[go: up one dir, main page]

JP7722914B2 - Work management system and work management method - Google Patents

Work management system and work management method

Info

Publication number
JP7722914B2
JP7722914B2 JP2021208797A JP2021208797A JP7722914B2 JP 7722914 B2 JP7722914 B2 JP 7722914B2 JP 2021208797 A JP2021208797 A JP 2021208797A JP 2021208797 A JP2021208797 A JP 2021208797A JP 7722914 B2 JP7722914 B2 JP 7722914B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
work
accuracy
reference station
unit
positioning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021208797A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023093267A (en
Inventor
裕明 佐藤
幹雄 板東
徳久 柳原
誠 谷川原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd filed Critical Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority to JP2021208797A priority Critical patent/JP7722914B2/en
Priority to PCT/JP2022/030441 priority patent/WO2023119714A1/en
Publication of JP2023093267A publication Critical patent/JP2023093267A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7722914B2 publication Critical patent/JP7722914B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01CCONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/23Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/07Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing data for correcting measured positioning data, e.g. DGPS [differential GPS] or ionosphere corrections
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • G01S19/43Determining position using carrier phase measurements, e.g. kinematic positioning; using long or short baseline interferometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • G01S19/48Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G01S19/49Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system whereby the further system is an inertial position system, e.g. loosely-coupled
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Road Paving Machines (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Navigation (AREA)

Description

本発明は、作業管理システム及び作業管理方法に関する。 The present invention relates to a work management system and a work management method.

計画された作業を自動で実施する作業機械には、その作業が正確に実施されるための作業管理システムが求められる。例えば、特許文献1には、圃場において計画した作業経路に対し作業車両を追従走行させる自動走行システムとして、「衛星測位システムにより作業車両の位置情報を取得する位置情報取得部と、作業領域において作業車両を自動走行させる目標走行経路を生成する経路生成部と、位置情報取得部にて取得する作業車両の位置情報に基づいて、目標走行経路に沿って作業車両を自動走行させる自動走行制御部(要約抜粋)」を備えた構成が開示されている。 Work machines that automatically perform planned work require a work management system to ensure that the work is carried out accurately. For example, Patent Document 1 discloses an automated driving system that causes a work vehicle to follow a planned work route in a field, comprising "a position information acquisition unit that acquires position information of the work vehicle using a satellite positioning system, a route generation unit that generates a target driving route for the work vehicle to automatically travel in the work area, and an automated driving control unit that automatically drives the work vehicle along the target driving route based on the work vehicle's position information acquired by the position information acquisition unit (abstract excerpt)."

また、移動する測位対象の位置測定を行う測位システムにおいて、既知の位置に配置された基準局(固定局)が人工衛星から受信した電波を用いて、測位対象の位置を補正することで高精度位置測定を実現するRTK-GNSS(Real Time Kinematic-GNSS)と呼称される測位方式が存在する。RTK-GNSSでは、測位対象と基準局の距離である基線長の増加に応じて測位対象の精度が低下することが知られている。 In addition, in positioning systems that measure the position of moving objects, there is a positioning method known as RTK-GNSS (Real Time Kinematic-GNSS), which achieves high-precision positioning by correcting the position of the object using radio waves received from satellites by a reference station (fixed station) located in a known position. It is known that with RTK-GNSS, the accuracy of the object decreases as the baseline length, which is the distance between the object and the reference station, increases.

例えば特許文献2には、基線長が増加しRTK-GNSSでの測位精度が低下した際に基準局を変更する測位システムとして、「移動する測位対象の位置測定に用いるサーバであって、互いに異なる複数の既知の位置座標それぞれに配置された複数の基準局から、前記基準局が人工衛星の電波を受信して生成した観測データを受信する基準局通信部と、前記複数の基準局それぞれについて、前記基準局から受信した前記観測データに基づいて、前記測位対象の位置測定に用いる測位補正情報を作成する補正情報作成部と、前記複数の基準局それぞれの前記測位補正情報を記憶する情報記憶部と、定期的に、前記測位対象の概略位置情報を取得し、前記測位対象の概略位置情報に基づいて前記測位対象に近い位置に配置されている一又は複数の基準局を選択する基準局選択部と、前記人工衛星の電波を前記測位対象が受信して生成した観測データを前記測位対象から受信する測位対象通信部と、前記選択した一又は複数の基準局の測位補正情報と、前記測位対象の観測データとに基づいて、前記測位対象の位置情報を計算する位置情報計算部(要約抜粋)」を備えた構成が開示されている。一般的に基準局を変更する作業はハンドオーバと呼称される。 For example, Patent Document 2 discloses a positioning system that changes reference stations when the baseline length increases and the positioning accuracy using RTK-GNSS decreases. The system includes: "a server used for measuring the position of a moving object to be positioned, the server including a reference station communication unit that receives observation data generated by a plurality of reference stations located at a plurality of different known position coordinates, the reference stations receiving radio waves from artificial satellites; a correction information creation unit that creates, for each of the plurality of reference stations, positioning correction information to be used in measuring the position of the object to be positioned based on the observation data received from the reference station; an information storage unit that stores the positioning correction information for each of the plurality of reference stations; a reference station selection unit that periodically acquires approximate position information of the object to be positioned and selects one or more reference stations located near the object to be positioned based on the approximate position information of the object to be positioned; a positioning object communication unit that receives from the object observation data generated by the object to be positioned based on reception of radio waves from the artificial satellites; and a position information calculation unit (abstract excerpt) that calculates the position information of the object to be positioned based on the positioning correction information of the selected one or more reference stations and the observation data of the object to be positioned." The process of changing the reference station is generally called a handover.

また、RTK-GNSS等のように直接位置を算出する測位に対して、速度、姿勢、加速度、角速度などの関連する運動パラメータから位置を順次更新する方法があり、デッドレコニングと呼ばれる(例えば特許文献3参照)。一般的にRTK-GNSSでの結果が得られない場合、デッドレコニングによる位置推定結果に基づいて作業機械の追従走行を実現する。 In addition, in contrast to positioning methods that directly calculate position, such as RTK-GNSS, there is a method known as dead reckoning that sequentially updates position from related motion parameters such as speed, attitude, acceleration, and angular velocity (see, for example, Patent Document 3). Generally, when results cannot be obtained using RTK-GNSS, the work machine follows the target based on the position estimation results obtained using dead reckoning.

特開2021-22209号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-22209 特開2021-47054号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-47054 特開2019-179421号公報(特許06900341)JP 2019-179421 A (Patent 06900341)

特許文献1、特許文献2及び特許文献3によれば、計画した作業経路に対し作業機械を追従走行させ、基線長が増加しRTK-GNSSでの測位精度が低下した場合、ハンドオーバを実行しながらデットレコニングの測位結果に基づく作業機械の追従走行を継続させる作業管理システムが実現する。 Patent Documents 1, 2, and 3 describe a work management system that allows a work machine to follow a planned work route, and if the baseline length increases and the positioning accuracy using RTK-GNSS decreases, a handover is performed while the work machine continues to follow the route based on the dead reckoning positioning results.

しかし、RTK-GNSSでの測位精度が低下した際に必ずしもハンドオーバを実行すべきとは限らない。デットレコニングのようなセンサを用いた測位結果は、RTK-GNSSと比較すると測位精度が大幅に低下する。 However, a decrease in positioning accuracy using RTK-GNSS does not necessarily mean that a handover should be performed. Positioning results using sensors such as dead reckoning have significantly lower positioning accuracy than RTK-GNSS.

また、ハンドオーバの実行にかかる時間を推定することは困難であるため、仮にハンドオーバが長時間実施された場合、デットレコニングを用いた作業機械の追従走行では移動経路上から大きく逸脱することが予想され、作業のやり直しの発生によって生産性が低下してしまうことが想定される。 In addition, because it is difficult to estimate the time required to perform a handover, if the handover takes a long time, it is expected that the work machine's following travel using dead reckoning will deviate significantly from its travel route, resulting in the need to redo work and reduced productivity.

本発明の目的は、作業管理システムにおいて、作業のやり直しによる生産性の低下を防止することにある。 The object of this invention is to prevent a decrease in productivity due to the need to redo work in a work management system.

本発明の一態様の作業管理システムは、測位衛星から送信された衛星信号と基準局から送信された補正情報を受信して作業現場上で作業を実施する作業機械を移動経路に対し自動走行させる作業管理システムであって、前記衛星信号と前記補正情報に基づいて、前記作業機械の測位を行う測位部と、前記作業現場上における前記移動経路が記載された作業計画を記憶する作業計画記憶部と、前記移動経路と前記作業機械の位置における許容誤差を決定する閾値決定部と、前記測位部の測位結果に基づいて、前記作業機械の測位精度が低下した位置である精度低下位置を検知する精度低下位置検知部と、前記移動経路と前記精度低下位置に基づいて、前記作業機械の前記測位精度が復帰する位置である精度復帰位置を予測する精度復帰位置予測部と、前記精度低下位置と前記精度復帰位置の間の前記移動経路上で生じる予測誤差を算出し、前記予測誤差が前記許容誤差を上回る場合、前記補正信号を受信する前記基準局を変更する基準局変更部とを有することを特徴とする。 One aspect of the present invention is a work management system that receives satellite signals transmitted from positioning satellites and correction information transmitted from a reference station and automatically navigates a work machine performing work at a work site along a travel route. The work management system includes: a positioning unit that performs positioning of the work machine based on the satellite signals and the correction information; a work plan storage unit that stores a work plan that describes the travel route at the work site; a threshold determination unit that determines an allowable error between the travel route and the position of the work machine; an accuracy reduction position detection unit that detects an accuracy reduction position where the positioning accuracy of the work machine has decreased based on the positioning results of the positioning unit; an accuracy recovery position prediction unit that predicts an accuracy recovery position where the positioning accuracy of the work machine will return based on the travel route and the accuracy reduction position; and a reference station change unit that calculates the predicted error that occurs on the travel route between the accuracy reduction position and the accuracy recovery position, and changes the reference station that receives the correction signal if the predicted error exceeds the allowable error.

本発明の一態様によれば、作業管理システムにおいて、作業のやり直しによる生産性の低下を防止することができる。 According to one aspect of the present invention, a work management system can prevent a decrease in productivity due to work being redone.

作業管理システムのハードウェア構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of a work management system. ロードローラの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a load roller. DR誤差データを示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing DR error data. 作業管理装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a work management device. 作業計画記憶部に記憶された作業現場における作業計画の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a work plan for a work site stored in a work plan storage unit. 作業計画記憶部に記憶された移動経路を決定する変数を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing variables for determining a movement route stored in a work plan storage unit. 精度復帰位置予測部が予測した精度復帰位置の一例を示す図である。10 is a diagram showing an example of an accuracy return position predicted by an accuracy return position prediction unit; FIG. 基準局変更部の処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the processing of a reference station change unit. 精度低下位置から精度復帰位置までの移動経路上に生成した参照点を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing reference points generated on a movement path from an accuracy-decreasing position to an accuracy-recovering position. 経路逸脱量の定義を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the definition of a route deviation amount. 作業管理システムの処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the processing of the work management system. 作業管理装置の処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a process of the work management device.

以下、図面を参照して本発明に係る作業管理システムの実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、本発明はこれらの図面に限定されず、一部の構成要素を用いない場合もあり、以下で説明する各実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。 Embodiments of a work management system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, identical elements will be assigned the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted. Furthermore, the present invention is not limited to these drawings, and some components may not be used, and the components of each embodiment described below can be combined as appropriate.

