自卸卡车
阅读：459发布：2020-05-11
专利汇可以提供自卸卡车专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种自卸 卡车 ，其具有：能够旋转地安装在车架(11)上的多个后轮(15)；和沿车辆前后方向相互错开地配置的2个GPS接收机(101、102)，在对自卸卡车设定的车辆 坐标系 B中，将从多个后轮与地面 接触 的部分C中任意选择的点作为基准点D。以能够从如下的线段PQ相对于基准点D引出垂线的方式配置2个GPS接收机，其中，该线段PQ连结由2个GPS接收机算出了 位置 的2点P、Q。由此能够使用2个位置推定机构，而不停止矿山机械的动作地始终高 精度 地推定姿势。，下面是自卸卡车专利的具体信息内容。
1.一种自卸卡车，其特征在于，具有：
能够旋转地安装在车架上的多个后轮；和
沿车辆前后方向相互错开地配置的2个位置推定装置，
当在对自卸卡车设定的车辆坐标系中，将从所述多个后轮与地面接触的部分中任意选择的点作为基准点时，
所述2个位置推定装置以能够从如下的线段相对于所述基准点引出垂线的方式配置，其中，该线段连结由该2个位置推定装置算出了位置的2点，
还具有运算装置，该运算装置假设所述自卸卡车以所述基准点为中心旋转而姿势变化，从由所述2个位置推定装置算出的所述2点的位置计算所述基准点的位置，基于所述2点以及所述基准点的位置来计算自卸卡车的姿势。
2.根据权利要求1所述的自卸卡车，其特征在于，
还具有检测设定有所述基准点的后轮的位置上的车高变化的传感器，
所述运算装置还基于所述传感器的检测值来计算从位置由所述2个位置推定装置算出的所述2点中的至少一方至地面的距离，并基于该计算距离与、所述2点以及所述基准点的位置来计算自卸卡车的姿势。
3.根据权利要求2所述的自卸卡车，其特征在于，
所述基准点设定于离所述自卸卡车的重心最近的位置上。
4.根据权利要求2所述的自卸卡车，其特征在于，
还具有存储有所述自卸卡车所行驶的道路的坡度信息的存储装置，
所述运算装置还基于所述坡度信息与、所述2点以及所述基准点的位置来计算自卸卡车的姿势。
5.根据权利要求2所述的自卸卡车，其特征在于，
所述运算装置还基于所述自卸卡车的过去的位置数据来计算所述自卸卡车的行驶地点中的坡度，并基于其计算的坡度信息与、所述2点以及所述基准点的位置来计算自卸卡车的姿势。
6.根据权利要求1所述的自卸卡车，其特征在于，
所述基准点从位于离所述线段最远的位置上的后轮与地面接触的部分中选择。
7.根据权利要求1所述的自卸卡车，其特征在于，
将位置由所述2个位置推定装置算出的所述2点和所述基准点这3点作为顶点的三角形为正三角形。
8.根据权利要求1所述的自卸卡车，其特征在于，
所述2个位置推定装置设置于所述车辆坐标系中的相同高度。
自卸卡车
技术领域
[0001] 本发明涉及在矿山或工程现场中移动的自卸卡车。
背景技术
[0002] 在矿山或工程现场中利用的自卸卡车的姿势由侧倾角(roll angle)、俯仰角(pitch angle)、偏转角(yaw angle)来表示。当将与重力方向垂直相交的面定义为水平面时，自卸卡车的前后轴以与该前后轴正交的左右轴(侧方轴)为中心旋转而与该水平面所成的角度为俯仰角，该左右轴以该前后轴为中心旋转而与该水平面所成的角度为侧倾角。而且，作为自卸卡车的与前后轴和左右轴的双方正交的上下轴的旋转角的偏转角为方位角。
[0003] 与自卸卡车关联地，在日本特开2012-233353号公报中公开了对作为一种工程机械的液压挖掘机的姿势进行推定的公知技术，其使用2个GPS等位置推定装置，计测工程机械的方位(偏转角)，并使用组合有陀螺仪传感器或加速度传感器的惯性计测装置来推定工程机械的侧倾角以及俯仰角。
[0004] 另外，作为姿势推定的其他机构，在日本特开2010-190806号公报中，公开了一种方法，其相对于通常的移动体安装3个位置推定装置由此推定姿势。
[0005] 在先技术文献
