可動機械用の位置監視システム
可動機械（２０）および中央制御ステーション（３０）を有するシステム（１０）を提供する。可動機械は、通信装置（７０）と、測位衛星（４０）から位置データを受信するとともに位置信号を生成するように構成された受信機（５５）を有する位置監視システム（５０）とを有する。位置監視システムはまた、センサ（６１、６２、６３）を有し、可動機械のパラメータを測定するとともに移動信号を生成するように構成された、慣性航法装置（６０）も有する。位置監視システムはまた、位置信号および移動信号を受信し、位置信号が受信できないことを検出し、位置パラメータを計算し、パラメータの第１値と第２値との差が所定閾値を超えるか否かを確定し、警報信号を生成するように構成された、コントローラ（６５）も有する。中央制御ステーションは、コントローラと通信し、位置信号および／または移動信号を受信し、可動機械の位置を監視するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して位置監視システムに関し、より詳細には、可動機械用の位置監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
土木機械等の可動機械において、位置を監視し機械の移動を案内する位置監視システムが採用されてきた。通常の位置監視システムは、複数のＧＰＳ（全地球測位システム）衛星から位置データを受信するように可動機械に搭載されている、ＧＰＳ受信機を含む。状況によっては、たとえば、機械がトンネル内を移動している時、ＧＰＳ信号が受信できなくなる場合がある。こうした状況では、ＧＰＳシステムを補完し、可動機械のための位置データを提供するために、慣性航法システムを採用することができる。こうした慣性航法システムは、通常、速度センサ、加速度センサ、ジャイロスコープ等、さまざまな慣性センサを有している。
【０００３】
２００８年５月８日に公開されたＴａｋａｏｋａ他による（特許文献１）（’１６６公開公報）に、ナビゲーション装置が記載されている。’１６６公開公報のナビゲーション装置は、ＧＰＳ信号を受信し処理するＧＰＳ処理部と加速度センサとを有している。ＧＰＳ信号が受信できなくなると、加速度センサによって提供される加速度信号と、ＧＰＳ信号が受信できなくなる前に先に受信されたＧＰＳ信号からさまざまなパラメータを学習する演算処理装置の学習部によって提供される学習結果とに基づいて、位置データが計算される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１０９１６６Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
’１６６公開公報のナビゲーション装置は、ＧＰＳ信号が受信できなくなった時に自律位置データを提供することができるが、そのナビゲーション装置には問題がある可能性がある。たとえば、ＧＰＳ処理部および加速度センサの少なくとも一方が誤動作し誤った位置データを提供する可能性があり、’１６６公開公報のナビゲーション装置は、こうした誤動作を診断し検出することができない可能性がある。
【０００６】
本開示は、既存の技術における改善に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、本開示はシステムに関する。本システムは可動機械を有し、可動機械は、通信装置と可動機械に関連付けられた位置監視システムとを有する。位置監視システムは、測位衛星から位置データを受信するとともに、受信された位置データに基づいて位置信号を生成するように構成された受信機を有する。受信機は、可動機械に搭載されている。位置監視システムはまた、センサを有し、可動機械の移動に関連するパラメータを測定するとともに、測定されたパラメータに基づいて移動信号を生成するように構成された慣性航法装置も有する。慣性航法装置は、可動機械に搭載されている。位置監視システムはまた、受信機および慣性航法装置に関連付けられたコントローラも有する。コントローラは、位置信号が受信可能である場合に位置信号を受信し、移動信号を受信し、位置信号が受信できないことを検出するように構成されている。コントローラはまた、受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された位置信号とに基づいて、可動機械に対する位置パラメータを計算し、位置信号から確定されたパラメータの第１値と移動信号から確定された同じパラメータの第２値との差が所定閾値を超えるか否かを確定し、差が所定閾値を超えると確定した後に警報信号を生成するようにも構成されている。本システムはまた、中央制御ステーションも有し、それは、通信装置を介してコントローラと通信し、通信装置を介して位置信号および／または移動信号を受信し、可動機械の位置を監視するように構成されている。
【０００８】
別の態様では、本開示はシステムに関する。本システムは可動機械を有し、可動機械は、通信装置と可動機械に関連付けられた位置監視システムとを有する。位置監視システムは、測位衛星から位置データを受信するとともに、受信された位置データに基づいて位置信号を生成するように構成された受信機を有する。受信機は、可動機械に搭載されている。位置監視システムはまた、センサを有し、可動機械の移動に関連するパラメータを測定するとともに、測定されたパラメータに基づいて移動信号を生成するように構成された慣性航法装置も有する。慣性航法装置は、可動機械に搭載されている。位置監視システムはまた、受信機および慣性航法装置に関連付けられたコントローラも有する。コントローラは、位置信号が受信可能である場合に位置信号を受信し、移動信号を受信し、位置信号が受信できないことを検出するように構成されている。コントローラはまた、受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された位置信号とに基づいて、可動機械に対する位置パラメータを計算し、位置信号から確定されたパラメータの第１値と移動信号から確定された同じパラメータの第２値との差が所定閾値を超えるか否かを確定し、差が所定閾値を超えると確定した後に警報信号を生成するようにも構成されている。本システムはまた、中央制御ステーションも有し、それは、通信装置を介してコントローラと通信し、通信装置を介して位置信号および／または移動信号を受信し、可動機械の位置を監視するように構成されている。位置監視システムは、可動機械の移動に関連する位置データを提供するように構成された地上ベース測位システムをさらに有する。コントローラは、同じパラメータの第３値を計算し、同じパラメータの第１値、第２値および第３値を比較し、第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと、第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が、所定閾値を超えるか否かを確定するようにさらに構成されている。コントローラは、自己診断が行われるべきか否かを確定するとともに、自己診断が行われた後に、かつ第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が所定閾値を超えていないことを確定した後に、受信された位置信号を最後の位置信号として保存するようにさらに構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な位置監視システムを有する例示的な開示されているシステムの概略図である。
【図２】図１の開示されている位置監視システムの例示的な動作の概略図である。
【図３】図１の開示されている位置監視システムの例示的な動作の概略図である。
【図４】図１の開示されている位置監視システムの例示的な動作の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、例示的なシステム１０の概略図である。システム１０を、採掘現場および工事現場等における可動機械管理等、多種多様の応用で採用することができる。システム１０はネットワーク化された作業現場であってもよい。システム１０は、少なくとも１つの可動機械２０を含むことができる。システム１０はまた、たとえば有線手段または無線手段を介して可動機械２０に信号を送信しかつ可動機械２０から信号を受信することにより、可動機械２０と通信するように構成された、中央制御ステーション３０を有することができる。中央制御ステーション３０を、作業現場に配置してもよく、または遠隔に配置してもよい。
【００１１】
システム１０は、位置監視システム５０を有することができ、それは、可動機械２０および／または中央制御ステーション３０のための位置データを提供するように構成された少なくとも１つの測位システムまたは装置を有することができる。たとえば、位置監視システム５０は全地球測位システム（ＧＰＳ）４５を有することができ、それは、少なくとも１つのＧＰＳ衛星４０と通信するように構成されている受信機５５を有することができる。受信機５５を、可動機械２０に搭載することができ、ＧＰＳ衛星４０から位置データを受信するように構成することができる。受信機５５は、受信されたＧＰＳ位置データに基づいて測位信号を生成することができる。受信機５５はまた、ＧＰＳ衛星４０に信号を送信することも可能であることが企図されている。たとえば可動機械２０がトンネル内を移動している時、衛星４０からのＧＰＳ信号が受信機５５によって受信できなくなった場合、たとえば受信機５５により、ＧＰＳ信号が受信できないことを示す信号を生成することができる。
【００１２】
位置監視システム５０はまた、可動機械２０の位置を監視する少なくとも１つまたは複数の追加の測位システムを有することができる。たとえば、位置監視システム５０は慣性航法装置６０を有することができる。
【００１３】
