(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-07
(45)【発行日】2024-06-17
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 9/26 20060101AFI20240610BHJP
E02F 9/00 20060101ALI20240610BHJP
G01C 21/28 20060101ALI20240610BHJP
G01S 19/53 20100101ALI20240610BHJP
G01S 19/43 20100101ALI20240610BHJP
【ＦＩ】
E02F9/26
E02F9/00 Z
G01C21/28
G01S19/53
G01S19/43
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020218339
(22)【出願日】2020-12-28
(65)【公開番号】P2022103603
(43)【公開日】2022-07-08
【審査請求日】2023-10-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】小竹 伸一
(72)【発明者】
【氏名】泉 枝穂
(72)【発明者】
【氏名】李 惠貞
【審査官】五十幡 直子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１４４０１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０７２２５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－２００５９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１９５８０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第７０３９７４６（ＪＰ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／００－９／２８
Ｇ０１Ｃ ２１／２８
Ｇ０１Ｓ １９／５３
Ｇ０１Ｓ １９／４３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
旋回体と、前記旋回体に取り付けられ複数のフロント部材が連結された作業装置と、
複数の測位衛星が発信する信号を受信する第１アンテナ及び第２アンテナと、
前記複数のフロント部材の姿勢情報をそれぞれ取得する複数の第１姿勢センサと、
前記旋回体の姿勢情報を取得する第２姿勢センサと、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号に基づいて、前記第１アンテナから前記第２アンテナへの基線ベクトルを演算し、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報に基づいて前記作業装置の姿勢を演算し、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と前記基線ベクトルとに基づいて前記作業装置の方位を演算するコントローラとを備えた作業機械において、
前記コントローラには、複数のマスク領域データが記憶されており、
前記複数のマスク領域データには、それぞれ、前記作業装置の姿勢及び方位が対応付けられており、
前記複数のマスク領域データのそれぞれに対応付けられた前記作業装置の姿勢及び方位は、前記作業装置の姿勢及び方位を変数とする多次元座標系に設定されており、
前記コントローラは、
前記多次元座標系において、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報に基づいて演算された前記作業装置の姿勢と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と前記基線ベクトルとに基づいて演算された前記作業装置の方位とに、距離が近い姿勢と方位とが対応付けられた２以上の所定数のマスク領域データを前記複数のマスク領域データの中から選択し、
前記第１アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号のうち、前記所定数のマスク領域データのそれぞれに従って選択した測位衛星から発信された信号に基づいて、前記第１アンテナの第１の位置を前記所定数演算し、
前記多次元座標系において、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報に基づいて演算された前記作業装置の姿勢と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と前記基線ベクトルとに基づいて演算された前記作業装置の方位との位置から、前記所定数のマスク領域データに対応付けられた前記作業装置の姿勢及び方位のそれぞれの位置までの距離を前記所定数演算し、
前記所定数の前記第１アンテナの第１の位置と、前記所定数の距離とに基づいて、前記第１アンテナの第２の位置を演算し、
前記第１アンテナの第２の位置と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報とに基づいて、前記作業装置の位置を演算する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項2】
請求項１の作業機械において、前記コントローラは、前記所定数の前記第１アンテナの第１の位置のそれぞれに前記所定数の距離に基づく重み付けを行うことで前記第１アンテナの第２の位置を演算する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項3】
請求項１の作業機械において、前記複数のマスク領域データには、それぞれ、前記複数のフロント部材の姿勢と、前記作業装置の方位とが対応付けられている
ことを特徴とする作業機械。
【請求項4】
請求項３の作業機械において、前記複数のフロント部材にはブームが含まれており、
前記複数のマスク領域データには、それぞれ、前記ブームの姿勢及び前記作業装置の方位を示す互いに異なる１組の値が対応付けられており、
前記複数のマスク領域データは、それぞれに対応付けられた前記１組の値に前記ブームの姿勢及び前記作業装置の方位を定めたときに、前記複数のフロント部材から前記ブームを除いたフロント部材が取り得る全ての姿勢において、前記ブームを除いたフロント部材が前記第１アンテナの上空を遮蔽する領域に基づいて決定されている
ことを特徴とする作業機械。
【請求項5】
請求項４の作業機械において、前記複数のマスク領域データに対応付けられた前記ブームの姿勢及び前記作業装置の方位は、前記ブームの角度及び前記作業装置の方位の２つを変数とする二次元座標系に設定されており、
前記コントローラは、
前記複数の第１姿勢センサのうち前記ブームに取り付けられた姿勢センサで取得された姿勢情報と前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報とに基づいて前記ブームの角度を演算し、
前記複数のマスク領域データに対応付けられた前記ブームの角度及び前記作業装置の方位のうち、前記二次元座標系において、前記複数の第１姿勢センサのうち前記ブームに取り付けられた姿勢センサで取得された姿勢情報と前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報とに基づいて演算された前記ブームの角度と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と前記基線ベクトルとに基づいて演算された前記作業装置の方位とからの距離が近いものを前記所定数選択し、
前記第１アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号のうち前記所定数のマスク領域データのそれぞれに従って選択した測位衛星から発信された信号に基づいて、前記第１アンテナの第１の位置を前記所定数演算し、
前記二次元座標系において、前記複数の第１姿勢センサのうち前記ブームに取り付けられた姿勢センサで取得された姿勢情報と前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報とに基づいて演算された前記ブームの角度と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と前記基線ベクトルとに基づいて演算された前記作業装置の方位との位置から、前記所定数のマスク領域データに対応付けられた前記ブームの角度及び前記作業装置の方位のそれぞれの位置までの距離を前記所定数演算し、
前記所定数の前記第１アンテナの第１の位置のそれぞれに前記所定数の距離に基づく重み付けを行うことで前記第１アンテナの第２の位置を演算する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項6】
請求項５の作業機械において、前記所定数は４であることを特徴とする作業機械。
【請求項7】
請求項１の作業機械において、基準局から送信されるＧＮＳＳ補正データを受信するための無線機をさらに備え、
前記コントローラは、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号のうち前記コントローラに記憶された前記複数のマスク領域データに従って選択した測位衛星から発信された信号と、前記ＧＮＳＳ補正データとに基づいて、前記第１アンテナの第１の位置と、前記基線ベクトルとを演算することを特徴とする作業機械。
【請求項8】
請求項１の作業機械において、前記複数のマスク領域データに対応付けられた前記複数のフロント部材のそれぞれの姿勢と前記作業装置の方位とは、前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位の合計ｎ個を変数とするｎ次元座標系に設定されており、
前記コントローラは、
前記第１アンテナの第１の位置及び前記基線ベクトルと、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報とに基づいて、前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位を演算し、
前記複数のマスク領域データに対応付けられた前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位のうち、前記ｎ次元座標系において、前記第１アンテナの第１の位置及び前記基線ベクトルと、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢とに基づいて演算された前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位からの距離が近いものを前記所定数選択し、
前記第１アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号のうち前記所定数のマスク領域データのそれぞれに従って選択した測位衛星から発信された信号に基づいて、前記第１アンテナの第１の位置を前記所定数演算し、
前記ｎ次元座標系において、前記第１アンテナの第１の位置及び前記基線ベクトルと、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢とに基づいて演算された前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位の位置から前記所定数のマスク領域データに対応付けられた前記複数のフロント部材のそれぞれの角度及び前記作業装置の方位のそれぞれの位置までの距離を前記所定数演算し、
前記所定数の前記第１アンテナの第１の位置のそれぞれに前記所定数の距離に基づく重み付けを行うことで前記第１アンテナの第２の位置を演算する
ことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は多関節型の作業装置とＧＮＳＳ受信機を備える作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
油圧ショベルを含む作業機械には、作業機械の位置及び方位を演算するために２つのＧＮＳＳアンテナ（メインアンテナ及びサブアンテナ）とＧＮＳＳ受信機を備えたものがある。作業機械の位置及び方位は作業機械が備える作業装置の位置の演算などに利用される。
【0003】
例えば特許文献１には、一対のアンテナを支持するための一対のアンテナ支持部を備え、前記一対のアンテナ支持部は、上面視において、上部旋回体の旋回中心から車幅の１／４以上離れ、かつ、機械室上に形成される通路と当該通路に連なる階段とのうち旋回中心から最も離れたものよりも旋回中心の近くに配置されている油圧ショベルが開示されている。
【0004】
油圧ショベルは市街地や急斜面付近で作業する場合があるため、建造物や地表面がＧＮＳＳアンテナよりも高い場所に位置することがある。そのためＧＮＳＳアンテナ上空の視界が遮蔽されるおそれがある。アンテナ上空の遮蔽は、ＧＮＳＳ衛星からＧＮＳＳアンテナに到達する電波を妨げ、測位精度の低下を招くおそれがあるため望ましくない。
【0005】
そこで、特許文献２には、ＧＰＳ受信機の周囲の電波障害物の配置などに基づいて定めたＧＰＳ衛星の選択規則を表すマスク情報（選択規則情報）を所定地域毎に記憶するデータベースから、ＧＰＳ信号の受信地域に対応するマスク情報を取得し、その取得したマスク情報に従って、天空を航行する複数のＧＰＳ衛星の中から、捕捉対象とするＧＰＳ衛星を選択するＧＰＳ受信機の制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】国際公開第２０１４／０７６７６１号
【文献】特開２００４－１８４１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献２で提案されているＧＰＳ受信機の制御装置を一般的な油圧ショベルに適用する場合、以下のような課題が生ずる。