[0007] 专利文献1：日本特开2012-233353号公报
[0008] 专利文献2：日本特开2010-190806号公报
[0009] 在前者的日本特开2012-233353号公报的技术中，惯性计测装置在工程机械的动作中对角速度积算来推定姿势，由此，因陀螺仪传感器或加速度传感器的比例因子或偏倚(bias)的误差而会在侧倾角或俯仰角的推定值中产生较大的误差。为了修正该误差，将工程机械的动作一度停止，或通过其他机构来推定姿势而修正。
[0010] 另外，关于日本特开2010-190806号公报的技术，与通常的移动体相比自卸卡车在严酷的环境下动作，由此，传感设备的故障变多，位置推定装置这类传感器的增加会联系到维护机会的增加。即，传感器的增加从结果上不仅会导致导入成本增加也会导致维持成本增加，由此当设想在自卸卡车中的利用时，希望有一种方法，其能够不增加传感器数量地始终高精度地推定姿势。但是，若想要仅单纯地通过2个位置推定装置来推定自卸卡车的姿势，则变得无法计算以连结2个位置推定装置的线段为中心的旋转角，由此，无法唯一地决定姿势。
发明内容
[0011] 本发明的目的在于，提供一种自卸卡车，其使用2个位置推定装置，能够不停止动作地高精度地推定姿势。
[0012] 将自卸卡车的姿势通过绕以重心为原点的车身轴的侧倾角、俯仰角、偏转角来定义。以对路面没有付与斜面角(cant angle)的情况为前提，并以使2个位置推定机构不与车身轴平行的方式，另外以使将自卸卡车的旋转误差值缩得最小的接地点进入至唯一2个位置推定机构的线段内的方式进行设置。设置计算路面的坡度的坡度计算部，计算路面的坡度，并计算接地点的位置。从由接地点的位置和2个位置推定机构算出的位置来计算姿势。
[0013] 发明效果
[0015] 图1是本发明的第1实施方式的自卸卡车的概略构成图。
[0016] 图2是图1所示的自卸卡车的构造的示意俯视图。
[0017] 图3是计算机110的概略构成图。
[0018] 图4是存储装置106的拓扑地图数据库的数据构造。
[0019] 图5是由计算机110执行的自卸卡车的姿势计算处理的流程图。
[0020] 图6是图1所示的自卸卡车的模型图。
[0021] 图7是表示本发明的第1实施方式的线段DK的能够移动范围的图。
[0022] 图8是表示本发明的第2实施方式中的存储装置106的数据构造中与点P、Q的位置的时序信息有关的部分的图。
[0023] 图9是从上方观察到的点P、Q的位置推定结果的模型图。
具体实施方式
[0024] 如后述那样，在本发明的各实施方式中，相对于在矿山等中利用的自卸卡车，而具有：起伏自如地安装在车架上的货箱；能够旋转地安装在该车架上的多个后轮；和沿车辆前后方向相互错开地配置的2个位置推定装置(例如，GPS接收机)，在对该自卸卡车设定的车辆坐标系中，将从上述多个后轮与地面接触的部分中任意选择的点作为基准点D，以能够从如下的线段PQ相对于上述基准点D引出垂线的方式配置上述2个位置推定装置，其中，该线段PQ连结由上述2个位置推定装置算出了位置的2点P、Q。
[0025] 本发明的创作时，首先，发明人注目于如下的点：自卸卡车的重心虽然根据货箱的装载重量而多少前后移动但位于后轮车轴附近的情况没有变化，即使自卸卡车的姿势或装载重量变化，后轮也始终与地面接触。而且在进行自卸卡车的姿势的计算时，考虑到能够假设为，将基准点D设定在后轮与地面的接触部(接触面)，以该基准点D为固定端而使上述垂线(从基准点D向线段PQ引出的垂线)摆动。此外，该垂线也能够以其中心轴为中心旋转。
[0026] 在这种假设的基础上，即使自卸卡车的姿势变化，从基准点D至上述2点P、Q的距离(矢量PD、QD的标量)也成为固定，因此能够从经由上述2个位置推定装置得到的上述2点的位置P、Q计算上述基准点D的位置。由此，在上述2点P、Q的位置的基础上，还决定基准点D的位置。若掌握这3点P、Q、D的位置，则能够特定自卸卡车的姿势，因此能够由2个位置推定装置来高精度地推定自卸卡车的姿势。
