CN105518226B - 作业机械的控制系统和作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供作业机械的控制系统，其以第一模式、第二模式和第三模式中的某一模式动作，该第一模式是将由位置检测装置检测出的位置的信息作为与作业机械的位置相关的位置信息输出，该第二模式是将使用在通过上述位置检测装置的定位成为异常之前作为上述作业机械基准的特定点和由状态检测装置检测出的动作信息这两者而求出的位置信息作为上述位置信息输出，该第三模式是不输出上述位置信息，在通过上述位置检测装置的定位为正常的情况下以上述第一模式动作，在通过上述位置检测装置的定位为异常并且上述作业机械处于静态状态的情况下以上述第二模式动作，在通过上述位置检测装置的定位为异常并且上述作业机械处于非静态状态的情况下以上述第三模式动作。

Description

作业机械的控制系统和作业机械

技术领域

本发明涉及在具备作业机的作业机械中使用的作业机械的控制系统和作业机械。

背景技术

已知有利用GPS(Global Positioning System，全球定位系统)等对作业机械的三维位置进行定位并使用所得到的作业机械的位置信息来管理作业机械、管理作业机械的施工状态或者控制作业机械的技术。在专利文献1中，记载了即使在作业机械的三维位置的测算精度产生变化的情况下也能够精确地测算监测点的位置的技术。

专利文献1：日本特开2004-125580号公报

发明内容

作为具有对作业机械位置进行定位的设备的作业机械，有使用由该设备检测出的作业机械的位置信息而使设置于作业机械的驾驶室内的显示装置中显示作业的引导画面、或者控制作业机的动作这样的作业机械。通过这种作业机械进行的施工被称为信息化施工，不过在作业机械因某种原因而无法对自身位置进行定位的情况下，优选具有定位后援功能，如果具有定位后援功能，则能够持续精确地进行信息化施工。

在记载于专利文献1的技术中，在三维位置测算装置的测算精度下降的情况下，基于由横摆角(yaw angle)测算装置测算出的横摆角，对监测点的位置运算进行修正。然而，在由于横摆角测算装置的动作不良或通信不良等而无法获得正确的横摆角的值或者作业机械行走时，即使基于横摆角测算装置的测算值进行修正，也存在对计算结果进行修正所得到的位置与实际位置不同的可能性。在对计算结果进行修正所得到的位置与实际位置不同的情况下，如果基于修正后的位置来控制作业机械的动作，则存在无法精确地控制作业机的可能性。

在记载于专利文献1的技术中，将液压挖掘机的坐标系的原点设定为回转中心与回转基座的框架的交点。而且，在记载于专利文献1的技术中，在GPS不正常的情况下，相对于侧倾角(roll angle)和俯仰角(pitch angle)中的至少一个角度的变化，两个GPS天线的精度发生变动，但是在专利文献1中没有记载也没有启示对该变动的修正。因此，在记载于专利文献1的技术中，在GPS不正常的情况下，存在无法精确地控制作业机的可能性。

本发明的目的在于提供一种作业机械的控制系统和作业机械，对于基于对作业机械位置进行定位的结果来进行信息化施工的作业机械，使其能够实现在进行信息化施工时持续精确地控制作业机、以及在作业的引导画面中显示适当的信息这两种情况中的至少一种情况。

本发明提供一种作业机械的控制系统，其用于控制包括行走装置和具有作业部件的作业机的作业机械，该作业机械的控制系统包括：位置检测装置，其检测上述作业机械的位置；状态检测装置，其检测表示上述作业机械的动作的动作信息；位置信息生成部，其以第一模式、第二模式和第三模式中的某一模式动作，该第一模式是将由上述位置检测装置检测出的位置的信息作为与上述作业机械的位置相关的位置信息输出，该第二模式是将使用在通过上述位置检测装置的定位成为异常之前作为上述作业机械基准的特定点和由上述状态检测装置检测出的上述动作信息这两者而求出的位置信息作为上述位置信息输出，该第三模式是不输出上述位置信息，其中，在通过上述位置检测装置的定位为正常的情况下以上述第一模式动作，在通过上述位置检测装置的定位为异常并且上述作业机械处于静态状态的情况下以上述第二模式动作，在通过上述位置检测装置的定位为异常并且上述作业机械处于非静态状态的情况下以上述第三模式动作；以及目标值生成部，其基于从上述位置信息生成部得到的上述位置信息，求取上述作业机的位置。

优选的是，上述位置信息生成部，在以上述第二模式动作中，在发生了与检测上述作业机械的动作的设备和求取上述作业机械的位置的设备中的至少一种设备相关的异常的情况下，以上述第三模式动作。

优选的是，上述作业机械具有回转体，该回转体安装有上述作业机，并且安装于上述行走装置，搭载在上述行走装置上进行回转，上述特定点是在通过上述位置检测装置的定位成为异常之前的、上述回转体的旋转中心轴和与上述行走装置接触的地面对应的面的交点，位置信息生成部，还在以上述第二模式动作中，在通过上述位置检测装置的定位成为正常的情况下，以上述第一模式动作，将在以上述第二模式动作中上述作业机械行走了这一情况作为条件以上述第三模式动作。

优选的是，替代上述条件，上述位置信息生成部将发生了与检测上述作业机械的动作的设备和求取上述作业机械的位置的设备中的至少一种设备相关的异常这一情况作为条件以上述第三模式动作。

本发明提供一种作业机械的控制系统，其用于控制包括行走装置、具有作业部件的作业机、以及安装有上述作业机并且搭载在上述行走装置上进行回转的回转体的作业机械，该作业机械的控制系统包括：位置检测装置，其检测上述作业机械的位置；状态检测装置，其对上述作业机械的动作进行检测，并对表示检测到的动作的动作信息进行检测；位置信息生成部，其以第一模式、第二模式和第三模式中的某一模式动作，该第一模式是将由上述位置检测装置检测出的位置的信息作为与上述作业机械的位置相关的位置信息输出，该第二模式是将使用在通过上述位置检测装置的定位成为异常之前作为上述作业机械基准的特定点和由上述状态检测装置检测出的上述动作信息这两者而求出的位置信息作为上述位置信息输出，该第三模式是不输出上述位置信息，其中，在以上述第二模式动作中在通过上述位置检测装置的定位成为正常的情况下，以上述第一模式动作，将在以上述第二模式动作中上述作业机械成为非静态状态这一情况作为条件以上述第三模式动作；以及目标值生成部，其基于从上述位置信息生成部得到的上述位置信息，求取上述作业机的位置。

优选的是，上述位置信息生成部，在上述回转体进行回转时，在以上述第二模式动作中，在通过上述位置检测装置的定位成为正常的情况下，持续以上述第二模式进行动作直到至少上述回转体的回转结束为止。

优选的是，替代上述条件，上述位置信息生成部将在以上述第二模式动作中在发生了与检测上述作业机械的动作的设备和求取上述作业机械的位置的设备中的至少一种设备相关的异常这一情况作为条件以上述第三模式动作。

优选的是，替代上述条件，上述位置信息生成部将以上述第二模式动作的时间超过阈值这一情况作为条件以上述第三模式动作。

优选的是，替代上述条件，上述位置信息生成部将在以上述第二模式动作中上述回转体向同一方向超过特定角度地进行了旋转这一情况作为条件不输出上述作业机械的位置。

本发明提供一种作业机械的控制系统，其用于控制包括行走装置、具有作业部件的作业机、以及安装有上述作业机并且搭载在上述行走装置上进行回转的回转体的作业机械，所述作业机械的控制系统包括：位置检测装置，其检测上述作业机械的位置；状态检测装置，其对上述作业机械的动作进行检测，并对表示检测到的动作的动作信息进行检测；位置信息生成部，其使用通过上述位置检测装置的定位的状态和上述作业机械的状态而选择第一模式、第二模式和第三模式中的某一模式来动作，该第一模式是将由上述位置检测装置检测出的位置的信息作为与上述作业机械的位置相关的位置信息输出，该第二模式是将使用在通过上述位置检测装置的定位成为异常之前作为上述作业机械基准的位置即作为上述回转体的旋转中心轴和与上述行走装置接触的地面相当的面的交点的特定点、以及由上述状态检测装置检测出的上述动作信息这两者而求出的位置信息作为上述位置信息输出，该第三模式是不输出上述位置信息；以及目标值生成部，其基于从上述位置信息生成部得到的上述位置信息，求取上述作业机的位置。

优选的是，上述位置信息生成部，在上述作业机械处于静态状态并且通过上述位置检测装置的定位为正常的情况下以上述第一模式动作，并且求取上述特定点，在上述作业机械处于非静态状态或者通过上述位置检测装置的定位成为异常的情况下，使用上述特定点以上述第二模式动作。

优选的是，在用于操作上述回转体的操作装置处于操作状态、用于操作上述行走装置的操作装置处于操作状态、或者上述回转体进行回转的速度为阈值以上的状态持续第一时间的情况下，上述位置信息生成部判断为上述作业机械处于上述非静态状态，在用于操作上述回转体的操作装置处于非操作状态、用于操作上述行走装置的操作装置处于非操作状态、并且上述回转体进行回转的速度小于阈值的状态持续第二时间的情况下，上述位置信息生成部判断为上述作业机械处于上述静态状态。

本发明是具有上述作业机械的控制系统的作业机械。

本发明能够提供一种作业机械的控制系统和作业机械，对于基于对作业机械位置进行定位的结果来进行信息化施工的作业机械，使其能够实现在进行信息化施工时精确地持续控制作业机、以及在作业的引导画面中显示适当的信息这两项中的至少一项。

附图说明

图1是实施方式涉及的作业机械的立体图。

图2是表示液压挖掘机的控制系统和液压系统的结构的框图。

图3是液压挖掘机的侧视图。

图4是液压挖掘机的后视图。

图5是实施方式涉及的控制系统的控制框图。

图6是表示液压挖掘机的姿态的俯视图。

图7是表示液压挖掘机的姿态的俯视图。

图8是表示实施方式涉及的控制系统的位置信息生成处理的一个示例的流程图。

图9是表示传感器控制器的动作模式的转换的图。

图10是用于说明转换成第三模式的条件的图。

图11是用于说明转换成第三模式的条件的图。

图12是在上部回转体回转时传感器控制器执行的处理的时序图。

符号说明

1 车辆主体

2 作业机

3 上部回转体

5 行走装置

5a、5b 履带

5c 液压马达

6 动臂

7 斗杆

8 铲斗

8B 铲齿

8T 齿尖

21、22 天线(GNSS天线)

