JP7089550B2

JP7089550B2 - 建設機械

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Publication number: JP7089550B2
Application number: JP2020103572A
Authority: JP
Inventors: 新士石原; 枝穂泉; 靖彦金成
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2022-06-22
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Description

本発明は、建設機械に係り、更に詳しくは、位置や姿勢が変化する作業装置などを自車の位置情報を基に制御する建設機械に関する。

油圧ショベルなどの建設機械の分野では、近年、建設施工に情報通信技術を適用することで多様な情報を効率的に活用して施工の合理化を図る情報化施工の導入が進められている。例えば、ブーム、アーム及びバケットなどの複数部材を連結した多関節型の作業装置の位置や姿勢をオペレータへ表示するマシンガイダンスや、作業装置が目標施工面に沿って動くように制御するマシンコントロールなどのオペレータの操作を支援する機能を有するものがある。

マシンガイダンスやマシンコントロールなどの作業支援を行うときに、施工現場における自車の座標を利用するものを３次元情報化施工（以下、３Ｄ情報化施工と称す）という。３Ｄ情報化施工に対応する建設機械では、自車の位置を取得するために、衛星測位システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を備えている。ＧＮＳＳは、複数の衛星からの測位信号を受信して自車の３次元位置（緯度、経度、高度）を測定するものである。油圧ショベルのように作業装置を備える建設機械では、自車の位置だけでなく、作業装置が向いている方向（方位）も作業支援に必要である。そのため、測位信号を受信するＧＮＳＳアンテナを２つ搭載し、それらが受信した測位信号を基に作業装置の方位を特定する建設機械が公知である。

ＧＮＳＳを利用する関係上、十分な数の衛星からの測位信号を捕捉できない場合には、測位が正常に実行されなくなる。この場合、車体の姿勢（３次元の位置座標や方位など）及び作業装置の姿勢を示す建設機械の３次元空間の姿勢情報を取得することができず、マシンガイダンスやマシンコントロールなどの作業支援を停止せざるを得ない。作業支援の停止頻度が高いと、作業効率が著しく低下することになる。

また、ＧＮＳＳによる測位が実行可能な場合であっても、測位に利用可能な衛星が少ないと、測位結果にばらつきが生じることが知られている。この場合、高精度な位置情報を取得することができず、マシンガイダンスやマシンコントロールの性能が低下する恐れがある。

このような課題に対して、特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１に記載の作業機械の制御システムは、状態検出装置により検出された作業機械の動作情報を用いて、位置検出装置（ＧＮＳＳに相当するもの）により検出された第１位置（ＧＮＳＳの測位結果）に対して平滑化処理を施すことで、位置検出装置の測位結果のばらつきの影響を低減しようとするものである。また、位置検出装置による測位に異常が生じても、作業機械の走行又は旋回（車体の動作）が行われない限り、測位の異常前に平滑化処理で得られた位置情報を継続利用することで、マシンガイダンスやマシンコントロールの継続を可能とするものである。

国際公開第２０１５／１８６８４５号

ところで、建設機械の１つである油圧ショベルの作業装置は金属製の部材で構成されているので、衛星からの測位信号が作業装置によって反射されたり遮断されたりすることがある。油圧ショベルが掘削作業を行う場合、作業装置の上下動が繰り返されるので、測位信号の反射や途絶が繰り返し発生することがある。このような環境下においては、ＧＮＳＳアンテナにより受信可能な測位信号の数が変化するものの、通常、測位演算に利用可能な衛星の数が十分に確保されている。そのため、ＧＮＳＳは、高精度な測位演算（ＲＴＫ－ＦＩＸ解の算出）を継続することが可能である。

ただし、測位に利用可能な衛星の数や配置（衛星測位の環境）が変化するので、ＧＮＳＳの測位結果が異なることがある。例えば、作業装置の動作による測位信号の反射や途絶によって、利用可能な衛星数が減少すると共に衛星配置に偏りが生じると、測位結果が高精度であっても変化することがある。油圧ショベルのマシンガイダンスやマシンコントロールを実現するには、情報化施工の実施要領で規定された厳しい要求精度（例えば、一般的な土木作業で±５ｃｍ）を満足しなくてはならない。しかし、衛星測位の環境の変化によって生じた測位結果の変化が情報化施工の実現に悪影響を及ぼす懸念がある。そのため、油圧ショベル自身の姿勢変化によって衛星測位の演算結果に変化が生じたとしても、高精度な位置情報を取得する方法が求められている。

特許文献１に記載の制御システムでは、位置検出装置（ＧＮＳＳに相当するもの）の測位信号の受信状態などから位置検出装置の測位の状態を判定する。測位の精度が良い状態（Ｆｉｘ）の場合には測位の状態が正常であると判定する一方、測位不可能な状態や測位可能であるが測位の精度が悪い状態の場合には測位の状態が異常であると判定する。判定結果が正常の場合には、作業機械が非走行及び非旋回のときに平滑化処理が実行される。一方、判定結果が異常の場合には、平滑化処理が行われない。

特許文献１に記載の制御システムにおいても、作業装置の動作により測位信号の一部に反射や途絶が生じた場合に、位置検出装置の測位の精度は良い状態（Ｆｉｘ）に維持されることが想定される。この場合、測位の状態が正常であると判定されるので、作業機械が走行及び旋回を行っていない状況下では、平滑化処理が実行される。この平滑化処理の仕方によっては、衛星測位の環境の変化によって生じる位置検出装置の測位結果のばらつきを十分に抑制することができない懸念がある。例えば、時定数の小さなローパスフィルタや移動平均などの平滑化処理では、測位結果のばらつきが大きい場合、測位結果を十分に平滑化することができず、マシンガイダンスなどに用いる位置情報が変動してしまう恐れがある。

たとえ、特許文献１に記載の制御システムで用いられる平滑化処理によって、衛星測位の環境の変化により生じた測位結果のばらつきを抑制できたとしても、オペレータの操作に依らない作業機械の移動が生じた場合には、自車の正確な位置情報を取得することは難しいと思われる。例えば、雨天後の地面などの作業機械が滑りやすい環境下では、作業装置の作業のみでも足回りが滑ることがある。この場合、自車（ＧＮＳＳアンテナ）の位置が移動してしまう。当該制御システムでは、操作レバーの操作の有無に応じて作業機械の非走行及び非旋回を判定し、当該判定結果に応じて平滑化処理の実行や中止などが判定される。作業機械に滑りが生じた場合には、操作レバーが操作されていないので、位置検出装置の演算結果（測位結果）に対して平滑化処理が行われてしまう。このため、ＧＮＳＳアンテナ（自車）の位置が実際に変位しているにもかかわらず、平滑化処理によって応答遅れが発生してしまい、自車の正確な位置情報を得ることは難しい。

本発明は、上記の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、衛星測位の演算結果にばらつきが生じた場合やオペレータの操作に依らない自車の移動が生じた場合でも、自車の正確な位置情報に基づいた建設機械の姿勢情報を取得することができる建設機械を提供することである。

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、車体と、前記車体に俯仰可能に取り付けられた作業装置と、前記車体に取り付けられ、複数の衛星からの測位信号を受信するアンテナと、前記車体の姿勢及び動作に関する情報を検出する第１検出器と、前記作業装置の姿勢に関する情報を検出する第２検出器と、前記車体及び前記作業装置の姿勢を示す姿勢情報を演算する演算装置と備えた建設機械において、前記演算装置は、前記アンテナが受信した前記複数の衛星からの測位信号を基に前記車体の位置及び前記車体の位置の分散値を演算する測位演算を行い、前記第１検出器の検出結果に基づき前記車体が動作している状態か否かを判定する動作判定を行い、前記測位演算により演算された前記車体の位置に対して、前記測位演算により演算された前記車体の位置の分散値の大きさが大きいほど平滑化の度合いを強める第１の平滑化処理による平滑化を行い、前記第１の平滑化処理に対してさらに、前記動作判定により前記車体が動作している状態であると判定されたときよりも前記車体が動作している状態でないと判定されたときの方が強くなるよう平滑度の強さが設定された第２の平滑化処理による平滑化を行い、前記測位演算により演算された前記車体の位置に対する前記第１の平滑化処理および前記第２の平滑化処理による２段階の平滑化処理の結果と前記第１検出器の検出情報と前記第２検出器の検出情報とに基づき前記姿勢情報を演算することを特徴とする。

本発明によれば、衛星測位の環境が悪化することで、測位演算の結果の位置のばらつきが大きくなっても、測位演算の結果の分散値が大きくなるので、その分、測位演算の結果の位置に対する平滑化を強めることで、測位演算の結果の位置のばらつきを抑制した位置情報を得ることができる。また、オペレータの操作に依らない車体の変位が生じた場合には、衛星測位の環境が悪化しない限り、測位演算の結果の分散値はほとんど変化しないので、測位演算の結果の位置に対して測位演算の結果の分散値の大きさに応じた強さの平滑化を行うことで、車体の変位に追従する位置情報を得ることができる。すなわち、衛星測位の演算結果にばらつきが生じた場合やオペレータの操作に依らない自車の変位が生じた場合でも、自車の正確な位置情報に基づいた建設機械の姿勢情報を取得することができる。
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。

本発明の建設機械の第１の実施の形態を適用した油圧ショベルを示す斜視図である。本発明の建設機械の第１の実施の形態の一部を構成するコントローラの機能構成の概略を示すブロック図である。油圧ショベルのフロント作業装置の下げ時におけるＧＮＳＳアンテナの受信可能な衛星の数と配置の一例を示す説明図（上空図）である。図３に示す油圧ショベルのフロント作業装置の上げ時におけるＧＮＳＳアンテナの受信可能な衛星の数と配置の変化の一例を示す説明図（上空図）である。図３及び図４に示す受信可能な衛星の数と配置の差異に応じた測位結果の違いを示す説明図である。図２に示すコントローラのポジショニング演算部の機能構成の詳細を示すブロック図である。図６に示すコントローラの位置補正演算部の一部を構成する第１平滑化処理部の機能構成を示すブロック図である。図６に示すコントローラの位置補正演算部の一部を構成する第２平滑化処理部の第１例の機能構成を示すブロック図である。図６に示すコントローラの位置補正演算部の一部を構成する第２平滑化処理部の第２例の機能構成を示すブロック図である。本発明の建設機械の第１の実施の形態におけるコントローラのポジショニング演算部の演算処理の手順の一例を示すフローチャートである。油圧ショベルの掘削作業時（走行や旋回無し）におけるＧＮＳＳアンテナの受信可能な衛星の数と配置（衛星測位の環境）に関する時系列の変化の一例を示す説明図である。図１１に示す衛星測位の環境の時系列の変化に対する測位システムの演算結果（位置とその分散）の一例を示す説明図である。図１２に示す測位システムの演算結果の位置に対する比較例（公知技術）の平滑化処理の結果の一例を示す説明図である。図１２に示す測位システムの演算結果の位置に対する第１の実施の形態に係る第１平滑化処理部の処理結果の一例を示す説明図である。作業中の油圧ショベルの滑り（車体の変位）の発生および衛星測位の環境に関する時系列の変化の一例を示す説明図である。図１５に示す油圧ショベルの変位および衛星測位の環境の時系列の変化に対する測位システムの演算結果（位置とその分散）の一例を示す説明図である。図１６に示す測位システムの演算結果の位置に対する比較例（公知技術）の平滑化処理の結果の一例を示す説明図である。図１６に示す測位システムの演算結果の位置に対する第１の実施の形態に係る第１平滑化処理部の処理結果の一例を示す説明図である。油圧ショベルの移動及び作業装置の動作が行われた場合における測位システムの演算結果（位置とその分散）の一例を示す説明図である。図１９に示す測位システムの演算結果の位置に対する比較例（公知技術）の平滑化処理の結果の一例を示す説明図である。図１９に示す測位システムの演算結果の位置に対する第１の実施の形態に係る第１平滑化処理部の処理結果の一例を示す説明図である。本発明の建設機械の第１の実施の形態の変形例におけるコントローラの機能構成を示すブロック図である。本発明の建設機械の第２の実施の形態におけるコントローラの機能構成を示すブロック図である。図２３に示すコントローラの位置補正演算部の一部を構成する第１平滑化処理部の第１例の機能構成を示すブロック図である。図２３に示すコントローラの位置補正演算部の一部を構成する第１平滑化処理部の第２例の機能構成を示すブロック図である。本発明の建設機械の第３の実施の形態におけるコントローラの機能構成を示すブロック図である。

以下、本発明の建設機械の実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態においては、建設機械の一例として油圧ショベルを例に挙げて説明する。

