作业机械的控制系统、作业机械、作业机械的管理系统以及作业机械的管理方法

摘要

一种控制系统，其具备：位置检测装置，其检测作业机械的位置；非接触传感器，其非接触地检测作业机械周围的物体；位置运算部，其至少基于表示物体的位置的地图数据和非接触传感器的检测数据，来计算作业机械的位置；以及诊断部，其比较根据位置检测装置的检测数据导出的作业机械的位置和由位置运算部计算出的作业机械的位置，来诊断位置检测装置的检测数据和位置运算部的计算结果中的某一方是否存在异常。

说明书

技术领域

本发明涉及一种作业机械的控制系统、作业机械、作业机械的管理系统以及作业机械的管理方法。

背景技术

在矿山的挖掘现场有矿山机械行走的情况下，会使用GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统)这样的GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)来获取矿山机械的位置数据。在专利文献1中公开了一种GPS的地图匹配技术。

专利文献1：日本特开平11-325930号公报

发明内容

作为诊断通过GNSS获取的位置数据的精度的方法，已知有例如后述的直接使用GNSS进行诊断的方法(根据定位卫星的配置或接收到数据的定位卫星的数量等进行判断的方法)等诊断方法。但是，在这些诊断方法中，由于受到GNSS的多径或矿山机械的轮胎打滑等的影响，可能难以进行精确的诊断。其中，GNSS的多径是指下述现象：从GNSS卫星发送来的电波在地面或建筑物等进行反射或者在电离层进行反射或折射等，而GNSS接收器经由多个传输路径接收电波，因此所获取的位置数据产生误差。

本发明的目的在于提供一种作业机械的控制系统、作业机械、作业机械的管理系统、作业机械的管理方法，在使用GNSS获取矿山机械的位置数据的情况下，能够对通过GNSS获取的位置数据的精度进行精确地诊断，确切地控制矿山机械的行走。

根据本发明的第一方式，提供一种控制系统，其具备：位置检测装置，其检测作业机械的位置；非接触传感器，其非接触地检测上述作业机械周围的物体；地图数据，其表示上述物体的位置；位置运算部，其至少基于表示上述物体的位置的地图数据和上述非接触传感器的检测数据，来计算上述作业机械的位置；以及诊断部，其比较根据上述位置检测装置的检测数据导出的上述作业机械的位置和由上述位置运算部计算出的上述作业机械的位置，来诊断上述位置检测装置的上述检测数据和上述位置运算部的计算结果中的某一方是否存在异常。

根据本发明的第二方式，提供一种控制系统，其具备：位置检测装置，其检测作业机械的方位；非接触传感器，其非接触地检测上述作业机械周围的物体；地图数据，其表示上述物体的位置；位置运算部，其至少基于表示上述物体的位置的地图数据和上述非接触传感器的检测数据，来计算上述作业机械的方位；以及诊断部，其比较根据上述位置检测装置的检测数据导出的上述作业机械的方位和由上述位置运算部计算出的上述作业机械的方位，来诊断上述位置检测装置的上述检测数据和上述位置运算部的计算结果中的某一方是否存在异常。

根据本发明的第三方式，提供一种作业机械，其具备第一方式或第二方式的控制系统。

根据本发明的第四方式，提供一种作业机械的管理系统，具备向第三方式的作业机械输出用于规定所述行走路径的路线数据的管理装置。

根据本发明的第五方式，提供一种作业机械的管理方法，其包括：通过位置检测装置检测作业机械的位置；通过非接触传感器非接触地检测上述作业机械周围的物体；至少基于表示上述物体的位置的地图数据和上述非接触传感器的检测数据来计算上述作业机械的位置；以及比较根据上述位置检测装置的检测数据导出的上述作业机械的位置和上述计算出的上述作业机械的位置，来诊断上述位置检测装置的上述检测数据和上述作业机械的位置的上述计算结果中的某一方是否存在异常。

根据本发明的方式，提供一种控制系统、作业机械、作业机械的管理系统、作业机械的管理方法，在使用GNSS获取作业机械的位置数据的情况下，能够对通过GNSS获取的位置数据的精度进行精确地诊断，确切地控制作业机械的行走。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的矿山机械的管理系统的一个示例的图。

图2是用于说明实施方式1涉及的自卸车的行走路径的示意图。

图3是实施方式1涉及的自卸车的控制框图。

图4是实施方式1涉及的自卸车的硬件结构图。

图5是实施方式1涉及的自卸车的障碍物传感器的主视图。

图6是表示非接触传感器的检测区域的俯视图。

图7是表示非接触传感器的检测区域的侧视图。

图8是用于说明在实施方式1涉及的控制系统在GPS行走模式时由行走控制器检测位置及方位的方法的图。

图9是用于说明在实施方式1涉及的控制系统在比对导航行走模式时由位置测算控制器的比对导航位置运算部计算位置及方位的方法的图。

图10是用于说明来自GPS接收器的检测信号被输入的定时的图。

图11是用于说明来自比对导航位置运算部的位置数据被输入的定时的图

图12是表示实施方式1涉及的控制系统的地图保存用数据库中存储的地图数据的一部分的图。

图13是放大表示图12中的XIV部的图。

图14是实施方式1涉及的控制系统的流程图的一个示例。

图15是步骤ST4的流程图的一个示例。

图16是步骤ST42的流程图的一个示例。

图17是步骤ST6的流程图的一个示例。

图18是步骤ST64的流程图的一个示例。

图19是表示实施方式1涉及的从地图保存用数据库读取到存储部中的地图数据的一部分区域的一个示例的图。

图20是表示实施方式1涉及的控制系统的激光传感器实际检测出的检测结果的一个示例的图。

图21是表示实施方式1涉及的控制系统的基于激光传感器实际检测出的检测结果由比对导航位置运算部计算出本车辆的位置及方位的状态的一个示例的图。

图22是表示实施方式1涉及的GPS的诊断方法的一个示例的流程图。

符号说明

1 管理系统

2 自卸车(矿山机械)

2E发动机

2G发电机

2S转向装置

3 其它矿山机械

4 矿山机械

5 定位卫星

6 中继器

7 管控设施

9 通信系统

10管理装置

11计算机

12处理装置

13存储装置

13B 数据库

15输入输出部

16显示装置

17输入装置

18无线通信装置

18A 天线

19GPS基站

19A 天线

19B 发送接收装置

19C 天线

20行走控制器(行走控制部)

21车辆主体

22箱斗

23车轮

23B 制动装置

23F 前轮

23M 电动机

23R 后轮

24非接触传感器

24A 雷达

24B 激光传感器

26陀螺仪传感器

27速度传感器

29接口

30控制系统

31GPS接收器(GNSS检测器)

31A 天线

31B 天线

32行走路径生成装置

32A 路径位置存储部

33比对导航位置测算控制器

33A 判断部

33B 比对导航位置运算部(位置运算部)

33C 地图数据生成部

33D 存储部

33E 诊断部

34无线通信装置

34A 天线

35第一通信线

36地图保存用数据库

37第二通信线

38观测点坐标变换部

39观测点可用判断部

40安全控制器

BK土堤

CR破碎机

DPA 卸土场

GR栅格

HL搬运路线

IAH 照射区域

IAV 照射区域

IS交叉点

KF卡尔曼滤波器

LPA 装载场

MI地图数据

RP行走路径

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明涉及的实施方式，但是本发明不限于此。

实施方式1

矿山机械的管理系统的概要

图1是表示实施方式1涉及的矿山机械4的管理系统1的一个示例的图。管理系统1进行矿山机械4的管理。矿山机械4的管理包括矿山机械4的运行管理、矿山机械4的生产率的评价、矿山机械4的操作员的操作技术的评价、矿山机械4的维护、以及矿山机械4的异常诊断中的至少一项。