【0008】
例えば油圧ショベルでは、下部走行体を停止させたまま上部旋回体や作業装置を動作させることによって種々の施工作業を実施する。また、高い仕上げ精度が求められる施工面に対しては、一回の掘削量を少なくして繰り返し掘削動作を行うことで最終施工面（目標施工面）まで少しずつ掘り進むといった手法により仕上げ精度の向上を図ることが行われる。かかる動作においては、アンテナ上空の同じ位置が作業装置によって短時間に繰り返し遮蔽されることで、当該位置に存在する衛星が繰り返し測位に使用できなくなる状況が発生する。このような状況においては、特許文献２に見られるように上空視界を有限数の領域に分割して設定されるマスクを想定すると、作業状況によっては作業装置による遮蔽を表現するマスク領域が短時間のうちに頻繁に変化するおそれがある。マスク領域が短時間に頻繁に変化すると、それに伴って測位結果が短時間に大きく変化して測位精度の悪化を引き起こす場合がある。
【0009】
例えば図２に示すように、油圧ショベル１が備える作業装置６の姿勢が第１姿勢２０（例えばブームを最大に上げた姿勢）である時に設定されるマスク領域を第1マスク領域２７とし、作業装置６の姿勢が第２姿勢２１（第１姿勢からブームを下げた姿勢）である時に設定されるマスク領域を第２マスク領域２４とする。図２の右側の図には、この時に測位に用いることが可能な衛星配置２６を示している。衛星配置２６のうち測位への寄与度が特に高い衛星２６ａが、領域２５（作業装置の姿勢が第１姿勢２０の時にはマスクされ、第２姿勢２１の時にはマスクされない領域）に位置していたとする。この場合、作業装置が第１姿勢２０と第２姿勢２１を繰り返すときに、衛星２６ａはマスク領域の変化に応じて可視・不可視が頻繁に変化し、ひいては衛星２６ａの測位への使用・不使用が頻繁に切り替わることとなる。かかるマスク領域の頻繁な変更は測位に用いる衛星グループの組み合わせを短時間に変化させ得るため、測位結果が短時間に大きく変化して測位精度の悪化を引き起こす場合がある。
【0010】
なお、マスク領域を特許文献２において提案されているような「上空視界を有限数の領域に分割したマスク」ではなく、図３に示すように「実際に上空を遮蔽している物体の射影形状を正確に反映したマスク（３２）」に変更した場合について触れる。作業装置６の姿勢が第１姿勢２０（例えばブームを最大に上げた姿勢）である時に設定されるマスク領域を第1マスク領域３７とし、作業装置６の姿勢が第２姿勢２１（第１姿勢からブームを下げた姿勢）である時に設定されるマスク領域を第２マスク領域３４とする。また、先の図と同様に衛星２６ａが、領域３５（作業装置の姿勢が第１姿勢２０の時にはマスクされ、第２姿勢２１の時にはマスクされない領域）に位置していたとする。しかし、このようにマスク領域を変更しても状況改善は見込まれない。なぜなら上記において問題となっているのは「作業装置によりアンテナの上空の同じ領域が短時間に繰り返し遮蔽されることによって、その領域に位置する衛星の測位への使用・不使用が短時間に切り替わる」点である。そのため、作業装置６が最大の遮蔽範囲を与える状況でのみ遮蔽される衛星２６ａを測位に使用せざるを得ない場合には、測位に用いる衛星グループの組み合わせが短時間に変化することになり、測位精度の悪化を引き起こすおそれがある。
【0011】
本発明の目的は、作業装置の姿勢変化に応じてマスク領域を変更しても、それに伴う測位結果の変化を抑制できる作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
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、旋回体と、前記旋回体に取り付けられ複数のフロント部材が連結された作業装置と、複数の測位衛星が発信する信号を受信する第１アンテナ及び第２アンテナと、前記複数のフロント部材の姿勢情報をそれぞれ取得する複数の第１姿勢センサと、前記旋回体の姿勢情報を取得する第２姿勢センサと、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号に基づいて、前記第１アンテナから前記第２アンテナへの基線ベクトルとを演算し、前記複数の第１姿勢センサ及び前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報に基づいて前記作業装置の姿勢を演算し、前記第２姿勢センサで取得された姿勢情報と演算した前記基線ベクトルとに基づいて前記作業装置の方位を演算するコントローラとを備えた作業機械において、前記コントローラには、複数のマスク領域データが記憶されており、前記複数のマスク領域データには、それぞれ、前記作業装置の姿勢及び方位が対応付けられており、前記複数のマスク領域データのそれぞれに対応付けられた前記作業装置の姿勢及び方位は、前記作業装置の姿勢及び方位を変数とする多次元座標系に設定されており、前記コントローラは、前記多次元座標系において、前記複数のマスク領域データの中から、演算した前記作業装置の姿勢及び方位と距離が近い姿勢と方位が対応付けられた２以上の所定数のマスク領域データを選択し、前記第１アンテナで受信された前記複数の測位衛星の信号のうち、選択された前記所定数のマスク領域データのそれぞれに従って選択した測位衛星から発信された信号に基づいて、前記第１アンテナの第１の位置を前記所定数演算し、前記多次元座標系において、演算した前記作業装置の姿勢及び方位の位置から前記所定数のマスク領域データに対応付けられた前記作業装置の姿勢及び方位のそれぞれの位置までの距離を前記所定数演算し、演算した前記所定数の前記第１アンテナの第１の位置と、演算した前記所定数の距離とに基づいて、前記第１アンテナの第２の位置を演算し、演算した前記第１アンテナの第２の位置と、前記第２姿勢センサで取得された姿勢とに基づいて、前記作業装置の位置を演算する。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、作業装置の姿勢変化に応じてマスク領域を変更しても、それに伴う測位結果の変化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施形態に係る油圧ショベルの側面図。
【図2】フロント作業装置の姿勢に応じて、設定されるマスク領域が変更される点を説明する図。
【図3】フロント作業装置の姿勢に応じて、設定されるマスク領域が変更される点を説明する他の図。
【図6】ブーム角と方位角の２つを変数とする二次元座標系上において、ブーム角の範囲をα個の角度値でα－１個の領域に等分割しつつ、方位角の範囲をβ個の角度値でβ－１個の領域に等分割して作成した格子の一例を示す図。
【図7】メインアンテナ５０Ａのマスク領域としてＤＢ２１３に記録されているα×β個のマスク領域のうち３つのマスク領域の一例を示す図。
【図9A】本実施形態に係る車載コントローラ４０及びＧＮＳＳ受信機５１で実行されるフロント作業装置６の位置および方位の演算処理の一例をフローチャートでまとめた図。
【図9B】本実施形態に係る車載コントローラ４０及びＧＮＳＳ受信機５１で実行されるフロント作業装置６の位置および方位の演算処理の一例をフローチャートでまとめた図。
【図9C】本実施形態に係る車載コントローラ４０及びＧＮＳＳ受信機５１で実行されるフロント作業装置６の位置および方位の演算処理の一例をフローチャートでまとめた図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。以下の実施の形態は、作業機械としてクローラ式の油圧ショベルに本発明を適用したものであり、バケット先端と施工目標面の位置関係を運転室内のモニタに表示するマシンガイダンス機能と、バケット先端が施工目標面を超えないように作業装置の動作（すなわちフロント部材を駆動するアクチュエータの動作）に制限をかけるマシンコントロール機能とを有している。なお、各図において同じ部分には同じ符号を付し、重複した説明は適宜省略するものとする。
【0016】
＜対象機械＞
図１は本発明の実施形態に係る油圧ショベル１及びＧＮＳＳ基準局８の側面図である。この図に示す油圧ショベル１は、クローラ式の走行体（下部走行体）２と、走行体２の上部に旋回可能に取り付けられた旋回体（上部旋回体）３と、一端（基端）が旋回体３の前方に取り付けられ複数のフロント部材６Ａ、６Ｂ、６Ｃを連結してなるフロント作業装置（単に「作業装置」と称することもある）６とを備えている。図中の符号３０は地面を表す。
図１は本発明の実施形態に係る油圧ショベル１及びＧＮＳＳ基準局８の側面図である。この図に示す油圧ショベル１は、クローラ式の走行体（下部走行体）２と、走行体２の上部に旋回可能に取り付けられた旋回体（上部旋回体）３と、一端（基端）が旋回体３の前方に取り付けられ複数のフロント部材６Ａ、６Ｂ、６Ｃを連結してなるフロント作業装置（単に「作業装置」と称することもある）６とを備えている。図中の符号３０は地面を表す。
【0017】
フロント作業装置６は、一端が旋回体３に連結されたブーム６Ａと、一端がブーム６Ａの他端に連結されたアーム６Ｂと、一端がアーム６Ｂの他端に連結されたバケット６Ｃとを有しており、これら各フロント部材６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、それぞれ上下方向に回動するように構成されている。
【0018】
また、各フロント部材６Ａ、６Ｂ、６Ｃの回動を行う駆動アクチュエータとして、ブームシリンダ１１Ａ、アームシリンダ１１Ｂ、バケットシリンダ１１Ｃが備えられている。旋回体３は図示しない旋回モータによって旋回中心軸Ｏを中心に旋回駆動される。
【0019】
ブーム６Ａ、アーム６Ｂ及びバケット６Ｃは、フロント作業装置６を含む共通の平面上で動作し、以下ではこの平面を動作平面と称することがある。つまり動作平面とは、ブーム６Ａ、アーム６Ｂ及びバケット６Ｃの回動軸に直交する平面であり、例えばブーム６Ａ、アーム６Ｂ及びバケット６Ｃの幅方向の中心（すなわち各フロント部材６Ａ、６Ｂ、６Ｃの回動軸の中心）に設定できる。本実施形態では、ブーム６Ａ、アーム６Ｂ及びバケット６Ｃの幅方向の中心を通過する面を動作平面とする。
【0020】
＜姿勢センサ＞
油圧ショベル１には、フロント作業装置６と旋回体３の姿勢を検出するための複数の姿勢センサ７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、２３が備えられている。本実施形態では各姿勢センサに、角度（または角速度）と加速度を検出可能な慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）を用いている。これら姿勢センサのうち、ブーム６Ａにはブーム姿勢センサ７５Ａが、アーム６Ｂにはアーム姿勢センサ７５Ｂが、バケット６Ｃにはバケット姿勢センサ７５Ｃが取り付けられている。また、旋回体３には旋回体姿勢センサ２３が取り付けられており、それにより旋回体３の傾斜角度（ピッチ角及びロール角）、旋回速度及び旋回角度を計測できる。姿勢センサ７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、２３の出力（検出信号）は、接続線を介して車載コントローラ４０に入力されている。なお、フロント作業装置６の姿勢センサとしては、各フロント部材の回動角度を検出する角度センサを用いても良い。本稿では、フロント作業装置６の３つの姿勢センサ７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃを第１姿勢センサ、旋回体３の姿勢センサ２３を第２姿勢センサと称することがある。
油圧ショベル１には、フロント作業装置６と旋回体３の姿勢を検出するための複数の姿勢センサ７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、２３が備えられている。本実施形態では各姿勢センサに、角度（または角速度）と加速度を検出可能な慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）を用いている。これら姿勢センサのうち、ブーム６Ａにはブーム姿勢センサ７５Ａが、アーム６Ｂにはアーム姿勢センサ７５Ｂが、バケット６Ｃにはバケット姿勢センサ７５Ｃが取り付けられている。また、旋回体３には旋回体姿勢センサ２３が取り付けられており、それにより旋回体３の傾斜角度（ピッチ角及びロール角）、旋回速度及び旋回角度を計測できる。姿勢センサ７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、２３の出力（検出信号）は、接続線を介して車載コントローラ４０に入力されている。なお、フロント作業装置６の姿勢センサとしては、各フロント部材の回動角度を検出する角度センサを用いても良い。本稿では、フロント作業装置６の３つの姿勢センサ７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃを第１姿勢センサ、旋回体３の姿勢センサ２３を第２姿勢センサと称することがある。
【0021】
旋回体３には、オペレータによって操作される操作装置（図示せず）、バケット６Ｃと施工目標面の位置関係等が表示されるモニタ６０が設けられた運転席４と、複数の測位衛星（ＧＮＳＳ衛星）が発信する衛星信号を受信するための２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂ（メインアンテナ５０Ａ，サブアンテナ５０Ｂと称することもある）と、基準局８から送信されるＧＮＳＳ補正データ３０１（図４参照）を受信するための無線機７と、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂのうち少なくとも１つのＧＮＳＳアンテナの地理座標系（グローバル座標系）における位置座標と、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ間の方位（すなわち旋回体３の方位）とを演算するＧＮＳＳ受信機５１と、ＧＮＳＳ受信機５１で演算された位置及び方位と、複数の姿勢センサ７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、２３の検出信号とに基づいて、フロント作業装置６上の所望の位置座標を演算するコンピュータである車載コントローラ４０とが備えられている。なお、本実施形態では２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの位置及び旋回体３の方位角を１つのＧＮＳＳ受信機で演算する構成を採っているが、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂのそれぞれに対応する２つのＧＮＳＳ受信機５１，５１を搭載する構成を採っても良い。
