CN115244485A - 自主行驶系统 - Google Patents

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CN115244485A CN202180018847.0A CN202180018847A CN115244485A CN 115244485 A CN115244485 A CN 115244485A CN 202180018847 A CN202180018847 A CN 202180018847A CN 115244485 A CN115244485 A CN 115244485A
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金井政树
滨田朋之
板东干雄
森实裕人
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

发明的目的为，提供能够有效抑制车辙的产生的自主行驶系统。另外，进一步的目的为，在包括行驶于由相向车道构成的运输路线内的无人车辆的自主行驶系统中，提供能够在防止向相向车辆接近的同时抑制车辙的产生的自主行驶系统。车载控制装置(200)具有：偏移量决定部(202)，其基于经由无线通信装置(240)接收到的共通偏移信息来决定基于地图信息(251)的行驶路径(60)的偏移量并生成目标轨道(62)；和自主行驶控制部(201)，其基于目标轨道(62)和本车位置而输出进行车身的行驶控制的行驶指示以追随于附加有偏移量的目标轨道(62)。

Description

自主行驶系统
技术领域
本发明涉及自主行驶系统，尤其涉及在运输路线上相向行驶有自主行驶的无人车辆的作业现场中的自主行驶系统。
背景技术
在露天开采矿山等中，运转着在运输路线上行驶并搬运土砂和矿石等的翻斗卡车。通常，翻斗卡车的重量大，且运输路线也大多未经铺装，由此在翻斗卡车的行驶轨迹上容易产生车辙。车辙的存在会带来路面阻力的增加和车身的稳定性下降等不良影响，由此通常，平路机等修整车辆进行平整来维护运输路线。但是，若在运输路线上进行平整作业，则会妨碍翻斗卡车的行驶，由此具有运输效率降低的问题。因此，希望当翻斗卡车行驶时尽可能抑制车辙的产生。而且，已知自主行驶系统，其通过无操作员搭乘而自主行驶的翻斗卡车(以下称为“无人车辆”)进行运输作业，但在多台无人车辆行驶于同一轨道的情况下，容易产生更深的车辙，由此本课题的对策变得更加重要。
作为现有技术，例如在如下专利文献1等中公开了一种方法，其在矿山的装载场中，预先生成用于供无人车辆朝向挖掘机的装载作业地点行驶的多条目标行驶路径，从中选择行驶路径。另外，例如在如下专利文献2等中记载了一种方法，其在自动行驶于规定的行驶路上的车辆检测到车辙的情况下，以使车轮从车辙的层差上通过的方式控制通过位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6159031号公报
专利文献2：日本专利第5994656号公报
发明内容
在上述专利文献1公开的方法中，想要通过将各车辆的行驶轨道错开分散来抑制车辙的产生。另外，在上述专利文献2公开的方法中，想要通过当车辆行驶时检测车辙并以将层差压平的方式错开行驶轨道，来降低产生的车辙的影响。这些都只是用于抑制单台车辆运转时产生车辙的方法。另一方面，如上述专利文献1、2那样，若对在矿山等作业现场中运转的多台车辆个别地付与行驶指示，则具有计算负荷变大的计算处理变复杂等的问题。另外，在运输路线中，若行驶于相向车道的无人车辆分别将轨道向着相向车道侧错开，则错车时车辆的距离接近，具有碰撞风险变高的问题。因此，需要在运输路线中与相向车道的车辆保持恰当距离而错开轨道。
本发明是鉴于上述课题做出的，目的为，提供能够有效抑制车辙的产生的自主行驶系统。另外，进一步的目的为，在包括行驶于由相向车道构成的运输路线内的无人车辆的自主行驶系统中，提供能够在防止向相向车辆接近的同时抑制车辙产生的自主行驶系统。
为了解决上述课题，本发明的自主行驶系统具有多台车辆，该车辆具有：驱动车身的行驶驱动装置；获取本车位置的位置传感器；储存地图信息的存储装置；基于所述本车位置和所述地图信息向所述行驶驱动装置输出进行车身的行驶控制的行驶指示以追随于基于所述地图信息的行驶路径的车载控制装置；和能够与外部进行信息通信的无线通信装置，所述自主行驶系统的特征在于，所述车载控制装置基于经由所述无线通信装置接收到的共通偏移信息来决定基于所述地图信息的行驶路径的偏移量并生成目标轨道，且基于所述目标轨道和所述本车位置而输出进行所述车身的行驶控制的行驶指示以追随于附加有所述偏移量的所述目标轨道。
发明效果
根据本发明，通过使在作业现场中运转的多台车辆基于共通偏移信息来错开目标轨道，能够有效抑制车辙的产生。另外，当多台无人车辆行驶于包括相向车道的运输路线时，基于共通偏移信息来错开目标轨道，由此当错车时也能够保持安全距离，同时将行驶轨道分散，抑制车辙的产生。
此外，上述以外的课题、构成以及效果通过以下实施方式的说明而明晰。
附图说明
图1是表示第1实施方式中的自主行驶系统的概略构成的图。
图2是第1实施方式中的自主行驶系统的构成图。
图3是表示第1实施方式中的地图信息的表格例的图。
图4是说明由偏移量决定部生成目标轨道的方法的图，(a)是说明节点单体的图，(b)是说明行驶路径整体的图。
图5是表示基于偏移量决定部生成的弯道中的目标轨道的生成例(向X轴方向偏移的情况)的图。
