JP2002115270A - 作業機械の位置表示システム - Google Patents

作業機械の位置表示システム

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JP2002115270A
JP2002115270A JP2000307176A JP2000307176A JP2002115270A JP 2002115270 A JP2002115270 A JP 2002115270A JP 2000307176 A JP2000307176 A JP 2000307176A JP 2000307176 A JP2000307176 A JP 2000307176A JP 2002115270 A JP2002115270 A JP 2002115270A
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data
screen
work machine
work
road
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JP2000307176A
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Inventor
Yoshinori Eguchi
義紀 江口
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】施工エリア内の作業機械の位置を正確に知るこ
とができ、しかも作業道路地図データを容易に取得で
き、実用的な作業機械の位置表示システムを提供する。 【解決手段】作業現場で作業を行っている作業機械の最
新の位置情報を表示する画面21と、作業現場を含む施
工エリア全体の専用の作業道路地図を表示する画面24
とを重ね合わせて表示する作業機械の位置表示システム
において、データ処理装置67は、作業道路の地図デー
タとして、GPSにより計測された位置データを用いて
画面24を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械などの作
業機械の施工エリア内での位置を表示する作業機械の位
置表示システムに関する。
【0002】
【従来の技術】鉱山等の大規模な施工エリアで作業する
作業機械の位置を表示する位置表示システムとしては、
特開平7−230597号公報に記載のものが知られて
いる。これは、大規模な鉱山などで作業する作業機械に
全地球測位システム(GPS)の受信機を搭載し、その
測位結果を無線などで遠隔地にある工事事務所に送信
し、工事事務所に設置されたパソコンの表示装置(CR
T)に現在位置を表示するものである。また、パソコン
本体は、上記測位結果の送信データを用いて作業機械の
位置を記号で示す画像を生成するとともに、外部記憶装
置に格納された地形データを用いて作業現場の画面を生
成し、これらを重ね合わせて表示することで、作業現場
における作業機械の位置を表示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がる。
【0004】鉱山などの大規模な施工エリア内では、作
業機械の移動経路を確保するため、作業に先立って、或
いは作業に平行して、施工エリア専用の作業道路を施工
し、この専用の作業道路を用いて作業機械を移動させ作
業を行っている。この作業道路の地図は当然のことなが
ら既存の一般地形・地図データには存在しないデータで
あり、この地図データを得るためには施工エリアを測量
する必要がある。
【0005】特開平7−230597号公報では、外部
記憶装置に格納された地形データを用いて作業現場の画
面を生成し、この作業現場の画面に作業機械の位置を重
ね合わせて表示している。しかし、もし、その地形デー
タが既存の一般地形・地図データであるならば、施工エ
リアにおいて作業道路との関係でどの位置に作業機械が
あるのかを判断することは困難となり、作業機械の位置
を正確に知ることができない。また、もし、その地形デ
ータが専用の作業道路の地図データを含むものであれ
ば、作業エリア内の地形を測量して地図を作成しなけれ
ばならず、その地図の作成のために大変な労力とコスト
がかかる。更に、この場合、大規模な施工エリア内で
は、一般に、作業の進行と共に地形が変化し、新たな作
業道路を施工する必要があり、その都度、その地形を測
量して地図を作成することは、実際上極めて困難であ
る。
【0006】本発明の目的は、施工エリア内の作業機械