【0022】
＜ＧＮＳＳ基準局＞
油圧ショベル１の無線機７に対してＧＮＳＳ補正データを無線送信するＧＮＳＳ基準局８について説明する。地理座標系における座標位置が既知であるＧＮＳＳ基準局８には、複数の測位衛星（ＧＮＳＳ衛星）から衛星信号を受信するためのＧＮＳＳアンテナ８０と、ＧＮＳＳアンテナ８０で受信された衛星信号に基づいてＧＮＳＳアンテナ８０の地理座標系における位置座標を演算するＧＮＳＳ受信機８１と、ＧＮＳＳアンテナ８０で受信された複数の衛星信号に基づいて無線機７に無線送信するためのＧＮＳＳ補正データ３０１（図４参照）を生成する基準局コントローラ８２と、基準局コントローラ８２で生成されたＧＮＳＳ補正データを無線機７に送信する無線機８７が備えられている。ＧＮＳＳ基準局アンテナ８０に接続したＧＮＳＳ受信機８１は、基準局コントローラ８２を経由して無線機８７よりＧＮＳＳ補正データを無線送信する。無線機７で受信されたＧＮＳＳ補正データをＧＮＳＳ受信機５１での測位に利用するとセンチメートル級の高精度な測位が可能となる。
油圧ショベル１の無線機７に対してＧＮＳＳ補正データを無線送信するＧＮＳＳ基準局８について説明する。地理座標系における座標位置が既知であるＧＮＳＳ基準局８には、複数の測位衛星（ＧＮＳＳ衛星）から衛星信号を受信するためのＧＮＳＳアンテナ８０と、ＧＮＳＳアンテナ８０で受信された衛星信号に基づいてＧＮＳＳアンテナ８０の地理座標系における位置座標を演算するＧＮＳＳ受信機８１と、ＧＮＳＳアンテナ８０で受信された複数の衛星信号に基づいて無線機７に無線送信するためのＧＮＳＳ補正データ３０１（図４参照）を生成する基準局コントローラ８２と、基準局コントローラ８２で生成されたＧＮＳＳ補正データを無線機７に送信する無線機８７が備えられている。ＧＮＳＳ基準局アンテナ８０に接続したＧＮＳＳ受信機８１は、基準局コントローラ８２を経由して無線機８７よりＧＮＳＳ補正データを無線送信する。無線機７で受信されたＧＮＳＳ補正データをＧＮＳＳ受信機５１での測位に利用するとセンチメートル級の高精度な測位が可能となる。
【0023】
＜ＧＮＳＳアンテナ５０の配置＞
２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂは、それぞれマスト（アンテナ支持部材）５２ａ、５２ｂを介して上部旋回体３に固定されている。これら２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂは、上部旋回体３の位置と方位とを計測するという目的を実現可能な限りにおいて、設置位置を問わない。
２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂは、それぞれマスト（アンテナ支持部材）５２ａ、５２ｂを介して上部旋回体３に固定されている。これら２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂは、上部旋回体３の位置と方位とを計測するという目的を実現可能な限りにおいて、設置位置を問わない。
【0024】
２本のマスト５２ａ、５２ｂはそれぞれ上部旋回体３の上方でＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂを支持するためのポール状の支持部材である。本実施形態の２本のマスト５２ａ、５２ｂは、ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂと同様に設置位置を問わない。図１に示した例では、各マスト５２ａ、５２ｂの基端は上部旋回体３の上面に固定されており、各マスト５２ａ、５２ｂは当該基端から略垂直に伸びている。そして各マスト５２ａ、５２ｂの先端には、中心部が軸方向に膨らんだ略円盤状の外形を有するＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂが取り付けられており、各マスト５２ａ、５２ｂは自身の中心軸心が各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの中心軸心を通過するように各アンテナ５０Ａ、５０Ｂを支持している。なお、ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの支持部材は、ポール状のマスト５２ａ、５２ｂに限らず、種々の形状の支持部材による支持が可能である。
【0025】
＜ＧＮＳＳ受信機５１＞
ＧＮＳＳ受信機５１は、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂで受信される複数の衛星信号と、無線機７で受信されたＧＮＳＳ補正データとに基づいて、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂのうち少なくとも１つのＧＮＳＳアンテナ（例えば、ＧＮＳＳアンテナ５０Ｂ）の地理座標系（グローバル座標系）における位置座標と、メインアンテナ５０Ａからサブアンテナ５０Ｂに向かうベクトル（基線ベクトル）の地理座標系（グローバル座標系）における方位とを演算する。旋回体３における２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂの取り付け位置は既知であるため、基線ベクトルからは旋回体３（フロント作業装置６）の方位が演算できる。
ＧＮＳＳ受信機５１は、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂで受信される複数の衛星信号と、無線機７で受信されたＧＮＳＳ補正データとに基づいて、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂのうち少なくとも１つのＧＮＳＳアンテナ（例えば、ＧＮＳＳアンテナ５０Ｂ）の地理座標系（グローバル座標系）における位置座標と、メインアンテナ５０Ａからサブアンテナ５０Ｂに向かうベクトル（基線ベクトル）の地理座標系（グローバル座標系）における方位とを演算する。旋回体３における２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂの取り付け位置は既知であるため、基線ベクトルからは旋回体３（フロント作業装置６）の方位が演算できる。
【0026】
複数の測位衛星からは送信時刻情報を含んだ電磁波（衛星信号）が送信されている。ＧＮＳＳ受信機５１は、各ＧＮＳＳ衛星からの電磁波の受信時刻とその電磁波に含まれた送信時刻とから到達時間差を演算し、その到達時間差を基に各ＧＮＳＳ衛星とＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、８０との距離を推測してＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、８０の位置を算出する。ＧＮＳＳ衛星は精巧な時計を搭載しており、各衛星からの電磁波を復調して得られる到達時間差に電磁波の速度を乗算することにより各ＧＮＳＳ衛星とＧＮＳＳアンテナ間の距離が算出される。
【0027】
算出した各ＧＮＳＳ衛星と各ＧＮＳＳアンテナとの距離には誤差が含まれ得る。この誤差は、ＧＮＳＳ衛星とＧＮＳＳアンテナ間に存在する電離層や水蒸気によって発生する電磁波の速度変化が方位や仰角が異なる各ＧＮＳＳ衛星の位置毎に異なることや、各ＧＮＳＳ衛星より電磁波で送られる軌道情報が実際の位置と若干異なることや、各ＧＮＳＳ衛星間の時計情報に若干の誤差があること等の要因により発生する。
【0028】
このような誤差はＲＴＫ－ＧＮＳＳ（リアルタイムキネマティックＧＮＳＳ）を利用することで低減できる。例えば、油圧ショベル１の近くに（数ｋｍ以内）設置した絶対位置が既知の基準局ＧＮＳＳアンテナ８０の測位とＧＮＳＳ補正データの演算を基準局ＧＮＳＳ受信機８１で行い、その補正データを無線機８７にてショベル１の受信機５１に送信する。そして２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ（５０Ｂ）、８０間の絶対位置ではなく相対位置（ベクトル）を測定することで誤差を低減することができる。
【0029】
無線機８７より送信された補正データは、油圧ショベル１に搭載された無線機７で受信されＧＮＳＳ受信機５１に送信される。ＧＮＳＳ受信機５１ではＧＮＳＳアンテナ５０Ａ（移動局）で受信した衛星信号と補正データより得た基準局ＧＮＳＳアンテナ８０の信号を比較演算することにより、基準局ＧＮＳＳアンテナ８０とＧＮＳＳアンテナ５０Ａ間の相対的な位置（方向と距離）を算出する。このとき、補正データとして基地局アンテナ８０が受信した衛星からの衛星信号の搬送波位相情報を送信し、これを移動局アンテナ５０Ａが受信した衛星信号の搬送波位相情報とＧＮＳＳ受信機５１で比較演算する。これにより数ｃｍオーダーの移動局アンテナ５０Ａの測位が可能となり、ほぼ一点に収束した高精度の相対測位が可能となる。さらに、前述した補正データのなかに基準局ＧＮＳＳアンテナ８０の位置情報を含めることで、移動局であるＧＮＳＳアンテナ５０Ａの絶対位置を求めることが可能となる。また、基準局ＧＮＳＳアンテナ８０とＧＮＳＳアンテナ５０Ａの距離が近距離（一般的に数ｋｍ以内）の場合は、前述した誤差要因（電磁波の速度変化、各ＧＮＳＳ衛星間の時計情報誤差）をよく相殺することが可能となる。２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ間の方位や、もう１つのＧＮＳＳアンテナ５０Ｂの位置についても同様に演算できる。ＧＮＳＳ受信機５１はそれぞれのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの緯度、経度、ジオイド高さを含むＮＭＥＡフォーマットなどでＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの測位結果を出力可能である。
【0030】
また、本実施形態では基準局ＧＮＳＳアンテナ８０から補正データを無線送信して上部旋回体３やフロント作業装置６の方向を演算するシステムについて説明したが、ＶＲＳ（仮想基準点方式）や準天頂衛星等の補正データをネットワークで配信するサービスを用いても良い。
【0031】
【0032】
車載コントローラ４０は、ＧＮＳＳ受信機５１で演算された２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの位置と旋回体３の方位と、複数の姿勢センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，２３の検出信号に基づいて、フロント作業装置６を構成する各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの位置座標及びフロント作業装置６の方位（上部旋回体３の方位）を演算するコンピュータである。
【0033】
車載コントローラ４０は、演算処理装置（例えばＣＰＵ（図示せず））、記憶装置（例えば、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の半導体メモリ（図示せず））、インタフェース（入出力装置（図示せず））を備えており、記憶装置内に予め保存されているプログラム（ソフトウェア）を演算処理装置で実行し、プログラム内で規定されているデータとインタフェースから入力されたデータに基づいて演算処理装置が演算処理を行い、インタフェースから外部に信号（演算結果）を出力する。なお、ＧＮＳＳ受信機５１，８１も車載コントローラ４０と同種のハードウェアを備えることができる。また、記憶装置はコントローラ４０から独立した装置としても良い。
【0034】
車載コントローラ４０は、インタフェースを介して、ＧＮＳＳ受信機５１、姿勢センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，２３，モニタ６０（図４に示さず）、及び無線機７と接続されており、データの入出力が可能になっている。
【0035】
車載コントローラ４０の記憶装置には、例えば、油圧ショベル１の施工対象である施工目標面の位置を定義した施工目標面データと、車体形状寸法データと、演算処理装置によって実行される各種プログラム等が記憶されている。
【0036】
車載コントローラ４０は、記憶装置内に格納されたプログラムを実行することで、作業装置姿勢計測部１１６と、上部旋回体姿勢計測部１１５と、姿勢統合部２２３と、作業装置遮蔽領域マスクデータベース（ＤＢ）２１３と、三次元データ受信部２１６と、遮蔽物三次元データ記録部２２４と、メイン電波遮蔽領域設定部２１２と、サブ電波遮蔽領域設定部２２６と、メインアンテナ演算結果統合部２２０と、メインアンテナ位置精度評価部２１９と、作業機械位置・方位出力部２２１と、ＩＭＵ方位精度評価部１１８と、作業機械方位精度評価部２２２と、基線ベクトル精度評価部２１８として機能する。
【0037】