［第１の実施の形態］
まず、本発明の建設機械の第１の実施の形態としての油圧ショベルの概略構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の建設機械の第１の実施の形態を適用した油圧ショベルを示す斜視図である。図２は本発明の建設機械の第１の実施の形態の一部を構成するコントローラの機能構成の概略を示すブロック図である。ここでは、運転席に着座したオペレータから見た方向を用いて説明する。

図１において、建設機械としての油圧ショベルは、掘削作業等を行うためのフロント作業装置１と、フロント作業装置１が俯仰可能に取り付けられた車体とで構成されている。車体は、自走可能な下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とで構成されている。車体は、下部走行体２の走行動作や上部旋回体３の旋回動作の各動作に伴い変位するものである。

フロント作業装置１は、複数の被駆動部材を垂直方向に回動可能に連結することで構成された多関節型の作業装置である。複数の被駆動部材は、例えば、ブーム６、アーム７、作業具としてのバケット８とで構成されている。ブーム６の基端部は、上部旋回体３の前部に回動可能に支持されている。ブーム６の先端部には、アーム７の基端部が回動可能に支持されている。アーム７の先端部には、バケット８が回動可能に支持されている。ブーム６、アーム７、バケット８はそれぞれ、油圧アクチュエータであるブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２によって駆動される。

下部走行体２は、例えば、クローラ式の走行装置１４（一方側のみ図示）を備えている。走行装置１４は、油圧アクチュエータである走行油圧モータ１４ａによって駆動する。

上部旋回体３は、例えば、油圧アクチュエータである旋回油圧モータ４によって下部走行体２に対して旋回駆動されるように構成されている。上部旋回体３は、オペレータが搭乗する運転室１６と、各種機器を収容する機械室１７とを備えている。

運転室１６には、各油圧アクチュエータ４、１０、１１、１２、１４ａを操作するための操作装置１８ａ、１８ｂが設けられている。各操作装置１８ａ、１８ｂは、例えば、前後左右に傾倒可能な操作レバーを有する電気式の操作レバー装置である。電気式の操作レバー装置１８ａ、１８ｂは、操作レバーの傾倒方向および傾倒量、すなわち操作方向および操作量を電気的に検出する検出装置（図示せず）を有しており、検出した操作方向および操作量に応じた操作信号をコントローラ４０（図２参照）へ電気配線を介して出力する。操作レバー装置１８ａ、１８ｂの前後方向の操作および左右方向の操作はそれぞれ、各油圧アクチュエータ４、１０、１１、１２、１４ａの操作として割り当てられている。すなわち、操作レバー装置１８ａ、１８ｂの各操作は、フロント作業装置１の操作や車体の一部を構成する上部旋回体３の操作などとして割り当てられている。また、運転室１６には、各種情報の表示や入力が可能なモニタ１９（図２参照）が設置されている。

機械室１７には、エンジンや電動機などの原動機２１や原動機２１により駆動される油圧ポンプ装置２２などが配置されている。油圧ポンプ装置２２から吐出された圧油が油圧アクチュエータ４、１０、１１、１２、１４ａの各々に供給されることで各油圧アクチュエータ４、１０、１１、１２、１４ａが駆動する。各油圧アクチュエータ４、１０、１１、１２、１４ａの駆動は、各油圧アクチュエータ４、１０、１１、１２、１４ａに対応する制御弁の集合体である制御弁ユニット２３によって制御される。制御弁ユニット２３を構成する各制御弁は、対応する油圧アクチュエータ４、１０、１１、１２、１４ａに対して油圧ポンプ装置２２から供給される圧油の方向及び流量を制御するものである。各制御弁の駆動は、例えば、パイロットポンプ（図示せず）から電磁比例弁（図示せず）を介して出力される操作パイロット圧により制御される。各電磁比例弁が操作装置１８ａ、１８ｂからの操作信号に基づいてコントローラ４０により制御されることで、制御弁ユニット２３の各制御弁を介して各油圧アクチュエータ４、１０、１１、１２、１４ａの動作が制御される。

上部旋回体３には、図１及び図２に示すように、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）２５が設置されている。慣性計測装置（以下、車体ＩＭＵと称する）２５は上部旋回体３（車体）の角速度及び加速度（車体の動作に関する情報）を計測するものである。車体ＩＭＵ２５は、上部旋回体３が静止している場合、車体ＩＭＵ２５に設定されたＩＭＵ座標系における重力加速度の方向（鉛直下向きの方向）および車体ＩＭＵ２５の取付状態（車体ＩＭＵ２５と上部旋回体３との相対的な位置関係）に基づいて、車体の姿勢に関する情報としての上部旋回体３の前後方向への傾き（ピッチ角）および左右方向（幅方向）への傾き（ロール角）をそれぞれ検出することが可能である。すなわち、車体ＩＭＵ２５は、車体の姿勢及び動作に関する情報を検出する検出器として機能する。車体ＩＭＵ２５は、検出結果をコントローラ４０へ出力する。なお、本実施の形態においては、車体ＩＭＵ２５が上部旋回体３のピッチ角及びロール角の演算機能を実装しているものを想定している。しかし、車体ＩＭＵ２５が当該角度の演算機能を内蔵していない場合には、コントローラ４０が当該角度の演算機能を有するように構成すればよい。

フロント作業装置１の構成部材であるブーム６、アーム７、バケット８にはそれぞれ、各構成部材の角速度及び加速度を計測する慣性計測装置２６、２７、２８が設置されている。これら３つの慣性計測装置２６、２７、２８で構成された計測装置は、フロント作業装置１の姿勢に関する情報を検出する検出器として機能する。これら３つの慣性計測装置２６、２７、２８を区別するため、ブーム６用の慣性計測装置２６をブームＩＭＵ、アーム７用の慣性計測装置２７をアームＩＭＵ、バケット８用の慣性計測装置２８をバケットＩＭＵと称する。ブームＩＭＵ２６、アームＩＭＵ２７、バケットＩＭＵ２８はそれぞれ検出結果をコントローラ４０へ出力する。ブームＩＭＵ２６、アームＩＭＵ２７、バケットＩＭＵ２８の３つのＩＭＵを備えた計測装置は、フロント作業装置１の姿勢に関する情報を検出する検出器として機能する。また、ブームＩＭＵ２６、アームＩＭＵ２７、バケットＩＭＵ２８の３つのＩＭＵに車体ＩＭＵ２５を加えた構成の計測装置は、建設機械の３次元空間の姿勢に関する情報を検出する検出器として機能する。

また、上部旋回体３には、衛星からの測位信号を受信可能な２つのＧＮＳＳアンテナ３１、３２が取り付けられている。各ＧＮＳＳアンテナ３１、３２が受信した測位信号は、図２に示すＧＮＳＳ受信機３３に入力される。ＧＮＳＳ受信機３３は、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２が受信した測位信号を基に、アンテナ座標（車体の特定部分の位置）の演算や上部旋回体３（車体）の方位角の演算などの測位演算を実行するものである。ＧＮＳＳアンテナ３１、３２とＧＮＳＳ受信機３３は、油圧ショベルに対する衛星測位を行う測位システム３０（図６参照）を構成している。ＧＮＳＳ受信機３３は、上述の位置および方位角の演算に統計処理を用いているので、当該位置および方位角に加えてそれらの分散値も同時に計算している。また、ＧＮＳＳ受信機３３は、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２（車体）の位置だけでなく、速度も演算可能である。ＧＮＳＳ受信機３３は、測位演算の演算結果であるＧＮＳＳアンテナ３１、３２（車体）の位置及び速度や上部旋回体３（車体）の方位角、並びに、それらの分散値をコントローラ４０へ出力する。

ＧＮＳＳ受信機３３（測位システム３０）は、現場内に設置されたＧＮＳＳ固定局に無線通信を介して接続することで、ＲＴＫ（Real Time Kinematic）測位を実行することが可能である。ＧＮＳＳ固定局がない現場の場合には、インターネットを介して電子基準局の情報を取得するネットワーク型ＲＴＫを利用した測位を実行することが可能である。以下、現場内の固定局の有無を問わず、ＧＮＳＳ受信機３３がＲＴＫ測位を実行可能であることを想定する。

コントローラ４０は、図２に示すように、ＧＮＳＳ受信機３３の演算結果、及び、車体ＩＭＵ２５、ブームＩＭＵ２６、アームＩＭＵ２７、バケットＩＭＵ２８の検出結果などに基づき、油圧ショベルの動作を制御するものである。コントローラ４０は、ハード構成として例えば、ＲＡＭやＲＯＭ等からなる記憶装置４１と、ＣＰＵまたはＭＰＵ等からなる処理装置４２とを備えている。記憶装置４１には、油圧ショベルの動作制御に必要なプラグラムや各種情報が予め記憶されている。処理装置４２は、記憶装置４１からプログラムや各種情報を適宜読み込み、当該プログラムに従って処理を実行することで以下の機能を含む各種機能を実現する。

コントローラ４０は、処理装置４２により実行される機能の一部として、ポジショニング演算部５１、施工目標面演算部５２、モニタ表示制御部５３、油圧システム制御部５４を有している。

ポジショニング演算部５１は、ＧＮＳＳ受信機３３の演算結果、及び、車体ＩＭＵ２５、ブームＩＭＵ２６、アームＩＭＵ２７、バケットＩＭＵ２８の検出結果に基づき、作業現場内における車体の姿勢（３次元の位置座標や方位など）及びフロント作業装置１の姿勢を示す油圧ショベルの３次元空間の姿勢情報を演算するものである。ポジショニング演算部５１は、施工目標面演算部５２、モニタ表示制御部５３、油圧システム制御部５４へ演算結果を出力する。油圧ショベルの実際の位置や姿勢に対するポジショニング演算部５１の演算結果の正確性は、これら各部の演算や制御に影響を与えてしまう。そのため、ポジショニング演算部５１の演算結果は高精度に維持されることが求められている。ポジショニング演算部５１の構成の詳細は後述する。

施工目標面演算部５２は、記憶装置４１に予め記憶されている３次元施工図面などの施工情報、および、ポジショニング演算部５１の演算結果の油圧ショベルの姿勢情報に基づき、施工対象の目標形状を定義する施工目標面を演算するものである。施工情報は、例えば、入力デバイスとしてモニタ１９などを介して施工管理者が入力したものである。施工目標面演算部５２は、さらに、施工目標面と参照点（例えば、バケット８の爪先）との距離を算出する。なお、施工目標面は、オペレータがモニタ１９を操作してその場で設定することも可能である。施工目標面演算部５２は、モニタ表示制御部５３及び油圧システム制御部５４へ演算結果を出力する。

モニタ表示制御部５３は、運転室１６内のモニタ１９の表示を制御するものである。モニタ表示制御部５３は、施工目標面演算部５２の演算結果である施工目標面およびポジショニング演算部５１の演算結果である油圧ショベルの姿勢情報に基づきオペレータに対する操作支援の指示内容を演算し、演算結果をモニタ１９に表示する。モニタ表示制御部５３は、例えば、フロント作業装置１の姿勢ならびにフロント作業装置１のバケット８の先端位置や角度をモニタ１９に表示することで、オペレータの操作を支援するマシンガイダンスシステムとしての機能の一部を担っている。ＧＮＳＳ受信機３３の測位結果に異常が生じた場合、モニタ１９に警告を表示することでガイダンス機能の中断をオペレータに伝えることが可能である。モニタ１９は、画面表示だけでなく、音声を出力することで、作業指示や注意喚起を行うように構成することも可能である。また、モニタ１９は、単なる表示デバイスではなく、タッチパネルを備えることで入力デバイスとして利用可能であることが望ましい。モニタ１９は、例えば、運転室１６内に据え付けた構成や可搬性のタブレット端末を運転室１６内に着脱可能に設置する構成も可能である。

油圧システム制御部５４は、油圧ポンプ装置２２、複数の油圧アクチュエータ４、１０、１１、１２、１４ａ、制御弁ユニット２３を含む油圧システムを制御するものである。油圧システム制御部５４は、例えば、施工目標面演算部５２の演算結果である施工目標面およびポジショニング演算部５１の演算結果である油圧ショベルの姿勢情報に基づき油圧ショベルの動作を演算し、演算結果の動作を実現するように油圧システムを制御する。具体的には、油圧システム制御部５４は、バケット８の先端が施工目標面に一定以上接近しないように動作に制限をかけたり、バケット８が施工目標面に沿って動くよう制御したりするマシンコントロールシステムとしての機能の一部を担っている。油圧システム制御部５４は、ＧＮＳＳ受信機３３の測位結果に異常が生じてモニタ表示制御部５３がモニタ１９に警告を表示させる場合には、マシンコントロール機能を停止させることが望ましい。

以下、施工目標面演算部５２とモニタ表示制御部５３の両機能を併せたものをマシンガイダンスシステムと呼ぶ。また、施工目標面演算部５２と油圧システム制御部５４の両機能を併せたものをマシンコントロールシステムと呼ぶ。

