JP2010066072A - Apparatus, program, method and system for measuring position - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置計測装置、位置計測プログラム、位置計測方法、および位置計測システムに関するものである。 The present invention relates to a position measurement device, a position measurement program, a position measurement method, and a position measurement system.
我々の生活や社会の至る所に存在するコンピュータ同士が自律的に連携して動作することにより、人間の生活を強力にバックアップする情報環境としてユビキタスコンピューティングがある。ユビキタスコンピューティングは、近年の携帯電話などを中心とした小型情報端末の進化に代表されるコンピュータの小型化や、インターネットの爆発的な普及などの通信技術の発展・浸透に伴って、再び注目が集まりつつある。 There is ubiquitous computing as an information environment that strongly backs up human life through the autonomous cooperation of computers that exist throughout our lives and society. Ubiquitous computing is attracting attention again with the development and penetration of communication technologies such as the downsizing of computers, represented by the evolution of small information terminals centered on mobile phones in recent years, and the explosive spread of the Internet. It is gathering.
ところで、ユビキタスコンピューティングに代表される情報環境において、コンピュータ同士が連携して動作するためには、各コンピュータが互いにその位置を把握しておく必要がある。コンピュータ同士が互いの位置を検出する位置検出技術としては、基地局が移動端末に位置情報を配信する位置検出システムがある(特許文献1参照)。具体的には、特許文献1に記載の位置検出システムは、移動端末により計測された端末・基地局間の距離と複数の基地局間の距離とを用いて三点測量法により当該移動端末の位置検出を行い、その位置検出結果を移動端末に送るものである。 By the way, in an information environment typified by ubiquitous computing, in order for computers to operate in cooperation with each other, it is necessary for each computer to grasp the position of each other. As a position detection technique in which computers detect each other's position, there is a position detection system in which a base station distributes position information to mobile terminals (see Patent Document 1). Specifically, the position detection system described in Patent Document 1 uses a distance between a terminal and a base station measured by the mobile terminal and a distance between a plurality of base stations, and the three-point survey method of the mobile terminal. Position detection is performed, and the position detection result is sent to the mobile terminal.
しかしながら、上記の特許文献1に記載された位置検出システムは、基地局が各移動端末により測定された距離を用いて当該移動端末の位置情報を計算しているため、基地局が存在しない場所に位置する移動端末は位置情報を取得することができない、という問題がある。また、特許文献1に記載された位置検出システムは、通信圏内にある全ての移動端末から測定された距離等の情報が基地局に送られるため、基地局の計算量や通信量が大きくなる。 However, in the position detection system described in Patent Document 1 above, the base station calculates the position information of the mobile terminal using the distance measured by each mobile terminal. There is a problem that a mobile terminal located in the position cannot acquire position information. In addition, since the position detection system described in Patent Document 1 transmits information such as distances measured from all mobile terminals in the communication range to the base station, the calculation amount and communication amount of the base station increase.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の装置からなる情報環境において、当該情報環境内の全ての装置の情報を集中管理する基地局等の代表端末を用いず、かつ大量の通信を行わずに、当該情報環境内の各装置が位置情報を取得することができる位置計測装置、位置計測プログラム、位置計測方法、および位置計測システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in an information environment composed of a plurality of devices, without using a representative terminal such as a base station that centrally manages information of all devices in the information environment, It is an object of the present invention to provide a position measurement device, a position measurement program, a position measurement method, and a position measurement system that allow each device in the information environment to acquire position information without performing communication.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、自装置と他装置との間の距離を含む相対位置情報を計測する計測手段と、前記相対位置情報を計測した前記他装置が属する座標系における当該他装置の座標を示す他装置位置情報を受信する受信手段と、計測した前記相対位置情報が含む距離および受信した前記他装置位置情報が示す座標を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の座標を示す自装置位置情報を計算する計算手段と、計算した前記自装置位置情報を前記他装置に送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the invention according to claim 1 is a measuring means for measuring relative position information including a distance between the own apparatus and another apparatus, and measures the relative position information. Using the receiving means for receiving the other device position information indicating the coordinates of the other device in the coordinate system to which the other device belongs, the distance included in the measured relative position information, and the coordinates indicated by the received other device position information. A calculation means for calculating own apparatus position information indicating coordinates of the own apparatus in a coordinate system to which the other apparatus belongs, and a transmission means for transmitting the calculated own apparatus position information to the other apparatus. Features.
また、請求項2にかかる発明は、請求項1にかかる発明において、前記計算手段は、式(1)に示す前記自装置位置情報の評価関数による評価値が最も小さくなる座標を示す前記自装置位置情報を計算することを特徴とする。
di・・・・・・・・相対位置情報が含む距離
(xi,yi)・・・・・・他装置位置情報
(x,y)・・・・・・自装置位置情報
f(x,y)・・・・・・自装置位置情報の評価関数
Further, the invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the calculation means indicates the coordinate indicating the smallest evaluation value based on the evaluation function of the position information of the own device represented by the formula (1). It is characterized by calculating position information.
d i・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Distance included in relative position information
(x i , y i ) ... Other device position information
(x, y) ...
f (x, y) ... Equipment position information evaluation function
また、請求項3にかかる発明は、請求項1にかかる発明において、前記計測手段は、前記自装置が属する座標系における前記他装置の傾き角度をさらに含む前記相対位置情報を計測し、前記受信手段は、前記他装置が属する座標系における前記他装置の方向である角度をさらに示す前記他装置位置情報を受信し、前記計算手段は、計測した前記相対位置情報が含む傾き角度および受信した前記他装置位置情報が示す角度を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の方向である角度をさらに示す前記自装置位置情報を計算することを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1, wherein the measuring means measures the relative position information further including an inclination angle of the other device in a coordinate system to which the own device belongs, and receives the received information. The means receives the other apparatus position information further indicating an angle that is the direction of the other apparatus in the coordinate system to which the other apparatus belongs, and the calculation means receives the inclination angle included in the measured relative position information and the received angle Using the angle indicated by the other apparatus position information, the own apparatus position information that further indicates an angle that is the direction of the own apparatus in a coordinate system to which the other apparatus belongs is calculated.
また、請求項4にかかる発明は、請求項3にかかる発明において、前記計算手段は、式(2)に示す前記自装置位置情報の評価関数による評価値が最も小さくなる座標および角度を示す前記自装置位置情報を計算することを特徴とする。
di・・・・・・・・・・相対位置情報が含む距離
ai・・・・・・・・・・相対位置情報が含む傾き角度
(xi,yi),diri・・・・・他装置位置情報
(x,y)・・・・・・・・自装置位置情報
f(x,y)・・・・・・・・自装置位置情報の評価関数
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to the third aspect, the calculating means indicates the coordinates and angle at which the evaluation value based on the evaluation function of the device position information shown in the equation (2) is the smallest. The self-device position information is calculated.
d i・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Distance included in relative position information
a i ..... Angle of inclination included in relative position information
(x i , y i ), dir i ... Other device position information
(x, y) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Self-device position information
f (x, y) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Evaluation function of own device position information
また、請求項5にかかる発明は、請求項1にかかる発明において、前記計測手段は、前記自装置が属する座標系における前記他装置の方向である角度をさらに含む前記相対位置情報を計測し、前記計算手段は、計測した前記相対位置情報が含む角度および受信した前記他装置位置情報が示す座標を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の方向である角度をさらに示す前記自装置位置情報を計算することを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the invention according to claim 1, wherein the measuring means measures the relative position information further including an angle that is a direction of the other device in the coordinate system to which the device belongs. The calculating means uses the angle included in the measured relative position information and the coordinates indicated by the received other apparatus position information to further indicate the angle that is the direction of the own apparatus in the coordinate system to which the other apparatus belongs. The apparatus position information is calculated.