23 全局坐标运算装置

25 操作装置

25R 右操纵杆

25L 左操纵杆

25FL、25FR 行走杆

26 作业机控制器

27PC、66、68 压力传感器

28 显示控制器

28A 齿尖位置计算部

28B 目标挖掘地形数据生成部

28C 目标施工信息存储部

29 显示部

39 传感器控制器

39A 姿态角运算部

39B 位置信息运算部

100 液压挖掘机

200 控制系统

Clb 坐标旋转矩阵

IPL 位置信息

MI 动作信息

P、P1、P1c、P1i、P2、P2c、P2i 基准位置数据

PL、PLb 原点位置

θ4 侧倾角

θ5 俯仰角

θd、θda、θdc、θdi、θdia、θdib 方位角

ω 回转角速度

具体实施方式

参照附图来详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。

作业机械的整体结构

图1是实施方式涉及的作业机械的立体图。图2是表示液压挖掘机100的控制系统200和液压系统300的结构的框图。作为作业机械的液压挖掘机100具有作为主体部的车辆主体1和作业机2。车辆主体1具有作为回转体的上部回转体3和作为行走体的行走装置5。上部回转体3的机械室3EG的内部收容有作为动力发生装置的发动机和液压泵等装置。

在实施方式中，液压挖掘机100的作为动力发生装置的发动机例如使用柴油发动机等内燃机，但是动力发生装置不局限于内燃机。液压挖掘机100的动力发生装置例如也可以是组合内燃机、发电电动机和蓄电装置而成的、所谓混合动力方式的装置。此外，液压挖掘机100的动力发生装置也可以不具有内燃机，而是组合蓄电装置和发电电动机而成的装置。

上部回转体3具有驾驶室4。驾驶室4设置在上部回转体3的另一端侧。即，驾驶室4设置在与配置有机械室3EG的一侧相反的一侧。在驾驶室4内，配置有图2所示的显示部29和操作装置25。在上部回转体3的上方设置有扶手9。

在行走装置5上搭载有上部回转体3。行走装置5具有履带5a、5b。行走装置5由左右设置的液压马达5c中的一个或两个驱动。通过行走装置5的履带5a、5b旋转而使液压挖掘机100行走。作业机2安装于上部回转体3的驾驶室4的侧面一侧。

液压挖掘机100也可以具有行走装置，其具备轮胎来取代履带5a、5b，通过变速箱将发动机的驱动力传递给轮胎而能够行走。作为这种方式的液压挖掘机100，例如有轮式液压挖掘机。

在上部回转体3中，配置有作业机2和驾驶室4的一侧为前方，配置有机械室3EG的一侧为后方。上部回转体3的前后方向是x方向。朝向前方时的左侧是上部回转体3的左侧，朝向前方时的右侧是上部回转体3的右侧。上部回转体3的左右方向也称为宽度方向或y方向。液压挖掘机100或车辆主体1以上部回转体3为基准时行走装置5的一侧为下方，以行走装置5为基准时上部回转体3的一侧为上方。上部回转体3的上下方向是z方向。在液压挖掘机100设置在水平面上的情况下，下方是铅垂方向即重力的作用方向侧，上方是与铅垂方向相反的一侧。

作业机2具有动臂6、斗杆7、作为作业部件的铲斗8、动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12。动臂6的基端部通过动臂销13能够转动地安装于车辆主体1的前部。斗杆7的基端部通过斗杆销14能够转动地安装于动臂6的前端部。在斗杆7的前端部，通过铲斗销15安装有铲斗8。铲斗8以铲斗销15为中心转动。铲斗8在与铲斗销15相反的一侧安装有多个铲齿8B。齿尖8T是铲齿8B的前端。

铲斗8也可以不具有多个铲齿8B。也就是说，也可以不具有如图1所示的铲齿8B，而是用钢板呈直线状地形成有齿尖的铲斗。作业机2例如也可以具备具有一个铲齿的倾斜斗。倾斜斗是指如下的铲斗：具有铲斗倾斜缸，可以使铲斗向左右倾斜，所以即使液压挖掘机100位于倾斜地面，也能够将斜坡面、平地成形或平整为任意的形状，并且还能够用铲斗底板进行碾压作业。除此以外，作业机2也可以具备法面铲斗或具有凿岩用刀片的凿岩用附件等作为作业部件。

图1所示的动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12分别是通过液压油的压力被驱动的液压缸。以下，可将液压油的压力称为液压。动臂缸10驱动动臂6，使其升降。斗杆缸11驱动斗杆7，使其围绕斗杆销14转动。铲斗缸12驱动铲斗8，使其围绕铲斗销15转动。

在动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12等液压缸与图2所示的液压泵36、37之间，设置有图2所示的方向控制阀64。方向控制阀64控制从液压泵36、37向动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12等供给的液压油的流量，并且切换液压油流动的方向。方向控制阀64包括：用于驱动液压马达5c的行走用方向控制阀；和用于控制动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12以及使上部回转体3回转的回转马达38的作业机用方向控制阀。

当从操作装置25供给的、被调整为规定的先导压力后的液压油使方向控制阀64的阀芯动作时，从方向控制阀64流出的液压油的流量被调整，对从液压泵36、37向动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12、回转马达38或液压马达5c供给的液压油的流量进行控制。其结果，动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12等的动作得以控制。

此外，通过由图2所示的作业机控制器26对图2所示的控制阀27进行控制，从操作装置25供给到方向控制阀64的液压油的先导压力被控制，因此从方向控制阀64向动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12或回转马达38供给的液压油的流量得以控制。其结果，作业机控制器26能够控制动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12和上部回转体3的动作。

在上部回转体3的上部安装有天线21、22。天线21、22用于检测液压挖掘机100的当前位置。天线21、22与图2所示的全局坐标运算装置23电连接。全局坐标运算装置23是用于检测液压挖掘机100的位置的位置检测装置。全局坐标运算装置23利用RTK-GNSS(RealTime Kinematic-Global Navigation Satellite Systems，实时动态-全球导航卫星系统，GNSS是指全球导航卫星系统)检测液压挖掘机100的当前位置。在下面的说明中，可将天线21、22称为GNSS天线21、22。将GNSS天线21、22接收到的与GNSS电波对应的信号输入到全局坐标运算装置23。全局坐标运算装置23求取全局坐标系中的GNSS天线21、22的设置位置。作为全球导航卫星系统的一个示例，能够例举GPS(Global Positioning System，全球定位系统)，不过全球导航卫星系统不局限于此。

如图1所示，优选GNSS天线21、22设置在上部回转体3的上方的、液压挖掘机100的左右方向、即宽度方向上分开的两端位置。在实施方式中，GNSS天线21、22安装于分别在上部回转体3的宽度方向两侧安装的扶手9。GNSS天线21、22安装于上部回转体3的位置不局限于扶手9，不过GNSS天线21、22设置在尽可能分开的位置上就会更加提高液压挖掘机100的当前位置的检测精度，故优选。此外，GNSS天线21、22优选设置在尽可能不妨碍操作员的视野的位置上。因此，例如GNSS天线21、22也可以设置于在机械室3EG的后方配置的配重之上。

如图2所示，液压挖掘机100的液压系统300具有发动机35和液压泵36、37。液压泵36、37由发动机35驱动，排出液压油。从液压泵36、37排出的液压油被供给到动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12。此外，液压挖掘机100具有回转马达38。回转马达38是液压马达，由从液压泵36、37排出的液压油驱动。回转马达38使上部回转体3回转。此外，在图2中示出了2个液压泵36、37，不过液压泵也可以是1个。回转马达38不局限于液压马达，也可以是电动机。

作为作业机械的控制系统的控制系统200包括：全局坐标运算装置23、作为检测角速度和加速度的状态检测装置的IMU(Inertial Measurement Unit：惯性测量装置)24、操作装置25、作为作业机控制部的作业机控制器26、作为位置信息生成部的传感器控制器39、作为目标值生成部的显示控制器28、以及显示部29。操作装置25是用于操作图1所示的作业机2、上部回转体3和行走装置5中的至少1个的装置。操作装置25接受操作员为了驱动作业机2等而进行的操作，输出与操作量对应的先导液压。

操作装置25具有设置在操作员的左侧的左操纵杆25L和设置在操作员的右侧的右操纵杆25R。左操纵杆25L和右操纵杆25R的前后左右的动作与两个轴的动作对应。例如右操纵杆25R的前后方向的操作与动臂6的操作对应。右操纵杆25R的左右方向的操作与铲斗8的操作对应。左操纵杆25L的前后方向的操作与斗杆7的操作对应。左操纵杆25L的左右方向的操作与上部回转体3的回转对应。

在实施方式中，操作装置25采用先导液压式。基于动臂操作、铲斗操作、斗杆操作、回转操作和行走操作将由未图示的减压阀减压至规定的先导压力的液压油从液压泵36供给到操作装置25。

根据右操纵杆25R的前后方向的操作，能够将先导液压供给到先导油路450，接受操作员对动臂6的操作。右操纵杆25R具备的阀装置与右操纵杆25R的操作量对应地打开，将液压油供给到先导油路450。此外，作为先导压力，压力传感器66检测此时的先导油路450内的液压油的压力。压力传感器66将检测出的先导压力作为动臂操作信号MB发送到作业机控制器26。

在操作装置25与动臂缸10之间的先导油路450中设置有压力传感器68、控制阀(以下可称为干预阀)27C和梭阀(shuttle valve)51。根据右操纵杆25R的左右方向的操作，能够将先导液压供给到先导油路450，接受操作员对铲斗8的操作。右操纵杆25R具备的阀装置与右操纵杆25R的操作量对应地打开，将液压油供给到先导油路450。此外，作为先导压力，压力传感器66检测此时的先导油路450内的液压油的压力。压力传感器66将检测出的先导压力作为铲斗操作信号MT发送到作业机控制器26。

根据左操纵杆25L的前后方向的操作，能够将先导液压供给到先导油路450，接受操作员对斗杆7的操作。左操纵杆25L具备的阀装置与左操纵杆25L的操作量对应地打开，将液压油供给到先导油路450。此外，作为先导压力，压力传感器66检测此时的先导油路450内的液压油的压力。压力传感器66将检测出的先导压力作为斗杆操作信号MA发送到作业机控制器26。

根据左操纵杆25L的左右方向的操作，能够将先导液压供给到先导油路450，接受操作员对上部回转体3的回转操作。左操纵杆25L具备的阀装置与左操纵杆25L的操作量对应地打开，将液压油供给到先导油路450。此外，作为先导压力，压力传感器66检测此时的先导油路450内的液压油的压力。压力传感器66将检测出的先导压力作为回转操作信号MR发送到作业机控制器26。