[0027] 另外，在由侧倾角 俯仰角θ、偏转角ψ来定义自卸卡车的姿势的情况下，还具有对设定有上述基准点D的后轮的位置上的车高变化进行检测的传感器(例如，检测减振器长度的变化的校平传感器、或利用于计算货箱的装载量变化的检测减振器压力的压力传感器)，基于上述传感器的检测值来计算从上述2点P、Q的任意一方至地面的距离Δz，并基于该计算距离Δz和、上述2点P、Q以及上述基准点D的位置，通过计算机等运算装置来计算自卸卡车的姿势。
[0028] 由此，能够设定从上述基准点D沿地面的法线方向仅前进距离Δz的点T。将2点P、Q中的作为距离Δz的基准的点(点P或者点Q)与点T连结的线段与地面平行。从3点P、Q、T通过的平面的法线矢量U能够通过取得从该点T向着上述2点P、Q的矢量TQ、TP的外积来计算。而且，通过向后述数式输入矢量U、上述2点P、Q以及上述基准点D的位置，而能够计算自卸卡车的侧倾角 俯仰角θ、偏转角ψ。
[0029] 此外，当以对自卸卡车设定的规定原点(例如，自卸卡车的中心)为基准，通过相互正交的3个轴(自卸卡车的前后轴、左右轴以及上下轴)设定坐标系时，侧倾角 俯仰角θ、偏转角ψ被定义为该坐标系中的绕各轴的旋转角度。另外，如上所述，当将2个位置推定装置沿车辆前后方向相互错开地配置时，线段PQ与上述3个轴的任意一个均不平行。由此，能够通过侧倾角 俯仰角θ、偏转角ψ来定义自卸卡车的姿势。
[0030] 另外，优选为，还具有存储有上述自卸卡车所行驶的道路的坡度信息的存储装置，上述运算装置还基于该存储装置的坡度信息、上述2点P、Q以及上述基准点D的位置来计算自卸卡车的姿势，由此能够计算将道路的坡度考虑在内的姿势。
[0031] 另外，优选为，在上述自卸卡车中，上述运算装置还基于上述自卸卡车的过去的位置数据来计算上述自卸卡车的行驶地点中的坡度，并基于该坡度信息和、上述2点以及上述基准点的位置来计算自卸卡车的姿势。由此，即使在自卸卡车所行驶的道路的坡度信息没有存储于存储装置的情况下，也能够计算将道路的坡度考虑在内的姿势。
[0032] 另外，优选为，上述基准点D设定在离上述自卸卡车的重心最近的位置上。自卸卡车的姿势以重心为中心而变化，因此当这样地设定基准点时，能够减小在自卸卡车的姿势计算时产生的误差，并提高所计算的自卸卡车的姿势的精度。
[0033] 另外，优选为，上述基准点D从离连结上述2点P、Q的线段PQ最远的位置上的后轮的接地面中抽出。由此，从基准点D相对于线段PQ的垂线的长度成为最大，能够减小在自卸卡车的姿势计算时产生的误差，因此提高所计算的自卸卡车的姿势的精度。
[0034] 另外，优选为，2点P、Q和基准点D以使以各点P、Q、D为顶点的三角形成为正三角形的方式设定。若这样做，则能够将在自卸卡车的姿势计算时产生的误差均匀地分散至侧倾角 和俯仰角θ，因此综合性地提高所计算的自卸卡车的姿势的精度。
[0035] 另外，优选为，2个位置推定装置设置于车辆坐标系中的相同高度。若这样做，则与将2个位置推定装置设置于不同高度的情况相比使自卸卡车的姿势计算变得容易。
[0036] 以下，参照附图来具体说明用于实现本发明自卸卡车的高效的姿势推定的构成以及处理。
[0037] ＜第1实施方式＞
[0038] 在第1实施方式中，边参照与表示自卸卡车的行驶路径的地图数据一同存储在存储装置(拓扑地图数据库)106中的道路的坡度信息，边求出自卸卡车的姿势。此外，为了方便，虽然在本实施方式中自卸卡车所行驶的路面具有纵切坡度，但不具有横切坡度(斜面角为零)。
