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技術 無線通信システム、管制サーバ、及び基地局切替動作制御方法

出願人 日立建機株式会社
発明者 山崎良太濱田朋之桐村亮好山田勉
出願日 2015年6月3日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2015-113182
公開日 2016年12月28日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2016-225944
状態 特許登録済
技術分野 移動無線通信システム
主要キーワード 有人作業 後方境界 禁止領域情報 高速道路交通システム 積込機 端末側通信装置 有人車両 電波強度分布
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月28日)のものです。
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図面 (14)

課題

鉱山作業機械自律走行制御を行う管制サーバ無線接続された車載端末装置接続先切替動作を行った結果生じる作業機械の稼働停止を抑制する技術を提供する。

解決手段

鉱山内の予め定められた走行経路に沿って走行する作業機械に搭載された車載端末装置と、作業機械の運行を管理する管制サーバとを、第一無基地局及び第二無線基地局を含むネットワーク通信接続した無線通信システムにおいて、作業機械に対して、その作業機械のみに走行許可を付与した走行経路の部分区間である走行許可区間を設定しS611、走行許可区間の内、作業機械が管制サーバに対し新たな走行許可区間の設定要求を行う許可要求区間を、第一無線基地局から第二無線基地局に接続先として切り替えることを禁止するハンドオーバ禁止領域として設定しS613、走行許可区間の内、ハンドオーバ禁止領域外の区間で接続先の無線基地局を切替える。

概要

背景

ハンドオーバ技術に関する技術を記載した文献として、特許文献1及び特許文献2がある。

特許文献1は、「複数の基地局と基地局によってカバーされる複数の無線ゾーンと、無線ゾーン内を移動する移動局から構成され、基地局と移動局間は複数のチャネルの1つを使用して音声やデータを送受する移動通信システムにおいて、複数の無線ゾーンは互いに連続して無線ゾーンを形成し、複数の基地局BS11〜BS51の最初の基地局BS11は残りの1つあるいは複数の基地局の周波数情報f11〜f51および位置情報報知し、移動局はGPS受信機具備し、最初の基地局BS11から報知された基地局の周波数情報および位置情報を受信し、GPS受信機のデータと受信した位置情報により無線ゾーンの切替え場所を検出し、これを契機に次の基地局BS21の周波数に切替える手段」を有するハンドオーバ方式」(要約抜粋)が開示している。

また特許文献2は、高速道路交通システムにおけるDSRC(dedicated short range communications)技術の一例として「道路側に配置された無線基地局装置と、車載無線装置とを含む走行支援システムにおいて、無線基地局装置は、道路の所定の範囲内にいる車両の走行状態問い合わせを車載無線装置に送信し、車載無線装置は、それに応答して車両識別情報と車両の走行状態を表す走行状態情報を含む応答を無線基地局装置に送信する。応答を受信したとき、無線基地局装置は、応答に含まれている車両識別情報と走行状態情報を取り出して記憶装置に記憶し、車両識別情報に対応づけられた記憶装置に蓄積された走行状態情報を解析して、車両の走行状態を判定し、走行状態に応じて必要な情報を車載無線装置に送信する」(要約抜粋)を開示している。

概要

鉱山作業機械自律走行制御を行う管制サーバ無線接続された車載端末装置接続先切替動作を行った結果生じる作業機械の稼働停止を抑制する技術を提供する。鉱山内の予め定められた走行経路に沿って走行する作業機械に搭載された車載端末装置と、作業機械の運行を管理する管制サーバとを、第一無基地局及び第二無線基地局を含むネットワーク通信接続した無線通信システムにおいて、作業機械に対して、その作業機械のみに走行許可を付与した走行経路の部分区間である走行許可区間を設定しS611、走行許可区間の内、作業機械が管制サーバに対し新たな走行許可区間の設定要求を行う許可要求区間を、第一無線基地局から第二無線基地局に接続先として切り替えることを禁止するハンドオーバ禁止領域として設定しS613、走行許可区間の内、ハンドオーバ禁止領域外の区間で接続先の無線基地局を切替える。

目的

本発明は上記実情を鑑みてなされたものであり、鉱山において作業機械をより安定して稼働させることができる無線通信技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

鉱山内の予め定められた走行経路に沿って走行する作業機械に搭載された車載端末装置と、前記作業機械の運行を管理する管制サーバとを、第一無線基地局及び第二無線基地局を含むネットワーク通信接続した無線通信システムにおいて、前記管制サーバは、前記作業機械に対して、当該作業機械のみに走行許可を付与した前記走行経路の部分区間である走行許可区間を設定し、その位置情報を含む許可応答情報を生成する走行許可区間設定部と、前記走行許可区間の内、前記作業機械が前記管制サーバに対し新たな走行許可区間の設定要求を行う許可要求区間を、前記第一無線基地局から前記第二無線基地局に接続先として切り替えることを禁止するハンドオーバ禁止領域として設定するハンドオーバ禁止領域設定部と、前記作業機械に前記ハンドオーバ禁止領域外で前記接続先の切替えをさせるための切替動作制御情報を生成する切替動作制御部と、前記作業機械に対して前記切替動作制御情報を送信するサーバ通信制御部と、を備え、前記車載端末装置は、前記切替動作制御情報を受信し、当該切替動作制御情報に基づき前記走行許可区間のうちの前記ハンドオーバ禁止領域外の区間で接続先の無線基地局を切替え、前記新たな走行許可区間の設定要求を行うための許可要求情報を前記管制サーバに対して送信する端末側通信制御部を備える、ことを特徴とする無線通信システム。

請求項2

前記管制サーバは、前記切替動作制御部として、前記第一無線基地局の通信エリアデータ通信品質及び前記第二無線基地局の通信エリアのデータ通信品質を基に、前記第一無線基地局の通信エリア及び前記第二無線基地局の通信エリアを暫定的に定めた暫定ハンドオーバ地図情報を生成し、前記第一無線基地局の通信エリア及び前記第二無線基地局の通信エリアの境界と前記ハンドオーバ禁止領域とが重なる場合に、前記境界が前記ハンドオーバ禁止領域外となるように前記暫定ハンドオーバ地図情報を補正して補正後ハンドオーバ地図情報を生成するハンドオーバ地図情報生成部を備え、前記サーバ側通信制御部は前記切替動作制御情報として前記補正後ハンドオーバ地図情報を前記車載端末装置に送信し、前記端末側通信制御部は、前記補正後ハンドオーバ地図情報を受信するとともに、前記作業機械の稼働中に前記作業機械に搭載された位置算出装置から自車両の位置情報を取得し、前記補正後ハンドオーバ地図情報において前記自車両の位置に対応する通信エリアの無線基地局と前記端末側通信制御部が接続先として設定している無線基地局とが異なる場合に、接続先の無線基地局を前記自車両の位置に対応する無線基地局に切り替える、ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。

請求項3

前記ハンドオーバ地図情報生成部は、前記ハンドオーバ禁止領域内のデータ通信品質を示す指標値、前記走行許可区間から前記第一無線基地局までの距離及び前記走行許可区間から前記第二無線基地局までの距離の比較結果、前記許可要求区間に占める前記第一無線基地局の通信エリアの面積及び前記許可要求区間に占める前記第二無線基地局の通信エリアの面積の比較結果、の少なくとも一つに基づいて前記補正を行う、ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。