本実施形態に係る作業管理システム1は、例えば作業機械に搭載され、無人運転状態(言い換えれば、自動運転)において作業機械を計画された経路に沿って移動させるためのシステムである。ここでは、作業機械としてロードローラを挙げて説明するため、本実施形態の作業管理システム1はロードローラ2を含む。なお、作業機械は、ロードローラ2のような建設機械に限定するものではなく、例えばトラクターのような農業機械やフォークリフトのような運搬用機械等の計画された経路に沿って移動する作業機械であっても良い。 The work management system 1 according to this embodiment is a system that is mounted on, for example, a work machine and moves the work machine along a planned route in an unmanned operating state (in other words, automatic operation). Here, a road roller will be used as the work machine for explanation, and therefore the work management system 1 according to this embodiment includes a road roller 2. Note that the work machine is not limited to construction machinery such as the road roller 2, and may be a work machine that moves along a planned route, such as an agricultural machine like a tractor or a transport machine like a forklift.

図1は作業管理システム1のハードウェア構成を示す図である。作業管理システム1は、ロードローラ2、測位衛星4、基準局5、配信サーバ9、で構成される。 Figure 1 shows the hardware configuration of the work management system 1. The work management system 1 is composed of a road roller 2, a positioning satellite 4, a reference station 5, and a distribution server 9.

[測位衛星]
測位衛星4は、地球上空に位置する人工衛星であり、地球上に衛星信号516(言い換えれば、電波)を送信することで、GNSS(Global Navigation Satellite System)を構築する。GNSSとは、全地球航法衛星システムであって、測位衛星4からの衛星信号516を受信し、地球上の自己位置の取得を可能とする。測位衛星4は、地球上空に複数機位置する人工衛星である。
[Positioning satellite]
The positioning satellites 4 are artificial satellites located above the Earth, and establish a Global Navigation Satellite System (GNSS) by transmitting satellite signals 516 (in other words, radio waves) to the Earth. The GNSS is a global navigation satellite system that receives the satellite signals 516 from the positioning satellites 4 and enables a satellite to acquire its own position on the Earth. The positioning satellites 4 are artificial satellites located in plural numbers above the Earth.

[基準局]
基準局5は、地球上に設置されており、測位衛星4が送信する衛星信号516を受信する。基準局5は、複数の測位衛星4から受信した衛星信号516を、配信サーバ9に送信する。基準局5は、地球上に複数機設置されており、全ての基準局5は配信サーバ9に測位衛星4から受信した衛星信号516を送信する。全ての基準局5は、あらかじめ地球上における位置を高精度に測位されており、その位置情報は配信サーバ9に記憶されている。
[Reference station]
The reference station 5 is installed on the Earth and receives satellite signals 516 transmitted by the positioning satellites 4. The reference station 5 transmits the satellite signals 516 received from the multiple positioning satellites 4 to the distribution server 9. A plurality of reference stations 5 are installed on the Earth, and all of the reference stations 5 transmit the satellite signals 516 received from the positioning satellites 4 to the distribution server 9. The positions of all of the reference stations 5 on the Earth have been measured with high accuracy in advance, and the position information is stored in the distribution server 9.

[配信サーバ]
配信サーバ9は、基準局5から衛星信号516を受信することで補正信号52を生成する。補正信号52は、配信サーバ9に衛星信号516を送信した全ての基準局5ごとに生成される。補正信号52は、少なくとも基準局5が受信した衛星信号516と基準局5の地球上における位置が含まれている。
[Distribution Server]
The distribution server 9 generates a correction signal 52 by receiving the satellite signal 516 from the reference station 5. The correction signal 52 is generated for each of the reference stations 5 that have transmitted the satellite signal 516 to the distribution server 9. The correction signal 52 includes at least the satellite signal 516 received by the reference station 5 and the position of the reference station 5 on the Earth.

配信サーバ9は、ロードローラ2との間で通信可能に構成されている。配信サーバ9は、ロードローラ2から基準局選択位置データ513(後述する)を受信した場合、基準局選択位置データ513に記載された位置に一番近い場所に存在する基準局5において生成した補正信号52をロードローラ2に対し送信する。本実施例では、配信サーバ9から補正信号52を受信している基準局5を「接続している基準局5」と呼称する場合がある。配信サーバ9は、全ての基準局5から衛星信号516を受信し、基準局選択位置データ513に応じた補正信号52を配信することで、ロードローラ2側で接続する基準局5を判断する処理を省略し、衛星測位装置25の機能を簡略化している。 The distribution server 9 is configured to be able to communicate with the road roller 2. When the distribution server 9 receives reference station selection position data 513 (described below) from the road roller 2, it transmits to the road roller 2 a correction signal 52 generated by the reference station 5 located closest to the position described in the reference station selection position data 513. In this embodiment, the reference station 5 receiving the correction signal 52 from the distribution server 9 may be referred to as the "connected reference station 5." By receiving satellite signals 516 from all reference stations 5 and distributing correction signals 52 according to the reference station selection position data 513, the distribution server 9 omits the process of determining the reference station 5 to connect to on the road roller 2 side and simplifies the function of the satellite positioning device 25.

[ロードローラ]
本実施例に係る作業管理システム1を適用するロードローラ2は、自走して地盤の締固めを行う公知の装置であり、車体20の前後に回動可能に配設されるローラ21、22を備える構成である。このロードローラ2では、車体20に内蔵される油圧回路や電気回路等の走行機構(図示を省略)で前後のローラ21、22を駆動・操舵することにより、これらローラ21、22が回転し、ロードローラ2が前後進する仕組みである。
[Road Roller]
The road roller 2 to which the work management system 1 according to this embodiment is applied is a known device that travels on its own to compact the ground, and is configured to include rollers 21, 22 that are rotatably arranged at the front and rear of a vehicle body 20. This road roller 2 is designed so that the front and rear rollers 21, 22 are driven and steered by a travel mechanism (not shown) such as a hydraulic circuit or an electric circuit built into the vehicle body 20, causing these rollers 21, 22 to rotate and the road roller 2 to move forward and backward.

車体20の上部には、車体20の位置と方位を測定するため、2つのGNSSアンテナ23a、23bが配置されている。GNSSアンテナ23a、23bは、地球上空に位置する複数の測位衛星4からの衛星信号516を受信し、受信した衛星信号516を衛星測位装置25(後述する)に出力する。衛星測位装置25は、GNSSアンテナ23a、23bからの信号に基づいてロードローラ2の地球上の自己位置(例えば緯度、経度、標高)を演算する。 Two GNSS antennas 23a and 23b are arranged on top of the vehicle body 20 to measure the position and orientation of the vehicle body 20. The GNSS antennas 23a and 23b receive satellite signals 516 from multiple positioning satellites 4 positioned above the Earth and output the received satellite signals 516 to a satellite positioning device 25 (described below). The satellite positioning device 25 calculates the road roller 2's own position on the Earth (e.g., latitude, longitude, altitude) based on the signals from the GNSS antennas 23a and 23b.

なお、このGNSSを用いた衛星測位の方法には様々な種類が存在するが、本実施例では高精度に自己位置を取得可能なRTK-GNSS(Real Time Kinematic-GNSS)を用いる。RTK-GNSSに関する詳細は、後述する。ロードローラ2は、補正信号レシーバ24を備えており、補正信号レシーバ24が配信サーバ9から補正信号52を受信することで、RTK-GNSSを用いた自己位置の取得を実現する。 While there are various methods of satellite positioning using GNSS, this embodiment uses RTK-GNSS (Real Time Kinematic-GNSS), which can acquire its own position with high accuracy. Details regarding RTK-GNSS will be described later. The road roller 2 is equipped with a correction signal receiver 24, which receives a correction signal 52 from the distribution server 9, thereby acquiring its own position using RTK-GNSS.

また、ロードローラ2は、補正信号レシーバ24を用いて配信サーバ9に対し基準局選択位置データ513を送信することで、RTK-GNSSを用いた自己位置の取得を実現する。 In addition, the road roller 2 uses the correction signal receiver 24 to transmit reference station selection position data 513 to the distribution server 9, thereby acquiring its own position using RTK-GNSS.

また、車体20におけるGNSSアンテナ23a、23bの配置位置が予め分かれば、GNSSアンテナ23a、23bの配置位置から逆算して車体20の地球上の位置を求めることができる。更に、GNSSアンテナ23a、23bは2つとも車体20に搭載されているため、車体20の方位も取得することができる。なお、以下の説明では、GNSSアンテナ23a、23bをまとめて「GNSSアンテナ23」と称する場合がある。 Furthermore, if the positions of the GNSS antennas 23a and 23b on the vehicle body 20 are known in advance, the position of the vehicle body 20 on Earth can be determined by working backwards from the positions of the GNSS antennas 23a and 23b. Furthermore, because both GNSS antennas 23a and 23b are mounted on the vehicle body 20, the orientation of the vehicle body 20 can also be obtained. Note that in the following description, the GNSS antennas 23a and 23b may be collectively referred to as the "GNSS antenna 23."

図2はロードローラ2の構成を示すブロック図である。
図2に示すように、ロードローラ2は補正信号レシーバ24、衛星測位装置25、デッドレコニング装置26、動作指令装置27、車体制御装置28、通信装置29、デットレコニング誤差推定装置35、作業管理装置3、を備えている。加えてロードローラ2は、速度センサ30及び姿勢センサ31、加速度センサ32、角度センサ33、操舵角センサ34(以降、各種センサ36)、を備えている。なお作業管理装置3は、ロードローラ2から独立し例えば管理センターにサーバとして配置されてもよい。その場合作業管理装置3は、ロードローラ2との間で通信可能に構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the load roller 2.
2 , the road roller 2 is equipped with a correction signal receiver 24, a satellite positioning device 25, a dead reckoning device 26, an operation command device 27, a vehicle control device 28, a communication device 29, a dead reckoning error estimation device 35, and a work management device 3. In addition, the road roller 2 is equipped with a speed sensor 30, an attitude sensor 31, an acceleration sensor 32, an angle sensor 33, and a steering angle sensor 34 (hereinafter referred to as various sensors 36). The work management device 3 may be independent from the road roller 2 and may be located as a server in a management center, for example. In this case, the work management device 3 is configured to be able to communicate with the road roller 2.

[衛星測位装置]
衛星測位装置25は、GNSSアンテナ23と通信装置29(後述する)に基づきロードローラ2の地球上の自己位置を演算する。衛星測位装置25は、地球上の概略位置(以降、概略位置データ50)と精密位置(以降、精密位置データ51)をそれぞれ演算する。
[Satellite positioning device]
The satellite positioning device 25 calculates the position of the road roller 2 on the earth based on the GNSS antenna 23 and a communication device 29 (described later). The satellite positioning device 25 calculates an approximate position on the earth (hereinafter, approximate position data 50) and a precise position (hereinafter, precise position data 51).

衛星測位装置25は、GNSSアンテナ23から受信した測位衛星4からの衛星信号516と補正信号レシーバ24を介し通信装置29から受信した配信サーバ9が送信した補正信号52に基づき、概略位置データ50と精密位置データ51を算出する。 The satellite positioning device 25 calculates approximate position data 50 and precise position data 51 based on the satellite signal 516 from the positioning satellite 4 received from the GNSS antenna 23 and the correction signal 52 transmitted by the distribution server 9 and received from the communication device 29 via the correction signal receiver 24.