基于对右操纵杆25R的操作，操作装置25将大小与右操纵杆25R的操作量对应的先导液压供给到方向控制阀64。基于对左操纵杆25L的操作，操作装置25将大小与左操纵杆25L的操作量对应的先导液压供给到控制阀27。方向控制阀64的阀芯基于该先导液压而移动。

在先导油路450中设置有控制阀27。右操纵杆25R和左操纵杆25L的操作量由设置于先导油路450的压力传感器66检测。将由压力传感器66检测出的先导液压输入到作业机控制器26。作业机控制器26将与所输入的先导液压对应的、先导油路450的控制信号N输出到控制阀27，对先导油路450进行开闭。

操作装置25具有行走杆25FL、25FR。在实施方式中，操作装置25采用先导液压方式，因此将减压后的液压油从液压泵36供给到方向控制阀64，基于先导油路450内的液压油的压力来驱动方向控制阀64的阀芯。于是，将液压油从液压泵36、37供给到液压挖掘机100的行走装置5具备的液压马达5c、5c，使其能够行走。先导油路450内的液压油的压力、即先导压力由压力传感器27PC检测。

在液压挖掘机100的操作员使行走装置5动作时，操作员操作行走杆25FL、25FR。操作员对行走杆25FL、25FR的操作量由压力传感器27PC检测，将其作为操作信号MD输出到作业机控制器26。

左操纵杆25L和右操纵杆25R的操作量例如也可以由电位计和霍尔IC等检测，作业机控制器26基于这些检测值控制方向控制阀64和控制阀27，由此控制作业机2。这样，左操纵杆25L和右操纵杆25R也可以是电气方式。

控制系统200具有第一行程传感器16、第二行程传感器17和第三行程传感器18。例如第一行程传感器16设置于动臂缸10，第二行程传感器17设置于斗杆缸11，第三行程传感器18设置于铲斗缸12。第一行程传感器16检测与动臂缸10的伸长对应的位移量，将其输出到传感器控制器39。第二行程传感器17检测与斗杆缸11的伸长对应的位移量，将其输出到传感器控制器39。第三行程传感器18检测与铲斗缸12的伸长对应的位移量，将其输出到传感器控制器39。

作业机控制器26具有CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)等作为处理器的处理部26P、RAM(Random Access Memory，随机访问存储器)和ROM(Read Only Memory，只读存储器)等作为存储装置的存储部26M。作业机控制器26基于图2所示的压力传感器66的检测值，对控制阀27和干预阀27C进行控制。

图2所示的方向控制阀64例如是比例控制阀，由从操作装置25供给的液压油控制。方向控制阀64配置在动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12及回转马达38等液压致动机构与液压泵36、37之间。方向控制阀64控制从液压泵36、37供给到动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12和回转马达38的液压油的流量。

GNSS天线21从定位卫星接收表示自身位置的基准位置数据P1。GNSS天线22从定位卫星接收表示自身位置的基准位置数据P2。GNSS天线21、22以规定的周期接收基准位置数据P1、P2。基准位置数据P1、P2是设置有GNSS天线的位置的信息。将与由GNSS天线21、22接收的GNSS电波对应的信号输入到全局坐标运算装置23。GNSS天线21、22每次接收基准位置数据P1、P2时，都将其输出到全局坐标运算装置23。

全局坐标运算装置23获取以全局坐标系表示的2个基准位置数据P1、P2(多个基准位置数据)。全局坐标运算装置23基于2个基准位置数据P1、P2，生成表示上部回转体3的配置的回转体配置数据。在实施方式中，回转体配置数据包含2个基准位置数据P1、P2中的至少一个基准位置数据P、以及基于2个基准位置数据P1、P2生成的回转体方位数据Q。也可以由这2个GNSS天线21、22构成GPS罗盘来获取回转体方位数据Q。也就是说，也可以不输出2个GNSS天线21、22的基准位置数据，而基于2个GNSS天线的相对位置计算方位角，将该方位角作为回转体方位数据Q。

在实施方式中，回转体方位数据Q是基于GNSS天线21、22获取的基准位置数据P而确定的方位相对于全局坐标的基准方位(例如北)所构成的角度、即方位角。方位角也是液压挖掘机100的横摆角。回转体方位数据Q表示上部回转体3、即作业机2朝向的方位。

全局坐标运算装置23具有处理部和存储部，处理部为CPU等处理器，存储部为RAM和ROM等存储装置。全局坐标运算装置23按规定的周期从GNSS天线21、22获取2个基准位置数据P1、P2。全局坐标运算装置23基于所获取的2个基准位置数据P1、P2，求取回转体方位数据Q即液压挖掘机100的方位角，更具体而言是上部回转体3的方位角。全局坐标运算装置23每次获取2个基准位置数据P1、P2时，都更新回转体配置数据、即基准位置数据P和回转体方位数据Q，并输出到传感器控制器39。

显示控制器28具有处理部28P和存储部28M，处理部28P为CPU等处理器，存储部28M为RAM(Random Access Memory，随机访问存储器)和ROM等存储装置。除了使显示部29显示例如后述的引导画面等图像以外，显示控制器28还使用从传感器控制器39获得的液压挖掘机100的位置信息IPL来生成铲斗齿尖位置数据S，其表示铲斗8的齿尖8T的三维位置即齿尖位置。显示部29例如是液晶显示装置等，不过不局限于此。显示部29可以使用例如将输入部和显示部一体化而成的触摸面板。在实施方式中，与显示部29相邻地设置有开关29S。开关29S是用于执行后述的挖掘控制、或者使正在执行的挖掘控制停止的输入装置。在显示部29使用触摸面板的情况下，也可以将开关29S装入在触摸面板的输入部中。

显示控制器28能够将作业机2挖掘对象的目标施工面的图像和使用铲斗齿尖位置数据S生成的铲斗8的图像作为引导画面而显示在显示部29中。显示控制器28能够通过引导画面使液压挖掘机100的操作员识别目标施工面与铲斗8的位置关系，从而减轻操作员在进行信息化施工时的负担。

IMU24是检测表示液压挖掘机100的动作的动作信息MI的状态检测装置。液压挖掘机100的动作包含上部回转体3的动作和行走装置5的动作中的至少一方。在实施方式中，动作信息MI也可以包含表示液压挖掘机100的姿态的信息。表示液压挖掘机100的姿态的信息例如有液压挖掘机100的侧倾角、俯仰角和方位角。

在实施方式中，IMU24检测液压挖掘机100的角速度和加速度。伴随液压挖掘机100的动作，液压挖掘机100中会产生行走时产生的加速度、回转时产生的角加速度和重力加速度等各种加速度，IMU24检测至少包含重力加速度的加速度，并且不对各种加速度种类进行区分而输出所检测出的加速度。这里，重力加速度是相对于重力的抵抗力所对应的加速度。IMU24检测图1所示的局部坐标系(x,y,z)中的x轴方向、y轴方向和z轴方向的加速度、以及围绕x轴、y轴和z轴的角速度(旋转角速度)。上述信息构成动作信息MI。局部坐标系是指以液压挖掘机100为基准、由(x，y,z)表示的三维坐标系。

由IMU24检测的动作信息MI包含上部回转体3以作为上部回转体3的旋转中心轴的z轴为中心进行回转的旋转角速度、即回转角速度ω。回转角速度ω可以通过对基于表示GNSS天线21、22的位置的信息而获取的上部回转体3的回转角度按时间进行微分来求取。通过对回转角速度ω按时间进行积分，能够求取回转角度。

IMU24安装于上部回转体3。为了以更高的精度检测加速度等，例如优选将IMU24设置在液压挖掘机100的上部回转体3的回转中心轴上，不过也可以将IMU24设置在驾驶室4的下部。

传感器控制器39具有处理部39P和存储部39M，处理部39P为CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)等处理器，存储部39M为RAM(Random Access Memory，随机访问存储器)和ROM(Read Only Memory，只读存储器)等存储装置。传感器控制器39输入全局坐标运算装置23的检测值、IMU24的检测值、压力传感器27PC、66、68的检测值、第一行程传感器16的检测值、第二行程传感器17的检测值和第三行程传感器18的检测值。传感器控制器39基于全局坐标运算装置23的检测值和IMU24的检测值求取与液压挖掘机100的位置相关的位置信息IPL，将其输出到显示控制器28和作业机控制器26。

图3是液压挖掘机100的侧视图。图4是液压挖掘机100的后视图。相对于车辆主体1的左右方向、即宽度方向的倾斜角θ4为液压挖掘机100的侧倾角，相对于车辆主体1的前后方向的倾斜角θ5为液压挖掘机100的俯仰角，上部回转体3围绕z轴的角度为液压挖掘机100的方位角。侧倾角通过对由IMU24检测出的围绕x轴的角速度按时间进行积分来求取，俯仰角通过对由IMU24检测出的围绕y轴的角速度按时间进行积分来求取，方位角通过对由IMU24检测出的围绕z轴的角速度按时间进行积分来求取。围绕z轴的角速度为液压挖掘机100的回转角速度ω。即，通过对回转角速度ω按时间进行积分，能够得到液压挖掘机100、具体而言是上部回转体3的方位角。

IMU24按规定的周期更新液压挖掘机100的加速度和角速度。IMU24的更新周期优选比全局坐标运算装置23的更新周期短。IMU24检测出的加速度和角速度作为动作信息MI被输出到传感器控制器39或作业机控制器26。传感器控制器39对从IMU24获取的动作信息MI实施滤波处理和积分等处理，来求取作为侧倾角的倾斜角θ4、作为俯仰角的倾斜角θ5和方位角。传感器控制器39将求出的倾斜角θ4、倾斜角θ5和方位角作为与液压挖掘机100的位置相关的位置信息IPL输出到显示控制器28。

显示控制器28从全局坐标运算装置23获取基准位置数据P和回转体方位数据Q。回转体方位数据Q是表示液压挖掘机100的方位的信息，在实施方式中，是表示上部回转体3的方位的信息。具体而言，回转体方位数据Q是上部回转体3的方位角。在实施方式中，显示控制器28生成铲斗齿尖位置数据S作为作业机位置数据。铲斗齿尖位置数据S也可以由传感器控制器39或作业机控制器26生成。然后，显示控制器28使用铲斗齿尖位置数据S、目标施工信息T，生成表示挖掘对象的目标形状的目标挖掘地形数据U。目标施工信息T存储在显示控制器28的存储部28M(目标施工信息存储部28C)中。目标施工信息T是液压挖掘机100所具备的作业机2的挖掘对象的作为挖掘后的完成目标的信息，包含能够基于设计数据得到的目标施工面的数据。在将局部坐标系中穿过齿尖8T在当前时刻的齿尖位置的垂线与目标施工面的交点作为挖掘对象位置时，目标挖掘地形数据U是表示挖掘对象位置的前后的单个或多个拐点的位置的信息及其前后的线的角度信息。

