JP6675360B2 - 作業機械の通信状態通知システム - Google Patents

Description

本発明は、作業機械の通信状態通知システムに関する。

近年は、作業機械に設置された車体通信機と地上に設置された基地局通信機との間で無線通信を行う通信システムによって、作業の進捗管理や作業目標の取得、車体位置の計測などを行う作業機械が増加している。

このような無線通信に関する技術として、例えば、特許文献１には、移動体に搭載されるＧＰＳ受信機を有する送信装置から受信した位置情報データと内蔵する高度データデータベースに基づき、送信装置の位置および受信装置の回転アンテナの位置の２点間の標高断面図および２点間の送信装置から送信される信号の直接波と一次フレネルゾーンを表示し、送信装置が移動して所定時間後に一次フレネルゾーンが標高断面図に接触するかどうかを予測し接触すると予測した場合に注意を示す危険度を表示する信号伝送システムが開示されている。

また、引用文献２には、無人建設機械に搭載された監視用カメラで撮像された画像を有人操作部に無線伝送し、この画像を見ながら操作を行うオペレータにより有人操作部から無線伝送された操作信号によって無人建設機械を遠隔操縦する無人建設機械の遠隔操縦装置において、有人操作部と無人建設機械との間に、操作信号および画像信号を中継する送信機および受信機とともに監視用カメラを搭載してなる無人中継車を配置したことを特徴とする無人建設機械の遠隔操縦装置が開示されている。

また、引用文献３には、工事事務所などの工事現場から離れた個所に設置される固定局用無線機と、工事現場に設置される移動局用無線機とを有する工事現場用通信装置において、無線機間で双方向に伝達される無線信号を中継する無線中継機を気球に搭載し、気球を空中に設置したことを特徴とする工事現場用通信装置が開示されている。

特開２００６−３１１３７号公報

特開平８−８４３７５号公報

特開２０００−４９６７７号公報

ところで、無線通信機器の間での無線通信ができなくなった場合などには、その原因を特定して対策を行い、無線通信を回復する必要がある。しかしながら、無線通信に用いられる電波は不可視であり、通信状況を目視で確認することはできない。また、無線通信ができなくなる要因としては様々な要因が想定される。特に、建設現場のように作業によって現場の地形が変化したり作業機械や建設資材の位置が変動したりする場合には、通信機器における送信アンテナと受信アンテナ間を結ぶ直線的な無線電波による通信状況のほかに、地面を含む地形や建物、作業機械や建設資材などに反射した無線電波の干渉によっても通信状況が変化するために原因の特定が著しく困難になる。例えば、作業現場の地形、作業機械や建設資材の位置の変化などが原因で無線通信ができなくなった場合に、その原因を的確に特定できなかった場合には、判断を誤って問題のない無線機の設定変更や交換などを実施してしまうことが考えられ、適切な対策をとれずに無線通信の回復が遅れて作業が滞ってしまう可能性がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、通信状況の健全性を通知することによって、通信状況の変化の原因の判断を支援することができる作業機械の通信状態通知システムを提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、作業機械に設けられ、前記作業機械の作業現場を通信対象範囲とする基地局に設けられた基地局無線通信装置と無線通信を行う車体無線通信装置と、前記作業機械の前記作業現場における位置情報を取得する車体位置情報取得装置と、前記作業機械の運転室に設けられた表示装置と、記憶装置と、制御装置とを備えた作業機械の通信状態通知システムにおいて、前記記憶装置は、前記基地局無線通信装置の位置を記憶する基地局無線通信装置位置記憶部と、前記作業機械の周囲の地形データを記憶する周辺地形データ記憶部とを有し、前記制御装置は、前記基地局無線通信装置位置記憶部に記憶された前記基地局無線通信装置の位置と前記車体位置情報取得装置によって取得された前記作業機械の位置とに基づいて、前記基地局無線通信装置と前記作業機械の距離を演算し、前記距離に基づいて、前記基地局無線通信装置と前記作業機械の車体無線通信装置の一方から他方に送信される通信電波の前記距離による減衰である距離減衰を演算する距離減衰演算部と、前記周辺地形データ記憶部に記憶された前記地形データに基づいて、前記基地局無線通信装置と前記作業機械の車体無線通信装置の一方から他方に送信される通信電波の地形による減衰である地形減衰を演算する地形減衰演算部と、前記距離減衰演算部によって演算された前記距離減衰と前記地形減衰演算部によって演算された前記地形減衰とに基づいて、前記基地局無線通信装置と前記車体無線通信装置の間の無線通信における受信信号の強度の推定値である無線信号強度予測値を演算し、前記表示装置に表示する無線信号強度予測演算部とを有するものとする。

本発明によれば、通信状況の健全性を通知することによって、通信状況の変化の原因の判断を支援することができる。

建設機械の一例である油圧ショベルの構成を模式的に示す側面図である。 第１の実施の形態に係る作業機械の通信状態通知システムを模式的に示す図である。 油圧ショベルが配置される作業現場の一例を示す等高線図である。 図３における基地局と油圧ショベルとを含む平面による標高断面図である。 減衰テーブルを示す図である。 作業管理所の地形データ配信処理部における処理内容を示すフローチャートである。 圧ショベルの電波強度演算システムにおける処理内容を示すフローチャートである。 油圧ショベルの表示装置の表示例を示す図である。 図８の表示内容を説明する標高断面図である。 第２の実施の形態における油圧ショベルの表示装置の表示例を示す図であり、反射波を考慮する場合の一例を示す図である。 第２の実施の形態における油圧ショベルの表示装置の表示例を示す図であり、反射波を考慮する場合の他の例を示す図である。 無線通信に対する地面における反射波について説明する標高断面図である。 直接波と反射波の合成について説明する図である。 直接波と反射波の合成について説明する図である。 第３の実施の形態に係る通信状況通知システムを模式的に示す図である。 第３の実施の形態に係る作業管理所の電波強度演算システムにおける処理内容を示すフローチャートである。 他の実施の形態に係る油圧ショベルの表示装置の表示例を示す図である。 受信電力のサンプリングの一例を示す図である。 受信電力のサンプリングの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、作業機械の一例として無線通信装置を有する油圧ショベルを例示して説明するが、作業現場で作業を行う際に無線通信装置を用いた通信を行うものであれば油圧ショベル以外の作業機械への適用も可能である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１〜９図を参照しつつ説明する。
図１は本実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの構成を模式的に示す側面図であり、図２は本実施の形態に係る通信状況通知システムを模式的に示す図である。また、図３は油圧ショベルが配置される作業現場の一例を示す等高線図、図４は図３における基地局と油圧ショベルとを含む平面による標高断面図である。

図１において、油圧ショベル１は、多関節型のフロント作業機３０と、フロント作業機３０を支持する上部旋回体２０と、上部旋回体２０を旋回可能に支持する下部走行体１０とで構成されている。上部旋回体２０と下部走行体１０は、油圧ショベル１の車体を構成している。

フロント作業機３０は、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム３１，アーム３３及びバケット３５）を連結して構成されている。ブーム３１の基端は上部旋回体２０の前部においてブームピン３７を介して回動可能に支持されている。ブーム３１の先端にはアームピン３８を介してアーム３３の一端が回動可能に連結されており、アーム３３の他端（先端）にはバケットピン３９を介してバケット３５が回動可能に連結されている。ブーム３１はブームシリンダ３２によって駆動され、アーム３３はアームシリンダ３４によって駆動され、バケット３５はバケットシリンダ３６によって駆動される。

