローチャートでまとめた図である。メインアンテナ５０Ａの位置の演算は主にステップ８０１，８０２，８０３，８０４，８０５，８０６，８２０により行われ、フロント作業装置６の方位の演算（換言すると、ＩＭＵ方位と基線ベクトルの方位のいずれかを利用してフロント作業装置６の方位を演算するか決定する処理）は主に残りのステップにより行われる。 (flowchart)
9A, 9B, and 9C are flowcharts summarizing an example of the calculation process for the position and orientation of the front working implement 6 executed by the on-board controller 40 and the GNSS receiver 51 according to this embodiment. The calculation of the position of the main antenna 50A is mainly performed in steps 801, 802, 803, 804, 805, 806, and 820, and the calculation of the orientation of the front working implement 6 (in other words, the process of determining whether to use the IMU orientation or the orientation of the baseline vector to calculate the orientation of the front working implement 6) is mainly performed in the remaining steps.

（メインアンテナ５０Ａの位置の演算処理）
まず、ステップ８０１において、車載コントローラ４０は下部走行体２が停止しているかどうか判定する。下部走行体２が停止しているか否かは、例えば下部走行体２を駆動する油圧モータの動作がないことや当該油圧モータへの操作信号の出力がないことを検出すれば良い。ＮＯの場合はステップ８９０に進み、車載コントローラ４０によって車体停止判定の解除を行ったのちにステップ８９１に進み、当該時刻の測位処理を終了する（メインアンテナ５０Ａの位置とフロント作業装置６の方位の出力は行わない）。ＹＥＳの場合はステップ８０２とステップ８１０（図９Ｂ）に進む。 (Calculation process of the position of the main antenna 50A)
First, in step 801, the on-board controller 40 determines whether the undercarriage 2 is stopped. Whether the undercarriage 2 is stopped can be determined by, for example, detecting the absence of operation of the hydraulic motor driving the undercarriage 2 or the absence of output of an operation signal to the hydraulic motor. If NO, the process proceeds to step 890, where the on-board controller 40 cancels the vehicle body stop determination, and then proceeds to step 891, where the positioning process for that time is terminated (the position of the main antenna 50A and the orientation of the front working implement 6 are not output). If YES, the process proceeds to step 802 and step 810 (FIG. 9B).

ステップ８０２において、作業装置姿勢計測部１１６は姿勢センサ７５の出力値に基づいてフロント作業装置６の姿勢を演算し、上部旋回体姿勢計測部１１５は姿勢センサ（上部旋回体ＩＭＵ）２３の出力値と直近に演算された基線ベクトルとに基づいて上部旋回体３のＩＭＵ方位を演算する。姿勢統合部２２３は、作業装置姿勢計測部１１６から入力されるフロント作業装置６の姿勢と、上部旋回体姿勢計測部１１５から入力されるＩＭＵ方位とを組合わせて、メイン電波遮蔽領域設定部２１２、サブ電波遮蔽領域設定部２２６およびメインアンテナ演算結果統合部２２０に出力する。 In step 802, the work implement attitude measurement unit 116 calculates the attitude of the front work implement 6 based on the output value of the attitude sensor 75, and the upper rotating body attitude measurement unit 115 calculates the IMU orientation of the upper rotating body 3 based on the output value of the attitude sensor (upper rotating body IMU) 23 and the most recently calculated baseline vector. The attitude integration unit 223 combines the attitude of the front work implement 6 input from the work implement attitude measurement unit 116 and the IMU orientation input from the upper rotating body attitude measurement unit 115, and outputs the result to the main radio wave shielding area setting unit 212, the sub radio wave shielding area setting unit 226, and the main antenna calculation result integration unit 220.

ステップＳ８０３において、メイン電波遮蔽領域設定部２１２は、作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記憶されているメインアンテナ５０Ａの複数のマスク領域データの中から、姿勢統合部２２３から入力される実際のブーム角及び上部旋回体方位角（ＩＭＵ方位）に類似するブーム角及び上部旋回体方位角が割り当てられたマスク領域データ（フロント作業装置６によるマスク領域データ）を類似度が上位のものから４つ（所定数）選択して４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄに出力する。また、メイン電波遮蔽領域設定部２１２は、メインアンテナ概位置算出部２０１で演算されたメインアンテナ概算位置を４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄに出力する。 In step S803, the main radio wave shielding area setting unit 212 selects four (a predetermined number) mask area data (mask area data by the front working implement 6) with the highest similarity from among the multiple mask area data of the main antenna 50A stored in the working implement shielding area mask DB 213, to which a boom angle and upper rotating body azimuth angle similar to the actual boom angle and upper rotating body azimuth angle (IMU azimuth) input from the attitude integration unit 223 are assigned, and outputs the selected data to the four main antenna available satellite determination units 214A, 214B, 214C, and 214D. The main radio wave shielding area setting unit 212 also outputs the main antenna approximate position calculated by the main antenna approximate position calculation unit 201 to the four main antenna available satellite determination units 214A, 214B, 214C, and 214D.

４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄは、それぞれ、メインアンテナ５０Ａの概算位置および上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）と、遮蔽物三次元データ記録部２２４から得られる障害物の三次元データとに基づいて、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの上空を障害物が遮蔽し得る領域のデータ（障害物によるマスク領域データ）を演算する。さらに４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄは、それぞれ、メイン電波遮蔽領域設定部２１２から送信されるフロント作業装置６による４つのマスク領域データのそれぞれに上記の障害物によるマスク領域データを組合わせて４つのメイン合成マスク領域データを生成し、生成した４つのメイン合成マスク領域データを４つのメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄのうち対応するものに出力する。 Each of the four main antenna available satellite determination units 214A, 214B, 214C, and 214D calculates data on the area above the GNSS main antenna 50A that may be blocked by an obstacle (mask area data due to obstacles) based on the estimated position of the main antenna 50A, the azimuth angle (IMU orientation) of the upper rotating body 3, and the three-dimensional data of the obstacle obtained from the three-dimensional data recording unit 224. Furthermore, each of the four main antenna available satellite determination units 214A, 214B, 214C, and 214D generates four main composite mask area data by combining the above-mentioned mask area data due to obstacles with each of the four mask area data by the front working implement 6 transmitted from the main radio wave shielding area setting unit 212, and outputs the four generated main composite mask area data to the corresponding one of the four main antenna position calculation units 217A, 217B, 217C, and 217D.