の位置を正確に知ることができ、しかも作業道路地図デ
ータを容易に取得でき、実用的な作業機械の位置表示シ
ステムを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】(1)上記目的を達成す
るために、本発明は、作業現場で作業を行っている作業
機械の最新の位置情報を表示する第1画面を生成する第
1データ処理手段と、前記作業現場を含む施工エリア全
体の専用の作業道路地図を表示する第2画面を生成する
第2データ処理手段とを備え、前記第1及び第2画面を
重ね合わせて表示することで、前記作業機械の施工エリ
ア内での位置を表示する作業機械の位置表示システムに
おいて、前記第2データ処理手段が、前記作業道路の地
図データとして、GPSにより計測された位置データを
用いて前記第2画面を生成するものとする。
【0008】このように第2データ処理手段を、GPS
により計測された位置データを用いて作業道路地図を表
示する第2画面を生成するものとすることにより、施工
エリア内で作業道路との関係で作業機械の位置を表示で
き、作業機械の位置を正確に知ることができる。また、
作業道路の地図データとしてGPSにより計測した位置
データを用いるので、作業道路の地図データを容易に取
得でき、実用的なシステム構成が得られる。
【0009】(2)上記(1)において、好ましくは、
前記第2データ処理手段は、GPSにより計測された位
置データを格納するデータ格納手段と、前記データ格納
手段の一データを読みだし、前記第2画面を生成する画
面生成手段とを有する。
【0010】これにより第2データ処理手段は、作業道
路の地図データとして、GPSにより計測された位置デ
ータを用いて第2画面を生成するものとなる。
【0011】(3)また上記(1)において、好ましく
は、前記第2データ処理手段で用いるGPSにより計測
された位置データは、移動体にGPS受信機を搭載し、
この移動体を前記施工エリア内の作業道路に沿って移動
させながらGPS衛星からの信号を受信し取得した位置
データである。
【0012】これにより作業道路の地図データを容易に
取得することができる。
【0013】(4)更に上記(1)において、好ましく
は、作業機械の位置表示システムは、前記作業機械の過
去の位置情報を表示する第3画面を生成する第3データ
処理手段と、前記施工エリア周辺の地形を表示する第4
画面を生成する第4データ処理手段と、前記第1及び第
2画面と前記第3及び第4画面とを重ね合わせた第5画
面を生成する第5データ処理手段とを更に備える。
【0014】これにより施工エリア内の作業道路だけで
なく、作業機械の過去の位置情報及び施工エリア周辺の
地形との関係で作業機械の位置を表示でき、作業機械の
位置を更に正確に知ることができる。
【0015】(5)上記(4)において、好ましくは、
作業機械の位置表示システムは、前記第1〜第4画面の
中から閲覧者が重ね合わせたい画面を選択する表示画面
選択手段を更に備える。
【0016】これにより閲覧者の希望に応じた情報との
関係で作業機械の位置を表示することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を用いて説明する。
【0018】図1は本実施の形態による作業機械の位置
表示システムの全体構成図である。
【0019】図1において、60は鉱山等の大規模施工
エリア内で稼動する油圧ショベル等の移動式作業機械
(以下、単に作業機械という)であり、作業機械60に
は全地球測位システム(GPS)アンテナ61、位置演
算装置62、無線機63、無線アンテナ64を搭載して
いる。
【0020】GPSアンテナ61は図示しないGPS衛
星からの信号を受信し、位置演算装置62はその信号に
より作業機械60の現在位置の緯度と経度(必要な場合
は更に高度)を演算する。無線機63及び無線アンテナ
64はその演算結果を、機体情報(例えば機体を特定す
る機種、号機番号)及び時間情報(日付及び時間)と共
に遠隔地にある管理事務所70に送信する。
【0021】管理事務所70は、無線アンテナ65、無
線機66、データ処理装置67、表示装置68、操作装
置(キーボード)69を装備している。無線アンテナ6
5及び無線機66は、無線機63及び無線アンテナ64
から送信された作業機械60の現在位置データ(緯度と
経度)を受信し、データ処理装置67に送る。データ処
理装置67は、操作装置69の指示に従い表示のための
処理を行い、処理結果を表示装置68に出力する。
【0022】鉱山等の大規模施工エリア内では作業機械
60以外にも、油圧ショベル、ブルドーザ等の他の移動