ブーム３１と上部旋回体２０の旋回フレーム２１との連結部分には、ブーム３１の姿勢情報として旋回フレーム２１に対するブーム３１の相対角度（以降、「ブーム角度」と称する）を検出する姿勢センサとしてのブーム角度センサ６３が設けられている。同様に、アーム３３とブーム３１との連結部分には、アーム３３の姿勢情報としてブーム３１に対するアーム３３の相対角度（以降、「アーム角度」と称する）を検出する姿勢センサとしてのアーム角度センサ６５が設けられている。また、バケットシリンダ３６のボトム側端部（ブーム３１との連結部側の端部）には、バケットシリンダ３６のストローク位置から、バケット３５の姿勢情報としてアーム３３に対するバケット３５の相対角度（以降、「バケット角度」と称する）を算出するための姿勢センサとしてのバケットシリンダストロークセンサ６７が設けられている。なお、各被駆動部材３１，３３，３５のそれぞれに対応する姿勢センサとしては、被駆動部材３１，３３，３５の連結部分に設けられる角度センサ、油圧アクチュエータ３２，３４，３６に設けられるストロークセンサ、及び被駆動部材３１，３３，３５に設けられる傾斜センサの少なくとも何れか一種を選択して用いても良い。

下部走行体１０は、左右一対のクローラフレーム１２ａ（１２ｂ）にそれぞれ掛け回された一対のクローラ１１ａ（１１ｂ）と、クローラ１１ａ（１１ｂ）をそれぞれ駆動する走行油圧モータ１３ａ（１３ｂ）（図示しない減速機構を含む）とから構成されている。なお、図１において、下部走行体１０の各構成については、左右一対の構成のうちの一方のみを図示して符号を付し、他方の構成については図中に括弧書きの符号のみを示して図示を省略する。

上部旋回体２０は、基部となる旋回フレーム２１上に各部材を配置して構成されており、上部旋回体２０を構成する旋回フレーム２１が下部走行体１０に対して旋回可能となっている。上部旋回体２０の旋回フレーム２１上には、オペレータが搭乗して操作レバー装置（図示せず）により油圧ショベル１の操作を行うための運転室２３が配置されているほか、原動機であるエンジン２２と、エンジン２２により駆動されるメイン油圧ポンプ４１及びパイロット油圧ポンプ４２と、各油圧アクチュエータを駆動するための油圧回路システム４０が搭載されている。また、上部旋回体２０には、車体の水平面に対する傾きを検出する車体傾斜センサ６８が配置されている。

図２において、通信状況通知システムは、油圧ショベル１が作業を行う作業現場の少なくとも一部を通信対象の範囲とする位置に配置された基地局２に設けられた基地局無線機（基地局無線通信装置）２２０と、基地局無線機２２０との無線通信を行うために油圧ショベル１に設けられた無線機（車体無線通信装置）１２０を有する車載システム１００と、油圧ショベル１による作業の管理を行う作業管理所３に設けられ、基地局２の基地局無線機２２０を介して油圧ショベル１の無線機１２０との無線通信を行うための無線機（管理所無線通信装置）３２０を有する管理所システム３００とから構成されている。

車載システム１００は、無線機１２０と、油圧ショベル１の作業現場における位置情報を演算する車体位置情報演算装置としてのＧＰＳ（Global Positioning System）１６０と、基地局無線機２２０と無線機１２０との無線通信に関する制御を行う電波強度演算システム１１０と、オペレータによる油圧ショベル１での作業を支援する施工支援車載システム１４０と、電波強度演算システム１１０及び施工支援車載システム１４０からの情報を表示する表示装置１５０と、無線機１２０、電波強度演算システム１１０、及び、施工支援車載システム１４０を接続して情報の授受を行うＨＵＢ１３０とを備えている。

電波強度演算システム１１０は、ＧＰＳ１６０からの情報に基づいて、油圧ショベル１の作業現場における位置情報を取得する自車位置取得部（車体位置情報取得装置）１１２と、各種情報を記憶する記憶装置１１３と、油圧ショベル１の無線機１２０と基地局無線機２２０との無線通信における健全性に関する演算を行う無線信号強度予測演算部（制御装置）１１１とを有している。

記憶装置１１３は、油圧ショベル１の無線機１２０の無線通信における受信電力（アンテナ利得など）を記憶する車載無線受信電力記憶部１１３ａと、基地局２の位置（基地局無線機２２０の位置）を記憶する基地局無線位置記憶部１１３ｂと、作業管理所３の地形情報演算システム３１０（後述）から基地局２を介して得られる、基地局２を含む油圧ショベル１周辺の地形データ（周辺地形データ）を記憶する周辺地形データ記憶部１１３ｃと、基地局２の基地局無線機２２０の無線通信における出力電力を記憶する基地局無線出力電力記憶部１１３ｄと、油圧ショベル１の無線機１２０の無線通信における受信限界（最大側および最少側の受信限界電力）を記憶する車載無線機受信限度記憶部１１３ｅとを有している。

無線信号強度予測演算部１１１は、基地局無線機２２０の位置と油圧ショベル１の位置とに基づいて、基地局無線機２２０と油圧ショベル１の距離を演算し、その演算した距離に基づいて、基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０の一方から他方に送信される通信電波の距離による減衰である距離減衰Ｒ（後述）を演算する距離減衰演算部１１１ｂと、基地局２と油圧ショベル１の間の地形の地形データに基づいて、基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０の一方から他方に送信される通信電波の地形による減衰である地形減衰Ｆ（後述）を演算する地形減衰演算部１１１ａと、距離減衰Ｒと地形減衰Ｆとに基づいて、基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０の間の無線通信における受信信号の強度の推定値である無線信号強度予測値を演算し、表示装置１５０に表示する無線信号強度予測演算部１１１ｃとを有している。

施工支援車載システム１４０は、油圧ショベル１による作業の進捗管理や作業目標、車体位置等の情報を取得および表示することによりオペレータの効率的な作業を支援するものである。例えば、ＧＰＳ１６０などから得られる車体位置の情報を基に油圧ショベル１の周辺の作業対象となる地形のデータを取得するとともに、姿勢センサ６３，６５，６７や車体傾斜センサ６８などから得られる情報に基づいてフロント作業機３０の姿勢（例えば、バケット３５の爪先位置）を演算し、地形データとフロント作業機３０の姿勢とを表示装置１５０に同時に表示することで、オペレータの作業を支援する。

表示装置１５０は、運転室２３内のオペレータから見やすい位置、かつ、外部視野確保の妨げにならない位置に配置されている。表示装置１５０は、油圧ショベル１に関する種々の情報や設定画面等を表示するものであり、例えば、タッチパネル式などの入力も可能なモニタ装置であっても良く、或いは、図示しない操作装置によって設定画面等の操作や入力を行うのもであっても良い。

管理所システム３００は、基地局２の基地局無線機２２０を介して油圧ショベル１の無線機１２０との無線通信を行うための無線機（管理所無線通信装置）３２０と、油圧ショベル１の施工支援車載システム１４０と一体となってオペレータの作業を支援する施工支援システム３４０と、作業現場の地形に関するデータの処理を行う地形情報演算システム３１０と、無線機３２０、施工支援システム３４０、及び、地形情報演算システム３１０を接続して情報の授受を行うＨＵＢ３３０とを備えている。