また、サブ電波遮蔽領域設定部２２６は、作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記憶されているサブアンテナ５０Ｂの複数のマスク領域データの中から、姿勢統合部２２３から入力される実際のブーム角及び上部旋回体方位角に類似するブーム角及び上部旋回体方位角が割り当てられたマスク領域データ（フロント作業装置６によるマスク領域データ）を類似度が最上位のものを１つ選択してサブアンテナ可用衛星判定部２１５に出力する。 The sub-radio wave shielding area setting unit 226 also selects one mask area data (mask area data by the front working implement 6) with the highest similarity from among the multiple mask area data of the sub-antenna 50B stored in the working implement shielding area mask DB 213, to which a boom angle and upper rotating body azimuth angle similar to the actual boom angle and upper rotating body azimuth angle input from the attitude integration unit 223 are assigned, and outputs the selected mask area data to the sub-antenna available satellite determination unit 215.

サブアンテナ可用衛星判定部２１５は、基線ベクトルと、上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）と、遮蔽物三次元データ記録部２２４から得られる障害物の三次元データとに基づいて、ＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂの上空を障害物が遮蔽し得る領域のデータ（障害物によるマスク領域データ）を演算する。ただし、油圧ショベル１の周囲に障害物が存在しない場合には障害物によるマスク領域データの演算は省略可能である。さらに、サブアンテナ可用衛星判定部２１５は、サブ電波遮蔽領域設定部２２６から送信されるフロント作業装置６によるマスク領域データと、上記の障害物によるマスク領域データとを組合わせてサブ合成マスク領域データを生成し、生成したサブ合成マスク領域データを基線ベクトル算出部２２５に出力する。 The sub-antenna available satellite determination unit 215 calculates data on the area above the GNSS sub-antenna 50B that may be blocked by an obstacle (obstacle mask area data) based on the baseline vector, the azimuth angle (IMU orientation) of the upper rotating body 3, and the three-dimensional data of the obstacle obtained from the obstruction three-dimensional data recording unit 224. However, if there are no obstacles around the hydraulic excavator 1, the calculation of the obstacle mask area data can be omitted. Furthermore, the sub-antenna available satellite determination unit 215 generates sub-composite mask area data by combining the mask area data by the front working implement 6 transmitted from the sub radio wave shielding area setting unit 226 with the above-mentioned obstacle mask area data, and outputs the generated sub-composite mask area data to the baseline vector calculation unit 225.

上記のステップ８０３に係る各処理が完了したら、ステップ８０４およびステップ８１１に進む。 Once the processing related to step 803 above is completed, proceed to steps 804 and 811.

ステップ８０４において、４つのメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄは、それぞれ、メインアンテナ概位置算出部２０１から入力されるサブアンテナ用補正データと、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで受信された衛星信号と、対応するメインアンテナ可用衛星判定部２１４から出力されたメイン合成マスク領域データとに基づいて、当該時刻におけるＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの位置（ＱA，ＱB，ＱC，ＱD）を演算し、メインアンテナ演算結果統合部２２０に送信する。４つ全てのメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄにて測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDの送信が完了したらステップ８０５に進む。 In step 804, the four main antenna position calculation units 217A, 217B, 217C, 217D each calculates the position (QA, QB, QC, QD) of the GNSS main antenna 50A at that time based on the sub-antenna correction data input from the main antenna approximate position calculation unit 201, the satellite signal received by the GNSS main antenna 50A, and the main synthesis mask area data output from the corresponding main antenna available satellite determination unit 214, and transmits the position ( QA , QB , QC , QD ) to the main antenna calculation result integration unit 220. When transmission of the positioning results QA , QB , QC , QD has been completed by all four main antenna position calculation units 217A, 217B, 217C, 217D, proceed to step 805.

ステップ８０５において、メインアンテナ演算結果統合部２２０は、４つのメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄにてメインアンテナ５０Ａの測位に用いられたマスク領域データ（フロント作業装置６によるマスク領域データ）に対応付けられたブーム角及び上部旋回体方位角と、姿勢統合部２２３から出力された実際のブーム角及び上部旋回体方位角との類似度（例えば２次元座標系における距離（｜ＳＳＡ｜、｜ＳＳＢ｜、｜ＳＳＣ｜、｜ＳＳＤ｜））に基づいて、各メインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄの測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDにそれぞれ重み付けを行って統合し、基線ベクトル算出部２２５及びメインアンテナ位置精度評価部２１９にメインアンテナ５０Ａの最終測位結果Ｑ(t)を送信する。送信が完了したらステップ８０６に進む。 In step 805, the main antenna calculation result integration unit 220 weights and integrates the positioning results QA, QB, QC, QD of each of the main antenna position calculation units 217A, 217B, 217C, 217D based on the similarity (e.g., distance (|SSA|, |SSB|, |SSC|, |SSD | ) in a two-dimensional coordinate system) between the boom angle and upper rotating body azimuth angle associated with the mask area data (mask area data by the front working implement 6) used in the positioning of the main antenna 50A by the four main antenna position calculation units 217A, 217B , 217C , 217D and the actual boom angle and upper rotating body azimuth angle output from the attitude integration unit 223, and transmits the final positioning result Q( t ) of the main antenna 50A to the baseline vector calculation unit 225 and the main antenna position accuracy evaluation unit 219. When the transmission is completed, the process proceeds to step 806.