また、請求項6にかかる発明は、請求項5にかかる発明において、前記計算手段は、式(3)に示す前記自装置位置情報の評価関数による評価値が最も小さくなる座標および角度を示す前記自装置位置情報を計算することを特徴とする。
di・・・・・・・・・・相対位置情報が含む距離
ai・・・・・・・・・・相対位置情報が含む角度
(xi,yi),diri・・・・・他装置の位置情報
(x,y),dir・・・・・・自装置の位置情報
r()・・・・・・・・・角度の差を±180度におさめる関数
s()・・・・・・・・・角度評価関数
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the calculation means indicates the coordinates and angle at which the evaluation value based on the evaluation function of the position information of the own apparatus shown in Formula (3) is the smallest. The self-device position information is calculated.
d i・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Distance included in relative position information
a i ... An angle included in the relative position information
(x i , y i ), dir i ... Position information of other devices
(x, y), dir ・ ・ ・ ・ ・ ・ Location information of own device
r () ...... Function to reduce angle difference to ± 180 degrees
s () ... Angle evaluation function
また、請求項7にかかる発明は、請求項1から6のいずれか一にかかる発明において、今回計算した前記自装置位置情報と、記憶されている前回計算した前記自装置位置情報と、に基づいて、現在の前記自装置位置情報を決定する決定手段、をさらに備え、前記送信手段は、決定した前記自装置位置情報を計算した前記自装置位置情報として送信することを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, based on the self-apparatus position information calculated this time and the stored self-apparatus position information calculated last time. And determining means for determining the current own device position information, wherein the transmitting means transmits the determined own device position information as the calculated own device position information.
また、請求項8にかかる発明は、請求項1から7のいずれか一にかかる発明において、前記相対位置情報を計測するためのマーカが貼付された前記他装置の画像を撮影する撮影手段をさらに備え、前記計測手段は、撮影した画像に含まれる前記マーカの形状に従って前記相対位置情報を計測することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, further comprising a photographing means for photographing an image of the other device to which a marker for measuring the relative position information is attached. The measuring means measures the relative position information according to the shape of the marker included in the photographed image.
また、請求項9にかかる発明は、請求項1から8のいずれか一にかかる発明において、前記受信手段は、さらに、前記他装置により計測された前記相対位置情報を受信し、前記計算手段は、さらに、受信した前記相対位置情報を用いて前記自装置位置情報を計算することを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 8, wherein the receiving means further receives the relative position information measured by the other device, and the calculating means Further, the device position information is calculated using the received relative position information.
また、請求項10にかかる発明は、請求項8にかかる発明において、前記計算手段は、さらに、受信した前記相対位置情報と計測した前記相対位置情報との平均値を用いて前記自装置位置情報を計算することを特徴とする。 The invention according to claim 10 is the invention according to claim 8, wherein the calculation means further uses the average value of the received relative position information and the measured relative position information to determine the own apparatus position information. It is characterized by calculating.
また、請求項11にかかる発明は、コンピュータを、自装置と他装置との間の距離を含む相対位置情報を計測する計測手段と、前記相対位置情報を計測した前記他装置が属する座標系における当該他装置の座標を示す他装置位置情報を受信する受信手段と、計測した前記相対位置情報が含む距離および受信した前記他装置位置情報が示す座標を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の座標を示す自装置位置情報を計算する計算手段と、計算した前記自装置位置情報を前記他装置に送信する送信手段と、として機能させるためのものである。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a computer in a coordinate system to which a measuring unit that measures relative position information including a distance between the own apparatus and another apparatus and the other apparatus that measures the relative position information belongs. In the coordinate system to which the other device belongs, using the receiving unit that receives the other device position information indicating the coordinates of the other device, the distance included in the measured relative position information, and the coordinates indicated by the received other device position information. It is for functioning as a calculation unit that calculates its own device position information indicating the coordinates of its own device, and a transmission unit that transmits the calculated own device position information to the other device.
また、請求項12にかかる発明は、計測手段が、自装置と他装置との間の距離を含む相対位置情報を計測する計測工程と、受信手段が、前記相対位置情報を計測した前記他装置が属する座標系における当該他装置の座標を示す他装置位置情報を受信する受信工程と、計算手段が、計測した前記相対位置情報が含む距離および受信した前記他装置位置情報が示す座標を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の座標を示す自装置位置情報を計算する計算工程と、送信手段が、計算した前記自装置位置情報を前記他装置に送信する送信工程と、を有することを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a measuring step in which the measuring means measures relative position information including a distance between the own apparatus and the other apparatus, and the other apparatus in which the receiving means measures the relative position information. A receiving step for receiving other device position information indicating the coordinates of the other device in the coordinate system to which the information belongs, and a calculation means using the distance included in the measured relative position information and the coordinates indicated by the received other device position information. A calculation step of calculating own device position information indicating the coordinates of the own device in a coordinate system to which the other device belongs, and a transmission step of transmitting the calculated own device position information to the other device. It is characterized by having.
また、請求項13にかかる発明は、互いに距離計測が可能な範囲内に位置する装置同士が連携して動作する位置計測システムであって、前記各装置は、自装置と他装置との間の距離を含む相対位置情報を計測する計測手段と、前記相対位置情報を計測した前記他装置が属する座標系における当該他装置の座標を示す他装置位置情報を受信する受信手段と、計測した前記相対位置情報が含む距離および受信した前記他装置位置情報が示す座標を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の座標を示す自装置位置情報を計算する計算手段と、計算した前記自装置位置情報を前記他装置に送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 13 is a position measurement system in which devices located within a range in which distance measurement is possible operate in cooperation with each other. Measuring means for measuring relative position information including a distance; receiving means for receiving other apparatus position information indicating coordinates of the other apparatus in a coordinate system to which the other apparatus that has measured the relative position information belongs; and the measured relative Using the distance included in the position information and the coordinates indicated by the received other device position information, calculating means for calculating own device position information indicating the coordinates of the own device in the coordinate system to which the other device belongs, and the calculated own device Transmitting means for transmitting apparatus position information to the other apparatus.
本発明によれば、少なくとも1つの他装置との間の距離および当該他装置の位置情報を取得するだけで自装置の位置情報を取得することができるので、複数の装置からなる情報環境において、当該情報環境内の全ての装置の情報を集中管理する代表端末を用いず、かつ大量の通信を行わずに、当該情報環境内の各装置が位置情報を取得することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, since it is possible to acquire the position information of the own apparatus only by acquiring the distance between at least one other apparatus and the position information of the other apparatus, in an information environment including a plurality of apparatuses, There is an effect that each device in the information environment can acquire position information without using a representative terminal that centrally manages information of all devices in the information environment and without performing a large amount of communication. .