概略位置データ50は、衛星測位装置25が単独測位を用いて算出したロードローラ2の概略位置である。精密位置データ51は、衛星測位装置25がRTK-GNSSを用いて算出したロードローラ2の精密位置である。精密位置データ51は、概略位置データ50よりもロードローラ2の実際の位置に近い高精度な測位結果とする。 The approximate position data 50 is the approximate position of the road roller 2 calculated by the satellite positioning device 25 using point-based positioning. The precise position data 51 is the precise position of the road roller 2 calculated by the satellite positioning device 25 using RTK-GNSS. The precise position data 51 is a highly accurate positioning result that is closer to the actual position of the road roller 2 than the approximate position data 50.

単独測位では、少なくとも4機以上の測位衛星4とロードローラ2との間の搬送波位相をそれぞれ求めることで、測位衛星4とロードローラ2との間の擬似距離を演算し、三角測量の原理を用いて、概略位置データ50を算出する。搬送波位相は、測位衛星4が信号を発信する際の搬送波の位相を観測することによって求められる。上記の搬送波位相は、各測位衛星4の軌道、測位装置25や測位衛星4に使用されている時計の精度、電離層や対流圏を通過する際に生じる搬送波の遅延、搬送波の位相に含まれるバイアスなどに起因する誤差を含んでいる。 In standalone positioning, the carrier wave phase between at least four or more positioning satellites 4 and the road roller 2 is determined, the pseudo-distance between the positioning satellites 4 and the road roller 2 is calculated, and approximate position data 50 is calculated using the principle of triangulation. The carrier wave phase is determined by observing the phase of the carrier wave when the positioning satellite 4 transmits a signal. The above carrier wave phase contains errors due to the orbit of each positioning satellite 4, the accuracy of the clocks used in the positioning device 25 and positioning satellite 4, delays in the carrier wave that occur when passing through the ionosphere and troposphere, biases contained in the carrier wave phase, etc.

RTK-GNSSでは、少なくとも4機以上の測位衛星4とロードローラ2との間の搬送波位相、少なくとも4機以上の測位衛星4と基準局5との間の搬送波位相、をそれぞれ求める。そして測位衛星4とロードローラ2との間の搬送波位相と測位衛星4と基準局5との間の搬送波位相の差分である搬送波位相差を算出する。RTK-GNSSでは、搬送波位相差を算出する際、GNSSアンテナ23が衛星信号516を受信したとき、衛星信号516の搬送波位相においてそれが連続波のどの部分であるか波数の小数部は分かるが、波数小数部を除いた波数整数部は不明である。RTK-GNSSでは、この波数整数部を確定した際、基準局5とロードローラ2間の基線長を正確に求めることができる。 With RTK-GNSS, the carrier wave phase between at least four or more positioning satellites 4 and the road roller 2, and the carrier wave phase between at least four or more positioning satellites 4 and the reference station 5 are determined. Then, the carrier wave phase difference, which is the difference between the carrier wave phase between the positioning satellite 4 and the road roller 2 and the carrier wave phase between the positioning satellite 4 and the reference station 5, is calculated. With RTK-GNSS, when the GNSS antenna 23 receives the satellite signal 516, the decimal part of the wave number, which part of the continuous wave it is, is known, but the integer part of the wave number excluding the decimal part is unknown. With RTK-GNSS, once this integer part of the wave number is determined, the baseline length between the reference station 5 and the road roller 2 can be accurately determined.

基準局5は地球上の位置が高精度で計測されているため、RTK-GNSSでは、基準局5の位置とロードローラ2間の基線長から、ロードローラ2の位置を予測できる。RTK-GNSSでは、衛星測位装置25が基準局5の位置とロードローラ2間の基線長から予測したロードローラ2の位置を用いて、単独測位結果を補正することで精密位置データ51を算出する。 Because the reference station 5 measures its position on Earth with high precision, RTK-GNSS can predict the position of the road roller 2 from the position of the reference station 5 and the baseline length between the road roller 2. With RTK-GNSS, the satellite positioning device 25 calculates precise position data 51 by correcting the stand-alone positioning results using the position of the road roller 2 predicted from the position of the reference station 5 and the baseline length between the road roller 2.

RTK-GNSSでは、基準局5とロードローラ2間の基線長が短い場合、電離層や対流圏を通過する際に生じる搬送波の遅延、搬送波の位相に含まれるバイアスなどに起因する誤差を打ち消して、基準局5の位置とロードローラ2間の基線長を算出可能であるため、衛星測位装置25は搬送波位相差の波数整数部を確定し精密位置データ51を算出可能である。 With RTK-GNSS, when the baseline length between the reference station 5 and the road roller 2 is short, it is possible to calculate the baseline length between the position of the reference station 5 and the road roller 2 by canceling out errors caused by delays in the carrier wave that occur when passing through the ionosphere or troposphere, and biases contained in the carrier wave phase, etc. Therefore, the satellite positioning device 25 can determine the wave number integer part of the carrier wave phase difference and calculate precise position data 51.

一方でRTK-GNSSでは、基準局5とロードローラ2間の基線長が長い場合、電離層や対流圏を通過する際に生じる搬送波の遅延、搬送波の位相に含まれるバイアスなどに起因する誤差を打ち消せずに、衛星測位装置25は搬送波位相差の波数整数部を確定できないため、衛星測位装置25は精密位置データ51を算出できなくなる。 On the other hand, with RTK-GNSS, if the baseline length between the reference station 5 and the road roller 2 is long, the satellite positioning device 25 cannot determine the wave number integer part of the carrier wave phase difference because it cannot cancel out errors caused by delays in the carrier wave that occur when passing through the ionosphere and troposphere, and biases contained in the carrier wave phase, and therefore cannot calculate the precise position data 51.

作業管理システム1では、ロードローラ2の移動により基準局5とロードローラ2間の基線長が長くなった場合、衛星測位装置25が精密位置データ51を算出できない場合がある。作業管理システム1では、衛星測位装置25が搬送波位相差における波数整数部を確定できない場合、精密位置データ51を算出できないと判断する。 In the work management system 1, if the baseline length between the reference station 5 and the load roller 2 becomes longer due to movement of the load roller 2, the satellite positioning device 25 may not be able to calculate the precise position data 51. In the work management system 1, if the satellite positioning device 25 cannot determine the wave number integer part of the carrier wave phase difference, it determines that it cannot calculate the precise position data 51.

作業管理システム1では、基準局5とロードローラ2間の基線長が長くなり、測位装置25が精密位置データ51を算出できない場合、衛星測位装置25が精密位置データ51を算出可能とするために、接続している基準局5ではなく基線長の短い基準局5から新たに補正信号52を受信する処理である、ハンドオーバを実施する。 In the work management system 1, if the baseline length between the reference station 5 and the load roller 2 becomes long and the positioning device 25 is unable to calculate precise position data 51, a handover process is performed in which the satellite positioning device 25 receives a new correction signal 52 from a reference station 5 with a shorter baseline length rather than the connected reference station 5, enabling the satellite positioning device 25 to calculate precise position data 51.

衛星測位装置25は、RTK-GNSSを用いて波数整数部分を求めることができた場合、動作指令装置27、通信装置29、作業管理装置3、デッドレコニング誤差推定装置に対し、精密位置データ51を出力する。衛星測位装置25は、RTK-GNSSを用いて波数整数部分を求めることができなかった場合、通信装置29とデットレコニング装置に対し、概略位置データ50を出力する。 If the satellite positioning device 25 is able to determine the wave number integer portion using RTK-GNSS, it outputs precise position data 51 to the operation command device 27, communication device 29, work management device 3, and dead reckoning error estimation device. If the satellite positioning device 25 is unable to determine the wave number integer portion using RTK-GNSS, it outputs approximate position data 50 to the communication device 29 and the dead reckoning device.

[通信装置]
通信装置29は、作業管理装置3と衛星測位装置25から受信した位置情報を補正信号レシーバ24を介して配信サーバ9に送信する。通信装置29は、衛星測位装置25から位置情報として概略位置データ50または精密位置データ51を受信した場合、該データを基準局選択位置データ513として、配信サーバ9に送信する。
[Communication Device]
The communication device 29 transmits the position information received from the work management device 3 and the satellite positioning device 25 to the distribution server 9 via the correction signal receiver 24. When the communication device 29 receives the approximate position data 50 or the precise position data 51 as position information from the satellite positioning device 25, it transmits the data to the distribution server 9 as the reference station selection position data 513.

通信装置29は、作業管理装置3から基準局選択位置データ513を受信した場合、該データを配信サーバ9に送信する。配信サーバ9は、通信装置29から受信した基準局選択位置データ513に応じて補正信号52を送信する。通信装置29は、配信サーバ9から受信した補正信号52を衛星測位装置25に送信する。通信装置29は、配信サーバ9から送信される補正信号52が受信できなかった場合、補正信号受信エラー517を衛星測位装置25を介し作業管理装置3に送信する。 When the communication device 29 receives reference station selection position data 513 from the work management device 3, it transmits the data to the distribution server 9. The distribution server 9 transmits a correction signal 52 in accordance with the reference station selection position data 513 received from the communication device 29. The communication device 29 transmits the correction signal 52 received from the distribution server 9 to the satellite positioning device 25. If the communication device 29 is unable to receive the correction signal 52 transmitted from the distribution server 9, it transmits a correction signal reception error 517 to the work management device 3 via the satellite positioning device 25.

[デッドレコニング装置]
デッドレコニング装置26(以降、DR装置)は、ロードローラ2の運動量や姿勢を示すパラメータを計測するセンサを入力として、時間ステップごとにロードローラ2の相対位置・方位変位量であるDR相対位置データ53を算出する。DR装置26は、ロードローラ2の有する各種センサ36に基づき、DR相対位置データ53を算出する。具体的にDR装置26は、各種センサ36の値に対しカルマンフィルタ等を用いることで、時間ステップごとにロードローラ2の相対位置・方位変位量であるDR相対位置データ53を算出してもよい。DR装置26は、衛星測位装置25から概略位置データ50を受信した場合、概略位置データ50も用いてより高精度なDR相対位置データ53を算出する。DR装置26は、算出したDR相対位置データ53をデッドレコニング誤差推定装置35、作業管理装置3、動作指令装置27に出力する。
[Dead Reckoning Device]
The dead reckoning device 26 (hereinafter referred to as the DR device) uses sensors that measure parameters indicating the momentum and attitude of the road roller 2 as input to calculate DR relative position data 53, which represents the relative position and azimuth displacement of the road roller 2, for each time step. The DR device 26 calculates the DR relative position data 53 based on the various sensors 36 possessed by the road roller 2. Specifically, the DR device 26 may calculate the DR relative position data 53, which represents the relative position and azimuth displacement of the road roller 2, for each time step by using a Kalman filter or the like on the values of the various sensors 36. When the DR device 26 receives approximate position data 50 from the satellite positioning device 25, it also uses the approximate position data 50 to calculate more accurate DR relative position data 53. The DR device 26 outputs the calculated DR relative position data 53 to the dead reckoning error estimation device 35, the work management device 3, and the operation command device 27.