本実施の形態においては、ポジショニング演算部５１を有するコントローラ４０とＧＮＳＳ受信機３３とが、油圧ショベルの姿勢情報を演算する演算装置を構成している。また、本実施の形態においては、１つのコントローラ４０が図２に示す機能部をすべて実行するように構成しているが、各機能部をそれぞれ異なるコントローラで実行する構成も可能である。各機能部が別々のコントローラによって実装される場合、ポジショニング演算部５１を実装したコントローラとＧＮＳＳ受信機３３とが油圧ショベルの姿勢情報を演算する演算装置を構成する。

次に、コントローラによるマシンガイダンスやマシンコントロールの実行に影響を及ぼす衛星測位の環境に関する問題点を図３～図５を用いて説明する。なお、図３～図５は、問題点となる現象を説明するために誇張した状態で示している。

コントローラ４０のポジショニング演算部５１は、油圧ショベルの姿勢情報を演算するために、衛星の測位信号を利用したＧＮＳＳ受信機３３（測位システム３０）の演算結果を用いている。ポジショニング演算部５１の演算結果の姿勢情報は、モニタ表示制御部５３および油圧システム制御部５４で用いられる。ＧＮＳＳアンテナ３１、３２に実際上の変位が生じていないのに、測位システム３０の演算結果の位置がばらつくと、当該ばらつきの影響がポジショニング演算部５１の演算結果に及ぶことで、モニタ表示制御部５３によってモニタ１９に表示される油圧ショベルのバケット８の爪先位置が実際の位置から変動してしまい、適切なマシンガイダンスの実行が困難になる懸念がある。また、油圧システム制御部５４により制御されるバケット８の爪先位置が実際の位置とは異なってしまい、仕上げ面が波打つような形状になってしまう懸念がある。実際上の変位がないのに測位システム３０の演算結果がばらつく要因として以下のことが挙げられる。

フロント作業装置１を構成するブーム６、アーム７、バケット８の被駆動部材は金属製の部材で構成されているので、フロント作業装置１の上げ動作により衛星からの測位信号が反射されたり遮断されたりすることがある。油圧ショベルの掘削動作においては、フロント作業装置１の上下動作（俯仰動）が繰り返されるので、測位信号の反射や途絶が繰り返し発生する懸念がある。このような状況下では、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２が受信可能な測位信号の数が増減する。このような状況であっても、通常、測位システム３０の測位演算に利用可能な十分な衛星数を確保できるので、測位システム３０は高精度な測位演算（ＲＴＫ－ＦＩＸ解の算出）を継続することができる。しかし、衛星の数や配置、すなわち衛星測位の環境が変化することで、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２の位置の実際上の変位がなくとも、異なる値の測位結果が得られることがある（測位結果にばらつきが生じることがある）。この現象を以下で説明する。

図３には、油圧ショベルがフロント作業装置１を下げている状態のときに、ＧＮＳＳアンテナの受信可能な衛星の数や配置（衛星測位の環境）を模式的に表した上空図が示されている。この場合、フロント作業装置１が上空を遮らないので、ＧＮＳＳ受信機３３は、良好な衛星測位の環境下（多数の衛星、且つ、偏りのない衛星配置）での測位演算を実行することができる。

一方、図４には、図３に示す油圧ショベルが移動せずにフロント作業装置１を上げている状態のときの衛星測位の環境を示した上空図が示されている。フロント作業装置１の上げ動作によって、黒塗りの領域Ｚで示された特定領域（特定方向）からの測位信号が遮蔽されてしまう。このような状況下では、幾つかの衛星の測位信号を利用できないものの受信可能な衛星が十分にあるので、ＧＮＳＳ受信機３３は高精度の測位演算（ＲＴＫ－ＦＩＸ解の算出）を継続することはできる。しかし、図３に示す状況と比べると、受信可能な衛星数が少なくなり、衛星の幾何学的配置に偏りが生じて衛星測位の環境の指標（ＤＯＰ：Dilution Of Precision）が悪化するので、ＧＮＳＳ受信機３３の測位演算の結果に差が現れる。

図５は、図３に示す状況から図４に示す状況へと変化したときの測位演算の結果の差を模式的に示したものである。なお、ＧＮＳＳ受信機３３の測位演算は３次元空間の位置を演算するが、説明の簡略化のために、Ｘ－Ｙの２次元平面上で考える。図５中、点ＡはＧＮＳＳアンテナの真の位置（ＧＮＳＳアンテナは静止状態）、点Ｂｖ及び実線Ｂｄはそれぞれ図３に示す衛星測位の環境下での測位演算の結果である位置の平均値及び誤差楕円（位置の分散）、点Ｃｖ及び領域Ｃｄはそれぞれ図４に示す衛星測位の環境下での測位演算の結果である位置の平均値及び誤差楕円（位置の分散）を示している。

図３に示す上空図のように衛星配置の偏りが小さい場合には、誤差楕円Ｂｄは真円（３次元空間では球）に近い形状になる。ＲＴＫ－ＦＩＸの測位精度が維持されている場合、点Ａ（真のアンテナ位置）と点Ｂｖ（位置の平均値）との差（Ａ－Ｂｖ）は±２ｃｍ程度に収まる。一方、図３に示す上空図と比べて、衛星の数及び配置が異なる図４に示す上空図の場合、測位演算の結果である位置の平均値Ｃｖが点Ｂｖとは異なると共に、誤差楕円Ｃｄが衛星配置の偏りに応じて特定方向に延びた形状となる。また、点Ａ（真のアンテナ位置）に対する点Ｃｖ（測位結果の平均値）の差（Ａ－Ｃｖ）が図３に示す上空図のときの差（Ａ－Ｂｖ）よりも大きくなる。なお、衛星測位の環境が変化しても、ＲＴＫ－ＦＩＸの測位精度が維持されている限り、点Ｂｖと点Ｃｖの差も数ｃｍに収まる。

しかし、油圧ショベルのマシンガイダンスやマシンコントロールを実現するには、情報化施工の実施要領の要求精度（一般的な土木作業で±５ｃｍ）を満足しなくてはならず、測位演算の結果の僅かな差も無視することができない。図３に示す衛星測位の環境下で得られた測位演算の結果（平均値及び誤差楕円）と図４に示す衛星測位の環境下で得られた測位演算の結果（平均値及び誤差楕円）との差を考慮せずにマシンガイダンスなどを実行すると、目標とする施工面を掘り過ぎてしまい、施工のやり直しが必要になる懸念がある。このため、衛星測位の環境の変化により生じる測位システム３０の測位演算の結果のばらつきを抑制する必要がある。

また、マシンガイダンスなどを実現するには、オペレータの操作に応じて車体（ＧＮＳＳアンテナ）の位置が実際に移動（変位）したときに、マシンガイダンスなどで利用する各種情報も実際の変位に追従することが求められる。例えば、油圧ショベルが走行や旋回を行うときには、当該各種情報が走行や旋回に応じた変位に追従することが求められる。また、油圧ショベルが走行や旋回を行わずにフロント作業装置１の動作のみを行うことで車体に滑りが生じ、ＧＮＳＳアンテナがオペレータの操作に依らずに変位したときでも、マシンガイダンスなどで利用する各種情報が実際の変位に追従することが求められる。

また、油圧ショベルでは、走行や旋回が行われていない場合でも、ＧＮＳＳアンテナの実際上の位置がフロント作業装置１の動作などに起因した振動によって僅かに変位することがある。このとき、測位システム３０の測位結果は、油圧ショベルの振動に起因した実際の変位によってばらつくことがある。マシンガイダンスなどを実現するには、油圧ショベルの振動に起因した測位システム３０の測位結果のばらつきを抑制する必要がある。

このように、マシンガイダンスやマシンコントロールに用いられる各種情報を実際上の情報に対して高精度に維持することが求められている。そこで、本実施の形態のコントローラ４０は、衛星測位の環境の変化及び車体（上部旋回体３）の動作の有無に応じて、測位システム３０の測位結果を補正するように構成されている。

次に、本発明の建設機械の第１の実施の形態におけるコントローラのポジショニング演算部の機能構成の詳細を図６～図９を用いて説明する。図６は図２に示すコントローラのポジショニング演算部の機能構成の詳細を示すブロック図である。図７は図６に示すコントローラの位置補正演算部の一部を構成する第１平滑化処理部の機能構成を示すブロック図である。図８は図６に示すコントローラの位置補正演算部の一部を構成する第２平滑化処理部の第１例の機能構成を示すブロック図である。図９は図６に示すコントローラの位置補正演算部の一部を構成する第２平滑化処理部の第２例の機能構成を示すブロック図である。

図６において、コントローラ４０のポジショニング演算部５１は、測位システム３０の演算結果の位置を補正する位置補正演算部６１と、位置補正演算部６１の演算結果である補正位置と各ＩＭＵ２５、２６、２７、２８の検出結果とを基に、油圧ショベル（フロント作業装置１及び車体）の３次元空間の姿勢を示す姿勢情報を演算する３次元姿勢演算部６２とを有している。

位置補正演算部６１は、衛星測位の環境（ＧＮＳＳアンテナ３１、３２が受信可能な衛星の数や配置など）および車体の動作（走行や旋回など）の有無に応じて、測位システム３０の演算結果の位置を補正することで、車体の所定部分（ＧＮＳＳアンテナ３１、３２）の補正位置を取得するものである。位置補正演算部６１は、測位システム３０の演算結果の位置に対して、衛星測位の環境に応じた平滑化処理と車体動作の有無に応じた平滑化処理の２段階の平滑化処理を行うことを特徴としている。具体的には、位置補正演算部６１は、例えば、車体の動作（変位）の有無を判定する動作判定部６４と、測位システム３０の演算結果の位置に対して、衛星測位の環境に応じた平滑化処理（第１の平滑化処理）を行う第１平滑化処理部６５と、動作判定部６４の判定結果に応じた平滑化処理（第２の平滑化処理）を行う第２平滑化処理部６６とを有している。位置補正演算部６１は、演算結果の補正位置を３次元姿勢演算部６２へ出力する。

動作判定部６４は、車体ＩＭＵ２５の検出結果である車体（上部旋回体３）の角速度及び加速度に基づき、車体（上部旋回体３）の動作の有無を判定するものである。動作判定部６４は、判定結果を第２平滑化処理部６６へ出力する。車体が動作している場合、例えば、車体の走行や旋回などが行われている場合、車体に取り付けられているＧＮＳＳアンテナ３１、３２の実際の位置は車体の動作に伴い変化する。一方、車体が動作していない（静止している）場合、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２の実際の位置は変化しないと想定される。

動作判定部６４は、例えば、車体ＩＭＵ２５の検出結果の角速度及び加速度がそれぞれ対応する閾値を超えた場合には車体が動作している状態であると判定する一方、それ以外（閾値以下）の場合には車体が動作してない（静止している）状態であると判定する。より具体的には、車体ＩＭＵ２５が検出した３軸の加速度の合成値Ａｃｃが重力加速度ｇと一致しない場合、もしくは、３軸のいずれかの角速度が０でない場合、車体が動作している状態であると判定する。ただし、車体ＩＭＵ２５の検出値には、バイアス（定常的な誤差）が存在したり、センサノイズが含まれていたりするので、判定には閾値を設けることが望ましい。例えば、加速度閾値をＡ_th、角速度閾値をω_thとし、次の（式１）～（式５）のいずれかの式が成立する場合には、車体が動作している状態であると判定する。

Ａｃｃ＞ｇ＋Ａ_th … （式１）
Ａｃｃ＜ｇ－Ａ_th … （式２）
｜ωｘ｜＞ ω_th … （式３）
｜ωｙ｜＞ ω_th … （式４）
｜ωｚ｜＞ ω_th … （式５）

なお、ωｘ、ωｙ、ωｚはそれぞれ、車体ＩＭＵ２５のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の角速度の検出値である。

第１平滑化処理部６５は、測位システム３０の演算結果の１つである位置ｐ（ＧＮＳＳアンテナ３１、３２の位置）に対して、測位システム３０の測位演算のもう１つの結果である位置の分散値Ｒｐが大きいほど平滑化を強める第１の平滑化処理を行うものである。前述したように、測位システム３０の衛星測位の環境の良し悪しを示す指標（ＤＯＰ）が悪化すると、測位システム３０の測位演算の結果である位置ｐのばらつきが大きくなると共に、当該測位演算のもう１つの結果である位置の分散値Ｒｐも大きくなる。第１の平滑化処理は、この事実を利用するものであり、測位システム３０の演算結果の分散値Ｒｐの大きさに応じて平滑化の強さを変化させることで、衛星測位の環境に応じて生じる測位システム３０の演算結果の位置ｐのばらつきを抑制するものである。第１平滑化処理部６５は、第１の平滑化処理により得られた第１補正位置ｐｃ１を第２平滑化処理部６６へ出力する。