請求項4

前記管制サーバは、前記切替動作制御部として、前記第一無線基地局の通信エリアのデータ通信品質及び前記第二無線基地局の通信エリアのデータ通信品質を基に、前記第一無線基地局の通信エリア及び前記第二無線基地局の通信エリアを暫定的に定めた暫定ハンドオーバ地図情報を生成し、前記第一無線基地局の通信エリア及び前記第二無線基地局の通信エリアの境界と前記ハンドオーバ禁止領域とが重なる場合に、前記境界が前記ハンドオーバ禁止領域外となるように前記暫定ハンドオーバ地図情報を補正して補正後ハンドオーバ地図情報を生成するハンドオーバ地図情報生成部と、前記車載端末装置における接続先の無線基地局の切替えの要否を判定するハンドオーバ要否判定部と、を備え、前記端末側通信制御部は、前記作業機械に搭載された位置算出装置から自車両の位置情報を取得し、当該自車両の位置情報及び現在接続先として設定された無線基地局を固有に示す基地局識別情報を前記管制サーバに送信し、前記ハンドオーバ要否判定部は、前記補正後ハンドオーバ地図情報において前記自車両の位置を含む通信エリアに対応する無線基地局と、前記基地局識別情報が示す無線基地局とが不一致の場合は接続先の無線基地局の切替えが必要と判定し、前記車載端末装置に接続先の無線基地局を切替させるための切替命令情報を生成し、前記サーバ側通信制御部は、前記切替動作制御情報としての前記切替命令情報を送信し、前記端末側通信制御部は、前記切替命令情報に従って接続先の無線基地局を切り替える、ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。

請求項5

前記管制サーバは、前記切替動作制御部として、前記第一無線基地局の通信エリアのデータ通信品質及び前記第二無線基地局の通信エリアのデータ通信品質を基に、前記第一無線基地局の通信エリア及び前記第二無線基地局の通信エリアを定めたハンドオーバ地図情報を生成するハンドオーバ地図情報生成部を備え、前記サーバ側通信制御部は、前記切替動作制御情報として前記ハンドオーバ地図情報及び前記ハンドオーバ禁止領域を示すハンドオーバ禁止領域情報を前記車載端末装置に送信し、前記端末側通信制御部は、前記作業機械に搭載された位置算出装置から自車両の位置情報を取得し、前記ハンドオーバ禁止領域情報及び前記自車両の位置情報を比較し、前記自車両の位置が前記ハンドオーバ禁止領域に含まれておらず、かつ現在の接続先の無線基地局が、前記ハンドオーバ地図情報における前記自車両の位置を含む通信エリアに対応する無線基地局と不一致な場合に、接続先の無線基地局を切り替える、ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。

請求項6

前記走行経路は、前記作業機械に積荷を積込む積込場、及び前記作業機械が積荷を下す放土場の少なくとも一つに接続され、前記ハンドオーバ禁止領域設定部は、前記積込場内及び前記放土場内を前記ハンドオーバ禁止領域として更に設定する、ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。

請求項7

前記ハンドオーバ禁止領域は、前記鉱山内の閉領域として定義される、ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。

請求項8

鉱山内の予め定められた走行経路に沿って走行する作業機械に搭載された車載端末装置に、第一無線基地局及び第二無線基地局を含むネットワークを介して通信接続され、前記作業機械の運行を管理する管制サーバであって、前記作業機械に対して、当該作業機械のみに走行許可を付与した前記走行経路の部分区間である走行許可区間を設定し、その位置情報を含む許可応答情報を生成する走行許可区間設定部と、前記走行許可区間の内、前記作業機械が前記管制サーバに対し新たな走行許可区間の設定要求を行う許可要求区間を、前記第一無線基地局から前記第二無線基地局に接続先として切り替えることを禁止するハンドオーバ禁止領域として設定するハンドオーバ禁止領域設定部と、前記作業機械に前記ハンドオーバ禁止領域外で前記接続先の切替えをさせるための切替動作制御情報を生成する切替動作制御部と、前記作業機械に対して前記切替動作制御情報を送信するサーバ側通信制御部と、を備えることを特徴とする管制サーバ。

請求項9

鉱山内の予め定められた走行経路に沿って走行する作業機械に搭載された車載端末装置と、前記作業機械の運行を管理する管制サーバとを、第一無線基地局及び第二無線基地局を含むネットワークで通信接続した無線通信システムにおいて、前記車載端末装置の基地局切替動作を制御するための基地局切替動作制御方法であって、前記作業機械に対して、当該作業機械のみに走行許可を付与した前記走行経路の部分区間である走行許可区間を設定するステップと、前記走行許可区間の内、前記作業機械が前記管制サーバに対し新たな走行許可区間の設定要求を行う許可要求区間を、前記第一無線基地局から前記第二無線基地局に接続先として切り替えることを禁止するハンドオーバ禁止領域として設定するステップと、前記作業機械に前記ハンドオーバ禁止領域外で前記接続先の切替えをさせるための切替動作制御情報を生成するステップと、前記切替動作制御情報を前記作業機械に送信するステップと、前記作業機械が前記切替動作制御情報に従って接続先の無線基地局を切り替えるステッと、を含むことを特徴とする基地局切替動作制御方法。

技術分野

0001

本発明は、無線通信システム管制サーバ、及び基地局切替動作制御方法係り、特に鉱山作業機械と管制サーバとを無線通信接続する無線通信システム内での基地局切替動作に関する。

背景技術

0002

ハンドオーバ技術に関する技術を記載した文献として、特許文献1及び特許文献2がある。

0003

特許文献1は、「複数の基地局と基地局によってカバーされる複数の無線ゾーンと、無線ゾーン内を移動する移動局から構成され、基地局と移動局間は複数のチャネルの1つを使用して音声やデータを送受する移動通信システムにおいて、複数の無線ゾーンは互いに連続して無線ゾーンを形成し、複数の基地局BS11〜BS51の最初の基地局BS11は残りの1つあるいは複数の基地局の周波数情報f11〜f51および位置情報報知し、移動局はGPS受信機具備し、最初の基地局BS11から報知された基地局の周波数情報および位置情報を受信し、GPS受信機のデータと受信した位置情報により無線ゾーンの切替え場所を検出し、これを契機に次の基地局BS21の周波数に切替える手段」を有するハンドオーバ方式」(要約抜粋)が開示している。

0004

また特許文献2は、高速道路交通システムにおけるDSRC(dedicated short range communications)技術の一例として「道路側に配置された無線基地局装置と、車載無線装置とを含む走行支援システムにおいて、無線基地局装置は、道路の所定の範囲内にいる車両の走行状態問い合わせを車載無線装置に送信し、車載無線装置は、それに応答して車両識別情報と車両の走行状態を表す走行状態情報を含む応答を無線基地局装置に送信する。応答を受信したとき、無線基地局装置は、応答に含まれている車両識別情報と走行状態情報を取り出して記憶装置に記憶し、車両識別情報に対応づけられた記憶装置に蓄積された走行状態情報を解析して、車両の走行状態を判定し、走行状態に応じて必要な情報を車載無線装置に送信する」(要約抜粋)を開示している。