ステップ８０６において、メインアンテナ位置精度評価部２１９は、メインアンテナ演算結果統合部２２０から送信される最終測位結果Ｑ(t)の精度（メインアンテナ測位精度）が許容値を満足するかどうか判断し、その判断結果とともに最終測位結果Ｑ(t)を作業機械位置・方位出力部２２１に送信する。送信が完了したらステップ８２０に進む。なお、メインアンテナ測位精度が許容値を満足するか否かは、例えば、最終測位結果Ｑ(t)のバラツキ（例えば所定期間のバラツキ）が所定値以内（例えば１σ以内）に収まるか否かで判定できる。また、本実施形態では、以下に登場する各「精度」が「許容値」を満足するか否かについても同様にバラツキに基づいて判定するものとする。 In step 806, the main antenna position accuracy evaluation unit 219 judges whether the accuracy (main antenna positioning accuracy) of the final positioning result Q (t) transmitted from the main antenna calculation result integration unit 220 satisfies the tolerance, and transmits the final positioning result Q (t) together with the judgment result to the work machine position/orientation output unit 221. When transmission is completed, the process proceeds to step 820. Note that whether the main antenna positioning accuracy satisfies the tolerance can be determined, for example, by whether the variation (e.g., variation over a specified period) of the final positioning result Q (t) falls within a specified value (e.g., within 1σ). Furthermore, in this embodiment, whether each "accuracy" mentioned below satisfies an "allowable value" is also determined based on the variation.

ステップ８２０において、メインアンテナ位置精度評価部２１９は、メインアンテナ演算結果統合部２２０から送信されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位精度が許容値を満たすか否かを判定する。許容値を満たす場合（ＹＥＳの場合）はステップ８２１に進む。一方、許容値を満たさない場合（ＮＯの場合）はステップ８９１に進み、当該時刻の測位処理を終了する（メインアンテナ５０Ａの位置とフロント作業装置６の方位の出力は行わない）
（フロント作業装置６（上部旋回体３）の方位の演算処理）
ステップ８１０において、ＩＭＵ方位精度評価部１１８は、上部旋回体姿勢計測部１１５から送信されたＩＭＵ方位の精度が許容値を満足するかどうか判断し、その判断結果（合否結果）とともにＩＭＵ方位と精度とを作業機械方位精度評価部２２２に送信する。 In step 820, the main antenna position accuracy evaluation unit 219 judges whether or not the positioning accuracy of the GNSS main antenna 50A transmitted from the main antenna calculation result integration unit 220 satisfies the tolerance. If it satisfies the tolerance (YES), the process proceeds to step 821. On the other hand, if it does not satisfy the tolerance (NO), the process proceeds to step 891, where the positioning process at that time is terminated (the position of the main antenna 50A and the orientation of the front working implement 6 are not output).
(Calculation processing of the direction of the front working implement 6 (upper rotating body 3))
In step 810, the IMU orientation accuracy evaluation unit 118 determines whether the accuracy of the IMU orientation transmitted from the upper rotating body attitude measurement unit 115 satisfies the tolerance, and transmits the IMU orientation and accuracy along with the determination result (pass/fail result) to the work machine orientation accuracy evaluation unit 222.

ステップ８１１において、基線ベクトル算出部２２５は、メインアンテナ概位置算出部２０１が出力したサブアンテナ用補正データと、サブアンテナ５０Ｂで受信された測位信号と、直近に（例えば１制御周期前の処理（時刻Ｔ＝ｔ－１）で）メインアンテナ演算結果統合部２２０が算出したメインアンテナ位置（最終測位結果Ｑ(t)）と、そのときに（例えば１制御周期前の処理（時刻Ｔ＝ｔ－１））サブアンテナ可用衛星判定部２１５が出力したサブ合成マスク領域データとに基づいて、基線ベクトルを演算し、それを基線ベクトル精度評価部２１８に送信する。送信が完了したらステップ８１２に進む。 In step 811, the baseline vector calculation unit 225 calculates a baseline vector based on the sub-antenna correction data output by the main antenna approximate position calculation unit 201, the positioning signal received by the sub-antenna 50B, the main antenna position (final positioning result Q (t) ) calculated most recently (for example, in the processing one control cycle ago (time T=t-1)) by the main antenna calculation result integration unit 220, and the sub composite mask area data output by the sub-antenna available satellite determination unit 215 at that time (for example, in the processing one control cycle ago (time T=t-1)), and transmits the baseline vector to the baseline vector accuracy evaluation unit 218. When transmission is completed, proceed to step 812.

ステップ８１２において、基線ベクトル精度評価部２１８は、基線ベクトル算出部２２５から送信された基線ベクトルの方位の精度が許容値を満足するかどうか判断し、その判断結果（合否結果）とともに基線ベクトルの方位とその精度を作業機械方位精度評価部２２２に送信する。 In step 812, the baseline vector accuracy evaluation unit 218 judges whether the accuracy of the orientation of the baseline vector transmitted from the baseline vector calculation unit 225 satisfies the tolerance, and transmits the orientation of the baseline vector and its accuracy together with the judgment result (pass/fail result) to the work machine orientation accuracy evaluation unit 222.

ステップ８１０ならびにステップ８１２が完了したら、ステップ８１３において、作業機械方位精度評価部２２２は、ＩＭＵ方位精度評価部１１８から送信されたＩＭＵ方位とその精度と、基線ベクトル精度評価部２１８から送信された基線ベクトルの方位とその精度とを受信する。 After steps 810 and 812 are completed, in step 813, the work machine orientation accuracy evaluation unit 222 receives the IMU orientation and its accuracy transmitted from the IMU orientation accuracy evaluation unit 118, and the orientation of the baseline vector and its accuracy transmitted from the baseline vector accuracy evaluation unit 218.

ステップ８１３ならびにステップ８２０が完了したら、ステップ８２１において、作業機械方位精度評価部２２２は、ステップ８１３で受信した基線ベクトルの方位の精度が許容値を満たすか否かを判断する。許容値を満たす場合（ＹＥＳの場合）はステップ８２２Ａに進み、許容値を満たさない場合（ＮＯの場合）はステップ８２２Ｂに進む。 After steps 813 and 820 are completed, in step 821, the work machine orientation accuracy evaluation unit 222 determines whether the accuracy of the orientation of the baseline vector received in step 813 satisfies the tolerance. If it does (YES), the process proceeds to step 822A, and if it does not (NO), the process proceeds to step 822B.