具体的には、第１平滑化処理部６５の第１例として、例えば図７に示すように、入力される分散値Ｒｐが大きくなるほど大きな時定数を出力する時定数決定テーブル６５１と、時定数決定テーブル６５１からの入力に応じて時定数を変更可能な時定数変更ローパスフィルタ（以下、時定数変更ＬＰＦという）６５２とで構成することが可能である。時定数決定テーブル６５１の入力値は、測位システム３０の演算結果である位置の分散値Ｒｐであり、正値しかとらない。時定数決定テーブル６５１には、測位システム３０の演算結果の分散値Ｒｐがコントローラ４０の制御周期（演算周期）ごとに逐次入力される。時定数決定テーブル６５１は、測位システム３０からの分散値Ｒｐに基づき決定した時定数を時定数変更ＬＰＦ６５２へ逐次出力する。時定数変更ＬＰＦ６５２の時定数は正である必要があるので、時定数決定テーブル６５１では時定数の最小値として０よりも大きい値が設定されている。時定数変更ＬＰＦ６５２は、コントローラ４０の制御周期（演算周期）ごとに、時定数決定テーブル６５１からの入力に応じて時定数を変更して測位システム３０の演算結果の位置ｐに対する処理を行う。これにより、測位システム３０の演算結果の位置ｐに対して、測位システム３０の演算結果の分散値Ｒｐが大きいほど平滑化を強める第１の平滑化処理を行うことが可能である。

また、第１平滑化処理部６５の第２例として、例えば、測位システム３０の演算結果の位置とその分散を利用するカルマンフィルタ（以下、ＫＦという）によって構成することが可能である。ＫＦを用いることで、測位システム３０の演算結果の位置ｐに対して、測位システム３０の演算結果の分散値Ｒｐが大きいほど平滑化を強める第１の平滑化処理を行うことが可能である。

ＫＦは、一般に、次の（式６）の状態方程式と（式７）の観測方程式を扱うものである。

ｘ_ｋ＝Ｆ_k-1ｘ_k-1 ＋ｗ_k-1 … （式６）
ｙ_ｋ＝Ｈ_ｋｙ_ｋ＋ｖ_ｋ … （式７）

ここで、ｘ_ｋは状態ベクトル、ｙ_ｋは観測ベクトル、ｗ_k-1はプロセス雑音、ｖ_ｋは観測雑音、Ｆ_k-1は遷移行列、Ｈ_ｋは観測行列である。なお、添え字のｋやｋ－１は時刻を意味する。プロセス雑音ｗ_ｋの分散はＱ_ｋ、観測雑音ｖ_ｋの分散はＲ_ｋで与えられるものとする。

以上の準備の下、ＫＦの更新式は（式８）で、更新に利用されるゲインは（式９）で与えることができる。

なお、予測値^ｘ_k|k-1（「^」はハット）は、１時刻前の更新値^{^}ｘ_k-1|k-1に対して、次式の（式１０）で与えることができる。

また、ある時刻ｋの位置ベクトルをｐ_ｋとすると、１時刻前の時刻ｋ－１の位置ｐ_k-1が何らかの雑音の影響で駆動されるとして、状態方程式を（式１１）のダイナミクスで表現できる。

ｐ_ｋ＝ｐ_k-1 ＋ｗｐ_k-1 … （式１１）

ここで、ｗｐ_k-1は、配置に関するプロセス雑音である。このプロセス雑音ｗｐ_k-1の分散が上記のＱ_k-1に相当する。

また、観測方程式は、時刻ｋの位置情報ｐ_ｋに観測雑音ｖｐ_ｋの影響を受けるものとして、以下の（式１２）で与えることができる。

ｙ_ｋ＝ｐ_ｋ＋ｖｐ_ｋ … （式１２）

ここで、観測雑音ｖｐ_ｋの分散は上記のＲ_ｋに相当する。

（式６）において、状態ベクトルをｘ_ｋ＝ｐ_ｋ、遷移行列をＦ_k-1＝Ｉ、プロセス雑音をｗ_k-1＝ｗｐ_k-1とすれば、（式１１）になる。また、（式７）において、観測行列をＨ_ｋ＝Ｉ、観測雑音をｖ_ｋ＝ｖｐ_ｋとすれば（式１２）になる。なお、Ｉは単位行列である。

以上の準備によって、測位システム３０の演算結果の分散値が大きいほど平滑化を強める第１の平滑化処理を行う第１平滑化処理部６５としてＫＦを適用することができる。

ここで、分散Ｒ_ｋは、ＫＦを設計する際に設計者が何らかの値を設定するものであり、一般的に、一定値に設定することが多い。それに対して、本実施の形態においては、ＫＦの分散Ｒ_ｋとして、測位システム３０の演算結果の分散を用いる。このため、本実施の形態に係る第１平滑化処理部６５に適用したＫＦでは、分散Ｒ_ｋが衛星測位の環境の変化に応じて逐次変更されることになる。

（式８）によれば、各時刻において、測位システム３０から受け取った位置情報ｙ_ｋに更新ゲインＫ_ｋを掛けた値が推定値^{^}ｘ_k|kに反映される。また、（式９）によれば、更新ゲインＫ_ｋは、観測雑音の分散Ｒ_ｋの逆行列（割り算）を基に算出される。これは、観測雑音の分散Ｒ_ｋ（測位システム３０の測位演算の結果の分散）が大きくなると、その分、更新ゲインＫ_ｋが小さくなることを意味する。以上から、観測雑音の分散Ｒ_ｋが大きくなると、測位システム３０からの位置情報ｙ_ｋが推定値^{^}ｘ_k|kに反映されにくくなることがわかる。すなわち、このＫＦは、測位システム３０の演算結果の分散値が大きいほど平滑化を強める第１の平滑化処理を実現することができ、図７に示す第１例の時定数変更ＬＰＦ６５２を含む構成と同様の平滑化効果を得ることができる。

また、第１平滑化処理部６５の第２例の第１変形例として、測位システム３０からの入力情報として位置に加えて速度の情報も用いるＫＦによって構成することが可能である。

位置ベクトルをｐ_ｋ、速度ベクトルをｖ_ｋ、コントローラ４０の演算周期をΔｔとすると、次の（式１３）でダイナミクスを表現できる。

ここで、ｗｐ_k-1は位置に関するプロセス雑音、ｗｖ_k-1は速度に関するプロセス雑音である。

これらのプロセス雑音の分散Ｑ_k-1は、次の（式１４）で与えられる。

なお、Ｑ^ｐ _k-1はｗｐ_k-1の分散、Ｑ^ｖ _k-1はｗｖ_k-1の分散である。

また、観測方程式を次の（式１５）で与えることができる。

ここで、ｖｖ_ｋは速度に関する観測雑音である。

位置及び速度に関する観測雑音の分散Ｒ_ｋは、次の（式１６）で与えられる。

なお、Ｒ^ｐ _ｋはｖｐ_ｋの分散、Ｒ^ｖ _ｋはｖｖ_ｋの分散である。Ｒ^ｐ _ｋおよびＲ^ｖ _ｋはそれぞれ、測位システム３０の演算結果の分散を用いる。

状態方程式の（式６）において、状態ベクトルｘ_ｋ、遷移行列Ｆ_ｋ、プロセス雑音ｗ_k-1を次のようにおけば、（式１３）になる。

また、観測方程式の（式７）において、観測行列Ｈ_ｋ、観測雑音ｖ_ｋを次のようにおけば、（式１５）になる。

以上から、測位システム３０の演算結果の位置及び速度の両方を用いる構成の第１平滑化処理部６５として、上述の式を採用するＫＦを適用することができる。ＫＦの観測雑音の分散Ｒ_ｋに測位システム３０の演算結果の分散を利用することで、衛星測位の環境が良好でない（測位結果の分散が大きい）場合に測位システム３０の演算結果の位置を反映させない特性が維持されている。すなわち、このＫＦは、測位システム３０の演算結果の速度が関係付けられた測位の位置に対して、測位演算のもう１つの結果である位置及び速度の分散に応じて平滑化の強さを変更して平滑化処理を行うものである。

なお、（式１３）は、（式１１）とは異なり、位置の演算に速度の情報が加味される。このため、測位演算の結果の位置が瞬間的にばらついたとしても、測位演算の結果の速度にばらつきがない場合には、実際上の位置が変化していないという根拠が強くなる。このため、第１平滑化処理部６５の第２例（ＫＦ）の第１変形例は、測位演算の結果の位置のばらつきに対する抑制効果が大きくなることが期待される。

また、第１平滑化処理部６５のＫＦを含む第２例の第２変形例として、測位システム３０の測位演算の結果（位置と速度の情報）及び車体ＩＭＵ２５の検出結果（加速度）の両者の情報を用いるＫＦを適用する。これは、位置ベクトルｐ_ｋ及び速度ベクトルｖ_ｋに、ＩＭＵで検出した加速度ベクトルａ_ｋを加えた（式１７）のダイナミクスを考えるものである。

ただし、測位システム３０では車体（ＧＮＳＳアンテナ３１、３２）の加速度を演算することができないので、観測方程式を（式１８）のようにとる。

この場合、観測雑音の分散Ｒ_ｋは（式１６）と同一にすることに注意されたい。

（式１７）のダイナミクスを利用して前述の方法に従ってＫＦを構成することで、測位システム３０の演算結果の分散値が大きいほど平滑化を強める第１の平滑化処理を実現できる。このＫＦであれば、車体（上部旋回体３）が動作していない（静止している）場合に車体ＩＭＵ２５が加速度を検出しないという情報が考慮されるので、衛星測位の環境の変化によって生じる測位システム３０の演算結果の位置のばらつきを抑制する効果の更なる向上が期待できる。

なお、第１平滑化処理部６５の第２例は、（式６）及び（式７）のように何らかのダイナミクスを利用するものであれば、ＫＦに限定されるものではない。例えば、ダイナミクスに非線形性が含まれるならば、粒子フィルタやＧＳＦ（Gaussian Sum Filter）を用いても良い。これらのフィルタは全て統計的な処理を行うものであり、測位システム３０の演算結果の分散値が大きいほど、位置情報ｙ_ｋが推定値^{^}ｘ_k|kに反映され難くなるという点で同様の平滑化処理の機能を有する。本説明では、上述したこれらの統計的な処理を含む平滑化処理を行うフィルタを統計フィルタと称する。

第２平滑化処理部６６は、第１平滑化処理部６５の処理結果の第１補正位置ｐｃ１に対して、動作判定部６４の判定結果である車体（下部走行体２や上部旋回体３）の動作の有無に応じて平滑化の強さを変更する第２の平滑化処理を行うものである。第２平滑化処理部６６は、処理結果の第２補正位置ｐｃ２を３次元姿勢演算部６２へ出力する。第２平滑化処理部６６は、動作判定部６４により車体が動作していない（静止している）と判定された場合には、車体が動作していると判定された場合よりも平滑化を強める。車体が静止している場合、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２の実際の位置は変化しないと想定される。この場合、入力される位置情報（第１補正位置ｐｃ１）に対して平滑化を相対的に強めた処理を行うことで、当該位置情報に生じているばらつきを抑制する。一方、車体が動作している場合、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２の実際の位置が車体の動作に伴い変化する。この場合、第２平滑化処理部６６から３次元姿勢演算部６２へ出力される第２補正位置ｐｃ２はＧＮＳＳアンテナ３１、３２の実際の変位に追従することが求められるので、入力される位置情報（第１補正位置ｐｃ１）に対して平滑化を相対的に弱めた処理を行うことで、第２平滑化処理部６６の処理結果の第２補正位置ｐｃ２の応答遅れを抑制する。