传感器控制器39基于由第一行程传感器16检测出的动臂缸长度计算局部坐标系中动臂6相对于与水平面正交的方向(z轴方向)的倾斜角θ1(参照图3)。传感器控制器39基于由第二行程传感器17检测出的斗杆缸长度计算斗杆7相对于动臂6的倾斜角θ2(参照图3)。传感器控制器39基于由第三行程传感器18检测出的铲斗缸长度计算铲斗8相对于斗杆7的倾斜角θ3。传感器控制器39将计算出的倾斜角θ1、θ2、θ3输出到作业机控制器26。此外，IMU24将回转角速度ω输出到作业机控制器26。

如上所述，作业机控制器26从IMU24获取上部回转体3以图1所示的z轴为中心进行回转时的上部回转体3的回转角速度ω。此外，作业机控制器26从压力传感器66获取动臂操作信号MB、铲斗操作信号MT、斗杆操作信号MA和回转操作信号MR。作业机控制器26还从传感器控制器39获取动臂6的倾斜角θ1、斗杆7的倾斜角θ2、以及铲斗8的倾斜角θ3。

作业机控制器26从显示控制器28获取目标挖掘地形数据U。作业机控制器26基于从传感器控制器39获取的作业机2的角度(θ1、θ2、θ3)计算铲斗8的的齿尖8T的位置(以下可称为齿尖位置)。作业机控制器26的存储部26M存储作业机2的数据(以下可称为作业机数据)。作业机数据包含动臂6的长度L1、斗杆7的长度L2和铲斗8的长度L3等设计尺寸。如图3所示，动臂6的长度L1相当于从动臂销13至斗杆销14的长度。斗杆7的长度L2相当于从斗杆销14至铲斗销15的长度。铲斗8的长度L3相当于从铲斗销15至铲斗8的齿尖8T的长度。齿尖8T是图1所示的铲齿8B的前端。此外，作业机数据包含相对于局部坐标系的原点位置PL的动臂销13的位置的信息。作业机控制器26使用长度L1、L2、L3、倾斜角θ1、θ2、θ3和原点位置PL，能够求取相对于原点位置PL的齿尖位置。

作业机控制器26基于目标挖掘地形数据U与铲斗8的齿尖8T之间的距离、以及铲斗8的齿尖8T的速度，对从操作装置25输入的动臂操作信号MB、铲斗操作信号MT和斗杆操作信号MA进行调整，以使铲斗8的齿尖8T按照目标挖掘地形数据U移动。为了使铲斗8的齿尖8T按照目标挖掘地形数据U移动，作业机控制器26生成用于控制作业机2的控制信号N，将其输出到图2所示的控制阀27。通过这样的处理，作业机2接近目标挖掘地形数据U的速度根据相对于目标挖掘地形数据U的距离得以限制。

根据来自作业机控制器26的控制信号N，分别对动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12各设置2个的控制阀27进行开闭。基于左操纵杆25L或右操纵杆25R的操作和控制阀27的开闭指令，方向控制阀64的阀芯进行动作，向动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12供给液压油。

全局坐标运算装置23检测全局坐标系中GNSS天线21、22的基准位置数据P1、P2。全局坐标系是以设置在液压挖掘机100的作业区域GA内的作为基准的例如基准桩60的基准位置PG为基准、由(X，Y，Z)表示的三维坐标系。如图3所示，基准位置PG例如位于设置在作业区域GA内的基准桩60的前端60T。在实施方式中，全局坐标系例如是指GNSS坐标系。

图2所示的显示控制器28基于全局坐标运算装置23的检测结果计算全局坐标系中的局部坐标系的位置。在实施方式中，局部坐标系的原点位置PL例如是回转体的旋转中心轴即z轴和与行走装置5接触的地面相当的面的交点。在实施方式中，原点位置PL的坐标在局部坐标系中为(0,0,0)。行走装置5接触的地面是履带5a、5b接触的作业区域GA的表面GD。与行走装置5接触的地面相当的面可以是作业区域GA的表面GD，也可以是由履带5a、5b接触的部分规定出的平面CP。由履带5a、5b接触的部分规定的平面CP在局部坐标系(x,y,z)中基于液压挖掘机100的设计尺寸被唯一地确定。

原点位置PL不局限于z轴与平面CP的交点。在实施方式中，后述的虚拟不动点的位置可以与原点位置PL一致，也可以不一致。局部坐标系的原点位置PL也可以是其他位置，例如可以将动臂销13的轴向长度的中心点作为原点位置PL。原点位置PL也可以位于z轴上、并且位于上部回转体3回转的回转支承(swing circle)上。如上所述，由于作业机控制器26求取相对于原点位置PL的齿尖位置、即局部坐标系中的齿尖位置，所以只要能够得到全局坐标系中的原点位置PL的坐标，就能够将局部坐标系中的齿尖位置的坐标转换为全局坐标系中的齿尖位置的坐标。

为了抑制铲斗8侵入目标挖掘地形，作业机控制器26将作业机2在接近挖掘对象的方向上的速度控制为限制速度以下。可将该控制称为挖掘控制。挖掘控制是基于从显示控制器28获取的目标挖掘地形数据U和铲斗齿尖位置数据S，计算作业机2与挖掘对象的相对位置并使作业机2在接近挖掘对象的方向上的速度成为限制速度以下的控制。通过执行这种控制，能够将挖掘对象施工成目标形状(由目标施工信息T表示的形状)。接着，更详细地说明控制系统200。

控制系统200

图5是实施方式涉及的控制系统200的控制框图。图6和图7是表示液压挖掘机100的姿态的俯视图。在实施方式中，控制系统200的作业机控制器26、显示控制器28和传感器控制器39能够通过信号线相互交换信息。此外，传感器控制器39能够通过信号线从全局坐标运算装置23获取信息。作为在控制系统200内传递信息的信号线可以例示如CAN(Controller Area Network，控制器局域网)这样的车内信号线。在实施方式中，控制系统200中，作业机控制器26和显示控制器28是分开的装置，不过两者也可以由1个装置实现。

显示控制器28具有齿尖位置计算部28A、目标挖掘地形数据生成部28B和目标施工信息存储部28C。齿尖位置计算部28A和目标挖掘地形数据生成部28B通过由处理部28P执行存储在存储部28M中的计算机程序来实现。目标施工信息存储部28C通过存储部28M的存储区域的一部分来实现。

齿尖位置计算部28A基于从传感器控制器39获取的位置信息IPL，生成回转中心位置数据XR，其表示穿过上部回转体3的回转中心轴即z轴的、液压挖掘机100的回转中心的位置。齿尖位置计算部28A从传感器控制器39获取的位置信息IPL是基于基准位置数据P1、P2的基准位置数据P1c、P2c和方位角θd。齿尖位置计算部28A基于回转中心位置数据XR、作业机2的倾斜角θ1、θ2、θ3、以及动臂6的长度L1、斗杆7的长度L2和铲斗8的长度L3，生成表示铲斗8的齿尖8T的当前位置的铲斗齿尖位置数据S，将其输出到目标挖掘地形数据生成部28B。铲斗齿尖位置数据S是表示作业机2的位置的信息。在实施方式中，作业机2的位置不局限于齿尖位置、即铲斗8的齿尖8T的三维位置，只要是作业机2的特定部分的位置即可。例如作业机2的位置可以是铲斗8的斗底部分的位置，也可以是法面铲斗的平底部分的位置，也可以是作业机2的安装附件的部分的位置。

目标挖掘地形数据生成部28B获取存储在目标施工信息存储部28C中的目标施工信息T和来自齿尖位置计算部28A的铲斗齿尖位置数据S。目标挖掘地形数据生成部28B将局部坐标系中穿过齿尖8T的当前时刻的齿尖位置的垂线与目标施工面的交点设定为挖掘对象位置。目标挖掘地形数据生成部28B基于目标施工信息T和铲斗齿尖位置数据S生成目标挖掘地形数据U，将其输出到作业机控制器26。

传感器控制器39的处理部39P具有姿态角运算部39A和位置信息运算部39B。姿态角运算部39A和位置信息运算部39B通过由处理部39P执行存储在存储部39M中的计算机程序来实现。作为IMU24的检测值的加速度a(ax,ay,az)和角速度(ωx,ωy,ωz)、即动作信息MI、以及作为全局坐标运算装置23的检测值的回转体方位数据Q(方位角θda)被输入到姿态角运算部39A。此外，压力传感器66、27PC的检测值也被输入到处理部39P的姿态角运算部39A和位置信息运算部39B。

全局坐标运算装置23在全局坐标运算装置23无法接收到电波的情况或者与传感器控制器39之间产生通信不良的情况下生成故障信息Err，将其输出到传感器控制器39的处理部39P和显示控制器28的处理部28P。也就是说，全局坐标运算装置23是判断通过RTK-GNSS的定位是否发生了问题的定位状态判断装置。当获取故障信息Err时，传感器控制器39对通过RTK-GNSS的定位进行后援处理。关于该处理将在后面说明。显示控制器28在获取故障信息Err时，在图2所示的显示部29中显示通过RTK-GNSS的定位发生了异常。

姿态角运算部39A基于IMU24的检测值，求取作为液压挖掘机100的侧倾角的倾斜角θ4和作为液压挖掘机100的俯仰角的倾斜角θ5，将其输出到位置信息运算部39B和显示控制器28的齿尖位置计算部28A。姿态角运算部39A对由IMU24检测出的围绕z轴的回转角速度ω进行积分来求取方位角θdi。姿态角运算部39A根据作为位置检测装置的全局坐标运算装置23的状态，切换成由自身求出的方位角θdi或从全局坐标运算装置23获取的方位角θda，作为方位角θdc输出到显示控制器28的齿尖位置计算部28A或位置信息运算部39B。也就是说，在通过RTK-GNSS的定位为正常的情况下，使用从全局坐标运算装置23获取的方位角θda来求取铲斗齿尖位置数据S，在通过RTK-GNSS的定位为异常的情况下，使用对IMU24检测出的围绕z轴的回转角速度ω进行积分而求出的方位角θdi来求取铲斗齿尖位置数据S。此外，从姿态角运算部39A发送到显示控制器28的倾斜角θ4、倾斜角θ5和方位角θdc是与液压挖掘机100的位置相关的位置信息IPL。下面，可将倾斜角θ4称为侧倾角θ4，可将倾斜角θ5称为俯仰角θ5。