慣性航法装置６０を、可動機械２０に搭載することができる。慣性航法装置６０は、可動機械２０の移動に関連する１つまたは複数のパラメータを測定するように構成された１つまたは複数のセンサを有することができる。一実施形態では、図１に示すように、慣性航法装置６０は、速度センサ６１、加速度センサ６２および操舵方向センサ６３を有することができる。速度センサ６１を、可動機械２０の速度を測定するように構成することができる。加速度センサ６２を、可動機械２０の加速度を測定するように構成することができる。操舵方向センサ６３を、可動機械２０の操舵または移動方向を測定するように構成することができる。慣性航法装置６０は、他のタイプのセンサを有することができ、より多いかまたは少ないセンサを有することができることが企図されている。たとえば、いくつかの実施形態では、慣性航法装置６０は速度センサ６１を有していなくてもよい。いくつかの実施形態では、慣性航法装置６０は、可動機械２０の位置の高度を測定するように構成された気圧計、可動機械２０の移動距離を測定するように構成された走行距離計等の追加のセンサを有することができる。いくつかの実施形態では、慣性航法装置６０はジャイロスコープを有することができ、それは、構成要素として加速度センサ６２を有することができる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、位置監視システム５０は、可動機械２０の位置、速度、加速度、高度、角速度、ピッチレート等の移動パラメータを確定するように構成された地上ベース測位システム７５をさらに有することができる。地上ベース測位システム７５は、たとえばレーザベースの測位システム等、任意の好適な地上ベース測位システムであってもよい。地上ベース測位システム７５は、ステーション８０、受信装置９５および複数の装置９０を有することができる。ステーション８０を、信号を発信しかつ／または受信するように構成することができ、受信装置９５および装置９０の少なくとも一方と通信するように構成することができる。
【００１５】
受信装置９５を、ステーション８０から信号を受信するように可動機械２０に搭載することができる。装置９０は、センサ、発信機または受信機であってもよく、装置９０を、地上のさまざまな位置に配置することができる。装置９０は、受信装置９５および／またはステーション８０と通信して、可動機械２０の移動パラメータを確定することができる。地上ベース測位システム７５は、中央制御ステーション３０と通信することができる。たとえば、ステーション８０、装置９０および受信装置９５のうちの少なくとも１つは、中央制御ステーション３０に測定された移動パラメータを送信することができる。中央制御ステーション３０はまた、ステーション８０、装置９０および受信装置９５のうちの少なくとも１つにコマンド信号を送信することも可能である。地上ベース測位システム７５は、たとえばレーザ地上ベース測位システム等、任意の好適な地上ベースシステムであってもよく、より多いか少ない構成要素を含むことができることが企図されている。
【００１６】
位置監視システム５０は、コントローラ６５を有することができる。コントローラ６５を、可動機械２０に搭載することができ、または他の好適な位置、たとえば中央制御ステーション３０に配置することができる。可動機械２０は、中央制御ステーション３０と通信するように構成されている通信装置７０を有することができる。コントローラ６５は、可動機械２０に搭載された既存のマシンコントローラかまたはスタンドアロンコントローラであってもよい。コントローラ６５は、さまざまなシステムおよび装置、たとえば、受信機５５、通信装置７０および慣性航法装置６０のうちの少なくとも１つと通信することができる。コントローラ６５はまた、ステーション８０、装置９０および受信装置９５のうちの少なくとも１つと通信することも可能である。コントローラ６５と他のシステムまたは装置との間の通信は、本技術分野において既知である有線手段または無線手段であり得る。図１に示すように、コントローラ６５は、速度センサ６１、加速度センサ６２および／または操舵方向センサ６３等、慣性航法装置６０内に設けられているセンサと通信することができる。コントローラ６５を、ＧＰＳ信号が受信可能である時に受信機５５によって生成される位置信号を受信するように構成することができる。ＧＰＳ信号が受信機５５によって受信できなくなると、コントローラ６５もまた、ＧＰＳ信号が受信できないことを示す、受信機５５によって生成された信号を受信することができる。したがって、コントローラ６５を、ＧＰＳ信号が受信可能であることおよび／または受信不可能であることを検出するように構成することができる。
【００１７】
コントローラ６５を、検知された移動パラメータに基づいて、速度センサ６１、加速度センサ６２および／または操舵方向センサ６３によってそれぞれ生成され得る、可動機械２０の速度、加速度および／または移動方向を示す信号等、慣性航法装置６０によって生成される移動信号を受信するように構成することも可能である。コントローラ６５は、受信された移動信号を処理して、可動機械２０の位置に関連するパラメータを計算することができる。コントローラ６５はまた、通信装置７０を介して中央制御ステーション３０からコマンド信号を受信することができる。逆に、コントローラ６５は、可動機械２０の位置を示す位置信号、警報信号等の信号を、通信装置７０を介して中央制御ステーション３０に送信することができる。
【００１８】
一実施形態では、コントローラ６５を、地上ベース測位システム７５によって生成される測位信号を受信するように構成することも可能である。一実施形態では、地上ベース測位システム７５によって生成される測位信号を中央制御ステーション３０に送信することができ、中央制御ステーション３０は、その測位信号を、通信装置７０を介してコントローラ６５に送信することができる。一実施形態では、コントローラ６５を、中央制御ステーション３０内に配置することができ、コントローラ６５は、中央制御ステーション３０において地上ベース測位システム７５から送信される測位信号を受信することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
開示した位置監視システム５０の例示的な動作プロセスを、図２に示すフローチャートに概略的に示す。ステップ１１０において、位置監視システム５０は、ＧＰＳ信号が受信可能であるか否かを確定することができる。ＧＰＳ信号が受信可能であるか否かの確定を、コントローラ６５によって行うことができる。通常の動作状態で、すなわち、ＧＰＳ信号が受信可能である場合、受信機５５は、ＧＰＳ衛星４０から位置データを受信することができ、受信された位置データに基づいて位置信号を生成することができる。受信機５５は、位置信号をコントローラ６５に送信することができる。ＧＰＳ信号が受信機５５によって受信できなくなると、たとえば、可動機械２０がトンネル内を移動している時、受信機５５は、ＧＰＳ信号が受信できないことを示す信号を生成することができ、受信することができないことを示す信号を、コントローラ６５に送信することができる。したがって、コントローラ６５は、受信機５５によって生成された信号に基づいて、ＧＰＳ信号が受信できないことを検出しまたは確定することができる。
【００２０】
ＧＰＳ信号が受信可能である場合（ステップ１１０において、Ｙｅｓ）、位置監視システム５０は、ＧＰＳ航法モード（ステップ１３０）を実行して、たとえば可動機械２０の移動のための位置データを提供することができる。ＧＰＳ信号が受信できない場合（ステップ１１０において、Ｎｏ）、位置監視システム５０は、慣性航法モード（ステップ１２０）を実行して、たとえば可動機械２０の移動のための位置データを提供することができる。コントローラ６５を、ＧＰＳ信号の受信可能性の確定に基づいて慣性航法モード（第１航法モード）またはＧＰＳ航法モード（第２航法モード）を選択するように構成することができる。ＧＰＳ航法モードおよび慣性航法モードの詳細については後述する。ＧＰＳ航法モード（ステップ１３０）および慣性航法モード（ステップ１２０）のうちの一方を完了した後、位置監視システム５０は、たとえばコントローラ６５により、可動機械２０の移動の案内または監視を継続すべきか否かを確定することができる（ステップ１４０）。コントローラ６５が、可動機械２０の移動の案内または監視を継続するように確定した場合（ステップ１４０において、Ｙｅｓ）、位置監視システム５０は、ステップ１１０〜１４０でステップを継続することができる。コントローラ６５が、可動機械２０の移動の案内または監視を継続しないと確定した場合（ステップ１４０において、Ｎｏ）、位置監視システム５０は、図２に示すプロセスを終了することができる。
【００２１】
図３は、図２に示すステップ１２０における慣性航法モードの例示的な動作プロセスを概略的に示す。例示的な慣性航法モードを、ＧＰＳ信号が受信できない時に実行することができる。コントローラ６５は、たとえば、メモリ等のデータ記憶装置から、先に保存されたＧＰＳ位置信号を検索することができる（ステップ２１０）。一実施形態では、保存されたＧＰＳ位置信号は、ＧＰＳ信号が受信できないことを検出する前に最後に保存されたＧＰＳ位置信号を含むことができる。別法として、いくつかの実施形態では、保存されたＧＰＳ位置信号は、ＧＰＳ信号が受信できないことを検出する前の複数の保存されたＧＰＳ位置信号を含むことができる。ステップ２２０において、可動機械２０の移動に関連するパラメータを、慣性航法装置６０の慣性センサによって測定することができる。移動信号を、測定された移動パラメータに基づいて慣性センサによって生成することができる（ステップ２３０）。たとえば、速度センサ６１は、可動機械２０の速度を測定し、測定された速度を示す信号を生成することができる。加速度センサ６２は、可動機械２０の加速度を測定し、測定された加速度を示す信号を生成することができる。操舵方向センサ６３は、可動機械２０の移動方向を測定し、測定された移動方向を示す信号を生成することができる。これらの信号を、慣性航法装置６０から処理するためにコントローラ６５に送信することができる（ステップ２４０）。慣性センサは、連続して、移動パラメータを測定し、測定されたパラメータを示す信号を生成することができ、または移動パラメータを測定し、所定時間間隔に従って信号を生成することができる。
【００２２】
さらに図３を参照すると、ステップ２５０において、コントローラ６５は、慣性航法装置６０の慣性センサによって生成された移動信号と、ＧＰＳ信号が受信できないことを検出した後に受信機５５によって受信された、最後に保存されたＧＰＳ位置信号等、検索された保存ＧＰＳ位置信号とに基づき、位置データを計算することができる。計算された位置データは、可動機械２０の現在位置、および／または推定された移動方向、速度、加速度等、可動機械２０の移動に関連する任意の好適なパラメータを含むことができる。計算された位置データを、可動機械２０の移動を案内するために提供することができる（ステップ２６０）。たとえば、コントローラ６５は、計算された位置データを、有線通信手段または無線通信手段を介して可動機械２０のオペレータに、または通信装置７０を介して中央制御ステーション３０に位置する遠隔オペレータに提供することができる。
【００２３】