[デッドレコニング誤差推定装置]
デッドレコニング誤差推定装置35(以降、DR誤差推定装置)は、衛星測位装置25とDR装置26に基づきDR発生誤差514の確率分布であるDR誤差データ58を推定する。DR誤差推定装置35は、ステップt秒前に取得した精密位置データ51とステップt秒前から現在までのDR相対位置データ53の合計値から、ロードローラ2の現在位置を推定する。
[Dead reckoning error estimation device]
The dead reckoning error estimation device 35 (hereinafter referred to as the DR error estimation device) estimates DR error data 58, which is the probability distribution of the DR occurrence error 514, based on the satellite positioning device 25 and the DR device 26. The DR error estimation device 35 estimates the current position of the road roller 2 from the sum of the precise position data 51 acquired step t seconds ago and the DR relative position data 53 from step t seconds ago to the present.

DR誤差推定装置35は、衛星測位装置25から受信した最新の精密位置データ51を真値として、DR相対位置データ53から推定したロードローラ2の現在位置に生じた誤差をDR発生誤差514として算出する。DR誤差推定装置35は、DR発生誤差514を算出し記録することで、DR発生誤差514の確率分布であるDR誤差データ58を推定する。DR発生誤差514を算出する頻度は、制御周期と同じ値でもよいし、5秒・10秒といった具体的な値であってもよい。これにより縦軸が発生確率を示し、横軸がDR発生誤差514を示すようにすると、DR誤差データ58を表す図3のようなグラフが生成できる。 The DR error estimation device 35 uses the latest precise position data 51 received from the satellite positioning device 25 as the true value and calculates the error that has occurred in the current position of the load roller 2 estimated from the DR relative position data 53 as the DR occurring error 514. The DR error estimation device 35 calculates and records the DR occurring error 514 to estimate DR error data 58, which is a probability distribution of the DR occurring error 514. The frequency at which the DR occurring error 514 is calculated may be the same as the control period, or may be a specific value such as 5 seconds or 10 seconds. In this way, by making the vertical axis represent the occurrence probability and the horizontal axis represent the DR occurring error 514, a graph such as that shown in Figure 3 can be generated, representing the DR error data 58.

図3を参照すると、DR発生誤差514がどの程度の値で確率的に発生するか見積もることができる。DR誤差推定装置35がDR発生誤差514を算出するため、DR相対位置データ53を記録するステップtは、制御周期と同じ値でもよいし、5秒・10秒といった具体的な値であってもよい。DR誤差推定装置35は、算出したDR誤差データ58を作業管理装置3に出力する。 Referring to Figure 3, it is possible to estimate the probability of the DR occurrence error 514 occurring. The step t at which the DR error estimation device 35 records the DR relative position data 53 to calculate the DR occurrence error 514 may be the same value as the control period, or may be a specific value such as 5 seconds or 10 seconds. The DR error estimation device 35 outputs the calculated DR error data 58 to the work management device 3.

[動作指令装置]
動作指令装置27は、衛星測位装置25、DR装置26、作業管理装置3に基づいて車体制御装置28に対し動作指令を行う。動作指令装置27は、通常走行モード、DR走行モード、ハンドオーバモードといったモードが存在し各モードの選択は作業管理装置3が行う。動作指令装置27は、作業管理装置3が選択したモードに応じて車体制御装置28に対する動作指令を行う。以下、通常走行モード、DR走行モード、ハンドオーバモードについて述べる。
[Operation command device]
The operation command device 27 issues operation commands to the vehicle body control device 28 based on the satellite positioning device 25, the DR device 26, and the work management device 3. The operation command device 27 has modes such as normal driving mode, DR driving mode, and handover mode, and the selection of each mode is performed by the work management device 3. The operation command device 27 issues operation commands to the vehicle body control device 28 according to the mode selected by the work management device 3. The normal driving mode, DR driving mode, and handover mode will be described below.

[通常走行モード]
通常走行モードの場合、ロードローラ2は衛星測位装置25から取得した精密位置データ51に基づいて作業計画(後述する)に記載された移動経路56に対する追従走行を行う。ロードローラ2は、作業計画に記載された移動速度において移動経路56に対する追従走行を行う。動作指令装置27は、作業管理装置3から取得した作業計画と衛星測位装置25から取得した精密位置データ51に基づいて、ロードローラ2のローラ21、22の回転速度・操舵角を決定する。
[Normal driving mode]
In the normal travel mode, the road roller 2 follows a travel route 56 described in a work plan (described later) based on precise position data 51 acquired from the satellite positioning device 25. The road roller 2 follows the travel route 56 at the travel speed described in the work plan. The operation command device 27 determines the rotational speed and steering angle of the rollers 21, 22 of the road roller 2 based on the work plan acquired from the work management device 3 and the precise position data 51 acquired from the satellite positioning device 25.

動作指令装置27は、移動経路56上をロードローラ2が移動するよう回転速度・操舵角を決定する。動作指令装置27は、決定した回転速度・操舵角を制御データ510として車体制御装置28に出力する。 The operation command device 27 determines the rotational speed and steering angle so that the road roller 2 moves along the movement path 56. The operation command device 27 outputs the determined rotational speed and steering angle to the vehicle control device 28 as control data 510.

[DR走行モード]
DR走行モードの場合、ロードローラ2はDR装置26から取得したDR相対位置データ53に基づいて作業計画に記載された移動経路56の追従走行を行う。ロードローラ2は、作業計画に記載された移動速度において移動経路56に対する追従走行を行う。動作指令装置27は、作業管理装置3から取得した作業計画に記載された移動経路56と衛星測位装置25から最後に取得した精密位置データ51、DR装置26から取得したDR相対位置データ53に基づいて、ロードローラ2のローラ21、22の回転速度・操舵角を決定する。
[DR driving mode]
In the DR travel mode, the road roller 2 follows the travel path 56 described in the work plan based on the DR relative position data 53 acquired from the DR device 26. The road roller 2 follows the travel path 56 at the travel speed described in the work plan. The operation command device 27 determines the rotational speed and steering angle of the rollers 21, 22 of the road roller 2 based on the travel path 56 described in the work plan acquired from the work management device 3, the precise position data 51 last acquired from the satellite positioning device 25, and the DR relative position data 53 acquired from the DR device 26.

動作指令装置27は、衛星測位装置25から最後に受信した精密位置データ51とDR相対位置データ53からロードローラ2の現在位置を推定する。動作指令装置27は、移動経路56上にロードローラ2が移動するよう回転速度・操舵角を決定する。動作指令装置27は、決定した回転速度・操舵角を制御データ510として車体制御装置28に出力する。 The operation command device 27 estimates the current position of the road roller 2 from the precise position data 51 and DR relative position data 53 most recently received from the satellite positioning device 25. The operation command device 27 determines the rotational speed and steering angle so that the road roller 2 moves along the movement path 56. The operation command device 27 outputs the determined rotational speed and steering angle to the vehicle control device 28 as control data 510.

[ハンドオーバモード]
ハンドオーバモードの場合、ロードローラ2は衛星測位装置25が精密位置データ51を算出可能となるまで動作を停止する。動作指令装置27は、回転速度・操舵角の計算を停止し、車体制御装置28に対して動作停止を命じる。
[Handover Mode]
In the handover mode, the road roller 2 stops operating until the satellite positioning device 25 is able to calculate the precise position data 51. The operation command device 27 stops calculating the rotational speed and steering angle, and commands the vehicle body control device 28 to stop operating.

[車体制御装置]
車体制御装置28は、動作指令装置27に基づいてローラ21、22を制御する。車体制御装置28は、動作指令装置27から取得した制御データ510に基づいてローラ21の回転速度・操舵角を制御する。車体制御装置28は、制御データ510に基づいてローラ21、22を制御しロードローラ2を動作させる。車体制御装置28は、動作指令装置27から動作停止を命じられた場合、ロードローラ2の動作を停止する。
[Vehicle control device]
The vehicle body control device 28 controls the rollers 21, 22 based on the operation command device 27. The vehicle body control device 28 controls the rotational speed and steering angle of the roller 21 based on control data 510 acquired from the operation command device 27. The vehicle body control device 28 controls the rollers 21, 22 based on the control data 510 to operate the road roller 2. When the vehicle body control device 28 is instructed to stop operation by the operation command device 27, it stops the operation of the road roller 2.

[作業管理装置]
図4は作業管理装置3の構成を示すブロック図である。
作業管理装置3は衛星測位装置25、DR装置26及びDR誤差推定装置35の入力に応じて、動作指令装置27及び通信装置29の動作を管理する。作業管理装置3は、作業計画記憶部40、精度低下位置検知部41、精度復帰位置予測部42、基準局変更部43、作業指令部44、閾値決定部45から構成される。
[Work management device]
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the work management device 3.
The work management device 3 manages the operations of the operation command device 27 and the communication device 29 in response to inputs from the satellite positioning device 25, the DR device 26, and the DR error estimation device 35. The work management device 3 is composed of a work plan storage unit 40, an accuracy-deterioration position detection unit 41, an accuracy-recovery position prediction unit 42, a reference station change unit 43, a work command unit 44, and a threshold determination unit 45.

[作業計画記憶部]
作業計画記憶部40は、少なくとも1台のロードローラ2が実施する作業内容及び作業順序、移動速度を含む作業計画が記憶されている。ロードローラ2は、自走して地盤の締固めを行う作業機械であるため、本実施例におけるロードローラ2の作業内容は指定された移動経路56に沿った移動である。移動経路56には、ロードローラ2が移動する方向である移動方向が定義されている。上記のロードローラ2の移動経路56及び移動方向は、作業順序として作業計画記憶部40に記憶されている。
[Work plan storage unit]
The work plan storage unit 40 stores a work plan including the work content, work sequence, and movement speed to be performed by at least one road roller 2. Because the road roller 2 is a self-propelled work machine that compacts the ground, the work content of the road roller 2 in this embodiment is movement along a specified movement path 56. The movement path 56 defines a movement direction, which is the direction in which the road roller 2 moves. The movement path 56 and movement direction of the road roller 2 are stored in the work plan storage unit 40 as the work sequence.

図5は、作業計画記憶部40に記憶された作業現場6における作業計画の1例である。
作業現場6におけるロードローラ2の位置は、現場座標系(X、Y、Z)で定義されている。作業現場6における水平方向は、X軸及びY軸で表現される。作業現場6における鉛直方向は、Z軸で表現される。図5は、現場座標系におけるZ軸方向からみた上面図である。作業現場6では、ロードローラ2によって締固めたい領域を通過領域8として定義している。作業現場6における作業計画には、ロードローラ2のローラ21、22によって通過領域8を締め固めるための移動経路56及び移動方向、移動速度が記載されている。作業現場6において、ロードローラ2が移動経路56上を移動したことでローラ21、22が通過した領域を通過済み領域7と呼称する。ロードローラ2は、図5のZ軸方向から見て車体中心が移動経路56と重なるように移動することで、通過領域8を通過済み領域7で埋め尽くす。
FIG. 5 shows an example of a work plan for the work site 6 stored in the work plan storage unit 40.
The position of the road roller 2 at the work site 6 is defined in a site coordinate system (X, Y, Z). The horizontal direction at the work site 6 is represented by the X-axis and Y-axis. The vertical direction at the work site 6 is represented by the Z-axis. Figure 5 is a top view seen from the Z-axis direction in the site coordinate system. At the work site 6, the area to be compacted by the road roller 2 is defined as a passing area 8. The work plan for the work site 6 describes a movement path 56, movement direction, and movement speed for compacting the passing area 8 by the rollers 21 and 22 of the road roller 2. At the work site 6, the area passed by the rollers 21 and 22 as the road roller 2 moves along the movement path 56 is referred to as a passed area 7. The road roller 2 moves so that the center of the vehicle body overlaps with the movement path 56 when viewed from the Z-axis direction in Figure 5, thereby filling the passing area 8 with the passed area 7.