ステップ８２２Ａにおいて、作業機械方位精度評価部２２２は、ステップ８１３で受信したＩＭＵ方位の精度が許容値を満たすか否かを判断する。許容値を満たす場合（ＹＥＳの場合）はステップ８２３に進む。一方、許容値を満たさない場合（ＮＯの場合）はステップ８４１に進み、ステップ８０５で取得されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位結果と、ステップ８１１で演算された基線ベクトルとに基づいてフロント作業装置６の位置と方位を算出し、当該時刻における測位処理を終了する。 In step 822A, the work machine orientation accuracy evaluation unit 222 determines whether the accuracy of the IMU orientation received in step 813 meets the tolerance. If the tolerance is met (YES), the process proceeds to step 823. On the other hand, if the tolerance is not met (NO), the process proceeds to step 841, where the position and orientation of the front working implement 6 are calculated based on the positioning result of the GNSS main antenna 50A acquired in step 805 and the baseline vector calculated in step 811, and the positioning process at that time is terminated.

ステップ８２２Ｂにおいて、作業機械方位精度評価部２２２は、ステップ８１３で受信したＩＭＵ方位の精度が許容値を満たすか否かを判断する。許容値を満たす場合（ＹＥＳの場合）はステップ８４０に進み、ステップ８０５で取得されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位結果と、上部旋回体姿勢計測部１１５で演算されたＩＭＵ方位の測位結果とに基づいてフロント作業装置６の位置と方位を算出し、当該時刻における測位処理を終了する。一方、許容値を満たさない場合（ＮＯの場合）はステップ８９１に進み、当該時刻の測位処理を終了する（メインアンテナ５０Ａの位置とフロント作業装置６の方位の出力は行わない）。 In step 822B, the work machine orientation accuracy evaluation unit 222 determines whether the accuracy of the IMU orientation received in step 813 meets the tolerance. If it does meet the tolerance (YES), the process proceeds to step 840, where the position and orientation of the front working implement 6 are calculated based on the positioning result of the GNSS main antenna 50A acquired in step 805 and the positioning result of the IMU orientation calculated by the upper rotating body attitude measurement unit 115, and the positioning process at that time is terminated. On the other hand, if it does not meet the tolerance (NO), the process proceeds to step 891, where the positioning process at that time is terminated (the position of the main antenna 50A and the orientation of the front working implement 6 are not output).

ステップ８２３において、作業機械方位精度評価部２２２は、ＩＭＵ方位の精度が基線ベクトルの方位の精度より良いか否かを判断する。ＩＭＵ方位の精度の方が良い場合（ＹＥＳの場合）はステップ８４０に進み、ステップ８０５で取得されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位結果と、上部旋回体姿勢計測部１１５で演算されたＩＭＵ方位の測位結果とに基づいてフロント作業装置６の位置と方位を算出し、当該時刻における測位処理を終了する。一方、基線ベクトルの方位の精度の方が良い場合（ＮＯの場合）はステップ８４１に進み、ステップ８０５で取得されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位結果と、ステップ８１１で演算された基線ベクトルとに基づいてフロント作業装置６の位置と方位を算出し、当該時刻における測位処理を終了する。 In step 823, the work machine orientation accuracy evaluation unit 222 determines whether the accuracy of the IMU orientation is better than the accuracy of the baseline vector orientation. If the accuracy of the IMU orientation is better (YES), the process proceeds to step 840, where the position and orientation of the front working implement 6 are calculated based on the positioning result of the GNSS main antenna 50A acquired in step 805 and the positioning result of the IMU orientation calculated by the upper rotating body attitude measurement unit 115, and the positioning process at that time is terminated. On the other hand, if the accuracy of the baseline vector orientation is better (NO), the process proceeds to step 841, where the position and orientation of the front working implement 6 are calculated based on the positioning result of the GNSS main antenna 50A acquired in step 805 and the baseline vector calculated in step 811, and the positioning process at that time is terminated.

（効果）
上記のように構成された本実施形態に係る油圧ショベルでは、ブーム角及び上部旋回体方位角の２つを変数とする二次元座標系において、実際のブーム６Ａの角度と上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位角）に距離が近いブーム角及び上部旋回体方位角が対応付けられたマスク領域データを距離が近いものから４つ選択し、その４つのマスク領域データをそれぞれ利用してメインアンテナ５０Ａの４つの測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDを取得し、その４つの測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDに距離に即した重み付けをして最終的な測位結果Ｑ(t)を得ることとした（上記式（１）参照）。このように重み付けを利用してメインアンテナ５０Ａの測位を行うと、フロント作業装置６の姿勢及び方位角の変化に応じてマスク領域データが切り替わっても、当該マスク領域データの切り替えが測位結果に与える影響を低減できるので、測位結果の変化を従前よりも抑制でき、姿勢及び方位角の変化に伴う測位精度の悪化を抑制できる。 (effect)
In the hydraulic excavator according to this embodiment configured as described above, in a two-dimensional coordinate system having two variables, the boom angle and the azimuth angle of the upper rotating structure, four mask area data associated with the boom angle and the azimuth angle of the upper rotating structure 3 that are close in distance are selected from those closest in distance, and four positioning results QA, QB , QC, and QD of the main antenna 50A are obtained using the four mask area data, respectively, and the four positioning results QA , QB , QC , and QD are weighted in accordance with the distance to obtain a final positioning result Q (t) (see formula (1) above). When the positioning of the main antenna 50A is performed using weighting in this manner, even if the mask area data is switched in response to changes in the attitude and azimuth angle of the front working implement 6, the effect of the switching of the mask area data on the positioning result can be reduced, so that changes in the positioning result can be suppressed more than before, and deterioration of the positioning accuracy associated with changes in the attitude and azimuth angle can be suppressed.

また、上記の実施形態では、基線ベクトルの方位とＩＭＵ方位の精度を比較し、基線ベクトルの方位の精度が良い場合にはメインアンテナ５０Ａの最終測位結果と基線ベクトルから上部旋回体３の方位を演算し、一方、ＩＭＵ方位の精度が良い場合にはメインアンテナ５０Ａの最終測位結果とＩＭＵ方位から上部旋回体３の方位を演算することとした。そのため本実施形態によればメインアンテナ５０Ａの測位精度だけでなく上部旋回体方位の精度も向上できる。 In addition, in the above embodiment, the accuracy of the baseline vector orientation and the IMU orientation are compared, and if the accuracy of the baseline vector orientation is good, the orientation of the upper rotating body 3 is calculated from the final positioning result of the main antenna 50A and the baseline vector, whereas if the accuracy of the IMU orientation is good, the orientation of the upper rotating body 3 is calculated from the final positioning result of the main antenna 50A and the IMU orientation. Therefore, according to this embodiment, not only the positioning accuracy of the main antenna 50A but also the accuracy of the upper rotating body orientation can be improved.