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる位置計測装置、位置計測プログラム、位置計測方法、および位置計測システムの最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、本発明の位置計測装置を適用したパーソナルコンピュータ(以下、PCとする)を備えた位置計測システムについて説明する。但しPCに限られず、装置同士が自立的に連携して動作するユビキタスコンピューティングに代表される情報環境に設置される装置であれば、複合機、プリンタ、ファクシミリ、コピー機等の画像形成装置や携帯電話機やパーソナルデジタルアシスタントなど種々の装置にも本発明を適用することができる。 Exemplary embodiments of a position measurement device, a position measurement program, a position measurement method, and a position measurement system according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, a position measurement system including a personal computer (hereinafter referred to as a PC) to which the position measurement apparatus of the present invention is applied will be described. However, it is not limited to a PC, and an image forming apparatus such as a multifunction machine, a printer, a facsimile machine, a copier, or the like can be used as long as it is installed in an information environment represented by ubiquitous computing in which the apparatuses operate independently in cooperation. The present invention can also be applied to various devices such as mobile phones and personal digital assistants.
(第1実施の形態)
まず、図1を用いて、本実施の形態にかかる位置計測システムの構成について説明する。図1は、本実施の形態にかかる位置計測システムの構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
First, the configuration of the position measurement system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a position measurement system according to the present embodiment.
本実施の形態にかかる位置計測システム100は、PC(以下、自装置とする)101、自装置101からそれぞれ距離d1,d2,d3離れたPC(以下、他装置とする)102〜104を備えて構成される。なお、本実施の形態にかかる位置計測システム100は、自装置101、および当該自装置101から距離計測が可能な範囲である距離計測可能範囲105内に位置する他装置1〜3(102〜104)のみを図示しているが、距離計測可能範囲105内に位置するPC等の装置であれば位置計測システム100に含まれるものとする。なお、以下の説明では、自装置101が位置計測を行うために必要な構成および位置計測処理について説明するが、他装置1〜3(102〜104)も同様の構成および位置計測処理を行うことができる。
A
次に、図2を用いて、本実施の形態にかかる自装置101の概略について説明する。図2は、自装置の概観を示す概略図である。
Next, an outline of the
本実施の形態にかかる自装置101は、下部筐体201と上部筐体202とを備えて構成されている。
The
下部筐体201は、四角柱の形状であり、その4つの側面にマーカが貼付されている。4つの側面に貼付されたマーカは、マーカ203およびQRコード(登録商標)などの2次元コード204を含むものである。
The
マーカ203は、他装置1〜3(102〜104)との間の距離や方向等の相対位置情報を計測するためのものである。本実施の形態では、マーカ203は、AR ToolkitなどのVR(Virtual Reality)技術により認識可能なマーカであり、四角形状の黒枠である。
The
2次元コード204は、マーカ203の内部領域に位置するものであって、他装置1〜3(102〜104)が自装置101にアクセスするためのネットワークアドレスおよび下部筐体201の4つの側面を識別するための側面番号を表すものである。なお、側面番号は、基準面から時計回りに1〜4の番号である。
The two-
例えば、自装置101が“10.0.0.1”というネットワークアドレスを持っている場合、当該自装置101の側面番号が3の側面には、“10.0.0.1.3”という文字列を表す2次元コードが貼付される。
For example, when the
上部筐体202は、カメラ205を備えている。カメラ205は、内蔵するモータにより光軸を水平に保持したまま360度回転し、周囲の風景の画像を撮影するものである。本実施の形態では、カメラ205は、他装置1(102)の下部筐体に貼付されたマーカ203および2次元コード204の画像を撮影するものである。
The
なお、本実施の形態では、内蔵するモータによりカメラ205を360度回転させることにより、周囲の風景の画像を撮影しているが、これに限定するものではない。例えば、魚眼カメラ、放物線ミラーによる全方位カメラ、複数のカメラを並置、または死角が存在しても良い場合には固定のカメラ1台により周囲の風景の画像を撮影してもよい。 In the present embodiment, an image of the surrounding landscape is taken by rotating the camera 205 by 360 degrees using a built-in motor, but the present invention is not limited to this. For example, a fish-eye camera, an omnidirectional camera with a parabolic mirror, a plurality of cameras may be juxtaposed, or an image of the surrounding landscape may be taken with a single fixed camera if a blind spot may exist.
次に、図3を用いて、本実施の形態にかかる自装置101のハードウェア構成について説明する。図3は、本実施の形態にかかる自装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
Next, the hardware configuration of the
本実施の形態にかかる自装置101は、カメラ205、モータ301、ネットワークインターフェース(ネットワークIF)302、およびコントローラ303を備えて構成される。なお、カメラ205については、上述したので、ここでは説明を省略する。
The
モータ301は、上部筐体202に内蔵され、カメラ205の光軸を水平に保持したまま当該カメラ205を360度回転させる。
The
ネットワークIF302は、他装置1〜3(102〜104)との無線通信を可能とするものである。具体的には、ネットワークIF302は、IEEE801.11bなど周知の無線ネットワークインターフェースを持つものであり、このネットワークインターフェースを用いてIP通信が行われる。 The network IF 302 enables wireless communication with the other devices 1 to 3 (102 to 104). Specifically, the network IF 302 has a known wireless network interface such as IEEE801.11b, and IP communication is performed using this network interface.
コントローラ303は、CPU(Central Processing Unit)303a、RAM(Random Access Memory)303b、およびROM(Read Only Memory)303cを有する。
The
RAM303bは、各種必要なパラメータ及び自装置101の全体制御のワークエリア領域等を含む。
The RAM 303b includes various necessary parameters, a work area area for overall control of the
ROM303cは、この発明の記憶媒体を実施するものであり、OS(Operating System)やCPU303aが実行する各種のプログラムや各種データを記憶する。
The ROM 303c implements the storage medium of the present invention, and stores various programs and various data executed by the OS (Operating System) and the
なお、記憶媒体としては、ROM303cのみならず、CD−ROM、DVDなどの各種光ディスク、各種光磁気ディスク、フレキシブルディスクなどの各種磁気ディスク等、半導体メモリ等の各種方式のメディアを用いることができる。また、ネットワークIF302を介してインターネットなどのネットワークからプログラムをダウンロードし、図示しないHDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置にインストールするようにしてもよい。この場合に、送信側のサーバでプログラムを記憶している記憶装置も、この発明の記憶媒体である。なお、プログラムは、所定のOS上で動作するものであってもよいし、その場合に後述の各種処理の一部の実行をOSに肩代わりさせるものであってもよいし、所定のアプリケーションソフトやOSなどを構成する一群のプログラムファイルの一部として含まれるものであってもよい。 As the storage medium, not only the ROM 303c but also various types of media such as semiconductor memories such as various optical disks such as CD-ROM and DVD, various magnetic disks such as various magneto-optical disks and flexible disks can be used. Alternatively, the program may be downloaded from a network such as the Internet via the network IF 302 and installed in a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) (not shown). In this case, the storage device storing the program in the server on the transmission side is also a storage medium of the present invention. Note that the program may operate on a predetermined OS, and in that case, the OS may take over the execution of some of the various processes described later, It may be included as a part of a group of program files constituting the OS or the like.