これら各部の相互作用により発揮される機能の一部として、車載コントローラ４０は、メインアンテナ５０Ａの位置及び基線ベクトルと、複数の姿勢センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，２３で取得された姿勢とに基づいて、フロント作業装置６の姿勢及び方位を演算し、フロント作業装置６の姿勢及び方位を変数とする多次元座標系において、複数のマスク領域データ（後述）の中から、演算したフロント作業装置６の姿勢及び方位と距離が近い姿勢と方位が対応付けられた２以上の所定数（例えば４つ）のマスク領域データを選択し、メインアンテナ５０Ａで受信された複数の測位衛星の信号のうち、選択された前記所定数のマスク領域データのそれぞれに従って選択した測位衛星から発信された信号に基づいて、メインアンテナ５０Ａの位置を前記所定数演算し、前記多次元座標系において、演算したフロント作業装置６の姿勢及び方位の位置（例えば、後述の点Ｓ（θ，φ）の位置）から前記所定数のマスク領域データに対応付けられたフロント作業装置６の姿勢及び方位のそれぞれの位置（例えば、後述の点ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤの位置）までの距離（例えば、後述の｜ＳＳＡ｜、｜ＳＳＢ｜、｜ＳＳＣ｜、｜ＳＳＤ｜）を前記所定数演算し、演算した前記所定数のメインアンテナ５０Ａの第１の位置（例えば、後述のＱA，ＱB，ＱC，ＱD）と、演算した前記所定数の距離（例えば、後述の｜ＳＳＡ｜、｜ＳＳＢ｜、｜ＳＳＣ｜、｜ＳＳＤ｜）とに基づいてメインアンテナ５０Ａの第２の位置を演算する。
【0038】
ＧＮＳＳ受信機５１は、メインアンテナ概位置算出部２０１と、メインアンテナ可用衛星判定部２１４と、メインアンテナ位置演算部２１７と、基線ベクトル算出部２２５と、サブアンテナ可用衛星判定部２１５として機能する。
【0039】
図４において、基準局８から送信される補正データ３０１は、無線機７にて受信された後、ＧＮＳＳアンテナ（メイン）５０Ａが受信した複数の測位衛星の電波と合わせて、受信機５１内のメインアンテナ概位置算出部２０１及びメインアンテナ位置演算部２１７に送信され、それぞれでＧＮＳＳアンテナ（メイン）５０Ａの測位演算に用いられる。
【0040】
（上部旋回体姿勢計測部１１５）
上部旋回体姿勢計測部１１５は、上部旋回体３に搭載された姿勢センサ（ＩＭＵ）２３から出力される検出データに基づいて、上部旋回体３のロール角度、ピッチ角度、旋回角度、それらの角速度、方位角（ＩＭＵ方位）を演算し、これらのデータを姿勢統合部２２３及びＩＭＵ方位精度評価部１１８に送信する。方位角（ＩＭＵ方位）は、例えば、直近に演算された基線ベクトルと、姿勢センサ２３の検出データとに基づいて演算できる。具体的には、方位角（ＩＭＵ方位）は、直近に基線ベクトルから演算された上部旋回体３（フロント作業装置６）の方位角に対して、姿勢センサ２３を利用して演算される上部旋回体３の旋回角の変化分を追加することで演算できる。
上部旋回体姿勢計測部１１５は、上部旋回体３に搭載された姿勢センサ（ＩＭＵ）２３から出力される検出データに基づいて、上部旋回体３のロール角度、ピッチ角度、旋回角度、それらの角速度、方位角（ＩＭＵ方位）を演算し、これらのデータを姿勢統合部２２３及びＩＭＵ方位精度評価部１１８に送信する。方位角（ＩＭＵ方位）は、例えば、直近に演算された基線ベクトルと、姿勢センサ２３の検出データとに基づいて演算できる。具体的には、方位角（ＩＭＵ方位）は、直近に基線ベクトルから演算された上部旋回体３（フロント作業装置６）の方位角に対して、姿勢センサ２３を利用して演算される上部旋回体３の旋回角の変化分を追加することで演算できる。
【0041】
（作業装置姿勢計測部１１６）
作業装置姿勢計測部１１６は、フロント作業装置６の各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃに取り付けられた姿勢センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃの検出データに基づいて、フロント作業装置６の姿勢を演算し、姿勢統合部２２３に出力する。
作業装置姿勢計測部１１６は、フロント作業装置６の各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃに取り付けられた姿勢センサ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃの検出データに基づいて、フロント作業装置６の姿勢を演算し、姿勢統合部２２３に出力する。
【0042】
（姿勢統合部２２３）
姿勢統合部２２３は、上部旋回体姿勢計測部１１５で演算された上部旋回体３の姿勢（ロール角度及びピッチ角度）と、作業装置姿勢計測部１１６で演算された各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの姿勢とに基づいて、例えば水平面に対する上部旋回体３及びフロント作業装置６の姿勢（各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの姿勢を含む）を演算して出力する。また、姿勢統合部２２３は、上部旋回体姿勢計測部１１５で演算された上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）を出力する。
姿勢統合部２２３は、上部旋回体姿勢計測部１１５で演算された上部旋回体３の姿勢（ロール角度及びピッチ角度）と、作業装置姿勢計測部１１６で演算された各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの姿勢とに基づいて、例えば水平面に対する上部旋回体３及びフロント作業装置６の姿勢（各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの姿勢を含む）を演算して出力する。また、姿勢統合部２２３は、上部旋回体姿勢計測部１１５で演算された上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）を出力する。
【0043】
（作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３）
作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３には、上部旋回体３に設定された座標系（上部旋回体基準座標系）において、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂごとに複数の遮蔽領域（以下、マスク領域と称することがある）のデータ（マスク領域データ）が保存されている。マスク領域データは、各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂで受信された複数の測位衛星の信号のうち測位に利用する測位衛星の信号を規定するものであり、測位に利用される信号はマスク領域データに従って選択される。また、マスク領域データはＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂごとに規定されている。各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂの複数のマスク領域データのそれぞれには、作業装置６の姿勢（即ち、各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの角度）および上部旋回体３の方位角が対応付けられており、作業装置６のフロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃが当該対応付けられた姿勢及び方位角のときに各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂの上空を遮蔽し得る領域が予め規定されている。なお、同一のアンテナ５０Ａ，５０Ｂについての複数のマスク領域データでは、それぞれに対応付けられている作業装置６の姿勢（即ち、各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの角度）および上部旋回体３の方位角に重複はなく、互いに独立しているものとする。作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３は例えば車載コントローラ４０の記憶装置内の記憶領域に格納できる。なお、車載コントローラ４０と通信可能に接続された外部記憶装置（例えば、磁気記憶装置や半導体メモリ）内に作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３を格納しても良い。
作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３には、上部旋回体３に設定された座標系（上部旋回体基準座標系）において、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂごとに複数の遮蔽領域（以下、マスク領域と称することがある）のデータ（マスク領域データ）が保存されている。マスク領域データは、各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂで受信された複数の測位衛星の信号のうち測位に利用する測位衛星の信号を規定するものであり、測位に利用される信号はマスク領域データに従って選択される。また、マスク領域データはＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂごとに規定されている。各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂの複数のマスク領域データのそれぞれには、作業装置６の姿勢（即ち、各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの角度）および上部旋回体３の方位角が対応付けられており、作業装置６のフロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃが当該対応付けられた姿勢及び方位角のときに各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂの上空を遮蔽し得る領域が予め規定されている。なお、同一のアンテナ５０Ａ，５０Ｂについての複数のマスク領域データでは、それぞれに対応付けられている作業装置６の姿勢（即ち、各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの角度）および上部旋回体３の方位角に重複はなく、互いに独立しているものとする。作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３は例えば車載コントローラ４０の記憶装置内の記憶領域に格納できる。なお、車載コントローラ４０と通信可能に接続された外部記憶装置（例えば、磁気記憶装置や半導体メモリ）内に作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３を格納しても良い。
【0044】
以下では、説明を簡単にするために、上部旋回体３のロール角とピッチ角は考慮しないものとし、上部旋回体３の方位角と、フロント作業装置６を構成する複数のフロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃのうち上部旋回体３に最も近いフロント部材（本実施形態ではブーム６Ａ、以下、便宜上ブーム６Ａとする）の角度との組み合わせごとにマスク領域を設定した場合を例に挙げて説明する。
【0045】
ブーム６Ａが取りうる角度範囲（例えば、最小ブーム角から最大ブーム角までの範囲）を有限数の領域に分割する境界値となる有限個数の角度値（例えば、θ１、θ２、…、θα）が予め定められている。同じように、上部旋回体３が取りうる方位角範囲（例えば、最小方位角から最大方位角までの範囲）を有限数の領域に分割する境界値を示す有限個数の角度値（例えば、φ１、φ２、…、φβ）が予め定められている。図６は、ブーム角と方位角の２つを変数とする二次元座標系上において、ブーム角の範囲をα個の角度値でα－１個の領域に等分割しつつ、方位角の範囲をβ個の角度値でβ－１個の領域に等分割した場合の例である。θ１はブーム角範囲の最小値とし、θαはブーム角範囲の最大値とし、φ１は方位角範囲の最小値とし、φβは方位角範囲の最小値とする。この場合、α×β個の格子点が存在し、２つのＧＮＳＳアンテナ５０Ａ,５０Ｂのそれぞれに対応する格子点の数のマスク領域が作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記録されている。すなわち、α×β×２個のマスク領域が作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記録されている。
【0046】
本実施形態では、ブーム６Ａの角度（ブーム角）θと上部旋回体３の方位角φを上記２種の角度値（θｍ，φｎ（但し、ｍは１からαの自然数、ｎは１からβの自然数））から一つずつ選択し、ブーム６Ａの角度を選択した角度値に固定したまま、複数のフロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃからブーム６Ａを除いた残りのフロント部材６Ｂ，６Ｃがそれらの作動範囲においてメインアンテナ５０Ａ又はサブアンテナ５０Ｂの上空視界を遮蔽し得る最大の領域をメインアンテナ５０Ａ又はサブアンテナ５０Ｂの上空視界のマスク領域としている。この場合、ブーム６Ａの角度と上部旋回体３の方位角の２点を有限個数の角度値から任意に１つずつ選択すると、選択されたブーム角と方位角の条件においてアンテナ上空視界を作業装置６が遮蔽しうる最大領域（最大遮蔽領域）が与えられる。このように定義される最大遮蔽領域を、各ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂについて、α個のブーム角度値（θ１、θ２、…、θα）とβ個の方位角度値（φ１、φ２、…、φβ）の全ての組み合わせ（合計α×β個）について測位に先立って求めておき、α×β個のマスク領域として作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記録しておく。各マスク領域には、他のマスク領域と異なるブーム角度θｍと方位角φｎが対応づけられることになる。
【0047】