矿山机械4是指用于矿山中的各种作业的机械类的总称。矿山机械4包括钻探机械、挖掘机械、装载机械、运载机械、破碎机以及作业者所驾驶的车辆中的至少一种。挖掘机械是用于挖掘矿山的矿山机械。装载机械是用于对运载机械装载货物的矿山机械。装载机械包括液压挖掘机、电动挖掘机以及轮式装载机中的至少一种。运载机械包含能够在矿山中移动的自卸车等移动体，是用于搬运货物的矿山机械。货物包括通过挖掘而产生的砂土以及矿石中的至少一种。破碎机对从运载机械投入的土石进行破碎。

在实施方式1中，对通过管理系统1来管理作为能够在矿山中行走的运载机械的自卸车2的示例进行说明。如图1所示，自卸车2在矿山的作业场PA以及通往作业场PA的搬运路线HL中的至少一部分上行走。作业场PA包括装载场LPA以及卸土场DPA中的至少一方。搬运路线HL包括交叉点IS。自卸车2在被设定于搬运路线HL上或作业场PA上的行走路径中行走。在搬运路线HL的旁边设置有物体。在实施方式1中，假设在搬运路线HL的旁边设置的物体是土堤BK。另外，在搬运路线HL的旁边设置的物体可以是侧壁或人工制造的构造物。例如，物体也可以包括金属或混凝土。

自卸车2是能够在矿山中移动的移动体。行走路径被设定为装载场LPA、卸土场DPA以及搬运路线HL中的至少一部分。

装载场LPA是实施将货物装载到自卸车2的装载作业的区域。卸土场DPA是实施从自卸车2卸载货物的卸载作业的区域。至少一部分的卸土场DPA可以设置有破碎机CR。

在实施方式1中，自卸车2是基于来自管理装置10的指令信号在行走路径上自主行走的所谓的无人自卸车。自卸车2的自主行走是指不是根据作业者的操作而行走，而是基于来自管理装置10的指令信号而行走。另外，自卸车2也可以根据作业者的操作而行走。

在图1中，管理系统1具备：在设置于矿山的管控设施7中配置的管理装置10、通信系统9、自卸车2、以及作为与自卸车2不同的其它矿山机械4的矿山机械3。管理装置10设置于矿山的管控设施7，基本上不移动，但是管理装置10也可以是能够移动的。通信系统9在管理装置10与自卸车2与其它矿山机械3之间对数据或指令信号进行无线通信。通信系统9在管理装置10与自卸车2之间、管理装置10与其它矿山机械3之间、以及自卸车2与其它矿山机械3之间，能够进行双向无线通信。在实施方式1中，通信系统9具有多个对数据或指令信号(电波等)进行中继的中继器6。

在实施方式1中，自卸车2的位置以及其它矿山机械3的位置利用RTK-GNSS(RealTime Kinematic-Global Navigation Satellite System，实时动态-全球导航卫星系统)来检测。GNSS是指全球导航卫星系统。作为全球导航卫星系统的一个示例，可列举出GPS。RTK-GNSS具有多个定位卫星5。RTK-GNSS检测由纬度、经度以及高度的坐标数据规定的位置。通过RTK-GNSS检测到的位置是在全局坐标系中规定的绝对位置。通过RTK-GNSS，来检测矿山中自卸车2的位置以及其它矿山机械3的位置。

在以下的说明中，可以将由RTK-GNSS检测到的位置称为GPS位置。GPS位置是绝对位置，是纬度、经度以及高度的坐标数据。在RTK-GNSS中，受到定位卫星5的配置、接收到数据的定位卫星5的数量、电离层、对流层、以及接收来自定位卫星5的数据的天线周边地形中的至少一个的影响，定位的状态(位置精度)会发生变化。定位的状态包括固定解(Fix解)(精度为±1cm到2cm左右)、浮点解(Float解)(精度为±10cm到数米(m)左右)、单点解(Single解)(精度为±数米(m)左右)、以及无法定位(不能定位计算)。

另外，在本说明书中，“绝对位置”并非表示自卸车2的真实位置本身，而表示相对于自卸车2的真实位置精度较高的推定位置。

管理系统1在由水平面内的X轴方向以及与X轴方向正交的水平面内的Y轴方向规定的XY坐标系中，对矿山中的自卸车2的位置及方位和其它矿山机械3的位置及方位进行管理。自卸车2的方位是行走的自卸车2的行进方向。

管理装置

下面，说明在管控设施7中配置的管理装置10。管理装置10对自卸车2发送数据以及指令信号，并从自卸车2接收数据。如图1所示，管理装置10具备计算机11、显示装置16、输入装置17、无线通信装置18以及GPS基站19。

计算机11具备处理装置12、存储装置13以及输入输出部(输入输出接口)15。显示装置16、输入装置17、无线通信装置18以及GPS基站19经由输入输出部15，与计算机11连接。

处理装置12执行与自卸车2的管理有关的各种处理以及与其它矿山机械3的管理有关的各种处理。处理装置12为了进行各种处理，经由通信系统9获取自卸车2的位置数据以及其它矿山机械3的位置数据。

图2是表示在搬运路线HL中行走的自卸车2的示意图。处理装置12设定自卸车2行走的行走路径RP。行走路径RP由路线数据CS规定。路线数据CS是分别规定绝对位置(纬度、经度以及高度的坐标数据)的多个点PI的集合体。即，行走路径RP是经过多个点PI的轨迹。处理装置12具有作为生成用于规定自卸车2的行走路径RP的路线数据CS的路线数据生成部的功能。处理装置12生成路线数据CS，来设定行走路径RP。

存储装置13与处理装置12连接，存储与自卸车2的管理有关的各种数据、以及与其它矿山机械3的管理有关的各种数据。存储装置13存储自卸车2的位置数据以及其它矿山机械3的位置数据。

显示装置16能够显示包含矿山内的搬运路线HL等的地图、自卸车2的位置数据、以及其它矿山机械3的位置数据。输入装置17具有作为能够向处理装置12输入操作信号的操作部的功能。

无线通信装置18具有天线18A，配置于管控设施7，经由输入输出部15与处理装置12连接。无线通信装置18是通信系统9的一部分。无线通信装置18能够接收从自卸车2和其它矿山机械3中的至少一方发送来的数据。通过无线通信装置18接收到的数据被输出到处理装置12，存储在存储装置13中。无线通信装置18能够向自卸车2和其它矿山机械3中的至少一方发送数据。

GPS基站19配置于管控设施7，具备接收来自多个定位卫星5的数据的天线19A和与天线19A连接的发送接收装置19B。发送接收装置19B具备：接收机，其经由天线19A接收来自定位卫星5的数据；以及发送机，其经由无线通信装置18向自卸车2发送数据。发送接收装置19B基于经由天线19A接收到的数据来计算GPS基站19的GPS位置，生成用于校正自卸车2的GPS位置的校正观测数据，并经由无线通信装置18向自卸车2及其它矿山机械3发送校正观测数据。

计算机11具备通信用输入输出部15、处理装置12、以及存储有各种数据库13B的存储装置。

其它矿山机械

下面，说明其它矿山机械3。其它矿山机械3是自卸车2以外的矿山机械，根据作业者的操作而动作。其它矿山机械3具备：处理装置，其包括CPU并且执行与作业内容有关的各种处理；GPS接收器，其检测GPS位置；以及无线通信装置，其与管控设施7的无线通信装置18之间发送接收数据。其它矿山机械3每隔规定时间就将本机的GPS位置发送给管控设施7的无线通信装置18。

自卸车

接着，说明自卸车2。图3是实施方式1涉及的自卸车2的控制框图。图4是实施方式1涉及的自卸车2的硬件结构图。图5是实施方式1涉及的自卸车2的非接触传感器24的主视图。图6是表示非接触传感器24的激光传感器24B的检测区域的俯视图。图7是表示非接触传感器24的激光传感器24B的检测区域的侧视图。

如图4所示，自卸车2具备车辆主体21、箱斗22、车轮23、非接触传感器24和控制系统30。在车辆主体21中，设置有如柴油发动机那样的发动机2E、通过发动机2E动作的发电机2G、以及利用由发电机产生的电力而动作的电动机23M。车轮23包括前轮23F以及后轮23R。通过电动机23M，来驱动后轮23R。另外，发动机2E的动力也可以经由包括扭矩转换器的变速箱传递到后轮23R。此外，在车辆主体21，设置有使前轮23F转向的转向装置2S。在箱斗22，通过装载机械来装载货物。在卸载作业中箱斗22被举高，来从箱斗22卸载货物。