具体的には、第２平滑化処理部６６は、例えば図８に示すように、第１平滑化処理部６５の処理結果の第１補正位置ｐｃ１に対して相対的に弱い平滑化の処理を行う第１強度平滑化演算部６６１と、第１平滑化処理部６５の処理結果の第１補正位置ｐｃ１に対して第１強度平滑化演算部６６１よりも相対的に強い平滑化の処理を行う第２強度平滑化演算部６６２と、第１強度平滑化演算部６６１及び第２強度平滑化演算部６６２のいずれか一方の処理結果を動作判定部６４の判定結果に応じて切り替えて３次元姿勢演算部６２へ出力する切替器６６３とで構成されている。第１強度平滑化演算部６６１は、例えば、走行や旋回など車体（下部走行体２や上部旋回体３）の動作が生じている（ＧＮＳＳアンテナ３１、３２の実際上の変位が生じている）場合に、処理結果の位置情報に応答遅れが生じない程度の小さな時定数を有するＬＰＦで構成されている。この平滑化処理は、マシンガイダンスに用いる位置情報をモニタ１９に表示する際に表示値のばらつきを緩和することが主な理由である。一方、第２強度平滑化演算部６６２は、例えば、第１強度平滑化演算部６６１のＬＰＦの時定数よりも大きな時定数を有するＬＰＦで構成されている。この時定数は、油圧ショベルの振動に起因したＧＮＳＳアンテナ３１、３２の位置の変動によって生じる測位システム３０の演算結果の位置の小さなばらつきの抑制が可能となるように設定されている。切替器６６３は、動作判定部６４により車体が動作している状態であると判定された場合には、第１強度平滑化演算部６６１の処理結果の位置情報を選択して３次元姿勢演算部６２へ出力する。これにより、切替器６６３から出力される第２補正位置ｐｃ２が実際の位置の変化に追従するように変化して応答遅れの発生を抑制する。一方、動作判定部６４により車体が動作していない（静止している）と判定された場合には、第２強度平滑化演算部６６２の処理結果の位置情報を選択して３次元姿勢演算部６２へ出力する。これにより、実際の位置が変化しないと想定される場合において、測位システム３０の演算結果に生じる位置のばらつきを抑制する。

また、第２平滑化処理部６６は、例えば図９に示すように、動作判定部６４の判定結果に応じて時定数が設定されている時定数決定テーブル６６５と、時定数決定テーブル６６５からの入力値に応じて時定数を変更可能な時定数変更ＬＰＦ６６６とで構成することも可能である。動作判定部６４の出力として、車体が動作している状態の判定結果を０、動作していない（静止している）状態の判定結果を１とするフラグ管理を行う。時定数決定テーブル６６５では、フラグが０の場合に相対的に小さな第１時定数Ｔ１が設定され、フラグが１の場合に第１時定数Ｔ１よりも大きな第２時定数Ｔ２が設定されている。時定数決定テーブル６６５は、動作判定部６４からの出力が０の場合には、第１時定数Ｔ１を時定数変更ＬＰＦ６６６へ出力する。一方、動作判定部６４からの出力が１の場合には、第２時定数Ｔ２を時定数変更ＬＰＦ６６６へ出力する。時定数変更ＬＰＦ６６６は、時定数決定テーブル６６５からの時定数Ｔ１、Ｔ２に応じて時定数を変更して第１平滑化処理部６５の処理結果の第１補正位置ｐｃ１に対して処理を行う。これにより、時定数変更ＬＰＦ６６６は、動作判定部６４の判定結果に応じて時定数を変更することで、第１平滑化処理部６５の処理結果の第１補正位置ｐｃ１に対して車体の動作の有無に応じた平滑化処理を行うことができる。このような構成の第２平滑化処理部６６でも、車体の静止時に測位システム３０の演算結果に生じる位置のばらつきを抑制すると共に、車体の動作時に実際の変位に追従して応答遅れの抑制された位置情報を得ることが可能である。

３次元姿勢演算部６２は、図６に示すように、位置補正演算部６１での２段階の平滑化処理により補正された位置情報ｐｃ２を起点に、各ＩＭＵ２５、２６、２７、２８の検出結果（角度、角速度、加速度）を用いて、油圧ショベルの３次元空間の姿勢を示す姿勢情報（バケット８の爪先中央位置などマシンガイダンスやマシンコントロールに必要な各種の３次元座標）を演算する。この演算は一般的な幾何学的な関係に従うものなので、詳細な説明は省略する。演算結果の姿勢情報は、施工目標面演算部５２、モニタ表示制御部５３、油圧システム制御部５４へ出力され、マシンガイダンスやマシンコントロールの演算に利用される。

次に、本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成するコントローラのポジショニング演算部の演算処理の手順の一例について図１０を用いて説明する。図１０は本発明の建設機械の第１の実施の形態におけるコントローラのポジショニング演算部の演算処理の一例を示すフローチャートである。

図１０において、ポジショニング演算部５１は、先ず、図６に示す測位システム３０（ＧＮＳＳ受信機３３）から演算結果を取り込むと共に、各ＩＭＵ２５、２６、２７、２８から各種の検出結果を取り込む（ステップＳ１０）。

次に、ポジショニング演算部５１の第１平滑化処理部６５が、測位システム３０の演算結果の位置に対して、測位システム３０の測位演算の分散値が大きいほど平滑化を強める第１の平滑化処理を行う（ステップＳ２０）。

次いで、ポジショニング演算部５１の動作判定部６４は、車体が動作している状態か否かを判定する（ステップＳ３０）。車体が動作している状態である（ＹＥＳ）と動作判定部６４が判定した場合には、ステップＳ４０に進む一方、動作している状態ではない（ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ４０において、ポジショニング演算部５１の第２平滑化処理部６６は、第１平滑化処理部６５の処理結果の第１補正位置に対して、平滑化を相対的に弱めた平滑化処理を行う。図８に示す第２平滑化処理部６６の第１例の場合、切替器６６３が動作判定部６４の判定結果に基づき第１強度平滑化演算部６６１（相対的に時定数の小さなＬＰＦ）の処理結果を３次元姿勢演算部６２へ出力する。図９に示す第２平滑化処理部６６の第２例の場合、時定数変更ＬＰＦ６６６は、動作判定部６４の判定結果に基づき時定数決定テーブル６６５を参照して決定された相対的に小さな第１時定数Ｔ１に基づき平滑化処理を行う。ポジショニング演算部５１は、ステップＳ４０の処理の実行後、ステップＳ６０に進む。

また、ステップＳ５０において、ポジショニング演算部５１の第２平滑化処理部６６は、第１平滑化処理部６５の処理結果の第１補正位置に対して、平滑化を相対的に強めた平滑化処理を行う。図８に示す第２平滑化処理部６６の第１例の場合、切替器６６３が動作判定部６４の判定結果に基づき第２強度平滑化演算部６６２（相対的に時定数の大きなＬＰＦ）の処理結果を３次元姿勢演算部６２へ出力する。図９に示す第２平滑化処理部６６の第２例の場合、時定数変更ＬＰＦ６６６は、動作判定部６４の判定結果に基づき時定数決定テーブル６５５を参照して決定された相対的に大きな第２時定数Ｔ２に基づき平滑化処理を行う。ポジショニング演算部５１は、ステップＳ５０の処理の実行後、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０において、ポジショニング演算部５１の３次元姿勢演算部６２は、第２平滑化処理部６６の処理結果である第２補正位置ｐｃ２を用いて油圧ショベルの姿勢情報（バケット８の爪先中央位置などマシンガイダンスやマシンコントロールに必要となる各種部分の３次元座標）を演算する。

ステップＳ６０の処理の実行後に開始に戻る。ポジショニング演算部５１は、ステップＳ１０～Ｓ６０の演算サイクルを何度も繰り返し実行することでマシンガイダンスやマシンコントロールに必要な高精度な位置情報を得ることができる。

次に、本発明の建設機械の第１の実施の形態の作用及び効果について比較例の技術と比較しつつ説明する。先ず、オペレータの操作によりフロント作業装置１のみが動作する（走行や旋回などの車体の動作が無い）場合、且つ、車体の滑りなどのオペレータの操作に依らない車体の変位がない場合における本実施の形態の作用及び効果を図１１～図１４を用いて説明する。本実施の形態に係るコントローラ４０のポジショニング演算部５１は、第１平滑化処理部６５および第２平滑化処理部６６による２段階の平滑化処理を常に実行する。しかし、ここでは、理解を容易にするために、第１平滑化処理部６５による第１の平滑化処理の作用及び効果のみを説明し、第２平滑化処理部６６による第２の平滑化処理の作用及び効果の説明は省略する。

図１１は、油圧ショベルがフロント作業装置１のみを動作させている状況（アンテナ座標がＡ１に固定されている状況）において、ＧＮＳＳアンテナの受信可能な衛星の数と配置（衛星測位の環境）に関する時系列の変化の一例を示している。時刻ｔ１では、フロント作業装置１が下げ位置にある。時刻ｔ２では、フロント作業装置１が下げ位置から上げ位置へ変化している。これにより、時刻ｔ２でのＧＮＳＳアンテナの受信可能な衛星数が時刻ｔ１よりも少なくなり、衛星配置には時刻ｔ１よりも偏りが生じている。すなわち、時刻ｔ２における衛星測位の環境（ＤＯＰ）が時刻ｔ１よりも悪化している。時刻ｔ３では、フロント作業装置１が上げ位置から下げ位置へ再び変化している。これにより、時刻ｔ３における衛星測位の環境が時刻ｔ２から改善して時刻ｔ１と同様なものとなっている。時刻ｔ４以降では、フロント作業装置１の下げ位置が継続しており、時刻ｔ１と同様な衛星測位の環境が継続する。

図１２は、アンテナ座標がＡ１に固定されている状況において、図１１に示す衛星測位の環境の時系列の変化に対する測位システムの演算結果（ＧＮＳＳアンテナの位置とその分散）を示している。時刻ｔ２にて衛星測位の環境が悪化しているものの、測位システム３０は時刻ｔ１～時刻ｔ１０まで全てＲＴＫ－ＦＩＸの高精度の測位演算を実行したものである。図１１に示すように、時刻ｔ２にて衛星測位の環境が劣化したことで、時刻ｔ２で測位システム３０の演算結果の位置が時刻ｔ１の座標Ａ１からＡ２に変化している。さらに、時刻ｔ２での衛星測位の環境の劣化により、時刻ｔ２で測位システム３０の演算結果としての位置の分散値が時刻ｔ１の分散値よりも大きくなっている。時刻ｔ３以降では、衛星測位の環境が時刻ｔ１のときの状態に回復しているので、時刻ｔ３以降で測位システム３０の演算結果の分散値も時刻ｔ１での分散値と略同じ大きさとなっている。すなわち、測位システム３０の演算結果の分散値の大きさは、衛星測位の環境の良し悪しを示す指標とみなすことができるものである。

図１３は、図１２示す測位システム３０の演算結果の位置に対して比較例の技術の平滑化処理を行った結果を示している。比較例の技術は、測位システム３０の測位結果に対して、測位システム３０の演算結果の分散を利用せずに、測位結果のばらつきを抑制する平滑化処理を行うものである。このため、平滑化処理により補正された位置情報が時刻ｔ１から時刻ｔ３の間において変化しないように強い平滑化処理を行うフィルタ（例えば、時定数が相対的に大きなＬＰＦ）を設計する必要がある。強い平滑化処理を行うフィルタを用いることで、図１３に示すように、当該フィルタによる処理結果（測位結果を補正した位置）は座標Ａ１に維持され続ける。しかし、このような強い平滑化処理を行うフィルタを用いると、車体（ＧＮＳＳアンテナ）が実際に変位したときに、当該フィルタの平滑化処理により補正された位置が実際の変位に追従せずに応答遅れが発生する場合がある。この問題については後述する。この問題を考慮して相対的に弱い平滑化処理を行うフィルタ（例えば、時定数が相対的に小さなＬＰＦ）を用いると、当該フィルタの平滑化処理により補正された位置が時刻ｔ１から時刻ｔ３の間で座標Ａ１からＡ２側へずれてしまう。

一方、図１４は、図１２示す測位システム３０の測位結果に対して本実施の形態に係る第１平滑化処理部６５の平滑化処理を行った結果を示している。第１平滑化処理部６５は、測位システム３０の演算結果の分散を利用して平滑化処理の強さを変更するものである。たとえ、時刻ｔ２での測位システム３０の測位結果が衛星測位の環境の悪化により座標Ａ１から大きくずれてＡ２となってしまっても、測位システム３０の演算結果の分散値も衛星測位の環境の悪化に応じて他の時刻ｔ１、ｔ３～ｔ１０に比べて非常に大きくなる（図１２参照）。このため、測位システム３０の演算結果の分散値が大きいほど平滑化を強める第１の平滑化処理を測位システム３０の測位結果に対して行うことで、時刻ｔ１での測位システム３０の演算結果Ａ１と略同じになるように補正することができる。例えば、第１平滑化処理部６５として上述のＫＦを用いる場合には、（式９）における更新ゲインＫ_ｋが非常に小さくなり、（式８）は^{^}ｘ_k|k＝^{^}ｘ_k|k-1とみなせる。特に、位置の情報のみを利用する（式１０）を用いるＫＦの場合には、^{^}ｘ_k|k-1＝^{^}ｘ_k-1|k-1となるので、時刻ｔ２にて第１平滑化処理部６５の処理結果の位置（補正された位置）は、図１４に示すように、時刻ｔ１での測位結果と一致する。