地形情報演算システム３１０は、各種情報の記憶を行う記憶装置３１２と、油圧ショベル１周辺の地形データ（周辺地形データ）を生成して油圧ショベル１に送信する地形データ配信処理部３１１とを有している。

記憶装置３１２は、油圧ショベル１の電波強度演算システム１１０の自車位置取得部１１２で得られて基地局２を介して送信されてきた油圧ショベル１の位置情報を記憶する車両位置記憶部３１２ａと、基地局２の位置（基地局無線機２２０の位置）を記憶する基地局無線位置記憶部３１２ｂと、航空測量で得られた作業現場全体の地形データを記憶する航空測量地形記憶部３１２ｃとを有している。

地形データ配信処理部３１１は、油圧ショベル１の電波強度演算システム１１０の自車位置取得部１１２で得られて基地局２を介して送信されてきた油圧ショベル１の位置情報と記憶装置３１２の航空測量地形記憶部３１２ｃの情報（３Ｄ地形データ）とに基づいて基地局２を含む油圧ショベル１周辺の地形データ（周辺地形データ）を生成し、基地局２の基地局無線機２２０を介して油圧ショベル１に送信する。なお、周辺地形データは、３Ｄ地形データを基地局２を含む油圧ショベル１周辺の地形データに限定したものであり、３Ｄ地形データよりも小さいデータサイズとすることができる。

ここで、油圧ショベル１の電波強度演算システム１１０における無線信号強度予測演算部１１１の処理原理について説明する。ここでは、図３及び図４に示すように基地局２が配置され、油圧ショベル１が位置するような場合を例として考える。

基地局２及び油圧ショベル１の位置関係が図３及び図４のような場合、基地局２の基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０の間の無線通信における距離、すなわち、基地局２の基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０（以降、説明の簡単のために基地局無線機２２０及び無線機１２０のアンテナについては記載を省略する）とを結ぶ線分７１の長さによる距離減衰Ｒは、下記の（式１）により求められる。

Ｒ＝（λ／（４πｄ））＾２ ・・・（式１）
上記の（式１）において、λは無線電波の波長であり、ｄは線分７１の長さである。

また、図４に示すような線分７１を含む鉛直面における地形の断面を考える。図４において、範囲７０は、基地局２の基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０の間の無線通信における第１フレネルゾーンを示している。例えば、第１フレネルゾーン７０と地形との重複が無い場合においては第１フレネルゾーン７０と地形との距離が最も近い位置Ｈ、第１フレネルゾーン７０と地形との重複が有る場合においては第１フレネルゾーン７０と地形との重複が最も大きい位置Ｈ（言い換えると、線分７１に垂直な方向において第１フレネルゾーン７０と地形の重なりが最も大きい位置Ｈ）について、第１フレネルゾーン７０の直径Ａは、下記の（式２）で求められる。

Ａ／２＝ｓｑｒｔ（λ×（ｄ１×ｄ２）／（ｄ１＋ｄ２）） ・・・（式２）
上記の（式２）において、ｄ１は基地局無線機２２０から位置Ｈまでの距離、ｄ２は油圧ショベル１の無線機１２０から位置Ｈまでの距離であり、線分７１の距離ｄ＝ｄ１＋ｄ２である。

また、位置Ｈにおける重複距離Ｂ（地形と線分７１との距離であり、地形が線分７１と重複する場合には負の値をとる）を考えると、Ｂ／Ａの計算結果から図５に示す減衰テーブルを用いて地形減衰Ｆを求めることができる。図５は、減衰テーブルを示す図であり、縦軸に地形減衰Ｆを、横軸にＢ／Ａをそれぞれ示している。図５の減衰テーブルでは、Ｂ／Ａが増加するのに従って地形減衰Ｆが減少し、Ｂ／Ａ＝１／２となる（すなわち、第１フレネルゾーン７０と地形との重複が無くなる）と地形減衰Ｆがほぼ０（ゼロ）となる。

そして、距離減衰Ｒと地形減衰Ｆとを用いて、油圧ショベル１の無線機１２０の無線通信における受信電力Ｐｒを、下記の（式３）から求めることができる。

Ｐｒ＝Ｇ−Ｒ−Ｆ ・・・（式３）
上記の（式３）において、Ｇは、基地局無線機２２０の無線出力（基地局無線出力電力記憶部１１３ｄの情報）や無線機１２０のアンテナ利得（車載無線受信電力記憶部１１３ａの情報）から得られる定数である。

なお、地形減衰Ｆを考慮しない理想的な無線通信における一般的な受信利得ＰＲは、下記の（式４）から求めることができる。

ＰＲ＝（（λ／（４πＤ））＾２）×ＧＴ×ＧＲ×ＰＴ ・・・（式４）
上記の（式４）において、ＰＴは送信電力（Ｗ）、ＧＲは受信利得（倍）、ＧＴは送信利得（倍）、λは波長（ｍ）、Ｄは距離（ｍ）である。

次に、本実施の形態の通信状況通知システムにおける処理の流れを説明する。

図６は作業管理所の地形データ配信処理部における処理内容を示すフローチャートであり、図７は油圧ショベルの電波強度演算システムにおける処理内容を示すフローチャートである。

図６において、作業管理所３の管理所システム３００における地形データ配信処理部３１１は、記憶装置３１２の航空測量地形記憶部３１２ｃからの３Ｄ地形データを取得し（ステップＳ３００）、車載システム１００の電波強度演算システム１１０における自車位置取得部（車体位置情報取得装置）１１２で得られた油圧ショベル１の位置情報を基地局２を介して取得し（ステップＳ３１０）、３Ｄ地形データと油圧ショベル１の位置情報とから、基地局２を含む油圧ショベル１の周辺の地形データ（周辺地形データ）を生成し（ステップＳ３３０）、生成した周辺地形データを基地局２を介して油圧ショベル１の車載システム１００に送信する。

図６において、油圧ショベル１の車載システム１００における電波強度演算システム１１０は、作業管理所３の管理所システム３００における地形情報演算システム３１０から基地局２を介して送信され、記憶装置１１３の周辺地形データ記憶部１１３ｃに記憶された周辺地形データを取得し（ステップＳ１００）、自車両（油圧ショベル１）の位置情報を取得して（ステップＳ１１０）、受信電力Ｐｒの演算範囲を選定する（ステップＳ１２０）。受信電力Ｐｒの演算は、周辺地形データの全体について行う必要がなく、自車両（油圧ショベル１）周辺についてのみ行えば良いため、ステップＳ１２０においては自車両を含む予め定めた範囲を受信電力Ｐｒの演算範囲として選定する。

続いて、基地局２の基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０の間の無線通信における距離による距離減衰Ｒを演算する（ステップＳ１３０）。

続いて、基地局２の基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０を結ぶ線分７１を含む鉛直面における地形の断面形状（標高断面）を演算し（ステップＳ１４０）、第１フレネルゾーン７０を演算して（ステップＳ１５０）、第１フレネルゾーン７０と地形の最も近い位置Ｈ（又は重複する位置Ｈ）を求め、位置Ｈにおける第１フレネルゾーン７０の直径Ａと重複距離ＢとからＢ／Ａを演算する（ステップＳ１６０）。そして、ステップＳ１６０で求めたＢ／Ａと減衰テーブルとから地形減衰Ｆを演算する（ステップＳ１７０）。なお、減衰テーブルは、無線信号強度予測演算部１１１が予め持っている場合を例示して説明しているが、記憶装置１１３に記憶させるように構成しても良い。