图6是表示基于偏移量决定部生成的弯道中的目标轨道的生成例(向Y轴方向偏移的情况)的图。
图7是表示基于与道宽相应的偏移量生成目标轨道的例子的图。
图8是表示考虑固定作业地点来决定偏移量而生成目标轨道的例子的图。
图9是表示第1实施方式的偏移量决定部的处理顺序的流程图。
图10是表示第1实施方式的自主行驶控制部的处理顺序的流程图。
图11是表示无人车辆的行驶轨迹的图，(a)是表示某台无人车辆的卸载时刻的图，(b)是表示后续的无人车辆处于折返地点的时刻的图，(c)是表示后续的无人车辆的卸载时刻的图。
图12是表示第1实施方式中的偏移信息传送部的处理顺序的流程图。
图13是表示第1实施方式中的偏移量决定部所持有的偏移信息的更新处理的处理顺序的流程图。
图14是表示第2实施方式中的地图信息的表格例的图。
图15是表示第2实施方式中的偏移量决定部的处理顺序的流程图。
图16是表示根据载重状态使偏移量变化的例子的图。
图17是表示第3实施方式中的自主行驶系统的概略构成的图。
图18是第3实施方式中的自主行驶系统的构成图。
图19是表示第3实施方式中的配车信息的表格例的图。
图20是表示第3实施方式中的偏移信息传送部的处理顺序的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图来详细说明本发明的实施方式。用于说明实施方式的全部图中，对具有同一功能的部分标注同一或关联的附图标记，省略其重复说明。另外，在以下的实施方式中，除了特别需要之时以外，原则上不重复说明相同或同样的部分。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式中的自主行驶系统1的概略构成的图。图1所示的自主行驶系统1由至少一台以上的无人车辆(翻斗卡车等)20和能够使这些车辆相互通信连接的无线通信回线40构成，无人车辆用于在露天开采矿山等作业现场中对从进行挖掘及装载作业的挖掘机10装入的土砂和矿石等载重进行运输。另外，在无人车辆20行驶的作业现场中还存在用于运输路线修整等的有人车辆(平路机等)90。此外，在图中，能够自主行驶的各无人车辆20由20－1、20－2…表示。在本实施方式的自主行驶系统1中，各无人车辆20参照由表示行驶路径60且坐标被预先确定的未图示的点(节点)构成的地图信息，以使本车位置的坐标接近节点的坐标的方式行驶，由此追随行驶路径60进行自主行驶。
图2是第1实施方式的自主行驶系统1中的无人车辆20的构成图。自主行驶系统1中存在多台无人车辆20，但全部为同样的构成。
无人车辆20作为硬件构成而具有车载控制装置200、存储装置250、无线通信装置240、行驶驱动装置210、位置传感器220、速度传感器230、操舵角传感器260、载重传感器270和时刻管理装置280。
行驶驱动装置210用于使无人车辆20(的车身)自主地行驶(驱动)，包括用于使无人车辆20行驶的行驶电机、制动器、以及用于变更无人车辆20的操舵角的操舵电机。
位置传感器220用于获取无人车辆20的位置(自己位置)，例如可以为GPS(GlobalPositioning System)等。或者在GPS装置之外还可以是与惯性计测装置(IMU：InertialMeasurement Unit)组合来计算位置的设备、和使用来自设置于地上的基地局的电波来特定位置的系统。
速度传感器230用于获取无人车辆20的速度，例如可以为GPS装置和车轮速传感器。
操舵角传感器260用于获取无人车辆20的操舵角度，例如可以为安装于车身的操舵机构的编码器等。
载重传感器270用于获取无人车辆20的载重状态，例如可以为计测重量的传感器等。或者可以为基于由测定车身的悬架压力的传感器计测到的压力来推定载重重量的系统。
时刻管理装置280用于取得后述的偏移信息的更新定时的同步，当偏移信息传送部203检测到各无人车辆20的卸载时等的车身的状态变化时，由偏移信息传送部203持有本车的时刻，并且将该时刻经由无线通信装置240向其他车通知。另外，时刻管理装置280当经由无线通信装置240从其他车接收到时刻时，使由时刻管理装置280持有的本车的时刻与接收到的时刻一致。
车载控制装置200包括CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random AccessMemory)、ROM(Read Only Memory)，这些设备分别进行程序的运算、信息向作业区域的读写、程序的临时储存而控制无人车辆20的动作。本实施方式的自主行驶系统1中，车载控制装置200为了追随行驶路径60进行自主行驶，相对于行驶驱动装置210输出进行车身的行驶控制的行驶指示。
存储装置250是能够进行信息读写的非易失性存储介质，储存有OS(OperatingSystem)和各种控制程序、手机软件或程序、数据库。本实施方式的自主行驶系统1中，存储装置250储存表示行驶路径60的地图信息251。
无线通信装置240是用于与无线通信回线40连接的能够与外部进行信息通信的无线机。
无人车辆20的车载控制装置200作为功能模块而具有自主行驶控制部201、偏移量决定部202、偏移信息传送部203。另外，存储装置250具有地图信息251。