如图4所示，非接触传感器24配置在车辆主体21的前下部。非接触传感器24非接触地检测自卸车2周围的物体。自卸车2周围的物体包括在行走路径RP的旁边存在的物体(土堤BK、侧壁等)。非接触传感器24具有作为非接触地检测自卸车2的前方障碍物的障碍物传感器的功能。

非接触传感器24能够检测物体相对于非接触传感器24(自卸车2)的相对位置。非接触传感器24包含雷达24A以及激光传感器24B。激光传感器24B的分辨率高于雷达24A的分辨率。

雷达24A发射电波，将该电波照射到物体上，并接收由物体反射的电波。由此，雷达24A能够检测物体相对于雷达24A的方向及距离。在实施方式1中，雷达24A在车辆主体21的左右方向上隔开间隔地设置有三个。

激光传感器24B发射激光束，将该激光束照射到物体上，并接收由物体反射的激光束。由此，激光传感器24B能够检测物体相对于激光传感器24B的方向及距离。在实施方式1中，激光传感器24B在车辆主体21的左右方向上隔开间隔地设置有两个。

两个激光传感器24B分别发射上下方向(铅垂方向)上的方位不同的多个激光束，使激光束在左右方向上摆动，以使多个激光束中的各激光束在左右方向(水平方向)上的激光束照射区域IAH成为规定角度。如图6所示，两个激光传感器24B以从两个激光传感器24B照射的激光束的照射区域IAH在左右方向的中央产生重叠的方式使激光束摆动。如图7所示，激光传感器24B向从车辆主体21向下方倾斜的照射区域IAV照射激光束。激光束的照射区域IAH、IAV是激光传感器24B检测物体等的检测区域。以在自卸车2行走时行走路径RP旁边的物体(土堤BK)会配置在激光传感器24B的检测区域内的方式，决定激光传感器24B的设置位置以及激光束的照射区域。另外，雷达24A的照射范围也被规定，在图6及图7中省略了照射范围的图示。

包括雷达24A及激光传感器24B的非接触传感器24经由控制系统30的第二通信线37与比对导航位置测算控制器33连接。比对导航是Scan Matching Navigation的简称。

控制系统

接着，说明控制系统30。图8是用于说明实施方式1涉及的在GPS行走模式中控制系统30的行走控制器20检测位置及方位的方法的图。图9是用于说明实施方式1涉及的在比对导航行走模式中控制系统30的比对导航位置测算控制器33的比对导航位置运算部33B计算位置及方位的方法的图。图10是用于说明来自GPS接收器31的检测信号被输入的定时的图。图11是用于说明来自比对导航位置运算部33B的位置数据被输入的定时的图。图12是表示实施方式1涉及的控制系统30的地图保存用数据库36中存储的地图数据MI的一部分的图。图13是放大表示图12中的XIV部的图。

控制系统30设置于自卸车2。控制系统30使自卸车2按照行走路径RP自主行走。如图3及图4所示，控制系统30具备陀螺仪传感器26、速度传感器27、GPS接收器31、行走路径生成装置32、比对导航位置测算控制器33、行走控制器20、非接触传感器24、无线通信装置34和地图保存用数据库36。此外，控制系统30具备第一通信线35、第二通信线37和安全控制器40。

如图4所示，行走控制器20、行走路径生成装置32、比对导航位置测算控制器33、地图保存用数据库36及安全控制器40与第一通信线35连接，经由第一通信线35进行数据通信。行走控制器20及安全控制器40也与第二通信线37连接，并经由第二通信线37进行数据通信。

陀螺仪传感器26检测自卸车2的方位(方位变化量)。陀螺仪传感器26与行走控制器20连接，将检测数据输出到行走控制器20。行走控制器20基于陀螺仪传感器26的检测数据，计算自卸车2的方位(方位变化量)。

速度传感器27检测车轮23的转速，来检测自卸车2的行走速度。速度传感器27与行走控制器20连接，将检测数据输出到行走控制器20。行走控制器20基于速度传感器27的检测数据和由内置于行走控制器20的计时器测算的时间数据，计算自卸车2的移动距离。

GPS接收器31设置于自卸车2，检测自卸车2的绝对位置(GPS位置)。GPS接收器31与接收来自定位卫星5的数据的天线31A以及接收来自GPS基站19的校正观测数据的天线31B连接。天线31A将基于从定位卫星5接收到的数据的信号输出到GPS接收器31。天线31B将基于接收到的校正观测数据的信号输出到GPS接收器31。GPS接收器31使用来自定位卫星5的数据和来自GPS基站19的校正观测数据，检测天线31A的位置(GPS位置)。

GPS接收器31在检测天线31A的位置的过程中检测是固定解、浮点解和单点解中的哪一种表示检测出的GPS位置的精度。

在检测出是固定解、浮点解和单点解中的某一种表示检测出的GPS位置精度的情况下，GPS接收器31输出检测出的GPS位置的精度并且输出表示GPS位置已被定位计算的定位信号。GPS接收器31在GPS位置是无法定位计算的情况下，输出表示是无法定位的无法定位信号。定位信号或无法定位信号经由行走路径生成装置32输出到行走控制器20及比对导航位置测算控制器33。在实施方式1中，在GPS的位置精度是固定解的情况下，自卸车2能够基于检测出的GPS位置进行自主行走。在GPS的位置精度是浮点解或单点解的情况下，或者在GPS位置是无法定位计算的情况下，自卸车2不能基于检测出的GPS位置进行自主行走。

如图3所示，行走路径生成装置32与连接有天线34A的无线通信装置34连接。无线通信装置34能够接收从管理装置10以及本车辆以外的矿山机械4中的至少一个发送来的指令信号或数据。本车辆以外的矿山机械4包括钻探机械、挖掘机械、装载机械、运载机械以及作业者驾驶的车辆这样的自卸车2以外的矿山机械4和本车辆以外的自卸车2。

无线通信装置34接收从管控设施7的无线通信装置18发送来的指令信号，将其输出到行走路径生成装置32。指令信号包含表示作为本车辆的自卸车2的行走条件的行走条件数据。行走条件数据包含由处理装置12生成的路线数据及自卸车2的行走速度数据。本车辆的路线数据由XY坐标系规定。行走路径生成装置32从无线通信装置34接收路线数据，将其存储在路径位置存储部32A中。此外，行走路径生成装置32将利用GPS进行检测等而得到的作为本车辆的自卸车2的位置数据及方位数据经由无线通信装置34发送到管控设施7的无线通信装置18。此外，行走路径生成装置32与第一通信线35连接，将指令信号发送到比对导航位置测算控制器33或行走控制器20等各种控制器。

行走控制器

行走控制器20将在后文中说明，其接收由GPS接收器31检测出的表示自卸车2的GPS位置的位置数据、以及由比对导航位置测算控制器33的比对导航位置运算部33B计算出的表示自卸车2的绝对位置的位置数据，并基于两者中的至少一方，使自卸车2按照由路线数据规定的行走路径RP自主行走。

行走控制器20为了使自卸车2按照行走路径RP自主行走，不仅获取自卸车2的位置数据，还获取陀螺仪传感器26的检测数据即表示自卸车2的方位(方位变化量)的方位数据、以及作为速度传感器27的检测数据即表示自卸车2的行走速度的行走速度数据。

在实施方式1中，自卸车2主要以两个行走模式按照行走路径RP行走。如图8所示，第一行走模式是GPS行走模式，即，基于GPS接收器31的检测数据、以及通过使用陀螺仪传感器26的检测数据和速度传感器27的检测数据27的推测导航推测出的位置及方位数据，使自卸车2自主行走的GPS行走模式。在使自卸车2以GPS行走模式行走的情况下，实施后述的地图数据生成处理，将在地图数据生成处理中生成的地图数据MI在地图保存用数据库36中随时存储、更新。如图9所示，第二行走模式是比对导航行走模式，即，基于在GPS行走模式时生成、更新的地图数据MI和激光传感器24B的检测数据，使用称为比对导航(Scan MatchingNavigation)的方法计算表示自卸车2的绝对位置的位置及方位数据，并基于计算出的自卸车2的位置及方位数据使自卸车2自主行走。在比对导航行走模式中，自卸车2的位置及方位数据在比对导航位置运算部33B中计算。