[0039] 图1表示本发明的第1实施方式的自卸卡车的概略构成。该图所示的自卸卡车具有：车架11；起伏自如地安装在车架上的货箱(车身)12；为了使货箱12起伏而沿车辆的宽度方向隔开规定间隔而设置的2根液压缸13、13；旋转自如地安装在车架11的前方的2个前轮14a、14b；旋转自如地安装在车架的后方的4个后轮15a、15b、15c、15d；用于将车架11悬架在前轮14a、14b上的前减振器16a、16b；用于将车架11悬架在后轮15a、15b、15c、15d上的后减振器17a、17b；用于分别检测前减振器16a、16b以及后减振器17a、17b的长度位移的4个校平传感器18；直接或间接地固定于车架11的2个GPS接收机(位置推定装置)101、102；计测自卸卡车的加速度或角速度等的惯性计测装置103；和执行包括自卸卡车的姿势计算处理在内的各种处理的计算机110。此外，以下，在不特别需要区别同类部分来说明的情况下，省略对各附图标记标注的小写字母来标记。另外，对于各图中相同部分或者对应部分标注相同的附图标记。
[0040] 图2示意表示图1所示的自卸卡车的构造的俯视图。此外，如图所示，在自卸卡车的内部设定具有原点且具有前后轴y、左右轴x、上下轴z这3个轴的正交坐标系B(在图2中坐标系B的原点设定在自卸卡车的中心。)。以下，将该坐标系称为车辆坐标系B。另外，在此，将自卸卡车以左右轴x为中心旋转时前后轴y与水平面所成的角度作为俯仰角θ，将自卸卡车以前后轴y为中心旋转时左右轴x与水平面所成的角度作为侧倾角 上下轴z的旋转角即偏转角ψ为方位角。
[0041] 图2中，2个GPS接收机101、102沿车辆左右方向(x轴方向)仅隔开间隔Δx地配置，而且，沿车辆前后方向(y轴方向)仅相互错开Δy地配置。即使将Δx设定得比车宽大也没有关系。在此，将位置由2个GPS接收机101、102检测到的点分别作为点P、Q。当这样地将2个GPS接收机101、102沿前后方向错开配置时，连结2点P、Q的线段PQ与车辆坐标系B的3个轴x、y、z的任意一个均不平行，因此，通过取得点P、Q以及后述的基准点D的位置而能够特定自卸卡车的侧倾角 俯仰角θ以及偏转角ψ。
[0043] 此外，关于GPS接收机101、102的固定，只要与车架11不能相对移动地固定，就不特别限定其固定方法。例如，即使将GPS接收机101、102大致垂直地立起设置在从自卸卡车的外壁向大致水平突出的梁状部件上，也没有关系。
[0044] 另外，在车辆坐标系B中将4个后轮15分别与地面接触的部分(接地面)设为C。在图2中，通过由矩形状的虚线包围的区域来表示接地面C。本实施方式的自卸卡车具有4个后轮
15，因此接地面C存在4个，将从该4个接地面C中任意选择的点作为基准点(接地点)D。在图示例中，将基准点D设定在将后轮的车轴投影到位于车辆右端的后轮15d的接地面C所得的直线上。此外，在图2中，由矩形来表示各接地面C的轮廓，但其只不过是示意表示接地面C，并不具有对接地面C的轮廓进行限定的意思。基准点D只要从实际的轮胎与地面的接触面中任意选择即可。
15，因此接地面C存在4个，将从该4个接地面C中任意选择的点作为基准点(接地点)D。在图示例中，将基准点D设定在将后轮的车轴投影到位于车辆右端的后轮15d的接地面C所得的直线上。此外，在图2中，由矩形来表示各接地面C的轮廓，但其只不过是示意表示接地面C，并不具有对接地面C的轮廓进行限定的意思。基准点D只要从实际的轮胎与地面的接触面中任意选择即可。
[0045] 当这样地在接地面C上设置基准点D时，2个GPS接收机101、102以使从基准点D相对于线段PQ仅引出有1根垂线的方式调整位置而配置。关于自卸卡车的姿势计算从考虑侧倾角或者俯仰角的精度降低的观点来看，优选为，以使从基准点D相对于线段PQ的垂足位于线段PQ上的方式对基准点D进行位置调整。
[0046] 另外，在车辆坐标系B的由前后轴y和左右轴x围成的平面(即图2的纸面)上，将从点P向点Q的矢量PQ与前后轴y所成的角度设为δ。
[0047] 另外，如图1所示，本实施方式的2个GPS接收机101、102以使点P、Q位于相同高度的方式设置。若这样地设置2个GPS接收机101、102，则与将2个GPS接收机设置在不同高度的情况相比使后述的自卸卡车的姿势计算变得容易。