本実施例において作業計画記憶部40に記録された作業計画には、図5に示す様にロードローラ2が通過領域8をY軸方向に往復することで、通過領域8を通過済み領域7で埋め尽くすためのロードローラ2の移動経路56及び移動方向が記載されている。 In this embodiment, the work plan recorded in the work plan memory unit 40 describes the movement path 56 and movement direction of the load roller 2 so that the passing area 8 is filled with the passed area 7 by the load roller 2 moving back and forth in the Y-axis direction in the passing area 8, as shown in Figure 5.

図6は、作業計画記憶部40に記憶された移動経路56を決定する変数を示している。
作業計画記憶部40に記憶された作業計画の移動経路56は、図6に示すように、ロードローラ2の車幅ω、作業現場6のX軸方向における移動経路56の間隔幅L、オーバラップ量αで決定される。オーバラップ量αは、ロードローラ2と移動経路56の位置関係において許容される誤差のX軸成分である。オーバラップ量αは、移動経路56の間隔幅Lと車幅ωを用いて以下の(式1)で表される。オーバラップ量αは、ロードローラ2が移動経路56上を測位誤差を生じずに移動した際、通過済み領域7を再度ロードローラ2で締固める領域であり、ロードローラ2に許容されるX軸方向の最大測位誤差である。
FIG. 6 shows variables that determine the movement path 56 stored in the work plan storage unit 40.
As shown in FIG. 6 , the movement path 56 of the work plan stored in the work plan storage unit 40 is determined by the vehicle width ω of the road roller 2, the gap width L of the movement path 56 in the X-axis direction of the work site 6, and the overlap amount α. The overlap amount α is the X-axis component of the error allowable in the positional relationship between the road roller 2 and the movement path 56. The overlap amount α is expressed by the following (Equation 1) using the gap width L of the movement path 56 and the vehicle width ω. The overlap amount α is the area that the road roller 2 will compact again in the passed area 7 when the road roller 2 moves along the movement path 56 without generating a positioning error, and is the maximum positioning error in the X-axis direction allowable for the road roller 2.

作業計画記憶部40は、あらかじめロードローラ2の車幅ωと移動経路56の間隔幅Lが記憶されている。作業計画記憶部40に対し、ωとLを記憶させる手段に限定はなく、作業計画記憶部40の作業計画を編集可能な手段であればよい。 The work plan storage unit 40 pre-stores the vehicle width ω of the road roller 2 and the gap width L of the travel path 56. There are no limitations on the means by which ω and L are stored in the work plan storage unit 40; any means can be used as long as it is possible to edit the work plan in the work plan storage unit 40.

[精度低下位置検知部]
精度低下位置検知部41は、衛星測位装置25の入力に応じてロードローラ2の測位精度が低下した作業現場6上の位置である精度低下位置54を検知する。精度低下位置検知部41は、精密位置データ51を衛星測位装置25から取得する。精度低下位置検知部41は、精密位置データ51を衛星測位装置25から取得できなかった場合、測位精度が低下したと判断し、直前に受信した精密位置データ51の位置を精度低下位置54として検出する。精度低下位置検知部41は、検出した精度低下位置54を精度復帰位置予測部42及び基準局変更部43に出力する。
[Accuracy degradation position detection unit]
The degraded accuracy position detection unit 41 detects a degraded accuracy position 54, which is a position on the work site 6 where the positioning accuracy of the road roller 2 has decreased, in accordance with input from the satellite positioning device 25. The degraded accuracy position detection unit 41 acquires precise position data 51 from the satellite positioning device 25. If the degraded accuracy position detection unit 41 is unable to acquire precise position data 51 from the satellite positioning device 25, it determines that the positioning accuracy has decreased, and detects the position of the precise position data 51 received immediately before as the degraded accuracy position 54. The degraded accuracy position detection unit 41 outputs the detected degraded accuracy position 54 to the accuracy recovery position prediction unit 42 and the reference station change unit 43.

[精度復帰位置予測部]
精度復帰位置予測部42は、作業計画記憶部40と精度低下位置検知部41と衛星測位装置25に基づきロードローラ2の測位精度が良好な状態まで復帰する作業現場6上の位置である精度復帰位置55を予測する。
[Accuracy return position prediction unit]
The accuracy restoration position prediction unit 42 predicts the accuracy restoration position 55, which is the position on the work site 6 where the positioning accuracy of the road roller 2 will return to a good state, based on the work plan memory unit 40, the accuracy reduction position detection unit 41, and the satellite positioning device 25.

図7は、精度復帰位置予測部42が予測した精度復帰位置55の一例を示している。図7は、現場座標系におけるZ軸方向からみた上面図である。精度復帰位置予測部42は、精度低下位置検知部41から精度低下位置54を取得する。次に精度復帰位置予測部42は、衛星測位装置25から補正信号52に記載された基準局5の位置を取得し、精度低下位置54と基準局5までの距離LLを算出する。 Figure 7 shows an example of an accuracy recovery position 55 predicted by the accuracy recovery position prediction unit 42. Figure 7 is a top view seen from the Z-axis direction in the on-site coordinate system. The accuracy recovery position prediction unit 42 acquires the accuracy loss position 54 from the accuracy loss position detection unit 41. Next, the accuracy recovery position prediction unit 42 acquires the position of the reference station 5 described in the correction signal 52 from the satellite positioning device 25, and calculates the distance LL from the accuracy loss position 54 to the reference station 5.

精度復帰位置予測部42は、基準局5の周囲LLの範囲までを、測位装置25が精密位置データ51を算出可能な観測範囲57と仮定する。そして、精度復帰位置予測部42は、作業計画記憶部40からダンプトラック2の移動経路56を取得し、基準局5との距離が再びLLとなり、再び基準局5の観測範囲57内となる移動経路56上で精度低下位置54から一番近い位置を算出し、精度復帰位置55とする。 The accuracy recovery position prediction unit 42 assumes that the range LL around the reference station 5 is the observation range 57 within which the positioning device 25 can calculate precise position data 51. The accuracy recovery position prediction unit 42 then obtains the movement path 56 of the dump truck 2 from the work plan memory unit 40, and calculates the position closest to the accuracy-decreased position 54 on the movement path 56 where the distance to the reference station 5 is again LL and is again within the observation range 57 of the reference station 5, and sets this position as the accuracy recovery position 55.

[閾値決定部]
閾値決定部45は、作業計画記憶40と精度復帰位置予測部42に基づき、基準局変更部43(後述する)において基準局変更の判断に使用するロードローラ2に許容される測位誤差である誤差閾値511を決定する。閾値決定部45は、精度復帰位置予測部42が予測した精度復帰位置55において、許容されるロードローラ2の測位誤差を誤差閾値511として決定する。閾値決定部45は、作業計画記憶部40に記録されたロードローラ2の車幅ωと移動経路56の間隔幅Lから式1を用いてオーバラップ量αを算出する。閾値決定部45は、算出したオーバラップ量αを誤差閾値511とする。
[Threshold determination unit]
The threshold determination unit 45 determines an error threshold 511, which is the positioning error allowable for the road roller 2 and which is used by the reference station change unit 43 (described later) to determine whether to change the reference station, based on the work plan memory 40 and the accuracy return position prediction unit 42. The threshold determination unit 45 determines the allowable positioning error of the road roller 2 at the accuracy return position 55 predicted by the accuracy return position prediction unit 42 as the error threshold 511. The threshold determination unit 45 calculates the overlap amount α using Equation 1 from the vehicle width ω of the road roller 2 and the gap width L of the movement path 56 recorded in the work plan memory unit 40. The threshold determination unit 45 sets the calculated overlap amount α as the error threshold 511.

[基準局変更部]
基準局変更部43は、作業計画記憶部40と精度復帰位置予測部42とDR誤差推定装置35に基づき、補正信号52を受信する基準局5の変更を判断する。基準局変更部43は、DR誤差推定装置35が推定したDR誤差データ58に基づき、ロードローラ2がDR走行モードで精度低下位置54から精度復帰位置55までの移動経路56を走行した際に生じる、ロードローラ2と移動経路56のDR予測誤差ε[I]を推定し、接続された基準局5の変更を判断する。
[Reference Station Change Department]
The reference station change unit 43 determines whether to change the reference station 5 that receives the correction signal 52, based on the work plan storage unit 40, the accuracy recovery position prediction unit 42, and the DR error estimation device 35. The reference station change unit 43 estimates the DR prediction error ε[I] between the road roller 2 and the movement path 56 that occurs when the road roller 2 travels along the movement path 56 from the accuracy reduction position 54 to the accuracy recovery position 55 in DR travel mode, based on the DR error data 58 estimated by the DR error estimation device 35, and determines whether to change the connected reference station 5.

以下、図8、9、10を参照して、基準局変更部43の処理について説明する。 The processing of the reference station change unit 43 will be explained below with reference to Figures 8, 9, and 10.

図8は、基準局変更部43の処理を示すフローチャートである。
ステップS101では、作業計画記憶部40に記録された作業計画からロードローラ2の移動経路56を取得する。ステップS102では、精度低下位置検知部41で検知した精度低下位置54を取得する。
FIG. 8 is a flowchart showing the processing of the reference station change unit 43.
In step S101, the movement path 56 of the load roller 2 is obtained from the work plan recorded in the work plan storage unit 40. In step S102, the accuracy-degraded position 54 detected by the accuracy-degraded position detection unit 41 is obtained.

ステップS103では、精度復帰位置予測部42で予測した精度復帰位置55を取得する。
ステップS104では、精度低下位置41から精度復帰位置42までの移動経路56上に参照点59を生成する。
In step S103, the precision return position 55 predicted by the precision return position predicting unit 42 is acquired.
In step S104, a reference point 59 is generated on the movement path 56 from the precision-decreased position 41 to the precision-recovered position 42.

図9は、精度低下位置41から精度復帰位置42までの移動経路56上に生成した参照点59を示している。図9は、現場座標系におけるZ軸方向からみた上面図である。 Figure 9 shows a reference point 59 generated on the movement path 56 from the accuracy-reduced position 41 to the accuracy-restored position 42. Figure 9 is a top view seen from the Z-axis direction in the on-site coordinate system.

参照点59は、次のステップS105においてDR予測誤差ε[I]を算出する位置である。参照点59は、作業計画記憶部40に基づきロードローラ2が移動経路56を作業計画記載の移動速度で移動したと仮定し、ロードローラ2の制御周期に基づき生成してもよい。また参照点59は、移動経路56上の生成間隔をあらかじめ基準局変更部43に記憶させることで、記憶した生成間隔で移動経路56上に生成してもよい。また、生成した参照点59の個数をNとする。 The reference points 59 are positions at which the DR prediction error ε[I] is calculated in the next step S105. The reference points 59 may be generated based on the control period of the load roller 2, assuming that the load roller 2 moves along the movement path 56 at the movement speed specified in the work plan based on the work plan storage unit 40. The reference points 59 may also be generated on the movement path 56 at the stored generation intervals by storing the generation intervals on the movement path 56 in advance in the reference station change unit 43. The number of generated reference points 59 is defined as N.