CPU303aは、各種制御プログラムが記憶されたROM303cに従って、自装置101が備えるカメラ205、モータ301、ネットワークIF302等のサブシステムにおける各種処理を制御するものである。
The
次に、図4および図5を用いて、ROM303cに記憶されている各種のプログラムがCPU303aに実行させる機能のうち、位置計測にかかる一連の処理を実現する特長的な機能について説明する。図4は、自装置の機能構成を示すブロック図である。図5は、自装置における位置計測処理の手順を示すフローチャートである。なお、以下の説明においては、自装置101が他装置1(102)との関係において位置計測を行う処理について説明するが、その他の他装置とも同様にして位置計測を行うものとする。
Next, among the functions that the various programs stored in the ROM 303c execute by the
図4に示すように、CPU303aは、ROM303cに記憶されたプログラムに従うことにより計測部401、通信部402、位置計算部403、および制御部404を実現する。
As shown in FIG. 4, the
計測部401は、他装置1(102)との間の距離を示す相対位置情報を計測する(ステップS501)。
The
本実施の形態では、計測部401は、カメラ205およびモータ301を制御して自装置101の周りの360度の風景の画像を撮影する。例えば、カメラ205が水平方向に60度の画角を持つ場合、計測部401は、モータ301を制御してカメラ205を30度ずつ回転させながら12枚の風景の画像を撮影する。そして、計測部401は、撮影した画像を撮影時の撮影角度と関連付けてRAM303bに格納する。
In the present embodiment, the
次に、計測部401は、RAM303bに格納されている各画像内のマーカ203および2次元コード204を検索して相対位置情報を計測する。図6Aは、計測部により計測される相対位置情報の説明図である。図6Aに示すように、計測部401は、周知の画像認識ソフトウェアであるVR技術を用いて、RAM303bに格納されている各画像に含まれる他装置1(102)に貼付されたマーカ203を検出する。
Next, the
そして、計測部401は、検出したマーカ203の形状から、自装置101と他装置1(102)との間の距離、自装置101が属する座標系における他装置1(102)の方向(自装置101のカメラ204のカメラ光軸と他装置1(102)の位置である光学中心(またはマーカ203中心)とがなす角度)および傾き角度(他装置1(102)のマーカ203が貼付された面の垂線と自装置101のカメラ204のカメラ光軸とがなす角度)を含む相対位置情報を計測する。計測された相対位置情報は、後述する制御部404によってRAM303bに格納されるものとする。
Then, the measuring
なお、計測部401は、計測した他装置1(102)の傾き角度を、2次元コードから取得した側面番号を用いて、自装置101の属する座標系における他装置の傾き角度に補正するものとする。または、計測部401は、計測した他装置1(102)の傾き角度を、画像と対応付けてRAM303bに格納されている撮影角度(カメラ光軸角度)を使って自装置101が属する座標系での傾き角度に補正してもよい。ここでは、カメラ205の回転による光学中心の移動は無視するものとする。
The measuring
また、計測部401は、検出したマーカ203の内部領域に位置する2次元コード204を検出する。なお、2次元コード204の検出も、マーカ203の検出と同様に、周知の画像認識ソフトウェアであるVR技術を用いて行うものとする。2次元コード204の検出の結果、計測部401は、他装置1(102)のネットワークアドレスおよび側面番号を取得する。
In addition, the
次に、位置計算部403は、後述する通信部402により受信した他装置1(102)の位置情報(以下、他装置位置情報とする)が示す他装置1(102)が属する座標系における当該他装置1(102)の座標、およびRAM303bに記憶されている計測部401により計測した相対位置情報が含む距離を用いて、自装置101の座標を示す自装置の位置情報(以下、自装置位置情報とする)を計算する(ステップS502)。
Next, the
なお、計測部401により他装置の相対位置情報を計測することができずRAM303bに相対位置情報が記憶されていなかった場合、または相対位置情報を計測した他装置から他装置位置情報を受信することができなかった場合、位置計算部403は、自装置位置情報として固有値(例えば、(x,y)=(0,0))を出力する。また、計算された自装置位置情報は、後述する制御部404によってRAM303bに記憶される。
Note that when the relative position information of the other apparatus cannot be measured by the
本実施の形態では、位置計算部403は、周知の非線型最適化法(例えば、シンプレックス法、最急降下法など)を用いた式であり、式(1)に示す自装置位置情報の評価関数により、他機器1(102)が属する座標系における自機器位置情報が示す座標と他機器位置情報が示す座標との間の距離と、相対位置情報が含む距離と、の誤差(評価値)が最も小さくなる座標を示す自装置位置情報を計算する。
di・・・・・・・相対位置情報が含む距離
(xi,yi)・・・・・他装置位置情報
(x,y)・・・・・自装置位置情報
f(x,y)・・・・・自装置位置情報の評価関数(自装置位置情報が示す座標と他装置位置情報が示す座標との間の距離と、計測部401により計測した相対位置情報が含む距離と、の誤差を表す関数)
In the present embodiment, the
d i .... Distance included in relative position information
(x i , y i ) ・ ・ ・ ・ ・ Other device position information
(x, y): Local device location information
f (x, y)... Evaluation function of own device position information (distance between coordinates indicated by own device position information and coordinates indicated by other device position information, and relative position information measured by measuring
なお、計測部401により計測された相対位置情報が傾き角度を含み、かつ後述する通信部402により受信した他装置位置情報が他装置1(102)が属する座標系における他装置1(102)の方向である角度を示している場合、位置計算部403は、相対位置情報が含む傾き角度および他装置位置情報が示す角度を用いて、他装置が属する座標系における自装置の方向である角度をさらに示す自装置位置情報を計算する。
Note that the relative position information measured by the
本実施の形態では、位置計算部403は、周知の非線型最適化法(例えば、シンプレックス法、最急降下法など)を用いた式であり、式(2)に示す自装置位置情報の評価関数による評価値が最も小さくなる座標および角度を示す自装置位置情報を計算する。
di・・・・・・・・・・相対位置情報が含む距離
ai・・・・・・・・・・相対位置情報が含む傾き角度
(xi,yi),diri・・・・・他装置位置情報
(x,y)・・・・・・・・自装置位置情報
f(x,y)・・・・・・・・自装置位置情報の評価関数
なお、式(2)において、右辺の第一項は、自装置101の座標と他装置1(102)の座標との間の距離と、計測部401により計測した相対位置情報が含む距離と、の誤差を表す項である。また、右辺の第二項は、他装置1(102)が属する座標系における自装置101の方向である角度に相対位置情報が含む傾き角度を加算した角度と、他装置位置情報が示す角度と、の誤差を表す項である。式(2)は、距離に加えて角度を評価する項が含まれているため、距離を評価する項しか持たない場合に発生する鏡像関係の配置での評価値を上げ、正しい方を選択することができる。
In the present embodiment, the
d i・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Distance included in relative position information