続いて、ステップＳ１３０で演算した距離減衰ＲとステップＳ１７０で演算した地形減衰Ｆとから、油圧ショベル１の無線機１２０の無線通信における受信電力Ｐｒを演算する（ステップＳ１８０）。

ここで、ステップＳ１２０で選定した演算範囲の全体に対して受信電力Ｐｒの演算を行ったかどうかを判定し、判定結果がＮＯの場合には判定結果がＹＥＳになるまで、油圧ショベル１（の無線機１２０）が演算範囲の各位置にあると仮定してステップＳ１３０〜Ｓ１８０の処理を繰り返し、判定結果がＹＥＳの場合には、無線機１２０から受信電力の計測値を取得し（ステップＳ２００）、受信電力Ｐｒと受信電力の計測値とを表示装置１５０に表示させる（ステップＳ２１０）。

図８は、油圧ショベルの表示装置の表示例を示す図である。また、図９は、図８の表示内容を説明する標高断面図である。

図８において、表示装置１５０には、受信電力Ｐｒの油圧ショベル１周辺における分布を示す受信レベルマップ８０と、受信レベルマップ８０の受信電力Ｐｒの表示と受信レベルとの対応を示す凡例としてのレベルスケール８１と、油圧ショベル１の位置における受信電力Ｐｒの演算値を示す受信電力演算値通知バー８２と、無線機１２０の受信電力の計測値を示す受信電力計測値通知バー８３と、地形と第１フレネルゾーン７０との関係を示す位置関係通知バー８４とが表示されている。

受信レベルマップ８０には、演算範囲（図７のステップＳ１２０参照）における受信電力Ｐｒの演算結果がマップ形式で表示されており、演算範囲における油圧ショベル１の位置が示されている。レベルスケール８１は、受信レベルマップ８０に表示される受信電力Ｐｒの受信レベルの表示に対する凡例を例えば６段階で連続的に示すものであり、図８の例では上方に行くに従って受信電力Ｐｒが大きいことを、下方に行くに従って受信電力Ｐｒが小さいことを示している。

レベルスケール８１において、凡例８１ａは受信電力Ｐｒが非常に小さく無線機１２０の受信限度以下の受信レベルであって受信不可の場合を示しており、凡例８１ｂは受信可能限界を示しており、凡例８１ｃは受信可能を示しており、凡例８１ｅは受信電力Ｐｒが非常に大きく無線機１２０の受信限度以上の受信レベルであって受信不可の場合を示している。

レベルスケール８１に示された各凡例は受信レベルマップ８０の表示と対応しているため、受信レベルマップ８０の範囲８０ａ〜８０ｄは、それぞれ、レベルスケール８１の凡例８１ａ〜８０ｄに対応している。

受信電力演算値通知バー８２および受信電力計測値通知バー８３は、一端をレベルスケール８１の凡例８１ａ側に揃えてレベルスケール８１に沿って配置されており、受信電力演算値通知バー８２および受信電力計測値通知バー８３の長さ（凡例８１ａ側とは異なる他端の位置）をレベルスケール８１の凡例８１ａ〜８１ｅの示す受信電力に対応させて変化させる。すなわち、受信電力演算値通知バー８２および受信電力計測値通知バー８３をレベルスケール８１と容易に比較することができ、計測値および演算値を容易に把握することができる。例えば、図８の例では、受信電力演算値通知バー８２は油圧ショベル１の位置における受信電力の演算値が受信可能限界であることを示しており、受信電力計測値通知バー８３は無線機１２０の受信電力が受信不可のレベルであることを示している。

位置関係通知バー８４は、図９に示すような地形と第１フレネルゾーン７０との関係を示しており、図８の例では、位置Ｈにおける第１フレネルゾーン７０の直径Ａと、油圧ショベル１から見て線分７１と位置Ｈにおける地形とが成す角Ｃとを示している。

以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。

作業機械に設置された車体通信機と地上に設置された基地局通信機との間で無線通信を行う通信システムによって、作業の進捗管理や作業目標の取得、車体位置の計測などを行う作業機械では、無線通信機器の間での無線通信ができなくなった場合などには、その原因を特定して対策を行い、無線通信を回復する必要がある。しかしながら、無線通信に用いられる電波は不可視であり、通信状況を目視で確認することはできない。また、無線通信ができなくなる要因としては様々な要因が想定される。特に、建設現場のように作業によって現場の地形が変化したり作業機械や建設資材の位置が変動したりする場合には、通信機器における送信アンテナと受信アンテナ間を結ぶ直線的な無線電波による通信状況のほかに、地面を含む地形や建物、作業機械や建設資材などに反射した無線電波の干渉によっても通信状況が変化するために原因の特定が著しく困難になる。例えば、作業現場の地形、作業機械や建設資材の位置の変化などが原因で無線通信ができなくなった場合に、その原因を的確に特定できなかった場合には、判断を誤って問題のない無線機の設定変更や交換などを実施してしまうことが考えられ、適切な対策をとれずに無線通信の回復が遅れて作業が滞ってしまう可能性がある。

これに対して本実施の形態の油圧ショベル１においては、作業現場の少なくとも一部を通信対象の範囲とする位置に配置された基地局２に設けられた基地局無線通信装置（例えば、基地局無線機２２０）と、作業現場で作業を行う作業機械（例えば、油圧ショベル１）に設けられた、基地局無線通信装置との無線通信を行うための車体無線通信装置（例えば、無線機１２０）とを備えた作業機械の通信状態通知システムにおいて、作業機械の作業現場における位置情報を取得する車体位置情報取得装置（例えば、自車位置取得部１１２）と、基地局無線通信装置の位置を記憶する基地局無線通信装置位置記憶部（例えば、基地局無線位置記憶部１１３ｂ）と、作業機械の周囲の地形データを記憶する周辺地形データ記憶部１１３ｃと、を有する記憶装置１１３と、作業機械の運転室２３に設けられた表示装置１５０と、制御装置（例えば、無線信号強度予測演算部１１１）とを備え、制御装置は、基地局無線通信装置の位置と作業機械の位置とに基づいて、基地局無線通信装置と作業機械の距離ｄを演算し、距離に基づいて、基地局無線通信装置と作業機械の車体無線通信装置の一方から他方に送信される通信電波の距離による減衰である距離減衰Ｒを演算する距離減衰演算部１１１ｂと、地形データに基づいて、基地局無線通信装置と作業機械の車体無線通信装置の一方から他方に送信される通信電波の地形による減衰である地形減衰Ｆを演算する地形減衰演算部１１１ａと、距離減衰と地形減衰とに基づいて、基地局無線通信装置と車体無線通信装置の間の無線通信における受信信号の強度の推定値である無線信号強度予測値（例えば、受信電力Ｐｒ）を演算し、表示装置に表示する無線信号強度予測演算部１１１ｃとを有して構成したので、通信状況の健全性を通知することによって、通信状況の変化の原因の判断を支援することができる。