推测导航是指基于相对于已知位置的方位(方位变化量)和移动距离(速度)来推测对象物(自卸车2)的当前位置及方位的导航法。自卸车2的方位(方位变化量)使用配置于自卸车2的陀螺仪传感器26检测。自卸车2的移动距离(速度)使用配置于自卸车2的速度传感器27检测。陀螺仪传感器26的检测信号及速度传感器27的检测信号被输出到自卸车2的行走控制器20。

行走控制器20基于来自陀螺仪传感器26的检测信号以及来自速度传感器27的检测信号，使用推测导航的方法每隔规定期间持续更新自卸车2的被推定出的当前位置，并且以使自卸车2按照设定为行走路径RP的路线数据行走的方式生成与自卸车2的行走有关的控制量。控制量包含油门信号、制动信号及转向信号。行走控制器20基于转向信号、油门信号及制动信号，控制自卸车2的行走(操作)。

但是，通过推测导航对本车辆的位置及方位的推测会因轮胎稍稍打滑等原因而容易产生误差。也就是说，如果自卸车2基于推测导航的行走距离较长，则由于陀螺仪传感器26及速度传感器27中的一方或两方的检测误差累积，可能导致推测出的位置(推测位置)与实际位置之间产生较大的误差。其结果，自卸车2可能会偏离由处理装置12生成的路线数据而行走。

在GPS行走模式中，行走控制器20每隔规定期间使用由GPS接收器31检测出的GPS位置数据及方位数据(例如能够将连接本次检测出的GPS位置数据和上一次检测出的GPS位置数据的直线所表示的方向用作方位数据)，对通过推测导航计算(推测)出的自卸车2的位置(推测位置)进行校正，由此避免因推测导航而累积的误差变得过大来使自卸车2行走。在比对导航行走模式中，行走控制器20每隔规定期间使用比对导航位置运算部33B计算出的比对导航位置数据及方位数据，对通过推测导航计算(推测)出的自卸车2的位置(推测位置)及方位(推测方位)进行校正，由此避免因推测导航而累积的误差不会变得过大来使自卸车2行走。

如图10及图11的下方所示，设行走控制器20基于陀螺仪传感器26及速度传感器27的检测结果，通过推测导航推定自卸车2的当前位置的周期为ta[msec]。此外，如图10所示，作为GPS接收器31的检测结果的表示GPS位置的检测信号每隔tb[msec]被输入到行走控制器20。如图10所示，基于推测导航的位置推定频率高于GPS检测器31的检测信号被输入到行走控制器20的频率、即检测GPS位置的频率。因此，每进行数次基于推测导航的位置推定，将GPS位置输入到行走控制器20来校正自卸车2的当前位置，因此基于推测导航产生的误差不会变得过大。

此外，如图11所示，作为比对导航位置运算部33B的运算结果的表示自卸车2的位置及方位的位置数据每隔tc[msec]被输入到行走控制器20。如图10所示，基于推测导航的位置的推定频率高于比对导航位置运算部33B的运算结果被输入到行走控制器20的频率、即比对导航位置计算的频率。因此，每进行数次基于推测导航的位置推定，将通过比对导航位置运算部33B得到的位置数据输入到行走控制器20来校正自卸车2的当前位置，因此基于推测导航产生的误差不会变得过大。

另外，图10及图11所示的频率为：每进行数次推测导航，表示GPS位置的检测信号以及通过比对导航位置运算部33B得到的位置数据就会被输入到行走控制器20，但是也可以将进行推测导航的频率与表示GPS位置的检测信号以及通过比对导航位置运算部33B得到的位置数据被输入到行走控制器20的频率设定成相同程度。

在图8中，对具体的GPS行走模式进行说明。行走控制器20使用速度传感器27的检测数据、以及陀螺仪传感器26的检测数据，通过推测导航计算自卸车2的位置及方位。此外，在GPS接收器31的检测数据被输入到行走控制器20的情况下，通过推测导航计算出的位置及方位和GPS接收器31的检测数据由卡尔曼滤波器KF(Kalman Filter)合并来计算更精确的自卸车2的位置及方位，并将该位置及方位用作自卸车2的当前位置及方位。

比对导航位置测算控制器

如图3所示，比对导航位置测算控制器33具备判断部33A、比对导航(ScanMatching Navigation)位置运算部33B、地图数据生成部33C、存储部33D和诊断部33E。

比对导航位置测算控制器33与第一通信线35连接，经由第一通信线35及行走控制器20获取陀螺仪传感器26的检测数据及速度传感器27的检测数据。此外，比对导航位置测算控制器33经由无线通信装置34、行走路径生成装置32及第一通信线35与GPS接收器31连接，获取GPS接收器31的检测数据。

判断部33A判断由GPS接收器31检测出的GPS位置的误差是否为规定的误差以下。判断部33A判断GPS位置的解是否是固定解。在GPS位置的解是固定解的情况下，判断部33A判断为检测出的自卸车2的GPS位置的精度是高精度，并且GPS位置的误差为规定的误差以下(在这种情况下，在行走控制器20中选择GPS行走模式作为行走模式)。在GPS位置的解是浮点解、单点解或GPS位置是无法定位的情况下，判断部33A判断为检测出的自卸车2的GPS位置的精度是低精度并且GPS位置的误差超过规定的误差(在这种情况下，在行走控制器20中选择比对导航行走模式作为行走模式)。另外，规定的误差是自卸车2通过后述的推测导航能够按照行走路径RP自主行走的GPS位置的误差(精度)。在实施方式1中，GPS接收器31进行GPS位置及解的检测，但是也可以由其它设备(例如判断部33A)进行解的检测。

在判断部33A判断为GPS接收器31检测出的自卸车2的GPS位置的误差为规定的误差以下时(即，GPS行走模式时)，地图数据生成部33C基于通过上述方法计算出的自卸车2的位置及方位、以及激光传感器24B的检测结果，来检测在装载场LPA的外侧、卸土场DPA的外侧、搬运路线HL的外侧中的至少一处以上已设置的土堤BK的位置，并将土堤BK的位置数据作为行走路径RP的地图数据MI随时存储在地图保存用数据库36中。地图数据生成部33C合并自卸车2的位置及方位和激光传感器24B的检测结果，从合并后的数据中删除土堤BK以外的检测结果(例如各种噪点或地面等)，来检测土堤BK的位置。此外，地图数据生成部33C将其保存在地图保存用数据库36中。如图12及图13所示，地图数据MI在俯视方向上表示以规定的大小划分矿山而成的栅格GR在XY坐标系中的位置、以及在各栅格GR中是否存在土堤BK。地图数据MI的各栅格GR中包括是否存在土堤BK，即包括是“0”还是“1”的二进制数据(1位数据)。如图12及图13所示，在实施方式1中，地图数据MI的各栅格GR如果存在土堤BK则作为“1”在图中用黑方块表示，如果没有土堤BK则作为“0”在图中用白方块表示。另外，也可以不使用仅有“0”和“1”的二进制数据，而使用作为0到1的连续值(例如0.5等)数据的地图数据。例如，也可以在某个栅格GR中，基于检测出土堤BK的次数等，使数值从0开始以1为上限逐渐增加。

地图保存用数据库36将土堤BK的位置数据作为地图数据MI来存储。地图保存用数据库36与第一通信线35连接。地图保存用数据库36是由ROM、快闪存储器以及硬盘驱动器中的至少一种构成的外部存储装置(辅助存储装置)。每当地图数据生成部33C检测到与土堤BK有关的检测结果时，地图保存用数据库36都将其作为地图数据MI进行存储。在实施方式1中，每当地图数据生成部33C检测到土堤BK时，地图保存用数据库36中存储的地图数据MI都会被覆盖改写。覆盖改写是指，在“0”的栅格中如果检测到土堤BK则变更为“1”，而在“1”的栅格中即使没有检测到土堤BK，也仍然维持“1”，但是不限于该实施例，也可以是能够将“1”的栅格变更为“0”。