本実施の形態の第１平滑化処理部６５の処理結果の位置情報と比較例の技術の処理結果の位置情報は同様な結果を示しているが、演算内容が異なることに注意されたい。次に、本実施の形態の第１平滑化処理部６５の平滑化処理と比較例の技術の平滑化処理との相違点が及ぼす作用の違いを図１５～図１８を用いて説明する。

図１５は、走行や旋回を伴わないフロント作業装置１の作業中であって、時刻ｔ１においてＧＮＳＳアンテナの座標がＡ１にあり、時刻ｔ２において下部走行体２（車体）に滑りが生じてＧＮＳＳアンテナの実際の位置が座標Ａ２に変化した場合を示している。時刻ｔ１～ｔ１０中、フロント作業装置１の動作による測位信号の遮断等がなく、衛星測位の環境（ＤＯＰ）は常に良好である。

図１６は、衛星測位の良好な環境下においてオペレータの操作に起因しないＧＮＳＳアンテナの座標の変位（Ａ１からＡ２への変位）が生じた場合における測位システム３０の演算結果（位置とその分散）を示している。衛星測位の良好な環境の継続によって、測位システム３０は時刻ｔ１～時刻ｔ１０まで全てＲＴＫ－ＦＩＸの高精度な測位演算を維持しており、測位システム３０の演算結果の分散値は、時刻ｔ１～ｔ１０の間、相対的に小さな値のままである。時刻ｔ２での車体の滑りによって、図１６に示すように、時刻ｔ２において測位システム３０の測位結果が時刻ｔ１の座標Ａ１からＡ２に変化している。時刻ｔ３以降では、車体の変位（滑り）がないことにより、測位システム３０の測位結果も時刻ｔ２の測位結果の座標Ａ２と略同じとなっている。

図１７は、図１６示す測位システム３０の演算結果（出力）に対して図１３に示す比較例の技術の平滑化処理を行ったときの処理結果を示している。走行や旋回（ＧＮＳＳアンテナの変位）を伴わないフロント作業装置１の作動中で、且つ、測位システム３０がＲＴＫ－ＦＩＸの測位演算を行っているので、比較例の技術は、図１３に示す平滑化処理と同様な処理を行う。つまり、比較例の技術は、測位システム３０の測位結果の時刻ｔ１からｔ２間での座標Ａ１からＡ２への変化（実際上の変位に追従した変化）を平滑化処理によって無効化してしまう。さらに、時刻ｔ３以降も平滑化処理が継続されるので、平滑化処理により補正された位置（座標）は、図１７に示すように、数ステップ先の時刻になるまでＧＮＳＳアンテナの実際の座標Ａ２となることがない。

比較例の技術の平滑化処理による応答遅れを解消して補正した位置を実際の変位に追従させるには、当該平滑化処理を弱める必要がある。しかし、この比較例の技術による平滑化処理では、図１２に示す衛星測位の環境の悪化により生じる測位システム３０の測位結果の変化と、図１６に示すＧＮＳＳアンテナの実際上の変位に対応した測位システム３０の測位結果の変化とを区別することがない。したがって、比較例の平滑化処理として弱い平滑化処理を採用すると、図１３に示すような衛星測位の環境の悪化により生じる時刻ｔ２での測位システム３０の測位結果の変化に対して元の位置（実際上の位置Ａ１）への補正が難しくなる。

一方、図１８は、図１６示す測位システム３０の演算結果（出力）に対して本実施の形態に係る第１平滑化処理部６５の平滑化処理を行ったときの結果を示している。第１平滑化処理部６５は、測位システム３０の演算結果の分散値が大きくなるほど平滑化を強める処理を行うものである。したがって、図１６に示すように測位システム３０の演算結果の分散値が相対的に小さな値の場合、図１８に示す時刻ｔ２において、第１平滑化処理部６５は、図１４に示す時刻ｔ２のときの平滑化処理と比較して相対的に弱い平滑化の処理を行う。したがって、第１平滑化処理部６５により補正された位置は、図１８に示すように、時刻ｔ２での測位システム３０の測位結果が反映され、ＧＮＳＳアンテナの実際の変位に追従した座標Ａ２の近傍となる。このように、本実施の形態においては、測位システム３０の演算結果の分散値の大きさに応じて平滑化処理の強さを変更するので、当該分散が大きくなるような変化が生じない車体（ＧＮＳＳアンテナ）の変位に対して応答遅れを抑制した高精度な位置情報を提供することが可能となる。

次に、図１５に示す状況と図１１に示す状況が時間間隔をあけて発生した場合における本実施の形態の第１平滑化処理部の処理結果を比較例の技術と比較しつつ図１９～図２１を用いて説明する。すなわち、図１５及び図１６に示した場合と同様に、時刻ｔ２でＧＮＳＳアンテナの実際の位置がオペレータの操作に拠らずに座標Ａ１からＡ２へ変化し、時刻ｔ３以降は実際の位置が座標Ａ２から変化していない状況である。さらに、時刻ｔ５～ｔ６において、図１１及び図１２に示した時刻ｔ２のときの場合と同様に、フロント作業装置１の動作によって衛星測位の環境が劣化している状況である。

図１９は、オペレータの操作に依拠しないＧＮＳＳアンテナの変位（座標Ａ１からＡ２への変位）が生じた状況及びＧＮＳＳアンテナの変位がない状況での衛星測位の環境の変化に対する測位システム３０の演算結果（位置とその分散）を示している。時刻ｔ２での測位システム３０の測位結果は、ＧＮＳＳアンテナの実際の変位に追従して時刻ｔ１の座標Ａ１からＡ２に変化している。時刻ｔ３～ｔ４では、ＧＮＳＳアンテナが実際に変位していないので、測位システム３０の測位結果も時刻ｔ２の測位結果の座標Ａ２と略同じとなっている。時刻ｔ５～ｔ６では、衛星測位の環境の悪化により、測位システム３０の測位結果が時刻ｔ４の座標Ａ２からＡ１へ変化し（測位結果にばらつきが生じ）、測位システム３０の演算結果の分散値が時刻ｔ４の分散値よりも相対的に大きくなっている。時刻ｔ７以降では、ＧＮＳＳアンテナの実際の変位がなく、且つ、衛星測位の環境の劣化が解消されることから、測位システム３０の測位結果は、衛星測位の環境劣化の前の時刻ｔ４での演算結果と略同じとなっている。

図２０は、図１９に示す測位システム３０の演算結果（出力）に対して比較例の技術の平滑化処理を行ったときの結果を示している。比較例の平滑化処理では、前述の通り、測位システム３０の測位結果に対して強い平滑化処理を行うことで、時刻ｔ１の演算結果の座標Ａ１から時刻ｔ２の位置Ａ２への変化（実際上の変位に追従した変化）を無効化するので、時刻ｔ２での補正された位置は時刻ｔ１の座標Ａ１を維持するような結果となる。また、時刻ｔ５～ｔ６において測位システム３０の測位結果が座標Ａ２からＡ１へとばらつくので、比較例の平滑化処理により補正された位置は、時刻ｔ５～ｔ６での測位システム３０の測位結果の座標Ａ１を維持するような挙動を示す結果となる。このため、時刻ｔ７以降において、測位システム３０の測位結果が時刻ｔ６の座標Ａ１からＧＮＳＳアンテナの実際上の位置である座標Ａ２へ戻っても、補正された位置情報は座標Ａ２と一致しない結果となり、応答遅れが発生する。すなわち、比較例の平滑化処理では、オペレータの操作に起因しないＧＮＳＳアンテナの変位や衛星測位の環境の悪化が生じた場合には、高精度の位置情報を提供することは難しい。

一方、図２１は、図１９に示す測位システム３０の演算結果（出力）に対して本実施の形態に係る第１平滑化処理部６５の平滑化処理を行ったときの結果を示している。図１９に示すように、時刻ｔ２での測位システム３０の演算結果の分散値が十分に小さいので、第１平滑化処理部６５は前述したように相対的に弱い平滑化の処理を行う。したがって、第１平滑化処理部６５により補正された位置（座標）は、図１４に示す場合と同様に、測位システム３０の測位結果が反映されてＧＮＳＳアンテナの実際の変位に追従するように座標Ａ２に収束する。一方、時刻ｔ５～ｔ６では、図１９に示すように、測位システム３０の演算結果の分散値が他の時刻ｔ１～ｔ４、ｔ７～ｔ１０のときよりも相対的に大きくなるので、前述したように、第１平滑化処理部６５は他の時刻ｔ１～ｔ４、ｔ７～ｔ１０のときよりも相対的に強い平滑化の処理を行う。これにより、第１平滑化処理部６５により補正された位置は、時刻ｔ５～ｔ６の測位システム３０の測位結果が反映されずに、時刻ｔ４での処理結果である座標Ａ２を維持する結果となる。このように、オペレータの操作に起因しないＧＮＳＳアンテナの変位や衛星測位の環境の悪化が生じても、高精度の位置情報を提供することができる。すなわち、測位システム３０の測位結果のばらつきの影響の緩和と実際の変位に対する追従（応答遅れの抑制）を両立した高精度な位置情報を取得することができる。

上述したように、本発明の第１の実施の形態に係る油圧ショベル（建設機械）は、車体（下部走行体２や上部旋回体３）と、車体２、３に俯仰可能に取り付けられたフロント作業装置１（作業装置）と、車体２、３に取り付けられ、複数の衛星からの測位信号を受信するＧＮＳＳアンテナ３１、３２（アンテナ）と、車体２、３の姿勢及び動作に関する情報を検出する車体ＩＭＵ２５（第１検出器）と、フロント作業装置１（作業装置）の姿勢に関する情報を検出するＩＭＵ２６、２７、２８（第２検出器）と、車体２、３及びフロント作業装置１（作業装置）の姿勢を示す姿勢情報を演算する演算装置（ＧＮＳＳ受信機３３及びコントローラ４０）と備えている。演算装置（ＧＮＳＳ受信機３３及びコントローラ４０）は、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２（アンテナ）が受信した複数の衛星からの測位信号を基に車体２、３の位置及び車体２、３の位置の分散値を演算する測位演算を行い、測位演算により演算された車体２、３の位置に対して測位演算により演算された車体２、３の位置の分散値の大きさが大きいほど平滑化の度合いを強める第１の平滑化処理を行い、第１の平滑化処理の結果と車体ＩＭＵ２５（第１検出器）の検出情報とＩＭＵ２６、２７、２８（第２検出器）の検出情報とに基づき姿勢情報を演算するように構成されている。

この構成よれば、衛星測位の環境が悪化することで、測位演算の結果の位置のばらつきが大きくなっても、測位演算の結果の分散値が大きくなるので、その分、測位演算の結果の位置に対する平滑化を強めることで、測位演算の結果の位置のばらつきを抑制した位置情報を得ることができる。また、オペレータの操作に起因しない車体２、３の変位が生じた場合には、衛星測位の環境が悪化しない限り、測位演算の結果の分散値はほとんど変化しないので、測位演算の結果の位置に対して測位演算の結果の分散値の大きさに応じた強さの平滑化を行うことで、車体２、３の変位に追従する位置情報を得ることができる。すなわち、衛星測位の演算結果にばらつきが生じた場合やオペレータの操作に依らない自車の変位が生じた場合でも、自車の正確な位置情報に基づいた油圧ショベル（建設機械）の姿勢情報を取得することができる。

また、本実施の形態に係るＧＮＳＳ受信機３３（演算装置の一部）の測位演算は、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２が受信した複数の衛星からの測位信号を基に車体２、３の速度及び車体２、３の速度の分散値を更に演算するものである。また、コントローラ４０（演算装置の一部）の第１の平滑化処理は、測位演算により演算された車体２、３の位置及び車体２、３の速度を入力情報とし、測位演算により演算された車体２、３の位置の分散値の大きさ及び測位演算により演算された車体２、３の速度の分散値の大きさに応じて平滑化の強さを変更して平滑化処理を行うものである。

この構成によれば、測位演算の結果の速度及びその分散値の情報が第１の平滑化処理に加味されるので、測位演算の結果の位置の信用性の有無に加えて、測位演算の結果の速度の信用性の有無が第１の平滑化処理の結果に反映される。したがって、測位演算の結果の位置が瞬間的に変化した場合に、測位演算の結果の速度にばらつきがなければ、実際上の変位がない蓋然性が高くなり、位置情報のばらつきの抑制効果を高めることができる。

また、本実施の形態に係るコントローラ４０（演算装置の一部）は、更に、車体２、３が動作している状態か否かを車体ＩＭＵ２５（第１検出器）の検出結果に基づき判定する動作判定と、第１の平滑化処理に対してさらに平滑化を行う第２の平滑化処理を行う。コントローラ４０の姿勢情報は、第２の平滑化処理の結果と車体ＩＭＵ２５（第１検出器）の検出情報とＩＭＵ２６、２７、２８（第２検出器）の検出情報とに基づいて演算される。また、第２の平滑化処理の平滑化の強さは、動作判定により車体２、３が動作している状態であると判定されたときよりも車体２、３が動作している状態でないと判定されたときの方が強くなるよう設定されている。

