CN107110952A

CN107110952A - 位置检测系统

Info

Publication number: CN107110952A
Application number: CN201580071628.3A
Authority: CN
Inventors: 山田幸光
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2017-08-29
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: WO2016121206A1; CN107110952B; JP6402201B2; JPWO2016121206A1

Abstract

提供在移动体在仓库内移动的情况下且仅能够使用一个固定站时，也能够准确地检测移动体的位置的位置检测系统。位置检测系统具备：至少一个固定站(20－1)；及电子标签(10)，具有感测移动体(51)的移动时的角速度而检测行进角度(Θ)的角速度传感器、感测移动体(51)的移动时的加速度而检测行进方向(D1)的加速度传感器及检测移动体(51)与固定站(20－1)之间的相隔距离(L1)的测距传感器，基于行进角度(Θ)和行进方向(D1)和相隔距离(L1)和移动体(51)的已确定了的前一个位置(Pp)，检测移动体(51)的当前位置(Pz)。

Description

位置检测系统

技术领域

本发明涉及用于检测汽车等移动体的位置的位置检测系统，尤其涉及移动体向仓库内移入的情况下的位置检测系统。

背景技术

以往，已知有使用了GPS(Global Positioning System：全球定位系统)的移动体的位置检测系统。通过使用GPS，能够准确地检测移动体的位置。作为这种位置检测系统的移动体监视系统900被专利文献1所公开。图8中示出了移动体监视系统900的构成。

移动体监视系统900，是针对在试验场地902行驶的移动体车辆(试验车辆)监视其行驶状态的车辆监视系统。在图8中，多台试验车辆901(901－1，901－2，…)是进行各种行驶试验由此进行性能试验、耐久试验所用的自动双轮车。在场地外910设置基地站无线装置903。基地站无线装置903沿着场地外周以规定的间隔配置数个部位配置(在图中为4个)，通过无线LAN(Local Area Network：局域网)，与试验车辆901之间进行无线通信。

基地站无线装置903网络连接于多个电子参考站908(908－1，908－2，…)，在电子参考站908中设置有GPS天线及GPS接收机。各电子参考站908的接收数据通过计算机进行计算处理，而确定电子参考站908的准确的设置位置。电子参考站908具有的GPS接收机，从GPS卫星911取得GPS观测数据。

这样构成的移动体监视系统900，能够检测在试验场地内行驶的自动双轮车的跌倒、车辆从试验场地偏离等的异常，并且能够确定自动双轮车的准确的行驶位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－101290公报

发明内容

发明要解决的课题

在移动体监视系统900中，通过使用GPS并设置多个基地站无线装置903即固定站，能够准确地检测在室外的试验场地行驶的移动体的位置。然而，在将这样的位置检测系统采用于移动体在仓库内移动这样的位置检测系统中的情况下，来自GPS的电波被仓库的构造体遮蔽，因此无法采用如移动体监视系统900那样的使用了GPS的位置检测系统。另外，当在仓库内来自多个固定站的电波被大型卡车等其他的移动体遮蔽那样的情况下，无法使用多个固定站，因此无法准确地检测移动体的位置。

本发明是鉴于上述点而创出的，目的在于，提供在移动体在仓库内移动的情况下，且仅能够使用一个固定站那样时，也能够准确地检测移动体的位置的位置检测系统。

用于解决课题的手段

为了解决该课题，本发明的位置检测系统，其特征在于，具备：至少一个固定站；及电子标签，该电子标签具有：感测移动体的移动时的角速度而检测行进角度的角速度传感器、感测上述移动体的移动时的加速度而检测行进方向的加速度传感器及检测上述移动体与上述固定站之间的相隔距离的测距传感器，基于上述行进角度、上述行进方向、上述相隔距离及上述移动体的已确定了的前一个位置，检测上述移动体的当前位置。

这样构成的位置检测系统，不基于由加速度传感器获得的位置的信息，而基于行进角度和行进方向和相隔距离和移动体的已确定的前一个位置，检测当前位置，所以在仅能够使用一个固定站时，也能够准确地检测移动体的当前位置。

另外，在上述的构成中，在将上述移动体的前一个位置的坐标设为(Xp，Yp)，将上述行进角度设为Θ，并将上述相隔距离设为L1时，根据基于上述加速度传感器的感测结果计算出的行进方向的信息来确定通过求解以下的数式能够求出的上述当前位置的坐标的解(X1，Y1)。

L1＾2＝X1＾2+Y1＾2

Y1－Yp＝(X1－Xp)＊T1(T1＝tanΘ)