先行技術

0005

特開2003−284115号公報
特開2009−199314号公報

発明が解決しようとする課題

0006

鉱山では、ダンプトラック運行管理自律走行制御ショベル遠隔操縦などの無線通信を利用するシステムがあり、それらのシステムにおいては、無線通信が安定して利用可能であることはシステムの稼働率向上のために必要な条件となる。ここで鉱山管理システムにおいて、無線通信を安定化するための技術として様々な方法が存在するが、1つの方法として、無線基地局切替処理(ハンドオーバ)を安定化する方法がある。

0007

特許文献1は、GPS受信機のデータを基にハンドオーバ地点が設定するが、鉱山では崖や山かげといった地形的条件によりGPS電波が届きにくい場所があるので、GPS電波が受信できない地点ではハンドオーバ地点が特定できず無線通信環境が不安定になり作業機械の操業が停止する恐れがある。

0008

また鉱山の積込場や放土場では、積込機や放土地点の位置に対応して随時走行経路が生成されるため、予め道路側に無線基地局装置を配置する特許文献2のDSRC方式を用いると、走行経路の変化に対応しきれない恐れがある。このように、特許文献1、2を鉱山の無線通信システムに適用しようとすると、鉱山特有の環境に十分対応しきれないという実情がある。

0009

本発明は上記実情を鑑みてなされたものであり、鉱山において作業機械をより安定して稼働させることができる無線通信技術を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

上記課題を解決するために、本発明は鉱山内の予め定められた走行経路に沿って走行する作業機械に搭載された車載端末装置と、前記作業機械の運行を管理する管制サーバとを、第一無線基地局及び第二無線基地局を含むネットワーク通信接続した無線通信システムにおいて、前記管制サーバは、前記作業機械に対して、当該作業機械のみに走行許可を付与した前記走行経路の部分区間である走行許可区間を設定し、その位置情報を含む許可応答情報を生成する走行許可区間設定部と、前記走行許可区間の内、前記作業機械が前記管制サーバに対し新たな走行許可区間の設定要求を行う許可要求区間を、前記第一無線基地局から前記第二無線基地局に接続先として切り替えることを禁止するハンドオーバ禁止領域として設定するハンドオーバ禁止領域設定部と、前記作業機械に前記ハンドオーバ禁止領域外で前記接続先の切替えをさせるための切替動作制御情報を生成する切替動作制御部と、前記作業機械に対して前記切替動作制御情報を送信するサーバ通信制御部と、を備え、前記車載端末装置は、前記切替動作制御情報を受信し、当該切替動作制御情報に基づき前記走行許可区間のうちの前記ハンドオーバ禁止領域外の区間で接続先の無線基地局を切替え、前記新たな走行許可区間の設定要求を行うための許可要求情報を前記管制サーバに対して送信する端末側通信制御部を備える、ことを特徴とする。

発明の効果

0011

本発明によれば、鉱山において作業機械をより安定して稼働させることができる無線通信技術を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図面の簡単な説明

0012

第一実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図
管制サーバ及び車載端末装置のハードウェア構成
第一実施形態に係る管制サーバ及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図であって、(a)は管制サーバ、(b)は車載端末装置の構成を示す。
通信品質情報、ハンドオーバ地図情報、及びハンドオーバ禁止領域情報の構成を示す図であって、(a)は通信品質情報のテーブル構成例を示し、(b)はハンドオーバ地図情報のテーブル構成を示し、(c)はハンドオーバ禁止領域情報のテーブル構成例を示す。
走行許可区間に従って走行するダンプトラックの動作を示す図であって、(a)は走行許可区間nを走行中の状態を示し、(b)は、許可要求地点に到達した状態を示し、(c)は、新たな走行許可区間の設定状態を示す。
第一実施形態に係るハンドオーバ地図情報生成処理の流れを示すフローチャート
通信エリア境界とハンドオーバ禁止領域とが重なっている状態を表示した表示画面の一例を示す図
図7の通信エリアの境界をハンドオーバ禁止領域外に変更した状態を表示した表示画面の一例を示す図
ダンプトラックの端末側通信制御部のハンドオーバに関する動作の処理の流れを示すフローチャート
第二実施形態に係る管制サーバ及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図であって、(a)は管制サーバ、(b)は車載端末装置の構成を示す。管制サーバ及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図
第二実施形態における管制サーバ及び車載端末装置の流れを示すシーケンス
第三実施形態に係る車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図
第三実施形態に係る車載端末装置の処理の流れを示すフローチャート

実施例

0013

以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。以下の実施の形態において、要素の数等(個数数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。なお、以下の実施の形態において、その構成要素(処理ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須ではない。

0014

また、以下の実施の形態における各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、後述する各構成、機能、処理部、処理手段等は、コンピュータ上で実行されるプログラムとして実現しても良い。すなわち、ソフトウェアとして実現しても良い。各構成、機能、処理部、処理手段等を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリハードディスクSSD(Solid State Drive)等の記憶部、ICカードSDカード、DVD等の記憶媒体に格納することができる。

0015

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

0016

<第一実施形態>
システム構成
第一実施形態は、鉱山内の予め定められた走行経路に沿って走行するショベル、ホイールローダ散水車等の作業機械に搭載された車載端末装置と、作業機械の運行を管理する管制サーバとを無線通信回線を介して接続した無線通信システムにおいて、車載端末装置が無線通信回線に接続する際の接続先基地局を決定する際に参照するハンドオーバ地図情報を生成する無線通信システムに関する。特に第一実施形態では、無線基地局の接続先を表すハンドオーバ地図において、通信エリアの境界が接続先基地局の切替動作を禁止するハンドオーバ禁止領域と重ならないように構成する点に特徴がある。

0017

以下では走行経路上を走行する作業機械として、運転手運転操作によることなく自律走行する自律走行運搬車両(以下「ダンプトラック」という)を例に挙げて説明するが、運転手による運転操作に従って走行する有人作業機械であってもよい。

0018

まず、図1に基づいて第一実施形態に係る無線通信システムの概略構成について説明する。図1は、第一実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。図1に示す無線通信システム1は、鉱山などの採石場で、土砂鉱石積込作業を行う超大型油圧ショベルからなる積込機10と、土砂や鉱石等の積荷を搬送するダンプトラック20−1、20−2と、採石場の近傍若しくは遠隔管制センタ30に設置された管制サーバ31と、を含む。ダンプトラック20−1、20−2の構成は同じであるので、以下ではダンプトラック20−1、20−2を区別することなく総称する場合はダンプトラック20と記載する。

0019

鉱山内には、積込機10が掘削作業及びダンプトラック20への積込作業を行う積込場61と、ダンプトラック20が土砂を放土する放土場62と、クラッシャー(不図示)が配置され、ダンプトラック20が鉱石等を放土する放土場63と、積込場61と放土場62、63のそれぞれとを連結する搬送路60が敷設されている。