[0048] 另外，如图2所示，本实施方式的自卸卡车具有左侧前轮14a以及右侧前轮14b这2个前轮，并具有左侧前轮14a的前减振器16a和右侧前轮14b的前减振器16b。另外，作为后轮而具有合计4个车轮15a、15b、15c、15d，其中的2个后轮15a、15b配置于车辆左侧，剩余的2个后轮15c、15d配置于车辆右侧。后减振器17a涉及左侧的后轮组15a、15b，后减振器17b涉及右侧的后轮组15c、15d。
[0049] 图2所示的标识G表示自卸卡车的重心。重心G虽然根据货箱12的装载量而沿着y轴在图2中的上下方向上多少发生移动，但是即使货箱12的装载量变化，也始终存在于与前轮14相比接近后轮15的位置上。即，后轮15始终存在于重心G的附近。
[0050] 图3是计算机110的构成图。如该图所示，计算机110具有：用于执行各种程序的作为运算机构的运算处理装置(例如，CPU)104；用于存储以该程序为首的各种数据的作为存储机构的存储装置(例如，ROM、RAM以及闪存等半导体存储器、或硬盘驱动器等磁存储装置)106；和用于进行向计算机110内的各装置104、106以及向计算机110外的各装置的数据以及指示等的输入输出控制的输入输出接口111。此外，也可以将用于显示运算处理装置104的处理结果(例如，自卸卡车的姿势的运算结果)等的显示装置(例如，液晶监视器等)与计算机110连接。
[0051] 在计算机110上经由输入输出接口111连接有GPS接收机101、102、检测右侧后轮15c、15d的后减振器17b位移的校平传感器18、和惯性计测装置103，来自各装置101、102、
18、103的输出值输入至计算机110。
18、103的输出值输入至计算机110。
[0052] 在存储装置106中，作为数据(地图数据)而存储有表示自卸卡车的行驶路径的形状以及坡度的地图。行驶路径的形状由点(以下称为节点)和线(以下称为链路)来表示，在存储装置106内构成有拓扑地图数据库。
[0053] 在图4中表示存储装置106的拓扑地图数据库的数据构造。如该图所示，在存储装置106中保存有：对构成地图的所有链路(链路总数为n个)单独地付与且唯一性地表示各链路的链路ID401；对具有对应的链路ID的链路的起点(节点)的坐标进行表示的链路起点402；对具有对应的链路ID的链路的终点(节点)的坐标进行表示的链路终点403；对具有对应的链路ID的链路的起点所连接的其他链路的ID进行表示的连接ID404；对具有对应的链路ID的链路的终点所连接的其他链路的ID进行表示的连接ID405；和通过角度来表示具有对应的链路ID的链路所示的道路坡度的链路坡度406。
[0054] 此外，链路起点402以及链路终点403的节点的坐标通过例如世界测地系统等对地面(地球)设定的地面坐标系O(参照图6、7)中的三维坐标来表示。另外，本实施方式的链路的坡度(道路坡度)通过链路与水平面所成的角度来定义，但也可以将其代替，而通过位于该链路的两端的2个节点的高度来定义。
[0055] 接下来，说明如上述那样构成的自卸卡车的由计算机110执行的自卸卡车的姿势计算处理。图5为由计算机110执行的自卸卡车的姿势计算处理的流程图。图6为将图1所示的自卸卡车模型化的图(模型图)，在此，边参照图6边说明图5的姿势计算处理。
[0056] 在图6中，坐标系O为对地面设定的三维坐标系(地面坐标系)，自卸卡车行驶在包括链路601在内的行驶面J上。链路601成为自卸卡车的行驶路径的一部分，具有单独的链路ID和、起点S以及终点E。另外，将链路601相对于水平面的倾斜角(即，水平面与行驶面J所成的角度)设为α。
[0057] Δz表示从点P、Q至行驶面J的距离，在图6的例中，将基准点(接地点)D设定为地面侧的基准。Δz能够通过对设定有基准点的后轮15d的位置上的车高变化进行检测而计算。在本实施方式中，由校平传感器18检测后轮15d的减振器17b的长度，并通过对其加上从减振器17b的上端至点P、Q的高度距离(该距离为固定值)来计算Δz。此外，在2点P、Q的高度不同的情况下，将从2点P、Q中的任意一方至行驶面的距离作为Δz均可。另外，也可以代替减振器长度，通过由压力传感器检测减振器压力而检测货箱12的装载量，并从该装载量的变化来计算Δz。