这样构成的位置检测系统，根据行进方向的信息来确定解，因此能够容易地确定移动体的当前位置。

发明的效果

本发明的位置检测系统，不基于由加速度传感器获得的位置的信息，而基于行进角度和行进方向和相隔距离和移动体的已确定了的前一个位置，检测当前位置，所以在仅能够使用一个固定站时，也能够准确地检测移动体的当前位置。

附图说明

图1是表示本发明的位置检测系统的示意图。

图2是表示电子标签的构成的框图。

图3是表示固定站的构成的框图。

图4是表示基于电子标签单体的位置检测方法的示意图。

图5是表示基于电子标签和固定站的位置检测方法的示意图。

图6是有关位置确定方法的示意图。

图7是有关位置确定方法的示意图。

图8是表示以往例涉及的位置检测系统的示意图。

具体实施方式

[实施方式]

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在本说明书中，只要没特别否定，将各图的+X侧设为右侧，将－X侧设为左侧，将+Y侧设为里侧，将－Y侧设为跟前侧进行说明。

首先，使用图1对位置检测系统100的概略构成进行说明。另外，关于电子标签10的构成及固定站20的构成，使用图2及图3进行说明。

图1是表示位置检测系统100的概略的构成的示意图，是从上方观察供移动体51移入的仓库60时的示意图。移动体51是自家用车、卡车等车辆。

如图1所示，在供移动体51移入的仓库60内构成位置检测系统100。仓库60的构造是钢筋混泥土，停车空间63为用混凝土包围周围。因此，为来自外部的电波被隔断的状态。其结果是，无法采用使用了GPS的移动体51的位置检测方法。在仓库60中，在右侧跟前处设置有入口门61，在左侧跟前设置有出口门62，移动体51从入口门61通过通道65向停车空间63移入。另外，能够通过出口门62将移动体51向仓库60的外部移出。另外，入口门61及出口门62也可以设置在上述的位置以外的位置。

在仓库60的停车空间63中，驶入包括需要停车位置管理的移动体51及其他的移动体52的多个移动体，但其停车位置并不是预先决定的。因此，需要管理的移动体51及其他的移动体52随机停放。因此，需要事先把握应当管理的移动体51在停车空间63内的哪个位置停车。

在图1中，为了易于理解，用斜线图案示出了应当管理的移动体51。应当管理的移动体51上安装有电子标签10。另外，以后，将移动体51内的电子标签10所存在的位置，作为移动体51的位置来处理。另外，电子标签10也可以不安装于移动体51，而佩戴在驾驶移动体51的驾驶员的身体上。

在图1所示的仓库60的四角的墙壁的上部分别设置有固定站20。多个固定站20包括：在右侧跟前处即入口门61的上部设置的第1固定站20－1、在右侧深处设置的第2固定站20－2、在左侧深处设置的第3固定站20－3、及在左侧跟前即出口门62的上部设置的第4固定站20－4。第1固定站20－1、第2固定站20－2、第3固定站20－3及第4固定站20－4各自的内部构成，除了各自的ID以外完全相同。

在本发明的实施方式中，将自家用车、卡车等车辆设想为移动体51，但除此以外也可以是双轮车、物流基地中的物品。图2是表示电子标签10的构成的框图，图3是表示固定站20的构成的框图。

电子标签10如图2所示那样，构成为，具备：电子标签RF电路部11、电子标签控制部13、角速度传感器15、加速度传感器17及电子标签存储器19。电子标签RF电路部11和角速度传感器15和加速度传感器17和电子标签存储器19，分别与电子标签控制部13连接。在电子标签RF电路部11设置有测距传感器11a和收发天线11b，并构成为，能够在与多个固定站20之间进行通信并检测与固定站20之间的相隔距离。

角速度传感器15感测移动体51的移动时的角速度，加速度传感器17感测移动体51的移动时的加速度。电子标签10构成为，能够基于这样感测到的角速度和加速度来检测移动体51的位置。电子标签存储器19中存储有对各个移动体51分别赋予的单独的ID。

多个固定站20即第1固定站20－1、第2固定站20－2、第3固定站20－3及第4固定站20－4分别如图3所示那样，构成为具备固定站RF电路部21、固定站控制部23及固定站存储器29。固定站RF电路部21和固定站存储器29分别与固定站控制部23连接。固定站RF电路部21安装有收发天线21a，固定站RF电路部21是为了检测移动体51与各个固定站20之间的相隔距离而设置的。固定站存储器29中存储有对多个固定站20分别赋予的单独的ID。另外，对各个移动体51分别赋予的单独的ID也被存储在固定站存储器29中。