式作業機械が多数稼動しており、これら作業機械にも同
様の設備が搭載され、GPSにより取得した現在位置デ
ータが管理事務所70に送信される。
【0023】また、管理事務所70は、例えば鉱山業者
の事務所であり、管理事務所70では表示装置68に表
示された画面で現在稼動中の作業機械の位置を知り、運
行管理、メンテナンス等を行う。
【0024】図2に、管理事務所70内のデータ処理装
置67の処理機能を機能ブロック図で示す。図2におい
て、データ処理装置67は、データ格納部12と画面生
成部13とからなっている。
【0025】データ格納部12は、作業機械60の最新
の位置データ(緯度と経度)を格納する最新位置格納部
121と、今までの作業機械60の位置データを格納し
ている位置履歴格納部122と、表示すべき作業機械が
稼動している鉱山の周辺の地図データを格納している地
図データ格納部123と、表示すべき作業機械が稼動し
ている鉱山専用の作業道路の位置データを格納している
道路データ格納部124とを有している。地図データ格
納部123に格納されている地図データは、位置を緯度
と経度の形式で表現したものであり、これは一般に市販
されているものが使用可能である。道路データ格納部1
24に格納されている作業道路の位置データも位置を緯
度と経度の形式で表現したものであり、この取得方法に
ついては後述する。
【0026】画面生成部13は、作業機械60の最新位
置をプロットした画面21(図3参照)の画像データを
データ処理装置67に備えられる第1画像メモリに格納
する最新位置プロット部131と、作業機械の過去の位
置をプロットした画面22(図3参照)の画像データを
データ処理装置67に備えられる第2画像メモリに格納
する位置履歴プロット部132と、鉱山周辺の地図を描
画した画面23(図3参照)の画像データをデータ処理
装置67に備えられる第3画像メモリに格納する地図デ
ータ描画部133と、鉱山専用の作業道路をプロットし
た画面24(図3参照)の画像データをデータ処理装置
67に備えられる第4画像メモリに格納する道路データ
プロット部134と、画面21〜24の中から閲覧者が
選択した画面を重ね合わせて1つの画像とした画面25
(図3参照)の画像データをデータ処理装置67に備え
られる第5画像メモリに格納する重ね合わせ部135と
を有している。
【0027】管理事務所70内の無線アンテナ65及び
無線機66は最新位置取得部11を構成し、現在位置取
得部11は作業機械60の位置データが入力されるとそ
の位置データを最新位置格納部121に格納する。
【0028】操作装置69は、作業機械選択部69a、
表示縮尺指定部69b、表示画面選択部69cを有して
いる。
【0029】作業機械選択部69aは閲覧者が登録され
ている複数の作業機械から表示を希望する作業機械を選
択する手段であり、最新位置格納部121及び位置履歴
格納部122に対し該当する作業機械の機種、号機番号
を指定する。
【0030】表示縮尺指定部69bは、閲覧者が所望す
る画面の縮尺を設定する手段であり、最新位置プロット
部131、位置履歴プロット部132、地図データ描画
部133、道路データプロット部134に対し希望する
尺度を指定する。
【0031】表示画面選択部69cは、画面21〜24
の中から閲覧者が所望する画面を選択する手段であり、
重ね合わせ部135に対し所望する画面の選択を指定す
る。
【0032】表示装置68はCRT等の表示部14を有
し、画像生成部13で生成された画面が表示部14に表
示される。
【0033】図3に上述した画面21〜25の画像の一
例を示す。
【0034】画面21は、最新位置プロット部131で
生成される作業機械60の最新位置を示す画面である。
作業機械60の最新位置をマーク211で表示してい
る。
【0035】画面22は、位置履歴プロット部132で
生成される作業機械60の過去の位置を示す画面であ
る。作業機械60の過去の位置がマーク221で表示さ
れている。過去の位置の表示すべき個数は予め決めてお
き、位置履歴格納部122からその決められた個数の過
去の位置データが取り出され、プロットされる。
【0036】画面23は、地図データ描画部133で生
成される鉱山周辺の地図の画面である。一例として、鉱
山周辺の一般道路が線231で表示されている。
【0037】画面24は、道路データプロット部134
で生成される鉱山専用の作業道路地図の画面である。一
例として、後述する方法によって取得したデータよりプ
ロットした鉱山の作業道路が線241で表示され、鉱山