すなわち、地形情報から演算した無線機１２０の現在地（油圧所べり１の位置）における受信電力の演算値がデータ通信に適した受信電力かどうかを確認可能であるので、受信電力の演算値が受信限界付近であれば、通信不可でデータ通信ができない状態になった場合でもその可能性がある位置であるとオペレータが判断でき、無線機１２０の故障を疑うことなく施工箇所の移動や施工方法の変更などによって通信可能な状態に回復させることを検討することができ、時間のロスを少なくすることができる。また、受信電力が強すぎるために受信不可となっている場合でもオペレータがそのことを容易に判断することができるため、無線機１２０の受信電力を弱めるための減衰器を付加することなどを即座に検討可能であり、問題の早期解決を図ることができる。

また、無線機１２０の受信電力の計測値を受信電力計測値通知バー８３で表示するように構成したので、受信電力がデータ通信可能な適正な範囲であるかどうかをオペレータが容易に確認することができ、例えば、受信電力が十分な受信レベルであるのに受信不可となった場合に、無線機１２０と接続された他の機器との有線通信部分などに問題がある可能性に容易に至ることができる。

また、受信電力の演算値を受信レベルマップ８０で表示するように構成したので、現在の油圧ショベル１の稼動位置が受信電力について無線通信に向かない可能性がある位置（例えば、受信不可となっている範囲内の位置）であるかどうかをオペレータが容易に判断できるので、例えば、油圧ショベル１の移動によって無線通信が可能となる可能性や、後の油圧ショベル１の移動によって無線通信ができなくなる可能性があることをオペレータが認識することができる。

また、地形と第１フレネルゾーン７０との関係を位置関係通知バー８４で表示するように構成したので、基地局２の基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０との間で見通しがあるかどうかを容易に確認することができる。すなわち、位置関係通知バー８４によって、油圧ショベル１から見た場合の線分７１と位置Ｈにおける地形とが成す角Ｃを容易に確認することができるので、受信電力の演算値では受信可能となっているが無線機１２０が受信不可となっている場合（すなわち、受信電力の計測値が受信不可となっている場合）には、油圧ショベル１と基地局２との間に他の作業機械や建設資材が配置されていたり、作業の進捗が進んだことによって地形が変化、演算に用いた地形データが古くなっていたりする可能性に容易に至ることができる。なお、近年は、ドローンやレーザスキャナなどを利用した３Ｄ地形データの取得に関する技術が進んでおり、例えば、基地局２を含む油圧ショベル１の周辺の地形データのみを必要に応じて取得することは容易である。なお、角Ｃに代えて重複距離Ｂを表示するように構成しても良い。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図１０〜図１３を参照しつつ説明する。本実施の形態では第１の実施の形態との相違点についてのみ説明するものとし、図面において第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態は、第１の実施の形態において無線通信に対する地面における反射波の影響を考慮した構成としたものである。

図１０及び図１１は、本実施の形態における油圧ショベルの表示装置の表示例を示す図であり、図１０は反射波を考慮する場合の一例を、図１１は反射波を考慮する場合の他の例をそれぞれ示している。また、図１２は無線通信に対する地面における反射波について説明する標高断面図であり、図１３及び図１４は直接波と反射波の合成について説明する図である。

図１０及び図１１において、表示装置１５０には、受信電力Ｐｒの油圧ショベル１周辺における分布を示す受信レベルマップ８０と、受信レベルマップ８０の受信電力Ｐｒの表示と受信レベルとの対応を示す凡例としてのレベルスケール８１と、油圧ショベル１の位置における受信電力Ｐｒの演算値を示す受信電力演算値通知バー８２と、無線機１２０の受信電力の計測値を示す受信電力計測値通知バー８３と、地形と第１フレネルゾーン７０との関係を示す位置関係通知バー８４と、受信電力Ｐｒの演算における反射波の考慮の有無および方法を切り換える演算方法選択部８５が表示されている。

演算方法選択部８５の「無」ボタン８５ａを選択した場合、すなわち、受信電力Ｐｒの演算において反射波を考慮しない場合には、第１の実施の形態と同様の演算および表示を行う。なお、本実施の形態においては、演算方法選択部８５で３つの演算方法（反射波を考慮しない場合も含む）から１つの演算方法を選択的に設定するように構成したが、これに限られず、２つの演算方法や、４つ以上の演算方法から１つの演算方法を選択するように構成しても良い。

図１０に示すように、演算方法選択部８５の「Ａ」ボタン８５ｂを選択した場合、すなわち、「Ａ」ボタン８５ｂに対応して予め登録されている方法（以降、演算方法Ａと称する）を用いて反射波を考慮した受信電力Ｐｒの演算を行う場合には、受信レベルマップ８０及び受信電力演算値通知バー８２に演算方法Ａにより演算された受信電力Ｐｒの分布および演算値が表示される。同様に、図１１に示すように、演算方法選択部８５の「Ｂ」ボタン８５ｃを選択した場合、すなわち、「Ｂ」ボタン８５ｃに対応して予め登録されている方法（以降、演算方法Ｂと称する）を用いて反射波を考慮した受信電力Ｐｒの演算を行う場合には、受信レベルマップ８０及び受信電力演算値通知バー８２に演算方法Ｂにより演算された受信電力Ｐｒの分布および演算値が表示される。

図１２に示すように、基地局２の基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０との間の無線通信においては、線分７１に沿って伝搬する直接波だけではなく、経路７３に沿うような地面などで反射して伝搬する反射波が存在する。本実施の形態においては、第１フレネルゾーン７０と地形との重複部分が有る場合は、その重複部分（位置Ｈ）で反射する反射波について考慮し、第１フレネルゾーン７０と地形との重複部分が無い場合は基地局無線機２２０と無線機１２０の中間、すなわち、反射前後の経路長が等しくなる位置で反射する反射波について考慮するものとする。例えば、基地局無線機２２０から出力されて無線機１２０で受信される電波の受信電力Ｐｒは、直接波の受信電力（振幅）Ｐｒ１と反射波の受信電力（振幅）Ｐｒ２の合成波として、下記の（式５）により表される。

Ｐｒ＝Ｐｒ１＋Ｐｒ２×ｃｏｓ（θａ） ・・・（式５）
上記の（式５）において、θａは、直接波と反射波の位相差である。

つまり、例えば、図１３のように直接波と反射波の位相のずれが無く、振幅を強めあうような関係となる場合の受信電力Ｐｒは、下記の（式６）によって表されるように加算となる。

Ｐｒ＝Ｐｒ１＋Ｐｒ２ ・・・（式６）

また、例えば、図１４のように直接波と反射波の位相が１８０度異なり、振幅を弱めあうような関係となる場合の受信電力Ｐｒは、下記の（式７）によって表されるように減算となる。