[0058] 另外，在图6中，点T是从基准点D沿行驶面J的法线方向仅前进Δz的点。包括2点P、Q和点T的平面与行驶面J平行，该平面的法线矢量U能够通过取得从该点T向着上述2点P、Q的矢量TQ、TP的外积而如下面数式(1)那样地计算。
[0059] 【数式1】
[0060]
[0061] 当开始图5所示的处理时，首先，计算机110基于来自GPS接收机101、102的输入值来计算地面坐标系O中的点P、Q的位置(矢量OP、OQ)(步骤100)。
[0062] 接着，计算机110根据点P、Q的位置特定自卸卡车当前行驶中的行驶路径的链路601，并从存储装置106取得该链路的起点、终点以及坡度α。在本实施方式中，将点P或者点Q的位置视为自车位置，在存储装置106中检索从自车位置存在于规定范围内的链路起点或者链路终点，并全部取得与该链路起点或者链路终点建立有关联的链路ID。而且，相对于具有所取得的ID的全部链路从自车位置引出垂线，将其垂线的长度最短的链路选择为表示当前行驶中的行驶面的链路。而且，从存储装置106取得该所选择的链路的起点、终点以及坡度α(步骤110)。
[0063] 若由步骤110取得了坡度，则计算机110基于由步骤100取得的点P、Q的位置来计算基准点D的位置。基准点D的位置能够如下所述地求出。
[0064] 首先，在图6中，由链路601的起点S和终点E来定义矢量SE，将与该矢量SE在行驶面J上正交的法线方向矢量定义为矢量NL。表示地面坐标系O中的基准点D位置的矢量OD存在于由矢量SE和矢量NL构成的平面(行驶面J)上，由此能够利用未知变量s、t由如下的数式(2)表示。
[0065] 【数式2】
[0066]
[0067] 另一方面，从点P至基准点D的距离(矢量PD的标量)为矢量OD与矢量OP之差的标量，能够利用上述数式(2)如下述数式(3)那样地表示。同样地，从点Q至基准点D的距离(矢量QD的标量)为矢量OD与矢量OQ之差的标量，能够利用上述数式(2)如下述数式(4)那样地表示。
[0068] 【数式3】
[0069]
[0070]
[0071] 另外，首先，发明人注目于如下的点：自卸卡车的重心G(参照图2)虽然根据货箱12的装载重量而沿着前后轴y多少前后移动但位于后轮15车轴附近的情况没有变化，即使自卸卡车的姿势或装载重量变化，后轮15也始终与地面接触。而且在进行自卸卡车的姿势的计算时，考虑到能够假设为，将基准点D设定在后轮15与地面的接触部(接触面C)，以该基准点D为固定端而使从基准点D向线段PQ引出的垂线摆动。即，能够假设当将从基准点D向线段PQ引出的垂足设为K时，如图7所示，即使自卸卡车的姿势变化，点K始终位于以基准点D为中心且以线段DK的长度为半径的球610的表面上。此外，线段DK能够以其长轴为中心旋转，线段PQ能够相对于水平面而具有角度。在这种假设的基础上，即使自卸卡车的姿势变化，从基准点D至上述2点P、Q的距离(矢量PD、QD的标量)也是固定的，这些距离能够预先算出。
[0072] 这样地矢量PD的标量和矢量QD的标量为已知值，另外，矢量OP和矢量OQ已经由步骤100取得，因此能够从上述2个数式(2)、(3)求出2组s、t(步骤120)。而且，当以自卸卡车不发生横转的情况为前提时，该2组的s、t中满足如下等式的值成为解。其中，在下述数式中，sgn为符号函数。
[0073] 【数式4】
[0074]
[0075] 从由上述2个数式(3)、(4)求出的s、t、和数式(1)来计算OD(步骤130)。由此决定3点P、Q、D的位置，由此，在行驶路径上具有坡度的情况下，适当考虑α而能够求出自卸卡车的姿势。
[0076] 而且，在由侧倾角 俯仰角θ以及偏转角ψ特定自卸卡车的姿势的情况下，还进行如下的处理。首先，计算机110通过校平传感器18来检测后轮15d的减振器17b的长度，并通过向其加上从减振器17b的上端至点P、Q的高度距离而计算Δz，并决定点T(步骤140)。