内の管理事務所70などの建物がマーク242で表示さ
れている。
【0038】画面25は画面21〜24を重ね合わせ部
135によって重ね合わせた表示画面である。
【0039】次に、本実施の形態の位置表示システムの
処理手順を説明しつつ、図2に示したデータ格納部12
と画面生成部13の処理機能の詳細を説明する。
【0040】まず、作業機械の最新位置を取得した時の
処理について説明する。
【0041】現在位置取得部11に作業機械60の位置
データが入力されると、その位置データは最新位置格納
部121に送られ、最新位置格納部121はその位置デ
ータを格納する。またこのとき、最新位置格納部121
は以前に格納していた位置データを位置履歴格納部12
2に転送し格納する。すなわち、最新位置格納部121
には常に1台の作業機械については最新の位置データ1
つのみを格納する。
【0042】ここで、最新位置格納部121に最新位置
データを格納するタイミングは、現在位置取得部11に
作業機械60の位置データが入力されるタイミング、つ
まり作業機械60側がデータを送信するタイミングによ
る。作業機械60側では、位置演算装置62が内蔵した
時計機能により所定の時間間隔で作業機械60の現在位
置を演算し、無線機63及び無線アンテナ64を介して
その演算結果を送信する。所定の時間間隔は、1日に1
回であってもよいし、1時間毎或いは30分毎であって
もよく、作業機械60の種類や管理の目的に応じて決め
られている。一例として、作業機械60が図示の例のよ
うに移動範囲が比較的狭い油圧ショベルである場合は、
1日に1回、或いは2回程度、現在位置を演算し、送信
する。作業機械が移動範囲が広いブルドーザである場合
は、例えば1時間毎或いは30分毎とする。
【0043】次に、閲覧者が作業機械の位置表示を希望
した時の処理について説明する。
【0044】閲覧者は、作業機械選択部69aにより表
示を希望する作業機械を選択すると共に、表示縮尺指定
部69b及び表示画面選択部69cにより表示の縮尺及
び表示する画面を指定、選択する。表示の縮尺と画面の
選択については、システムに初期値を設定しておき、表
示縮尺指定部69b及び表示画面選択部69cからの指
定がないときはその初期値を用いる方式をとってもよ
い。
【0045】最新位置格納部121では作業機械選択部
15で選択された作業機械の最新位置データを選択し出
力する。
【0046】最新位置プロット部131では、最新位置
格納部121から出力された最新位置データと表示縮尺
指定部137の指定値を基に緯度及び経度で適正な表示
範囲を定め、この表示範囲に最新位置をプロットした画
像データを第1画像メモリに格納し、 画面21を作成
する。
【0047】位置履歴格納部122では作業機械選択部
15で選択された作業機械の予め決められた個数の過去
の位置データを選択し出力する。
【0048】位置履歴プロット部132では、最新位置
格納部121から出力された最新位置データと表示縮尺
指定部137の指定値を基に、最新位置プロット部13
1と同じ緯度及び経度で適正な表示範囲を定め、位置履
歴格納部122から出力された過去の位置データを基に
その表示範囲に過去の位置をプロットした画像データを
第2画像メモリに格納し、画面22を作成する。
【0049】地図データ描画部133では、最新位置格
納部121から出力された最新位置データと表示縮尺指
定部137の指定値を基に、同様に最新位置プロット部
131と同じ緯度及び経度で適正な表示範囲を定め、地
図データ格納部123からその表示範囲に属する鉱山周
辺の地図データを読みだし、その地図を描画した画像デ
ータを第3画像メモリに格納し、画面23を作成する。
【0050】道路データプロット部134では、最新位
置格納部121から出力された最新位置データと表示縮
尺指定部137の指定値を基に適正な表示範囲を定め、
道路データ格納部124からその表示範囲に属する作業
道路データを読みだし、その作業道路をプロットした画
像データを第4画像メモリに格納し、画面24を作成す
る。
【0051】重ね合わせ部145では、表示画面選択部
136の設定値を基に、最新位置プロット部131、位
置履歴プロット部132、地図データ描画部133、道
路データプロット部134のそれぞれの画像メモリから
選択画面の画像データを読みだし、それを第5画像メモ
リに重ね合わせて格納し、画面25を作成する。このと
き、第5画像メモリに対する画像データの重ね合わせ
は、地図データ、作業道路データ、位置履歴データ、最
新位置データの順序で行う。つまり、表示部上の同じ座
