JP2001153943A - 移動体位置検出装置 - Google Patents
移動体位置検出装置Info
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Abstract
あってもその位置を確実に検出することができる移動体
位置検出装置を提供する。 【解決手段】 GPSアンテナ5が、移動体3の傾斜範囲
の中間位置においてその中心軸5aが鉛直となるように移
動体に取り付けられている 。
Description
ッチ角やローリング角が変化する移動体の位置を検出す
る装置に関する。
使用し、人工衛星の発信する電波を受信することによ
り、受信者(例えば自動車)の位置を検出する装置は、
従来より知られている。この種の位置検出装置では、図
5に示すように、1本のドーム状のGPSアンテナ(10)
が支柱(11)を介して設置されるが、この際に、GPSア
ンテナ(10)は、その中心軸(10a)を鉛直にし、視野角が
均等になるように設置される。GPSアンテナ(10)の有
効視界範囲(水平面より上にある受信可能範囲)は、同
図(a)に示すようにGPSアンテナ(10)の中心軸(10
a)を鉛直とした際には、約150°程度であり、この有
効視界が確保されれば、アンテナ(10)によって衛星を捕
らえることができ、移動体の位置検出が確実に行われ
る。
ムのように走行中にそのピッチ角やローリング角が変化
する移動体に対して上記位置検出装置を使用するに際
し、この装置をそのままクレーンのアーム(12)に取り付
けた場合、図5(b)のようにアーム(12)の水平に対す
る傾斜角度が最も小さい状態(例えば30°)では、必
要な有効視界が確保されるが、アーム(12)の傾斜角度が
同図(c)に示すように最も大きくなる(例えば60
°)と、アンテナ(10)の中心軸(10a)が鉛直から大きく
傾いてしまい、有効視界が135°程度にまで減少して
しまう。そのため、この状態のアンテナ(10)によっては
衛星を捕らえることができなくなり、位置検出ができな
くなるという問題が生じた。このため、アンテナが常に
鉛直となるように支持する治具を使用してこれをフック
の真上の位置に取り付けてフックの位置を決定すること
も行われているが、装置が複雑になり、しかも、アンテ
ナがアームの影に入ってしまい、位置検出ができなくな
るという問題が生じた。また、場合によっては物理的干
渉が生じ、アンテナが破損することも考えられる。
チ角やローリング角が変化する移動体であってもその位
置を確実に検出することができる移動体位置検出装置を
提供することにある。
置検出装置は、少なくとも水平に対する傾斜角度を変化
させて移動する移動体の位置を検出する装置であって、
GPSアンテナが、移動体の傾斜範囲の中間位置におい
てその中心軸が鉛直となるように移動体に取り付けられ
ているものである。
での場合、中間位置は、例えば(θ1+θ2)/2とされ
るが、移動体の使用条件を考慮して、(θ1+θ2)/2
以外の中間位置においてGPSアンテナの中心軸が鉛直
となるようにしてももちろんよい。
傾斜角度変化自在に支持された第1部材と、第1部材に
傾斜角度変化自在に取り付けられた第2部材とよりな
り、第1部材に2以上のGPSアンテナが取り付けら
れ、これらのGPSアンテナによって第2部材の位置が
検出されるようになされていることがある。
置を表すだけでなく、3次元での立体としての位置を測
定することが可能となる。移動体が、共に傾斜角度を変
化させながら全体として伸縮する2つのアームからなる
場合、アームの方向およびアームの伸縮率を求めること
で、アーム先端に設けられたフック位置を正確に測定す
ることができる。
面を参照して説明する。
置の第1実施形態を示している。同図において、移動体
(1)は、クレーン台車(2)に回動自在に取り付けられた第
1アーム(第1部材)(3)と、第1アーム(3)の回動端に
回動自在に取り付けられた第2アーム(第2部材)(4)
とを有しており、図示されない移動体位置検出装置は、
第1アーム(3)に支柱(6)を介して取り付けられた1本の
ドーム状GPSアンテナ(5)を有している。
する台車(2)に対して第1アーム(3)が傾斜角度を変化さ
せ、さらに第2アーム(4)が第1アーム(3)に対して傾斜
角度を変化させることにより、全体として図1(a)に
示す伸長状態と同図(b)に示す収縮状態との間を移動
する。第2アーム(4)の先端には、上下に移動可能なフ
ック(4a)が設けられている。
アーム伸張状態において、傾斜角度が約30°と最も小
さくなっている第1アーム(3)に対して、その中心軸(5
a)が45°の角度傾斜して、すなわち、鉛直から約15
°アーム交点側に傾斜して取り付けられている。したが
って、図2(b)に示すアーム収縮状態において、第1
アーム(3)の傾斜角度が約60°と最も大きくなったと
きに、その中心軸(5a)が鉛直から約15°アーム交点反
対側に傾斜することになる。これにより、図5(c)に
示した不具合を生じることなく、傾斜角度が最小のとき
から最大のときまでのすべての範囲において、150°
の有効視界が確保され、確実に衛星を捕らえることがで
き、アーム(3)(4)の位置検出が確実に行われる。また、
アーム(3)(4)およびフック(4a)が種々の方向に移動して
も、これによってGPSアンテナ(5)が物理的干渉を受
けて破損するようなこともない。
ーム(4)の先端位置を求める必要があるが、このために
は、第1アーム(3)にGPSアンテナ(5)を2つ以上設け
ることが好ましい。アンテナ(5)を2つとしたときの計
算方法を図3および図4を参照して説明する。ここで、
このクレーンにおいては、フックを吊る第1アーム(4)
の先端は、アーム(3)(4)の伸縮によらず高さを一定に保
って移動するよう構成されており、以下では、この条件
を使用して計算する。
アンテナR、第2アームに近い方をアンテナQとして、
これらの受信部をそれぞれ、R、Qとする。また、フッ
ク位置をP、第1アームの最上部をSとする。前提条件
として、図3(平面図)に示すように、基準点を原点と
するX−Y座標系およびRを原点とするx−y座標系を
おき、P、S、QおよびRを通るアームの中心線をm軸
とし、Rを通りm軸に垂直な軸をl軸とする。また、m
軸とx−y軸とのなす角をアーム角θとする。さらに、
図4(側面図)に示すように、m軸に沿ってm−Z座標