在实施方式中，如上所述，位置信息IPL是与作为作业机械的液压挖掘机100的位置相关的信息。位置信息IPL中，除了液压挖掘机100的位置本身的信息以外，还包含为了求取液压挖掘机100的位置所需要的信息。液压挖掘机100的位置本身的信息可以例示基准位置数据P1、P2以及铲斗齿尖位置数据S，为了求取液压挖掘机100的位置而需要的信息可以例示倾斜角θ4、倾斜角θ5和方位角θd(θdi、θda或θdc)。

位置信息运算部39B切换从全局坐标运算装置23获取的基准位置数据P1、P2和由位置信息运算部39B求出的基准位置数据P1i、P2i，作为基准位置数据P1c、P2c输出到显示控制器28的齿尖位置计算部28A。基准位置数据P1i、P2i是位置信息运算部39B使用全局坐标运算装置23的状态成为异常之前的原点位置PL和由IMU24检测出的动作信息MI这两者而求出的位置的信息。

基准位置数据P1i、P2i以如下方式求取。基准位置数据P1i、P2i是利用由姿态角运算部39A基于作为IMU24的检测值的加速度a(ax,ay,az)和角速度ω(ωx,ωy,ωz)而求出的侧倾角θ4和俯仰角θ5、以及从姿态角运算部39A输出的方位角θdc求取的。该方位角θdc是在全局坐标运算装置23的状态成为异常之前姿态角运算部39A从全局坐标运算装置23获取的方位角θda，或将方位角θda与通过对回转角速度ω进行积分所得到的方位角相加而得的方位角。

在将液压挖掘机100的位置信息IPL输出到显示控制器28时，传感器控制器39以第一模式、第二模式和第三模式这3种模式中的某一种模式动作。第一模式是传感器控制器39将由全局坐标运算装置23检测出的位置的信息作为液压挖掘机100的位置信息IPL输出的模式。第二模式是传感器控制器39将使用在通过全局坐标运算装置23的定位成为异常之前的液压挖掘机100的原点位置PL、以及由IMU24检测出的动作信息MI这两者而求出的位置的信息作为位置信息IPL输出的模式。第三模式是传感器控制器39不输出位置信息IPL的模式。姿态角运算部39A和位置信息运算部39B、即处理部39P基于来自压力传感器66、27PC的检测值，判断液压挖掘机100的静态状态，并基于判断结果执行第一模式、第二模式和第三模式中的一种模式。

传感器控制器39在通过全局坐标运算装置23的定位为正常的情况下以第一模式动作，在通过全局坐标运算装置23的定位为异常并且液压挖掘机100不行走而是停止的情况下以第二模式动作，在通过全局坐标运算装置23的定位为异常并且液压挖掘机100在行走的情况下以第三模式动作。在第二模式中液压挖掘机100不行走而是停止的情况包含上部回转体3回转的停止状态和上部回转体3不回转的停止状态这两种状态。在实施方式中，静态状态是液压挖掘机100不行走并且上部回转体3回转的停止状态或上部回转体3不回转的停止状态。在实施方式中，非静态状态是指液压挖掘机100行走的状态。通过全局坐标运算装置23的定位成为异常的情况包括：全局坐标运算装置23输出的基准位置数据P1、P2的坐标值表现为异常值的情况、在全局坐标运算装置23与传感器控制器39之间发生通信错误的情况、以及通过RTK-GNSS的定位产生问题的情况。由于GNSS天线21、22无法接收来自定位卫星的电波或难以接收电波而使通过RTK-GNSS的定位产生问题。

液压挖掘机100的控制系统200通过RTK-GNSS测算绝对位置即在实施方式中为全局坐标中的位置。因此，在因某种原因而通过RTK-GNSS的定位产生问题、即通过全局坐标运算装置23的定位成为异常的情况下，绝对位置的定位精度会下降。如果通过RTK-GNSS的定位出现问题是较短时间，则能够以通过RTK-GNSS的定位以外的方法，来对通过RTK-GNSS的定位进行后援。控制系统200使用后述的虚拟不动点来对通过RTK-GNSS的定位进行后援。控制系统200通过执行对定位的后援，即使在通过RTK-GNSS的定位产生问题的情况下，也能够持续进行挖掘控制和引导画面的显示，持续精确地进行信息化施工。

在液压挖掘机100的作业期间，如果液压挖掘机100中存在绝对位置不变化的不动点，则控制系统200保持不动点的绝对位置，通过加上从不动点至车辆主体1的任意点的相对位置，即使通过RTK-GNSS的定位产生问题、无法实现通过RTK-GNSS的定位，也能够计算液压挖掘机100的任意点的绝对位置。实际上，只要液压挖掘机100的发动机EG35运转，就会因作业机2的动作等而产生振动，因此不存在不动点，所以选择可视为不动点的近似位置作为虚拟不动点，控制系统200对选定的虚拟不动点进行与上述的不动点同样的处理，由此能够使用虚拟不动点来对通过RTK-GNSS的定位进行后援。能够将虚拟不动点视为不动点的情况是液压挖掘机100不移动的情况、即图1所示的履带5a、5b不动作的情况。

接着，对虚拟不动点进行说明。在实施方式中，虚拟不动点是图3和图4所示的液压挖掘机100的原点位置PL。此外，如上所述，作为局部坐标系的原点设定了原点位置PL，不过也可以在其他位置设定局部坐标系的原点。因此，在以下的说明中也将虚拟不动点称为特定点。在正在作业的液压挖掘机100有产生旋转这种动作的情况下，由于该旋转的支点是不会移动的，所以如果虚拟不动点位于该支点，则由控制系统200求取的位置、例如包含作业机2的特定部分的位置或铲斗8的齿尖8T位置的、作业机2的位置的误差为最小。即使在不能将虚拟不动点设在旋转的支点的情况下，如果将虚拟不动点尽可能地设定在支点的附近，则也能够减小由控制系统200求取的位置(作业机2的位置)的误差。由于上部回转体3回转时的支点是回转中心轴即z轴，所以将虚拟不动点设在z轴上。侧倾角θ4的方向和俯仰角θ5的方向上的旋转支点不是固定点，不过一定位于液压挖掘机100接触的地面上。在实施方式中，如上所述，原点位置PL是回转体的旋转中心轴即z轴和与行走装置5接触的地面相当的面之交点。在实施方式中，通过将作为虚拟不动点的原点位置PL设定在液压挖掘机100接触的地面上，从而在通过RTK-GNSS的定位产生问题时，能够减小由控制系统200求取的位置、更具体而言是GNSS天线21、22的绝对位置的误差。

液压挖掘机100能够进行各种作业，其中，在进行坡面施工等的情况下，有时行走装置5会保持停止状态，仅通过作业机2或上部回转体3的操作来进行挖掘或平整。在使用能够进行信息化施工的液压挖掘机100进行这种坡面施工等的情况下，通过使用虚拟不动点来对通过RTK-GNSS的定位进行后援，能够持续进行挖掘控制以及引导画面的显示，精确地持续进行信息化施工。

液压挖掘机100的控制系统200测定GNSS天线21、22的绝对位置。因此，在基于RTK-GNSS的定位产生问题的情况下，控制系统200通过如下所述计算求取GNSS天线21、22的绝对位置，能够对RTK-GNSS的定位进行后援。

式(1)是将局部坐标系中的原点位置PL的位置矢量与GNSS天线21、22的位置矢量之差转换成全局坐标系中的原点位置PL的位置矢量与GNSS天线21、22的位置矢量之差的计算式。基于式(1)得到式(2)。式(3)表示将式(1)的全局坐标系中的GNSS天线21、22的位置矢量的测定值Ral置换为全局坐标系中的GNSS天线21、22的位置矢量的计算值Ralc并求取计算值Ralc的计算式。

Rfl－Ral＝Clb(Rfb－Rab)…(1)

Rfl＝Clb(Rfb－Rab)+Ral…(2)

Ralc＝Clb(Rab－Rfb)+Rfl…(3)

其中，

Rfb：局部坐标系中的原点位置PL的位置矢量的校正值

Rab：局部坐标系中的GNSS天线21、22的位置矢量的校正值

Rfl：全局坐标系中的原点位置PL的位置矢量的计算值

Ral：全局坐标系中的GNSS天线21、22的位置矢量的测定值

Ralc：全局坐标系中的GNSS天线21、22的位置矢量的计算值

Clb：从局部坐标系变换到全局坐标系的坐标旋转矩阵

校正值是通过测算液压挖掘机100的各位置和尺寸而得到的原点位置PL和GNSS天线21、22的位置的值，其存储在作业机控制器26的存储部26M和传感器控制器39的存储部39M中。校正值可以是基于液压挖掘机100的设计尺寸的值，不过由于每台液压挖掘机100都产生偏差，所以更优选如上述那样基于测算(calibration，校准)得到校正值。坐标旋转矩阵Clb使用侧倾角θ4、俯仰角θ5和横摆角即方位角θdi，由式(4)表示。侧倾角θ4、俯仰角θ5和方位角θdi通过由姿态角运算部39A对由IMU24检测出的围绕x轴的角速度ωx、围绕y轴的角速度ωy和围绕z轴的角速度ωz按时间进行积分来求取。在式(4)中，sx是sinθ4，sy是sinθ5，sz是sinθdi，cx是cosθ4，cy是cosθ5，cz是cosθdi。

控制系统200通过使用式(2)，能够求取作为虚拟不动点的特定点(在实施方式中为原点位置PL)。此外，控制系统200通过使用式(3)，能够使用作为虚拟不动点的特定点求取GNSS天线21、22的绝对位置。控制系统200通过使用式(2)和式(3)，能够在通过RTK-GNSS的定位中产生问题的情况下求取GNSS天线21、22的绝对位置。

具体而言，在通过RTK-GNSS的定位为正常的情况下，控制系统200的传感器控制器39具有的姿态角运算部39A求取侧倾角θ4、俯仰角θ5和方位角θdi，将其输出到显示控制器28的齿尖位置计算部28A。在这种情况下，姿态角运算部39A使用从全局坐标运算装置23获取的基准位置数据P1、P2，获取全局坐标系中的方位角θdc(这里是方位角θda)。由于利用基准位置数据P1、P2能得到回转体方位数据Q，所以能够将针对局部坐标系求出的作业机2的位置换成全局坐标系中的作业机2的位置来求取。姿态角运算部39A将所获取的方位角θda作为正常时的方位角、即在通过RTK-GNSS的定位中产生问题之前的方位角θdib存储在存储部39M中。在图6所示的示例中，方位角θdi表示作为上部回转体3的前后轴的x轴相对于全局坐标系(X,Y,Z)的Y轴的倾角。液压挖掘机100的方位D1由方位角θdi确定。