この構成によれば、車体２、３の動作の有無に応じて平滑化の強弱を変更することで、車体２、３の静止時に測位演算の結果に生じるばらつきを抑制すると共に、車体２、３の動作時に実際の変位に追従した位置情報を得る（平滑化処理による応答遅れを抑制する）ことが可能である。

また、本実施の形態に係るコントローラ４０（演算装置の一部）の第１の平滑化処理は統計的な処理を含んだ平滑化処理を行う統計フィルタ（例えば、ＫＦやＧＳＦ、粒子フィルタ）を用いるものであり、この統計フィルタの入力値に測位演算の結果の分散値を利用する。

この構成によると、この統計フィルタは、分散値の大きさに応じて平滑化処理の強さを変更する機能を内在しているので、統計処理を行わず当該機能を内在していないフィルタ（例えば、ＬＰＦ）よりも構成の簡素化を図ることができる。

次に、本発明の建設機械の第１の実施の形態の変形例について図２２を用いて説明する。図２２は本発明の建設機械の第１の実施の形態の変形例におけるコントローラの機能構成を示すブロック図である。なお、図２２において、図１乃至図２１に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

本発明の建設機械の第１の実施の形態の変形例が第１の実施の形態に対して相違する点は、第１の実施の形態のＧＮＳＳ受信機３３（図６参照）が行う測位演算をコントローラ４０Ａが代わりに実行することである。具体的には、本変形例に係る油圧ショベルは第１の実施の形態のＧＮＳＳ受信機３３を備えておらず、コントローラ４０ＡがＧＮＳＳ受信機３３と同様な測位演算を行う測位演算部５６を更に有している。すなわち、測位演算部５６は、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２が受信した測位信号を基にＧＮＳＳアンテナ３１、３２（車体）の位置ｐや速度ｖの情報及びそれらの分散値Ｒｐ、Ｒｖを演算周期毎に演算するものである。測位演算部５６は、第１の実施の形態のＧＮＳＳ受信機３３と同様に、測位演算の結果を位置補正演算部６１へ出力する。測位演算部５６の演算結果は、第１の実施の形態のＧＮＳＳ受信機３３の演算結果と同様なものとなる。

測位演算部５６の演算結果に対する位置補正演算部６１の補正演算（平滑化処理）は、第１の実施の形態の場合と同様なものとなる。また、コントローラ４０Ａのポジショニング演算部５１の演算処理の手順も第１の実施の形態のポジショニング演算部５１の演算処理の手順を示すフローチャート（図１０参照）と同様なものとなる。

なお、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２とコントローラ４０Ａの測位演算部５６とが測位システム３０Ａを構成する。また、測位演算部５６を含むコントローラ４０Ａが油圧ショベルの姿勢情報を演算する演算装置を構成する。

上述した本発明の建設機械の第１の実施の形態の変形例によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、衛星測位の演算結果にばらつきが生じた場合やオペレータの操作に依らない自車の変位が生じた場合でも、自車の正確な位置情報に基づいた油圧ショベル（建設機械）の姿勢情報を取得することができる。

次に、本発明の建設機械の第２の実施の形態の第１例及び第２例について図２３～図２５を用いて説明する。図２３は本発明の建設機械の第２の実施の形態におけるコントローラの機能構成を示すブロック図である。図２４は図２３に示すコントローラの位置補正演算部の一部を構成する第１平滑化処理部の第１例の機能構成を示すブロック図である。図２５は図２３に示すコントローラの位置補正演算部の一部を構成する第１平滑化処理部の第２例の機能構成を示すブロック図である。なお、図２３～図２５において、図１乃至図２２に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図２３に示す本発明の建設機械の第２の実施の形態が第１の実施の形態に対して相違する点は、コントローラ４０Ｂの位置補正演算部６１Ｂの第１平滑化処理部６５Ｂがフロント作業装置１の姿勢に応じて測位システム３０の測位演算の結果の分散値の大きさを補正すること、及び、補正した分散値の大きさに応じて平滑化処理の強さを変更することである。油圧ショベルでは、前述したように、フロント作業装置１の姿勢の変化によって衛星測位の環境が変化することがある。フロント作業装置１がＧＮＳＳアンテナ３１、３２の測位信号の受信状態を悪化させる領域である特定領域に位置している場合、それ以外の領域に位置している場合よりも、衛星測位の環境が悪化する。例えば、フロント作業装置１が上げ位置にある場合、下げ位置にある場合と比べて、衛星測位の環境が悪化していると推定可能である。本実施の形態は、フロント作業装置１の姿勢の変化により衛星測位の環境が変化することを利用して第１の平滑化処理の強さを変更するものである。フロント作業装置１が特定領域に位置しているか否かは、例えば、フロント作業装置１の姿勢の情報を検出可能なブームＩＭＵ２６の検出結果（ブーム６の角度）に基づいて判定することが可能である。

図２３及び図２４に示す本発明の建設機械の第２の実施の形態の第１例に係る第１平滑化処理部６５Ｂは、フロント作業装置１が特定領域に位置していると判定した場合、フロント作業装置１が特定領域に位置していない時よりも、測位システム３０の演算結果の分散値が大きくなるように補正した上で、補正した分散値の大きさに応じて平滑化の強さを変更する。一方、フロント作業装置１が特定領域に位置していないと判定した場合、測位システム３０の演算結果の分散値を補正せずに、当該分散値の大きさに応じて平滑化の強さを変更する。

具体的には、第１例に係る第１平滑化処理部６５Ｂは、例えば図２４に示すように、フロント作業装置１の姿勢に応じて出力値を切り替える切替器６５４と、測位システム３０の演算結果の分散値Ｒｐ、Ｒｖに対して切替器６５４からの出力値を積算する積算器６５５と、測位システム３０の演算結果の位置ｐ及び速度ｖの情報と積算器６５５からの出力値とを入力値とするＫＦ６５６とで構成されている。切替器６５４は、例えば、ブームＩＭＵ２６の検出結果に基づき、フロント作業装置１の姿勢がブーム下げである（フロント作業装置１が特定領域に位置していない）と判定した場合には１を出力する一方、フロント作業装置１の姿勢がブーム上げである（フロント作業装置１が特定領域に位置している）と判定した場合には１よりも大きな正数Ｋ_ｕｐを出力するように切り替える。切替器６５４は、例えば、ブームＩＭＵ２６が検出したブーム角度が閾値を超えた場合にはブーム上げであると判定する一方、それ以外（ブーム角度が閾値以下）の場合にはブーム上げではないと判定する。ＫＦ６５６は、第１の実施の形態の第１平滑化処理部６５の処理で用いる前述のＫＦと同様なものである。ＫＦ６５６の分散項に入力される値は、フロント作業装置１の姿勢に応じて変化する。測位システムの演算結果の分散値をΣｐ、Σｖとしたとき、ブーム上げの場合にはＫ_ｕｐΣｐ及びＫ_ｕｐΣｖがＫＦの分散項に入力される一方、ブーム上げ以外の場合にはΣｐ及びΣｖがＫＦ６５６の分散項に入力される。したがって、フロント作業装置１の姿勢がブーム上げの場合には、測位システム３０の演算結果の分散値が補正されて大きくなるので、本実施の形態のＫＦ６５６は平滑化を強めた処理を行う。これにより、衛星測位の環境が劣化していると推定される状況において、衛星測位の環境の劣化に起因した測位システム３０の測位結果のばらつきを更に抑制することができる。一方、ブーム上げ以外の場合には、測位システム３０の演算結果の分散値の大きさが補正されないので、本実施の形態のＫＦ６５６は、測位システム３０の演算結果の分散値の大きさに応じた強さの平滑化処理を行う。これにより、衛星測位の環境が劣化していないと推定される状況において、平滑化処理による応答遅れを抑制することができる。

なお、フロント作業装置１が特定領域に位置している想定される場合のみ、測位システム３０の演算結果の分散値を大きくする補正が実現可能な構成であれば、どのような構成も可能である。例えば、切替器６５４が、ブーム下げ時に０を、ブーム上げ時に正数Ｋ_ｕｐを出力すると共に、積算器６５５の代わりに加算器を用いる構成が可能である。また、本実施の形態のＫＦ６５６は、図７に示す時定数変更ＬＰＦ６５２に置き換えることも可能である。

ところで、油圧ショベルがブーム上げの姿勢のまま走行する場合、第１例に係る第１平滑化処理部６５Ｂは、ブーム上げの姿勢に応じて測位システム３０の演算結果の分散値を大きくする補正を行う。この場合、実際の位置が走行により変化しているにもかかわらず、測位システム３０の演算結果の位置に対する平滑化を強める結果となる。この場合、第１平滑化処理部６５Ｂにより補正された位置がＧＮＳＳアンテナ３１、３２の実際の変位に対してずれてしまう懸念がある。

そこで、図２３及び図２５に示す第２の実施の形態の第２例に係る第１平滑化処理部６５Ｂは、フロント作業装置１の姿勢に加えて、動作判定部６４の判定結果（車体の動作の有無）に基づいて測位システム３０の演算結果の分散値の大きさを補正するように構成されている。具体的には、第２例に係る第１平滑化処理部６５Ｂは、ＧＮＳＳアンテナ３１、３２の測位信号の受信状態を悪化させる領域（特定領域）に位置していると判定した場合であっても、動作判定部６４により車体が動作している状態であると判定された場合には、測位システム３０の演算結果の分散値を補正せずに、当該分散値の大きさに応じた強さ平滑化処理を行う。一方、フロント作業装置１が特定領域に位置していると判定した場合、且つ、動作判定部６４により車体が動作している状態ではない（静止している状態）であると判定された場合には、フロント作業装置１が特定領域に位置していない時よりも、測位システム３０の演算結果の分散値を大きくなるように補正した上で、補正した分散値の大きさに応じた強さの平滑化処理を行う。

具体的には、第２例に係る第１平滑化処理部６５Ｂは、例えば、ブームＩＭＵ２６の検出結果及び動作判定部６４の判定結果に基づきゲインを演算するゲインテーブル６５７と、測位システム３０の演算結果の分散値Σｐ、Σｖに対してゲインテーブル６５７からの出力値（ゲイン）を積算する積算器６５５と、測位システム３０の演算結果の位置ｐ及び速度ｖの情報と積算器６５５からの出力値とを入力値とするＫＦ６５６とで構成されている。ＫＦ６５６は、本実施の形態の第１例のＫＦと同じものである。ゲインテーブル６５７は、例えば、以下の表１に示すものである。フロント作業装置１の姿勢がブーム上げ且つ動作判定部６４の判定結果が静止の状態の場合には１よりも大きな正数Ｋ_upを出力する。それ以外の場合、すなわち、フロント作業装置１の姿勢がブーム下げの場合、または、フロント作業装置１の姿勢がブーム上げ且つ動作判定部６４の判定結果が動作の状態の場合には、１を出力する。

これにより、フロント作業装置１の姿勢がブーム上げ（衛星測位の環境が悪化）かつ車体が静止の状態（ＧＮＳＳアンテナ３１、３２の変位が無し）の場合のみ、測位システム３０の演算結果の分散値を大きく補正する。一方、それ以外の場合には、測位システム３０の演算結果の分散に対する補正を行わない。したがって、油圧ショベルがブーム上げの姿勢のまま走行する場合には、測位システム３０の演算結果の分散が大きく補正されることなくそのまま平滑化処理を実行するフィルタに入力されるので、第１平滑化処理部６５によって補正された位置情報は実際の位置の変位に追従するようになる。

上述した本発明の建設機械の第２の実施の形態の第１例及び第２例によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、衛星測位の演算結果にばらつきが生じた場合やオペレータの操作に依らない自車の変位が生じた場合でも、自車の正確な位置情報に基づいた油圧ショベル（建設機械）の姿勢情報を取得することができる。

また、本実施の形態の第１例に係るコントローラ４０Ｂ（演算装置の一部）は、更に、フロント作業装置１（作業装置）がＧＮＳＳアンテナ３１、３２の測位信号の受信状態を悪化させる領域である特定領域に位置しているか否かをＩＭＵ２６、２７、２８（第２検出器）の検出結果に基づき判定する。また、コントローラ４０Ｂの第１の平滑化処理は、フロント作業装置１（作業装置）が特定領域に位置していると判定した場合には、フロント作業装置１（作業装置）が特定領域に位置していない時よりも、測位演算により演算された車体２、３の位置の分散値が大きくなるように補正した上で、補正した分散値の大きさに応じた強さの平滑化処理を行うものである。