位置監視システム５０は、ステップ２６０を完了した後、または別法としてステップ２６０を完了する前の任意の好適な時点で、ＧＰＳ信号が受信可能であるか否かを監視することができる。位置監視システム５０は、ＧＰＳ信号が受信可能であるか否かを確定することができる（ステップ２７０）。ＧＰＳ信号が依然として受信できない場合（ステップ２７０において、Ｎｏ）、位置監視システム５０は、ステップ２２０〜２７０を実行することにより、慣性航法装置６０を利用して可動機械２０に対する位置データを提供し続けることができる。ＧＰＳ信号が受信できない状況においてステップ２２０〜２７０が繰り返される場合、位置データの計算は、先に計算された位置データ、ＧＰＳ信号が受信できないことを検出する前に保存された、検索されたＧＰＳ信号、および慣性センサによって目下測定された移動パラメータのうちの少なくとも１つに基づくことができる。ＧＰＳ信号が受信可能となると（ステップ２７０において、Ｙｅｓ）、位置監視システム５０は、図２のステップ１３０に示すＧＰＳ航法モードに進むことができ（ステップ２８０）、図３に示す慣性航法モードを終了することができる。
【００２４】
図４は、図２のステップ１３０に示す例示的なＧＰＳ航法モードを概略的に示す。この例示的なＧＰＳ航法モードでは、受信機５５は、ＧＰＳ衛星４０からＧＰＳ位置データを受信することができる（ステップ３００）。受信機５５は、受信されたＧＰＳ位置データに基づいてＧＰＳ位置信号を生成することができる（ステップ３１０）。ＧＰＳ位置信号を、受信機５５からコントローラ６５に送信することができる。コントローラ６５は、受信機５５から送信されたＧＰＳ位置信号を受信し、自己診断が実行されるべきか否かを確定することができる（ステップ３１５）。コントローラ６５は、自己診断が実行されるべきではないと確定した場合（ステップ３１５において、Ｎｏ）、受信されたＧＰＳ位置信号を処理し、受信されたＧＰＳ位置信号を保存する。一実施形態では、コントローラ６５は、受信されたＧＰＳ位置信号を、最後に受信されたＧＰＳ信号として保存することができる（ステップ３２０）。自己診断を実行するべきか否かを確定するために、コントローラ６５は、可動機械２０のオペレータから、または中央制御ステーション３０のオペレータから入力を受け取ることができることが企図される。自己診断が実行されるべきでない場合（ステップ３１５において、Ｎｏ）、ＧＰＳ位置信号を、たとえば中央制御ステーション３０にさらに提供することができ、または可動機械２０の移動を案内するためにコントローラ６５によってさらに処理することができる（ステップ３２５）。ステップ３２０の前にステップ３２５を実行することができることが企図される。図４に示す実施形態では、ステップ３２５が完了した後、ＧＰＳ航法モードを終了することができる。ＧＰＳ航法モードが終了した後、位置監視システム５０は、図１に示すステップ１４０を実行することができる。
【００２５】
さらに図４を参照すると、コントローラ６５は、自己診断が実行されるべきであると確定した場合（ステップ３１５において、Ｙｅｓ）、受信されたＧＰＳ位置信号に基づいてパラメータＣの第１値を計算することができる（ステップ３３０）。パラメータＣは、受信されたＧＰＳ位置信号と慣性センサによって生成された移動信号とに基づいて計算することができる任意の好適なパラメータであり得る。たとえば、パラメータＣは、可動機械２０の現在位置、または可動機械２０の移動の速度、加速度および／または操舵方向であってもよい。
【００２６】
慣性航法装置６０は、１つまたは複数の慣性センサによって、可動機械２０の移動に関連するパラメータを測定することができる（ステップ３３５）。たとえば、速度センサ６１は、可動機械２０の速度を測定することができ、加速度センサ６２は、可動機械２０の加速度を測定することができ、操舵方向センサ６３は、可動機械２０の操舵方向または移動方向を測定することができる。慣性航法装置６０は、測定された移動パラメータを示す移動信号を生成することができ、移動信号をコントローラ６５に送信することができる（ステップ３４０）。コントローラ６５は、慣性航法装置６０によって生成された移動信号を受信しかつ処理することができる。コントローラ６５は、受信された移動信号に基づいて同じパラメータＣの第２値を計算することができる（ステップ３４５）。別法として、いくつかの実施形態では、慣性航法装置６０は、慣性センサによって生成された移動信号を処理し、同じパラメータＣの第２値を計算するように構成されたプロセッサを含むことができる。プロセッサによって計算された同じパラメータＣの第２値を、ステップ３３０においてＧＰＳ信号に基づいて計算された同じパラメータＣの第１値と比較するためにコントローラ６５に送信することができる。
【００２７】
ＧＰＳ位置信号に基づいて同じパラメータＣの第１値を計算し（ステップ３００）、移動信号に基づいて第２値を計算した（ステップ３４５）後、コントローラ６５は、同じパラメータＣの第１値と第２値との差を計算することができる（ステップ３５０）。コントローラ６５は、差が所定閾値を超えるか否かを確定することができる（ステップ３５５）。たとえば、コントローラ６５は、それぞれＧＰＳ位置信号に基づいて計算された可動機械２０の位置と移動信号に基づいて計算された可動機械２０の位置との差が、所定閾値を超えるか否かを確定することができる。その差が所定閾値を上回る場合（ステップ３５５において、Ｙｅｓ）、それは、たとえばＧＰＳ受信機５５および慣性航法装置６０のうちの一方の誤動作を示す場合があり、コントローラ６５は、自己診断が継続され繰り返されるべきであるか否かを確定することができる。コントローラ６５、可動機械２０のオペレータ、または中央制御ステーション３０のオペレータが、自己診断を継続するように確定した場合、ステップ３３０〜３５５を繰り返すことができる。自己診断が継続されるべきでないと確定された場合（ステップ３６５において、Ｎｏ）、コントローラ６５は、警報信号を生成することができ（ステップ３７０）、警報信号を、通信装置７０を介して中央制御ステーション３０に送信することができる（ステップ３７５）。警報信号が中央制御ステーション３０に送信された後、ＧＰＳ航法モードを終了することができる。警報信号は、ＧＰＳ受信機５５または慣性航法装置６０のうちの少なくとも一方が正常に機能していない可能性があり、さらなる診断、修理または交換が必要である可能性があることを示すことができる。
【００２８】
ステップ３５５を参照すると、同じパラメータＣの第１値と第２値との差が所定閾値を超えない場合（ステップ３５５において、Ｎｏ）、コントローラ６５は、受信されたＧＰＳ位置信号を、たとえば、メモリ等の記憶装置に保存することができる（ステップ３６０）。一実施形態では、コントローラ６５は、受信されたＧＰＳ位置信号を最後に受信されたＧＰＳ信号として保存することができる。受信されたＧＰＳ位置信号を、可動機械２０の移動を案内するために提供することができる（ステップ３２５）。たとえば、受信されたＧＰＳ位置信号を、通信装置７０を介して中央制御ステーション３０に送信することができ、または可動機械２０に搭載されているディスプレイに表示することができる。ステップ３２５が完了した後、ＧＰＳ航法モードを終了することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、可動機械２０の位置を監視するために、ＧＰＳ４５、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５のすべてを合わせて採用することができる。たとえば、中央制御ステーション３０またはコントローラ６５は、ＧＰＳ４５、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５の各々によって生成される位置データを受信することができ、受信された位置データに基づいて、１つまたは複数のシステムが正常に動作していないか否かを診断することができる。コントローラ６５は、地上ベース測位システム７５によって生成される位置データに基づいて同じパラメータＣの第３値を計算することができる。コントローラ６５は、ＧＰＳ４５、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５のすべてによって提供される位置データを用いて、自己診断が行われるべきか否かを確定することができる。自己診断を、第１値、第２値および第３値に基づいて行うことができる。コントローラ６５は、同じパラメータＣの第１値、第２値および第３値を比較し、第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと、第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの間との差が所定閾値を超えるか否かを確定することができる。たとえば、第２値および第３値が互いに近い場合、かつ第１値と第２値および第３値との差が所定閾値を超える場合、コントローラ６５は、第１値が間違っているかまたは無効である可能性があると確定することができる。これは、ＧＰＳ４５が正常に動作していない可能性があり、受信機５５によって提供される位置データが、可動機械２０の移動を監視し案内するために信頼できない可能性があることを示すことができる。こうした状況では、ＧＰＳ信号が、たとえばＧＰＳ信号が受信できないために無効である場合、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５のうちの少なくとも一方が、可動機械２０の移動を監視し案内するために位置データを提供することができる。一方で、同じパラメータＣの第１値、第２値および第３値間の差が所定閾値内である場合、それは、ＧＰＳ４５、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５のすべてが正常に動作しており、ＧＰＳシステム４５、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５の各々によって提供される位置データを、可動機械２０の移動を案内するために用いることができることを示すことができる。コントローラ６５は、自己診断が行われた後、かつ第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が所定閾値を超えないと確定した後、受信されたＧＰＳ位置信号を最後のＧＰＳ位置信号として保存することができる。これにより、可動機械２０を案内するために提供される位置データの正確さを確実にすることができる。
【００３０】