（その他）
上記では、ブーム角と上部旋回体方位角の２つの変数を作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３内の複数のマスク領域データに対応付けたが、アーム角、バケット角、上部旋回体のピッチ角、および上部旋回体のロール角のうち少なくとも１つの変数をさらにマスク領域データに対応付けて、メインアンテナ５０Ａ又はサブアンテナ５０Ｂの測位演算に利用するマスク領域データを決定しても良い。この場合、メインアンテナ可用衛星判定部２１４およびメインアンテナ位置演算部２１７は変数の数だけ必要となることは言うまでもない。また、この場合の類似度の判定方法としては、例えば、ｎ個の変数（ブーム角、上部旋回体方位角、アーム角など）の組によって空間上の点を規定できるｎ次元座標系（多次元座標系）において、実際の変数の組（姿勢統合部２２３で統合される数値の組み合わせ）を規定する点とマスク領域データに対応付けられた変数の組を規定する点との距離を演算し、当該距離が近いほど類似度が高いと判定するものがある。 (others)
In the above, the two variables of the boom angle and the azimuth angle of the upper rotating body are associated with a plurality of mask area data in the working device shielded area mask DB 213, but at least one variable of the arm angle, bucket angle, pitch angle of the upper rotating body, and roll angle of the upper rotating body may be further associated with the mask area data to determine the mask area data to be used for the positioning calculation of the main antenna 50A or the sub-antenna 50B. In this case, it goes without saying that the main antenna available satellite determination unit 214 and the main antenna position calculation unit 217 are required as many as the number of variables. In addition, as a method of determining the similarity in this case, for example, in an n-dimensional coordinate system (multidimensional coordinate system) in which a point in space can be defined by a set of n variables (boom angle, azimuth angle of the upper rotating body, arm angle, etc.), a distance is calculated between a point that defines an actual set of variables (a combination of numerical values integrated by the attitude integration unit 223) and a point that defines a set of variables associated with the mask area data, and the closer the distance, the higher the similarity is determined.

上記の例で作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記憶した複数のマスク領域データでは、ブーム６Ａの角度を所定の角度値に固定したまま、残りのフロント部材６Ｂ，６Ｃがそれらの作動範囲においてメインアンテナ５０Ａ又はサブアンテナ５０Ｂの上空視界を遮蔽し得る最大の領域を演算し、その演算結果に基づいてマスク領域を決定した。すなわち、ブーム６Ａによる遮蔽領域は実際のブーム角が考慮されているが、その他のアーム６Ｂとバケット６Ｃによる遮蔽領域は実際の値を考慮していない。そこで、アーム６Ｂとバケット６Ｃについても実際の値を考慮してマスク領域を決定しても良い。 In the above example, with multiple mask area data stored in the work device shielded area mask DB 213, the angle of the boom 6A is fixed at a predetermined angle value, the maximum area in which the remaining front members 6B, 6C can shield the sky view of the main antenna 50A or sub-antenna 50B within their operating range is calculated, and the mask area is determined based on the calculation result. In other words, the shielded area by the boom 6A takes into account the actual boom angle, but the shielded area by the other arms 6B and bucket 6C does not take into account the actual values. Therefore, the mask area for the arm 6B and bucket 6C may also be determined taking into account the actual values.

測位結果の重み付けに利用した式（１）は一例に過ぎず、実際のフロント作業装置６の姿勢と方位と、測位に利用するマスク領域データに対応付けられたフロント作業装置６の姿勢と方位との類似度（例えば座標系上における２点間の距離）に基づく重み付けがなされる式であれば他の式でも構わない。 The formula (1) used to weight the positioning results is merely an example, and any other formula may be used as long as it weights the results based on the similarity (e.g., the distance between two points on a coordinate system) between the actual attitude and orientation of the front working implement 6 and the attitude and orientation of the front working implement 6 associated with the mask area data used for positioning.

図９Ａ，９Ｂ，９Ｃのフローチャートでは、Ｓ８２０，Ｓ８２１，Ｓ８２２Ａ，Ｓ８２２Ｂ，Ｓ８２３において、各演算値の精度とその許容値との比較や、演算値同士の精度の比較を行い、その結果に応じてフロント作業装置６の位置と方位（車***置と方位）の演算プロセスを変更したが、これらの処理は省略しても良い。すなわち、各演算値の精度に関係無く、予め定められたプロセス（例えば図９ＣのＳ８４０とＳ８４１のいずれか一方）を利用してフロント作業装置６の位置と方位を演算しても良い。また、図９ＣのＳ８４０とＳ８４１では、フロント作業装置６の位置と方位のいずれか一方を演算するようにしても良い。また、図９Ａ，９Ｂ，９Ｃの全体の処理の中からＳ８０１－Ｓ８０６，Ｓ８９０，Ｓ８９１のみを実行してメインアンテナ５０Ａの最終測位結果を演算してもよい。 In the flowcharts of Figs. 9A, 9B, and 9C, in S820, S821, S822A, S822B, and S823, the accuracy of each calculated value is compared with its allowable value, and the accuracy of each calculated value is compared with the other calculated values, and the calculation process for the position and orientation (vehicle body position and orientation) of the front working implement 6 is changed depending on the results. However, these processes may be omitted. In other words, the position and orientation of the front working implement 6 may be calculated using a predetermined process (for example, either S840 or S841 in Fig. 9C) regardless of the accuracy of each calculated value. Also, in S840 and S841 in Fig. 9C, either the position or the orientation of the front working implement 6 may be calculated. Also, only S801-S806, S890, and S891 may be executed from the entire process of Figs. 9A, 9B, and 9C to calculate the final positioning result of the main antenna 50A.

なお、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。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications within the scope of the gist of the present invention. For example, the present invention is not limited to those having all of the configurations described in the above-described embodiments, and includes those in which some of the configurations are omitted. Also, it is possible to add or replace some of the configurations of one embodiment with the configurations of another embodiment.