[0077] 而且，如上述数式(1)所示，计算机110通过取得从由步骤140决定的点T向着2点P、Q的2个矢量TQ、TP的外积来计算法线矢量U(步骤150)。当计算得到矢量U后，计算机110通过利用如下各式而求出侧倾角 俯仰角θ以及偏转角ψ(步骤160)。
[0078] 【数式5】
[0079] 偏转角ψ：
[0080] 俯仰角θ：
[0081] 侧倾角φ：
[0082] 即，在上述各式中，偏转角ψ能够由矢量PQ计算，俯仰角θ能够由偏转角ψ以及法线矢量U计算，侧倾角 能够由偏转角ψ以及法线矢量U计算。当算出侧倾角 俯仰角θ以及偏转角ψ之后，返回至步骤100，重复之前所述的处理。
[0083] 此外，也可以为，以使从步骤160返回至步骤100开始新的姿势计算处理的时间成为一定间隔的方式，通过计时器控制步骤100的开始时间。另外，图5所示的各运算处理若得到相同运算结果，则也可以变更各处理的顺序，或同时处理(并列处理)多个处理。
[0084] 另外，虽然没有特别地说明，但若利用由惯性计测装置103计测到的自卸卡车的加速度或角速度的变化，则提高点P、Q的位置计算精度，因此能够提高自卸卡车的姿势的计算精度。
[0085] 如上所述，根据本实施方式，能够仅通过2个位置推定装置(GPS接收机101、102)而高精度地推定自卸卡车的姿势。
[0086] 此外，在上述实施方式中，虽然列举具有道路坡度α的情况为例进行了说明，但在坡度α为零度的情况下也能够不执行图5的步骤110地计算自卸卡车的姿势。
[0087] ＜第2实施方式＞
[0088] 本发明的第2实施方式的特征点在于，将经由GPS接收机101、102得到的点P、Q的位置的时序信息保存在存储装置106中，基于该时序信息计算位置数据的移动矢量，并基于该移动矢量计算自卸卡车所行驶的道路的坡度α。本实施方式与第1实施方式在存储装置106的数据构造和由计算机110运算坡度α的点上具有不同点，但是其他构成包括姿势计算处理在内是与第1实施方式相同的，因此省略说明。
[0089] 图8是表示本发明第2实施方式的存储装置106的数据构造中与点P、Q的位置的时序信息有关的部分的图。如该图所示，在本实施方式的存储装置106中保存有：检测到点P、Q的位置的各时刻以时序被记录的时刻列701；时刻列701的各时刻中的点P的位置被记录的位置列702；和时刻列710的各时刻中的点Q的位置被记录的位置列703。此外，也具有从GPS接收机101、102不存在输出值的时刻，在该情况下，在该时刻输入表示无法计算点P或者点Q的位置的意思的文字列FF。
[0090] 代替图5所示的步骤110而说明本实施方式的计算机110所执行的坡度计算处理。在坡度的计算时，计算机110从存储装置106抽出如下的合计4点位置，这些位置为当前时刻中的2点P、Q的位置和从当前时刻起规定的样本数量前的2点P、Q的位置且凑齐2点P、Q的输出两方。例如，当由图8的示例表示该4点位置时，其相当于位置704、705、706、707。
[0091] 但是，为了坡度计算而抽出的4点并不一定存在于同一平面上。因此，本实施方式的计算机110将抽出的4点中相同时刻的2点P、Q分别连结而描绘第1以及第2线段，而且将该第1线段的中点与该第2线段的中点连结，由此描绘第3线段(位置数据的移动矢量)，将该第3线段相对于水平面的倾斜角作为道路坡度来计算。此外，本实施方式的坡度计算处理是以没有付与斜面角的情况为前提。
[0092] 使用图9来说明上述计算顺序。图9是点P、Q的位置推定结果的模型图。在图9中表示有4点P(0)、Q(0)、P(3)、Q(3)，其中的P(0)和Q(0)表示当前时刻中的点P、Q的位置，P(3)和Q(3)表示3个样本数量前的点P、Q的位置。将从当前时刻中的2点P(0)、Q(0)得到的线段PQ的中点作为R0，将从3个样本数量前的2点P(0)、Q(0)得到的线段PQ的中点作为R1。此时的点R0、R1和坡度α[rad]能够通过如下数式求出。
[0093] 【数式6】