作为用来检测移动体51的位置的方法，考虑如下两个不同的检测方法，即，根据由设置于电子标签10的角速度传感器15检测到的移动体51的行进角度和基于加速度传感器17的感测结果而计算出的移动体51的移动距离来检测第1到达位置P1的基于电子标签10单体的方法(参照图4)、及根据测距传感器11a与多个固定站20之间的通信来检测移动体51的第2到达位置P2的方法(参照图5)这两个不同的检测方法。

首先，使用图2及图4，对通过电子标签10单体检测第1到达位置P1的方法进行说明。图4是表示基于电子标签10单体的第1到达位置P1的位置检测方法的示意图。

如图4所示，具有电子标签10的移动体51，首先在设置于仓库60的入口门61通过。这里，将在入口门61通过时的移动体51的位置作为基准位置P0。移动体5从基准位置P0开始，在仓库60内移动，一边描画移动轨迹31一边到达第1到达位置P1。

图2所示的电子标签10内的角速度传感器15，每隔规定时间感测移动轨迹31上的移动体51的移动时的角速度，对感测到的角速度进行积分，由此检测移动体51在以基准位置P0为出发点而移动的各个位置处的行进角度。另外，加速度传感器17，每隔规定时间感测移动轨迹31上的移动体51的移动时的加速度，对感测到的加速度进行积分，由此求出速度。然后，对所求出的速度进行积分，由此检测移动体51的从基准位置P0起的移动距离。

上述角速度的积分、加速度的积分及速度的积分，通过图2所示的电子标签10内的电子标签控制部13来进行。另外，通过电子标签控制部13运算所检测到的移动体51的行进角度及移动距离，检测相对于基准位置P0的第1到达位置P1。这样，检测第1到达位置P1。该第1到达位置P1，被存储在图2所示的电子标签10内的电子标签存储器19中。

接下来，使用图2、图3及图5，对检测第2到达位置P2的方法进行说明。图5是表示基于电子标签10与多个固定站20之间的通信的位置检测方法的示意图。另外，作为图5所示的多个固定站20，使用距电子标签10比较近的第1固定站20－1、第2固定站20－2及第3固定站20－3。

图2中所示的电子标签10的电子标签RF电路部11及图3中所示的多个固定站20的固定站RF电路部21，分别具备能够收发通信信号(RF信号)的收发部。

如图5所示，具有电子标签10的移动体51，首先在设置于仓库60的入口门61通过，在仓库60内移动，并到达第2到达位置P2。此时，图2所示的电子标签RF电路部11，经由收发天线11b，以电子标签控制部13指示的定时，发送用于测量移动体51与多个固定站20即第1固定站20－1、第2固定站20－2及第3固定站20－3各自之间的距离的测量用信号。

如前所述，对分别设置于移动体51的电子标签10赋予了各自的ID，电子标签存储器19中预先存储有该ID。上述测量用信号在被赋予了该ID的状态下分别发送至多个固定站20。在多个固定站20的每个固定站20中，能够对所发送的测量用信号内的ID、和在固定站20内的固定站存储器29中所存储的对各个移动体51内的电子标签10所赋予的ID进行比对，而确定移动体51。

图3所示的第1固定站20－1的固定站RF电路部21，通过收发天线21a接收从电子标签10的电子标签RF电路部11发送的测量用信号时，固定站控制部23测量接收到的测量用信号的信号强度，并将该测量结果作为响应信号经由固定站RF电路部21及收发天线21a来发送。在图2所示的电子标签10的电子标签RF电路部11经由收发天线11b及测距传感器11a接收到该响应信号时，电子标签控制部13，基于通过第1固定站20－1的固定站RF电路部21检测到的信号强度，计算电子标签10与第1固定站20－1之间的距离R1(参照图5)。然后，将距离R1存储于电子标签存储器19。

关于第2固定站20－2及第3固定站20－3，也与第1固定站20－1的情况同样地，计算电子标签10与第2固定站20－2之间的距离R2及电子标签10与第3固定站20－3之间的距离R3，并分别存储于电子标签存储器19。