Ｐｒ＝Ｐｒ１−Ｐｒ２ ・・・（式７）

また、直接波と反射波の位相差θａは、下記の（式８）により表される。

θａ＝（２π×Δｄ／λ）＋φ ・・・（式８）
上記の（式７）において、Δｄは直接波と反射波の経路差、φは反射時の位相変化、λは波長である。

直接波の受信電力（振幅）Ｐｒ１は、上記の（式１）〜（式３）により得られる。

また、反射波の受信電力（振幅）Ｐｒ２は、上記の（式１）〜（式３）で得られた演算結果に反射係数Ｋを乗算することにより得られる。ただし、反射係数Ｋは環境によって変化する値であるため、反射係数Ｋを算出して用いることは非常に煩雑となる。例えば、反射係数Ｋは、反射対象の材質によっても変化し、作業現場での存在が考えられるコンクリートや鉄板、土砂などが反射対象となる場合にそれぞれ異なる値をとる。また、土砂などのように水分の含有量によって反射係数Ｋが変化するものもあり、日射や降雨などの自然条件によって高頻度で変化することが考えられる。そこで、本実施の形態では、簡単のために反射係数をＫ＝１として演算する。このように反射係数Ｋ＝１に仮定することで生じる、オペレータに通信状況の健全性を通知するという目的の達成への影響は限定的である。なお、反射係数Ｋ＝１に限定するものではなく、作業現場の状況に応じて適宜変更しても良い。

反射時の位相変化φは、反射対象の材質、反射角度、電波の偏波（電界の振動方向）で決まるため、位相変化φを正確に算出することは反射係数Ｋと同様に非常に困難である。ただし、作業現場においては、位相変化φ＝０度、又は、位相変化φ＝１８０度の何れかに仮定しても比較的精度の良い演算結果を得ることができる。したがって、本実施の形態では、位相変化φ＝０，１８０（度）の何れかを選択的に用いるものとする。具体的には、例えば、位相変化φ＝０（度）を用いて受信電力Ｐｒを演算する場合を演算方法Ａとして登録し、また、位相変化φ＝１８０（度）を用いて受信電力Ｐｒを演算する場合を演算方法Ｂとして登録して、演算方法選択部８５のボタン８５ａ〜８５ｃの何れかを選択することにより、受信電力Ｐｒの演算方法を切り換える。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、反射波を考慮した異なる複数の演算方法を選択的に切り換え可能に構成したので、反射体の物性値の計測が困難である作業現場においても、反射波の考慮の有無や、反射波をどのように考慮するかを選択することができ、反射波の影響によって無線通信に影響が出ている（例えば、通信不可となっている）ことが予測される作業現場においても、反射波の影響を考慮した判断が可能となる。一般的に、反射波の影響が出る範囲は狭いことが予想され、油圧ショベル１の位置が変われば通信可能となる可能性が高いため、演算方法の切り換えは無線通信によるデータ授受の重要度を考慮した移動、又は、作業継続の判断に有効である。

また、受信電力演算値通知バー８２と受信電力計測値通知バー８３とを比較することで反射波の影響の有無を判断することができる。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図１５及び図１６を参照しつつ説明する。本実施の形態では第１の実施の形態との相違点についてのみ説明するものとし、図面において第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態は、第１の実施の形態において作業管理所３で油圧ショベル１の受信電力Ｐｒを演算し、演算結果を油圧ショベル１に送無するように構成としたものである。

図１５は、本実施の形態に係る通信状況通知システムを模式的に示す図である。また、図１６は作業管理所の電波強度演算システムにおける処理内容を示すフローチャートである。

図１５において、通信状況通知システムは、油圧ショベル１が作業を行う作業現場の少なくとも一部を通信対象の範囲とする位置に配置された基地局２に設けられた基地局無線機（基地局無線通信装置）２２０と、基地局無線機２２０との無線通信を行うために油圧ショベル１に設けられた無線機（車体無線通信装置）１２０を有する車載システム１００Ａと、油圧ショベル１による作業の管理を行う作業管理所３に設けられ、基地局２の基地局無線機２２０を介して油圧ショベル１の無線機１２０との無線通信を行うための無線機（管理所無線通信装置）３２０を有する管理所システム３００Ａとから構成されている。

車載システム１００Ａは、無線機１２０と、油圧ショベル１の作業現場における位置情報を演算する車体位置情報演算装置としてのＧＰＳ（Global Positioning System）１６０と、油圧ショベル１全体の制御を行う車載コントロールユニット１１０Ａと、オペレータによる油圧ショベル１での作業を支援する施工支援車載システム１４０と、車載コントロールユニット１１０Ａ及び施工支援車載システム１４０からの情報を表示する表示装置１５０と、無線機１２０、車載コントロールユニット１１０Ａ、及び、施工支援車載システム１４０を接続して情報の授受を行うＨＵＢ１３０とを備えている。

管理所システム３００Ａは、基地局２の基地局無線機２２０を介して油圧ショベル１の無線機１２０との無線通信を行うための無線機（管理所無線通信装置）３２０と、油圧ショベル１の施工支援車載システム１４０と一体となってオペレータの作業を支援する施工支援システム３４０と、基地局無線機２２０と無線機１２０との無線通信に関する制御を行う電波強度演算システム３１０Ａと、電波強度演算システム３１０Ａ及び施工支援システム３４０からの情報を表示する表示装置３５０と、無線機３２０、施工支援システム３４０、及び、電波強度演算システム３１０Ａを接続して情報の授受を行うＨＵＢ３３０とを備えている。

電波強度演算システム３１０Ａは、各種情報を記憶する記憶装置１１３Ａと、油圧ショベル１の無線機１２０と基地局無線機２２０との無線通信における健全性に関する演算を行う無線信号強度予測演算部（制御装置）１１１Ａとを有している。

記憶装置３１２Ａは、油圧ショベル１の無線機１２０の無線通信における受信電力（アンテナ利得など）を記憶する車載無線受信電力記憶部１１３ａと、基地局２の位置（基地局無線機２２０の位置）を記憶する基地局無線位置記憶部３１２ｂと、基地局２を含む油圧ショベル１周辺の地形データ（周辺地形データ）を記憶する周辺地形データ記憶部１１３ｃと、基地局２の基地局無線機２２０の無線通信における出力電力を記憶する基地局無線出力電力記憶部１１３ｄと、油圧ショベル１の無線機１２０の無線通信における受信限界（最大側および最少側の受信限界電力）を記憶する車載無線機受信限度記憶部１１３ｅ、油圧ショベル１のＧＰＳ１６０の情報から車載コントロールユニット１１０Ａで得られて基地局２を介して送信されてきた油圧ショベル１の位置情報を記憶する車両位置記憶部３１２ａと、航空測量で得られた作業現場全体の地形データを記憶する航空測量地形記憶部３１２ｃとを有している。周辺地形データは、無線信号強度予測演算部１１１Ａによって航空測量地形記憶部３１２ｃの作業現場全体の地形データから生成され、周辺地形データ記憶部１１３ｃに記憶される。

無線信号強度予測演算部１１１Ａは、基地局無線機２２０の位置と油圧ショベル１の位置とに基づいて、基地局無線機２２０と油圧ショベル１の距離を演算し、その演算した距離に基づいて、基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０の一方から他方に送信される通信電波の距離による減衰である距離減衰Ｒを演算する距離減衰演算部１１１ｂと、基地局２と油圧ショベル１の間の地形の地形データに基づいて、基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０の一方から他方に送信される通信電波の地形による減衰である地形減衰Ｆを演算する地形減衰演算部１１１ａと、距離減衰Ｒと地形減衰Ｆとに基づいて、基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０の間の無線通信における受信信号の強度の推定値である無線信号強度予測値を演算し、演算結果を基地局２の基地局無線機２２０を介して油圧ショベル１に送信して表示装置１５０に表示させるとともに、表示装置３５０に表示する無線信号強度予測演算部１１１ｃとを有している。