存储部33D是与地图保存用数据库36相比动作速度较快的主存储装置(内部存储装置)。

如果判断部33A判断为由GPS接收器31检测出的自卸车2的GPS位置的误差超过规定的误差(即，比对导航行走模式时)，比对导航位置运算部33B基于陀螺仪传感器26的检测结果、速度传感器27的检测结果、激光传感器24B的检测结果、以及从地图保存用数据库36读取到存储部33D并存储在该存储部33D中的地图数据MI，计算自卸车2的位置及方位。另外，比对导航位置运算部33B也可以不使用存储部33D，而是直接从地图保存用数据库36调用地图数据MI来计算自卸车2的位置及方位。

诊断部33E如后述那样获取GPS接收器31的检测数据、以及比对导航位置运算部33B的计算数据。诊断部33E比较根据GPS检测器31的检测数据导出的自卸车2的GPS位置(绝对位置)和由比对导航位置运算部33B计算出的自卸车2的绝对位置，来诊断GPS检测器31的检测数据的精度。

如图9所示，比对导航位置运算部33B在比对导航行走模式时通过粒子滤波器PF(Particle Filter)来合并陀螺仪传感器26的检测数据、速度传感器27的检测数据、激光传感器24B的检测数据、以及存储在地图保存用数据库36中的地图数据MI，来计算自卸车2的位置及方位。具体的计算方法将在后文中说明。

此外，如图3所示，比对导航位置测算控制器33具备观测点坐标变换部38和观测点可用判断部39。观测点坐标变换部38考虑本车辆的位置及方位，将以相对于激光传感器24B的方向及距离规定的坐标所表示的激光传感器24B的检测结果的位置变换成XY坐标系。由观测点坐标变换部38变换了坐标的检测结果的位置除了用X轴方向和Y轴方向，还用与X轴方向及Y轴方向正交的高度方向(Z轴方向)来规定。观测点可用判断部39从被观测点坐标变换部38变换了坐标的检测结果中如上述那样去除各种噪点以及距地表规定高度以下的检测结果(地面)等。观测点可用判断部39将合成后的检测结果输出到地图数据生成部33C(用于在GPS行走模式时生成地图数据)和比对导航位置运算部33B(用于在比对导航行走模式时计算本车辆的位置及方位)双方。

安全控制器40基于雷达24A及激光传感器24B的检测信号，求取自卸车2与物体(土堤BK、侧壁或障碍物等)的相对位置。安全控制器40使用与物体的相对位置，生成用于控制油门、制动装置23B及转向装置2S中的至少一个的指令，将其输出到行走控制器20。行走控制器20基于从安全控制器40获取的指令来控制自卸车2，避免自卸车2与物体发生碰撞。

行走模式的决定方法

接着，对实施方式1涉及的自卸车2的行走模式的一个示例进行说明。图14是实施方式1涉及的控制系统30的流程图的一个示例。图15是图14的步骤ST4的流程图的一个示例。图16是图15的步骤ST42的流程图的一个示例。图17是图14的步骤ST6的流程图的一个示例。图18是图17的步骤ST64的流程图的一个示例。图19是表示实施方式1涉及的从地图保存用数据库36读取到存储部33D中的地图数据MI的一部分区域的一个示例的图。图20是表示实施方式1涉及的控制系统30的激光传感器24B实际检测出的检测结果的一个示例的图。图21是表示实施方式1涉及的控制系统30的基于激光传感器24B实际检测出的检测结果而由比对导航位置运算部33B计算出本车辆的位置及方位的状态的一个示例的图。

控制系统30的行走控制器20执行按照设定为行走路径RP的路线数据使自卸车2通过推测导航行走的步骤ST1。另外，如图10、图11所示，在基于推测导航的位置推定的频率高于来自GPS接收器31的GPS位置检测频率的情况下，在步骤ST1中实施多次推测导航。

接着，在GPS接收器31检测出GPS位置之后，比对导航位置测算控制器33的判断部33A执行步骤ST2，判断由GPS接收器31检测出的自卸车2的GPS位置的误差是否为规定的误差以下，即，GPS位置的精度是否是高精度。具体而言，比对导航位置测算控制器33的判断部33A判断由GPS接收器31检测出的GPS位置的解是否是固定解。在比对导航位置测算控制器33的判断部33A判断为由GPS接收器31检测出的GPS位置的解是固定解、即判断为由GPS接收器31检测出的自卸车2的GPS位置的误差为规定的误差以下时(步骤ST2：“是”)，将该判断结果发送到行走控制器20，行走控制器20转换成GPS行走模式或者在已经是GPS行走模式的情况下继续GPS行走模式(ST3)。

接着，通过地图数据生成部33C来实施地图数据生成处理(步骤ST4)，地图数据生成部33C生成地图数据MI。具体而言，比对导航位置测算控制器33执行步骤ST4，即，基于由GPS接收器31检测出的自卸车2的GPS位置、以及通过推测导航计算出的位置及方位，使自卸车2按照路径位置存储部32A存储的路线数据自主行走，并且从激光传感器24B的检测结果中提取与土堤BK有关的检测结果，将提取出的与土堤BK有关的检测结果作为行走路径RP的地图数据MI存储在地图保存数据库36中。

详细而言，首先，观测点坐标变换部38考虑自卸车2的位置及方位，将以相对于激光传感器24B的方向及距离规定的坐标所表示的激光传感器24B的检测结果的位置变换为由X-Y坐标表示的坐标的位置(步骤ST41)。

观测点可用判断部39从由观测点坐标变换部38变换了坐标的检测结果中提取与土堤BK有关的检测结果(步骤ST42)。观测点可用判断部39在提取与土堤BK有关的检测结果时，首先，去除由观测点坐标变换部38变换了坐标的检测结果的各种噪点(步骤ST421)。具体而言，作为噪点，观测点可用判断部39从由观测点坐标变换部38变换了坐标的检测结果中去除：反射强度较低的检测结果、被认为是激光束穿过透明物体的检测结果、被认为是激光束检测出灰尘的检测结果、被认为是激光束由地面反射的检测结果、以及被认为是激光束检测出地面上的土块的检测结果。

观测点可用判断部39从由观测点坐标变换部38变换了坐标的检测结果中去除距离为最大距离以上的检测结果、以及距离为最小距离以下的检测结果(步骤ST422)。在实施方式1中，去除最大距离以上的检测结果是为了去除因太阳光产生的噪点，去除最小距离以下的检测结果是为了去除距激光传感器24B近距离产生的浓尘的噪点。

观测点可用判断部39从由观测点坐标变换部38变换了坐标的检测结果中去除距地表规定高度以下的检测结果(步骤ST423)。去除距地表规定高度以下的检测结果是为了去除土堤BK以外的位于搬运路线上的土块等的检测。这样，观测点可用判断部39通过从检测结果中去除各种噪点等，能够从激光传感器24B的整体检测结果中提取与土堤BK有关的检测结果。通过这些处理，能够大幅削减处理前的激光传感器24B的检测结果的数量，从而能够减轻各控制器的计算负荷及通信负荷。

观测点可用判断部39将去除了各种噪点等的检测结果输出到地图数据生成部33C，地图数据生成部33C将由XY坐标系表示位置的作为上述检测结果的土堤BK的位置作为由栅格GR构成的地图数据MI以覆盖改写的方式存储在地图保存用数据库36中(步骤ST43)。如上所述，“覆盖改写”是指如果此前为“0”(不存在)状态的栅格中新输入有检测出土堤BK这样的检测结果，则变更为“1”(存在)状态，而此前为“1”状态的栅格中即使新输入有不存在土堤这样的检测结果，也仍然维持“1”状态。此外，控制系统1通过执行步骤ST1至步骤ST4，在由GPS接收器31检测出的自卸车2的GPS位置的误差为规定的误差以下而继续GPS行走模式的期间，一直从激光传感器24B的检测结果中提取与土堤BK有关的检测结果并将提取出的与土堤BK有关的检测结果以覆盖改写的方式随时存储在行走路径RP的地图数据MI中。