[0094]
[0095]
[0096]
[0097] 这样，在本实施方式中，在计算机110中能够基于点P、Q的当前以及过去的位置数据来计算自卸卡车的行驶地点中的坡度α，因此，能够基于该坡度α和、3点P、Q、D的当前的位置来计算自卸卡车的姿势。由此，即使在自卸卡车的行驶路径的坡度信息不包含在地图数据中的情况(例如，当地图数据的制作时没有测定坡度的情况)下，也能够计算将道路的坡度考虑在内的自卸卡车的姿势。
[0098] 此外，上述中当计算Δz(车高)时，利用了检测后减振器17b的长度的校平传感器18，但是也能够由压力传感器来检测减振器17b内的流体(液压)的压力，由此推定货箱12的装载重量，并基于该装载重量来推定Δz。
[0099] 另外，在上述中，在自卸卡车的位置推定中利用了GPS接收机101、102，但是也可以将其他的接收来自卫星的导航信号的接收装置同样地设置在自卸卡车上，构成基于该导航信号进行测位的其他的卫星测位系统来进行自卸卡车的位置推定。
[0100] 另外，在检测微小的姿势变化的情况下，优选为，使从点D向线段PQ的垂线的长度尽可能地长。由此，优选为，基准点D设定在离线段PQ最远的位置上。即，在图2的例中，优选为，将基准点设定在后轮15d的接地面C中的图中右下的顶点上。
[0101] 另外，在上述中，将基准点D设定在右端的后轮15d的接地面C上，但是从尽可能地降低在自卸卡车的姿势计算时产生的误差的观点来看，优选为，将基准点D设定在处于与其他后轮相比离自卸卡车的重心G(参照图2)近的位置上的2个车轮15b、15c的接地面C中离重心G最近的位置上。若这样地设定基准点D，则能够使基准点D向成为自卸卡车的摆动中心的重心G接近，能够在接近自卸卡车的实际动作的状态下进行计算，由此能够减小误差。
[0102] 另外，优选为，2点P、Q和基准点D以使将各点P、Q、D作为顶点的三角形成为正三角形的方式设定。即，优选为，以使线段PQ、QD、DP的长度变得均匀的方式设定各点。若这样做，则能够将在自卸卡车的姿势计算时产生的误差向侧倾角 和俯仰角θ均匀地分散，因此，综合提高所计算的自卸卡车的姿势的精度。
[0103] 另外，在上述中，通过搭载于自卸卡车的计算机110来计算自卸卡车的姿势，但是也可以为，是对自律行驶的多个自卸卡车进行行驶控制的计算机，对于设置在管制局等建筑物内的计算机，经由无线通信装置等而从自卸卡车输入点P、Q的位置，由该计算机计算姿势。
[0104] 此外，本发明并不限定于上述实施方式，包括不脱离其要旨的范围内的各种变形例。例如，本发明并不限定于具有由上述实施方式说明的全部构成，也包括将其构成的一部分删除的构成。另外，也能够将某实施方式的构成的一部分向其他实施方式的构成追加或与其置换。
[0105] 另外，上述计算机的各构成和该各构成的功能以及执行处理等也可以通过硬件(例如将执行各功能的逻辑通过集积电路来设计等)而实现其一部分或者全部。另外，上述计算机的构成也可以作为通过由运算处理装置(例如CPU)来读取及/或执行而实现该控制装置的构成的各功能的程序(软件)。该程序的信息能够存储于例如，半导体存储器(闪存、SSD等)、磁存储装置(硬盘驱动器等)以及记录介质(磁盘、光盘等)等中。
[0106] 另外，在上述各实施方式的说明中，对于控制线和信息线，若对该实施方式的说明具有必要则将其表示，但是并不限于一定表示产品的全部控制线和信息线。在实际上也可以考虑为几乎全部的构成是相互连接的。
[0107] 附图标记说明
[0108] 11…车架，15…后轮，17…后减振器，18…校平传感器，101…GPS接收机，102…GPS接收机，103…惯性计测装置，106…存储装置，110…计算机，P…基于GPS接收机101的位置计算点，Q…基于GPS接收机102的位置计算点，C…接地面，D…基准点，Δz…从点P、Q至基准点D的高度距离，G…自卸卡车的重心。
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