0020

各ダンプトラック20は、搬送路60上に予め定められた走行経路に沿って、積込場61と放土場62、63との間を往復し、積荷を搬送する

0021

ショベル10、ダンプトラック20、及び管制サーバ31は、無線通信回線40を介して互いに無線通信接続される。この無線通信接続を円滑に行うために、鉱山内には、複数の無線基地局41−1、41−2、41−3が設置される。そしてこれらの基地局を経由して、無線通信の電波送受信される。電波は、各無線基地局41−1、41−2、41−3から距離が離れるに従って減衰する。図1の符号42−1、42−2、42−3は、各無線基地局41−1、41−2、41−3と各ダンプトラック20とが電波の送受信ができる範囲を示す。各無線基地局41−1、41−2、41−3は、上記電波が届く範囲42−1、42−2、42−3が互いに重なるように設置されることで、走行経路64上であればどの地点からも無線通信回線40に接続できるようにすることが好ましい。図1では、電波が届く範囲を円形で図示しているが、実際には、地形の影響を受けて円形にはならないこともある。無線基地局41−1、41−2、41−3の構成は同じであるので、以下では無線基地局41−1、41−2、41−3を区別することなく総称する場合は無線基地局41と記載する。以下の説明において、電波が届く範囲のうち、ハンドオーバ地図において接続先の無線基地局と指定されたエリアを通信エリアと称し、符号42−1、42−2は通信エリアにも共通して用いる。

0022

ショベル10及びダンプトラック20は、全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)の少なくとも3つの航法衛星50−1、50−2、50−3から測位電波を受信して自車両の位置を取得するための位置算出装置図1では図示を省略する)を備える。GNSSとして、例えばGPS(Global Positioning System)、GLONASS、GALILEOを用いてもよい。

0023

ショベル10は、ショベル10における見通しの良い場所、例えば運転室の上部に、無線通信回線40に接続するためのアンテナ18が設置されている。

0024

ダンプトラック20は、見通しの良い場所、例えば、ダンプトラック20の上面前方に、無線通信回線40に接続するためのアンテナ25が設置される。また、ダンプトラック20は、無線通信回線40を介して管制サーバ31と通信し、ダンプトラック20の自律走行制御を行う車載端末装置26を備える。

0025

管制サーバ31は有線通信回線33(図2参照)を介してアンテナ32と接続され、無線通信回線40を介して無線基地局41−1、41−2、41−3と接続され、ショベル10、及びダンプトラック20の其々と通信する。

0026

次に図2を参照して、図1の管制サーバ31及び車載端末装置26のハードウェア構成について説明する。図2は、管制サーバ及び車載端末装置のハードウェア構成図である。

0027

図2に示すように、管制サーバ31は、サーバ側制御装置311、サーバ側入力装置312、サーバ側表示装置313、サーバ側通信装置314、通信バス315、経路地図情報記憶部316、通信品質情報記憶部317、区間情報記憶部318、ハンドオーバ地図情報記憶部319、ハンドオーバ禁止領域情報記憶部320を含んで構成される。

0028

サーバ側制御装置311は、管制サーバ31の各構成要素の動作を制御するものであり、CPU(Central Processing Unit)等の演算制御装置、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)等の記憶部を含むハードウェアと、サーバ側制御装置311により実行されるソフトウェアとを含んで構成される。これらのハードウェアが本発明に係るハンドオーバ地図情報生成プログラムや、ダンプトラック20の自律走行制御を実行するための自律走行プログラムなどのソフトウェアを実行することにより、管制サーバ31の各機能が実現される。

0029

サーバ側入力装置312は、マウスキーボードなどの入力装置により構成され、オペレータからの入力操作受け付けインターフェースとして機能する。

0030

サーバ側表示装置313は、液晶モニタ等により構成され、オペレータに対して情報を表示して提供するインターフェースとして機能する。

0031

サーバ側通信装置314は、無線通信装置である。

0032

通信バス315は、各構成要素を互いに電気的に接続する。

0033

経路地図情報記憶部316は、地図情報を固定的に記憶可能な記憶部、例えばHDDを用いて構成される。地図情報は、走行経路上の各地点(以下「ノード」という)と、隣接するノードを連結するリンクとにより定義される。地図情報は、鉱山の地形情報や、各ノードの絶対座標(測位電波を基に算出される3次元実座標)を含んでもよい。各ノード及び各リンクには、それらを固有識別する識別情報(以下「ノードID」、「リンクID」という)が付与される。

0034

通信品質情報記憶部317は、鉱山内の任意の地点におけるデータ通信品質情報(以下「通信品質情報」と略記する)を記憶する。通信品質情報は、各ダンプトラックが管制サーバ31に送信したものを蓄積して構成してもよいし、走行経路上を航測車が走行しながら、無線通信のデータ通信品質を表す通信指標値(例えば電波強度等)を収集し、これを記憶したものでもよい。

0035

区間情報記憶部318は、各ダンプトラック20に対して設定された走行許可区間の位置情報を含む区間情報を記憶する。

0036

ハンドオーバ地図情報記憶部319は、鉱山エリア内の任意の位置座標において、移動端末が接続すべき基地局の情報を含むハンドオーバ地図情報を記憶する。

0037

ハンドオーバ禁止領域情報記憶部320は、鉱山エリア内においてハンドオーバを禁止するエリアを定義するハンドオーバ禁止領域情報を記憶する。

0038

ダンプトラック20に搭載される車載端末装置26は、端末側制御装置261、端末側入力装置262、端末側表示装置263、端末側通信装置264、通信バス265、経路地図情報記憶部266、及びハンドオーバ地図情報記憶部270を備える。そして車載端末装置26は、ダンプトラック20に搭載された走行制御装置267、外界センサ装置268、及び位置算出装置269のそれぞれに接続される。

0039

走行制御装置267は、ダンプトラック20の加速装置制動装置、及びステアリング装置等、ダンプトラック20の走行に関わる走行駆動装置に対し、加減速量、制動量ステアリング角度を伝達するための制御装置である。

0040

外界センサ装置268は、ミリ波レーダ前方カメラなど、ダンプトラック20の前方の障害物周辺環境を検知するためのセンサであり、その種類は問わない。障害物の検知結果は走行制御装置267に出力され、必要があれば制動動作に用いられる。

0041

位置算出装置269は、航法衛星50−1、50−2、50−3(図1参照)からの測位電波を基に自車両の現在位置を算出する。

0042

端末側制御装置261、端末側入力装置262、端末側表示装置263、端末側通信装置264、通信バス265、経路地図情報記憶部266、及びハンドオーバ地図情報記憶部270の其々は、サーバ側制御装置311、サーバ側入力装置312、サーバ側表示装置313、サーバ側通信装置314、及び通信バス315と同じ構成であり、同じ機能を実行する。管制サーバ31の経路地図情報記憶部316及び車載端末装置26の経路地図情報記憶部266は同じ経路地図情報を記憶する。ハンドオーバ地図情報記憶部270は、管制サーバ31に備えられたハンドオーバ地図情報記憶部319と同じ情報を記憶する。

0043

次に図3を参照して、図1の管制サーバ31及び車載端末装置26の機能構成について説明する。図3は、第一実施形態に係る管制サーバ及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図であって、(a)は管制サーバ、(b)は車載端末装置の構成を示す。

0044

図3(a)に示すように、管制サーバ31のサーバ側制御装置311は、走行許可区間設定部311a、ハンドオーバ禁止領域設定部311b、ハンドオーバ地図情報生成部311c、サーバ側通信制御部311d、入力制御部311e、及び表示制御部311fを備える。

0045

走行許可区間設定部311aは、経路地図情報記憶部316の地図情報及び区間情報記憶部318を参照し、各ダンプトラック20に対して、当該作業機械のみに走行許可を付与した走行経路の部分区間である走行許可区間を設定し、その位置情報を含む許可応答情報を生成する。走行許可区間設定部311aは、走行経路64上におけるダンプトラック20の現在位置よりも前方の地点に前方境界点を設定して、それよりも後ろ後方境界点を設定する。そして、前方境界点及び後方境界点の間の走行経路64の部分区間を、新たな走行許可区間の設定要求情報を送信したダンプトラック20に対する走行許可区間として設定する。