图3是作为地图信息251而储存的数据的例子。地图信息251是表示本车的行驶路径60的一系列节点的信息，相对于各节点，确定了节点ID、表示矿山内的位置的坐标、无人车辆20的目标速度、用于决定后述的各节点的偏移量的偏移系数。也可以为，地图信息251预先被付与了为了无人车辆20行驶所必要的区间量，例如外部的管制局等以使无人车辆20彼此不干涉的方式相对于各无人车辆20设定排他性的行驶区间的节点，将经由无线通信装置240接收到的节点随时储存。或者也可以为，预先全部持有应行驶的路径的一系列节点。该情况下，可以为，为了避免与其他车辆的干涉，经由无线通信装置240周期性地接收其他车辆的位置，以当必要时减速或停止的方式进行行驶控制。
偏移量决定部202基于本车传送或其他车传送并经由无线通信装置240接收到的偏移信息、和表示无人车辆20的行驶路径60的地图信息251，决定相对于行驶路径60的各节点的偏移量，对节点的坐标附加偏移量，由此生成成为无人车辆20行驶时的目标轨道的坐标点列，并向自主行驶控制部201指示目标轨道以及目标速度。
自主行驶控制部201基于从偏移量决定部202指示的目标轨道、从位置传感器220获取的本车位置、和从操舵角传感器260获取的操舵角度，以使本车位置接近目标轨道的方式生成操舵指令值。另外，自主行驶控制部201基于目标轨道的目标速度、和从速度传感器230获取的本车速度，以使本车速度接近目标速度的方式生成加减速指令值。向行驶驱动装置210的操舵电机、制动器、行驶电机指示通过这些处理生成的操舵指令值以及加减速指令值(将这些统称为行驶指示)，由此进行向目标轨道的追随控制。
偏移信息传送部203以各无人车辆20的卸载时等的车身的状态变化(例如车身重量的变化)为触发点，决定当无人车辆20的偏移量决定部202决定各节点的偏移量时所用的偏移信息，并经由无线通信装置240向全部无人车辆20发送。偏移信息在本实施方式的以下的说明中，作为用于决定偏移量(矢量)的方向的角度来说明，但并不限于此，也可以为用于决定其角度的参数和偏移量其本身。或者也可以为，成为各无人车辆20中更新偏移量的触发点的信息。
以下，使用图4的(a)、(b)、图5、图6、图9、图10来说明偏移量决定部202决定偏移量并生成目标轨道的动作、以及自主行驶控制部201进行使无人车辆20使用目标轨道行驶的追随控制的动作。
图4的(a)、(b)是说明由偏移量决定部202生成将行驶路径偏移后的目标轨道的方法的图，图4的(a)是表示节点单体偏移的样子的图，图4的(b)是表示行驶路径整体偏移的样子的图。本实施方式中，假设本车或其他车的偏移信息传送部203所传送的偏移信息为图4的(a)所示的角度θ。在此，假设θ是以X轴为起点的逆时针转动的旋转角度。另外，白圈60是地图信息251的行驶路径上的某个节点(节点ID：i)的坐标(Xi,Yi)，黑圈62表示对其附加偏移量(ΔXi,ΔYi)后的目标轨道的坐标(Xi+ΔXi,Yi+ΔYi)。使用偏移信息的角度θ和地图信息251中记载(持有)的偏移系数αi并通过以下的数式来计算关于节点i的偏移量(ΔXi,ΔYi)。
[数式1]
ΔXi＝αi×cosθ (数式1)
[数式2]
ΔYi＝αi×sinθ (数式2)
通过上述计算，如图4的(b)所示，各无人车辆20的行驶路径60的各节点在共通的角度θ的方向上，偏移了每个节点的偏移系数αi的大小，成为无人车辆20的目标轨道62。
图5、图6是表示基于偏移量决定部202进行的弯道中的目标轨道的生成例的图。图5表示向X轴方向偏移的情况(θ＝0deg)，图6表示向Y轴方向偏移的情况(θ＝270deg)。根据本来的行驶路径60的行进方向与角度θ之间的关系，有时目标轨道62会与原本的行驶路径60重叠。例如在图5的状况中，区间71的行驶路径60的行进方向与X轴平行，各节点的偏移量的方向也是X轴方向，由此，偏移后的目标轨道62相对于行驶路径60重叠。另一方面，区间70中，相对于行驶路径60在沿宽度方向偏离的位置上生成了目标轨道62。另外，图6的其他状况中，这次关于区间71，相对于行驶路径60在沿宽度方向偏离的位置上生成了目标轨道62，关于区间70，在与行驶路径60大致重叠的位置生成了目标轨道62。这样地，即使暂时看着像是目标轨道62相对于本来的行驶路径60没有偏移，但由于角度θ变化，所以在其他时刻必将能够相对于行驶路径60沿宽度方向偏离的位置上生成目标轨道62。
图9是说明偏移量决定部202的处理顺序的图。偏移量决定部202首先从存储装置250的地图信息251中获取行驶路径60的节点信息(坐标：(Xi,Yi),i＝1,…,N)(S901)。接着，使用获取的行驶路径60的节点信息和从本车或其他车的偏移信息传送部203发送来的最新的(共通的)偏移信息，决定各节点的偏移量(ΔXi,ΔYi)(S902)。并且，将对原本的节点的坐标附加有偏移量的坐标点列(Xi+ΔXi,Yi+ΔYi)作为目标轨道62，向自主行驶控制部201发送(S903)。
图10是说明自主行驶控制部201的处理顺序的图。自主行驶控制部201首先从偏移量决定部202获取目标轨道和目标速度(S1001)。接着，从位置传感器220、速度传感器230和操舵角传感器260分别获取本车位置、本车速度和操舵角度(S1002)。并且，对目标轨道和本车位置进行比较，以使本车位置接近目标轨道的方式生成操舵角指令值，另外，对目标速度和本车速度进行比较，以使本车速度接近目标速度的方式生成加减速指令值(S1003)。最后，将生成的操舵角指令值以及加减速指令值(行驶指示)向行驶驱动装置210发送(S1004)。