表示装置３５０は、作業管理所３内に配置されている。表示装置３５０は、油圧ショベル１や施工支援システム３４０などに関する種々の情報を表示するものであり、例えば、タッチパネル式などの入力も可能なモニタ装置であっても良く、或いは、図示しない操作装置によって設定画面等の操作や入力を行うのもであっても良い。

図１６において、作業管理所３の管理所システム３００Ａにおける電波強度演算システム３１０Ａは、記憶装置３１２Ａの周辺地形データ記憶部１１３ｃに記憶された周辺地形データを取得し（ステップＳ４００）、油圧ショベル１の位置情報を取得して（ステップＳ４１０）、受信電力Ｐｒの演算範囲を選定する（ステップＳ４２０）。

続いて、基地局２の基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０の間の無線通信における距離による距離減衰Ｒを演算する（ステップＳ４３０）。

続いて、基地局２の基地局無線機２２０と油圧ショベル１の無線機１２０を結ぶ線分７１を含む鉛直面における地形の断面形状（標高断面）を演算し（ステップＳ４４０）、第１フレネルゾーン７０を演算して（ステップＳ４５０）、第１フレネルゾーン７０と地形の最も近い位置Ｈ（又は重複する位置Ｈ）を求め、位置Ｈにおける第１フレネルゾーン７０の直径Ａと重複距離ＢとからＢ／Ａを演算する（ステップＳ４６０）。そして、ステップＳ４６０で求めたＢ／Ａと減衰テーブルとから地形減衰Ｆを演算する（ステップＳ４７０）。

続いて、ステップＳ４３０で演算した距離減衰ＲとステップＳ４７０で演算した地形減衰Ｆとから、油圧ショベル１の無線機１２０の無線通信における受信電力Ｐｒを演算する（ステップＳ４８０）。

ここで、ステップＳ４２０で選定した演算範囲の全体に対して受信電力Ｐｒの演算を行ったかどうかを判定し、判定結果がＮＯの場合には判定結果がＹＥＳになるまで、油圧ショベル１（の無線機１２０）が演算範囲の各位置にあると仮定してステップＳ４３０〜Ｓ４８０の処理を繰り返し、判定結果がＹＥＳの場合には、演算結果を基地局２の基地局無線機２２０を介して油圧ショベル１に送信して表示装置１５０に表示させ（ステップＳ４９１）、基地局２の基地局無線機２２０を介して油圧ショベル１の無線機１２０の受信電力の計測値を取得し（ステップＳ５００）、受信電力Ｐｒと受信電力の計測値とを表示装置３５０に表示させる（ステップＳ５１０）。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、油圧ショベル１の無線通信が通信不可となった場合であっても最新の地形データを用いて受信電力Ｐｒを演算することが可能である。また、複数の作業機械（油圧ショベル１を含む）を管理することができるので、各作業機械の位置や電波環境、作業進捗等を考慮した指令を各作業機械のオペレータに出すことができる。

＜その他の実施の形態＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で変形することができる。

例えば、図１７に示すように、実際の通信環境（受信電力の計測値）を受信レベルマップ８０上に表示することにより、さらに精度よく通信状況の健全性を通知することができる。なお、通信環境の良否の判断方法としては、例えば、図１８に示すように、予め定めた時間内で通信が可能であった受信電力（ｄＢｍ）をサンプリングするとともに、図１９に示すように、予め定めた時間内で通信が不可能であった受信電力（ｄＢｍ）をサンプリングし、通信可能と不可の比率が一定以上であった受信電力（ｄＢｍ）以上を良好な通信環境と判定することが考えられる。

次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。

（１）上記の実施の形態では、作業機械（例えば、油圧ショベル１）に設けられ、前記作業機械の作業現場を通信対象範囲とする基地局２に設けられた基地局無線通信装置（例えば、基地局無線機２２０）と無線通信を行う車体無線通信装置（例えば、無線機１２０）と、前記作業機械の前記作業現場における位置情報を取得する車体位置情報取得装置（例えば、自車位置取得部１１２）と、前記作業機械の運転室２３に設けられた表示装置１５０と、記憶装置１１３と、制御装置（例えば、無線信号強度予測演算部１１１）とを備えた作業機械の通信状態通知システムにおいて、前記記憶装置は、前記基地局無線通信装置の位置を記憶する基地局無線通信装置位置記憶部（例えば、基地局無線位置記憶部１１３ｂ）と、前記作業機械の周囲の地形データを記憶する周辺地形データ記憶部１１３ｃとを有し、前記制御装置は、前記基地局無線通信装置位置記憶部に記憶された前記基地局無線通信装置の位置と前記車体位置情報取得装置によって取得された前記作業機械の位置とに基づいて、前記基地局無線通信装置と前記作業機械の距離ｄを演算し、前記距離に基づいて、前記基地局無線通信装置と前記作業機械の車体無線通信装置の一方から他方に送信される通信電波の前記距離による減衰である距離減衰Ｒを演算する距離減衰演算部１１１ｂと、前記周辺地形データ記憶部に記憶された前記地形データに基づいて、前記基地局無線通信装置と前記作業機械の車体無線通信装置の一方から他方に送信される通信電波の地形による減衰である地形減衰Ｆを演算する地形減衰演算部１１１ａと、前記距離減衰演算部によって演算された前記距離減衰と前記地形減衰演算部によって演算された前記地形減衰とに基づいて、前記基地局無線通信装置と前記車体無線通信装置の間の無線通信における受信信号の強度の推定値である無線信号強度予測値を演算し、前記表示装置に表示する無線信号強度予測演算部１１１ｃとを有するものとした。

これにより、通信状況の健全性を通知することによって、通信状況の変化の原因の判断を支援することができる。

（２）また、上記の実施の形態では、（１）の作業機械の通信状態通知システムにおいて、前記無線信号強度予測演算部は、前記作業現場の前記作業機械を含む予め定めた範囲における前記無線信号強度予測値の分布を演算して前記表示装置に表示するものとした。

（３）また、上記の実施の形態では、（１）の作業機械の通信状態通知システムにおいて、前記車体位置情報取得装置、前記記憶装置、前記表示装置、及び、前記制御装置は、前記作業機械に設けられたものとした。

（４）また、上記の実施の形態では、（１）の作業機械の通信状態通知システムにおいて、前記作業機械（例えば、油圧ショベル１）による作業の管理を行う作業管理所３を備え、前記作業管理所は、前記基地局無線通信装置（例えば、基地局無線機２２０）を介して前記車体無線通信装置（例えば、無線機１２０）との無線通信を行うための管理所無線通信装置３２０と、管理所表示装置（例えば、表示装置３５０）と、前記記憶装置３１２Ａと、前記制御装置（例えば、無線信号強度予測演算部１１１Ａ）とを有し、前記記憶装置は、前記基地局無線通信装置位置記憶部（例えば、基地局無線位置記憶部３１２ｂ）と、前記周辺地形データ記憶部１１３ｃとを有し、前記制御装置は、前記作業機械の前記車体位置情報取得装置から前記基地局無線通信装置を介して取得した前記作業機械の位置と前記基地局無線通信装置位置記憶部に記憶された前記基地局無線通信装置の位置とに基づいて、前記基地局無線通信装置と前記作業機械の距離ｄを演算し、前記距離に基づいて前記距離減衰Ｒを演算する前記距離減衰演算部１１１ｂと、前記周辺地形データ記憶部に記憶された前記地形データに基づいて前記地形減衰Ｆを演算する前記地形減衰演算部１１１ａと、前記距離減衰演算部によって演算された前記距離減衰と前記地形減衰演算部によって演算された前記地形減衰とに基づいて前記無線信号強度予測値を演算し、前記無線信号強度予測値の演算結果を前記作業管理所に配置された前記管理所表示装置に表示させるとともに、前記無線信号強度予測値の演算結果を前記基地局無線通信装置を介して前記作業機械に送信し、前記作業機械の運転室に設けられた前記表示装置に表示させる前記無線信号強度予測演算部１１１ｃとを有するものとした。