此外，在比对导航位置测算控制器33的判断部33A判断为由GPS接收器31检测出的GPS位置的解并非固定解、即判断为由GPS接收器31检测出的自卸车2的GPS位置的误差超过规定的误差时(步骤ST2：“否”)，将该判断结果发送到行走控制器20，行走控制器20转换成比对导航行走模式，或者在已经是比对导航行走模式的情况下继续比对导航行走模式(ST5)。

具体而言，比对导航位置运算部33B基于激光传感器24B的检测数据和在地图保存用数据库36中存储并读取到存储部33D中的地图数据MI，计算自卸车2的位置及方位，使自卸车2按照行走路径RP行走(步骤ST6)。即，比对导航位置测算控制器33通过比对激光传感器24B的检测结果和地图保存用数据库36存储的地图数据MI，来计算自卸车2的位置及方位。另外，在比对导航行走模式时，在通过推测导航和比对导航位置运算部33B计算位置及方位的计算频率为图11所示的状态的情况下，还是在进行了数次推测导航之后，比对导航位置运算部33B才进行位置及方位的计算。在这种情况下，作为自卸车2的当前位置及方位，也可以采用由比对导航位置运算部33B计算出的位置及方位来替代此前通过推测导航推定出的自卸车2的位置及方位。

具体而言，观测点坐标变换部38考虑自卸车2的当前位置及方位，将以相对于激光传感器24B的方向及距离规定的坐标所表示的激光传感器24B的检测结果的位置变换为X-Y坐标的位置(步骤ST61)。观测点可用判断部39从由观测点坐标变换部38变换了坐标的检测结果中提取与土堤BK有关的检测结果(步骤ST62)。另外，步骤ST61是与步骤ST41相同的处理，步骤ST62是与步骤ST42相同的处理，因此省略详细的说明。

比对导航位置运算部33B进一步对由观测点可用判断部39去除了噪点的检测结果进行间隔剔除(步骤ST63)。具体而言，激光传感器24B的检测结果中的、被检测出的彼此距离较近的点从几何学关系来看对位置测算的精度帮助不大。因此，仅保留检测结果中相隔规定距离的检测结果，而去除其它检测结果。通过步骤ST63的处理，能够大幅削减激光传感器24B的检测结果，从而能够减轻接下来的比对导航位置运算部33B的计算负荷。

如上所述，比对导航位置运算部33B通过粒子滤波器PF合并陀螺仪传感器26的检测数据、速度传感器27的检测数据、激光传感器24B的检测数据、以及在地图保存用数据库36中存储并读取到存储部33D中的地图数据MI，来计算自卸车2的位置及方位(步骤ST64)。

如图19所示，比对导航位置运算部33B基于从地图保存用数据库36读取到存储部33D中的地图数据MI，根据激光传感器24B的检测结果来计算自卸车的当前位置及方位，但是考虑到计算成本，地图数据MI的数据量或激光传感器24B的检测数据量是有限的，基于激光传感器24B的检测结果瞬时计算自卸车2的真实位置及方位实际上难以实现。因此，如下述那样，通过使用在被预测为在某一时点存在自卸车2的范围内假想地配置的多个点(粒子)PA，来计算在计算成本被抑制的基础上接近真实值的自卸车2的位置及方位。

具体而言，比对导航位置运算部33B基于陀螺仪传感器26的检测数据及速度传感器27的检测数据，在被预测为在某一时点存在自卸车2的范围内假想地配置多个粒子PA，并计算各粒子PA的位置及方位(步骤ST641)。另外，各粒子PA的位置及方位的计算也可以使用推测导航。

在图19所示的地图数据MI中，各个方块是栅格GR。并且，涂色的栅格DR1是检测出土堤BK的栅格，涂白的栅格表示没有检测到土堤BK的栅格。图20示出了激光传感器24B实际检测出的检出数据DR2。在步骤ST641之后，针对图19所示的多个粒子逐个分别进行似然计算(ST642)。具体而言，将预测出基于在步骤ST641中计算出的一个粒子PA的位置及方位使用激光传感器24B检测出土堤BK时会检测出的土堤的预测检出结果与图20所示的激光传感器24B实际检测出的检出数据DR2进行比对，根据其一致程度针对各粒子进行似然计算(评级)。地图数据MI中被检测有土堤BK的栅格DR1与激光传感器24B实际检测出的检出数据DR2一致程度越高等级(似然)越高。这样的似然计算针对各粒子进行，并将计算出的似然归一化(步骤ST642)。

根据各粒子PA的位置及方位和各粒子的似然进行加权等处理，来计算最终自卸车2存在的概率最高的位置及方位的最终推定值(期待值)PO(步骤ST643)。即，最终推定值PO未必是从某一粒子PA存在的位置中选择的。如图21所示，通过上述方法，比对导航位置运算部33B计算地图数据MI中的被检测有土堤BK的栅格DR1最相似于激光传感器24B实际检测出的检出数据DR2的自卸车的位置及方位(最终推定值PO)。比对导航位置运算部33B在计算出最终推定值PO时，还计算最终推定值PO的推定精度、可靠度(步骤ST643)。另外，在图19至图21中，用较密的平行斜线表示存在土堤BK的栅格GR，用较疏的平行斜线表示实际的土堤BK的检测结果。

比对导航位置运算部33B对计算出的自卸车2的位置及方位实施各种诊断(步骤ST644)。具体而言，如果计算出的自卸车2的位置及方位符合下述某种条件，则比对导航位置运算部33B舍弃计算出的自卸车2的位置及方位，再次进行同样的计算：根据激光传感器24B在故障中检测出的检测结果计算出的；根据陀螺仪传感器26在故障中检测出的检测结果计算出的；根据少于规定数的激光传感器24B的检测结果计算出的；使用可靠度低于规定的可靠度、整体上各粒子的似然低于规定值、推定精度低于规定值、与通过推测导航推定出的位置及方位的偏差大于规定值等存在问题的地图数据MI而检测出的。另外，在根据各种诊断而属于上述条件中的某一种的状态持续规定期间的情况下，行走控制器20可以输出用于控制使车辆主体21停止的制动装置23B的指令。

此外，如果计算出的自卸车2的位置及方位不符合步骤ST644中的各种诊断，则比对导航位置运算部33B视为计算出的位置及方位是自卸车的当前位置及方位，行走控制器20再次执行推测导航(步骤ST1)，控制自卸车2的行走(操作)以使自卸车2按照行走路径RP行走。这样，控制系统30执行步骤ST1、步骤ST2、步骤ST5及步骤ST6，由此在由GPS接收器31检测出的自卸车2的GPS位置的误差超过规定的误差而继续比对导航行走模式的期间，继续通过比对激光传感器24B的检测结果和地图保存用数据库36存储的行走路径RP的地图数据MI来计算自卸车2的位置及方位，并且行走控制器20基于由比对导航位置测算控制器33计算出的自卸车2的位置及方位，通过推测导航使自卸车2按照行走路径RP行走。

GPS检测器31的检测数据的诊断方法

如上所述，在自卸车2在行走路径RP中行走的情况下，对于通过推测导航导出的自卸车2的位置及方位，在GPS行走模式的情况下基于由GPS接收器31检测出的GPS位置，在比对导航行走模式的情况下基于由比对导航位置运算部33B计算出的位置及方位，来校正自卸车2的当前位置及方位。在以下的说明中，可以将使用由GPS接收器31检测出的检测数据即GPS位置来控制自卸车2的行走称为GPS行走，将使用由比对导航位置运算部33B计算出的位置及方位来控制自卸车2的行走称为比对导航行走。

在GPS行走中，例如因被称为多径的现象，存在由GPS接收器31获取的自卸车2的位置数据中包含误差的可能性。在矿山的挖掘现场中，有时在自卸车2的周围会存在较高的山。此外，在通过露天开采的方法进行挖掘的情况下，会在自卸车2的周围形成壁面。受到这些山或壁面的影响，多径发生的可能性较高。在发生多径时，由GPS接收器31获取的自卸车2的位置数据的精度会下降。