位置信息运算部39B基于由姿态角运算部39A求出的侧倾角θ4、俯仰角θ5和方位角θdi求取坐标旋转矩阵Clb。此外，位置信息运算部39B基于在通过RTK-GNSS的定位为正常的状态下从全局坐标运算装置23获取的基准位置数据P1、P2求取全局坐标系中的GNSS天线21、22的位置矢量的测定值Ral。然后，位置信息运算部39B将求出的坐标旋转矩阵Clb和位置矢量的测定值Ral提供给式(2)，求取全局坐标系中的原点位置PL的位置矢量的计算值Rfl。下面，可将计算值Rfl称为正常时原点位置Rfl。位置信息运算部39B将求出的正常时原点位置Rfl存储在存储部39M中。然后，位置信息运算部39B将从全局坐标运算装置23获取的基准位置数据P1、P2作为基准位置数据P1c、P2c输出到显示控制器28的齿尖位置计算部28A。

在基于RTK-GNSS的定位中产生问题的情况或液压挖掘机100并非静态状态的情况(下面可称为定位产生问题等的情况)下，姿态角运算部39A使用IMU24的检测值求取侧倾角θ4、俯仰角θ5和方位角θdi。姿态角运算部39A将存储在存储部39M中的、在通过RTK-GNSS的定位产生问题之前的方位角θdib与定位产生问题等之后通过对围绕z轴的角速度ωz按时间进行积分而得到的方位角θdia之和作为方位角θdi来求取。姿态角运算部39A将求出的侧倾角θ4、俯仰角θ5、以及方位角θdi作为方位角θdc输出到显示控制器28的齿尖位置计算部28A。

位置信息运算部39B使用从姿态角运算部39A获取的、定位产生问题等的情况之后的侧倾角θ4、俯仰角θ5和方位角θdi生成坐标旋转矩阵Clb。位置信息运算部39B读取存储在存储部39M中的、定位产生问题等的情况之前的正常时原点位置Rfl。然后，位置信息运算部39B将读取出的正常时原点位置Rfl和生成的坐标旋转矩阵Clb提供给式(3)，求取全局坐标系中的GNSS天线21、22的位置矢量的计算值Ralc。位置信息运算部39B基于位置矢量的计算值Ralc求取GNSS天线21、22的基准位置数据P1i、P2i，作为基准位置数据P1c、P2c输出到显示控制器28的齿尖位置计算部28A。由于利用基准位置数据P1c、P2c能得到回转体方位数据Q，所以能够将针对局部坐标系求出的作业机2的位置换成全局坐标系中的作业机2的位置来求取。在定位产生问题等的情况下，控制系统200的传感器控制器39的动作相当于上述的第二模式。

在上部回转体3进行回转的情况下，位置信息运算部39B如下所述求取回转期间的方位角θdi。在图7所示的示例中，液压挖掘机100的上部回转体3从方位D1的状态开始向箭头RT所示的方向回转。回转开始时的方位角为θdib，存储在传感器控制器39的存储部39M中。姿态角运算部39A通过对从方位D1开始回转的上部回转体3的回转角速度ω按时间进行积分来求取从方位D1起的方位角θdia(方位角变化量)，将其输出到位置信息运算部39B。位置信息运算部39B将从方位D1起的方位角θdia与从存储部39M读取的回转开始时的方位角θdib相加，将所得到的值作为回转期间的方位角θdi。回转期间内的液压挖掘机100的方位D2由方位角θdi确定。

在定位产生问题等的情况下，控制系统200使用原点位置PL求取基准位置数据P1i、P2i，该原点位置PL是使用定位产生问题等之前通过正常定位所得到的基准位置数据P1、P2而得的。这样，即使在定位产生问题等的情况下，控制系统200也能够求取GNSS天线21、22的绝对位置。其结果，即使在定位产生问题等的情况下，具备控制系统200的液压挖掘机100也能够持续进行利用GNSS天线21、22的绝对位置的挖掘控制等。接着，对实施方式涉及的控制系统200生成位置信息IPL的处理进行说明。

生成位置信息IPL的处理

图8是表示实施方式涉及的控制系统200的生成位置信息IPL的处理的一个示例的流程图。在步骤S101中，传感器控制器39的处理部39P判断通过全局坐标运算装置23的定位是否正常且液压挖掘机100是否处于静态状态。通过全局坐标运算装置23的定位是否正常按下述方式进行判断。

(1)在发生与全局坐标运算装置23的定位相关的某种错误或GNSS天线21、22的Z方向上的坐标数据的值超过阈值的情况下，通过全局坐标运算装置23的定位为异常。也可以判断为：在GNSS天线21、22的Z方向上的坐标数据的值为阈值以下的情况下，通过全局坐标运算装置23的定位为异常。

(2)在没有发生与全局坐标运算装置23的定位相关的错误并且GNSS天线21、22的Z方向上的坐标数据的值小于阈值的情况下，通过全局坐标运算装置23的定位为正常。也可以判断为：在GNSS天线21、22的Z方向上的坐标数据的值超过阈值的情况下，通过全局坐标运算装置23的定位为正常。

液压挖掘机100是否处于静态状态按下述方式进行判断。在以下的说明中，操作装置25的操纵杆处于操作状态(ON)表示对操纵杆进行了操作使其并非为中立状态，操作装置25的操纵杆处于非操作状态(OFF)表示没有对操纵杆进行操作使其为中立状态。

(1)在行走杆25FL和行走杆25FR中的至少一个处于操作状态的情况下，液压挖掘机100处于非静态状态、即动态状态。

(2)在行走杆25FL和行走杆25FR双方处于非操作状态的情况下，液压挖掘机100处于静态状态即静止状态。

在实施方式中，是否处于静态状态基于图2所示的检测左操纵杆25L和右操纵杆25R的先导压力的压力传感器66的检测值STr、以及检测行走杆25FL和行走杆25FR的先导压力的压力传感器27PC的检测值STd来判断。在压力传感器66、27PC的检测值STr、STd超过先导压力的第一阈值的情况下，传感器控制器39的处理部39P判断为处于非静态状态。在压力传感器66、27PC的检测值STr、STd小于比先导压力的第一阈值小的第二阈值的情况下，传感器控制器39的处理部39P判断为处于静态状态。

传感器控制器39的处理部39P使用压力传感器66、27PC的检测值STr、STd判断液压挖掘机100的静态状态和非静态状态，不过静态状态和非静态状态的判断不局限于使用压力传感器66、27PC的检测值的方法。在通过电位计或霍尔IC等来检测左操纵杆25L、右操纵杆25R、行走杆25FL和行走杆25FR的操作量的电气方式的操作装置25的情况下，传感器控制器39的处理部39P也可以使用电位计或霍尔IC的输出值判断液压挖掘机100的静态状态和非静态状态。进而，传感器控制器39的处理部39P也可以使用IMU24的检测值判断液压挖掘机100的静态状态和非静态状态。例如在IMU24检测出回转角速度ω或者检测出x轴方向、y轴方向和z轴方向中的至少一个方向的加速度的情况下，传感器控制器39的处理部39P能够判断为液压挖掘机100处于非静态状态。

在全局坐标运算装置23的定位为正常并且液压挖掘机100为静态状态的情况下(步骤S101，“是”)，传感器控制器39的姿态角运算部39A在步骤S102中从IMU24获取动作信息MI。姿态角运算部39A基于获取的动作信息MI求取作为位置信息IPL的侧倾角θ4、俯仰角θ5和方位角θdi，将其作为侧倾角θ4、俯仰角θ5和方位角θdc输出到位置信息运算部39B。

在步骤S103中，位置信息运算部39B基于获取的侧倾角θ4、俯仰角θ5和方位角θdi(θdc)求取坐标旋转矩阵Clb。在步骤S104中，位置信息运算部39B将坐标旋转矩阵Clb和基于从全局坐标运算装置23获取的基准位置数据P1、P2的GNSS天线21、22的位置矢量的测定值Ral提供给式(2)，求取特定点(在实施方式中为原点位置PL)的位置。在步骤S105中，位置信息运算部39B将求出的原点位置PL存储在存储部39M中。

在步骤S106中，位置信息运算部39B求取全局坐标系中的基准位置数据P1c、P2c，在步骤S107中将其作为位置信息IPL输出到显示控制器28的齿尖位置计算部28A。如上所述，输出到齿尖位置计算部28A的基准位置数据P1c、P2c是从全局坐标运算装置23获取的基准位置数据P1、P2。步骤S107相当于第一模式。步骤S107结束以后，传感器控制器39的处理部39P返回步骤S101，执行之后的处理。

返回步骤S101，在全局坐标运算装置23的定位为异常且液压挖掘机100为非静态状态的情况、全局坐标运算装置23的定位为正常且液压挖掘机100为非静态状态的情况、全局坐标运算装置23的定位为异常且液压挖掘机100为静态状态的情况下(步骤S101，“否”)，位置信息运算部39B基于方位角θdia和存储在存储部39M中的方位角θdib求取坐标旋转矩阵Clb，该方位角θdia是在步骤S108中对从姿态角运算部39A获取的侧倾角θ4、俯仰角θ5和回转角速度ω进行积分而得到的。关于位置信息运算部39B求取坐标旋转矩阵Clb时使用的方位角θdi，读取比在步骤S101中被判断为“否”的时刻提前规定时间存储在存储部39M中的方位角θdib，并如上述那样求取方位角θdib与方位角θdia之和作为方位角θdi。进而，使用求出的方位角θdi和式(4)，能够求取坐标旋转矩阵Clb。这里的规定时间根据全局坐标运算装置23与传感器控制器39之间的通信时间和传感器控制器39的运算时间来设定，因此不局限于特定的值，例如设定为0.3秒。

在步骤S109中，位置信息运算部39B读取存储在传感器控制器39的存储部39M中的特定点(在实施方式中为原点位置PL)的位置。在实施方式中，传感器控制器39将在步骤S101中被判断为“否”的时刻之前的原点位置PL存储在存储部39M中。在步骤S109中，位置信息运算部39B读取比在步骤S101中被判断为“否”的时刻提前规定时间存储在存储部39M中的原点位置PL。步骤S109中的规定时间与步骤S108中的规定时间相同。

在步骤S108和步骤S109中，使用比步骤S101中被判断为“否”的时刻提前规定时间存储在存储部39M中的方位角θdi和原点位置PL。因此，位置信息运算部39B能够使用通过全局坐标运算装置23的定位确实为正常时的方位角θdi和原点位置PL。

在步骤S110中，位置信息运算部39B将在步骤S108中求出的坐标旋转矩阵Clb和在步骤S109中读取的原点位置PL提供给式(3)，求取全局坐标系中的基准位置数据P1i、P2i。接着，在步骤S111中，传感器控制器39的处理部39P判断通过全局坐标运算装置23的定位是否为异常。关于该判断如上所述。