系をおき、アンテナQの支柱(6)の付根をA、アンテナ
Rの支柱(6)の付根をB、アーム同士の交点をTとす
る。各点の座標は、XP、xP、mP、…などと表すこ
とにする。また、アンテナQの長さをNQ、A点とS点
との距離をMAS、P点とT点との距離をMPTとす
る。さらに、T点とS点との距離をr、アンテナQとR
とを結ぶ線と第1アームとのなす角をβ、アンテナQと
Rとを結ぶ線と地上とのなす角をγ、アンテナQと第1
アームとのなす角をαQとする。このとき、 XP=XR+xP …(1) YP=YR+yP …(2) が成り立つ。ただし、 xP=mP×cosθ yP=mP×sinθ tanθ=(YQ−YR)/(XQ−XR) mP=mT+{MPT 2−(ZT−ZP)2}1/2 mT=mS+r×cos(π/2−β−γ) ZT=ZS−r×sin(π/2−β−γ) mS=mA+MAS×cos(β+γ) ZS=ZA+MAS×sin(β+γ) mA=mQ−NQ×cos(αQ+β+γ) ZA=ZQ−NQ×sin(αQ+β+γ) tanγ=(ZQ−ZR)/(mQ−mR) mQ={(XR−XQ)2+(YR−YQ)2}1/2 上記の(1)(2)の式より、フック位置を求めること
ができる。
取り付けることにより、常に上空視界を確保するととも
に、GPSのもつ3次元の測位システムを利用すること
で、フック位置を正確に決定することができる。
を実現するために、既知の座標に設置されたGPSの基
準局からの補正データを利用したDGPS(Differentia
l Global Positioning System)を使用することが好まし
い。また、上記では、クレーンを例にして説明したが、
この移動体位置検出装置は、クレーンに限らず、回転お
よび/または水平移動を行いながら少なくとも水平に対
する傾斜角度を変化させる種々の移動体に対して適用す
ることができる。
よると、移動体の傾斜角度が変化してもGPSアンテナ
の有効視界範囲が確保されるので、移動体の位置検出が
確実に行われる。
しての平面位置を表すだけでなく、3次元での立体とし
ての位置を測定することが可能となり、第1部材に対し
て移動する第2部材の所定位置(例えば伸縮するアーム
の先端位置)を正確に測定することができる。
る一例であるクレーンを示す図である。
形態の要部を示す図である。
形態を示す平面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 少なくとも水平に対する傾斜角度を変化
させて移動する移動体の位置を検出する装置であって、
GPSアンテナが、移動体の傾斜範囲の中間位置におい
てその中心軸が鉛直となるように移動体に取り付けられ
ている移動体位置検出装置。 - 【請求項2】 移動体は、水平走行する台車に少なくと
も傾斜角度変化自在に支持された第1部材と、第1部材
に傾斜角度変化自在に取り付けられた第2部材とよりな
り、第1部材に2以上のGPSアンテナが取り付けら
れ、これらのGPSアンテナによって第2部材の位置が
検出されるようになされている請求項1記載の移動体検
出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33368699A JP4058730B2 (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | 移動体位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33368699A JP4058730B2 (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | 移動体位置検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001153943A true JP2001153943A (ja) | 2001-06-08 |
JP4058730B2 JP4058730B2 (ja) | 2008-03-12 |
Family
ID=18268843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33368699A Expired - Fee Related JP4058730B2 (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | 移動体位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4058730B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006044932A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | クレーンの姿勢演算装置、過負荷防止装置、および作業範囲制限装置 |
WO2015135309A1 (zh) * | 2014-09-05 | 2015-09-17 | 徐州重型机械有限公司 | 工程机械作业目标定位方法和系统 |
-
1999
- 1999-11-25 JP JP33368699A patent/JP4058730B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006044932A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | クレーンの姿勢演算装置、過負荷防止装置、および作業範囲制限装置 |
WO2015135309A1 (zh) * | 2014-09-05 | 2015-09-17 | 徐州重型机械有限公司 | 工程机械作业目标定位方法和系统 |
US10144620B2 (en) | 2014-09-05 | 2018-12-04 | Xuzhou Heavy Machinery Co., Ltd. | Method and system for positioning engineering machinery work objects |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4058730B2 (ja) | 2008-03-12 |
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