a i ..... Angle of inclination included in relative position information
(x i , y i ), dir i ... Other device position information
(x, y) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Self-device position information
f (x, y)... Evaluation function of own device position information In the equation (2), the first term on the right side is the coordinates of the
ここで、図6Bを用いて、鏡像関係について説明する。図6Bは、鏡像関係の一例を示す説明図である。鏡像関係とは、図6Bに示すように、自装置101が他装置1(102)と他装置2(103)との間に位置し、かつ他装置1(102)および他装置2(103)からの距離が共にdである場合に、自装置101がA点またはB点に位置することが考えられる場合を言う。この鏡像関係が発生した場合、距離を評価する項しか持たない式(1)では、自装置101の位置がA点かB点かを正しく選択することができない。一方、式(2)は、上述したように、距離に加えて角度を評価する項が含まれているため、鏡像関係が発生した場合でも正しい自装置101の自装置位置情報を計算することができる。
Here, the mirror image relationship will be described with reference to FIG. 6B. FIG. 6B is an explanatory diagram illustrating an example of a mirror image relationship. As shown in FIG. 6B, the mirror image relationship is that the
制御部404は、位置計算部403によって計算された自装置位置情報をRAM303bに記憶させる。
The
また、制御部404は、RAM303bに前回計算した自装置位置情報が格納されている場合、位置計算部403によって自装置位置情報が計算される毎に、今回計算した自装置位置情報と、RAM303bに記憶されている前回計算した自装置位置情報と、に基づいて、現在の自装置位置情報を決定する(ステップS503)。そして、制御部404は、決定した自装置位置情報を今回計算した自装置位置情報としてRAM303bに記憶させる。
In addition, when the self-device position information calculated last time is stored in the RAM 303b, the
本実施の形態では、制御部404は、今回計算した自装置位置情報が示す座標と、前回計算した自装置位置情報が示す座標と、を結ぶ線分の中間点の座標を示す自装置位置情報を現在の自装置位置情報に決定する。なお、位置計算部403により角度を示す自装置位置情報が計算した場合には、制御部404は、今回計算した自装置位置情報が示す角度と、前回計算した自装置位置情報が示す角度と、の平均値を示す自装置位置情報を現在の自装置位置情報に決定する。
In the present embodiment, the
これにより、自装置101の位置計測処理と他装置1(102)の位置計測処理との関係において、各装置で計算された当該各装置の位置情報が発振状態に陥ることを防止することができる。ここで、図7を用いて、位置情報の発振状態について説明する。図7は、各装置の位置情報が発振状態に陥る場面の説明図である。
Thereby, in the relationship between the position measurement process of the
図7(a)に示すように、2つの装置A,Bが1m離れて配置されているものとする。ここで、この2つの装置A,Bが同時に上述したステップS501およびステップS502に示す処理を開始した場合、互いに位置情報を持たないため、各装置の位置計算部403は、図7(b)に示すように、初期位置として位置情報((x,y)=(0,0))を計算する。次に、装置A,Bが計算した位置情報((x,y)=(0,0))を互いに通知すると、各装置の位置計算部403は、図7(c)に示すように、通知された位置情報((x,y)=(0,0))から計測部401により計測された1m離れた位置情報((x,y)=(-1,0)または(1,0))を計算する。そして、再び、装置A,Bが計算した位置情報を互いに通知すると、各装置の位置計算部403は、通知された位置情報((x,y)=(-1,0)または(1,0))から計測された1m離れた位置情報((x,y)=(0,0))を再び計算する。以降、図7(b)に示す位置情報と図7(c)に示す位置情報の計算が繰り返され、各装置の位置情報が発振状態に陥る。
As shown in FIG. 7A, it is assumed that the two devices A and B are arranged 1 m apart. Here, when the two devices A and B start the processing shown in steps S501 and S502 described above at the same time, the
そこで、本実施の形態では、制御部404が位置計算部403によって計算された自装置位置情報をそのまま現在の自装置位置情報に決定せず、今回計算した自装置位置情報と、前回計算した自装置位置情報と、に基づいて、現在の自装置位置情報に決定することにより、上述した発振状態の発生を防止している。なお、RAM303bに自装置位置情報が記憶されていない場合、制御部404は、今回計算した自装置位置情報を現在の自装置位置情報に決定する。
Therefore, in the present embodiment, the
さらに、本実施の形態では、制御部404は、上述の処理により決定した現在の自装置位置情報と、RAM303bに記憶されている前回計算(または決定)した自装置位置情報と、の差分が所定値以下である場合(例えば、決定した現在の自装置位置情報が示す座標と、前回計算した自装置位置情報が示す座標と、の間の距離が1cm以下である場合)(ステップS504:Yes)、自装置位置情報が収束したと判断してRAM303bへの新たな自装置位置情報の記憶を行わない。ここで、所定値は、装置の用途や大きさに応じて適切に設定するものとし、所望の精度の自デイバス位置情報が得られた時点で自装置位置情報の更新を打ち切ることにより、不要な通信を抑制する。
Furthermore, in the present embodiment, the
一方、制御部404は、上述の処理により決定した現在の自装置位置情報と、RAM303bに記憶されている前回計算(または決定)した自装置位置情報と、の差分が所定値以下でない場合(ステップS504:No)、決定した現在の自装置位置情報を計算した自装置位置情報としてRAM303bに記憶させる。そして、自装置位置情報の記憶を繰り返すことにより、高精度な自装置位置情報を取得することができる。
On the other hand, the
通信部402は、他装置401により計測したネットワークアドレスを用いて、RAM303bに記憶されている自装置位置情報を他装置1(102)に送信(通知)する(ステップS505)。
Using the network address measured by the
また、通信部402は、他装置1(102)への自装置位置情報の送信後または自装置位置情報が収束したと判定された場合、他装置位置情報等の受信を待ち受ける(ステップS506)。自装置位置情報が収束した状態においては、自装置101は、他装置位置情報および計測した相対位置情報を用いて計算される自装置位置情報と整合する当該自装置位置情報を保持しているものと考えられる。さらに、複数の装置の位置情報が収束した状態においては、近接する全ての装置は、他装置位置情報および計測した相対位置情報を用いて計算される各装置の位置情報と整合する当該各装置の位置情報を保持していることが期待できる。そのため、自装置位置情報が収束したと判定された場合、通信部402は、他装置1(102)への自装置位置情報の送信を行わない。
Further, the