在通过全局坐标运算装置23的定位为异常的情况(步骤S111，“是”)下，在步骤S112中，传感器控制器39的处理部39P判断液压挖掘机100是否在行走。在行走杆25FL和行走杆25FR中的至少一个处于操作状态的情况下，处理部39P判断为液压挖掘机100在行走，在行走杆25FL和行走杆25FR双方处于非操作状态的情况下，处理部39P判断为液压挖掘机100未行走即停止。

在液压挖掘机100行走的情况下(步骤S112，“是”)，前进至步骤S113，传感器控制器39的位置信息运算部39B和姿态角运算部39A不向显示控制器28的齿尖位置计算部28A输出位置信息IPL。在液压挖掘机100行走的情况下，由于特定点(在实施方式中为原点位置PL)的位置也与液压挖掘机100一起移动，所以移动后的原点位置PL与比在步骤S101中被判断为“否”的时刻提前规定时间存储在存储部39M中的原点位置PL不同。因此，在液压挖掘机100行走的情况下，使用在步骤S101中被判断为“否”的时刻之前的原点位置PL而求出的全局坐标系中的基准位置数据P1i、P2i，与在行走的液压挖掘机100的实际的基准位置数据P1、P2不同。

位置信息运算部39B和姿态角运算部39A在液压挖掘机100行走的情况下，不向显示控制器28的齿尖位置计算部28A输出位置信息IPL。通过这样的处理，显示控制器28的齿尖位置计算部28A不生成铲斗铲齿位置数据S，因此目标挖掘地形数据生成部28B也不生成目标挖掘地形数据U。由于不存在目标挖掘地形数据U，所以作业机控制器26和显示控制器28不进行使用目标挖掘地形数据U的处理、例如挖掘控制或在显示部29中显示挖掘辅助的引导画面。这样，在液压挖掘机100行走的情况下，控制系统200不进行基于与实际位置不同的位置的挖掘控制或挖掘辅助的引导画面的显示。

步骤S113相当于第三模式。步骤S113结束以后，传感器控制器39的处理部39P返回步骤S101，执行之后的处理。

返回步骤S111，在全局坐标运算装置23的定位没有异常、即为正常的情况下(步骤S111，“否”)，在步骤S114中，传感器控制器39的处理部39P将在步骤S108中得到的方位角θdi和在步骤S110中求出的基准位置数据P1i、P2i存储在传感器控制器39的存储部39M中。步骤S114结束以后，传感器控制器39的处理部39P返回S101，执行之后的处理。

在步骤S111中通过全局坐标运算装置23的定位为正常的情况下，在步骤S114中传感器控制器39的处理部39P只是使用在步骤S101中被判断为“否”的时刻之前的原点位置PL来求取全局坐标系中的基准位置数据P1i、P2i。

接着，返回步骤S112，在液压挖掘机100不行走的情况下(步骤S112，“否”)，在步骤S115中，传感器控制器39的位置信息运算部39B和姿态角运算部39A将在步骤S108中得到的侧倾角θ4、俯仰角θ5、方位角θdi(θdc)和在步骤S110中求出的基准位置数据P1i、P2i作为位置信息IPL输出到显示控制器28的齿尖位置计算部28A。步骤S115相当于第二模式。

接着，前进至步骤S116，传感器控制器39的处理部39P判断是否应转换成第三模式。在为转换成第三模式的条件成立的情况下(步骤S116，“是”)，前进至步骤S113，传感器控制器39的位置信息运算部39B和姿态角运算部39A不向显示控制器28的齿尖位置计算部28A输出位置信息IPL。在为转换成第三模式的条件不成立的情况下(步骤S116，“否”)，传感器控制器39的处理部39P返回步骤S101，执行之后的处理。接着，对传感器控制器39的动作转换为第一模式、第二模式和第三模式的情况进行说明。

传感器控制器39的动作转换

图9是表示传感器控制器39的动作模式的转换的图。在通过全局坐标运算装置23的定位为正常且液压挖掘机100为静态状态的情况下，传感器控制器39以第一模式A动作。在通过全局坐标运算装置23的定位为异常且液压挖掘机100为非静态状态，更具体而言是行走状态时，传感器控制器39从以第一模式A动作转换成以第三模式C动作(II)。在通过全局坐标运算装置23的定位为异常且液压挖掘机100为非行走状态时，传感器控制器39从以第一模式A动作转换成以第二模式B动作(III)。在通过全局坐标运算装置23的定位为正常且液压挖掘机100为非行走状态时，传感器控制器39从以第二模式B动作转换成以第一模式A动作(IV)。传感器控制器39在以第二模式B动作中，如果转换成第三模式的条件成立，则转换成以第三模式C动作(V)。在传感器控制器39以第三模式C动作中，如果通过全局坐标运算装置23的定位成为正常，则转换成以第一模式A动作(I)。

对转换成第三模式的条件进行详细说明。

(1)在以第二模式B动作的时间tc2超过阈值(第一条件)、液压挖掘机100行走(第二条件)、或者液压挖掘机100的传感器发生异常(第三条件)的情况下，从第二模式B转换为第三模式C(V)的条件成立。阈值没有限定，例如为60秒。例如也可以构成为通过显示部29的未图示的输入装置能够任意变更该阈值的大小。这样将以第二模式B动作的时间tc2是否超过阈值纳入从第二模式B转换成第三模式C的条件的原因将在后文说明。在实施方式中，液压挖掘机100的传感器的异常是与检测液压挖掘机100动作的设备和求取液压挖掘机100位置的设备中的至少一种设备相关的异常。检测液压挖掘机100的动作的设备可以例示IMU24、压力传感器66、27PC、68、第一行程传感器16、第二行程传感器17、第三行程传感器18和传感器控制器39，不过不局限于此。求取液压挖掘机100的位置的设备可以例示GNSS天线21、22、全局坐标运算装置23、传感器控制器39、第一行程传感器16、第二行程传感器17、第三行程传感器18，不过不局限于此。对于检测液压挖掘机100的动作的设备和求取液压挖掘机100的位置的设备，也可以通过共用设备来实现两者的功能。

(2)在以第二模式B动作中，在上部回转体3向同一方向超过回转角度的阈值(例如设定250度作为特定角度)地进行回转(第四条件)的情况下，从第二模式B转换成第三模式C(V)的条件成立。特定角度与回转角度的阈值对应。例如也可以构成为通过显示部29的未图示的输入装置能够任意变更该阈值的大小。这样将向同一方向是否超过回转角度的阈值地进行旋转纳入从第二模式B转换成第三模式C的条件的原因将在后文说明。如上所述，对作为从第二模式B转换成第三模式C(V)的条件的、第一条件至第四条件进行了说明，不过在第一条件至第四条件中的任一条件成立的情况下，从第二模式B转换成第三模式C(V)。

图10和图11是用于说明转换成第三模式的条件的图。图10所示的原点位置PLa(Xa,Ya,Za)、PLb(Xb,Yb,Zb)都用全局坐标系表示。图10的原点位置PLa是液压挖掘机100静止时的位置。原点位置PLa存储在传感器控制器39的存储部39M中，传感器控制器39在通过全局坐标运算装置23的定位为异常的情况下使用原点位置PLa生成位置信息IPL。在这种状态下，假设液压挖掘机100从原点位置PLa移动到达原点位置PLb。实际的液压挖掘机100的原点位置PL是原点位置PLb，但是在通过全局坐标运算装置23的定位为异常的情况下，传感器控制器39会使用与实际的原点位置PLb不同的原点位置PLa生成位置信息IPL。因此，传感器控制器39在以第二模式动作时如果液压挖掘机100行走则转换成第三模式，由此避免使用与实际情况不同的原点位置PLa生成位置信息IPL。

图11的方位DS表示传感器控制器39以第二模式开始动作时的方位，方位DE表示以第二模式开始动作之后上部回转体3向同一方向超过180度地进行旋转时的方位。箭头RTa表示上部回转体3向同一方向超过180度地进行旋转时的回转方向。箭头RTb表示上部回转体3向与箭头RTa相反的方向回转而成为方位DE的情况下的回转方向。

在第二模式中，传感器控制器39的姿态角运算部39A通过对回转角速度ω按时间进行积分来求取方位角θdi。因此，如果上部回转体3在同一方向上回转的量增大，则由IMU24的特性引起的误差、即因回转角速度ω的积分而产生的误差会积蓄，存在方位角θdi的精度下降的可能性。此外，在使上部回转体3从方位DS的状态成为方位DE的情况下，上部回转体3的回转方向存在2种。液压挖掘机100的操作员通常采用上部回转体3回转的量小于180度的回转方向。也就是说，在图11所示的示例中，在使上部回转体3从方位DS回转到方位DE时，操作员通常选择由箭头RTb表示的回转方向。因此，在以第二模式B动作中上部回转体3向同一方向回转较大的回转角度(特定角度)例如超过250度的情况下，由于是通常不会执行的动作，所以传感器控制器39转换成第三模式C。通过这样的处理，传感器控制器39能够减少方位角θdi的误差。

此外，有些种类的IMU24存在在上部回转体3不回转的情况下回转角速度ω的检测误差随着时间的经过增大的可能性。因此，传感器控制器39在以第二模式B动作的时间tc2超过阈值的情况下转换成第三模式。通过这样的处理，传感器控制器39能够减少方位角θdi的误差。

如上所述，在传感器控制器39以第二模式动作中，如果液压挖掘机100的传感器发生异常则转换成第三模式。作为转换成第三模式的原因的传感器的异常能够列举有IMU24与传感器控制器39之间的通信异常、传感器控制器39与其他控制器(显示控制器28、作业机控制器26和泵控制器等)的通信异常、IMU24的异常、压力传感器66、27PC的异常。

图12是在上部回转体3回转时传感器控制器39执行的处理的时序图。对在实施方式中，上部回转体3开始回转时的、从第一模式A向第二模式B的转换进行说明。传感器控制器39在上部回转体3开始回转时(回转“开”)使用液压挖掘机100成为非静态状态之前的原点位置PL和方位角θdib求取全局坐标系中的基准位置数据P1i、P2i。然而，传感器控制器39在通过全局坐标运算装置23的定位为正常的情况(定位“正”)下，不转换成第二模式B，而以第一模式A动作。