以上那样地，若相对于行驶路径60的各节点，针对每个节点决定偏移量来生成目标轨道62，则偏移信息传送部203以使角度θ每次都变化(例如从偏移量的现在的方向以每次几十度的方式变化)的方式决定角度θ并将其传送(随后说明)，由此能够使供无人车辆20实际追随而行驶的目标轨道62以行驶路径60为中心分散，通过以使无人车辆20追随该目标轨道62的方式行驶，能够抑制车辙的产生。另外，通过使用共通偏移信息来决定全部无人车辆20的行驶路径60的偏移量，而使在运输路线上错车的无人车辆20向相同方向偏离行驶，由此能够避免基于相互接近导致的碰撞危险。
接着，使用图7和图8来说明能够相对于各节点设定不同的偏移量的优点。
图7是表示基于与道宽相应的偏移量来生成目标轨道的例子的图。地图信息251中预先设定的各节点的偏移系数αi是考虑各地点中的离路肩的距离(与道宽对应)而作为能够使行驶路径60偏移的距离来决定的。例如，在道宽大的区间72中，将各节点的偏移系数αi相对设定得大，在道宽小的区间74中，将各节点的偏移系数αi相对设定得小。并且，此时的区间73可以为，例如作为缓冲区间而以使偏移系数αi对前后区间的值进行线形内插的方式，使各节点的偏移系数αi连续变化来设定。例如在从区间72朝向区间74的行驶路径60中，将区间72和区间74中的偏移系数基于各区间的道宽而分别设定为αw、αn。并且，在缓冲区间73内的节点数为N个的情况下，若将缓冲区间73的第k个节点处的偏移系数设为αk(k＝1,…,N)，则αk能够通过如下数式计算。
[数式3]
αk＝k×(αn－αw)/N+αw (数式3)
通过以上那样，能够在可与各区间的道宽相应的范围内调整无人车辆20的目标轨道62的分散程度，因此在道宽大的区间内，更加能够抑制车辙的产生，在道宽小的区间内，能够防止无人车辆20与路肩干涉。另外，即使关于此时的区间，通过使偏移量的大小连续变化，也能够使目标轨道62流畅连接。
图8是表示考虑挖掘机10的装载地点等的固定作业地点来决定偏移量并生成目标轨道的例子的图。节点60－2是为了使挖掘机10相对于无人车辆20进行装载作业而使无人车辆20以与本车位置一致的方式应停车的、固定作业地点的坐标。另外，在行驶路径60的从区间75至区间78中，区间75和区间78处于运输路线上，区间76和区间77处于开放的装载场内。关于区间76，也包括为了使无人车辆20通过后退接近挖掘机10而进行折返的节点。
在包括这样的固定作业地点的行驶路径60中，若在固定作业地点的节点中将偏移系数设为αi＝0，则使该节点处的目标轨道62与本来的行驶路径60一致，在本控制中也能够使无人车辆20在希望的位置停车。例如在通过线形内插来决定区间76、77的各节点处的偏移系数的情况下，首先，将区间76的节点数设为N个(最终节点为固定作业地点)，将区间77的节点数设为(M－N)个，将区间76、77内的通算第k个节点处的偏移系数设为αk(k＝1,…,N,…,M)。另外，若将区间75的最终节点60－1的偏移系数在形式上设为α0，将α0和区间77的最终节点60－3的偏移系数αM(与区间78的偏移系数一致)设为定数，则此时的偏移系数αk(k＝1,…,N,…,M-1)能够由如下数式计算。
[数式4]
αk＝α0×(N－k)/N,1≤k≤N (数式4)
[数式5]
αk＝αM×(k－N)/(M－N),N<k≤M-1 (数式5)
若以上那样地决定包括固定作业地点的行驶路径60中的偏移系数，则在想要使无人车辆20在希望的位置上停止的地点(固定作业地点)中，能够使目标轨道62与本来的行驶路径60一致。另外，在此前后的地点中，能够使轨道分散来抑制车辙的产生，同时将目标轨道62流畅连接。
接着，使用图11的(a)～(c)和图12来说明偏移信息传送部203更新偏移信息的动作。
偏移信息传送部203在检测到预先决定的车身的状态变化的情况下，基于现在持有的偏移信息来决定偏移信息，并经由无线通信装置240向全部无人车辆20传送最新的偏移信息。全部无人车辆20(具体地，除了接收到最新的偏移信息的无人车辆20以外的无人车辆20)经由无线通信装置240接收从某个无人车辆20(的偏移信息传送部203)发送来的最新的(共通的)偏移信息并更新本车的偏移量决定部202所使用的偏移信息，由此进行上述的各节点(行驶路径60)的偏移量的决定、目标轨道62的生成、以及向目标轨道62的追随控制。此外，接收所述的最新的偏移信息的无人车辆20能够利用该最新的偏移信息，更新本车的偏移量决定部202所使用的偏移信息。本实施方式中说明无人车辆20在由载重传感器270检测到卸载完成(卸载动作的完成)的情况下更新偏移信息的例子。
图11的(a)～(c)是表示卸载场以及其周边的运输路线中的无人车辆20的行驶轨迹的图。图11的(a)表示某台无人车辆20－3进行卸载的时刻的状况，图11的(b)表示其后续的无人车辆20－4处于折返地点的时刻的状况，图11的(c)表示其后续的无人车辆20－4进行卸载的时刻中的状况。