上述的电子标签10与第1固定站20－1之间的距离R1，如图5所示那样能够用以第1固定站20－1为中心点的第1圆弧20－1a来表示。因此，电子标签10处于该第1圆弧20－1a上。另外，电子标签10与第2固定站20－2之间的距离R2，能够用以第2固定站20－2为中心点的第2圆弧20－2a表示。因此，电子标签10处于该第2圆弧20－2a上。并且，电子标签10与第3固定站20－3之间的距离R3，能够用以第3固定站20－3为中心点的第3圆弧20－3a表示。因此，电子标签10处于该第3圆弧20－3a上。

因此，电子标签10在仓库60内的位置，为这些第1圆弧20－1a、第2圆弧20－2a及第3圆弧20－3a交叉的点，能够检测电子标签10的第2到达位置P2。

但是，如前所述，供移动体51存放的仓库60的周围，用混凝土的墙壁覆盖。因此，从前述的电子标签RF电路部11发送的测量用信号及从固定站RF电路部21发送的响应信号，在仓库60的天花板、地面及四方所存在的混凝土的墙壁进行反射，因此容易产生多路径。其结果是，上述检测到的第2到达位置P2，受到多路径的影响，因此未必能说表示了准确的位置。

另外，如前所述，为了检测第1到达位置P1，感测移动体51的移动时的角速度及加速度，并对感测到的角速度及加速度进行积分，由此检测出移动体51的行进角度及移动距离。一般而言，在对角速度或加速度进行积分时，积分值会产生不小的误差，每当进行积分，该误差会叠加。因此，上述检测到的第1到达位置P1，未必能说表示了准确的位置。

因此，考虑通过将检测第1到达位置P1的方法与检测第2到达位置P2的方法组合来准确地检测移动体51的当前位置的方法。但是，当在需要停车位置管理的移动体51的周围停放了大型的卡车等移动体52的情况下，来自多个固定站20的电波被这些移动体52遮蔽，也会发生仅能够使用一个固定站20的情况。在这样的情况下，无法使用图5中所示的检测第2到达位置P2的方法。

通过本发明，即使在仅能够使用一个固定站20的情况下也能够准确地检测移动体51的当前位置Pz。关于本发明的移动体51的当前位置Pz的检测方法，使用图6及图7进行说明。图6及图7是有关本发明的位置检测系统的示意图。

在本发明的实施方式中，在需要检测当前位置Pz的移动体51的周围3个方向存在大型卡车等的其他的移动体52，因此图1中所示的多个固定站20内的、第2固定站20－2和第3固定站20－3和第4固定站20－4变得无法使用，仅能够使用第1固定站20－1。另外，本发明也能够应用于仓库60的规模小等因此固定站20仅有第1固定站20－1的情况。

如图6所示，具有电子标签10的移动体51，首先在设置于仓库60的入口门61通过。这里，将在入口门61通过时的移动体51的位置作为基准位置P0。在基准位置P0的上方安装有第1固定站20－1。移动体51从基准位置P0开始，在仓库60内移动，一边描画出移动轨迹31一边到达当前位置Pz(坐标(X1，Y1))。另外，移动体51在即将到达当前位置Pz之前，在前一个位置Pp(坐标(Xp，Yp))通过。

在本发明的实施方式中，通过图2中所示的加速度传感器17，每隔规定时间，感测移动轨迹31上的移动体51的移动时的加速度，对感测到的加速度进行积分，由此求出速度。并且，对所求出的速度进行积分，由此求出移动距离。另外，通过角速度传感器15，每隔规定时间，感测移动轨迹31上的移动体51的移动时的角速度，对感测到的角速度进行积分，由此检测行进角度Θ。行进角度Θ是当前位置Pz处的移动体51的行进方向D1相对于X轴方向的角度。根据上述所检测到的移动距离和行进角度Θ，计算出移动体51的暂时的当前位置。根据该计算出的当前位置，能够确定移动体51的行进方向D1。另外，该暂时的当前位置的检测方法，与前述的第1到达位置P1的检测方法是相同的。另外，该暂时的当前位置，是对通过加速度传感器17感测到的加速度进行2次积分获得的，因此不一定准确。在本发明中，作为移动体51的位置检测所用的信息，不使用该计算出的暂时的当前位置，而仅使用根据该暂时的当前位置而确定出的行进方向D1。

接下来，通过图2中所示的电子标签RF电路部11内的测距传感器11a，检测图6中所示的移动体51与第1固定站20－1之间的相隔距离L1。另外，关于相隔距离L1的检测方法，与用前述的第2到达位置P2的检测方法进行说明的、电子标签10与第1固定站20－1之间的距离R1的检测方法(参照图5)相同，因此将其说明省略。