標位置に複数のデータをプロットする場合でも、表示す
べきデータ(例えば最新位置)が消えないよう、そのデ
ータを後から記録する。第5画像メモリに格納された画
像データは表示部14へ出力され、表示される。
【0052】次に、道路データ格納部124に格納する
作業道路データの取得方法について説明する。
【0053】作業道路データの取得には、GPS受信機
をとりつけた移動体によって行う。その場合のシステム
構成例を図4〜図6に示す。
【0054】図4は全地球測位システム(GPS)を使
った位置計測装置の構成を示したものである。位置計測
装置はGPS用アンテナ31、GPS受信機及び位置演
算装置32、パソコンなどのデータ記録装置33とで構
成されている。GPS受信機及び位置演算装置32は自
動的に一定の周期、例えば3秒毎に測位を行い、測位結
果を緯度と経度の形式で出力する。データ記録装置33
ではGPS受信機および位置演算装置32から出力され
る測位結果を随時記録していく。
【0055】図5は図4に示した位置計測装置を搭載し
た自動車41を示す。自動車41の車外にGPS用アン
テナ31を設置し、GPS受信機及び位置演算装置32
とデータ記録装置33を車内に設置している。
【0056】図6はGPS受信機及び位置演算装置32
とデータ記録装置33の処理機能を示す機能ブロック図
である。アンテナ31で受信されたGPS衛星からの信
号は、受信部51を通り位置演算部52に送られる。位
置演算部52では、送られてきた信号から緯度と経度を
演算して出力部53に送る。出力部53は、演算結果を
データ記録装置33に出力する。データ記録装置33は
入力部54と記憶部55を有し、入力部54で受信した
データを記憶部55に記憶する。
【0057】位置計測時には、GPS受信機及び位置計
測装置32にて一定周期で測位を行い、データ記録装置
33の記憶部55に記録しながら、鉱山内の道路を自動
車41にて走行する。その後、記憶部55に格納した測
位結果データである各点の緯度と経度をFD、通信等を
用いて上述した位置表示システムの道路データ格納部1
24に格納する。
【0058】以上のように作業道路の地図データを容易
に取得でき、この作業道路地図を表示することで閲覧者
は所望の作業機械の最新位置や過去の位置を正確に知る
ことができる。
【0059】以上のように本実施の形態によれば、自動
車41にGPS受信機を取り付けて連続的に測位を行い
ながら、鉱山(施工エリア)内の作業道路を走行するこ
とにより、作業道路の地図データを容易に取得でき、安
価で実用的なシステム構成を提供できる。
【0060】また、鉱山内で作業道路との関係で作業機
械の位置を表示するので、作業機械の位置を正確に知る
ことができる。
【0061】更に、鉱山内の作業道路の地図データ取得
方法が簡便であるため、作業形態により鉱山の地形が変
化した場合でも、その後同様にGPS受信機を取り付け
た自動車を走行させ測位を行うことで、容易に鉱山の道
路地図データを更新でき、常に正確な最新の作業道路地
図を表示することができる。
【0062】また、取得した作業道路の地図データは、
位置表示システムの最新位置格納部、位置履歴格納部、
地図データ格納部123にそれぞれ格納したデータと同
じ緯度、経度情報で構成されているので、画面生成部1
3における各データの処理が容易となり、システム機能
を簡素化できる。
【0063】なお、以上の実施の形態では、管理事務所
70は鉱山業者の事務所としたが、作業機械の販売、メ
ンテナンスを行う会社の事務所等、画面で表示された情
報を利用可能な事務所であれば、それ以外のいかなる事
務所であってもよい。
【0064】また、稼動中の作業機械60から事務所7
0への通信を直接無線で行ったが、衛星等を介して行っ
てもよく、この場合はより遠隔の事務所に位置データを
送ることができる。
【0065】また、図1及び図4のGPSによる位置計
測に際して、GPS衛星からの信号に加えて基準地から
の信号を用いてもよく、基準地からの信号も用いること
により高精度の計測を行うことができる。
【0066】
【発明の効果】本発明によれば、施工エリア内で作業道
路との関係で作業機械の位置を表示するので、作業機械
の位置を正確に知ることができる。
【0067】また、作業道路に地図データとしてGPS
により計測した位置データを用いるので、作業道路の地
図データを容易に取得でき、安価で実用的なシステム構
成が得られる。
【0068】更に、作業道路に地図データとしてGPS
により計測した位置データを用いるので、作業形態によ