開示した位置監視システムを、任意の可動機械においてその可動機械の位置を監視しかつ／または移動を案内するために採用することができる。慣性航法装置および地上ベース測位システムのうちの少なくとも一方が、ＧＰＳ位置信号が受信できない時に可動機械の移動を案内するための位置データを提供することができる。ＧＰＳ位置信号が受信可能である場合、慣性航法装置および地上ベース測位システムのうちの少なくとも一方を使用して、ＧＰＳ信号が有効であるか否かを検証することができる。自動自己診断を定期的に実行することにより、慣性航法装置および地上ベース測位システムのうちの少なくとも一方によって提供されるＧＰＳ信号および／または他の測位信号の有効性を確実にすることができる。一方で、自己診断はまた、任意の測位システムが適切に機能していないか否かを示すことも可能である。開示した位置測定システムは、可動機械２０の位置監視の信頼性および品質を向上させることができる。
【００３１】
当業者には、開示した位置測定システムにおいてさまざまな変更および変形を行うことができることが明らかとなろう。本明細書における開示した実施形態の仕様および実施を考慮することにより、当業者には他の実施形態が明らかとなろう。仕様および例は、単に例示するものとして考慮され、本開示の真の範囲は以下の特許請求の範囲によって示されていることが意図されている。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して位置監視システムに関し、より詳細には、可動機械用の位置監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
土木機械等の可動機械において、位置を監視し機械の移動を案内する位置監視システムが採用されてきた。通常の位置監視システムは、複数のＧＰＳ（全地球測位システム）衛星から位置データを受信するように可動機械に搭載されている、ＧＰＳ受信機を含む。状況によっては、たとえば、機械がトンネル内を移動している時、ＧＰＳ信号が受信できなくなる場合がある。こうした状況では、ＧＰＳシステムを補完し、可動機械のための位置データを提供するために、慣性航法システムを採用することができる。こうした慣性航法システムは、通常、速度センサ、加速度センサ、ジャイロスコープ等、さまざまな慣性センサを有している。
【０００３】
２００８年５月８日に公開されたＴａｋａｏｋａ他による（特許文献１）（’１６６公開公報）に、ナビゲーション装置が記載されている。’１６６公開公報のナビゲーション装置は、ＧＰＳ信号を受信し処理するＧＰＳ処理部と加速度センサとを有している。ＧＰＳ信号が受信できなくなると、加速度センサによって提供される加速度信号と、ＧＰＳ信号が受信できなくなる前に先に受信されたＧＰＳ信号からさまざまなパラメータを学習する演算処理装置の学習部によって提供される学習結果とに基づいて、位置データが計算される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１０９１６６Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
’１６６公開公報のナビゲーション装置は、ＧＰＳ信号が受信できなくなった時に自律位置データを提供することができるが、そのナビゲーション装置には問題がある可能性がある。たとえば、ＧＰＳ処理部および加速度センサの少なくとも一方が誤動作し誤った位置データを提供する可能性があり、’１６６公開公報のナビゲーション装置は、こうした誤動作を診断し検出することができない可能性がある。
【０００６】
本開示は、既存の技術における改善に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、本開示はシステムに関する。本システムは可動機械を有し、可動機械は、通信装置と可動機械に関連付けられた位置監視システムとを有する。位置監視システムは、測位衛星から位置データを受信するとともに、受信された位置データに基づいて位置信号を生成するように構成された受信機を有する。受信機は、可動機械に搭載されている。位置監視システムはまた、センサを有し、可動機械の移動に関連するパラメータを測定するとともに、測定されたパラメータに基づいて移動信号を生成するように構成された慣性航法装置も有する。慣性航法装置は、可動機械に搭載されている。位置監視システムはまた、受信機および慣性航法装置に関連付けられたコントローラも有する。コントローラは、位置信号が受信可能である場合に位置信号を受信し、移動信号を受信し、位置信号が受信できないことを検出するように構成されている。コントローラはまた、受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された位置信号とに基づいて、可動機械に対する位置パラメータを計算し、位置信号から確定されたパラメータの第１値と移動信号から確定された同じパラメータの第２値との差が所定閾値を超えるか否かを確定し、差が所定閾値を超えると確定した後に警報信号を生成するようにも構成されている。本システムはまた、中央制御ステーションも有し、それは、通信装置を介してコントローラと通信し、通信装置を介して位置信号および／または移動信号を受信し、可動機械の位置を監視するように構成されている。
【０００８】
別の態様では、本開示はシステムに関する。本システムは可動機械を有し、可動機械は、通信装置と可動機械に関連付けられた位置監視システムとを有する。位置監視システムは、測位衛星から位置データを受信するとともに、受信された位置データに基づいて位置信号を生成するように構成された受信機を有する。受信機は、可動機械に搭載されている。位置監視システムはまた、センサを有し、可動機械の移動に関連するパラメータを測定するとともに、測定されたパラメータに基づいて移動信号を生成するように構成された慣性航法装置も有する。慣性航法装置は、可動機械に搭載されている。位置監視システムはまた、受信機および慣性航法装置に関連付けられたコントローラも有する。コントローラは、位置信号が受信可能である場合に位置信号を受信し、移動信号を受信し、位置信号が受信できないことを検出するように構成されている。コントローラはまた、受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された位置信号とに基づいて、可動機械に対する位置パラメータを計算し、位置信号から確定されたパラメータの第１値と移動信号から確定された同じパラメータの第２値との差が所定閾値を超えるか否かを確定し、差が所定閾値を超えると確定した後に警報信号を生成するようにも構成されている。本システムはまた、中央制御ステーションも有し、それは、通信装置を介してコントローラと通信し、通信装置を介して位置信号および／または移動信号を受信し、可動機械の位置を監視するように構成されている。位置監視システムは、可動機械の移動に関連する位置データを提供するように構成された地上ベース測位システムをさらに有する。コントローラは、同じパラメータの第３値を計算し、同じパラメータの第１値、第２値および第３値を比較し、第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと、第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が、所定閾値を超えるか否かを確定するようにさらに構成されている。コントローラは、自己診断が行われるべきか否かを確定するとともに、自己診断が行われた後に、かつ第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が所定閾値を超えていないことを確定した後に、受信された位置信号を最後の位置信号として保存するようにさらに構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な位置監視システムを有する例示的な開示されているシステムの概略図である。
【図２】図１の開示されている位置監視システムの例示的な動作の概略図である。
【図３】図１の開示されている位置監視システムの例示的な動作の概略図である。
【図４】図１の開示されている位置監視システムの例示的な動作の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、例示的なシステム１０の概略図である。システム１０を、採掘現場および工事現場等における可動機械管理等、多種多様の応用で採用することができる。システム１０はネットワーク化された作業現場であってもよい。システム１０は、少なくとも１つの可動機械２０を含むことができる。システム１０はまた、たとえば有線手段または無線手段を介して可動機械２０に信号を送信しかつ可動機械２０から信号を受信することにより、可動機械２０と通信するように構成された、中央制御ステーション３０を有することができる。中央制御ステーション３０を、作業現場に配置してもよく、または遠隔に配置してもよい。
【００１１】
システム１０は、位置監視システム５０を有することができ、それは、可動機械２０および／または中央制御ステーション３０のための位置データを提供するように構成された少なくとも１つの測位システムまたは装置を有することができる。たとえば、位置監視システム５０は全地球測位システム（ＧＰＳ）４５を有することができ、それは、少なくとも１つのＧＰＳ衛星４０と通信するように構成されている受信機５５を有することができる。受信機５５を、可動機械２０に搭載することができ、ＧＰＳ衛星４０から位置データを受信するように構成することができる。受信機５５は、受信されたＧＰＳ位置データに基づいて測位信号を生成することができる。受信機５５はまた、ＧＰＳ衛星４０に信号を送信することも可能であることが企図されている。たとえば可動機械２０がトンネル内を移動している時、衛星４０からのＧＰＳ信号が受信機５５によって受信できなくなった場合、たとえば受信機５５により、ＧＰＳ信号が受信できないことを示す信号を生成することができる。
【００１２】
位置監視システム５０はまた、可動機械２０の位置を監視する少なくとも１つまたは複数の追加の測位システムを有することができる。たとえば、位置監視システム５０は慣性航法装置６０を有することができる。
【００１３】