（５）また、上記の実施の形態では、（１）の作業機械の通信状態通知システムにおいて、前記無線信号強度予測値の演算に反射波の影響を考慮した複数の演算方法のうちの何れか１つを選択的に切り換えて適用する切換部を備えたものとした。

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

１…油圧ショベル、２…基地局、３…作業管理所、１０…下部走行体、１１ａ，１１ｂ…クローラ、１２ａ，１２ｂ…クローラフレーム、１３ａ，１３ｂ…走行油圧モータ、２０…上部旋回体、２１…旋回フレーム、２２…エンジン、３０…フロント作業機、３１…ブーム、３２…ブームシリンダ、３３…アーム、３４…アームシリンダ、３５…バケット、３６…バケットシリンダ、３７…ブームピン、３８…アームピン、３９…バケットピン、４０…油圧回路システム、４１…メイン油圧ポンプ、４２…パイロット油圧ポンプ、６３…ブーム角度センサ、６５…アーム角度センサ、６７…バケットシリンダストロークセンサ、６８…車体傾斜センサ、７０…第１フレネルゾーン、８０…受信レベルマップ、８１…レベルスケール、８２…受信電力演算値通知バー、８３…受信電力計測値通知バー、８４…位置関係通知バー、８５…演算方法選択部、１００，１００Ａ…車載システム、１１０…電波強度演算システム、１１０Ａ…車載コントロールユニット、１１１…無線信号強度予測演算部、１１１，１１１Ａ…無線信号強度予測演算部、１１１ａ…地形減衰演算部、１１１ｂ…距離減衰演算部、１１１ｃ…無線信号強度予測演算部、１１２…自車位置取得部、１１３，３１２，３１２Ａ…記憶装置、１１３ａ…車載無線受信電力記憶部、１１３ｂ…基地局無線位置記憶部、１１３ｃ…周辺地形データ記憶部、１１３ｄ…基地局無線出力電力記憶部、１１３ｅ…車載無線機受信限度記憶部、１２０，３２０…無線機、１４０…施工支援車載システム、１５０，３５０…表示装置、１６０…ＧＰＳ、２２０…基地局無線機、３００，３００Ａ…管理所システム、３１０…地形情報演算システム、３１０Ａ…電波強度演算システム、３１１…地形データ配信処理部、３１２ａ…車両位置記憶部、３１２ｂ…基地局無線位置記憶部、３１２ｃ…航空測量地形記憶部、３１２ｂ…基地局無線位置記憶部、３４０…施工支援システム

Claims (5)

1. 作業機械に設けられ、前記作業機械の作業現場を通信対象範囲とする基地局に設けられた基地局無線通信装置と無線通信を行う車体無線通信装置と、
   前記作業機械の前記作業現場における位置情報を取得する車体位置情報取得装置と、
   前記作業機械の運転室に設けられた表示装置と、
   記憶装置と、
   制御装置と
   を備えた作業機械の通信状態通知システムにおいて、
   前記記憶装置は、前記基地局無線通信装置の位置を記憶する基地局無線通信装置位置記憶部と、前記作業機械の周囲の地形データを記憶する周辺地形データ記憶部とを有し、
   前記制御装置は、前記基地局無線通信装置位置記憶部に記憶された前記基地局無線通信装置の位置と前記車体位置情報取得装置によって取得された前記作業機械の位置とに基づいて、前記基地局無線通信装置と前記作業機械の距離を演算し、前記距離に基づいて、前記基地局無線通信装置と前記作業機械の車体無線通信装置の一方から他方に送信される通信電波の前記距離による減衰である距離減衰を演算する距離減衰演算部と、前記周辺地形データ記憶部に記憶された前記地形データに基づいて、前記基地局無線通信装置と前記作業機械の車体無線通信装置の一方から他方に送信される通信電波の地形による減衰である地形減衰を演算する地形減衰演算部と、前記距離減衰演算部によって演算された前記距離減衰と前記地形減衰演算部によって演算された前記地形減衰とに基づいて、前記基地局無線通信装置と前記車体無線通信装置の間の無線通信における受信信号の強度の推定値である無線信号強度予測値を演算し、前記表示装置に表示する無線信号強度予測演算部とを有することを特徴とする作業機械の通信状態通知システム。
2. 請求項１記載の作業機械の通信状態通知システムにおいて、
   前記無線信号強度予測演算部は、
   前記作業現場の前記作業機械を含む予め定めた範囲における前記無線信号強度予測値の分布を演算して前記表示装置に表示することを特徴とする作業機械の通信状態通知システム。
3. 請求項１記載の作業機械の通信状態通知システムにおいて、
   前記車体位置情報取得装置、前記記憶装置、前記表示装置、及び、前記制御装置は、前記作業機械に設けられたことを特徴とする作業機械の通信状態通知システム。
4. 請求項１記載の作業機械の通信状態通知システムにおいて、
   前記作業機械による作業の管理を行う作業管理所を備え、
   前記作業管理所は、
   前記基地局無線通信装置を介して前記車体無線通信装置との無線通信を行うための管理所無線通信装置と、
   管理所表示装置と、
   前記記憶装置と、
   前記制御装置とを有し、
   前記記憶装置は、前記基地局無線通信装置位置記憶部と、前記周辺地形データ記憶部とを有し、
   前記制御装置は、前記作業機械の前記車体位置情報取得装置から前記基地局無線通信装置を介して取得した前記作業機械の位置と前記基地局無線通信装置位置記憶部に記憶された前記基地局無線通信装置の位置とに基づいて、前記基地局無線通信装置と前記作業機械の距離を演算し、前記距離に基づいて前記距離減衰を演算する前記距離減衰演算部と、前記周辺地形データ記憶部に記憶された前記地形データに基づいて前記地形減衰を演算する前記地形減衰演算部と、前記距離減衰演算部によって演算された前記距離減衰と前記地形減衰演算部によって演算された前記地形減衰とに基づいて前記無線信号強度予測値を演算し、前記無線信号強度予測値の演算結果を前記作業管理所に配置された前記管理所表示装置に表示させるとともに、前記無線信号強度予測値の演算結果を前記基地局無線通信装置を介して前記作業機械に送信し、前記作業機械の運転室に設けられた前記表示装置に表示させる前記無線信号強度予測演算部とを有することを特徴とする作業機械の通信状態通知システム。
5. 請求項１記載の作業機械の通信状態通知システムにおいて、
   前記無線信号強度予測値の演算に反射波の影響を考慮した複数の演算方法のうちの何れか１つを選択的に切り換えて適用する切換部を備えたことを特徴とする作業機械の通信状態通知システム。

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