0046

前方境界点から、ダンプトラック20の停止可能距離を考慮して定められた許可要求距離手前の地点を許可要求地点といい、その間の区間を許可要求区間という。また、許可要求区間内のうち、前方境界点を基準としそれよりも手前に、前方境界点を超えることなく停止可能な距離離れた地点に制動開始地点が設けられる。

0047

ハンドオーバ禁止領域設定部311bは、区間情報記憶部318に記憶された区間情報を参照し、走行許可区間の内の許可要求区間を、接続先無線基地局の切替動作を禁止するハンドオーバ禁止領域として設定し、それをハンドオーバ禁止領域情報記憶部320に記憶する。ハンドオーバ禁止領域設定部311bは、積込場61内、及び放土場62、63内もハンドオーバ禁止領域として設定する。ハンドオーバ禁止領域は、鉱山内の閉領域として定義される。

0048

ハンドオーバ地図情報生成部311cは、通信品質情報記憶部317を参照し第一無線基地局、例えば無線基地局41−1の通信エリアのデータ通信品質及び第二無線基地局、例えば無線基地局41−2の通信エリアのデータ通信品質に基づいて、第一無線基地局41−1及び第二無線基地局41−2の切替動作を実行する境界を暫定的に定めた暫定ハンドオーバ地図情報を生成し、ハンドオーバ地図情報記憶部319に記憶する。

0049

更にハンドオーバ地図情報生成部311cは、ハンドオーバ禁止領域情報記憶部320を参照し、第一無線基地局41−1のデータ通信品質及び第二無線基地局41−2のデータ通信品質を基に、第一無線基地局41−1の通信エリア及び第二無線基地局41−2の通信エリアを暫定的に定めた暫定ハンドオーバ地図情報を生成し、第一無線基地局の通信エリア42−1及び第二無線基地局の通信エリア42−2の境界とハンドオーバ禁止領域とが重なる場合に、境界がハンドオーバ禁止領域外となるように暫定ハンドオーバ地図情報を補正して補正後ハンドオーバ地図情報を生成し、ハンドオーバ地図情報記憶部319に記憶してもよい。その際、ハンドオーバ地図情報生成部311cは、ハンドオーバ禁止領域内のデータ通信品質を示す指標値、走行許可区間から第一無線基地局41−1までの距離及び走行許可区間から第二無線基地局41−2までの距離の比較結果、許可要求区間に占める第一無線基地局41−1の通信エリア42−1の面積及び許可要求区間に占める第二無線基地局41−2の通信エリア42−1の面積の比較結果、の少なくとも一つに基づいて上記補正を行ってもよい。

0050

サーバ側通信制御部311dは、車載端末装置26との間の無線データ通信制御処理を実行する。管制サーバ31から車載端末装置26に対して送信するデータ例として、本実施形態では補正後ハンドオーバ地図情報、及び許可応答情報がある。車載端末装置26が補正後ハンドオーバ地図情報に基づいて接続先の無線基地局の切替動作を行うと、ハンドオーバ禁止領域外で接続先の切替動作を行うことができる。従って、本実施形態では補正後ハンドオーバ地図情報が切替動作制御情報に相当し、その補正後ハンドオーバ地図情報を生成するハンドオーバ地図情報生成部が切替動作制御部に相当する。

0051

入力制御部311eは、ユーザがサーバ側入力装置312に対して行った操作を受け付ける。例えば、ユーザがサーバ側入力装置312を用いてサーバ側表示装置313の画面に表示された通信エリアの境界領域の位置を変更する操作を実行すると、それを受けてハンドオーバ地図情報生成部が、その操作をハンドオーバ地図情報の補正量として反映させるように構成してもよい。

0052

表示制御部311fは、サーバ側表示装置313に表示する画像の生成、及び表示制御処理を行う。

0053

次に図3(b)を参照して車載端末装置26について説明する。車載端末装置26の端末側制御装置261は、端末側通信制御部261a、要求情報処理部261b、自律走行制御部261cを備える。

0054

端末側通信制御部261aは、管制サーバ31との間の無線データ通信制御処理を実行する。車載端末装置26から管制サーバ31に対して送信するデータ例として、新たな(次の)走行許可区間を要求するための許可要求情報や自車両の位置情報がある。また、管制サーバ31から無線送信される各種データを受信する制御を実行する。

0055

更に端末側通信制御部261aは、暫定ハンドオーバ地図情報、補正後ハンドオーバ地図情報、ハンドオーバ禁止領域情報、暫定ハンドオーバ地図情報に基づく車載端末装置が接続先の無線基地局の切替動作を実行するための情報(例えば切替動作の切替命令情報)の少なくとも一つを基に、走行許可区間のうち許可要求区間外の区間で切替動作を実行し、ハンドオーバ禁止領域(許可要求区間、積込場内、放土場内)ではハンドオーバを実行しない。

0056

更に端末側通信制御部261aは、ダンプトラック20に搭載された位置算出装置269から自車両の位置情報を取得し、ハンドオーバ禁止領域を示す情報及び自車両の位置情報に基づいて自車両の位置がハンドオーバ禁止領域に含まれるかを判定し、ハンドオーバ禁止領域に含まれておらず、かつ現在の接続先の無線基地局が、暫定ハンドオーバ地図情報における自車両の位置を含む通信エリアに対応する無線基地局と不一致な場合に切替動作を実行してもよい。

0057

端末側通信制御部261aは、許可応答情報を受信すると自律走行制御部261cに出力する。

0058

要求情報処理部261bは、管制サーバ31に対して、新たな走行許可区間の設定付与を要求するための許可要求情報を生成する。また、各ダンプトラック20の走行開始にあたり、目的地が設定されていない場合には、目的地の設定を要求するための目的地要求情報を生成する。要求情報処理部261bは経路地図情報記憶部266の地図情報と位置算出装置269の自車両の位置情報、及び許可応答情報に示す走行許可区間の情報を参照し、自車両が許可要求地点に達したか否かを判定する。

0059

自律走行制御部261cは、許可応答情報、経路地図情報記憶部266内の走行経路を示した経路地図情報、及び位置算出装置269からの自車両の位置情報を参照し、走行経路に沿って走行許可区間からはみ出さないように走行制御装置267に対して走行制御を行う。自律走行制御部261cは走行許可区間からはみ出さないように走行制御するため、許可応答情報が不受信の場合、ダンプトラック20が停車し、鉱山の操業に支障が生じ、鉱山の生産性が低下する。

0060

次に、図4を参照して無線通信システム1で用いられる通信品質情報、ハンドオーバ地図情報、及びハンドオーバ禁止領域情報の構成について説明する。図4は、通信品質情報、ハンドオーバ地図情報、及びハンドオーバ禁止領域情報の構成を示す図であって、(a)は通信品質情報のテーブル構成例を示し、(b)はハンドオーバ地図情報のテーブル構成を示し、(c)はハンドオーバ禁止領域情報のテーブル構成例を示す。