慣性航法装置６０を、可動機械２０に搭載することができる。慣性航法装置６０は、可動機械２０の移動に関連する１つまたは複数のパラメータを測定するように構成された１つまたは複数のセンサを有することができる。一実施形態では、図１に示すように、慣性航法装置６０は、速度センサ６１、加速度センサ６２および操舵方向センサ６３を有することができる。速度センサ６１を、可動機械２０の速度を測定するように構成することができる。加速度センサ６２を、可動機械２０の加速度を測定するように構成することができる。操舵方向センサ６３を、可動機械２０の操舵または移動方向を測定するように構成することができる。慣性航法装置６０は、他のタイプのセンサを有することができ、より多いかまたは少ないセンサを有することができることが企図されている。たとえば、いくつかの実施形態では、慣性航法装置６０は速度センサ６１を有していなくてもよい。いくつかの実施形態では、慣性航法装置６０は、可動機械２０の位置の高度を測定するように構成された気圧計、可動機械２０の移動距離を測定するように構成された走行距離計等の追加のセンサを有することができる。いくつかの実施形態では、慣性航法装置６０はジャイロスコープを有することができ、それは、構成要素として加速度センサ６２を有することができる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、位置監視システム５０は、可動機械２０の位置、速度、加速度、高度、角速度、ピッチレート等の移動パラメータを確定するように構成された地上ベース測位システム７５をさらに有することができる。地上ベース測位システム７５は、たとえばレーザベースの測位システム等、任意の好適な地上ベース測位システムであってもよい。地上ベース測位システム７５は、ステーション８０、受信装置９５および複数の装置９０を有することができる。ステーション８０を、信号を発信しかつ／または受信するように構成することができ、受信装置９５および装置９０の少なくとも一方と通信するように構成することができる。
【００１５】
受信装置９５を、ステーション８０から信号を受信するように可動機械２０に搭載することができる。装置９０は、センサ、発信機または受信機であってもよく、装置９０を、地上のさまざまな位置に配置することができる。装置９０は、受信装置９５および／またはステーション８０と通信して、可動機械２０の移動パラメータを確定することができる。地上ベース測位システム７５は、中央制御ステーション３０と通信することができる。たとえば、ステーション８０、装置９０および受信装置９５のうちの少なくとも１つは、中央制御ステーション３０に測定された移動パラメータを送信することができる。中央制御ステーション３０はまた、ステーション８０、装置９０および受信装置９５のうちの少なくとも１つにコマンド信号を送信することも可能である。地上ベース測位システム７５は、たとえばレーザ地上ベース測位システム等、任意の好適な地上ベースシステムであってもよく、より多いか少ない構成要素を含むことができることが企図されている。
【００１６】
位置監視システム５０は、コントローラ６５を有することができる。コントローラ６５を、可動機械２０に搭載することができ、または他の好適な位置、たとえば中央制御ステーション３０に配置することができる。可動機械２０は、中央制御ステーション３０と通信するように構成されている通信装置７０を有することができる。コントローラ６５は、可動機械２０に搭載された既存のマシンコントローラかまたはスタンドアロンコントローラであってもよい。コントローラ６５は、さまざまなシステムおよび装置、たとえば、受信機５５、通信装置７０および慣性航法装置６０のうちの少なくとも１つと通信することができる。コントローラ６５はまた、ステーション８０、装置９０および受信装置９５のうちの少なくとも１つと通信することも可能である。コントローラ６５と他のシステムまたは装置との間の通信は、本技術分野において既知である有線手段または無線手段であり得る。図１に示すように、コントローラ６５は、速度センサ６１、加速度センサ６２および／または操舵方向センサ６３等、慣性航法装置６０内に設けられているセンサと通信することができる。コントローラ６５を、ＧＰＳ信号が受信可能である時に受信機５５によって生成される位置信号を受信するように構成することができる。ＧＰＳ信号が受信機５５によって受信できなくなると、コントローラ６５もまた、ＧＰＳ信号が受信できないことを示す、受信機５５によって生成された信号を受信することができる。したがって、コントローラ６５を、ＧＰＳ信号が受信可能であることおよび／または受信不可能であることを検出するように構成することができる。
【００１７】
コントローラ６５を、検知された移動パラメータに基づいて、速度センサ６１、加速度センサ６２および／または操舵方向センサ６３によってそれぞれ生成され得る、可動機械２０の速度、加速度および／または移動方向を示す信号等、慣性航法装置６０によって生成される移動信号を受信するように構成することも可能である。コントローラ６５は、受信された移動信号を処理して、可動機械２０の位置に関連するパラメータを計算することができる。コントローラ６５はまた、通信装置７０を介して中央制御ステーション３０からコマンド信号を受信することができる。逆に、コントローラ６５は、可動機械２０の位置を示す位置信号、警報信号等の信号を、通信装置７０を介して中央制御ステーション３０に送信することができる。
【００１８】
一実施形態では、コントローラ６５を、地上ベース測位システム７５によって生成される測位信号を受信するように構成することも可能である。一実施形態では、地上ベース測位システム７５によって生成される測位信号を中央制御ステーション３０に送信することができ、中央制御ステーション３０は、その測位信号を、通信装置７０を介してコントローラ６５に送信することができる。一実施形態では、コントローラ６５を、中央制御ステーション３０内に配置することができ、コントローラ６５は、中央制御ステーション３０において地上ベース測位システム７５から送信される測位信号を受信することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
開示した位置監視システム５０の例示的な動作プロセスを、図２に示すフローチャートに概略的に示す。ステップ１１０において、位置監視システム５０は、ＧＰＳ信号が受信可能であるか否かを確定することができる。ＧＰＳ信号が受信可能であるか否かの確定を、コントローラ６５によって行うことができる。通常の動作状態で、すなわち、ＧＰＳ信号が受信可能である場合、受信機５５は、ＧＰＳ衛星４０から位置データを受信することができ、受信された位置データに基づいて位置信号を生成することができる。受信機５５は、位置信号をコントローラ６５に送信することができる。ＧＰＳ信号が受信機５５によって受信できなくなると、たとえば、可動機械２０がトンネル内を移動している時、受信機５５は、ＧＰＳ信号が受信できないことを示す信号を生成することができ、受信することができないことを示す信号を、コントローラ６５に送信することができる。したがって、コントローラ６５は、受信機５５によって生成された信号に基づいて、ＧＰＳ信号が受信できないことを検出しまたは確定することができる。
【００２０】
ＧＰＳ信号が受信可能である場合（ステップ１１０において、Ｙｅｓ）、位置監視システム５０は、ＧＰＳ航法モード（ステップ１３０）を実行して、たとえば可動機械２０の移動のための位置データを提供することができる。ＧＰＳ信号が受信できない場合（ステップ１１０において、Ｎｏ）、位置監視システム５０は、慣性航法モード（ステップ１２０）を実行して、たとえば可動機械２０の移動のための位置データを提供することができる。コントローラ６５を、ＧＰＳ信号の受信可能性の確定に基づいて慣性航法モード（第１航法モード）またはＧＰＳ航法モード（第２航法モード）を選択するように構成することができる。ＧＰＳ航法モードおよび慣性航法モードの詳細については後述する。ＧＰＳ航法モード（ステップ１３０）および慣性航法モード（ステップ１２０）のうちの一方を完了した後、位置監視システム５０は、たとえばコントローラ６５により、可動機械２０の移動の案内または監視を継続すべきか否かを確定することができる（ステップ１４０）。コントローラ６５が、可動機械２０の移動の案内または監視を継続するように確定した場合（ステップ１４０において、Ｙｅｓ）、位置監視システム５０は、ステップ１１０〜１４０でステップを継続することができる。コントローラ６５が、可動機械２０の移動の案内または監視を継続しないと確定した場合（ステップ１４０において、Ｎｏ）、位置監視システム５０は、図２に示すプロセスを終了することができる。
【００２１】
図３は、図２に示すステップ１２０における慣性航法モードの例示的な動作プロセスを概略的に示す。例示的な慣性航法モードを、ＧＰＳ信号が受信できない時に実行することができる。コントローラ６５は、たとえば、メモリ等のデータ記憶装置から、先に保存されたＧＰＳ位置信号を検索することができる（ステップ２１０）。一実施形態では、保存されたＧＰＳ位置信号は、ＧＰＳ信号が受信できないことを検出する前に最後に保存されたＧＰＳ位置信号を含むことができる。別法として、いくつかの実施形態では、保存されたＧＰＳ位置信号は、ＧＰＳ信号が受信できないことを検出する前の複数の保存されたＧＰＳ位置信号を含むことができる。ステップ２２０において、可動機械２０の移動に関連するパラメータを、慣性航法装置６０の慣性センサによって測定することができる。移動信号を、測定された移動パラメータに基づいて慣性センサによって生成することができる（ステップ２３０）。たとえば、速度センサ６１は、可動機械２０の速度を測定し、測定された速度を示す信号を生成することができる。加速度センサ６２は、可動機械２０の加速度を測定し、測定された加速度を示す信号を生成することができる。操舵方向センサ６３は、可動機械２０の移動方向を測定し、測定された移動方向を示す信号を生成することができる。これらの信号を、慣性航法装置６０から処理するためにコントローラ６５に送信することができる（ステップ２４０）。慣性センサは、連続して、移動パラメータを測定し、測定されたパラメータを示す信号を生成することができ、または移動パラメータを測定し、所定時間間隔に従って信号を生成することができる。
【００２２】
さらに図３を参照すると、ステップ２５０において、コントローラ６５は、慣性航法装置６０の慣性センサによって生成された移動信号と、ＧＰＳ信号が受信できないことを検出した後に受信機５５によって受信された、最後に保存されたＧＰＳ位置信号等、検索された保存ＧＰＳ位置信号とに基づき、位置データを計算することができる。計算された位置データは、可動機械２０の現在位置、および／または推定された移動方向、速度、加速度等、可動機械２０の移動に関連する任意の好適なパラメータを含むことができる。計算された位置データを、可動機械２０の移動を案内するために提供することができる（ステップ２６０）。たとえば、コントローラ６５は、計算された位置データを、有線通信手段または無線通信手段を介して可動機械２０のオペレータに、または通信装置７０を介して中央制御ステーション３０に位置する遠隔オペレータに提供することができる。