図７はメインアンテナ５０Ａのマスク領域としてＤＢ２１３に記録されているα×β個のマスク領域のうち３つのマスク領域の一例を示す図である。具体的には、ブーム角と方位角の組み合わせが、（θ１，φ１）、（θ１，φ２）、（θ２，φ１）のときの３つのマスク領域を示している。図の例ではメインアンテナ５０Ａを中心とする天空図にマスク領域（斜線を付した領域）を規定しており、各天空図において円の周方向が方位角を示し、円の半径方向が仰角を示す。なお、図６及び図７に示した例は一例に過ぎず、ブーム角と方位角の分割方法は不等間隔でも良く、何らかの関数を使って分割しても良い。
【0048】
（三次元データ保持・送信部１０２）
三次元データ保持・送信部１０２には、ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂを利用して衛星信号を受信する際に当該衛星信号の直接的な受信を阻害し得る油圧ショベル１の周囲に位置する障害物（例えば、地形や立体構造物）の三次元データ３０２が記憶されている。三次元データ保持・送信部１０２に記憶された障害物（遮蔽物とも称する）の三次元データ３０２は車載コントローラ４０に出力される。三次元データ保持・送信部１０２としては、例えば、フラッシュメモリや記録メディア等の記憶装置（障害物三次元データ記憶装置）が利用可能であり、車載コントローラ４０とデータ通信可能なサーバ上に搭載しても良い。三次元データ保持・送信部１０２は車載コントローラ４０の外部に設置しても良いし、車載コントローラ４０内の記憶装置内に記憶することで搭載しても良い（この場合、後述する三次元データ受信部２１６及び遮蔽物三次元データ記録部２２４は不要となる）。
三次元データ保持・送信部１０２には、ＧＮＳＳアンテナ５０Ａ，５０Ｂを利用して衛星信号を受信する際に当該衛星信号の直接的な受信を阻害し得る油圧ショベル１の周囲に位置する障害物（例えば、地形や立体構造物）の三次元データ３０２が記憶されている。三次元データ保持・送信部１０２に記憶された障害物（遮蔽物とも称する）の三次元データ３０２は車載コントローラ４０に出力される。三次元データ保持・送信部１０２としては、例えば、フラッシュメモリや記録メディア等の記憶装置（障害物三次元データ記憶装置）が利用可能であり、車載コントローラ４０とデータ通信可能なサーバ上に搭載しても良い。三次元データ保持・送信部１０２は車載コントローラ４０の外部に設置しても良いし、車載コントローラ４０内の記憶装置内に記憶することで搭載しても良い（この場合、後述する三次元データ受信部２１６及び遮蔽物三次元データ記録部２２４は不要となる）。
【0049】
（三次元データ受信部２１６）
三次元データ受信部２１６は、三次元データ保持・送信部１０２から障害物の三次元データ３０２を受信する部分である。
三次元データ受信部２１６は、三次元データ保持・送信部１０２から障害物の三次元データ３０２を受信する部分である。
【0050】
（遮蔽物三次元データ記録部２２４）
遮蔽物三次元データ記録部２２４は、車載コントローラ４０の記憶装置内に割り当てられた記憶領域であり、三次元データ受信部２１６が受信した三次元データ３０２を保存する。遮蔽物三次元データ記録部２２４に記録された三次元データ３０２は、メインアンテナ可用衛星判定部２１４と、サブアンテナ可用衛星判定部２１５とに送信される。
遮蔽物三次元データ記録部２２４は、車載コントローラ４０の記憶装置内に割り当てられた記憶領域であり、三次元データ受信部２１６が受信した三次元データ３０２を保存する。遮蔽物三次元データ記録部２２４に記録された三次元データ３０２は、メインアンテナ可用衛星判定部２１４と、サブアンテナ可用衛星判定部２１５とに送信される。
【0051】
なお、油圧ショベル１の周囲に障害物が存在しない場合もあるため、三次元データ保持・送信部１０２、三次元データ受信部２１６および遮蔽物三次元データ記録部２２４は省略可能である。
【0052】
（メインアンテナ概位置算出部２０１）
メインアンテナ概位置算出部２０１は、無線機７が受信した補正データ３０１と、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで受信された複数の衛星信号とに基づいて、フロント作業装置６や障害物に起因するマスク領域（遮蔽領域）を考慮しないメインアンテナ５０Ａの概算位置（概位置）を演算する。このメインアンテナ５０Ａの概算位置は、サブアンテナ用補正データとして利用されることがある。
メインアンテナ概位置算出部２０１は、無線機７が受信した補正データ３０１と、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで受信された複数の衛星信号とに基づいて、フロント作業装置６や障害物に起因するマスク領域（遮蔽領域）を考慮しないメインアンテナ５０Ａの概算位置（概位置）を演算する。このメインアンテナ５０Ａの概算位置は、サブアンテナ用補正データとして利用されることがある。
【0053】
（メイン電波遮蔽領域設定部２１２）
メイン電波遮蔽領域設定部２１２は、メインアンテナ概位置算出部２０１で演算されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの概算位置と、姿勢統合部２２３から入力する上部旋回体３のロール角・ピッチ角・方位角（ＩＭＵ方位）とに基づいて、メインアンテナ５０Ａの上空の衛星配置データを得る。
メイン電波遮蔽領域設定部２１２は、メインアンテナ概位置算出部２０１で演算されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの概算位置と、姿勢統合部２２３から入力する上部旋回体３のロール角・ピッチ角・方位角（ＩＭＵ方位）とに基づいて、メインアンテナ５０Ａの上空の衛星配置データを得る。
【0054】
また、メイン電波遮蔽領域設定部２１２は、姿勢統合部２２３から入力する実際の作業装置６の姿勢データ（各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの角度データ）と上部旋回体３のロール角・ピッチ角・方位角（ＩＭＵ方位）と、作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記憶されたメインアンテナ５０Ａ用の複数のマスク領域データの中から、実際の作業装置６の姿勢と上部旋回体３のロール角・ピッチ角・方位角（ＩＭＵ方位）に類似する姿勢と方位角が対応付けられたマスク領域データを類似度が上位のものから所定数選択する。本実施形態の所定数は４であるがその他の数値でも良い。
【0055】
本実施形態の類似度の判定について図８を用いて説明する。本実施形態では、説明を簡略化するために、姿勢統合部２２３から入力したデータのうちブーム６Ａの角度と上部旋回体３の方位角を類似度の判定に利用する。類似度の判定には図６の格子（つまり、ブーム角と上部旋回体方位角の２次元座標系）を利用する。図８は、姿勢統合部２２３から入力した実際のブーム６Ａの角度と上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）の組み合わせが（θ，φ）のときに、これに対応する点Ｓ（θ，φ）を図６の格子上にプロットして拡大表示した図である。本実施形態では、点Ｓからその周囲に位置する４つの格子点ＳA（θa，φa），ＳB（θb，φb），ＳC（θc，φc），ＳD（θd，φd）までの距離を基準にして類似度を判定し、当該距離が短い格子点ほど類似していると判定する。図８の例ではＳA，ＳB，ＳC，ＳDの順番で距離が近く、この順番で類似度が高い。ところで、メインアンテナ可用衛星判定部２１４は、図５に示すように４つのメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ａ，メインアンテナ可用衛星判定部Ｂ２１４Ｂ，メインアンテナ可用衛星判定部Ｃ２１４Ｃ，メインアンテナ可用衛星判定部Ｄ２１４Ｄを含んでいる。メイン電波遮蔽領域設定部２１２は、類似度が最も高い格子点ＳAに割り当てられているマスク領域データをメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ａ（図５参照）に送信し、類似度が２番目に高い格子点ＳBに割り当てられているマスク領域データをメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ｂに送信し、類似度が３番目に高い格子点ＳCに割り当てられているマスク領域データをメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ｃに送信し、類似度が４番目に高い格子点ＳDに割り当てられているマスク領域データをメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ｄに送信する。つまり、４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄにはメイン電波遮蔽領域設定部２１２で選択された４つのマスク領域データ（フロント作業装置６によるマスク領域データ）のうち異なるマスク領域データが送信される。
【0056】
（メインアンテナ可用衛星判定部２１４）
４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄは、それぞれ、メイン電波遮蔽領域設定部２１２から得られるＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの概算位置および上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）と、遮蔽物三次元データ記録部２２４から得られる障害物の三次元データとに基づいて、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａを基準とした障害物の位置を特定し、それによりＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの上空を障害物が遮蔽し得る領域のデータ（障害物によるマスク領域データ）を演算する。ただし、油圧ショベル１の周囲に障害物が存在しない場合には障害物によるマスク領域データの演算は省略可能である。また、障害物によるマスク領域データの算出に際して、上部旋回体３のロール角・ピッチ角も考慮しても良い。
４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄは、それぞれ、メイン電波遮蔽領域設定部２１２から得られるＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの概算位置および上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）と、遮蔽物三次元データ記録部２２４から得られる障害物の三次元データとに基づいて、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａを基準とした障害物の位置を特定し、それによりＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの上空を障害物が遮蔽し得る領域のデータ（障害物によるマスク領域データ）を演算する。ただし、油圧ショベル１の周囲に障害物が存在しない場合には障害物によるマスク領域データの演算は省略可能である。また、障害物によるマスク領域データの算出に際して、上部旋回体３のロール角・ピッチ角も考慮しても良い。
【0057】
また、４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄは、それぞれ、メイン電波遮蔽領域設定部２１２から送信されるフロント作業装置６によるマスク領域データと、上記の障害物によるマスク領域データとを組合わせて例えば地理座標系（グローバル座標系）上にメイン合成マスク領域データを生成し、生成したメイン合成マスク領域データを４つのメインアンテナ位置演算部２１７のうち対応するものに出力する。なお、メインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄは、それぞれメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄに対応する（つまり末尾のアルファベットが同じもの同士が対応している）。メイン合成マスク領域データが規定する合成マスク領域を除いた領域に位置する測位衛星は、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの電気的中心に電波が直接届く、又は、測位において信頼性に足る信号を発信している衛星（可用衛星）となる。
【0058】
なお、前述の通りメインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ａ、メインアンテナ可用衛星判定部Ｂ２１４Ｂ、メインアンテナ可用衛星判定部Ｃ２１４Ｃ、メインアンテナ可用衛星判定部Ｄ２１４Ｄがメイン電波遮蔽領域設定部２１２から受信するマスク領域データはそれぞれ異なっているため、メインアンテナ位置演算部Ａ２１７Ａ、メインアンテナ位置演算部Ｂ２１７Ｂ、メインアンテナ位置演算部Ｃ２１７Ｃ、メインアンテナ位置演算部Ｄ２１７Ｄに出力されるメイン合成マスク領域データ（可用衛星データ）はそれぞれ異なり得る。
【0059】
（メインアンテナ位置演算部２１７）
メインアンテナ位置演算部２１７は、無線機７で受信された補正データ３０１と、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで受信された衛星信号と、メインアンテナ可用衛星判定部２１４で生成されたメイン合成マスク領域データとに基づいて、メインアンテナ５０Ａの測位演算を行う。
メインアンテナ位置演算部２１７は、無線機７で受信された補正データ３０１と、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで受信された衛星信号と、メインアンテナ可用衛星判定部２１４で生成されたメイン合成マスク領域データとに基づいて、メインアンテナ５０Ａの測位演算を行う。