图11的(a)中，当无人车辆20－3完成卸载的同时，将对作为现在持有的偏移信息的角度θ附加有预先决定的变化量Δθ(例如几十度)后的θ+Δθ作为新的偏移信息而经由无线通信装置240向全部无人车辆20传送。也就是说，无人车辆20－3的偏移信息传送部203当发送偏移信息时，使作为现在持有的偏移信息的角度θ(偏移量的方向)从现在的方向变化规定角度Δθ而更新。因此，能够使无人车辆20实际上追随行驶的目标轨道62以行驶路径60为中心而分散。接着，图11的(b)中，作为无人车辆20－3的后续车辆的无人车辆20－4处于折返地点，此时，无人车辆20－2、20－3、20－4、20－5从图11的(a)的时刻至现在时刻所行驶的区间分别为虚线所示的22－2、22－3、22－4、22－5。这些区间无法覆盖行驶路径的整体，由此若在此定时再次更新偏移信息，则在基于至此为止的偏移信息决定的目标轨道中，会分别产生无人车辆20实际行驶过的区间和尚未行驶的区间，由此行驶路径的行进方向上的实际的行驶轨道会不均匀地分散。另一方面，在时刻进一步发展后的图11的(c)中，是无人车辆20－4完成卸载的时刻，此时，图11的(b)所示的区间22－2、22－3、22－4、22－5进一步延长，覆盖了行驶路径的区间整个区域。若在图11的(a)的时刻之后，能够在图11的(c)的定时再次更新偏移信息，则无人车辆20在基于至此为止的偏移信息决定的目标轨道内实际行驶过的区间能够覆盖运输路线整体，由此在行驶路径的行进方向上，也能够使实际的行驶轨道均匀分散。因此，当无人车辆20－4完成卸载的同时，将对作为现在持有的偏移信息的角度θ附加有预先决定的变化量Δθ(例如几十度)后的θ+Δθ作为新的偏移信息而经由无线通信装置240向全部无人车辆20传送。也就是说，无人车辆20－4的偏移信息传送部203在发送偏移信息时，使作为现在持有的偏移信息的角度θ(偏移量的方向)从现在的方向变化规定角度Δθ而更新。
这样地，若与无人车辆20的卸载完成的定时配合地更新偏移信息，则能够使各无人车辆20时的行驶时间间隔与偏移信息的更新时间间隔同步。由此，无人车辆20在用到偏移信息的目标轨道62内实际行驶的区间能够覆盖行驶路径60的整体，由此，相对于路径行进方向，也能够使行驶轨道均匀分散，能够更加抑制车辙的产生。
图12是说明偏移信息传送部203的处理顺序的图。偏移信息传送部203首先在基于由载重传感器270计测的载重物的重量变化，判断为从载货状态变化为空载状态的情况下，检测卸载完成(S1201)。接着，从偏移量决定部202获取现在使用的偏移信息θ(S1202)，偏移量决定部202基于现在使用的偏移信息θ来决定新的偏移信息(更新值)θ+(S1203)。例如，相对于现在使用中的角度θ，附加预先决定的变化量Δθ，将角度θ+Δθ(即，使偏移量的方向从现在的方向变化规定角度后的方向)决定作为新的偏移信息(更新值)θ+。并且，向本车的偏移量决定部202传送新的偏移信息θ+，将本车的偏移量决定部202所使用的偏移信息更新(S1204)，并且经由无线通信装置240相对于其他车的偏移量决定部202也传送该新的偏移信息θ+(S1205)。本实施方式中，偏移信息从本车向其他车的传送、和偏移信息在其他车中的接收能够通过不经由管制局的车辆之间通信来进行。
图13是说明从其他车接收偏移信息的情况下的偏移量决定部202所持有的偏移信息的更新处理的处理顺序的图。偏移量决定部202首先在规定的定时(例如起动时等)对本车偏移信息进行初始化(θ＝θ0)(S1301)。接着，判断是否从本车或其他车的偏移信息传送部203接收到新的偏移信息(更新值)θ+(S1302)，在接收到的情况下(S1302/是)，使用该更新值θ+来更新本车偏移信息(θ＝θ+)(S1303)。
通过图12以及图13所示的更新处理，能够使各车辆生成的偏移信息共通化(共有)。
此外，本实施方式中，使偏移信息的更新或传送与卸载完成的定时相配合，但偏移信息的更新或传送的定时只要是与装载开始时、装载完成时、卸载开始时、从行驶路径上的特定地点通过时等，无人车辆20的作业周期相配合的定时，就能够与无人车辆20的行驶时间间隔同步地更新偏移信息，能够获得同样的效果。装载开始时、装载完成时、卸载开始时等的定时是与卸载完成定时同样地，能够基于由载重传感器270获取到的车身的载重状态来检测，具体地，基于由载重传感器270获取到的车身重量的变化来检测。然而本例中，与从行驶路径上的特定地点通过时等相比，更希望在基于由载重传感器270获取到的车身的载重状态的(与其联动的)规定的定时，更具体地，当由载重传感器270检测到与卸载动作的完成、卸载动作的开始、装载动作的开始或装载动作的完成有关的车身重量的变化时，对偏移信息进行更新和传送，并且通过其他车经由无线通信装置240接收该偏移信息。
另外，为了避免在偏移信息传送的定时断绝无线通信而无法接收偏移信息的状况，也可以为，各无人车辆20中，基于内部持有的时刻来管理更新偏移信息的定时。在该情况下，为了取得各无人车辆20的偏移信息的更新定时的同步，只要与上述同样地当卸载完成时向其他车辆发送偏移信息更新信息，各无人车辆20中取得更新周期的同步即可。
如以上说明那样，根据本实施方式，能够以表示无人车辆20的行驶路径60的地图信息251为基准，使用自主行驶系统1内的全部无人车辆20中共通偏移信息而生成使行驶路径60偏移的目标轨道62。另外，通过在规定的定时使偏移信息变化(更新)，能够使目标轨道62分散，由此能够使相对于无人车辆20的行驶路径60的行驶位置在路径的宽度方向上分散，由此，能够有效抑制车辙的产生。另外，通过在全部无人车辆20之间生成使用了共通偏移信息的目标轨道62，能够使目标轨道62向同一方向偏移，由此在相向车道错车的无人车辆20不会相互接近，能够保持安全距离而进行错车。
另外，根据本实施方式，通过相对于行驶路径60上的各地点决定偏移系数，例如能够与各地点中的道宽相应地设定偏移量的大小，由此，在道宽大的场所，能够使偏移量增大而更加抑制车辙的产生，在道宽小的场所，能够使偏移量缩小而避免向路肩的干涉。而且，通过例如在装载位置等固定作业地点中将偏移量设为0，能够生成与本来的行驶路径60一致的目标轨道62，由此也能够以使无人车辆20从必要的作业地点通行的方式设定。