【００２３】
位置監視システム５０は、ステップ２６０を完了した後、または別法としてステップ２６０を完了する前の任意の好適な時点で、ＧＰＳ信号が受信可能であるか否かを監視することができる。位置監視システム５０は、ＧＰＳ信号が受信可能であるか否かを確定することができる（ステップ２７０）。ＧＰＳ信号が依然として受信できない場合（ステップ２７０において、Ｎｏ）、位置監視システム５０は、ステップ２２０〜２７０を実行することにより、慣性航法装置６０を利用して可動機械２０に対する位置データを提供し続けることができる。ＧＰＳ信号が受信できない状況においてステップ２２０〜２７０が繰り返される場合、位置データの計算は、先に計算された位置データ、ＧＰＳ信号が受信できないことを検出する前に保存された、検索されたＧＰＳ信号、および慣性センサによって目下測定された移動パラメータのうちの少なくとも１つに基づくことができる。ＧＰＳ信号が受信可能となると（ステップ２７０において、Ｙｅｓ）、位置監視システム５０は、図２のステップ１３０に示すＧＰＳ航法モードに進むことができ（ステップ２８０）、図３に示す慣性航法モードを終了することができる。
【００２４】
図４は、図２のステップ１３０に示す例示的なＧＰＳ航法モードを概略的に示す。この例示的なＧＰＳ航法モードでは、受信機５５は、ＧＰＳ衛星４０からＧＰＳ位置データを受信することができる（ステップ３００）。受信機５５は、受信されたＧＰＳ位置データに基づいてＧＰＳ位置信号を生成することができる（ステップ３１０）。ＧＰＳ位置信号を、受信機５５からコントローラ６５に送信することができる。コントローラ６５は、受信機５５から送信されたＧＰＳ位置信号を受信し、自己診断が実行されるべきか否かを確定することができる（ステップ３１５）。コントローラ６５は、自己診断が実行されるべきではないと確定した場合（ステップ３１５において、Ｎｏ）、受信されたＧＰＳ位置信号を処理し、受信されたＧＰＳ位置信号を保存する。一実施形態では、コントローラ６５は、受信されたＧＰＳ位置信号を、最後に受信されたＧＰＳ信号として保存することができる（ステップ３２０）。自己診断を実行するべきか否かを確定するために、コントローラ６５は、可動機械２０のオペレータから、または中央制御ステーション３０のオペレータから入力を受け取ることができることが企図される。自己診断が実行されるべきでない場合（ステップ３１５において、Ｎｏ）、ＧＰＳ位置信号を、たとえば中央制御ステーション３０にさらに提供することができ、または可動機械２０の移動を案内するためにコントローラ６５によってさらに処理することができる（ステップ３２５）。ステップ３２０の前にステップ３２５を実行することができることが企図される。図４に示す実施形態では、ステップ３２５が完了した後、ＧＰＳ航法モードを終了することができる。ＧＰＳ航法モードが終了した後、位置監視システム５０は、図１に示すステップ１４０を実行することができる。
【００２５】
さらに図４を参照すると、コントローラ６５は、自己診断が実行されるべきであると確定した場合（ステップ３１５において、Ｙｅｓ）、受信されたＧＰＳ位置信号に基づいてパラメータＣの第１値を計算することができる（ステップ３３０）。パラメータＣは、受信されたＧＰＳ位置信号と慣性センサによって生成された移動信号とに基づいて計算することができる任意の好適なパラメータであり得る。たとえば、パラメータＣは、可動機械２０の現在位置、または可動機械２０の移動の速度、加速度および／または操舵方向であってもよい。
【００２６】
慣性航法装置６０は、１つまたは複数の慣性センサによって、可動機械２０の移動に関連するパラメータを測定することができる（ステップ３３５）。たとえば、速度センサ６１は、可動機械２０の速度を測定することができ、加速度センサ６２は、可動機械２０の加速度を測定することができ、操舵方向センサ６３は、可動機械２０の操舵方向または移動方向を測定することができる。慣性航法装置６０は、測定された移動パラメータを示す移動信号を生成することができ、移動信号をコントローラ６５に送信することができる（ステップ３４０）。コントローラ６５は、慣性航法装置６０によって生成された移動信号を受信しかつ処理することができる。コントローラ６５は、受信された移動信号に基づいて同じパラメータＣの第２値を計算することができる（ステップ３４５）。別法として、いくつかの実施形態では、慣性航法装置６０は、慣性センサによって生成された移動信号を処理し、同じパラメータＣの第２値を計算するように構成されたプロセッサを含むことができる。プロセッサによって計算された同じパラメータＣの第２値を、ステップ３３０においてＧＰＳ信号に基づいて計算された同じパラメータＣの第１値と比較するためにコントローラ６５に送信することができる。
【００２７】
ＧＰＳ位置信号に基づいて同じパラメータＣの第１値を計算し（ステップ３００）、移動信号に基づいて第２値を計算した（ステップ３４５）後、コントローラ６５は、同じパラメータＣの第１値と第２値との差を計算することができる（ステップ３５０）。コントローラ６５は、差が所定閾値を超えるか否かを確定することができる（ステップ３５５）。たとえば、コントローラ６５は、それぞれＧＰＳ位置信号に基づいて計算された可動機械２０の位置と移動信号に基づいて計算された可動機械２０の位置との差が、所定閾値を超えるか否かを確定することができる。その差が所定閾値を上回る場合（ステップ３５５において、Ｙｅｓ）、それは、たとえばＧＰＳ受信機５５および慣性航法装置６０のうちの一方の誤動作を示す場合があり、コントローラ６５は、自己診断が継続され繰り返されるべきであるか否かを確定することができる。コントローラ６５、可動機械２０のオペレータ、または中央制御ステーション３０のオペレータが、自己診断を継続するように確定した場合、ステップ３３０〜３５５を繰り返すことができる。自己診断が継続されるべきでないと確定された場合（ステップ３６５において、Ｎｏ）、コントローラ６５は、警報信号を生成することができ（ステップ３７０）、警報信号を、通信装置７０を介して中央制御ステーション３０に送信することができる（ステップ３７５）。警報信号が中央制御ステーション３０に送信された後、ＧＰＳ航法モードを終了することができる。警報信号は、ＧＰＳ受信機５５または慣性航法装置６０のうちの少なくとも一方が正常に機能していない可能性があり、さらなる診断、修理または交換が必要である可能性があることを示すことができる。
【００２８】
ステップ３５５を参照すると、同じパラメータＣの第１値と第２値との差が所定閾値を超えない場合（ステップ３５５において、Ｎｏ）、コントローラ６５は、受信されたＧＰＳ位置信号を、たとえば、メモリ等の記憶装置に保存することができる（ステップ３６０）。一実施形態では、コントローラ６５は、受信されたＧＰＳ位置信号を最後に受信されたＧＰＳ信号として保存することができる。受信されたＧＰＳ位置信号を、可動機械２０の移動を案内するために提供することができる（ステップ３２５）。たとえば、受信されたＧＰＳ位置信号を、通信装置７０を介して中央制御ステーション３０に送信することができ、または可動機械２０に搭載されているディスプレイに表示することができる。ステップ３２５が完了した後、ＧＰＳ航法モードを終了することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、可動機械２０の位置を監視するために、ＧＰＳ４５、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５のすべてを合わせて採用することができる。たとえば、中央制御ステーション３０またはコントローラ６５は、ＧＰＳ４５、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５の各々によって生成される位置データを受信することができ、受信された位置データに基づいて、１つまたは複数のシステムが正常に動作していないか否かを診断することができる。コントローラ６５は、地上ベース測位システム７５によって生成される位置データに基づいて同じパラメータＣの第３値を計算することができる。コントローラ６５は、ＧＰＳ４５、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５のすべてによって提供される位置データを用いて、自己診断が行われるべきか否かを確定することができる。自己診断を、第１値、第２値および第３値に基づいて行うことができる。コントローラ６５は、同じパラメータＣの第１値、第２値および第３値を比較し、第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと、第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの間との差が所定閾値を超えるか否かを確定することができる。たとえば、第２値および第３値が互いに近い場合、かつ第１値と第２値および第３値との差が所定閾値を超える場合、コントローラ６５は、第１値が間違っているかまたは無効である可能性があると確定することができる。これは、ＧＰＳ４５が正常に動作していない可能性があり、受信機５５によって提供される位置データが、可動機械２０の移動を監視し案内するために信頼できない可能性があることを示すことができる。こうした状況では、ＧＰＳ信号が、たとえばＧＰＳ信号が受信できないために無効である場合、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５のうちの少なくとも一方が、可動機械２０の移動を監視し案内するために位置データを提供することができる。一方で、同じパラメータＣの第１値、第２値および第３値間の差が所定閾値内である場合、それは、ＧＰＳ４５、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５のすべてが正常に動作しており、ＧＰＳシステム４５、慣性航法装置６０および地上ベース測位システム７５の各々によって提供される位置データを、可動機械２０の移動を案内するために用いることができることを示すことができる。コントローラ６５は、自己診断が行われた後、かつ第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が所定閾値を超えないと確定した後、受信されたＧＰＳ位置信号を最後のＧＰＳ位置信号として保存することができる。これにより、可動機械２０を案内するために提供される位置データの正確さを確実にすることができる。