参照点59は、1番目の参照点59を精度低下位置54、N番目の参照点59を精度復帰位置55とする。精度低下位置54にけるDR予測誤差ε(1)の値は0である。また、参照点59は移動経路56上において精度低下位置54に近い位置から順番に2からN-1まで番号付けされる。 The first reference point 59 is the precision-reduced position 54, and the Nth reference point 59 is the precision-recovered position 55. The value of the DR prediction error ε(1) at the precision-reduced position 54 is 0. The reference points 59 are numbered from 2 to N-1 on the movement path 56, starting from the position closest to the precision-reduced position 54.

ステップS105では、2番目の参照点59を選択する。ステップS106では、DR誤差推定装置35から取得したDR誤差データ58に基づき選択した参照点59におけるDR予測誤差ε[I]を算出する。選択した参照点59の番号をIとする。基準局変更部43は、I-1番目の参照点59の位置からI番目の参照点59までロードローラ2が移動した際の経路逸脱量515を予測する。 In step S105, a second reference point 59 is selected. In step S106, the DR prediction error ε[I] at the selected reference point 59 is calculated based on the DR error data 58 acquired from the DR error estimation device 35. The number of the selected reference point 59 is set to I. The reference station change unit 43 predicts the path deviation amount 515 when the road roller 2 moves from the position of the I-1th reference point 59 to the Ith reference point 59.

図10は経路逸脱量515の定義を示している。図10は、現場座標系におけるZ軸方向からみた上面図である。 Figure 10 shows the definition of the path deviation amount 515. Figure 10 is a top view seen from the Z-axis direction in the site coordinate system.

図10に示す移動候補点はロードローラ2が次の参照点まで移動した際に到達する可能性がある位置であり、移動候補点の数は無数に存在する。図10に示すように経路逸脱量515は、移動候補点における移動経路59に対する直交成分距離と定義する。経路逸脱量515は、DR誤差データ58の確率分布に基づき確率的に発生すると仮定する。 The candidate movement points shown in Figure 10 are positions that the load roller 2 may reach when it moves to the next reference point, and there are an infinite number of candidate movement points. As shown in Figure 10, the path deviation amount 515 is defined as the orthogonal component distance from the movement path 59 at the candidate movement point. It is assumed that the path deviation amount 515 occurs probabilistically based on the probability distribution of the DR error data 58.

基準局変更部43は、DR誤差データ58に基づき誤差分散から経路逸脱量515を予測する。基準局変更部43は、DR誤差データ58の確率分布における最大のDR発生誤差514からDR予測誤差ε[I]を求める。またDR予測誤差ε[I]は、DR誤差データ58の確率分布の1σ、2σ、3σ区間の値を用いて求めてもよい。 The reference station change unit 43 predicts the route deviation amount 515 from the error variance based on the DR error data 58. The reference station change unit 43 calculates the DR prediction error ε[I] from the maximum DR occurrence error 514 in the probability distribution of the DR error data 58. The DR prediction error ε[I] may also be calculated using values in the 1σ, 2σ, and 3σ intervals of the probability distribution of the DR error data 58.

ステップS107では、2からN番目までの参照点59を全て選択したか判断する。選択していない場合、次の参照点59を選択しステップS106に戻る。全て選択した場合、ステップS108に進む。 In step S107, it is determined whether all reference points 59 from 2 to N have been selected. If not, the next reference point 59 is selected and the process returns to step S106. If all have been selected, the process proceeds to step S108.

ステップS108では、2からN番目までの参照点59までの全区間においてDR予測誤差ε[I]を合計することで、精度復帰位置55で予測されるDR合計予測誤差512を算出する。 In step S108, the DR prediction error ε[I] is summed over the entire section from the second to the Nth reference points 59 to calculate the DR total prediction error 512 predicted at the precision return position 55.

ステップS109では、閾値決定部45から取得した精度復帰位置55で許容される誤差閾値511を取得する。ステップS110では、DR合計予測誤差512とステップS109で取得した誤差閾値511を比較する。DR合計予測誤差512が誤差閾値511以上の場合、ステップS111に進む。DR合計予測誤差512が誤差閾値511未満の場合、ステップS112に進む。 In step S109, the error threshold 511 allowed at the precision return position 55 obtained from the threshold determination unit 45 is obtained. In step S110, the DR total prediction error 512 is compared with the error threshold 511 obtained in step S109. If the DR total prediction error 512 is equal to or greater than the error threshold 511, proceed to step S111. If the DR total prediction error 512 is less than the error threshold 511, proceed to step S112.

ステップS111では、作業指令部44に対し最後に衛星測位装置25から受信した精密位置データ51を基準局選択位置データ513として送信する。そして、作業指令部44に対しハンドオーバモードを指示し、処理を終了する。ステップS112では、作業指令部44に対し接続している基準局5の位置を基準局選択位置データ513として送信する。そして、作業指令部44に対しDR走行モードを指示し、処理を終了する。 In step S111, the precise position data 51 last received from the satellite positioning device 25 is transmitted to the work command unit 44 as the reference station selection position data 513. Then, the work command unit 44 is instructed to enter handover mode, and processing ends. In step S112, the position of the connected reference station 5 is transmitted to the work command unit 44 as the reference station selection position data 513. Then, the work command unit 44 is instructed to enter DR driving mode, and processing ends.

[作業指令部]
作業指令部44は、作業計画記憶部40、基準局変更部43、衛星測位装置25、DR装置26、に基づいて動作指令装置27のモードを選択する。作業指令部44は、精度低下位置検知部41が精度低下位置54を検知していないとき動作指令装置27を通常走行モードとする。
[Work command department]
The work command unit 44 selects the mode of the operation command device 27 based on the work plan storage unit 40, the reference station changing unit 43, the satellite positioning device 25, and the DR device 26. The work command unit 44 sets the operation command device 27 to the normal driving mode when the accuracy-degraded position detection unit 41 does not detect a accuracy-degraded position 54.

作業指令部44は、基準局変更部43の決定に基づき動作指令装置27をDR走行モードまたはハンドオーバモードに変更する。作業指令部44は、基準局変更部43から受信した基準局選択位置データ513を通信装置29に送信する。作業指令部44は、DR走行モードを選択した際、衛星測位装置25から最後に受信した精密位置データ51とDR相対位置データ53を用いて、図10で示した経路逸脱量515を予測する。 The work command unit 44 changes the operation command device 27 to DR driving mode or handover mode based on the decision of the reference station change unit 43. The work command unit 44 transmits the reference station selection position data 513 received from the reference station change unit 43 to the communication device 29. When the work command unit 44 selects DR driving mode, it predicts the route deviation amount 515 shown in FIG. 10 using the precise position data 51 and DR relative position data 53 last received from the satellite positioning device 25.

作業指令部は、閾値決定部45が決定した誤差閾値511を経路逸脱量515が上回る場合、動作指令装置27をハンドオーバモードに変更する。作業指令部44は、衛星測位装置25を介し通信装置29から補正信号受信エラー517を受信した場合、動作指令装置27をDR走行モードに変更する。作業指令部44は、測位装置25から精密位置データ51を受信した場合、動作指令装置27をDR走行モードから通常走行モードに変更する。作業指令部44は、測位装置25が通信装置29から補正信号52を取得した場合、動作指令装置27をハンドオーバモードから通常走行モードに変更する。 If the route deviation amount 515 exceeds the error threshold 511 determined by the threshold determination unit 45, the work command unit changes the operation command device 27 to handover mode. If the work command unit 44 receives a correction signal reception error 517 from the communication device 29 via the satellite positioning device 25, it changes the operation command device 27 to DR driving mode. If the work command unit 44 receives precise position data 51 from the positioning device 25, it changes the operation command device 27 from DR driving mode to normal driving mode. If the positioning device 25 acquires a correction signal 52 from the communication device 29, the work command unit 44 changes the operation command device 27 from handover mode to normal driving mode.

以下、図11及び図12を参照して作業管理システム1の処理を示す。図11は、作業管理システム1の処理を示すフローチャートである。図12は、作業管理装置3の処理を示すフローチャートである。 The processing of the work management system 1 will be explained below with reference to Figures 11 and 12. Figure 11 is a flowchart showing the processing of the work management system 1. Figure 12 is a flowchart showing the processing of the work management device 3.

ステップS201では、動作指令装置25がハンドオーバモードに設定される。ステップS202では、衛星測位装置25がGNSSアンテナ23を介して測位衛星4から衛星信号516を受信する。 In step S201, the operation command device 25 is set to handover mode. In step S202, the satellite positioning device 25 receives a satellite signal 516 from the positioning satellite 4 via the GNSS antenna 23.

ステップS203では、通信装置29が配信サーバ9と接続しているか判断する。接続している場合、ステップS206に進む。接続していない場合、ステップS204に進む。 In step S203, it is determined whether the communication device 29 is connected to the distribution server 9. If it is connected, proceed to step S206. If it is not connected, proceed to step S204.

ステップS204では、衛星測位装置25が単独測位を行い概略位置データ50を算出する。ステップS205では、通信装置29が衛星測位装置25から概略位置データ50を受信し、基準局選択位置データ513に決定する。ステップS206では、通信装置29が配信サーバ9に基準局選択位置データ513を送信する。 In step S204, the satellite positioning device 25 performs standalone positioning and calculates approximate position data 50. In step S205, the communication device 29 receives the approximate position data 50 from the satellite positioning device 25 and determines it as reference station selection position data 513. In step S206, the communication device 29 transmits the reference station selection position data 513 to the distribution server 9.

ステップS207では、通信装置29が配信サーバ9から補正信号52を受信しているか判断する。受信している場合、ステップS208に進む。受信していない場合、ステップS210に進む。ステップS208では、通信装置29が配信サーバ9から受信した補正信号52を衛星測位装置25に出力する。 In step S207, the communication device 29 determines whether it has received a correction signal 52 from the distribution server 9. If it has, proceed to step S208. If it has not, proceed to step S210. In step S208, the communication device 29 outputs the correction signal 52 received from the distribution server 9 to the satellite positioning device 25.

ステップS209では、衛星測位装置25が衛星信号516と補正信号52を用いてRTK-GNSSによって精密位置データ51を演算する。ステップS210では、動作指令装置25がハンドオーバモードか判断する。ハンドオーバモードの場合、ステップS206に戻る。ハンドオーバモード出ない場合、ステップS211に進む。 In step S209, the satellite positioning device 25 calculates precise position data 51 using RTK-GNSS using the satellite signal 516 and correction signal 52. In step S210, it is determined whether the operation command device 25 is in handover mode. If it is in handover mode, the process returns to step S206. If it is not in handover mode, the process proceeds to step S211.

ステップS211では、通信装置29が作業指令部44に対し、補正信号受信エラー517を送信する。ステップS212では、作業指令部44が作業計画に記載された移動経路上の走行をロードローラ2が終了したか判断する。走行を終了した場合、処理を終了する。終了していない場合、ステップS213に進む。 In step S211, the communication device 29 sends a correction signal reception error 517 to the work command unit 44. In step S212, the work command unit 44 determines whether the road roller 2 has finished traveling along the movement path described in the work plan. If it has finished traveling, the process ends. If it has not finished, the process proceeds to step S213.

ステップS213では、作業指令部44が衛星測位装置25から精密位置データ51を受信したか判断する。受信した場合、ステップS214に進む。受信しなかった場合、精ステップS216に進む。ステップS214では、作業指令部44が動作指令装置27を通常走行モードに変更する。 In step S213, the work command unit 44 determines whether precise position data 51 has been received from the satellite positioning device 25. If precise position data 51 has been received, the process proceeds to step S214. If precise position data 51 has not been received, the process proceeds to step S216. In step S214, the work command unit 44 switches the operation command device 27 to normal driving mode.