另外，根据本实施方式，通过使各无人车辆20在规定的定时(例如卸载完成的定时等)更新偏移信息，能够使无人车辆20的行驶时间间隔和偏移信息的更新时间间隔同步，由此，能够使基于各偏移信息决定的目标轨道62覆盖行驶路径整体，因此相对于行驶路径的行进方向，也能够使行驶轨道均匀分散，能够更加抑制车辙的产生。
(第2实施方式)
第2实施方式中，说明应用第1实施方式的方法，偏移量决定部202根据无人车辆20的载重状态来决定偏移量的方法。以下，针对构成、动作与第1实施方式重复的部分，省略说明，仅说明差异的部分。
图14是表示第2实施方式中的地图信息251的数据的例子的图。本实施方式中，地图信息251的各节点分别持有空载时偏移系数和载货时偏移系数。
图15是说明本实施方式中的偏移量决定部202的处理顺序的图。偏移量决定部202首先从存储装置250的地图信息251获取行驶路径60的节点信息(坐标：(Xi,Yi),i＝1,…,N)(S1501)。接着，基于载重传感器270的信息来判断本车的载重状态，也就是说处于载货状态或空载状态的哪个状态(S1502)。并且，在获取的行驶路径60的节点信息中，若是与本车的载重状态相应的偏移系数，也就是说处于载货状态，则获取(选择)载货时偏移系数，若处于空载状态，则获取(选择)空载时偏移系数，使用获取的偏移系数和从本车或其他车的偏移信息传送部203传送来的最新的(共通的)偏移信息，决定各节点的偏移量(ΔXi,ΔYi)(S1503)。并且，最后，将对原来的节点坐标附加有偏移量后的坐标点列(Xi+ΔXi,Yi+ΔYi)作为目标轨道62而向自主行驶控制部201发送(S1504)。
图16是表示使用了与无人车辆20的载重状态相应的偏移量的目标轨道的图。图16中，无人车辆20－1表示(从卸载场前往装载场的)空载状态的车辆，无人车辆20－2表示(从装载场前往卸载场的)载货状态的车辆。通过将载货时偏移系数(即，车身重量相对大时的偏移系数)设定得比空载时偏移系数(即，车身重量相对小时的偏移系数)大，对于载货时的无人车辆20，能够使目标轨道62相对于行驶路径60分散得更大。然而，在该情况下，偏移系数的设定中，需要考虑道宽以及离相向车道的距离，而设定为如即使偏移也充分确保离相向车的距离那样的值。
根据本实施方式，与无人车辆20的载重状态(车身重量的变化)相应地决定偏移量，具体地，作为地图信息251而预先持有各节点(各地点)中的空载时和载货时的偏移系数，基于无人车辆20的载重状态(车身重量的变化)来选择用于决定偏移量的偏移系数，由此，针对对路面负荷更高而容易产生车辙的载货状态的车辆，能够与空载时相比更大地分散目标轨道62。由此，在运输路线中载货车辆频繁行驶的一侧的行驶路径，也就是说从装载场前往卸载场的行驶路径等中，与相向车道的空载车辆频繁行驶的行驶路径，也就是说从卸载场前往装载场的行驶路径相比较，能够避免容易产生车辙。
另外，也可以为，并非如本实施方式那样地独立持有与载重状态相应的偏移系数，偏移量决定部202如图3所示地使用单独的偏移系数，考虑(结合)车身总重量来决定各节点的偏移量。在该情况下，能够使用偏移系数αi和由载重传感器270获取的车身总重量M，通过以下的数式来计算关于节点i的偏移量(ΔXi,ΔYi)。
[数式6]
ΔXi＝αi×M×cosθ (数式6)
[数式7]
ΔYi＝αi×M×sinθ (数式7)
若这样做，在地图信息251的各节点持有单独的偏移系数的情况下，也能够付与将车身的载重状态考虑在内的偏移量，在行驶时的路面负荷大的载货状态的车辆中，与空载状态的车辆相比更大地分散目标轨道62，能够抑制车辙的产生。
另外，与第1实施方式同样地，通过在全部无人车辆20之间，生成使用了共通偏移信息的目标轨道62，能够使目标轨道62向同一方向偏移，由此，在相向车道错车的无人车辆20不会相互接近，能保持安全距离来进行错车。
(第3实施方式)
第3实施方式中，说明应用第1实施方式的方法，经由管制局(并非车辆之间通信)向无人车辆20传送偏移信息且全部无人车辆20经由管制局接收偏移信息的例子。以下，针对构成、动作与第1实施方式重复的部分，省略说明，仅说明差异的部分。
图17是表示第3实施方式中的自主行驶系统1的概略构成的图。本实施方式的自主行驶系统1在第1实施方式的基础上，还存在能够与无人车辆20经由无线通信回线40通信地连接的管制局30。
图18是第3实施方式中的自主行驶系统1的构成图。自主行驶系统1包括管制局30和多台无人车辆20。
关于无人车辆20，与第1实施方式(图2)不同的点在于，车载控制装置200不具有决定并传送偏移信息的偏移信息传送部203，而是具有将以各种传感器的数据为基础的车身信息经由无线通信装置240向管制局30发送的车辆状态通知部204。除此以外的构成与第1实施方式同样。
车辆状态通知部204基于从载重传感器270获取的数据，至少将无人车辆20的载重状态向管制局30发送。
管制局30具有管制控制装置310、管制存储装置350、管制无线通信装置340。
管制控制装置310包括CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random AccessMemory)、ROM(Read Only Memory)，这些构成分别进行程序的运算、信息向作业区域的读写、程序的临时储存，来控制管制局30的动作。