【００３０】
開示した位置監視システムを、任意の可動機械においてその可動機械の位置を監視しかつ／または移動を案内するために採用することができる。慣性航法装置および地上ベース測位システムのうちの少なくとも一方が、ＧＰＳ位置信号が受信できない時に可動機械の移動を案内するための位置データを提供することができる。ＧＰＳ位置信号が受信可能である場合、慣性航法装置および地上ベース測位システムのうちの少なくとも一方を使用して、ＧＰＳ信号が有効であるか否かを検証することができる。自動自己診断を定期的に実行することにより、慣性航法装置および地上ベース測位システムのうちの少なくとも一方によって提供されるＧＰＳ信号および／または他の測位信号の有効性を確実にすることができる。一方で、自己診断はまた、任意の測位システムが適切に機能していないか否かを示すことも可能である。開示した位置測定システムは、可動機械２０の位置監視の信頼性および品質を向上させることができる。
【００３１】
当業者には、開示した位置測定システムにおいてさまざまな変更および変形を行うことができることが明らかとなろう。本明細書における開示した実施形態の仕様および実施を考慮することにより、当業者には他の実施形態が明らかとなろう。仕様および例は、単に例示するものとして考慮され、本開示の真の範囲は以下の特許請求の範囲によって示されていることが意図されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム（１０）であって、
可動機械（２０）であって、通信装置（７０）と可動機械に関連付けられた位置監視システム（５０）とを有し、位置監視システムが、
測位衛星（４０）から位置データを受信するとともに、受信された位置データに基づいて位置信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている受信機（５５）と、
センサ（６１、６２、６３）を有し、可動機械の移動に関連するパラメータを測定するとともに、測定されたパラメータに基づいて移動信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている慣性航法装置（６０）と、
受信機および慣性航法装置に関連付けられたコントローラ（６５）であって、
位置信号が受信可能である場合に位置信号を受信し、
移動信号を受信し、
位置信号が受信できないことを検出し、
受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された位置信号とに基づいて、可動機械に対する位置パラメータを計算し、
位置信号から確定されたパラメータの第１値と移動信号から確定された同じパラメータの第２値との差が所定閾値を超えるか否かを確定し、
差が所定閾値を超えると確定した後に警報信号を生成する
ように構成されたコントローラ（６５）と、
を有する、可動機械（２０）と、
中央制御ステーション（３０）であって、
通信装置を介してコントローラと通信し、
通信装置を介して位置信号および／または移動信号を受信し、
可動機械の位置を監視する
ように構成された中央制御ステーション（３０）と、
を具備するシステム。
【請求項２】
センサが、可動機械の速度を測定するように構成された速度センサ（６１）、可動機械の加速度を測定するように構成された加速度センサ（６２）、および可動機械の移動方向を測定するように構成された方向センサ（６３）のうちの少なくとも１つを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
コントローラが、位置信号から確定されたパラメータと移動信号から確定された同じパラメータとの差が、所定閾値を超えないことを確定した後、位置信号を保存するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
コントローラが、自己診断が行われるべきか否かを確定するとともに、自己診断が行われた後に、かつ差が所定閾値を超えていないことを確定した後に、受信された位置信号を最後の位置信号として保存するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
コントローラが、測位衛星から受信された位置信号を、測位衛星から受信された最後の位置信号として保存し、受信された移動信号と位置信号が受信できないことが検出される前に受信された最後の位置信号とに基づき、位置パラメータを計算するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
位置監視システムが、可動機械の移動に関連する位置データを提供するように構成された地上ベース測位システム（７５）をさらに有し、コントローラが、
同じパラメータの第３値を計算し、
同じパラメータの第１値、第２値および第３値を比較し、
第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと、第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が、所定閾値を超えるか否かを確定する
ようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
システム（１０）であって、
可動機械（２０）であって、通信装置（７０）と可動機械に関連付けられた位置監視システム（５０）とを有し、位置監視システムが、
測位衛星（４０）から位置データを受信するとともに、受信された位置データに基づいて位置信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている受信機（５５）と、
センサ（６１、６２、６３）を有し、可動機械の移動に関連するパラメータを測定するとともに、測定されたパラメータに基づいて移動信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている慣性航法装置（６０）と、
受信機および慣性航法装置に関連付けられたコントローラ（６５）であって、
位置信号が受信可能である場合に位置信号を受信し、
移動信号を受信し、
位置信号が受信できないことを検出し、
受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された位置信号とに基づいて、可動機械に対する位置パラメータを計算し、
位置信号から確定されたパラメータの第１値と移動信号から確定された同じパラメータの第２値との差が所定閾値を超えるか否かを確定し、
差が所定閾値を超えると確定した後に警報信号を生成する
ように構成されたコントローラ（６５）と、
を有する、可動機械（２０）と、
中央制御ステーション（３０）であって、
通信装置を介してコントローラと通信し、
通信装置を介して位置信号および／または移動信号を受信し、
可動機械の位置を監視する
ように構成された中央制御ステーション（３０）と、
を具備し、
位置監視システムが、可動機械の移動に関連する位置データを提供するように構成された地上ベース測位システム（７５）をさらに有し、コントローラが、
同じパラメータの第３値を計算し、
同じパラメータの第１値、第２値および第３値を比較し、
第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと、第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が、所定閾値を超えるか否かを確定する
ようにさらに構成され、
コントローラが、自己診断が行われるべきか否かを確定するとともに、自己診断が行われた後に、かつ第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が所定閾値を超えていないことを確定した後に、受信された位置信号を最後の位置信号として保存するようにさらに構成される、システム。
【請求項８】
コントローラが、受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された保存された最後の位置信号とに基づき、位置パラメータを計算するようにさらに構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
システム（１０）であって、
可動機械（２０）であって、通信装置（７０）と可動機械に関連付けられた位置監視システム（５０）とを有し、位置監視システムが、
測位衛星（４０）から位置データを受信するとともに、受信された位置データに基づいて位置信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている受信機（５５）と、
センサ（６１、６２、６３）を有し、可動機械の移動に関連するパラメータを測定するとともに、測定されたパラメータに基づいて移動信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている慣性航法装置（６０）と、
受信機および慣性航法装置に関連付けられたコントローラ（６５）であって、
位置信号が受信可能である場合に位置信号を受信し、
移動信号を受信し、
位置信号が受信できないことを検出し、
受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された位置信号とに基づいて、可動機械に対する位置パラメータを計算し、
位置信号から確定されたパラメータの第１値と移動信号から確定された同じパラメータの第２値との差が所定閾値を超えるか否かを確定し、
差が所定閾値を超えると確定した後に警報信号を生成する
ように構成されたコントローラ（６５）と、
を有する、可動機械（２０）と、
中央制御ステーション（３０）であって、
通信装置を介してコントローラと通信し、
通信装置を介して位置信号および／または移動信号を受信し、
可動機械の位置を監視する
ように構成された中央制御ステーション（３０）と、
を具備し、
コントローラが、
測位衛星から受信された位置データに基づいて生成された位置信号の受信可能性に基づいて、第１航法モードまたは第２航法モードを選択し、
自己診断が行われるべきか否かを確定するとともに、自己診断が行われた後に、かつ差が所定閾値を超えていないことを確定した後に、受信された位置信号を最後の位置信号として保存する
ようにさらに構成される、システム。