在实施方式1中，由GPS接收器31检测出的检测数据的误差程度由判断部33A诊断。判断部33A通过判断GPS位置的解是否是固定解来诊断GPS检测器31的检测数据的误差(精度)。但是，在发生多径现象的情况下，使用判断部33A进行诊断时，存在被判断为固定解但是GPS检测器31的检测数据的误差却较大的可能性，在GPS行走模式时自卸车2难以精确地沿着行走路径RP行走。

可以考虑下述方法：对通过推测导航推测出的自卸车2的位置和使用GPS接收器31检测出的自卸车2的位置进行比较，来诊断GPS接收器31的检测数据。但是，基于推测导航的自卸车2的推定位置因轮胎打滑等原因，其精度本来不高，因此在使用推测导航进行诊断时，也存在难以进行精确诊断的可能性。

在实施方式1中，通过诊断部33E使用由比对导航位置运算部33B计算出的自卸车2的位置数据，来诊断GPS接收器31的检测数据。诊断部33E对根据GPS检测器31的检测数据导出的自卸车2的位置和由比对导航位置运算部33B计算出的自卸车2的位置进行比较，来诊断GPS检测器31的检测数据。由比对导航位置运算部33B计算出的自卸车2的位置是在步骤ST644中实施了各种诊断之后的结果，被确认具有一定的精度及可靠性，因此能够作为比较对象使用。

另外，在由比对导航位置运算部33B计算自卸车2的位置时使用地图数据MI。地图数据MI是基于GPS检测器31的检测数据和激光传感器24B的检测数据生成的。在地图数据生成处理中，存在发生多径现象而GPS检测器31的检测数据中包含误差的可能性。是否发生因多径而引起的位置数据的误差或误差的程度受到地形或电离层的影响。矿山的地形因挖掘作业而每天发生着变化。即，根据挖掘作业的进展状况，是否发生多径或发生的程度每天发生着变化。此外，是否发生因电离层的影响而引起的多径或发生的程度也随着时间段或一年内的所处时期发生变化。因此，定期地重新制作地图数据(更新)，在不同的多个期间的各期间内实施地图数据生成处理，并将各期间内生成的地图数据合并(例如平均化)，由此能够生成减小了多径影响的地图数据。即，定期地更新地图数据或合并在不同期间的各期间内生成的多个地图数据，由此能够生成可靠性较高的地图数据。通过使用该地图数据，能够减小由比对导航位置运算部33B计算的自卸车2的位置的误差。

接着，对GPS接收器31的诊断方法的一个示例进行说明。图22是表示实施方式1涉及的GPS接收器31的诊断方法的流程图。

在GPS行走模式中，自卸车2在行走路径RP上行走。在自卸车2行走时，GPS检测器31接收来自GPS卫星5的电波，将检测数据输出到诊断部33E。此外，同时激光传感器24B检测土堤BK。激光传感器24B的检测结果经由观测点坐标变换部38、观测点可用判断部39输出到比对导航位置运算部33B及地图生成部33C双方。在上述的前提说明中，在GPS行走模式时比对导航位置运算部33B不需要进行自卸车2的位置计算，但是在本实施方式中，比对导航位置运算部33B比对在地图保存用数据库36中存储并读取到存储部33D中的地图数据和激光传感器24B的检测数据，来计算自卸车2的位置数据。比对导航位置运算部33B将计算出的自卸车2的位置数据输出到诊断部33E。

诊断部33E对根据GPS检测器31的检测数据导出的自卸车2的位置和由EMS位置运算部33B计算出的自卸车2的位置进行比较(步骤ST70)。

诊断部33E判断根据GPS检测器31的检测数据导出的自卸车2的位置与由比对导航位置运算部3B计算出的自卸车2的位置之差(距离等)是否为阈值以上(步骤ST72)。

在步骤ST72中，在判断基于GPS检测器31导出的位置与由比对导航位置运算部33B计算出的位置之差并非阈值以上的情况下(步骤ST72：“否”)，判断为GPS检测器31没有异常，结束处理。

在步骤ST72中，在判断基于GPS检测器31导出的位置与由比对导航位置运算部33B计算出的位置之差为阈值以上的情况下(步骤ST72：“是”)，判断为GPS接收器31的检测数据存在异常(步骤ST73)。

在步骤ST72中由诊断部33E判断基于GPS检测器31导出的位置与由比对导航位置运算部33B计算出的位置之差在阈值以上，并且在步骤ST73中判断为GPS接收器31的检测数据存在异常的情况下，诊断部33E判断差在阈值以上的状态是否超过了规定时间(步骤ST74)。

在步骤ST74中，在由诊断部33E判断为差在阈值以上的状态(GPS接收器31的检测数据中存在误差的状态)没有超过规定时间的情况下(步骤ST74：“否”)，结束处理。

在步骤ST74中，在由诊断部33E判断为差在阈值以上的状态(GPS接收器31的检测数据中存在误差的状态)超过了规定时间的情况下(步骤ST74：“是”)，作为行走控制部发挥功能的行走控制器20使自卸车2的行走停止(步骤ST75)。

另外，在步骤ST72中，在由诊断部33E判断基于GPS检测器31导出的位置与由比对导航位置运算部33B计算出的位置之差在阈值以上的情况下，行走控制器20也可以不使用GPS行走模式，而是切换为比对导航行走模式使自卸车2基于设定的路线数据行走。切换为比对导航行走模式的时刻可以是第一次判断为上述差在阈值以上的时刻，也可以是判断为差在阈值以上的状态超过了规定时间的时刻。

此外，在步骤ST71中，在由诊断部33E判断基于GPS检测器31导出的位置与由SMN位置运算部33B计算出的位置之差在阈值以上的情况下，也可以判断为GPS接收器31的检测数据和SMN位置运算部33B的计算结果中的某一方存在异常。

并且，在判断为GPS接收器31的检测数据和SMN位置运算部33B的计算结果中的某一方存在异常，并且SMN位置运算部33B的计算结果的推定精度或可靠度为规定值以下的情况下，也可以利用GPS行走模式继续行走。

作用及效果

如以上说明的那样，根据实施方式1，使用由比对导航位置运算部33B计算出的自卸车2的位置数据来诊断GPS检测器31的检测数据，因此能够不受多径等影响地诊断由GPS检测器31获取的位置数据精度或GPS检测器31本身的异常。如上所述，如果发生多径现象，则GPS接收器31难以自我诊断。在使用推测导航进行诊断时，因受到自卸车2的打滑等的影响，可能导致其诊断精度下降。根据实施方式1，使用由比对导航位置运算部33B计算出的自卸车2的位置数据来诊断GPS检测器31的检测数据，因此能够诊断由GPS检测器31获取的位置数据精度或GPS检测器31本身的异常。而且，在诊断为由GPS检测器31获取的位置数据包含规定值以上的误差或者GPS检测器31存在异常的情况下，从GPS行走模式切换为比对导航行走模式，由此能够确切地控制自卸车2的行走。

此外，根据实施方式1，在由诊断部33E判断为根据GPS检测器31的检测数据导出的自卸车2的位置与由比对导航位置运算部33B计算出的自卸车2的位置之差在阈值以上的状态超过了规定时间的情况下，行走控制器20使自卸车2的行走停止。由此，能够防止自卸车2受到损害于未然。

其它实施方式

另外，在上述实施方式1中，在比对导航行走时以及地图数据生成处理中，使用非接触传感器24中的激光传感器24B的检测数据。在比对导航行走时以及地图数据生成处理中的至少一方，也可以使用非接触传感器24中的雷达24A的检测数据。另外，非接触传感器24是能够测算与自卸车2周围的物体的相对位置的测距传感器即可。例如，也可以使用获取自卸车2周围的物体的光学图像的照相机作为非接触传感器24。

上述各个实施方式的结构要素包括本领域技术人员能够容易想到的结构要素、实质相同的结构要素、所谓的等同范围的结构要素。此外，上述各个实施方式的结构要素能够适当地组合。此外，还存在不利用其中一部分结构要素的情况。