【0060】
本実施形態のメインアンテナ位置演算部２１７は、図５に示すように、メインアンテナ位置演算部Ａ２１７Ａ、メインアンテナ位置演算部Ｂ２１７Ｂ、メインアンテナ位置演算部Ｃ２１７Ｃ、メインアンテナ位置演算部Ｄ２１７Ｄを内包する。これら４つの位置演算部２１７は、それぞれ独立してＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位演算を行う。例えば、メインアンテナ位置演算部Ａ２１７Ａは、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで受信された複数の測位衛星の衛星信号のうち、測位衛星メインアンテナ可用衛星判定部Ａ２１４Ａから送信されるメイン合成マスク領域データが規定する選択規則に従って選択した測位衛星から発信された衛星信号と、補正データ３０１とに基づいて、メインアンテナ５０Ａの位置を演算し、その結果（測位結果ＱA）をメインアンテナ演算結果統合部２２０に出力する。メイン合成マスク領域データが規定する測位衛星の選択規則としては、例えば、メイン合成マスク領域データで規定されたマスク領域に存在する測位衛星をＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで衛星信号を受信した測位衛星から除き、残りの測位衛星を選択する規則がある。他のメインアンテナ位置演算部２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄでもこれと同様の処理が行われ、結果的に合計４つのメインアンテナ５０Ａの測位結果（測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱD）がメインアンテナ演算結果統合部２２０に出力される。本稿ではメインアンテナ位置演算部２１７が演算する複数の測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDのそれぞれをメインアンテナ５０Ａの第１の位置と称することがある。
【0061】
（メインアンテナ演算結果統合部２２０）
メインアンテナ演算結果統合部２２０は、複数（４つ）のメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄから出力される複数（４つ）の測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDに対して、メイン電波遮蔽領域設定部２１２で演算した類似度に基づく重み付けを行い、当該重み付け後の４つのメインアンテナ５０Ａの位置を単一のアンテナ位置に統合し、当該統合後のアンテナ位置をメインアンテナ５０Ａの位置（最終測位結果Ｑ(t)）としてメインアンテナ位置精度評価部２１９に出力する。本稿ではメインアンテナ演算結果統合部２２０が演算する最終測位結果Ｑ(t)をメインアンテナ５０Ａの第２の位置と称することがある。
メインアンテナ演算結果統合部２２０は、複数（４つ）のメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄから出力される複数（４つ）の測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDに対して、メイン電波遮蔽領域設定部２１２で演算した類似度に基づく重み付けを行い、当該重み付け後の４つのメインアンテナ５０Ａの位置を単一のアンテナ位置に統合し、当該統合後のアンテナ位置をメインアンテナ５０Ａの位置（最終測位結果Ｑ(t)）としてメインアンテナ位置精度評価部２１９に出力する。本稿ではメインアンテナ演算結果統合部２２０が演算する最終測位結果Ｑ(t)をメインアンテナ５０Ａの第２の位置と称することがある。
【0062】
ここで類似度に基づく重み付けの一例について説明する。下記式（１）は、実際のブーム角度及び上部旋回体方位角の組み合わせが図８に示したＳ（θ，φ）のとき、メインアンテナ位置演算部２１７で演算される４つのＱA，ＱB，ＱC，ＱDに重み付けを行って、最終測位結果Ｑ(t)に統合する場合に行う演算の一例である。下記式（１）において、｜ＳＳＸ｜は点Ｓから格子点ＳＸまでの距離を示す（ただし、Ｘは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれか）。式（１）の分母は、点Ｓから格子点ＳＸまでの４つの距離の中から３つを選択する全ての組み合わせ（合計４つの組み合わせ）において、各組み合わせに含まれる３つの距離を乗算した値（例えば、｜ＳＳＡ｜｜ＳＳＢ｜｜ＳＳＣ｜）を全て加算した値になっている。分子は、４つの格子点から１つの格子点Ｓｘ（ただし、Ｘは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれか）を除いた３つの格子点からＳまでの距離と測位結果Ｑｘと乗算し、その乗算値を４つ全ての測位結果について求め、その４つの乗算値を全て加算した値になっている。下記式（１）では、図８に示した座標系において、ＳとＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤとの距離に応じて測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDに対して重みづけが行われ最終測位結果Ｑ(t)が演算される。
【0063】
【数1】
【0064】
（メインアンテナ位置精度評価部２１９）
メインアンテナ位置精度評価部２１９は、メインアンテナ演算結果統合部２２０が出力するメインアンテナ５０Ａの位置データ（最終測位結果Ｑ(t)）が予め定められた精度を満たすかどうかを判定する部分であり、その判定結果とともにメインアンテナ５０Ａの位置データを作業機械位置・方位出力部２２１に出力する。
メインアンテナ位置精度評価部２１９は、メインアンテナ演算結果統合部２２０が出力するメインアンテナ５０Ａの位置データ（最終測位結果Ｑ(t)）が予め定められた精度を満たすかどうかを判定する部分であり、その判定結果とともにメインアンテナ５０Ａの位置データを作業機械位置・方位出力部２２１に出力する。
【0065】
（サブ電波遮蔽領域設定部２２６）
サブ電波遮蔽領域設定部２２６は、基線ベクトル算出部２２５で演算された基線ベクトルデータと、姿勢統合部２２３から入力する実際の作業装置６の姿勢データ（各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの角度データ）と上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）とに基づいて、作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記憶されたサブアンテナ５０Ｂ用の複数のマスク領域データの中から、実際の作業装置６の姿勢と上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）に最も類似する姿勢と方位角が対応付けられたマスク領域データ（フロント作業装置６によるマスク領域データ）を１つ選択する。このとき、上部旋回体３のロール角・ピッチ角も考慮して類似度を判定しても良い。
サブ電波遮蔽領域設定部２２６は、基線ベクトル算出部２２５で演算された基線ベクトルデータと、姿勢統合部２２３から入力する実際の作業装置６の姿勢データ（各フロント部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの角度データ）と上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）とに基づいて、作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記憶されたサブアンテナ５０Ｂ用の複数のマスク領域データの中から、実際の作業装置６の姿勢と上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）に最も類似する姿勢と方位角が対応付けられたマスク領域データ（フロント作業装置６によるマスク領域データ）を１つ選択する。このとき、上部旋回体３のロール角・ピッチ角も考慮して類似度を判定しても良い。
【0066】
本実施形態では、メイン電波遮蔽領域設定部２１２と同様に、サブ電波遮蔽領域設定部２２６は、実際のブーム角θと上部旋回体方位角φが規定する点Ｓの周囲に位置する４つの格子点ＳA（θa，φa），ＳB（θb，φb），ＳC（θc，φc），ＳD（θd，φd）のうち点Ｓからの距離が最も短い格子点（距離が最も近い格子点）を最も類似する姿勢と方位角と判定し（図８参照）、その姿勢と方位角が対応付けられたマスク領域データをサブアンテナ５０Ｂのマスク領域（フロント作業装置６によるマスク領域データ）として設定する。
【0067】
（基線ベクトル算出部２２５）
基線ベクトル算出部２２５は、ＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂで受信された測位信号（電波）と、メインアンテナ概位置算出部２０１から出力されるサブアンテナ用補正データ（メインアンテナ５０Ａの概算位置）又はメインアンテナ演算結果統合部２２０から出力されるメインアンテナ位置（最終測位結果Ｑ(t)）と、サブアンテナ可用衛星判定部２１５から出力されるサブ合成マスク領域データ（後述）とに基づいて、基線ベクトルを演算する。基線ベクトルはメインアンテナ５０Ａからサブアンテナ５０Ｂに向かうベクトルである。なお、メインアンテナ位置（最終測位結果Ｑ(t)）の入力がないときは、サブアンテナ用補正データ（メインアンテナ５０Ａの概算位置）を利用して基線ベクトルを演算できる。また、サブ合成マスク領域データの入力がないときはマスク領域（サブ合成マスク領域）を考慮することなく基線ベクトルを演算できる。
基線ベクトル算出部２２５は、ＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂで受信された測位信号（電波）と、メインアンテナ概位置算出部２０１から出力されるサブアンテナ用補正データ（メインアンテナ５０Ａの概算位置）又はメインアンテナ演算結果統合部２２０から出力されるメインアンテナ位置（最終測位結果Ｑ(t)）と、サブアンテナ可用衛星判定部２１５から出力されるサブ合成マスク領域データ（後述）とに基づいて、基線ベクトルを演算する。基線ベクトルはメインアンテナ５０Ａからサブアンテナ５０Ｂに向かうベクトルである。なお、メインアンテナ位置（最終測位結果Ｑ(t)）の入力がないときは、サブアンテナ用補正データ（メインアンテナ５０Ａの概算位置）を利用して基線ベクトルを演算できる。また、サブ合成マスク領域データの入力がないときはマスク領域（サブ合成マスク領域）を考慮することなく基線ベクトルを演算できる。
【0068】
（サブアンテナ可用衛星判定部２１５）
サブアンテナ可用衛星判定部２１５は、基線ベクトル算出部２２５で演算された基線ベクトルと、姿勢統合部２２３から入力される上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）と、遮蔽物三次元データ記録部２２４から得られる障害物の三次元データとに基づいて、ＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂを基準とした障害物の位置を特定し、それによりＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂの上空を障害物が遮蔽し得る領域のデータ（障害物によるマスク領域データ）を演算する。ただし、油圧ショベル１の周囲に障害物が存在しない場合には障害物によるマスク領域データの演算は省略可能である。また、障害物によるマスク領域データの算出に際して、上部旋回体３のロール角・ピッチ角も考慮しても良い。
サブアンテナ可用衛星判定部２１５は、基線ベクトル算出部２２５で演算された基線ベクトルと、姿勢統合部２２３から入力される上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）と、遮蔽物三次元データ記録部２２４から得られる障害物の三次元データとに基づいて、ＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂを基準とした障害物の位置を特定し、それによりＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂの上空を障害物が遮蔽し得る領域のデータ（障害物によるマスク領域データ）を演算する。ただし、油圧ショベル１の周囲に障害物が存在しない場合には障害物によるマスク領域データの演算は省略可能である。また、障害物によるマスク領域データの算出に際して、上部旋回体３のロール角・ピッチ角も考慮しても良い。
【0069】
また、サブアンテナ可用衛星判定部２１５は、サブ電波遮蔽領域設定部２２６から送信されるフロント作業装置６によるマスク領域データと、上記の障害物によるマスク領域データとを組合わせて例えば地理座標系（グローバル座標系）上にサブ合成マスク領域データを生成し、生成したサブ合成マスク領域データを基線ベクトル算出部２２５に出力する。サブ合成マスク領域データが規定する合成マスク領域を除いた領域に位置する測位衛星は、ＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂの電気的中心に電波が直接届く、又は、測位において信頼性に足る信号を発信している衛星（可用衛星）となる。
【0070】
（基線ベクトル精度評価部２１８）
基線ベクトル精度評価部２１８は、基線ベクトル算出部２２５で演算される基線ベクトルの精度を評価する部分である。基線ベクトル精度評価部２１８は、基線ベクトル算出部２２５で演算された基線ベクトルに基づいて当該基線ベクトルの方位精度を算出し、基線ベクトルが規定する方位と基線ベクトルの精度を作業機械方位精度評価部２２２に送信する。