在本发明中，基于上述的行进角度Θ、行进方向D1、相隔距离L1及移动体51的已确定的前一个位置Pp，检测移动体51的当前位置Pz(X1，Y1)。

如图6所示，移动体51的当前位置Pz即(X1，Y1)，能够根据以下的数式求出。

L1＾2＝X1＾2+Y1＾2

Y1―Yp＝(X1－Xp)＊T1(T1＝tanΘ)

这里，(Xp，Yp)表示移动体51的前一个位置Pp。

在求解了上述的数式的情况下，移动体51的X轴―Y轴上的坐标，作为解，除了求出了(X1，Y1)以外，还求出了图7中用双点划线表示的(X1’，Y1’)。另外，在图7中，设想在第1固定站20-1的右侧(+X方向)也有停车空间63。

通过上述的数式求出的当前位置的解中的(X1’，Y1’)处的虚拟的移动体51’的行进方向D1’，如图7所示，朝向X－Y坐标的大致+X方向。但是，可知，移动体51的行进方向D1如图6所示那样，朝向X－Y坐标的大致－X方向。因此，可知，当前位置的解中的(X1’，Y1’)是不正确的。这样，根据移动体51的行进方向D1，能够容易地判定出Pz(X1，Y1)作为当前位置是正确的。

如前所述，通过上述加速度传感器17所获得的位置检测结果，仅使用于移动体51的行进方向D1的检测中，该位置信息本身没有被使用于移动体51的当前位置Pz的确定中。因此，能够避免由加速度的积分及速度的积分产生的误差。其结果是，能够进行更准确的当前位置Pz的确定。

另外，在上述说明中，前一个位置Pp即坐标(Xp，Yp)，设为已经确定，但坐标(Xp，Yp)能够使用本发明的位置检测方法和基准位置P0来事先求出。具体而言，作为最初的前一个位置Pp，使用基准位置P0(0，0)，应用本发明的位置检测方法，求出最初的当前位置。并且，将该当前位置作为下一个当前位置所用的前一个位置Pp。通过反复该方法，能够求出用于检测实际的当前位置Pz(X1，Y1)的、实际的前一个位置Pp(Xp，Yp)。

这样，位置检测系统100，不基于通过加速度传感器17获得的位置的信息，而基于行进角度Θ、行进方向D1、相隔距离L1及移动体51的已确定了的前一个位置Pp，检测当前位置Pz，所以在仅能够使用一个固定站20时也能够准确地检测移动体51的当前位置Pz。

另外，根据行进方向D1的信息来确定解，因此能够容易地确定移动体51的当前位置Pz。

如以上说明那样，本发明的位置检测系统，不基于由加速度传感器获得的位置的信息，而基于行进角度和行进方向和相隔距离和移动体的已确定了的前一个位置，检测当前位置，所以在仅能够使用一个固定站时，也能够准确地检测移动体的当前位置。

本发明不限定于上述的实施方式的记载，能够以发挥其效果的形态适当变更后实施。

附图标记说明

10：电子标签

11：电子标签RF电路部

11a：测距传感器

11b：收发天线

13：电子标签控制部

15：角速度传感器

17：加速度传感器

19：电子标签存储器

20：固定站

20－1：第1固定站

20－2：第2固定站

20－3：第3固定站

20－4：第4固定站

21：固定站RF电路部

21a：收发天线

23：固定站控制部

29：固定站存储器

31：移动轨迹

51：移动体

52：移动体

60：仓库

61：入口门

100：位置检测系统

P0：基准位置

Pz：当前位置

Pp：前一个位置

L1：相隔距离

Claims

1.一种位置检测系统，其特征在于，具备：

至少一个固定站；以及

电子标签，具有感测移动体的移动时的角速度而检测行进角度的角速度传感器、感测上述移动体的移动时的加速度而检测行进方向的加速度传感器及检测上述移动体与上述固定站之间的相隔距离的测距传感器，

基于上述行进角度、上述行进方向、上述相隔距离及上述移动体的已确定了的前一个位置，检测上述移动体的当前位置。

2.根据权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于，

在将上述移动体的前一个位置的坐标设为(Xp，Yp)，将上述行进角度设为Θ，并将上述相隔距离设为L1时，根据基于上述加速度传感器的感测结果计算出的行进方向的信息，来确定通过求解以下的数式能够求出的上述当前位置的坐标的解(X1，Y1)，

L1＾2＝X1＾2+Y1＾2

Y1－Yp＝(X1－Xp)＊T1 (T1＝tanΘ)。