ここで、本実施の形態にかかる通信部402による他装置1(102)との通信処理について説明する。本実施の形態では、通信部402は、ネットワークIF302を介して、他装置1〜3(102〜104)からの通信を常に待ち受け、受信したデータに応じた処理を実行するものとする。本実施の形態では、通信部402は、他装置1〜3(102〜104)の所定のポート(例えば、8000番)とTCPプロトコルにより通信を確立してコマンドおよび複数のパラメータからなる一行のテキストデータを他装置1〜3(102〜104)と互いに送受信し、当該テキストデータに含まれる最初のコマンドの内容に応じて処理を振り分けるものとする。
Here, the communication process with the other apparatus 1 (102) by the
通信部402は、自装置101が属する座標系における自装置位置情報を問い合わせるコマンド[QUERY]のみを含むテキストデータを他装置1(102)から受信する。このテキストデータを受信した場合、通信部402は、RAM303bに記憶されている自装置位置情報を通知するコマンド[POS]およびパラメータ[x座標][y座標][角度]を含むテキストデータを他装置1(102)に送信する。なお、RAM303bに自装置位置情報が記憶されていない場合、通信部402は、[POS NONE]を他装置1(102)に送信する。
The
また、通信部402は、計測部401により2次元コード204から検出したネットワークアドレスを用いて、他装置1(102)が属する座標系における他装置位置情報を問い合せるコマンド[QUERY]のみを含むテキストデータを送信する。そして、通信部402は、他装置位置情報を通知するコマンド[POS]およびパラメータ[x座標][y座標][角度]を含むテキストデータを他装置1(102)から受信する。さらに、通信部402は、他装置1(102)から受信したコマンド[POS]およびパラメータ[x座標][y座標][角度]を含むテキストデータを制御部404に通知して自装置位置情報の計算を要求する。
In addition, the
さらに、通信部402は、他装置1(102)により計測された相対位置情報を通知するコマンド[DATA]およびパラメータ[距離][角度][傾き角度]を含むテキストデータを受信する。なお、他装置1(102)から受信したテキストデータが示す相対位置情報は、RAM303bに格納される。
Further, the
なお、他装置1(102)から受信した相対位置情報に含まれるパラメータ[角度][傾き角度]は、他装置1(102)によって計測された相対位置情報であるため、以下に示すように自装置101からみた形式に変換してからRAM303bに格納されるものとする。
変換後の角度=r([角度]+180-[傾き角度])
変換後の傾き角度=-[傾き角度]
The parameter [angle] [inclination angle] included in the relative position information received from the other apparatus 1 (102) is the relative position information measured by the other apparatus 1 (102). It is assumed that the data is stored in the RAM 303b after being converted into a format viewed from the
Angle after conversion = r ([angle] + 180-[tilt angle])
Tilt angle after conversion =-[Tilt angle]
さらに、通信部402は、他装置1(102)から相対位置情報を通知するコマンド[DATA]およびパラメータ[距離][角度][傾き角度]を含むテキストデータを受信した際に、計測部401によって計測された相対位置情報がRAM303bに格納されていた場合、他装置1(102)から受信したテキストデータに含まれる各パラメータ[距離][角度][傾き角度]と、計測部401により計測した相対位置情報(距離、角度、傾き角度)と、の平均値を通知するコマンド[AVEDATA]およびパラメータ[距離][角度][傾き角度]を含むテキストデータを他装置1(102)に送信する。その際、RAM303bに格納されている計測部401により計測された相対位置情報は、コマンド[AVEDATA]およびパラメータ[距離][角度][傾き角度]を含むテキストデータである相対位置情報により更新されるものとする。
Furthermore, when the
なお、位置計算部403は、他装置1(102)から受信したテキストデータに含まれる各パラメータ[距離][角度][傾き角度]と、計測部401により計測した相対位置情報(距離、角度、傾き角度)と、の平均値を利用して自装置101の位置情報を計算してもよい。例えば、他装置位置情報が示す位置から、他装置1(102)から受信したテキストデータに含まれる各パラメータ[距離]と、計測部401により計測した相対位置情報(距離)と、の平均値離れた位置を示す自装置位置情報を計算する。これにより、相対位置情報の計測精度を向上させることができる。
The
このように、本実施の形態にかかる位置計測システム100によれば、少なくとも1つの他装置との間の距離を含む相対位置情報を測定し、かつ当該他装置から他装置位置情報を取得するだけで当該他装置が属する座標系における自装置位置情報を取得することができるので、複数の装置からなる位置計測システム100内において、当該位置計測システム100内の全ての装置の情報を集中管理する中央処理装置を用いず、かつ大量の通信を行わずに、各装置が位置計測システム100内における位置情報を取得することができる。
As described above, according to the
(第2実施の形態)
本実施の形態にかかる位置計測システムは、自装置から他装置に発振された超音波および赤外線の到達時間の差により、自装置と他装置との相対位置情報を計測するものである。なお、位置計測システムおよび当該位置計測システムに含まれる装置の構成については、第1実施の形態とほぼ同様であるため、第1実施の形態と異なる部分の処理のみを説明する。
(Second Embodiment)
The position measurement system according to the present embodiment measures relative position information between the own apparatus and the other apparatus based on a difference in arrival times of ultrasonic waves and infrared rays oscillated from the own apparatus to the other apparatus. Note that the configuration of the position measurement system and the devices included in the position measurement system are substantially the same as those in the first embodiment, and therefore only the processes that differ from the first embodiment will be described.
まず、図8を用いて、本実施の形態にかかる自装置の概略について説明する。図8は、自装置の概観を示す概略図である。なお、以下の説明では、自装置が位置計測を行うために必要な構成および位置計測処理について説明するが、他装置1〜3(102〜104)も同様の構成および位置計測処理を行うことができるものとする。 First, the outline of the own apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing an overview of the device itself. In the following description, the configuration and position measurement processing necessary for the device itself to perform position measurement will be described, but the other devices 1 to 3 (102 to 104) may perform the same configuration and position measurement processing. It shall be possible.