この構成によれば、フロント作業装置１（作業装置）の姿勢に基づき衛星測位の環境の状態を判定することで、衛星測位の環境の劣化に起因した測位システム３０の測位結果のばらつきを更に抑制することができる。

また、本実施の形態の第２例に係るコントローラ４０Ｂ（演算装置の一部）は、更に、車体２、３が動作しているか否かを車体ＩＭＵ２５（第１検出器）の検出結果に基づき判定する動作判定を行う。また、コントローラ４０Ｂの第１の平滑化処理は、フロント作業装置１（作業装置）が特定領域に位置していると判定した場合であっても車体２、３が動作していると判定した場合には、測位演算により演算された車体の位置の分散値を補正せずに測位演算により演算された車体の位置の分散値の大きさに応じた強さの平滑化処理を行い、フロント作業装置１（作業装置）が特定領域に位置していると判定した場合且つ車体２、３が動作している状態でないと判定した場合には、フロント作業装置１（作業装置）が特定領域に位置していない時よりも、測位演算により演算された車体２、３の位置の分散値が大きくなるように補正した上で、補正した分散値の大きさに応じた強さの平滑化処理を行うものである。

この構成によれば、衛星測位の環境が悪化する状況且つＧＮＳＳアンテナ３１、３２の位置が変化しない状況の場合以外では、測位演算の結果の分散値を大きく補正することがないので、油圧ショベルがブーム上げの姿勢のまま走行する場合において、第１平滑化処理部６５の処理結果（補正された位置）の応答遅れを防ぐことができる。

次に、本発明の建設機械の第３の実施の形態について図２６を用いて説明する。図２６は本発明の建設機械の第３の実施の形態におけるコントローラの機能構成を示すブロック図である。なお、図２６において、図１乃至図２５に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図２６に示す本発明の建設機械の第３の実施の形態が第１の実施の形態に対して相違する点は、コントローラ４０Ｃの位置補正演算部６１Ｃの動作判定部６４Ｃが車体ＩＭＵ２５の検出結果に加えて車体操作用の操作装置１８ａ、１８ｂの操作に基づき、車体の動作の有無を判定することである。具体的には、動作判定部６４Ｃは、第１の実施の形態と同様に、車体ＩＭＵ２５の検出結果に基づき、車体（上部旋回体３）が動作しているか否かを判定する。これにより、オペレータの操作に起因しない車体の変位、例えば、下部走行体２の滑りなどを検出することが可能である。さらに、動作判定部６４は、車体操作用の操作装置１８ａ、１８ｂ、例えば、走行用や旋回用の操作装置の操作が有効に行われた場合には、車体が動作している状態であると判定する。これは、オペレータが操作装置１８ａ、１８ｂを操作した場合に車体を動作させる意思があることから、車体ＩＭＵ２５が車体の動作（車体ＩＭＵ２５の検出値の変化）を検出する以前に、車体が動作している状態であると判定するものである。「数時刻先」に生じる車体の動作を前もって判定することで、車体の動作の有無に応じた平滑化処理の強さの変更を適切な時期に行うことが可能となる。

また、旋回動作が極めて微速で行われている場合には、車体ＩＭＵ２５の検出値の変化が極めて小さくなるので、（式１）～（式５）のいずれの条件式を用いても、旋回動作を判定することは難しい場合がある。それに対して、動作判定部６４Ｃが操作装置１８ａ、１８ｂの操作に基づき車体の動作の有無を判定することで、極めて微速の旋回動作を正しく判定することができる。これにより、第２平滑化処理部６６による過剰な平滑化を防止することができるので、第２平滑化処理部６６の平滑化処理による応答遅れを抑制することが可能になる。

上述した本発明の建設機械の第３の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、衛星測位の演算結果にばらつきが生じた場合やオペレータの操作に依らない自車の変位が生じた場合でも、自車の正確な位置情報に基づいた油圧ショベル（建設機械）の姿勢情報を取得することができる。

また、本実施の形態に係る油圧ショベル（建設機械）は、車体（下部走行体２や上部旋回体３）を操作するための操作装置１８ａ、１８ｂと、操作装置１８ａ、１８ｂの操作を検出する第３検出器（操作装置１８ａ、１８ｂ）とを更に備えている。さらに、コントローラ４０Ｃ（演算装置の一部）の動作判定は、車体ＩＭＵ２５（第１検出器）が車体２、３の動作を検出した場合、または、操作装置１８ａ、１８ｂ（第３検出器）が操作装置１８ａ、１８ｂの操作を検出した場合に、車体２、３が動作している状態であると判定するものである。

この構成によれば、車体２、３を動作させるオペレータの意思を反映した操作装置１８ａ、１８ｂの操作の検出により「数時刻先」の車体２、３の動作を考慮することで、車体２、３の動作の有無に応じて平滑化処理の強さを変更する第２平滑化処理部６６は、車体２、３が実際に変位する前に平滑化処理を弱めることができる。これにより、第２平滑化処理部６６の平滑化処理による応答遅れを抑制することができるので、車体２、３の実際の変位に追従した位置情報を取得することが可能である。

［その他の実施の形態］
なお、上述した実施の形態においては、本発明を油圧ショベルに適用した例を示したが、本発明は位置や姿勢が変化する作業装置などを自車の位置情報を基に制御する各種の建設機械に広く適用することができる。

また、本発明は本実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

例えば、上述した実施の形態においては、操作装置１８ａ、１８ｂを電気式のもので構成した例を示したが、操作装置を油圧式のもので構成することも可能である。この構成の場合、各操作装置の操作方向及び操作量に応じた操作パイロット圧を制御弁ユニット２３の各制御弁に対して駆動信号として供給することで、各油圧アクチュエータ４、１０、１１、１２、１４ａを駆動させるように構成する。操作装置が生成する操作パイロット圧を検出する圧力センサよって、操作装置の操作方向および操作量を検出することが可能である。すなわち、当該圧力センサが操作装置の操作（操作方向および操作量）を検出する検出器として機能する。

また、上述した第２の実施の形態においては、フロント作業装置１がＧＮＳＳアンテナ３１、３２の測位信号の受信状態を悪化させる領域である特定領域に位置しているか否かを、ブームＩＭＵ２６の検出結果に基づき判定する構成を示した。しかし、フロント作業装置１が特定領域に位置しているか否かの判定をフロント作業装置１の姿勢を検出する３つのＩＭＵ２６、２７、２８の検出結果に基づき判定するように構成することも可能である。

１…フロント作業装置（作業装置）、２…下部走行体（車体）、３…上部旋回体（車体）、２５…車体ＩＭＵ（第１検出器）、２６…ブームＩＭＵ（第２検出器）、２７…アームＩＭＵ（第２検出器）、２８…バケットＩＭＵ（第２検出器）、３１、３２…ＧＮＳＳアンテナ（アンテナ）、３３…ＧＮＳＳ受信機（演算装置）、４０…コントローラ（演算装置）、１８ａ、１８ｂ…操作装置（第３検出器）

Claims

車体と、
前記車体に俯仰可能に取り付けられた作業装置と、
前記車体に取り付けられ、複数の衛星からの測位信号を受信するアンテナと、
前記車体の姿勢及び動作に関する情報を検出する第１検出器と、
前記作業装置の姿勢に関する情報を検出する第２検出器と、
前記車体及び前記作業装置の姿勢を示す姿勢情報を演算する演算装置と備えた建設機械において、
前記演算装置は、
前記アンテナが受信した前記複数の衛星からの測位信号を基に前記車体の位置及び前記車体の位置の分散値を演算する測位演算を行い、
前記第１検出器の検出結果に基づき前記車体が動作している状態か否かを判定する動作判定を行い、
前記測位演算により演算された前記車体の位置に対して、前記測位演算により演算された前記車体の位置の分散値の大きさが大きいほど平滑化の度合いを強める第１の平滑化処理による平滑化を行い、
前記第１の平滑化処理に対してさらに、前記動作判定により前記車体が動作している状態であると判定されたときよりも前記車体が動作している状態でないと判定されたときの方が強くなるよう平滑度の強さが設定された第２の平滑化処理による平滑化を行い、
前記測位演算により演算された前記車体の位置に対する前記第１の平滑化処理および前記第２の平滑化処理による２段階の平滑化処理の結果と前記第１検出器の検出情報と前記第２検出器の検出情報とに基づき前記姿勢情報を演算する
ことを特徴とする建設機械。
車体と、
前記車体に俯仰可能に取り付けられた作業装置と、
前記車体に取り付けられ、複数の衛星からの測位信号を受信するアンテナと、
前記車体の姿勢及び動作に関する情報を検出する第１検出器と、
前記作業装置の姿勢に関する情報を検出する第２検出器と、
前記車体及び前記作業装置の姿勢を示す姿勢情報を演算する演算装置と備えた建設機械において、
前記演算装置は、
前記アンテナが受信した前記複数の衛星からの測位信号を基に前記車体の位置及び前記車体の位置の分散値を演算する測位演算を行い、
前記測位演算により演算された前記車体の位置に対して、前記測位演算により演算された前記車体の位置の分散値の大きさが大きいほど平滑化の度合いを強める第１の平滑化処理を行い、
前記第１の平滑化処理の結果と前記第１検出器の検出情報と前記第２検出器の検出情報とに基づき前記姿勢情報を演算し、
前記演算装置の前記測位演算は、前記アンテナが受信した前記複数の衛星からの測位信号を基に前記車体の速度及び前記車体の速度の分散値を更に演算するものであり、
前記演算装置の前記第１の平滑化処理は、前記測位演算により演算された前記車体の位置及び前記車体の速度を入力情報とし、前記測位演算により演算された前記車体の位置の分散値の大きさ及び前記測位演算により演算された前記車体の速度の分散値の大きさに応じて平滑化の強さを変更して平滑化処理を行うものである
ことを特徴とする建設機械。
車体と、
前記車体に俯仰可能に取り付けられた作業装置と、
前記車体に取り付けられ、複数の衛星からの測位信号を受信するアンテナと、
前記車体の姿勢及び動作に関する情報を検出する第１検出器と、
前記作業装置の姿勢に関する情報を検出する第２検出器と、
前記車体及び前記作業装置の姿勢を示す姿勢情報を演算する演算装置と備えた建設機械において、
前記演算装置は、
前記アンテナが受信した前記複数の衛星からの測位信号を基に前記車体の位置及び前記車体の位置の分散値を演算する測位演算を行い、
前記測位演算により演算された前記車体の位置に対して、前記測位演算により演算された前記車体の位置の分散値の大きさが大きいほど平滑化の度合いを強める第１の平滑化処理を行い、
前記第１の平滑化処理の結果と前記第１検出器の検出情報と前記第２検出器の検出情報とに基づき前記姿勢情報を演算し、
前記演算装置は、更に、前記作業装置が前記アンテナの測位信号の受信状態を悪化させる領域である特定領域に位置しているか否かを前記第２検出器の検出結果に基づき判定し、
前記演算装置の前記第１の平滑化処理は、前記作業装置が前記特定領域に位置していると判定した場合には、前記作業装置が前記特定領域に位置していない時よりも、前記測位演算により演算された前記車体の位置の分散値が大きくなるように補正した上で、補正した分散値の大きさに応じた強さの平滑化処理を行うものである
ことを特徴とする建設機械。
請求項３に記載の建設機械において、
前記演算装置は、更に、前記車体が動作しているか否かを前記第１検出器の検出結果に基づき判定する動作判定を行い、
前記演算装置の前記第１の平滑化処理は、
前記作業装置が前記特定領域に位置していると判定した場合であっても前記車体が動作していると判定した場合には、前記測位演算により演算された前記車体の位置の分散値を補正せずに、前記測位演算により演算された前記車体の位置の分散値の大きさに応じた強さの平滑化処理を行い、
前記作業装置が前記特定領域に位置していると判定した場合且つ前記車体が動作している状態でないと判定した場合には、前記作業装置が前記特定領域に位置していない時よりも、前記測位演算により演算された前記車体の位置の分散値が大きくなるように補正した上で、補正した分散値の大きさに応じた強さの平滑化処理を行うものである
ことを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記車体を操作するための操作装置と、
前記操作装置の操作を検出する第３検出器とを更に備え、
前記演算装置の前記動作判定は、前記第１検出器が前記車体の動作を検出した場合、または、前記第３検出器が前記操作装置の操作を検出した場合に、前記車体が動作している状態であると判定するものである
ことを特徴とする建設機械。
請求項１～３のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記演算装置の前記第１の平滑化処理は、統計的な処理を含んだ平滑化処理を行う統計フィルタを用いるものであり、
前記統計フィルタの入力値に前記測位演算の結果の分散値を利用する
ことを特徴とする建設機械。