基線ベクトル精度評価部２１８は、基線ベクトル算出部２２５で演算される基線ベクトルの精度を評価する部分である。基線ベクトル精度評価部２１８は、基線ベクトル算出部２２５で演算された基線ベクトルに基づいて当該基線ベクトルの方位精度を算出し、基線ベクトルが規定する方位と基線ベクトルの精度を作業機械方位精度評価部２２２に送信する。
【0071】
（ＩＭＵ方位精度評価部１１８）
ＩＭＵ方位精度評価部１１８は、上部旋回体姿勢計測部１１５が出力するＩＭＵ方位の精度を評価する部分である。ＩＭＵ方位精度評価部１１８は、車載コントローラ４０が取得する下部走行体２の走行動作データ（下部走行体２の走行動作の有無）と、作業機械方位精度評価部２２２からフィードバック出力される基線ベクトルの方位ならびに精度とに基づいて、上部旋回体姿勢計測部１１５が出力するＩＭＵ方位の精度を算出し、ＩＭＵが出力する方位とその精度を作業機械方位精度評価部２２２に送信する。
ＩＭＵ方位精度評価部１１８は、上部旋回体姿勢計測部１１５が出力するＩＭＵ方位の精度を評価する部分である。ＩＭＵ方位精度評価部１１８は、車載コントローラ４０が取得する下部走行体２の走行動作データ（下部走行体２の走行動作の有無）と、作業機械方位精度評価部２２２からフィードバック出力される基線ベクトルの方位ならびに精度とに基づいて、上部旋回体姿勢計測部１１５が出力するＩＭＵ方位の精度を算出し、ＩＭＵが出力する方位とその精度を作業機械方位精度評価部２２２に送信する。
【0072】
（作業機械方位精度評価部２２２）
作業機械方位精度評価部２２２は、基線ベクトル精度評価部２１８から出力される基線ベクトルの方位及び精度と、ＩＭＵ方位精度評価部１１８から出力されるＩＭＵ方位及びその精度とを受信し、受信したこれらのデータに基づいて、基線ベクトルによる方位とＩＭＵ方位のうち上部旋回体３の方位（作業装置６の方位）を示す値として精度の高い方を選択して作業機械位置・方位出力部２２１に出力する。
作業機械方位精度評価部２２２は、基線ベクトル精度評価部２１８から出力される基線ベクトルの方位及び精度と、ＩＭＵ方位精度評価部１１８から出力されるＩＭＵ方位及びその精度とを受信し、受信したこれらのデータに基づいて、基線ベクトルによる方位とＩＭＵ方位のうち上部旋回体３の方位（作業装置６の方位）を示す値として精度の高い方を選択して作業機械位置・方位出力部２２１に出力する。
【0073】
（作業機械位置・方位出力部２２１）
作業機械位置・方位出力部２２１は、メインアンテナ位置精度評価部２１９からの出力（メインアンテナ位置）と、作業機械方位精度評価部２２２からの出力（上部旋回体方位）とに基づいてフロント作業装置６の位置と方位を出力する。詳細な説明は省略するが、フロント作業装置６の位置と方位は、フロント作業装置６を制御する場合（目標施工面の上方にフロント作業装置６が保持されるように制御するマシンコントロール）や、フロント作業装置６と目標施工面の関係をモニタ６０に表示する場合（マシンガイダンス）などに利用される。
作業機械位置・方位出力部２２１は、メインアンテナ位置精度評価部２１９からの出力（メインアンテナ位置）と、作業機械方位精度評価部２２２からの出力（上部旋回体方位）とに基づいてフロント作業装置６の位置と方位を出力する。詳細な説明は省略するが、フロント作業装置６の位置と方位は、フロント作業装置６を制御する場合（目標施工面の上方にフロント作業装置６が保持されるように制御するマシンコントロール）や、フロント作業装置６と目標施工面の関係をモニタ６０に表示する場合（マシンガイダンス）などに利用される。
【0074】
（フローチャート）
図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃは、本実施形態に係る車載コントローラ４０及びＧＮＳＳ受信機５１で実行されるフロント作業装置６の位置および方位の演算処理の一例をフローチャートでまとめた図である。メインアンテナ５０Ａの位置の演算は主にステップ８０１，８０２，８０３，８０４，８０５，８０６，８２０により行われ、フロント作業装置６の方位の演算（換言すると、ＩＭＵ方位と基線ベクトルの方位のいずれかを利用してフロント作業装置６の方位を演算するか決定する処理）は主に残りのステップにより行われる。
図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃは、本実施形態に係る車載コントローラ４０及びＧＮＳＳ受信機５１で実行されるフロント作業装置６の位置および方位の演算処理の一例をフローチャートでまとめた図である。メインアンテナ５０Ａの位置の演算は主にステップ８０１，８０２，８０３，８０４，８０５，８０６，８２０により行われ、フロント作業装置６の方位の演算（換言すると、ＩＭＵ方位と基線ベクトルの方位のいずれかを利用してフロント作業装置６の方位を演算するか決定する処理）は主に残りのステップにより行われる。
【0075】
（メインアンテナ５０Ａの位置の演算処理）
まず、ステップ８０１において、車載コントローラ４０は下部走行体２が停止しているかどうか判定する。下部走行体２が停止しているか否かは、例えば下部走行体２を駆動する油圧モータの動作がないことや当該油圧モータへの操作信号の出力がないことを検出すれば良い。ＮＯの場合はステップ８９０に進み、車載コントローラ４０によって車体停止判定の解除を行ったのちにステップ８９１に進み、当該時刻の測位処理を終了する（メインアンテナ５０Ａの位置とフロント作業装置６の方位の出力は行わない）。ＹＥＳの場合はステップ８０２とステップ８１０（図９Ｂ）に進む。
まず、ステップ８０１において、車載コントローラ４０は下部走行体２が停止しているかどうか判定する。下部走行体２が停止しているか否かは、例えば下部走行体２を駆動する油圧モータの動作がないことや当該油圧モータへの操作信号の出力がないことを検出すれば良い。ＮＯの場合はステップ８９０に進み、車載コントローラ４０によって車体停止判定の解除を行ったのちにステップ８９１に進み、当該時刻の測位処理を終了する（メインアンテナ５０Ａの位置とフロント作業装置６の方位の出力は行わない）。ＹＥＳの場合はステップ８０２とステップ８１０（図９Ｂ）に進む。
【0076】
ステップ８０２において、作業装置姿勢計測部１１６は姿勢センサ７５の出力値に基づいてフロント作業装置６の姿勢を演算し、上部旋回体姿勢計測部１１５は姿勢センサ（上部旋回体ＩＭＵ）２３の出力値と直近に演算された基線ベクトルとに基づいて上部旋回体３のＩＭＵ方位を演算する。姿勢統合部２２３は、作業装置姿勢計測部１１６から入力されるフロント作業装置６の姿勢と、上部旋回体姿勢計測部１１５から入力されるＩＭＵ方位とを組合わせて、メイン電波遮蔽領域設定部２１２、サブ電波遮蔽領域設定部２２６およびメインアンテナ演算結果統合部２２０に出力する。
【0077】
ステップＳ８０３において、メイン電波遮蔽領域設定部２１２は、作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記憶されているメインアンテナ５０Ａの複数のマスク領域データの中から、姿勢統合部２２３から入力される実際のブーム角及び上部旋回体方位角（ＩＭＵ方位）に類似するブーム角及び上部旋回体方位角が割り当てられたマスク領域データ（フロント作業装置６によるマスク領域データ）を類似度が上位のものから４つ（所定数）選択して４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄに出力する。また、メイン電波遮蔽領域設定部２１２は、メインアンテナ概位置算出部２０１で演算されたメインアンテナ概算位置を４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄに出力する。
【0078】
４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄは、それぞれ、メインアンテナ５０Ａの概算位置および上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）と、遮蔽物三次元データ記録部２２４から得られる障害物の三次元データとに基づいて、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの上空を障害物が遮蔽し得る領域のデータ（障害物によるマスク領域データ）を演算する。さらに４つのメインアンテナ可用衛星判定部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄは、それぞれ、メイン電波遮蔽領域設定部２１２から送信されるフロント作業装置６による４つのマスク領域データのそれぞれに上記の障害物によるマスク領域データを組合わせて４つのメイン合成マスク領域データを生成し、生成した４つのメイン合成マスク領域データを４つのメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄのうち対応するものに出力する。
【0079】
また、サブ電波遮蔽領域設定部２２６は、作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記憶されているサブアンテナ５０Ｂの複数のマスク領域データの中から、姿勢統合部２２３から入力される実際のブーム角及び上部旋回体方位角に類似するブーム角及び上部旋回体方位角が割り当てられたマスク領域データ（フロント作業装置６によるマスク領域データ）を類似度が最上位のものを１つ選択してサブアンテナ可用衛星判定部２１５に出力する。
【0080】
サブアンテナ可用衛星判定部２１５は、基線ベクトルと、上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位）と、遮蔽物三次元データ記録部２２４から得られる障害物の三次元データとに基づいて、ＧＮＳＳサブアンテナ５０Ｂの上空を障害物が遮蔽し得る領域のデータ（障害物によるマスク領域データ）を演算する。ただし、油圧ショベル１の周囲に障害物が存在しない場合には障害物によるマスク領域データの演算は省略可能である。さらに、サブアンテナ可用衛星判定部２１５は、サブ電波遮蔽領域設定部２２６から送信されるフロント作業装置６によるマスク領域データと、上記の障害物によるマスク領域データとを組合わせてサブ合成マスク領域データを生成し、生成したサブ合成マスク領域データを基線ベクトル算出部２２５に出力する。
【0081】
上記のステップ８０３に係る各処理が完了したら、ステップ８０４およびステップ８１１に進む。
【0082】
ステップ８０４において、４つのメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄは、それぞれ、メインアンテナ概位置算出部２０１から入力されるサブアンテナ用補正データと、ＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａで受信された衛星信号と、対応するメインアンテナ可用衛星判定部２１４から出力されたメイン合成マスク領域データとに基づいて、当該時刻におけるＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの位置（ＱA，ＱB，ＱC，ＱD）を演算し、メインアンテナ演算結果統合部２２０に送信する。４つ全てのメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄにて測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDの送信が完了したらステップ８０５に進む。
【0083】
ステップ８０５において、メインアンテナ演算結果統合部２２０は、４つのメインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄにてメインアンテナ５０Ａの測位に用いられたマスク領域データ（フロント作業装置６によるマスク領域データ）に対応付けられたブーム角及び上部旋回体方位角と、姿勢統合部２２３から出力された実際のブーム角及び上部旋回体方位角との類似度（例えば２次元座標系における距離（｜ＳＳＡ｜、｜ＳＳＢ｜、｜ＳＳＣ｜、｜ＳＳＤ｜））に基づいて、各メインアンテナ位置演算部２１７Ａ，２１７Ｂ，２１７Ｃ，２１７Ｄの測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDにそれぞれ重み付けを行って統合し、基線ベクトル算出部２２５及びメインアンテナ位置精度評価部２１９にメインアンテナ５０Ａの最終測位結果Ｑ(t)を送信する。送信が完了したらステップ８０６に進む。
【0084】
ステップ８０６において、メインアンテナ位置精度評価部２１９は、メインアンテナ演算結果統合部２２０から送信される最終測位結果Ｑ(t)の精度（メインアンテナ測位精度）が許容値を満足するかどうか判断し、その判断結果とともに最終測位結果Ｑ(t)を作業機械位置・方位出力部２２１に送信する。送信が完了したらステップ８２０に進む。なお、メインアンテナ測位精度が許容値を満足するか否かは、例えば、最終測位結果Ｑ(t)のバラツキ（例えば所定期間のバラツキ）が所定値以内（例えば１σ以内）に収まるか否かで判定できる。また、本実施形態では、以下に登場する各「精度」が「許容値」を満足するか否かについても同様にバラツキに基づいて判定するものとする。
【0085】
ステップ８２０において、メインアンテナ位置精度評価部２１９は、メインアンテナ演算結果統合部２２０から送信されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位精度が許容値を満たすか否かを判定する。許容値を満たす場合（ＹＥＳの場合）はステップ８２１に進む。一方、許容値を満たさない場合（ＮＯの場合）はステップ８９１に進み、当該時刻の測位処理を終了する（メインアンテナ５０Ａの位置とフロント作業装置６の方位の出力は行わない）
（フロント作業装置６（上部旋回体３）の方位の演算処理）
ステップ８１０において、ＩＭＵ方位精度評価部１１８は、上部旋回体姿勢計測部１１５から送信されたＩＭＵ方位の精度が許容値を満足するかどうか判断し、その判断結果（合否結果）とともにＩＭＵ方位と精度とを作業機械方位精度評価部２２２に送信する。
（フロント作業装置６（上部旋回体３）の方位の演算処理）