【請求項１０】
センサが、可動機械の速度を測定するように構成された速度センサ（６１）、可動機械の加速度を測定するように構成された加速度センサ（６２）、および可動機械の移動方向を測定するように構成された方向センサ（６３）のうちの少なくとも１つを有する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１】
システム（１０）であって、
可動機械（２０）であって、通信装置（７０）と可動機械に関連付けられた位置監視システム（５０）とを有し、位置監視システムが、
測位衛星（４０）から位置データを受信するとともに、受信された位置データに基づいて位置信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている受信機（５５）と、
センサ（６１、６２、６３）を有し、可動機械の移動に関連するパラメータを測定するとともに、測定されたパラメータに基づいて移動信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている慣性航法装置（６０）と、
受信機および慣性航法装置に関連付けられたコントローラ（６５）であって、
位置信号が受信可能である場合に位置信号を受信し、
移動信号を受信し、
位置信号が受信できないことを検出し、
受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された位置信号とに基づいて、可動機械に対する位置パラメータを計算し、
位置信号から確定されたパラメータの第１値と移動信号から確定された同じパラメータの第２値との差が所定閾値を超えるか否かを確定し、
差が所定閾値を超えると確定した後に警報信号を生成する
ように構成されたコントローラ（６５）と、
を有する、可動機械（２０）と、
中央制御ステーション（３０）であって、
通信装置を介してコントローラと通信し、
通信装置を介して位置信号および／または移動信号を受信し、
可動機械の位置を監視する
ように構成された中央制御ステーション（３０）と、
を具備するシステム。
【請求項２】
センサが、可動機械の速度を測定するように構成された速度センサ（６１）、可動機械の加速度を測定するように構成された加速度センサ（６２）、および可動機械の移動方向を測定するように構成された方向センサ（６３）のうちの少なくとも１つを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
コントローラが、位置信号から確定されたパラメータと移動信号から確定された同じパラメータとの差が、所定閾値を超えないことを確定した後、位置信号を保存するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
コントローラが、自己診断が行われるべきか否かを確定するとともに、自己診断が行われた後に、かつ差が所定閾値を超えていないことを確定した後に、受信された位置信号を最後の位置信号として保存するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
コントローラが、測位衛星から受信された位置信号を、測位衛星から受信された最後の位置信号として保存し、受信された移動信号と位置信号が受信できないことが検出される前に受信された最後の位置信号とに基づき、位置パラメータを計算するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
位置監視システムが、可動機械の移動に関連する位置データを提供するように構成された地上ベース測位システム（７５）をさらに有し、コントローラが、
同じパラメータの第３値を計算し、
同じパラメータの第１値、第２値および第３値を比較し、
第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと、第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が、所定閾値を超えるか否かを確定する
ようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
システム（１０）であって、
可動機械（２０）であって、通信装置（７０）と可動機械に関連付けられた位置監視システム（５０）とを有し、位置監視システムが、
測位衛星（４０）から位置データを受信するとともに、受信された位置データに基づいて位置信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている受信機（５５）と、
センサ（６１、６２、６３）を有し、可動機械の移動に関連するパラメータを測定するとともに、測定されたパラメータに基づいて移動信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている慣性航法装置（６０）と、
受信機および慣性航法装置に関連付けられたコントローラ（６５）であって、
位置信号が受信可能である場合に位置信号を受信し、
移動信号を受信し、
位置信号が受信できないことを検出し、
受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された位置信号とに基づいて、可動機械に対する位置パラメータを計算し、
位置信号から確定されたパラメータの第１値と移動信号から確定された同じパラメータの第２値との差が所定閾値を超えるか否かを確定し、
差が所定閾値を超えると確定した後に警報信号を生成する
ように構成されたコントローラ（６５）と、
を有する、可動機械（２０）と、
中央制御ステーション（３０）であって、
通信装置を介してコントローラと通信し、
通信装置を介して位置信号および／または移動信号を受信し、
可動機械の位置を監視する
ように構成された中央制御ステーション（３０）と、
を具備し、
位置監視システムが、可動機械の移動に関連する位置データを提供するように構成された地上ベース測位システム（７５）をさらに有し、コントローラが、
同じパラメータの第３値を計算し、
同じパラメータの第１値、第２値および第３値を比較し、
第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと、第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が、所定閾値を超えるか否かを確定する
ようにさらに構成され、
コントローラが、自己診断が行われるべきか否かを確定するとともに、自己診断が行われた後に、かつ第１値、第２値および第３値のうちの任意の１つと第１値、第２値および第３値のうちの残りの２つとの差が所定閾値を超えていないことを確定した後に、受信された位置信号を最後の位置信号として保存するようにさらに構成される、システム。
【請求項８】
コントローラが、受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された保存された最後の位置信号とに基づき、位置パラメータを計算するようにさらに構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
システム（１０）であって、
可動機械（２０）であって、通信装置（７０）と可動機械に関連付けられた位置監視システム（５０）とを有し、位置監視システムが、
測位衛星（４０）から位置データを受信するとともに、受信された位置データに基づいて位置信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている受信機（５５）と、
センサ（６１、６２、６３）を有し、可動機械の移動に関連するパラメータを測定するとともに、測定されたパラメータに基づいて移動信号を生成するように構成され、可動機械に搭載されている慣性航法装置（６０）と、
受信機および慣性航法装置に関連付けられたコントローラ（６５）であって、
位置信号が受信可能である場合に位置信号を受信し、
移動信号を受信し、
位置信号が受信できないことを検出し、
受信された移動信号と、位置信号が受信できないことを検出する前に受信された位置信号とに基づいて、可動機械に対する位置パラメータを計算し、
位置信号から確定されたパラメータの第１値と移動信号から確定された同じパラメータの第２値との差が所定閾値を超えるか否かを確定し、
差が所定閾値を超えると確定した後に警報信号を生成する
ように構成されたコントローラ（６５）と、
を有する、可動機械（２０）と、
中央制御ステーション（３０）であって、
通信装置を介してコントローラと通信し、
通信装置を介して位置信号および／または移動信号を受信し、
可動機械の位置を監視する
ように構成された中央制御ステーション（３０）と、
を具備し、
コントローラが、
測位衛星から受信された位置データに基づいて生成された位置信号の受信可能性に基づいて、第１航法モードまたは第２航法モードを選択し、
自己診断が行われるべきか否かを確定するとともに、自己診断が行われた後に、かつ差が所定閾値を超えていないことを確定した後に、受信された位置信号を最後の位置信号として保存する
ようにさらに構成される、システム。
【請求項１０】
センサが、可動機械の速度を測定するように構成された速度センサ（６１）、可動機械の加速度を測定するように構成された加速度センサ（６２）、および可動機械の移動方向を測定するように構成された方向センサ（６３）のうちの少なくとも１つを有する、請求項９に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１２−５２５５８７（Ｐ２０１２−５２５５８７Ａ）
【公表日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０８５００（Ｐ２０１２−５０８５００）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２９００９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２９１１１
【国際公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２９００９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２９１１１
【国際公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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