また、上記の車載コントローラ４０および受信機５１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、上記の車載コントローラ４０および受信機５１に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで車載コントローラ４０および受信機５１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。 The components of the vehicle controller 40 and the receiver 51 and the functions and execution processes of the components may be realized in part or in whole by hardware (e.g., by designing the logic for executing each function in an integrated circuit). The components of the vehicle controller 40 and the receiver 51 may be implemented as a program (software) that is read and executed by an arithmetic processing device (e.g., a CPU) to realize the functions of the vehicle controller 40 and the receiver 51. Information related to the program may be stored in, for example, a semiconductor memory (flash memory, SSD, etc.), a magnetic storage device (hard disk drive, etc.), and a recording medium (magnetic disk, optical disk, etc.).

また、上記の各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。 In addition, in the above explanation of each embodiment, the control lines and information lines are those that are considered necessary for the explanation of the embodiment, but they do not necessarily show all the control lines and information lines related to the product. In reality, it can be considered that almost all components are connected to each other.

１…油圧ショベル（作業機械），２…走行体（下部走行体），３…旋回体（上部旋回体），４…運転席，６…フロント作業装置（作業装置），６Ａ…ブーム，６Ｂ…アーム，６Ｃ…バケット，７…無線機，８…ＧＮＳＳ基準局，１１Ａ…ブームシリンダ，１１Ｂ…アームシリンダ，１１Ｃ…バケットシリンダ，２３…姿勢センサ（ＩＭＵ），２４…第２マスク領域，２７…第１マスク領域，３４…第２マスク領域，３７…第１マスク領域，４０…車載コントローラ，５０Ａ…ＧＮＳＳメインアンテナ，５０Ｂ…ＧＮＳＳサブアンテナ，５１…ＧＮＳＳ受信機，５２ａ…マスト（アンテナ支持部材），５２ｂ…マスト（アンテナ支持部材），６０…モニタ，７５Ａ…ブーム姿勢センサ，７５Ｂ…アーム姿勢センサ，７５Ｃ…バケット姿勢センサ，８０…基準局ＧＮＳＳアンテナ，８１…基準局ＧＮＳＳ受信機，８２…基準局コントローラ，８７…無線機，１０２…三次元データ保持・送信部，１１５…上部旋回体姿勢計測部，１１６…作業装置姿勢計測部，１１８…ＩＭＵ方位精度評価部，２０１…メインアンテナ概位置算出部，２１２…メイン電波遮蔽領域設定部，２１３…作業装置遮蔽領域マスクデータベース（ＤＢ），２１４…メインアンテナ可用衛星判定部，２１４Ａ…メインアンテナ可用衛星判定部Ａ，２１４Ｂ…メインアンテナ可用衛星判定部Ｂ，２１４Ｃ…メインアンテナ可用衛星判定部Ｃ，２１４Ｄ…メインアンテナ可用衛星判定部Ｄ，２１５…サブアンテナ可用衛星判定部，２１７…メインアンテナ位置演算部，２１７Ａ…メインアンテナ位置演算部Ａ，２１７Ｂ…メインアンテナ位置演算部Ｂ，２１７Ｃ…メインアンテナ位置演算部Ｃ，２１７Ｄ…メインアンテナ位置演算部Ｄ，２１８…基線ベクトル精度評価部，２１９…メインアンテナ位置精度評価部，２２０…メインアンテナ演算結果統合部，２２１…作業機械位置・方位出力部，２２２…作業機械方位精度評価部，２２３…姿勢統合部，２２４…遮蔽物三次元データ記録部，２２５…基線ベクトル算出部，２２６…サブ電波遮蔽領域設定部，３０１…ＧＮＳＳ補正データ 1...hydraulic excavator (working machine), 2...traveling body (lower traveling body), 3...rotating body (upper rotating body), 4...driver's seat, 6...front working device (working device), 6A...boom, 6B...arm, 6C...bucket, 7...radio, 8...GNSS reference station, 11A...boom cylinder, 11B...arm cylinder, 11C...bucket cylinder, 23...attitude sensor (IMU), 24...second mask area, 27...first mask area, 34...second mask area, 37...first mask area, 40...on-board controller, 50A...GNSS main antenna, 50B...GNSS sub-antenna, 51...GNSS receiver, 52a...mast (antenna support member), 52b...mast (antenna support member), 60...monitor, 75A...boom attitude sensor, 75B...arm attitude sensor, 75C...bucket attitude sensor, 80...reference station GNSS antenna, 81...reference station GNSS receiver, 82...reference station controller, 87...wireless equipment, 102...three-dimensional data holding and transmitting unit, 115...upper rotating body attitude measuring unit, 116...working device attitude measuring unit, 118...IMU orientation Accuracy evaluation unit, 201...main antenna approximate position calculation unit, 212...main radio wave shielding area setting unit, 213...work device shielding area mask database (DB), 214...main antenna available satellite determination unit, 214A...main antenna available satellite determination unit A, 214B...main antenna available satellite determination unit B, 214C...main antenna available satellite determination unit C, 214D...main antenna available satellite determination unit D, 215...sub-antenna available satellite determination unit, 217...main antenna position calculation unit, 217A...main antenna position Calculation unit A, 217B...Main antenna position calculation unit B, 217C...Main antenna position calculation unit C, 217D...Main antenna position calculation unit D, 218...Baseline vector accuracy evaluation unit, 219...Main antenna position accuracy evaluation unit, 220...Main antenna calculation result integration unit, 221...Work machine position and direction output unit, 222...Work machine direction accuracy evaluation unit, 223...Attitude integration unit, 224...Shielding three-dimensional data recording unit, 225...Baseline vector calculation unit, 226...Sub-radio wave shielding area setting unit, 301...GNSS correction data

Claims (8)