ステップS215では、作業指令部44が作業計画記憶部40に基づき動作指令装置27に作業計画を出力する。ステップS216では、精度低下位置検知部41が精度低下位置54を検知する。ステップS217では、閾値決定部45が作業計画記憶部40に基づき誤差閾値511を決定する。 In step S215, the work command unit 44 outputs a work plan to the operation command device 27 based on the work plan memory unit 40. In step S216, the accuracy-degraded position detection unit 41 detects the accuracy-degraded position 54. In step S217, the threshold determination unit 45 determines the error threshold 511 based on the work plan memory unit 40.

ステップS218では、精度復帰位置予測部42が精度低下位置検知部41と作業計画記憶部40と衛星測位装置25に基づき精度復帰位置55を算出する。ステップS219では、基準局変更部43が精度低下位置検知部41と精度復帰位置予測部42とDR誤差推定装置35と閾値決定部45に基づき接続している基準局5の変更を判断する。接続している基準局5を変更する場合、ステップS222に進む。接続している基準局5を変更しない場合、ステップS220に進む。 In step S218, the accuracy recovery position prediction unit 42 calculates the accuracy recovery position 55 based on the accuracy degradation position detection unit 41, the work plan memory unit 40, and the satellite positioning device 25. In step S219, the reference station change unit 43 determines whether to change the connected reference station 5 based on the accuracy degradation position detection unit 41, the accuracy recovery position prediction unit 42, the DR error estimation device 35, and the threshold determination unit 45. If the connected reference station 5 is to be changed, proceed to step S222. If the connected reference station 5 is not to be changed, proceed to step S220.

ステップS220では、基準局変更部43が接続している基準局5の位置を基準局選択位置データ513に設定し、通信装置29に送信する。ステップS221では、作業指令部44が動作指令装置27をDR走行モードに変更する。ステップS222では、基準局変更部43が最後に衛星測位装置25から受信した精密位置データ51を基準局選択位置データ513に設定し、通信装置29に送信する。 In step S220, the reference station change unit 43 sets the position of the connected reference station 5 as the reference station selection position data 513 and transmits it to the communication device 29. In step S221, the work command unit 44 changes the operation command device 27 to DR driving mode. In step S222, the reference station change unit 43 sets the precise position data 51 last received from the satellite positioning device 25 as the reference station selection position data 513 and transmits it to the communication device 29.

ステップS223では、作業指令部44が動作指令装置27をハンドオーバモードに変更する。ステップS224では、DR装置26がDR相対位置データ53を算出する。ステップS225では、衛星測位装置25が精密位置データ51の演算に成功したか判断する。成功した場合、ステップS226に進む。成功しなかった場合、ステップS227に進む。ステップS226では、DR誤差推定装置35が衛星測位装置25とDR装置26に基づきDR誤差データ58を算出する。 In step S223, the work command unit 44 changes the operation command device 27 to handover mode. In step S224, the DR device 26 calculates the DR relative position data 53. In step S225, it is determined whether the satellite positioning device 25 successfully calculated the precise position data 51. If successful, proceed to step S226. If not successful, proceed to step S227. In step S226, the DR error estimation device 35 calculates the DR error data 58 based on the satellite positioning device 25 and the DR device 26.

ステップS227では、動作指令装置27が選択されたモードに基づいて制御データ510を決定する。ステップS228では、車体制御装置28が制御データ510に基づいてロードローラ2を制御する。ステップS229では、通信装置29が受信した基準局選択位置データ513が接続している基準局5の位置と同一か判断する。同一な場合、ステップ230に進む。同一でない場合、ステップS202に戻る。 In step S227, the operation command device 27 determines the control data 510 based on the selected mode. In step S228, the vehicle control device 28 controls the road roller 2 based on the control data 510. In step S229, the communication device 29 determines whether the reference station selection position data 513 received is identical to the position of the connected reference station 5. If they are identical, proceed to step S230. If they are not identical, return to step S202.

ステップS230では、作業指令部44が動作指令装置27をDR走行モードに変更する。ステップS231では、作業指令部44が衛星測位装置25から最後に受信した精密位置データ51とDR相対位置データ53を用いて経路逸脱量515を算出する。ステップS232では、作業指令部44が通信装置29から補正信号受信エラー517を受信したか判断する。受信した場合、ステップS234に進む。受信していない場合、ステップS233に進む。 In step S230, the work command unit 44 changes the operation command device 27 to DR driving mode. In step S231, the work command unit 44 calculates the route deviation amount 515 using the precise position data 51 and DR relative position data 53 last received from the satellite positioning device 25. In step S232, the work command unit 44 determines whether a correction signal reception error 517 has been received from the communication device 29. If received, proceed to step S234. If not received, proceed to step S233.

ステップS233では、作業指令部44がロードローラ2が精度復帰位置55に到達したか判断する。到達した場合、ステップS214に戻る。到達していない場合、ステップS234に進む。ステップS234では、作業指令部44が誤差閾値511を経路逸脱量515が上回るか判断する。上回る場合、ステップS222に戻る。上回らない場合、ステップS215に戻る。 In step S233, the work command unit 44 determines whether the load roller 2 has reached the accuracy return position 55. If it has reached it, the process returns to step S214. If it has not reached it, the process proceeds to step S234. In step S234, the work command unit 44 determines whether the path deviation amount 515 exceeds the error threshold value 511. If it does, the process returns to step S222. If it does not, the process returns to step S215.

本実施例の作業管理装置3では、精度低下位置54を検知した場合、精度復帰位置55を予測する。そして作業管理装置3は、ロードローラ2がDR走行モードで精度低下位置54から精度復帰位置55までの移動経路6を走行した際に精度復帰位置55で生じるDR合計予測誤差512を算出する。最後に作業管理装置3は、DR合計予測誤差512と誤差閾値511に基づいて、接続している基準局5の変更を判断する。 In this embodiment, when the work management device 3 detects the accuracy-return position 54, it predicts the accuracy-return position 55. The work management device 3 then calculates the DR total predicted error 512 that occurs at the accuracy-return position 55 when the load roller 2 travels the movement path 6 from the accuracy-return position 54 to the accuracy-return position 55 in DR travel mode. Finally, the work management device 3 determines whether to change the connected reference station 5 based on the DR total predicted error 512 and the error threshold 511.

このようにすれば、作業現場6において衛星測位装置25が精密位置データ51を算出できない場合でも、精度復帰位置55までロードローラ2が到達可能なことを確認し、基準局変更部43がハンドオーバの実行を判断可能となり、デットレコニングに切り替えた作業機械の追従走行を指示することが可能となるため、自動運転でロードローラ2の動作を継続させ、生産性の低下を防止することができる。 In this way, even if the satellite positioning device 25 at the work site 6 is unable to calculate precise position data 51, it can confirm that the road roller 2 can reach the precision return position 55, allowing the reference station change unit 43 to determine whether to perform a handover and instruct the work machine, which has switched to dead reckoning, to follow the vehicle. This allows the road roller 2 to continue operating automatically, preventing a decline in productivity.

このように本実施例では、測位精度低下を検知した際、測位精度が回復する地点を予測し該地点までデットレコニングに切り替えることで作業機械が到達可能な場合、ハンドオーバを実行せずに作業機械の動作を継続し、作業機械が到達できない場合、測位精度が低下した位置で作業機械が停止し、ハンドオーバを実行する。 In this embodiment, when a decrease in positioning accuracy is detected, the point where positioning accuracy will recover is predicted and the system switches to dead reckoning. If the work machine can reach that point, it continues to operate without performing a handover. If the work machine cannot reach that point, it stops at the location where positioning accuracy has decreased and performs a handover.

つまり、移動経路上を追従走行する作業機械において測位精度低下を検知した際、測位精度の回復が見込まれる地点を予測するとともに、該地点までデットレコニングに切り替えることで作業機械の追従走行を行った際に予測される誤差から、該地点まで作業機械が到達可能か判断する。作業機械が測位精度の回復が見込まれる地点まで走行可能な場合、該地点までデットレコニングに切り替えた作業機械の追従走行を指示する。これにより、作業のやり直しによる生産性の低下を防止する。 In other words, when a decline in positioning accuracy is detected in a work machine following along a travel route, the system predicts the point where positioning accuracy is expected to recover, and determines whether the work machine can reach that point based on the predicted error when the work machine follows the target by switching to dead reckoning. If the work machine is able to travel to the point where positioning accuracy is expected to recover, the system instructs the work machine to switch to dead reckoning and follow the target to that point. This prevents a decrease in productivity due to work being redone.

1 作業管理システム
2 ロードローラ
3 作業管理装置
25 衛星測位装置
26 デットレコニング装置
27 動作指令装置
28 車体制御装置
29 通信装置
40 作業計画記憶部
41 精度低下位置検知部
42 精度復帰位置予測部
43 基準局変更部
44 作業指令部
45 閾値決定部
54 精度低下位置
55 精度復帰位置
513 基準局選択位置データ
1 Work management system 2 Road roller 3 Work management device 25 Satellite positioning device 26 Dead reckoning device 27 Operation command device 28 Vehicle control device 29 Communication device 40 Work plan memory unit 41 Accuracy reduction position detection unit 42 Accuracy recovery position prediction unit 43 Reference station change unit 44 Work command unit 45 Threshold value determination unit 54 Accuracy reduction position 55 Accuracy recovery position 513 Reference station selection position data

Claims (10)