在上述实施方式中，在处理装置12中设定了路线数据及目标行走速度，但也可以是处理装置12仅提供路线数据，而在行走控制器20侧设定目标行走速度。

此外，在上述实施方式中，作为比对导航位置运算部33B计算自卸车2的位置及方位的方法，使用了图17、图18的流程图中记载的方法，但是不限于该方法，只要是比较激光传感器24B的检测结果和所保存的地图数据来计算自卸车2的当前位置及方位的方法，就可以是任意方法。

此外，在上述实施方式中，在判断GPS位置的精度是否是高精度时，判断由GPS接收器31检测出的GPS位置的解是否是固定解，但是不限于此，例如也可以设定为即使是浮点解但只要满足规定的条件GPS位置的精度是高精度，即自卸车2能够自主行走。

此外，在上述实施方式中，无论GPS行走模式和比对导航行走模式中的哪一个的情况下都基于推测导航进行位置及方位的推定，但是只要来自GPS接收器的检测信号或来自比对导航位置运算部的检测信号的检测周期与推测导航是相同程度，就未必需要进行推测导航。

此外，在上述实施方式中，在自卸车2内设置地图数据生成部33C，但是不限于此，例如也可以在管理装置10内的计算机11或设置在其它场所的服务器上等设置地图数据生成部33C，将激光传感器24B的检测结果和该自卸车2的当前位置及方位等所需的信息发送给地图数据生成部33C。

并且，将地图保存用数据库(地图数据)设置在自卸车2内，但是不限于此，例如也可以在管理装置10内的计算机11或设置在其它场所的服务器上、其它矿山机械4等设置有地图数据，在通过SMN计算自卸车2的位置及方位之前，从本车辆的外部接收预先准备好的地图数据。

并且，在上述实施方式中，比较基于GPS检测器31导出的位置和由SMN位置运算部33B计算出的位置来进行异常判断，但是不限于此。例如，也可以用上述的方法比较由GPS检测器31导出的方位和由SMN位置运算部33B计算出的方位，在判断两者之差(角度等)在阈值以上的情况下，判断为GPS接收器31的检测数据和SMN位置运算部33B的计算结果中的某一方存在异常。

并且，在上述实施方式中，比较根据GPS检测器31的检测数据导出的自卸车2的位置和由比对导航位置运算部33B计算出的自卸车2的位置，来诊断GPS检测器31的检测数据，但是由于能够针对GPS检测器31的检测位置以及由比对导航位置运算部33B计算出的自卸车2的位置分别计算可靠度，所以也能够根据两者的可靠度来诊断比对导航位置测算控制器33。

另外，在上述实施方式中以矿山中使用的矿山机械作为示例进行了说明，但是不限于此，也可以适用于地下矿山中使用的作业机械或地上的作业现场中使用的作业机械。作业机械包括矿山机械。

此外，在上述实施方式中，使用GNSS检测器检测矿山机械的位置，但是不限于此，也能够基于公知的“位置检测装置”来检测矿山机械的位置。特别是，在地下矿山中无法检测GNSS，因此例如也可以采用现有位置检测装置、即：IMES(Indoor Messaging System，室内消息发送系统)、伪卫星(Pseudolite)、RFID(Radio Frequency Identifier，射频识别符)、信标、测量器、无线LAN、UWB(Ultra Wide Band，超宽带)、SLAM(SimultaneousLocalization and Mapping，同时定位与地图构建)、以及使用界标(设置在行走路径旁边的标记)的作业机械的自身位置推定等。这些位置检测装置也可以用于地上矿山中的矿山机械或地上作业现场中使用的作业机械。

另外，“作业机械周围的物体”不仅是位于行走路径旁边的物体(土堤、侧壁等)，例如还包括地上作业现场中的位于作业机械周围的填土或建筑物、树木等障碍物。

此外，作为“作业机械的控制系统”，在上述实施方式中以地上矿山中的自卸车的控制系统作为示例进行了说明，但是不限于此，还包括地上矿山中的其它矿山机械、地下矿山中使用的作业机械或地上作业现场中使用的作业机械(液压挖掘机、推土机、轮式装载机等)等具备“位置检测装置”、“非接触传感器”以及“位置运算部”的作业机械的控制系统。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种作业机械的控制系统，其特征在于，具备：

位置检测装置，其检测作业机械的位置；

非接触传感器，其非接触地检测所述作业机械周围的物体；

地图数据，其表示所述物体的位置；

位置运算部，其通过至少比对表示所述物体的位置的地图数据和所述非接触传感器的检测数据，来计算所述作业机械的位置；以及

诊断部，其比较根据所述位置检测装置的检测数据导出的所述作业机械的位置和由所述位置运算部计算出的所述作业机械的位置，来诊断所述位置检测装置的所述检测数据和所述位置运算部的计算结果中的某一方是否存在异常。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：

所述诊断部判断根据所述位置检测装置的检测数据导出的所述作业机械的位置与由所述位置运算部计算出的所述作业机械的位置之差是否为阈值以上，

在由所述诊断部判断为所述差在所述阈值以上的情况下，诊断为所述位置检测装置的所述检测数据和所述位置运算部的计算结果中的某一方存在异常。

3.一种控制系统，其特征在于，具备：

位置检测装置，其检测作业机械的方位；

非接触传感器，其非接触地检测所述作业机械周围的物体；

地图数据，其表示所述物体的位置；

位置运算部，其通过至少比对表示所述物体的位置的地图数据和所述非接触传感器的检测数据，来计算所述作业机械的方位；以及

诊断部，其比较根据所述位置检测装置的检测数据导出的所述作业机械的方位和由所述位置运算部计算出的所述作业机械的方位，来诊断所述位置检测装置的所述检测数据和所述位置运算部的计算结果中的某一方是否存在异常。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于：

所述诊断部判断根据所述位置检测装置的检测数据导出的所述作业机械的方位与由所述位置运算部计算出的所述作业机械的方位之差是否为阈值以上，

在由所述诊断部判断为所述差在所述阈值以上的情况下，诊断为所述位置检测装置的所述检测数据和所述位置运算部的计算结果中的某一方存在异常。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制系统，其特征在于，具备：

地图数据生成部，其至少基于所述位置检测装置的检测数据和所述非接触传感器的检测数据，来生成表示由所述非接触传感器检测出的所述物体的位置的地图数据。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制系统，其特征在于，具备：

行走控制部，其在所述诊断部诊断为所述位置检测装置的所述检测数据和所述位置运算部的计算结果中的某一方存在异常的情况下，不使用所述位置检测装置的检测数据，而基于设定的路线数据使所述作业机械行走。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：

所述行走控制部至少基于由所述位置运算部计算出的所述作业机械的位置和所述路线数据使所述作业机械行走。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的控制系统，其特征在于：

在所述诊断部诊断为所述位置检测装置的所述检测数据和所述位置运算部的计算结果中的某一方存在异常的情况下，

所述行走控制部至少基于根据所述位置检测装置的检测数据导出的所述作业机械的位置和所述路线数据使所述作业机械行走。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的控制系统，其特征在于：

在由所述诊断部判断为所述差在所述阈值以上的状态超过了规定时间的情况下，所述行走控制部使所述作业机械的行走停止。

10.一种作业机械，其特征在于，具备：

权利要求1至权利要求9中任一项所述的控制系统。

11.一种作业机械的管理系统，其特征在于，具备：

管理装置，其向权利要求10所述的作业机械输出用于规定所述行走路径的路线数据。

12.一种作业机械的管理方法，其特征在于，包括：

通过位置检测装置检测作业机械的位置；

通过非接触传感器非接触地检测所述作业机械周围的物体；

通过至少比对表示所述物体的位置的地图数据和所述非接触传感器的检测数据来计算所述作业机械的位置；以及

比较根据所述位置检测装置的检测数据导出的所述作业机械的位置和所述计算出的所述作业机械的位置，来诊断所述位置检测装置的所述检测数据和所述作业机械的位置的所述计算结果中的某一方是否存在异常。