本実施の形態にかかる自装置800は、第1実施の形態と同様、下部筐体801と上部筐体802とで構成されている。
The
下部筐体801は、四角柱の形状であり、その4つの側面にそれぞれ超音波受信器803、赤外線発信器804、および赤外線受信器805を備えている。
The
上部筐体802は、超音波発信器806を備えている。超音波発信器806は、高分子圧電フィルムを円柱状に成形したものであり、全方向(水平方向に360度)へ発信可能な素子である。なお、本実施の形態では、超音波発信器806が全方向に超音波を発信可能であるため、上部筐体802の内部にモータは内蔵されていない。
The
また、本実施の形態にかかる自装置800は、地磁気により方位を測定するための地磁気センサ(図示しない)を筐体内部に備えるものとする。
In addition, the
なお、本実施の形態にかかる自装置800のハードウェア構成は、カメラおよびモータを有しない点以外、第1実施の形態にかかる自装置101のハードウェア構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。
The hardware configuration of
次に、ROM303cに記憶されている各種のプログラムがCPU303aに実行させる機能のうち、位置計測にかかる一連の処理を実現する特長的な機能について図9を用いて説明する。図9は、自装置の機能構成を示すブロック図である。なお、自装置における位置計測処理の手順は、第1実施の形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、以下の説明においては、自装置800が他装置1(102)との関係において位置計測を行う処理について説明するが、他の他装置とも同様にして位置計測を行うものとする。
Next, among the functions that the various programs stored in the ROM 303c cause the
図9に示すように、CPU303aは、ROM303cに記憶されたプログラムに従うことにより、計測部901、通信部402、位置計算部902、および制御部404を実現する。
As illustrated in FIG. 9, the
本実施の形態では、計測部901は、他装置1(102)の赤外線発信器804および超音波発信器806から発信された赤外線および超音波を、赤外線受信器805および超音波受信器803により受信し、その到達時間の差により他装置1(102)との間の距離を含む相対位置情報を計測する。計測部901は、光速を無限大と考えて、赤外線を受信してから超音波を受信するまでの時間差を超音波の伝播時間に近似し、伝播時間に超音波の伝播速度を乗算することにより、自装置800と他装置1(102)との間の距離を含む相対位置情報を計測する。
In the present embodiment,
また、計測部901は、自装置800の赤外線発信器804および超音波発信器806から赤外線および超音波を他装置1(102)に発信する。他装置1(102)の計測部901は、上述した自デイバス800の計測部901と同様にして、他装置1(102)と自装置800との間の距離を示す相対位置情報を計測する。なお、計測部901は、相対位置情報の計測のために赤外線発信器804から赤外線を発信する際、赤外線を振幅変調して、自装置800のネットワークアドレスを示す信号を他装置1(102)に通知するものとする。また、計測部901は、赤外線受信器805により受信した赤外線が示す信号から他装置1(102)のネットワークアドレスを取得する。
The measuring
また、計測部901は、下部筐体801のどの面の赤外線受信器805(または超音波受信器803)の赤外線(または超音波)の受信強度が最大かを判定することにより、自装置800が属する座標系における他装置1(102)の方向である角度をさらに含む相対位置情報を計測する。または、計測部901は、受信強度が最大の赤外線受信器805(または超音波受信器803)と、受信強度が2番目の赤外線受信器805(または超音波受信器803)と、の受信強度の比により、角度を含む相対位置情報を計測してもよい。
In addition, the measuring
なお、本実施の形態では、計測部901は、他装置1(102)の傾き角度を計測しないものとする。ただし、2組の赤外線受信器805および超音波受信器803を用い、2×2=4通りの距離を計測することにより、他装置1(102)の傾き角度を計測することも可能である。
In the present embodiment, it is assumed that the
さらに、本実施の形態では、計測部901は、図示しない地磁気センサを用いて、自装置800の方位情報を計測する。
Furthermore, in this Embodiment, the
位置計算部902は、他装置901により計測した相対位置情報が含む角度および通信部402により受信した他装置位置情報が示す座標を用いて、他装置1(102)が属する座標系における自装置の方向である角度をさらに示す自装置位置情報を計算する。
The
本実施の形態では、位置計算部902は、周知の非線型最適化法(例えば、シンプレックス法、最急降下法など)を用いた式であり、式(3)に示す自装置位置情報の評価関数による評価値が最も小さくなる座標および角度を示す自装置位置情報を計算する。なお、本実施の形態では、計測部901に適用した計測方法により計測された角度を用いているが、第1実施の形態にかかる計測部401に適用した計測方法により計測された角度を用いて自装置位置情報を計算することもできる。
di・・・・・・・・・相対位置情報が含む距離
ai・・・・・・・・・相対位置情報が含む角度
(xi,yi)・・・・・・・他装置位置情報
(x,y),dir・・・・・自装置位置情報
r()・・・・・・・・角度の差を±180度におさめる関数
s()・・・・・・・・角度評価関数
なお、式(3)において、右辺の第一項は、自装置101の座標と他装置1(102)の座標との間の距離と、計測部401により計測した相対位置情報が示す距離と、の誤差を表す項である。また、右辺の第二項は、他装置1(102)が属する座標系における自装置101の座標と受信した他装置位置情報が示す座標とがなす辺の傾きと、他装置1(102)が属する座標系における自装置101の方向(角度)に相対位置情報が示す角度を加算した角度と、の誤差を表す項である。本実施の形態において、右辺の第二項は、鏡像関係を解決するための評価関数であるが、計測部401による角度の計測精度は低いため、右辺の第二項の重みを0.1と小さくしている。また、角度の誤差が小さい場合(例えば、±45度以下)には、重みをさらに小さくしてもよい。
In the present embodiment, the
d i ... Distance included in relative position information
a i・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Angle included in relative position information
(x i , y i ) ... Other device position information
(x, y), dir ... Local device location information
r () ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Function to reduce angle difference to ± 180 degrees
s ()... Angle evaluation function In equation (3), the first term on the right side is the distance between the coordinates of the
このように、本実施の形態にかかる位置計測システム100によれば、相対位置情報が含む角度を用いて、自装置位置情報を計算することにより、相対位置情報が示す距離だけを用いて自装置位置情報を計算した際の鏡像関係の発生を防止することができるので、より高精度に自装置位置情報を計算することができる。
As described above, according to the
なお、第1実施の形態および第2実施の形態では、カメラで撮影した画像、赤外線、超音波を利用して相対位置情報を計測しているが、物理的に接触する装置のみの相対位置情報を計測してもよい。例えば、列車のような機械的な連結器を備え、連結器周辺に設けられたマイクロスイッチにより、物理的な接触を検知し、ロータリーエンコーダーで連結器の角度を計測することにより、2つの装置間の相対地情報を計測してもよい。また、第1実施の形態および第2実施の形態では、通信手段として無線LANを利用したが、装置同士が物理的に接触する場合には、装置間の通信の低コスト化を図るために、RS232Cシリアル通信やイーサーネット通信などの有線の通信手段を用いてもよい。 In the first embodiment and the second embodiment, the relative position information is measured using an image captured by a camera, infrared rays, and ultrasonic waves. May be measured. For example, a mechanical coupler such as a train is provided, a physical contact is detected by a micro switch provided around the coupler, and the angle of the coupler is measured by a rotary encoder. Relative ground information may be measured. In the first embodiment and the second embodiment, the wireless LAN is used as the communication means. However, when the devices are in physical contact with each other, in order to reduce the cost of communication between the devices, Wired communication means such as RS232C serial communication or Ethernet communication may be used.
100 位置計測システム
101,800 自装置
102〜104 他装置
201,801 下部筐体
202,802 上部筐体
203 マーカ
204 2次元コード
205 カメラ
301 モータ
302 ネットワークIF
303 コントローラ
303a CPU
303b RAM
303c ROM
401,901 計測部
402 通信部
403,902 位置計算部
404 制御部
803 超音波受信器
804 赤外線発信器
805 赤外線受信器
806 超音波発信器
DESCRIPTION OF
303
303b RAM
303c ROM
401,901
Claims (13)
前記相対位置情報を計測した前記他装置が属する座標系における当該他装置の座標を示す他装置位置情報を受信する受信手段と、
計測した前記相対位置情報が含む距離および受信した前記他装置位置情報が示す座標を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の座標を示す自装置位置情報を計算する計算手段と、
計算した前記自装置位置情報を前記他装置に送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする位置計測装置。 A measuring means for measuring relative position information including a distance between the own device and another device;
Receiving means for receiving other device position information indicating the coordinates of the other device in the coordinate system to which the other device that measured the relative position information belongs;
Calculating means for calculating own device position information indicating the coordinates of the own device in a coordinate system to which the other device belongs, using the distance included in the measured relative position information and the coordinates indicated by the received other device position information;
Transmitting means for transmitting the calculated device position information to the other device;
A position measuring device comprising:
di・・・・・・・・相対位置情報が含む距離
(xi,yi)・・・・・・他装置位置情報
(x,y)・・・・・・自装置位置情報
f(x,y)・・・・・・自装置位置情報の評価関数 2. The position measurement according to claim 1, wherein the calculation unit calculates the position information of the own apparatus indicating coordinates at which an evaluation value based on an evaluation function of the position information of the own apparatus represented by Formula (1) is the smallest. apparatus.