測位衛星から送信された衛星信号と基準局から送信された補正情報を受信して作業現場上で作業を実施する作業機械を移動経路に対し自動走行させる作業管理システムであって、
前記衛星信号と前記補正情報に基づいて、前記作業機械の測位を行う測位部と、
前記作業現場上における前記移動経路が記載された作業計画を記憶する作業計画記憶部と、
前記移動経路と前記作業機械の位置における許容誤差を決定する閾値決定部と、
前記測位部の測位結果に基づいて、前記作業機械の測位精度が低下した位置である精度低下位置を検知する精度低下位置検知部と、
前記移動経路と前記精度低下位置に基づいて、前記作業機械の前記測位精度が復帰する位置である精度復帰位置を予測する精度復帰位置予測部と、
前記精度低下位置と前記精度復帰位置の間の前記移動経路上で生じる予測誤差を算出し、前記予測誤差が前記許容誤差を上回る場合、前記補正情報を受信する前記基準局を変更する基準局変更部と、
を有することを特徴とする作業管理システム。
A work management system that receives satellite signals transmitted from positioning satellites and correction information transmitted from a reference station and automatically drives a work machine that performs work on a work site along a travel route,
a positioning unit that performs positioning of the work machine based on the satellite signal and the correction information;
a work plan storage unit that stores a work plan in which the movement route on the work site is described;
a threshold determination unit that determines an allowable error between the travel path and the position of the work machine;
an accuracy reduction position detection unit that detects an accuracy reduction position, which is a position where the positioning accuracy of the work machine has decreased, based on the positioning result of the positioning unit;
an accuracy recovery position prediction unit that predicts an accuracy recovery position, which is a position at which the positioning accuracy of the work machine will recover, based on the movement path and the accuracy-deteriorated position;
a reference station change unit that calculates a predicted error that occurs on the movement path between the accuracy-decreased position and the accuracy-recovered position, and changes the reference station that receives the correction information when the predicted error exceeds the allowable error;
A work management system comprising:
前記測位部の前記測位結果と前記作業計画に基づいて、前記作業機械への制御を指令する制御指令部と、
前記制御指令部からの前記指令に基づいて、前記作業機械を動作させる車体制御部と、を更に有し、
前記基準局変更部は、
前記予測誤差と前記許容誤差に基づいて、前記作業機械に接続している前記基準局の変更を判断し、
前記制御指令部は、
前記精度低下位置から前記精度復帰位置の間、前記基準局変更部の判断結果に応じて、前記作業機械の走行モードを切り替えるように前記作業機械への制御を指令することを特徴とする請求項1に記載の前記作業管理システム。
a control command unit that commands control of the work machine based on the positioning result of the positioning unit and the work plan;
a vehicle body control unit that operates the work machine based on the command from the control command unit,
The reference station changing unit
determining a change in the reference station connected to the work machine based on the predicted error and the allowable error;
The control command unit
The work management system according to claim 1, characterized in that, between the accuracy-decreasing position and the accuracy -restoring position, the work machine is instructed to be controlled so as to switch the driving mode of the work machine depending on the judgment result of the reference station changing unit.
前記基準局変更部は、
前記作業機械が前記精度低下位置から前記精度復帰位置までの前記移動経路を走行した際に前記精度復帰位置で生じる前記予測誤差を算出し、
前記予測誤差に基づいて、前記精度復帰位置まで前記作業機械が到達可能か判断し、
前記制御指令部は、
前記基準局変更部の前記判断の結果、前記作業機械が前記精度復帰位置に到達可能な場合、前記精度復帰位置まで前記作業機械の走行を指示して、前記基地局のハンドオーバを実行せずに前記作業機械の動作を継続させ、
前記基準局変更部の前記判断の結果、前記作業機械が前記精度復帰位置に到達できない場合、前記精度低下位置で前記作業機械を停止させて、前記基地局の前記ハンドオーバを実行することを特徴とする請求項2に記載の作業管理システム。
The reference station changing unit
calculating the predicted error that will occur at the accuracy restoration position when the work machine travels along the movement path from the accuracy reduction position to the accuracy restoration position;
determining whether the work machine can reach the precision return position based on the predicted error;
The control command unit
If the result of the determination by the reference station changing unit is that the work machine can reach the accuracy return position, the reference station changing unit instructs the work machine to travel to the accuracy return position, and allows the work machine to continue operating without executing a handover of the base station;
The work management system according to claim 2, characterized in that, if the result of the judgment by the reference station change unit is that the work machine cannot reach the accuracy restoration position, the work machine is stopped at the accuracy reduction position and the handover of the base station is performed.
前記作業計画記憶部は、
前記作業現場上における前記移動経路として前記作業機械の進入禁止領域を記憶しておき、
前記閾値決定部は、
前記作業計画に基づいて、前記作業機械の前記進入禁止領域に前記作業機械が侵入しない範囲内で前記許容誤差を決定することを特徴とする請求項1に記載の作業管理システム。
The work plan storage unit
a no-entry area for the work machine is stored as part of the movement route on the work site;
The threshold value determination unit
2. The work management system according to claim 1, wherein the allowable error is determined based on the work plan within a range in which the work machine does not enter the no-entry area for the work machine.
前記精度復帰位置予測部は、
前記基準局と前記精度低下位置の距離を計算し、前記作業現場上における前記移動経路において再び前記距離となる位置を前記精度復帰位置と予測することを特徴とする請求項1に記載の作業管理システム。
The accuracy return position prediction unit
2. The work management system according to claim 1, wherein the distance between the reference station and the position of reduced accuracy is calculated, and the position on the movement path on the work site where the distance becomes equal to the calculated distance again is predicted as the position of restored accuracy.
前記測位部は、
通信装置から取得した前記作業機械の位置情報に基づいて、前記位置情報に一番近い前記基準局から前記補正情報を受信することを特徴とする請求項1に記載の作業管理システム。
The positioning unit
2. The work management system according to claim 1, wherein the correction information is received from the reference station that is closest to the position information of the work machine obtained from a communication device.
前記基準局変更部は、
前記補正情報を受信する前記基準局を変更する場合、前記作業機械の前記位置情報を前記測位部に入力することことを特徴とする請求項6に記載の作業管理システム。
The reference station changing unit
7. A work management system according to claim 6, wherein when the reference station that receives the correction information is changed, the position information of the work machine is input to the positioning unit.
前記基準局変更部は、
前記補正情報を受信する前記基準局を変更しない場合、前記作業機械の前記位置情報と異なる位置情報を前記測位部に入力することを特徴とする請求項6に記載の作業管理システム。
The reference station changing unit
7. The work management system according to claim 6, wherein, when the reference station that receives the correction information is not changed, position information different from the position information of the work machine is input to the positioning unit.
前記基準局変更部は、
前記補正情報を受信する前記基準局を変更しない場合、前記作業機械と異なる前記位置情報として、前記基準局の位置情報を前記測位部に入力することを特徴とする請求項8に記載の作業管理システム。
The reference station changing unit
The work management system according to claim 8, characterized in that, when the reference station that receives the correction information is not changed, the position information of the reference station is input to the positioning unit as the position information different from that of the work machine.
測位衛星から送信された衛星信号と基準局から送信された補正情報を受信して作業現場上で作業を実施する作業機械を移動経路に対し自動走行させる作業管理方法であって、
前記衛星信号と前記補正情報とに基づいて、前記作業機械の測位を行う測位ステップと、
前記作業現場上における前記移動経路が記載された作業計画を記憶する作業計画記憶ステップと、
前記移動経路と前記作業機械の位置における許容誤差を決定する閾値決定ステップと、
前記測位ステップ測位結果に基づいて、前記作業機械の測位精度が低下した位置である精度低下位置を検知する精度低下位置検知ステップと、
前記移動経路と前記精度低下位置に基づいて、前記移動経路から前記作業機械の前記測位精度が復帰する位置である精度復帰位置を予測する精度復帰位置予測ステップと、
前記精度低下位置と前記精度復帰位置の間の前記移動経路上で生じる予測誤差を算出し、前記予測誤差が前記許容誤差を上回る場合、前記補正情報を受信する前記基準局を変更する基準局変更ステップと、
を有することを特徴とする作業管理方法。
A work management method for automatically traveling a work machine that performs work at a work site along a travel route by receiving satellite signals transmitted from a positioning satellite and correction information transmitted from a reference station, comprising:
a positioning step of performing positioning of the work machine based on the satellite signal and the correction information;
a work plan storage step of storing a work plan in which the movement route on the work site is described;
a threshold determination step for determining an acceptable error in the travel path and the position of the work machine;
an accuracy reduction position detection step of detecting an accuracy reduction position, which is a position where the positioning accuracy of the work machine has decreased, based on the positioning result of the positioning step;
an accuracy recovery position prediction step of predicting an accuracy recovery position, which is a position at which the positioning accuracy of the work machine will recover from the movement path, based on the movement path and the accuracy-deteriorated position;
a reference station changing step of calculating a predicted error that occurs on the movement path between the accuracy-decreased position and the accuracy-recovered position, and changing the reference station that receives the correction information when the predicted error exceeds the allowable error;
A work management method comprising:
JP2021208797A 2021-12-22 2021-12-22 Work management system and work management method Active JP7722914B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021208797A JP7722914B2 (en) 2021-12-22 2021-12-22 Work management system and work management method
PCT/JP2022/030441 WO2023119714A1 (en) 2021-12-22 2022-08-09 Work management system, and work management method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021208797A JP7722914B2 (en) 2021-12-22 2021-12-22 Work management system and work management method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023093267A JP2023093267A (en) 2023-07-04
JP7722914B2 true JP7722914B2 (en) 2025-08-13

Family

ID=86901792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021208797A Active JP7722914B2 (en) 2021-12-22 2021-12-22 Work management system and work management method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7722914B2 (en)
WO (1) WO2023119714A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016173709A (en) 2015-03-17 2016-09-29 セコム株式会社 Autonomous mobile robot
WO2019049541A1 (en) 2017-09-07 2019-03-14 ヤンマー株式会社 Positioning system
JP2020038498A (en) 2018-09-04 2020-03-12 株式会社Ihi Apparatus for estimating self-location
JP2021060259A (en) 2019-10-07 2021-04-15 ソフトバンク株式会社 Positioning system, server, information delivery method, and program
US11019459B1 (en) 2020-01-07 2021-05-25 Here Global B.V. Method, apparatus, and system for base station selection for differential positioning
WO2021220418A1 (en) 2020-04-28 2021-11-04 日本電信電話株式会社 Base station selection device, base station selection method, and program

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016173709A (en) 2015-03-17 2016-09-29 セコム株式会社 Autonomous mobile robot
WO2019049541A1 (en) 2017-09-07 2019-03-14 ヤンマー株式会社 Positioning system
JP2020038498A (en) 2018-09-04 2020-03-12 株式会社Ihi Apparatus for estimating self-location
JP2021060259A (en) 2019-10-07 2021-04-15 ソフトバンク株式会社 Positioning system, server, information delivery method, and program
US11019459B1 (en) 2020-01-07 2021-05-25 Here Global B.V. Method, apparatus, and system for base station selection for differential positioning
WO2021220418A1 (en) 2020-04-28 2021-11-04 日本電信電話株式会社 Base station selection device, base station selection method, and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023093267A (en) 2023-07-04
WO2023119714A1 (en) 2023-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120059554A1 (en) Automatic Blade Control System during a Period of a Global Navigation Satellite System ...
JP4229358B2 (en) Driving control device for unmanned vehicles
US11829151B2 (en) Construction-vehicle autonomous travel control device
EP0936518B1 (en) Integrated vehicle positioning and navigation system, apparatus and method
US9234758B2 (en) Machine positioning system utilizing position error checking
US6272405B1 (en) Apparatus and method for guiding vehicle autonomously
CN102817304B (en) Method and device for determining an area cut with a cutting roll by at least one construction machine or mining machine
EP3064964B1 (en) Path planning based on obstruction mapping
US7027918B2 (en) Satellite navigation system using multiple antennas
US9064352B2 (en) Position identification system with multiple cross-checks
EP1918732B1 (en) Method and apparatus for accurately determining height coordinates in a satellite/laser positioning system
EP2864809B9 (en) Selection of a subset of global navigation satellite system measurements based on prediction of accuracy of target parameters
JP3710451B2 (en) Method and apparatus for measuring position of moving object
CN107407733A (en) The control system of Work machine, Work machine, the management method of the management system of Work machine and Work machine
JPH07230315A (en) Traveling controller for autonomously traveling vehicle
JP3869108B2 (en) Unmanned vehicle interference prediction apparatus and unmanned vehicle guided traveling method
US20180313653A1 (en) Management system for work machine, work machine, and management device for work machine
CN113454298B (en) Working machine
KR20150051747A (en) Method for determining location of vehicle
US9494430B2 (en) Positioning system implementing multi-sensor pose solution
JP7722914B2 (en) Work management system and work management method
CN114174870A (en) Method for determining a model describing at least one environment-specific GNSS curve
CN117310756B (en) Multi-sensor fusion positioning method and system, machine-readable storage medium
US9128183B2 (en) Machine navigation system utilizing scale factor adjustment
JP3595625B2 (en) Travel control device for autonomous vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240606

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250325

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250514

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250722

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250731

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7722914

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150