在图12所示的时序图中，当时间t为t1时，表示上部回转体3开始回转，在该时刻(t＝t1)，传感器控制器39只是使用液压挖掘机100成为非静态状态之前的时间t＝t0时的原点位置PL和方位角θdib来求取全局坐标系中的基准位置数据P1i、P2i，并存储在存储部39M中。t1至t0的时间与上述的规定时间相当，例如是0.3秒。也就是说，传感器控制器39在时间为t0的时刻将基准位置数据P1i、P2i存储在存储部39M中。在上部回转体3处于回转状态并且通过全局坐标运算装置23的定位为正常的情况下，传感器控制器39输出基于从全局坐标运算装置23获取的基准位置数据P1、P2、以及由IMU24检测出的回转角速度ω求出的方位角θdi。即，传感器控制器39以第一模式A动作，第二模式B为“关”。

假设在时间t＝t2的时刻，在上部回转体3回转的过程中，通过全局坐标运算装置23的定位成为异常(定位“误”)。于是，传感器控制器39从以第一模式A动作转换成以第二模式B动作(第二模式B为“开”)。在时间t＝t3的时刻，上部回转体3回转结束时(回转“关”)，根据全局坐标运算装置23的定位的状态和液压挖掘机100的状态决定传感器控制器39的动作。在图12所示的示例中，在时间t＝t4的时刻，例如如上所述以第二模式B动作的时间tc2经过阈值(例如60秒)，转换成第三模式C的条件成立，在时间t＝t4之后，传感器控制器39以第三模式C动作。

接着，对在上部回转体3的回转过程中，因通过全局坐标运算装置23的定位成为异常而转换成第二模式B，然后在以第二模式B动作中上部回转体3不结束回转而在上部回转体3的回转过程中定位成为正常的情况进行说明。在全局坐标运算装置23与传感器控制器39之间存在通信的延迟。而且，全局坐标运算装置23和传感器控制器39都需要用于处理信息的时间。因此，传感器控制器39在上部回转体3的回转过程中，即使在定位成为正常的同时转换成第一模式A，也无法将基于全局坐标运算装置23的检测值的位置信息IPL立即发送到显示控制器28。因此，在实施方式中，在上部回转体3回转并且以第二模式B动作中全局坐标运算装置23的定位成为正常的情况下，传感器控制器39持续以第二模式B动作直到至少上部回转体3的回转结束。这样，能够抑制由于从传感器控制器39输出到显示控制器28的基准位置数据P1c、P2c急剧变化而在作业机2的挖掘控制和引导画面显示中产生问题等。

这样，作为从第二模式B转换成第一模式A的判断条件，将上部回转体3是处于回转状态还是处于回转结束状态(非回转状态)设定为判断条件。该判断以如下方式进行。在左操纵杆25L处于操作状态或者回转角速度ω的绝对值为回转角速度阈值ωd以上的状态持续第三时间tc3的情况下，上部回转体3处于回转状态。回转角速度阈值ωd没有限定，不过在实施方式中为3度/秒。第三时间tc没有限定，例如为0.03秒。在左操纵杆25L处于非操作状态并且回转角速度ω的绝对值小于回转角速度阈值ωd的状态持续第四时间tc4的情况下，上部回转体3处于回转结束状态。第四时间td没有限定，例如为1.5秒。

控制系统200以使用通过RTK-GNSS的定位的结果求取位置信息IPL的第一模式、使用通过RTK-GNSS的定位为正常时的原点位置PL和方位角θd求取位置信息IPL的第二模式、以及不输出位置信息IPL的第三模式动作。控制系统200在通过RTK-GNSS的定位发生异常的情况下能够利用第二模式进行后援。此外，因发生与检测液压挖掘机100动作的设备和求取液压挖掘机100位置的设备中的至少一种设备相关的异常的状态或液压挖掘机100行走的状态等，而存在控制系统200求出的位置与液压挖掘机100的实际位置之差增大的可能性的情况下，控制系统200利用第三模式而不输出位置信息IPL。因此，作业机控制器26不执行使用目标挖掘地形数据U的挖掘控制，显示控制器28不执行挖掘辅助的引导画面的显示。其结果，在基于测算液压挖掘机100的位置的结果进行信息化施工时，控制系统200能够实现在进行信息化施工时精确地持续控制作业机2和在作业的引导画面中显示适当的信息中的至少一项。

在通过RTK-GNSS的定位为正常的情况下，控制系统200不存储IMU24输出的横摆角，而是基于2个GNSS天线21、22的测定值求取全局坐标系中的方位角(绝对方位角)θd并存储。由于上部回转体3的回转角速度ω较快，所以IMU24输出的方位角θdi含有误差。因此，基于在通过RTK-GNSS的定位为正常的情况下由全局坐标运算装置23得到的基准位置数据P1、P2来求取方位角θd。通过这样的处理，控制系统200能够抑制在上部回转体3回转时在第二模式中求出的基准位置数据P1i、P2i的精度下降。

如果液压挖掘机100除了GNSS天线21、22和全局坐标运算装置23以外还具有用于求取全局坐标系中的方位角θd的装置，则控制系统200可以使用由该装置得到的全局坐标系中的方位角θd，求取通过RTK-GNSS的定位成为异常之后等的基准位置数据P1i、P2i。作为求取全局坐标系中的方位角θd的装置，可以例示地磁传感器。这样，传感器控制器39不需要将使用在通过RTK-GNSS的定位为正常的情况下所得的基准位置数据P1、P2而得到的方位角θdib存储在存储部39M中，因此能够抑制处理负荷，减少存储部39M用于存储方位角θdib的存储容量。

在实施方式中，控制系统200的显示控制器28也可以使图2所示的显示部29显示传感器控制器39的动作状态。例如显示控制器28使显示部29显示传感器控制器39的动作为第一模式、第二模式和第三模式中的哪一模式。通过这样的处理，液压挖掘机100的操作员能够把握当前为何种模式。

在实施方式中，控制系统200的传感器控制器39在通过RTK-GNSS的定位为正常而液压挖掘机100成为非静态状态时使用此前的原点位置PL和方位角θda仅进行位置信息IPL的计算，将通过RTK-GNSS测算出的基准位置数据P1、P2作为位置信息IPL输出到显示控制器28。将该传感器控制器39的动作称为第四模式。除了使显示部29显示第一模式至第三模式中的某一模式以外，显示控制器28还可以使显示部29显示传感器控制器39的动作为第四模式。通过这样的处理，液压挖掘机100的操作员能够更详细地把握当前为哪个模式。

在实施方式中，控制系统200可以具有与设置在液压挖掘机100的外部的管理装置的服务器进行通信的通信装置，与管理装置的服务器之间交换信息。在控制系统200与管理装置的服务器之间交换的信息包含与液压挖掘机100的状态相关的信息和从管理装置的服务器发送到控制系统200而使控制系统200动作的各种命令等。在控制系统200具有与管理装置的服务器进行通信的通信装置的情况下，可以将通过RTK-GNSS的定位的状态、第一模式至第四模式的执行次数、执行的时间、以及执行的时刻等信息发送到管理装置的服务器。通过这样的处理，使用管理装置管理液压挖掘机100的管理者可容易详细地把握液压挖掘机100的状态。

以上，对实施方式进行了说明，不过实施方式并不局限于上述内容。此外，在上述的结构要素中包含本领域技术人员能够容易想到的结构要素、实质上相同的结构要素、所谓等同范围的结构要素。而且，上述的结构要素能够适当组合。而且，在不脱离实施方式的要旨的范围内能够对结构要素进行省略、置换和变更中的至少一种。例如传感器控制器39执行的各个处理也可以由作业机控制器26、显示控制器28、泵控制器或除此以外的控制器执行。作业机械不局限于液压挖掘机100，也可以是轮式装载机或推土机这样的其他的作业机械。图5所示的姿态角运算部39A和位置信息运算部39B设置于传感器控制器39，不过其中任一方或双方可以设置于显示控制器28，也可以设置于显示控制器28以外的控制器。

Claims (8)

1.一种作业机械的控制系统，其用于控制包括行走装置和具有作业部件的作业机的作业机械，所述作业机械还具有回转体，该回转体安装有所述作业机，并且安装于所述行走装置，搭载在所述行走装置上进行回转，所述作业机械的控制系统的特征在于，包括：

位置检测装置，其检测所述作业机械的位置；

状态检测装置，其检测表示所述作业机械的动作的动作信息；

位置信息生成部，其在通过所述位置检测装置的定位为异常并且所述作业机械处于静态状态的情况下，将使用由所述状态检测装置检测出的所述动作信息、以及在通过所述位置检测装置的定位成为异常之前作为所述作业机械基准的位置即作为所述回转体的旋转中心轴和与所述行走装置接触的地面相当的面的交点的特定点这两者而求出的位置信息输出；以及

目标值生成部，其基于从所述位置信息生成部得到的所述位置信息，求取所述作业机的位置。

2.根据权利要求1所述的作业机械的控制系统，其特征在于：

所述位置信息生成部，在发生了与检测所述作业机械的动作的设备和求取所述作业机械的位置的设备中的至少一种设备相关的异常的情况下，不输出所述位置信息。

3.根据权利要求1所述的作业机械的控制系统，其特征在于：

所述位置信息生成部，在通过所述位置检测装置的定位成为正常的情况下，将由所述位置检测装置检测出的位置的信息作为与所述作业机械的位置相关的位置信息输出。

4.根据权利要求3所述的作业机械的控制系统，其特征在于：

所述位置信息生成部，由所述动作信息以及所述特定点这两者而求出的所述位置信息输出的情况下，将以所述作业机械行走了这一情况作为条件，不输出所述位置信息。

5.根据权利要求4所述的作业机械的控制系统，其特征在于：

替代所述条件，所述位置信息生成部将由所述动作信息以及所述特定点这两者而求出的所述位置信息输出的时间超过阈值这一情况作为条件，不输出所述位置信息。

6.根据权利要求4所述的作业机械的控制系统，其特征在于：

替代所述条件，所述位置信息生成部将由所述动作信息以及所述特定点这两者而求出的所述位置信息输出的情况下，所述回转体向同一方向超过特定角度地进行了旋转这一情况作为条件不输出所述作业机械的位置。

7.根据权利要求1所述的作业机械的控制系统，其特征在于：

在用于操作所述回转体的操作装置处于操作状态、用于操作所述行走装置的操作装置处于操作状态、或者所述回转体进行回转的速度为阈值以上的状态持续第一时间的情况下，所述位置信息生成部判断为所述作业机械处于非静态状态，

在用于操作所述回转体的操作装置处于非操作状态、用于操作所述行走装置的操作装置处于非操作状态、并且所述回转体进行回转的速度小于阈值的状态持续第二时间的情况下，所述位置信息生成部判断为所述作业机械处于所述静态状态。

8.一种作业机械，其特征在于，具有：

权利要求1至7中任一项所述的作业机械的控制系统。