旋回体と、
前記旋回体に取り付けられ複数のフロント部材が連結された作業装置と、
複数の測位衛星が発信する信号を受信する第１アンテナ及び第２アンテナと、
前記複数のフロント部材の姿勢情報をそれぞれ取得する複数の第１姿勢センサと、
前記旋回体の姿勢情報を取得する第２姿勢センサと、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号に基づいて、前記第１アンテナから前記第２アンテナへの基線ベクトルを演算し、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報に基づいて前記作業装置の姿勢を演算し、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と前記基線ベクトルとに基づいて前記作業装置の方位を演算するコントローラとを備えた作業機械において、
前記コントローラには、複数のマスク領域データが記憶されており、
前記複数のマスク領域データには、それぞれ、前記作業装置の姿勢及び方位が対応付けられており、
前記複数のマスク領域データのそれぞれに対応付けられた前記作業装置の姿勢及び方位は、前記作業装置の姿勢及び方位を変数とする多次元座標系に設定されており、
前記コントローラは、
前記多次元座標系において、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報に基づいて演算された前記作業装置の姿勢と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と前記基線ベクトルとに基づいて演算された前記作業装置の方位とに、距離が近い姿勢と方位とが対応付けられた２以上の所定数のマスク領域データを前記複数のマスク領域データの中から選択し、
前記第１アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号のうち、前記所定数のマスク領域データのそれぞれに従って選択した測位衛星から発信された信号に基づいて、前記第１アンテナの第１の位置を前記所定数演算し、
前記多次元座標系において、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報に基づいて演算された前記作業装置の姿勢と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と前記基線ベクトルとに基づいて演算された前記作業装置の方位との位置から、前記所定数のマスク領域データに対応付けられた前記作業装置の姿勢及び方位のそれぞれの位置までの距離を前記所定数演算し、
前記所定数の前記第１アンテナの第１の位置と、前記所定数の距離とに基づいて、前記第１アンテナの第２の位置を演算し、
前記第１アンテナの第２の位置と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報とに基づいて、前記作業装置の位置を演算する
ことを特徴とする作業機械。 A rotating body;
A working device attached to the rotating body and having a plurality of front members connected thereto;
a first antenna and a second antenna for receiving signals transmitted by a plurality of positioning satellites;
a plurality of first attitude sensors each acquiring attitude information of the plurality of front members;
A second attitude sensor for acquiring attitude information of the rotating body;
a controller that calculates a baseline vector from the first antenna to the second antenna based on signals of the plurality of positioning satellites received by the first antenna and the second antenna, calculates an attitude of the work device based on attitude information acquired by the plurality of first attitude sensors and the second attitude sensor, and calculates an orientation of the work device based on the attitude information acquired by the second attitude sensor and the baseline vector,
A plurality of mask area data are stored in the controller,
The plurality of mask area data are each associated with an attitude and an orientation of the working device,
the attitude and orientation of the working device associated with each of the plurality of mask area data is set in a multi-dimensional coordinate system having the attitude and orientation of the working device as variables;
The controller:
selecting, from the plurality of mask area data, two or more predetermined numbers of mask area data in which a posture and a direction close to a posture of the working device calculated based on posture information acquired by the plurality of first posture sensors and the second posture sensor and a direction of the working device calculated based on the posture information acquired by the second posture sensor and the baseline vector are associated with each other in the multidimensional coordinate system;
calculating a first position of the first antenna based on signals transmitted from positioning satellites selected according to each of the predetermined number of mask area data from among the signals from the plurality of positioning satellites received by the first antenna;
calculate a predetermined number of distances from a position of the attitude of the working device calculated based on the attitude information acquired by the plurality of first attitude sensors and the second attitude sensor, and a position of the orientation of the working device calculated based on the attitude information acquired by the second attitude sensor and the baseline vector , to each position of the attitude and orientation of the working device associated with the predetermined number of mask area data, in the multidimensional coordinate system;
calculating a second position of the first antenna based on the predetermined number of first positions of the first antenna and the predetermined number of distances;
a position of the working implement is calculated based on the second position of the first antenna and attitude information acquired by the second attitude sensor. 請求項１の作業機械において、
前記コントローラは、前記所定数の前記第１アンテナの第１の位置のそれぞれに前記所定数の距離に基づく重み付けを行うことで前記第１アンテナの第２の位置を演算する
ことを特徴とする作業機械。 2. The work machine of claim 1,
the controller calculates the second position of the first antenna by weighting each of the predetermined number of first positions of the first antenna based on the predetermined number of distances. 請求項１の作業機械において、
前記複数のマスク領域データには、それぞれ、前記複数のフロント部材の姿勢と、前記作業装置の方位とが対応付けられている
ことを特徴とする作業機械。 2. The work machine of claim 1,
a plurality of mask area data each corresponding to a posture of each of the front members and an orientation of the work implement, 請求項３の作業機械において、
前記複数のフロント部材にはブームが含まれており、
前記複数のマスク領域データには、それぞれ、前記ブームの姿勢及び前記作業装置の方位を示す互いに異なる１組の値が対応付けられており、
前記複数のマスク領域データは、それぞれに対応付けられた前記１組の値に前記ブームの姿勢及び前記作業装置の方位を定めたときに、前記複数のフロント部材から前記ブームを除いたフロント部材が取り得る全ての姿勢において、前記ブームを除いたフロント部材が前記第１アンテナの上空を遮蔽する領域に基づいて決定されている
ことを特徴とする作業機械。 4. The work machine according to claim 3,
The plurality of front members include a boom,
a set of values that are different from each other and indicate a posture of the boom and an orientation of the work implement are associated with each of the plurality of mask area data,
the plurality of mask area data are determined based on an area in which the front member excluding the boom blocks the sky above the first antenna in all possible attitudes that the front member excluding the boom can take from the plurality of front members when the attitude of the boom and the orientation of the work implement are set to the set of values associated with each of the plurality of mask area data. 請求項４の作業機械において、
前記複数のマスク領域データに対応付けられた前記ブームの姿勢及び前記作業装置の方位は、前記ブームの角度及び前記作業装置の方位の２つを変数とする二次元座標系に設定されており、
前記コントローラは、
前記複数の第１姿勢センサのうち前記ブームに取り付けられた姿勢センサで取得された姿勢情報と前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報とに基づいて前記ブームの角度を演算し、
前記複数のマスク領域データに対応付けられた前記ブームの角度及び前記作業装置の方位のうち、前記二次元座標系において、前記複数の第１姿勢センサのうち前記ブームに取り付けられた姿勢センサで取得された姿勢情報と前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報とに基づいて演算された前記ブームの角度と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と前記基線ベクトルとに基づいて演算された前記作業装置の方位とからの距離が近いものを前記所定数選択し、
前記第１アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号のうち前記所定数のマスク領域データのそれぞれに従って選択した測位衛星から発信された信号に基づいて、前記第１アンテナの第１の位置を前記所定数演算し、
前記二次元座標系において、前記複数の第１姿勢センサのうち前記ブームに取り付けられた姿勢センサで取得された姿勢情報と前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報とに基づいて演算された前記ブームの角度と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と前記基線ベクトルとに基づいて演算された前記作業装置の方位との位置から、前記所定数のマスク領域データに対応付けられた前記ブームの角度及び前記作業装置の方位のそれぞれの位置までの距離を前記所定数演算し、