0061

図4(a)に示すように通信品質情報400は、計測座標401及びAP(Access Point:無線基地局)品質402をまとめたリストとして構成される。計測座標401は、鉱山エリア内の任意の位置である。またAP品質402は、各計測座標401における鉱山エリア内に設置された全てのAPとの間のデータ通信品質情報を示す。データ通信品質情報は、例えば電波強度や通信エラー率といった、データ通信品質を示す値であればその種類を問わない。

0062

図4(b)に示すようにハンドオーバ地図情報500は、AP識別情報501及びハンドオーバ領域定義情報502を関連付けて構成される。AP識別情報501は、各APを固有に識別するための情報となる。ハンドオーバ領域定義情報502は、AP識別情報501で定義したAPへ接続すべき鉱山エリア内の分割した領域の位置情報である。換言すれば、ハンドオーバ領域定義情報502は、各APの通信エリアである。そして隣接する通信エリアを横切ってダンプトラック20が走行する際は、通信エリアの境界領域においてハンドオーバを行う。ハンドオーバ領域定義情報502の形態は様々なものが考えられる。例えば、領域を区分する線分を定義するための頂点座標集合だったり、中心点座標半径情報で定義する円形の領域だったりと、その表現方法は本実施形態の例に限定されない。

0063

図4(c)に示すようにハンドオーバ禁止領域定義情報601は、鉱山エリア内で、ハンドオーバ処理を実施することを禁止するエリアをその位置情報により定義するものである。領域情報の定義の仕方については、ハンドオーバ領域定義情報502と同様に、様々な形態で定義しても良い。

0064

次に図5を参照して走行許可区間に従って走行するダンプトラックの動作について説明する。図5は、走行許可区間に従って走行するダンプトラックの動作を示す図であって、(a)は走行許可区間nを走行中の状態を示し、(b)は、許可要求地点に到達した状態を示し、(c)は、新たな走行許可区間の設定状態を示す。

0065

図5(a)に示すように、走行経路64は、ノード65及びリンク66を用いて定義される。走行許可区間nは、7つのノード65及び6つのリンク66を含む。ノード及びリンクは、経路地図情報に規定される。

0066

走行許可区間nの後方境界点はBP_n、前方境界点はFP_nで示す。ダンプトラック20が次の新たな走行許可区間の設定要求情報を管制サーバに送信開始する地点である許可要求地点RP_nから前方境界点FP_nまでの区間を許可要求区間という。本実施形態は、この許可要求区間を、車載端末装置26がハンドオーバすることを禁止するハンドオーバ禁止領域として設定し、走行経路のうちの許可要求区間ではない区間でハンドオーバすることを規定したハンドオーバ地図情報を生成することに特徴がある。

0067

前方境界点FP_nから一つ後のノードは、制動動作を開始する制動開始地点SP_nである。ダンプトラック20は許可要求地点RP_nから許可要求情報を送信し始め(図5(b)参照)、制動開始地点SP_nに到達した際に管制サーバ31から次の新たな走行許可区間を示す許可応答情報を受信できない場合は制動動作を開始する。制動開始地点SP_nは、前方境界点FP_nを基準とし、制動動作を開始して前方境界点FP_nよりも手前に停止できる地点に設定される。これにより、ダンプトラック20は前方境界点FP_nを超える手前で停止し、走行許可区間nをはみ出すことなく停止できるので、仮に前方車両が存在していてもそれとの干渉を防ぐことができる。

0068

管制サーバ31は許可要求情報を受信すると、走行許可区間nの内、ダンプトラック20の後方解放する。解放された区間は、他のダンプトラックに対して走行許可が付与できる。更に管制サーバ31は、新たな走行許可区間n+1を設定する。新たな走行許可区間n+1は、走行許可区間として設定できる最大距離のノード(但し前方車両が存在する場合は、その車両の後ろに設定された解放区間の最前端)を前方境界点FP_n+1とする。図5(c)において、走行許可区間n+1は、前方境界点FP_n+1から後方境界点BP_n+1までの部分区間であり、その中に許可要求地点RP_n+1、制動開始地点SP_n+1が含まれる。

0069

以上の走行許可区間の設定処理を繰り返すと、各走行許可区間では1台のダンプトラックのみが走行し他のダンプトラックは進入しないので、ダンプトラック同士の干渉を防ぐことができる。

0070

走行許可区間が更新されるとそれに伴い許可要求区間も更新されるが、その後進追従してハンドオーバ禁止領域も更新される。なお、走行許可区間が走行経路64に対して固定して(静的に)設定される場合も本実施形態を適用できる。

0071

次に図6を参照して、本実施形態に係るハンドオーバ禁止領域情報を反映させたハンドオーバ地図情報作成処理の流れについて説明する。図6は、本実施形態に係るハンドオーバ地図情報生成処理の流れを示すフローチャートである。

0072

ハンドオーバ地図情報生成処理では、大きくはデータ通信品質情報を基に暫定的なハンドオーバ地図情報を生成する処理(S601〜S602)と、ハンドオーバ禁止領域の設定処理(S611〜S614)とが並列して実行される。それに次いで、暫定的なハンドオーバ地図情報にハンドオーバ禁止領域情報を用いて通信エリアの境界を再設定し、ハンドオーバ地図情報を確定する処理(S621〜S625)が実行される。これらの処理を繰り返すことで、データ通信品質の状況変化に応じた補正後ハンドオーバ地図情報を生成する。以下、ハンドオーバ地図情報生成処理の詳細について説明する。

0073

鉱山エリア内において、無線基地局の配置位置の変更や地形変化に起因して、電波強度分布が変化したり、ノイズ干渉電波が発生したりするといった事象が発生し、データ通信品質が変化する。データ通信品質の変化に応じて通信品質情報記憶部317の通信品質情報は更新される(S601/Yes)。

0074

ハンドオーバ地図情報生成部311cは、通信品質情報記憶部317に記憶されている通信品質情報を読み出し、これを基に暫定的なハンドオーバ地図情報を生成する(S602)。ハンドオーバ地図情報生成部311cは、通信品質テーブル図4(a)参照)のAP品質402が無線途絶リスク下げるために予め定めたデータ通信品質指標値を満たす計測座標401を結んでハンドオーバを行う境界を設定して閉領域を定義することによりハンドオーバ地図情報を生成してもよい。こうして生成されたハンドオーバ地図情報は、閉領域内では同一のAPを接続先基地局として設定する。そしてハンドオーバ地図の境界が、接続先基地局の切替動作を行う点、すなわちハンドオーバ地点を示す。

0075

ハンドオーバ地図情報生成部311cがハンドオーバ地図情報を自動生成する態様に加え、ユーザがサーバ側入力装置312を操作して手動生成してもよい。

0076

ステップS601で通信品質情報が更新されていない場合(S601/No)、ステップS621へ進む。

0077

走行許可区間設定部311aが、ダンプトラック20から許可要求情報を受信して新たな走行許可区間を設定すると(S611/Yes)、走行許可区間設定部311aは新たな走行許可区間内の許可要求区間の位置を演算し(S612)、区間情報記憶部318の区間情報として記憶する。

0078

ハンドオーバ禁止領域設定部311bは、解放された走行許可区間nの許可要求区間に設定されていたハンドオーバ禁止領域の設定を解除し、新たな許可要求区間n+1をハンドオーバ禁止領域として更新設定する(S613)。