管制存储装置350是能够进行信息读写的非易失性的存储介质，储存有OS(Operating System)和各种控制程序、手机软件或程序、数据库等。
管制无线通信装置340是用于与无线通信回线40连接的能够与外部进行信息通信的无线机。
管制控制装置310包括配车管理部311、偏移信息传送部203。
管制存储装置350包括配车信息351、地图信息251。在此，地图信息251使用与无人车辆20的存储装置250内储存的信息共通的信息。
管制控制装置310的配车管理部311决定无人车辆20的目的地和前往目的地的目标路径。例如在无人车辆20处于装载场的情况下，设定到达卸载场为止的目标路径。在无人车辆20处于卸载场的情况下，设定到达至装载场为止的目标路径。
图19是表示配车信息351的表格例的图。配车信息351中，记录有将各无人车辆20固有地识别的车辆ID、和上述的配车管理部311所决定的目标路径。配车管理部311在设定各无人车辆20的目标路径的同时，通过无线通信回线40将该目标路径向作为对象的无人车辆20发送。
管制控制装置310的偏移信息传送部203基于从各无人车辆20的车辆状态通知部204接收到的信息来决定偏移信息，经由管制无线通信装置340、无线通信回线40向各无人车辆20的偏移量决定部202传送该偏移信息。
图20是表示本实施方式中的偏移信息传送部203的处理流程的流程图。偏移信息传送部203从各无人车辆20的车辆状态通知部204接收各无人车辆20的载重状态(S2001)。基于接收到的各无人车辆20的载重状态来判断是否存在新的完成卸载的无人车辆20(S2002)。在不存在的情况下(S2002/否)，不做任何处理而待机直到下次的接收。在存在的情况下(S2002/是)，基于已经设定的偏移信息来决定新的偏移信息。例如，相对于现在使用中的角度θ，附加预先决定的变化量Δθ(例如几十度)，将角度θ+Δθ(即，使偏移量的方向从现在的方向变化规定角度后的方向)决定作为新的偏移信息(S2003)。并且，经由管制无线通信装置340相对于全部无人车辆20(的偏移量决定部202)传送该偏移信息(S2004)。
全部无人车辆20以从某台无人车辆20的车辆状态通知部204发送来的无人车辆20的载重状态(在此为，卸载完成定时)为触发点，经由无线通信装置240接收从管制局30的偏移信息传送部203发送来的最新的(共通的)偏移信息并更新本车的偏移量决定部202所使用的偏移信息，由此进行上述的各节点(行驶路径60)的偏移量的决定、目标轨道62的生成以及向目标轨道62的追随控制。
此外，在本实施方式中，也与上述的第1实施方式同样地，偏移信息的更新或传送的定时只要是与卸载完成定时、装载开始时、装载完成时、卸载开始时、从行驶路径上的特定地点通过时等，无人车辆20的作业周期相配合的定时，就能够与无人车辆20的行驶时间间隔同步地更新偏移信息，能够获得同样的效果。然而本例中，与从行驶路径上的特定地点通过时等相比，更希望在基于由载重传感器270获取到的车身的载重状态的(与其联动的)规定的定时，更具体地当由载重传感器270检测到与卸载动作的完成、卸载动作的开始、装载动作的开始或装载动作的完成有关的车身重量的变化时，由管制局30(的偏移信息传送部203)对偏移信息进行更新和传送，并且由全部无人车辆20经由无线通信装置240接收该偏移信息。
根据本实施方式，管制局30中统筹决定偏移信息并向全部无人车辆20传送，各无人车辆20基于从管制局30传送并经由无线通信装置240接收到的偏移信息来决定偏移量而错开目标轨道62，由此能够有效抑制车辙的产生。另外，全部无人车辆20中通过生成使用了从管制局30传送并经由无线通信装置240接收到的共通偏移信息的目标轨道62，由此与第1实施方式同样地，能够使目标轨道62向同一方向偏移，由此在相向车道错车的无人车辆20不会相互接近，能保持安全距离来进行错车。而且，管制局30中统筹进行偏移信息的传送，由此能够基于配车信息351仅相对于目标路径相同的无人车辆20选择性地传送偏移信息。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，不脱离本发明主旨的范围内的各种变更形式也属于本发明的技术范围。
另外，本发明并不限定于上述实施方式，包括各种变形方式。例如，上述实施方式是为了易于理解地说明本发明而进行了详细说明，并没有限定于必须具有所说明的全部构成。另外，能够将某一实施方式的构成的一部分与其他实施方式的一部分置换，另外，也能够在某一实施方式的构成中加入其它实施方式的构成的一部分。另外，针对各实施方式的构成的一部分，能够其他构成的追加、删除、置换。
另外，上述的各构成、功能、处理部、处理机构等可以使其一部分或全部例如通过集成电路设计等通过硬件实现。另外，上述的各构成、功能等也可以通过处理器读解并执行实现各功能的程序而由软件实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息能够置于存储器、和硬盘、SSD(Solid State Drive)等的存储装置，或IC卡、SD卡、DVD等的记录介质。
另外，控制线和信息线仅表示了认为对于说明必要的部分，并没有表示对于产品必须的全部的控制线和信息线。实际上可以理解为，几乎全部的构成是相互连接的。
附图标记说明
1：自主行驶系统
10：挖掘机
20：无人车辆(车辆)
30：管制局
40：无线通信回线
60：行驶路径
62：目标轨道
90：有人车辆
200：车载控制装置