d i・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Distance included in relative position information
(x i , y i ) ... Other device position information
(x, y) ...
f (x, y) ... Equipment position information evaluation function
前記受信手段は、前記他装置が属する座標系における前記他装置の方向である角度をさらに示す前記他装置位置情報を受信し、
前記計算手段は、計測した前記相対位置情報が含む傾き角度および受信した前記他装置位置情報が示す角度を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の方向である角度をさらに示す前記自装置位置情報を計算することを特徴とする請求項1に記載の位置計測装置。 The measuring means measures the relative position information further including an inclination angle of the other device in the coordinate system to which the device belongs;
The receiving means receives the other device position information further indicating an angle that is a direction of the other device in a coordinate system to which the other device belongs;
The calculation means further uses the tilt angle included in the measured relative position information and the angle indicated by the received other apparatus position information to further indicate the angle that is the direction of the own apparatus in the coordinate system to which the other apparatus belongs 2. The position measuring device according to claim 1, wherein the position measuring device calculates own device position information.
di・・・・・・・・・・相対位置情報が含む距離
ai・・・・・・・・・・相対位置情報が含む傾き角度
(xi,yi),diri・・・・・他装置位置情報
(x,y)・・・・・・・・自装置位置情報
f(x,y)・・・・・・・・自装置位置情報の評価関数 The said calculation means calculates the said own apparatus position information which shows the coordinate and angle which the evaluation value by the evaluation function of the said own apparatus position information shown in Formula (2) becomes the smallest. Position measuring device.
d i・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Distance included in relative position information
a i ..... Angle of inclination included in relative position information
(x i , y i ), dir i ... Other device position information
(x, y) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Self-device position information
f (x, y) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Evaluation function of own device position information
前記計算手段は、計測した前記相対位置情報が含む角度および受信した前記他装置位置情報が示す座標を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の方向である角度をさらに示す前記自装置位置情報を計算することを特徴とする請求項1に記載の位置計測装置。 The measuring means measures the relative position information further including an angle that is a direction of the other device in a coordinate system to which the device belongs.
The calculating means uses the angle included in the measured relative position information and the coordinates indicated by the received other apparatus position information to further indicate the angle that is the direction of the own apparatus in the coordinate system to which the other apparatus belongs. The position measuring device according to claim 1, wherein device position information is calculated.
di・・・・・・・・・・相対位置情報が含む距離
ai・・・・・・・・・・相対位置情報が含む角度
(xi,yi),diri・・・・・他装置の位置情報
(x,y),dir・・・・・・自装置の位置情報
r()・・・・・・・・・角度の差を±180度におさめる関数
s()・・・・・・・・・角度評価関数 The said calculation means calculates the said own apparatus position information which shows the coordinate and angle which the evaluation value by the evaluation function of the said own apparatus position information shown in Formula (3) becomes the smallest. Position measuring device.
d i・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Distance included in relative position information
a i ... An angle included in the relative position information
(x i , y i ), dir i ... Position information of other devices
(x, y), dir ・ ・ ・ ・ ・ ・ Location information of own device
r () ...... Function to reduce angle difference to ± 180 degrees
s () ... Angle evaluation function
前記送信手段は、決定した前記自装置位置情報を計算した前記自装置位置情報として送信することを特徴とする請求項1から6のいずれか一に記載の位置計測装置。 A determination means for determining the current own device position information based on the own device position information calculated this time and the stored previous device position information calculated last time;
The position measuring device according to claim 1, wherein the transmission unit transmits the determined own device position information as the calculated own device position information.
前記計測手段は、撮影した画像に含まれる前記マーカの形状に従って前記相対位置情報を計測することを特徴とする請求項1から7のいずれか一に記載の位置計測装置。 An image capturing unit that captures an image of the other device to which a marker for measuring the relative position information is attached;
The position measurement apparatus according to claim 1, wherein the measurement unit measures the relative position information according to a shape of the marker included in a captured image.
前記計算手段は、さらに、受信した前記相対位置情報を用いて前記自装置位置情報を計算することを特徴とする請求項1から8のいずれか一に記載の位置計測装置。 The receiving means further receives the relative position information measured by the other device,
The position measuring device according to claim 1, wherein the calculating unit further calculates the device position information using the received relative position information.
自装置と他装置との間の距離を含む相対位置情報を計測する計測手段と、
前記相対位置情報を計測した前記他装置が属する座標系における当該他装置の座標を示す他装置位置情報を受信する受信手段と、
計測した前記相対位置情報が含む距離および受信した前記他装置位置情報が示す座標を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の座標を示す自装置位置情報を計算する計算手段と、
計算した前記自装置位置情報を前記他装置に送信する送信手段と、
として機能させるための位置計測プログラム。 Computer
A measuring means for measuring relative position information including a distance between the own device and another device;
Receiving means for receiving other device position information indicating the coordinates of the other device in the coordinate system to which the other device that measured the relative position information belongs;
Calculating means for calculating own device position information indicating the coordinates of the own device in a coordinate system to which the other device belongs, using the distance included in the measured relative position information and the coordinates indicated by the received other device position information;
Transmitting means for transmitting the calculated device position information to the other device;
Position measurement program to function as
受信手段が、前記相対位置情報を計測した前記他装置が属する座標系における当該他装置の座標を示す他装置位置情報を受信する受信工程と、
計算手段が、計測した前記相対位置情報が含む距離および受信した前記他装置位置情報が示す座標を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の座標を示す自装置位置情報を計算する計算工程と、
送信手段が、計算した前記自装置位置情報を前記他装置に送信する送信工程と、
を有することを特徴とする位置計測方法。 A measuring step in which the measuring means measures relative position information including a distance between the own device and another device;
A receiving step for receiving other device position information indicating coordinates of the other device in a coordinate system to which the other device to which the relative position information is measured belongs;
The calculation means calculates own apparatus position information indicating the coordinates of the own apparatus in the coordinate system to which the other apparatus belongs, using the distance included in the measured relative position information and the coordinates indicated by the received other apparatus position information. Calculation process;
A transmitting step for transmitting the calculated device position information to the other device;
A position measurement method characterized by comprising:
前記各装置は、
自装置と他装置との間の距離を含む相対位置情報を計測する計測手段と、
前記相対位置情報を計測した前記他装置が属する座標系における当該他装置の座標を示す他装置位置情報を受信する受信手段と、
計測した前記相対位置情報が含む距離および受信した前記他装置位置情報が示す座標を用いて、前記他装置が属する座標系における前記自装置の座標を示す自装置位置情報を計算する計算手段と、
計算した前記自装置位置情報を前記他装置に送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする位置計測システム。 A position measurement system in which devices located within a range capable of measuring distances operate in cooperation with each other,
Each device is
A measuring means for measuring relative position information including a distance between the own device and another device;
Receiving means for receiving other device position information indicating the coordinates of the other device in the coordinate system to which the other device that measured the relative position information belongs;
Calculating means for calculating own device position information indicating the coordinates of the own device in a coordinate system to which the other device belongs, using the distance included in the measured relative position information and the coordinates indicated by the received other device position information;
Transmitting means for transmitting the calculated device position information to the other device;
A position measurement system characterized by comprising:
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