0079

積込場や放土場内のエッジを航測車が走行し、ダンプトラック20が走行することを許可された領域の位置情報を管制サーバ31に送信し、経路地図情報記憶部316に記憶された地図情報に変更があった場合(S614/Yes)、ハンドオーバ禁止領域設定部311bは、元の境界内のハンドオーバ禁止領域の設定を解除し、新たな境界内をハンドオーバ禁止領域として更新設定する(S615)。

0080

新たな走行許可区間が設定されていない場合(S611/No)はステップS614へ、積込場及び放土場の境界が変更されていない場合(S614/No)は、ステップS621へ進む。

0081

ハンドオーバ地図情報生成部311cは、ハンドオーバ禁止領域情報を参照し、各ハンドオーバ禁止領域に複数のAPの通信エリアが含まれるか、換言すると各ハンドオーバ禁止領域と異なる通信エリアの境界とが重なるかを判定する。

0082

肯定の場合(S621/Yes)ハンドオーバ禁止領域に含まれる複数の通信エリアのうち、ある1つの通信エリアを特定し、この領域だけがハンドオーバ禁止領域を占有するように暫定的なハンドオーバ地図情報を変更して補正後ハンドオーバ地図を生成する(S622)。この時の1つの通信エリアを選択する指針としては、例えば最も面積が大きい通信エリアを選択したり、APへの距離が最も短い通信エリアを選択したり、よりデータ通信品質が良好な方を選択するなどの方法がある。ステップS621で否定の場合(S621/No)、ステップS623へ進む。

0083

ハンドオーバ地図情報生成部311cがすべてのハンドオーバ禁止領域についての検証を終了していない場合はステップS621へ戻り(S623/No)、終了している場合は(S623/Yes)、ハンドオーバ地図情報生成部311cはハンドオーバ地図情報をハンドオーバ地図情報記憶部319に更新登録する(S624)。

0084

サーバ側通信制御部311dは、サーバ側通信装置314から補正後ハンドオーバ地図情報を各ダンプトラック20に対して送信する(S625)。補正後ハンドオーバ地図情報を受信したダンプトラック20は、車載端末装置26のハンドオーバ地図情報記憶部270のハンドオーバ地図情報を更新する。これにより、管制サーバ31と車載端末装置26との間でハンドオーバ地図情報の同期がとれて、最新のハンドオーバ地図情報に従ってダンプトラック20の接続先基地局が選定される。

0085

次に、図7、8を参照して、ハンドオーバ地図情報の表示出力例について説明する。この表示例は例えば管制サーバ31のサーバ側表示装置313の画面に表示制御部313eが表示してもよい。図7は、通信エリアの境界とハンドオーバ禁止領域とが重なっている状態を表示した表示画面の一例を示す図である。図8は、図7の通信エリアの境界をハンドオーバ禁止領域外に変更した状態を表示した表示画面の一例を示す図である。

0086

図7の画面701では、走行経路64が4つの通信エリアAP1エリア、AP2エリア、AP3エリア、AP4エリアに分割されている。そしてAP3エリアからAP2エリアに向かって走行許可区間710が設定されている。そのうち、前方境界点を含む区間が許可要求区間711でありハンドオーバ禁止領域に設定される区間である。また後方境界点を含む後方区間712は、ハンドオーバが許容された区間である。後方区間712内にはAP1エリアとAP3エリアとの境界が含まれるが、この境界の位置は変更する必要がない。一方、許可要求区間711内にはAP1エリアとAP2エリアとの境界が含まれるが、この境界の位置は変更する必要がある。

0087

また走行経路64は積込場61、放土場62、63が連結されている。これらの積込場61、放土場62、63の内部もハンドオーバ禁止領域として設定される。ハンドオーバ禁止領域の形状は閉領域であればよく、多角形楕円等、閉領域の形状の種類は問わない。

0088

そこで、図8に示すように、ハンドオーバ地図情報生成部311cは、許可要求区間711を横切る境界L1を許可要求区間711の後方区間712側に変更する(境界L1からL1aに変更)。またハンドオーバ地図情報生成部311cは、積込場61a内の境界L2を積込場61a外に変更する(境界L2からL2aに変更)。

0089

次に図9を参照してダンプトラック20の端末側通信制御部261aのハンドオーバに関する動作について説明する。図9の処理を開始するに当たり、ダンプトラック20の走行開始前にハンドオーバ地図情報記憶部270には最新のハンドオーバ地図情報が記憶されているものとする。

0090

ダンプトラック20が走行開始後、管制サーバ31から新たなハンドオーバ地図情報を取得すると(S901/Yes)、ハンドオーバ地図情報記憶部270に受信した新たなハンドオーバ地図情報を上書きする(S902)。以後、次に新たなハンドオーバ地図情報を受信するまで、今回受信したハンドオーバ地図情報を参照する。ダンプトラック20が新たなハンドオーバ地図情報を受信しない場合(S901/No)、車載端末装置26のハンドオーバ地図情報記憶部270に記憶されているハンドオーバ地図情報が参照対象となる。

0091

端末側通信制御部261aは、走行中に許可要求区間よりも手前において位置算出装置269から自車両の位置情報を取得する(S903)。ここでいう許可要求区間は、ダンプトラック20が走行経路64を走行中は新たな走行許可区間の設定要求情報を送信する区間であり、積込場や放土場に進入しようとする場合は、積込場や放土場内に設定される停車スポット積込点、放土点)へのアプローチ経路(動的パス)を要求する情報を送信する区間である。

0092

そして端末側通信制御部261aはハンドオーバ地図情報記憶部270に記憶されているハンドオーバ地図情報と自車両の位置情報とを比較し、無線通信回線40に接続するための接続先基地局を特定する(S904)。

0093

端末側通信制御部261aは、ステップS904で特定した接続先基地局が、現在接続先として設定されている基地局と異なる場合(S905/Yes)、ステップS903で特定した無線基地局に切り替える動作(ハンドオーバ)を実施する(S906)。以後走行を続け許可要求地点に到達すると許可要求情報を管制サーバ31に送信する。要求情報処理部261bは自車両の位置を参照して許可要求情報の内容を走行許可区間又はアプローチ経路のどちらを要求するかを判断し、それに応じた許可要求情報を生成する。

0094

ステップS904で特定した接続先基地局が、現在接続先として設定されている基地局とが同一の場合(S905/Yes)、ダンプトラック20はハンドオーバを行わず、走行を続ける。以降、ダンプトラック20は走行中にステップS901からステップS906の処理を繰り返す。

0095

本実施形態によれば許可要求区間や積込場、放土場よりも手前でハンドオーバを行い、許可要求区間、積込場、放土場内ではハンドオーバが行われない。これにより、ダンプトラックと管制サーバとの間で頻回に、またダンプトラックの操業に不可欠な情報の送受信がされる地点でハンドオーバが実行されることを回避する。その結果、ハンドオーバ不調に起因する無線途絶を回避し、ダンプトラックが停止することを抑止する。また、本実施形態では、ハンドオーバ禁止領域、換言するとハンドオーバが行える領域を決めるためにGPS信号が不要なので、GPS電波障害が発生しやすい鉱山環境であっても、それに影響されることなくハンドオーバを行う領域を決めることができる。また積込場、放土場内は一律にハンドオーバ禁止領域として設定されるので、アプローチ経路の位置の変化がハンドオーバ動作に影響を及ぼすことが無い。