り施工エリアの地形が変化した場合でも、その後同様に
GPSにより計測することで、容易に施工エリアの道路
地図データを更新でき、常に正確な最新の作業道路地図
を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による作業機械の位置表
示システムの全体構成を示す図である。
【図2】図1に示した位置表示システムにおける管理事
務所内に設置されるデータ処理装置の処理機能を示す機
能ブロック図である。
【図3】図2に示したデータ処理装置で生成される画面
表示例を示す図である。
【図4】全地球測位システム(GPS)を使った位置計
測装置の構成を示す図である。
【図5】図4に示した位置計測装置を搭載した自動車
(移動体)を示す図である。
【図6】図4に示したGPS受信機及び位置演算装置と
データ記録装置の処理機能を示す機能ブロック図であ
る。
【符号の説明】
11 最新位置取得部 12 データ格納部 121 最新位置格納部 122 位置履歴格納部 123 地図データ格納部 124 道路データ格納部 13 画面生成部 131 最新位置プロット部 132 位置履歴プロット部 133 地図データ描画部 134 道路データプロット部 135 重ね合わせ部 136 表示画面選択部 137 表示縮尺指定部 14 表示部 15 作業機械選択部 21 現在位置プロット画面 211 作業機械の位置を表わすマーカ 22 過去の位置プロット画面 221 過去の位置を表わすマーカ 23 地図画面 231 一般道路 24 作業道路地図画面 241 施工エリア内の作業道路 242 施工エリア内事務所 25 位置表示画面 31 GPSアンテナ 32 GPS受信機及び位置演算装置 33 データ記録装置 41 自動車 60 移動式作業機械(油圧ショベル) 61 GPSアンテナ 62 位置演算装置 63 無線機 64 無線アンテナ 65 無線アンテナ 66 無線機 67 データ処理装置 68 表示装置 69 操作装置(キーボード) 70 管理事務所

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】作業現場で作業を行っている作業機械の最
    新の位置情報を表示する第1画面を生成する第1データ
    処理手段と、前記作業現場を含む施工エリア全体の専用
    の作業道路地図を表示する第2画面を生成する第2デー
    タ処理手段とを備え、前記第1及び第2画面を重ね合わ
    せて表示することで、前記作業機械の施工エリア内での
    位置を表示する作業機械の位置表示システムにおいて、 前記第2データ処理手段が、前記作業道路の地図データ
    として、GPSにより計測された位置データを用いて前
    記第2画面を生成することを特徴とする作業機械の位置
    表示システム。
  2. 【請求項2】請求項1記載の作業機械の位置表示システ
    ムにおいて、 前記第2データ処理手段は、GPSにより計測された位
    置データを格納するデータ格納手段と、前記データ格納
    手段の一データを読みだし、前記第2画面を生成する画
    面生成手段とを有することを特徴とする作業機械の位置
    表示システム。
  3. 【請求項3】請求項1記載の作業機械の位置表示システ
    ムにおいて、 前記第2データ処理手段で用いるGPSにより計測され
    た位置データは、移動体にGPS受信機を搭載し、この
    移動体を前記施工エリア内の作業道路に沿って移動させ
    ながらGPS衛星からの信号を受信し取得した位置デー
    タであることを特徴とする作業機械の位置表示システ
    ム。
  4. 【請求項4】請求項1記載の作業機械の位置表示システ
    ムにおいて、 前記作業機械の過去の位置情報を表示する第3画面を生
    成する第3データ処理手段と、前記施工エリア周辺の地
    形を表示する第4画面を生成する第4データ処理手段
    と、前記第1及び第2画面と前記第3及び第4画面とを
    重ね合わせた第5画面を生成する第5データ処理手段と
    を更に備えることを特徴とする作業機械の位置表示シス
    テム。
  5. 【請求項5】請求項4記載の作業機械の位置表示システ
    ムにおいて、 前記第1〜第4画面の中から閲覧者が重ね合わせたい画
    面を選択する表示画面選択手段を更に備えることを特徴
    とする作業機械の位置表示システム。
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