ステップ８１０において、ＩＭＵ方位精度評価部１１８は、上部旋回体姿勢計測部１１５から送信されたＩＭＵ方位の精度が許容値を満足するかどうか判断し、その判断結果（合否結果）とともにＩＭＵ方位と精度とを作業機械方位精度評価部２２２に送信する。
【0086】
ステップ８１１において、基線ベクトル算出部２２５は、メインアンテナ概位置算出部２０１が出力したサブアンテナ用補正データと、サブアンテナ５０Ｂで受信された測位信号と、直近に（例えば１制御周期前の処理（時刻Ｔ＝ｔ－１）で）メインアンテナ演算結果統合部２２０が算出したメインアンテナ位置（最終測位結果Ｑ(t)）と、そのときに（例えば１制御周期前の処理（時刻Ｔ＝ｔ－１））サブアンテナ可用衛星判定部２１５が出力したサブ合成マスク領域データとに基づいて、基線ベクトルを演算し、それを基線ベクトル精度評価部２１８に送信する。送信が完了したらステップ８１２に進む。
【0087】
ステップ８１２において、基線ベクトル精度評価部２１８は、基線ベクトル算出部２２５から送信された基線ベクトルの方位の精度が許容値を満足するかどうか判断し、その判断結果（合否結果）とともに基線ベクトルの方位とその精度を作業機械方位精度評価部２２２に送信する。
【0088】
ステップ８１０ならびにステップ８１２が完了したら、ステップ８１３において、作業機械方位精度評価部２２２は、ＩＭＵ方位精度評価部１１８から送信されたＩＭＵ方位とその精度と、基線ベクトル精度評価部２１８から送信された基線ベクトルの方位とその精度とを受信する。
【0089】
ステップ８１３ならびにステップ８２０が完了したら、ステップ８２１において、作業機械方位精度評価部２２２は、ステップ８１３で受信した基線ベクトルの方位の精度が許容値を満たすか否かを判断する。許容値を満たす場合（ＹＥＳの場合）はステップ８２２Ａに進み、許容値を満たさない場合（ＮＯの場合）はステップ８２２Ｂに進む。
【0090】
ステップ８２２Ａにおいて、作業機械方位精度評価部２２２は、ステップ８１３で受信したＩＭＵ方位の精度が許容値を満たすか否かを判断する。許容値を満たす場合（ＹＥＳの場合）はステップ８２３に進む。一方、許容値を満たさない場合（ＮＯの場合）はステップ８４１に進み、ステップ８０５で取得されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位結果と、ステップ８１１で演算された基線ベクトルとに基づいてフロント作業装置６の位置と方位を算出し、当該時刻における測位処理を終了する。
【0091】
ステップ８２２Ｂにおいて、作業機械方位精度評価部２２２は、ステップ８１３で受信したＩＭＵ方位の精度が許容値を満たすか否かを判断する。許容値を満たす場合（ＹＥＳの場合）はステップ８４０に進み、ステップ８０５で取得されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位結果と、上部旋回体姿勢計測部１１５で演算されたＩＭＵ方位の測位結果とに基づいてフロント作業装置６の位置と方位を算出し、当該時刻における測位処理を終了する。一方、許容値を満たさない場合（ＮＯの場合）はステップ８９１に進み、当該時刻の測位処理を終了する（メインアンテナ５０Ａの位置とフロント作業装置６の方位の出力は行わない）。
【0092】
ステップ８２３において、作業機械方位精度評価部２２２は、ＩＭＵ方位の精度が基線ベクトルの方位の精度より良いか否かを判断する。ＩＭＵ方位の精度の方が良い場合（ＹＥＳの場合）はステップ８４０に進み、ステップ８０５で取得されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位結果と、上部旋回体姿勢計測部１１５で演算されたＩＭＵ方位の測位結果とに基づいてフロント作業装置６の位置と方位を算出し、当該時刻における測位処理を終了する。一方、基線ベクトルの方位の精度の方が良い場合（ＮＯの場合）はステップ８４１に進み、ステップ８０５で取得されたＧＮＳＳメインアンテナ５０Ａの測位結果と、ステップ８１１で演算された基線ベクトルとに基づいてフロント作業装置６の位置と方位を算出し、当該時刻における測位処理を終了する。
【0093】
（効果）
上記のように構成された本実施形態に係る油圧ショベルでは、ブーム角及び上部旋回体方位角の２つを変数とする二次元座標系において、実際のブーム６Ａの角度と上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位角）に距離が近いブーム角及び上部旋回体方位角が対応付けられたマスク領域データを距離が近いものから４つ選択し、その４つのマスク領域データをそれぞれ利用してメインアンテナ５０Ａの４つの測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDを取得し、その４つの測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDに距離に即した重み付けをして最終的な測位結果Ｑ(t)を得ることとした（上記式（１）参照）。このように重み付けを利用してメインアンテナ５０Ａの測位を行うと、フロント作業装置６の姿勢及び方位角の変化に応じてマスク領域データが切り替わっても、当該マスク領域データの切り替えが測位結果に与える影響を低減できるので、測位結果の変化を従前よりも抑制でき、姿勢及び方位角の変化に伴う測位精度の悪化を抑制できる。
上記のように構成された本実施形態に係る油圧ショベルでは、ブーム角及び上部旋回体方位角の２つを変数とする二次元座標系において、実際のブーム６Ａの角度と上部旋回体３の方位角（ＩＭＵ方位角）に距離が近いブーム角及び上部旋回体方位角が対応付けられたマスク領域データを距離が近いものから４つ選択し、その４つのマスク領域データをそれぞれ利用してメインアンテナ５０Ａの４つの測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDを取得し、その４つの測位結果ＱA，ＱB，ＱC，ＱDに距離に即した重み付けをして最終的な測位結果Ｑ(t)を得ることとした（上記式（１）参照）。このように重み付けを利用してメインアンテナ５０Ａの測位を行うと、フロント作業装置６の姿勢及び方位角の変化に応じてマスク領域データが切り替わっても、当該マスク領域データの切り替えが測位結果に与える影響を低減できるので、測位結果の変化を従前よりも抑制でき、姿勢及び方位角の変化に伴う測位精度の悪化を抑制できる。
【0094】
また、上記の実施形態では、基線ベクトルの方位とＩＭＵ方位の精度を比較し、基線ベクトルの方位の精度が良い場合にはメインアンテナ５０Ａの最終測位結果と基線ベクトルから上部旋回体３の方位を演算し、一方、ＩＭＵ方位の精度が良い場合にはメインアンテナ５０Ａの最終測位結果とＩＭＵ方位から上部旋回体３の方位を演算することとした。そのため本実施形態によればメインアンテナ５０Ａの測位精度だけでなく上部旋回体方位の精度も向上できる。
【0095】
（その他）
上記では、ブーム角と上部旋回体方位角の２つの変数を作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３内の複数のマスク領域データに対応付けたが、アーム角、バケット角、上部旋回体のピッチ角、および上部旋回体のロール角のうち少なくとも１つの変数をさらにマスク領域データに対応付けて、メインアンテナ５０Ａ又はサブアンテナ５０Ｂの測位演算に利用するマスク領域データを決定しても良い。この場合、メインアンテナ可用衛星判定部２１４およびメインアンテナ位置演算部２１７は変数の数だけ必要となることは言うまでもない。また、この場合の類似度の判定方法としては、例えば、ｎ個の変数（ブーム角、上部旋回体方位角、アーム角など）の組によって空間上の点を規定できるｎ次元座標系（多次元座標系）において、実際の変数の組（姿勢統合部２２３で統合される数値の組み合わせ）を規定する点とマスク領域データに対応付けられた変数の組を規定する点との距離を演算し、当該距離が近いほど類似度が高いと判定するものがある。
上記では、ブーム角と上部旋回体方位角の２つの変数を作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３内の複数のマスク領域データに対応付けたが、アーム角、バケット角、上部旋回体のピッチ角、および上部旋回体のロール角のうち少なくとも１つの変数をさらにマスク領域データに対応付けて、メインアンテナ５０Ａ又はサブアンテナ５０Ｂの測位演算に利用するマスク領域データを決定しても良い。この場合、メインアンテナ可用衛星判定部２１４およびメインアンテナ位置演算部２１７は変数の数だけ必要となることは言うまでもない。また、この場合の類似度の判定方法としては、例えば、ｎ個の変数（ブーム角、上部旋回体方位角、アーム角など）の組によって空間上の点を規定できるｎ次元座標系（多次元座標系）において、実際の変数の組（姿勢統合部２２３で統合される数値の組み合わせ）を規定する点とマスク領域データに対応付けられた変数の組を規定する点との距離を演算し、当該距離が近いほど類似度が高いと判定するものがある。
【0096】
上記の例で作業装置遮蔽領域マスクＤＢ２１３に記憶した複数のマスク領域データでは、ブーム６Ａの角度を所定の角度値に固定したまま、残りのフロント部材６Ｂ，６Ｃがそれらの作動範囲においてメインアンテナ５０Ａ又はサブアンテナ５０Ｂの上空視界を遮蔽し得る最大の領域を演算し、その演算結果に基づいてマスク領域を決定した。すなわち、ブーム６Ａによる遮蔽領域は実際のブーム角が考慮されているが、その他のアーム６Ｂとバケット６Ｃによる遮蔽領域は実際の値を考慮していない。そこで、アーム６Ｂとバケット６Ｃについても実際の値を考慮してマスク領域を決定しても良い。
【0097】
測位結果の重み付けに利用した式（１）は一例に過ぎず、実際のフロント作業装置６の姿勢と方位と、測位に利用するマスク領域データに対応付けられたフロント作業装置６の姿勢と方位との類似度（例えば座標系上における２点間の距離）に基づく重み付けがなされる式であれば他の式でも構わない。
【0098】
図９Ａ，９Ｂ，９Ｃのフローチャートでは、Ｓ８２０，Ｓ８２１，Ｓ８２２Ａ，Ｓ８２２Ｂ，Ｓ８２３において、各演算値の精度とその許容値との比較や、演算値同士の精度の比較を行い、その結果に応じてフロント作業装置６の位置と方位（車体位置と方位）の演算プロセスを変更したが、これらの処理は省略しても良い。すなわち、各演算値の精度に関係無く、予め定められたプロセス（例えば図９ＣのＳ８４０とＳ８４１のいずれか一方）を利用してフロント作業装置６の位置と方位を演算しても良い。また、図９ＣのＳ８４０とＳ８４１では、フロント作業装置６の位置と方位のいずれか一方を演算するようにしても良い。また、図９Ａ，９Ｂ，９Ｃの全体の処理の中からＳ８０１－Ｓ８０６，Ｓ８９０，Ｓ８９１のみを実行してメインアンテナ５０Ａの最終測位結果を演算してもよい。
【0099】
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が含まれる。例えば、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、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。
【0100】
また、上記の車載コントローラ４０および受信機５１に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、上記の車載コントローラ４０および受信機５１に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで車載コントローラ４０および受信機５１の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。
【0101】
また、上記の各実施の形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。
【符号の説明】
【0102】
１…油圧ショベル（作業機械），２…走行体（下部走行体），３…旋回体（上部旋回体），４…運転席，６…フロント作業装置（作業装置），６Ａ…ブーム，６Ｂ…アーム，６Ｃ…バケット，７…無線機，８…ＧＮＳＳ基準局，１１Ａ…ブームシリンダ，１１Ｂ…アームシリンダ，１１Ｃ…バケットシリンダ，２３…姿勢センサ（ＩＭＵ），２４…第２マスク領域，２７…第１マスク領域，３４…第２マスク領域，３７…第１マスク領域，４０…車載コントローラ，５０Ａ…ＧＮＳＳメインアンテナ，５０Ｂ…ＧＮＳＳサブアンテナ，５１…ＧＮＳＳ受信機，５２ａ…マスト（アンテナ支持部材），５２ｂ…マスト（アンテナ支持部材），６０…モニタ，７５Ａ…ブーム姿勢センサ，７５Ｂ…アーム姿勢センサ，７５Ｃ…バケット姿勢センサ，８０…基準局ＧＮＳＳアンテナ，８１…基準局ＧＮＳＳ受信機，８２…基準局コントローラ，８７…無線機，１０２…三次元データ保持・送信部，１１５…上部旋回体姿勢計測部，１１６…作業装置姿勢計測部，１１８…ＩＭＵ方位精度評価部，２０１…メインアンテナ概位置算出部，２１２…メイン電波遮蔽領域設定部，２１３…作業装置遮蔽領域マスクデータベース（ＤＢ），２１４…メインアンテナ可用衛星判定部，２１４Ａ…メインアンテナ可用衛星判定部Ａ，２１４Ｂ…メインアンテナ可用衛星判定部Ｂ，２１４Ｃ…メインアンテナ可用衛星判定部Ｃ，２１４Ｄ…メインアンテナ可用衛星判定部Ｄ，２１５…サブアンテナ可用衛星判定部，２１７…メインアンテナ位置演算部，２１７Ａ…メインアンテナ位置演算部Ａ，２１７Ｂ…メインアンテナ位置演算部Ｂ，２１７Ｃ…メインアンテナ位置演算部Ｃ，２１７Ｄ…メインアンテナ位置演算部Ｄ，２１８…基線ベクトル精度評価部，２１９…メインアンテナ位置精度評価部，２２０…メインアンテナ演算結果統合部，２２１…作業機械位置・方位出力部，２２２…作業機械方位精度評価部，２２３…姿勢統合部，２２４…遮蔽物三次元データ記録部，２２５…基線ベクトル算出部，２２６…サブ電波遮蔽領域設定部，３０１…ＧＮＳＳ補正データ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】