前記所定数の前記第１アンテナの第１の位置のそれぞれに前記所定数の距離に基づく重み付けを行うことで前記第１アンテナの第２の位置を演算する
ことを特徴とする作業機械。 5. The work machine according to claim 4,
the boom attitude and the working implement orientation associated with the plurality of mask area data are set in a two-dimensional coordinate system having two variables, the boom angle and the working implement orientation,
The controller:
calculating an angle of the boom based on posture information acquired by a posture sensor attached to the boom among the plurality of first posture sensors and posture information acquired by the second posture sensor;
selecting, from among the angles of the boom and the orientations of the work implement associated with the plurality of mask area data, a predetermined number of angles of the boom and orientations of the work implement that are close in distance in the two-dimensional coordinate system to an angle of the boom calculated based on attitude information acquired by an attitude sensor attached to the boom among the plurality of first attitude sensors and attitude information acquired by the second attitude sensor, and to an orientation of the work implement calculated based on the attitude information acquired by the second attitude sensor and the baseline vector;
Calculating a first position of the first antenna based on a signal transmitted from a positioning satellite selected according to each of the predetermined number of mask area data from among the signals of the plurality of positioning satellites received by the first antenna;
calculate a predetermined number of distances from a position of the boom angle calculated based on posture information acquired by a posture sensor attached to the boom among the plurality of first posture sensors and posture information acquired by the second posture sensor, and a position of the work device orientation calculated based on the posture information acquired by the second posture sensor and the baseline vector, to each position of the boom angle and the orientation of the work device associated with the predetermined number of mask area data, in the two-dimensional coordinate system;
a weighting unit that weights each of the first positions of the predetermined number of the first antennas based on the predetermined number of distances to calculate a second position of the first antennas. 請求項５の作業機械において、
前記所定数は４であることを特徴とする作業機械。 6. The work machine according to claim 5,
A work machine characterized in that the predetermined number is four. 請求項１の作業機械において、
基準局から送信されるＧＮＳＳ補正データを受信するための無線機をさらに備え、
前記コントローラは、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号のうち前記コントローラに記憶された前記複数のマスク領域データに従って選択した測位衛星から発信された信号と、前記ＧＮＳＳ補正データとに基づいて、前記第１アンテナの第１の位置と、前記基線ベクトルとを演算することを特徴とする作業機械。 2. The work machine of claim 1,
Further comprising a radio for receiving GNSS correction data transmitted from the reference station;
a controller that calculates a first position of the first antenna and the baseline vector based on a signal transmitted from a positioning satellite selected from the signals of the plurality of positioning satellites received by the first antenna and the second antenna in accordance with the plurality of mask area data stored in the controller, and the GNSS correction data. 請求項１の作業機械において、
前記複数のマスク領域データに対応付けられた前記複数のフロント部材のそれぞれの姿勢と前記作業装置の方位とは、前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位の合計ｎ個を変数とするｎ次元座標系に設定されており、
前記コントローラは、
前記第１アンテナの第１の位置及び前記基線ベクトルと、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報とに基づいて、前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位を演算し、
前記複数のマスク領域データに対応付けられた前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位のうち、前記ｎ次元座標系において、前記第１アンテナの第１の位置及び前記基線ベクトルと、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢とに基づいて演算された前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位からの距離が近いものを前記所定数選択し、
前記第１アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号のうち前記所定数のマスク領域データのそれぞれに従って選択した測位衛星から発信された信号に基づいて、前記第１アンテナの第１の位置を前記所定数演算し、
前記ｎ次元座標系において、前記第１アンテナの第１の位置及び前記基線ベクトルと、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢とに基づいて演算された前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位の位置から前記所定数のマスク領域データに対応付けられた前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位のそれぞれの位置までの距離を前記所定数演算し、
前記所定数の前記第１アンテナの第１の位置のそれぞれに前記所定数の距離に基づく重み付けを行うことで前記第１アンテナの第２の位置を演算する
ことを特徴とする作業機械。 2. The work machine of claim 1,
the respective attitudes of the plurality of front members and the orientation of the working device associated with the plurality of mask area data are set in an n-dimensional coordinate system having a total of n variables, the respective angles of the plurality of front members and the orientation of the working device;
The controller:
calculating angles of the plurality of front members and an orientation of the working device based on a first position and the baseline vector of the first antenna and attitude information acquired by the plurality of first attitude sensors and the second attitude sensor;
selecting a predetermined number of the angles of the front members and the orientations of the working device that are close to each other in distance from the angles of the front members and the orientations of the working device calculated based on the first position and the baseline vector of the first antenna, and the orientations acquired by the first orientation sensors and the second orientation sensor in the n-dimensional coordinate system, from among the angles of the front members and the orientations of the working device that are associated with the mask area data;
Calculating a first position of the first antenna based on a signal transmitted from a positioning satellite selected according to each of the predetermined number of mask area data from among the signals of the plurality of positioning satellites received by the first antenna;
calculate a predetermined number of distances from the angles of the plurality of front members and the positions of the orientation of the working device calculated based on a first position and the baseline vector of the first antenna, and the orientations acquired by the plurality of first orientation sensors and the second orientation sensor, to the angles of the plurality of front members and the positions of the orientation of the working device associated with the predetermined number of mask area data, in the n-dimensional coordinate system;
a weighting unit that weights each of the first positions of the predetermined number of the first antennas based on the predetermined number of distances to calculate a second position of the first antennas.
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