201：自主行驶控制部
202：偏移量决定部
203：偏移信息传送部
204：车辆状态通知部
210：行驶驱动装置
220：位置传感器
230：速度传感器
240：无线通信装置
250：存储装置
251：地图信息
260：操舵角传感器
270：载重传感器
280：时刻管理装置
310：管制控制装置
311：配车管理部
340：管制无线通信装置
350：管制存储装置
351：配车信息。

Claims (15)

1.一种自主行驶系统，具有多台车辆，该车辆具有：驱动车身的行驶驱动装置；获取本车位置的位置传感器；储存有地图信息的存储装置；基于所述本车位置和所述地图信息向所述行驶驱动装置输出进行车身的行驶控制的行驶指示以追随于基于所述地图信息的行驶路径的车载控制装置；和能够与外部进行信息通信的无线通信装置，所述自主行驶系统的特征在于，
所述车载控制装置基于经由所述无线通信装置接收到的共通偏移信息来决定基于所述地图信息的行驶路径的偏移量并生成目标轨道，且基于所述目标轨道和所述本车位置而输出进行所述车身的行驶控制的行驶指示以追随于附加有所述偏移量的所述目标轨道。
2.根据权利要求1所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述车辆还具有获取车身的载重状态的载重传感器，
多台所述车辆在规定的定时经由所述无线通信装置接收所述共通偏移信息，所述规定的定时基于由多台所述车辆中的任意一台车辆的所述载重传感器获取到的所述车身的载重状态而定。
3.根据权利要求2所述的自主行驶系统，其特征在于，
多台所述车辆在由多台所述车辆中的任意一台车辆的所述载重传感器检测到与卸载动作的完成、卸载动作的开始、装载动作的开始或装载动作的完成有关的车身重量的变化时，经由所述无线通信装置接收所述共通偏移信息。
4.根据权利要求1所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述车辆还具有获取车身的载重状态的载重传感器，
所述车载控制装置在规定的定时经由所述无线通信装置发送本车偏移信息，所述规定的定时基于由所述载重传感器获取到的所述车身的载重状态而定。
5.根据权利要求4所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述车载控制装置在由所述载重传感器检测到与卸载动作的完成、卸载动作的开始、装载动作的开始或装载动作的完成有关的车身重量的变化时，经由所述无线通信装置发送所述本车偏移信息。
6.根据权利要求4所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述本车偏移信息包括所述偏移量的方向。
7.根据权利要求6所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述车载控制装置在发送所述本车偏移信息时，使所述偏移量的方向从当前的方向变化规定角度。
8.根据权利要求6所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述地图信息持有各地点处的偏移系数，
所述车载控制装置基于所述偏移量的方向和所述偏移系数来决定各地点处的所述偏移量。
9.根据权利要求8所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述车载控制装置根据各地点处的道宽、或考虑所述车辆应该停车的固定作业地点，来决定各地点中的所述偏移量。
10.根据权利要求1所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述车辆还具有获取车身的载重状态的载重传感器，
所述车载控制装置基于由所述载重传感器获取到的所述车身的载重状态来决定所述偏移量。
11.根据权利要求10所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述地图信息持有各地点处的空载时和载货时的偏移系数，
所述车载控制装置基于由所述载重传感器获取到的所述车身的载重状态来选择用于决定所述偏移量的偏移系数。
12.根据权利要求10所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述地图信息持有各地点处的偏移系数，
所述车载控制装置针对所述偏移系数考虑由所述载重传感器获取到的车身总重量来决定各地点处的所述偏移量。
13.根据权利要求1所述的自主行驶系统，其特征在于，
多台所述车辆经由管制局并借助所述无线通信装置接收所述共通偏移信息。
14.根据权利要求13所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述车辆还具有获取车身的载重状态的载重传感器，并且将由所述载重传感器获取到的所述车身的载重状态向所述管制局发送，
所述管制局在规定的定时对多台所述车辆发送所述共通偏移信息，所述规定的定时基于从所述车辆接收到的所述车身的载重状态而定。
15.根据权利要求14所述的自主行驶系统，其特征在于，
所述管制局在基于从所述车辆接收到的所述车身的载重状态，检测到与所述车辆的卸载动作的完成、卸载动作的开始、装载动作的开始或装载动作的完成有关的车身重量的变化时，对多台所述车辆发送所述共通偏移信息。
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