0096

<第二実施形態>
第二実施形態は、管制サーバがハンドオーバ地図情報を作成し、ダンプトラックが定期的に送信する自車両の位置情報を受信して、ダンプトラックのハンドオーバ実施の要否の判定を管制サーバ側で行い、ハンドオーバ処理が必要と判定した場合は、ハンドオーバ処理の実行命令(切替命令情報)をダンプトラック側へ出し、ダンプトラック側はハンドオーバ実行命令を受信することでハンドオーバ処理を行う実施形態である。以下、図10図11を参照して第二実施形態について説明する。

0097

図10は、第二実施形態に係る管制サーバ及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図であって、(a)は管制サーバ、(b)は車載端末装置を示す。図11は、第二実施形態における管制サーバ及び車載端末装置の流れを示すシーケンス図である。

0098

図10(a)に示すように、第二実施形態に係る管制サーバ31は、第一実施形態に管制サーバ31の構成に加え、ハンドオーバ要否判定部311gを備える。また、車載端末装置26は、ハンドオーバ地図情報記憶部270を備えない点で異なる。

0099

ハンドオーバ要否判定部311gは、補正後ハンドオーバ地図情報において自車両の位置を含む通信エリアに対応する無線基地局と、基地局識別情報が示す無線基地局とが不一致の場合は接続先の無線基地局の切替動作が必要と判定し、車載端末装置に対する切替動作の切替命令情報を生成して送信する。車載端末装置が切替命令情報に従って接続先の無線基地局の切替動作を行うと、ハンドオーバ禁止領域外で接続先の切替動作を行うことができる。従って、本実施形態では切替命令情報が切替動作制御情報に相当し、その切替命令情報を生成するために必要なハンドオーバ地図情報生成部及びハンドオーバ要否判定部が切替動作制御部に相当する。

0100

次に図11を参照して管制サーバとダンプトラックの通信フロー、及び処理フローを説明する。図11の処理が実行される際に、鉱山向けハンドオーバ地図情報は、図12に示した手順によって、既に作成されているものとする。

0101

ダンプトラック20は、定期的に位置算出装置269が出力する自車両の位置情報を、管制サーバ31に対して送信する(S1101、S1103)。

0102

管制サーバ31は、受信したダンプトラック20の自車両の位置情報を基に、ハンドオーバ要否判定を行う(S1102、S1104)。このハンドオーバ要否判定処理は、第一実施形態のステップS904、905と同じ処理である。ハンドオーバ要否判定の結果、ハンドオーバ必要と判定した場合は、管制サーバ31が、ハンドオーバ実行命令(切替命令情報)を、ダンプトラックに対して送信する(S1105)。ダンプトラック20は、切替命令情報を受信すると、それに従ってハンドオーバ処理を実行する(S1106)。ここで、ハンドオーバ地図情報は、ハンドオーバ禁止領域(許可要求区間)外に通信エリアの境界が位置するように設定されているので、切替命令情報が送信されてハンドオーバ処理が実行される際のダンプトラック20は、ハンドオーバ禁止領域外にいるものとする。

0103

その後、ダンプトラック20は許可要求区間に到着し(S1107)、許可要求情報を送信する(S1108)。管制サーバ31はそれに応答して新たな走行許可区間又はアプローチ経路を設定し(S1109)、その内容を示す許可応答情報をダンプトラック20に返信する(S1110)。

0104

以上に説明した処理を繰り返すことによって、管制サーバ側でハンドオーバ地図情報の作成、及びハンドオーバ要否の判定を行うことができる。

0105

<第三実施形態>
第三実施形態は、ハンドオーバ地図情報及びハンドオーバ禁止領域情報をダンプトラックの車載端末装置へ送信し、自車両の位置がハンドオーバ禁止領域外であればハンドオーバ地図情報を参照して接続先の無線基地局を決定し、必要があれば切り替える。従って、本実施形態ではハンドオーバ地図情報及びハンドオーバ禁止領域情報が切替動作制御情報に相当し、ハンドオーバ地図情報を生成するためのハンドオーバ地図情報生成部が切替動作制御部に相当する。以下、図12図13を参照して第三実施形態について説明する。図12は、第三実施形態に係る管制サーバ及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図である。図13は第三実施形態に係る車載端末装置の処理の流れを示すフローチャートである。

0106

図12に示すように、第三実施形態に係る車載端末装置26は、ハンドオーバ禁止領域情報記憶部271を備える点で第三実施形態に係る車載端末装置26とは異なる。

0107

次に図13を参照して、本実施形態に係る車載端末装置の処理(ハンドオーバに関する処理)の流れについて説明する。図13の処理を開始する際、ハンドオーバ地図情報記憶部270と、ハンドオーバ禁止領域情報記憶部271はダンプトラック20へ入力済みであるとする。また本実施形態の前提として、ダンプトラックの走行範囲はどの位置においてもいずれかのAPの通信エリア内に入っており、隣接するAPの通信エリアは重複しているものとする。これによりハンドオーバができない区間においても、いずれかのAPの通信エリアに属しており無線通信が途絶することがないものとする。

0108

ダンプトラック20が走行開始後、管制サーバ31から新たなハンドオーバ禁止領域情報を取得すると(S1301/Yes)、ハンドオーバ禁止領域情報記憶部271に受信した新たなハンドオーバ禁止領域情報を上書きする(S1302)。以後、次に新たなハンドオーバ禁止領域情報を受信するまで、今回受信したハンドオーバ禁止領域情報を参照する。ダンプトラック20が新たなハンドオーバ禁止領域情報を受信しない場合(S1301/No)、車載端末装置26のハンドオーバ禁止領域情報記憶部271に記憶されているハンドオーバ禁止領域情報が参照対象となる。

0109

端末側通信制御部261aは、位置算出装置269から自車両の位置情報を取得する(S1303)。そして端末側通信制御部261aはハンドオーバ禁止領域情報記憶部271に記憶されているハンドオーバ禁止領域情報と自車両の位置情報とを比較し、自車両の位置がハンドオーバ禁止領域内でなければ(S1304/Yes)、第一実施形態のステップS904からステップS906の処理を実行する。自車両の位置がハンドオーバ禁止領域内であれば(S1304/No)、ハンドオーバ処理を行わず、ステップS1301へ戻る。

0110

以上に説明した処理を繰り返すことで、ハンドオーバ禁止領域内ではハンドオーバを行うことなく、走行を継続することができる。

0111

上記実施形態は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更態様がありうる。例えば、上記では自律走行車両に搭載する車載端末装置を例に挙げて説明したが、運転手の運転操作により走行する有人車両に搭載される車載端末装置の無線基地局の選定に本発明を適用してもよい。また、管制サーバが次の新たな走行許可区間を設定した際に、前方境界点からの位置に基づいて許可要求区間の位置を算出し、その中に通信エリアの境界が含まれているかを判定してもよい。そして境界が含まれている場合は、新たな走行許可区間のうち許可要求区間外の後方区間でハンドオーバを実行する命令を生成し、その命令を新たな走行許可区間を応答するための許可応答情報に付加してもよい。これにより、走行許可区間の設定とともに、許可要求区間外でハンドオーバの処理を実行する命令を管制サーバから車載端末装置に送信し、許可要求区間内でのハンドオーバを回避することができる。

0112

1無線通信システム
10、10−1、10−2ショベル
20、20−1、20−2ダンプトラック
31管制サーバ
40無線通信回線
41−1、41−2、41−3無線基地局
60 走行経路

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