JP2001522079A - 一次元カメラを備えた可動性ユニットの所在位置決定及びその誘導のための方法並びに装置 - Google Patents
一次元カメラを備えた可動性ユニットの所在位置決定及びその誘導のための方法並びに装置Info
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Abstract
Description
る一つの応用である。その道路に沿って基準経路を形成する複数の固定ビーコン
が分配されている。そのビーコンは、活発(断続的に放出するソース)、又は不
活発(フラッシュによって照らされた逆反射ビーコン)で断続的に照らされてい
る。
ている。
れ、且つ選択した振動数で動力を供給された伝導性ワイヤに、動力車を継続的に
束縛することにある。
ある。動力車が前記磁気マーカーを通過すると、動力車のボード上の一つ又はそ
れ以上の検出器が磁気マーカーの存在を検出する。それ故に、磁気マーカーで動
力車の所在位置を示すことが可能となる。
を提供することにある。動力車は道路に沿って移動する。動力車のボード上のセ
ンサがケーブルと動力車との間の距離を決定する。動力車を束縛することによっ
て、この距離が一定値に維持される。
フラストラクチャを必要とする不都合を持っていた。更に、これらの技術は、道
路(ルート)において動力車の直近部分沿いにだけ情報を提供している。その結
果、この情報によって、道路に沿った経路を予測するのが不可能とされる。これ
により、動力車の速度を規制するのに使用すべき次の経路が妨げられている。
置を決定する画像処理を使用している。しかしながら、画像処理を混乱させる欠
陥マーキング(くすんだ白線、道路工事、水たまり、太陽からの反射)のため、
この技術もまた満足できない。
して既知方向に向けられたカメラと、画像処理と、移動体の動きに関する情報を
捕獲するための手段と備えた移動体の所在位置を決定する方法から出発している
。
ビーコンを分配し、 b)移動体で、同一画像分野における一対の異なる一次元画像を選択速度で撮影
し、該一対の画像のうち一方では一つ又は複数のビーコンが照らされ、他方では
一つ又は複数のビーコンが照らされず、 c)他方から一方を逐一引き算することによって一対の一次元画像を処理し、 d)二つの一次元画像の引き算から少なくとも一つの輝き地点を得て、該輝き地
点が周囲状況内で少なくとも一つの発光ビーコンを表示し、 e)移動体の動きに関する情報に基づいて、直線状アレイの輝き地点の位置とそ
の微分係数とを計算し、表示されたビーコンと移動体に設けられた基準系とを分
離する距離に関する情報の第1アイテムと、移動体に設けられた前記基準系に関
してビーコンの関する情報の第2アイテムとにより、計算された第1及び第2ア
イテムの関数として、前記ビーコンに関して相対的関係で移動体の所在位置を決
定するステップを有している。
な二つの分離ビーコンに設けられた固定基準系に関して絶対的関係で移動体の所
在位置を決定することを有し、前記絶対的位置が、一回の既定瞬間で、上述され
たような各ビーコンに関して相対的位置と、二つのビーコンに関して移動体の進
行方向と、二つのビーコンに設けられた前記固定基準系に関して移動体の選択点
の座標とを計算することにある。
に少なくとも順番に確認可能な二つのビーコンに設けられた固定基準系に関して
絶対的関係で移動体の所在位置を決定することを備え、前記絶対的位置が、第1
既定瞬間で、上述されたような第1ビーコンを計算し、第1既定瞬間後の第2既
定瞬間で、上述されたように、移動体の進行方向へ第1ビーコンに従う第2ビー
コンに関して移動体の相対的所在位置を決定し、走行距離計を使って移動体の動
きと、第1及び第2ビーコンに関して移動体の進行方向とを計算し、前記固定基
準系に関して移動体の選択点の座標を計算することにある。
記方法が、上述されたように、移動体の相対的及び(又は)絶対的所置を使って
前記基準経路を決定し、移動体を誘導し、移動体と前記基準経路との間で一定距
離を維持するステップf)を差らに有している。このような方法によって、移動
体が、例えば、自己の速度を調節するために、ルートに沿って経路を予測するこ
とが可能となる。
かになる。
Hに沿って少なくとも一つのビーコンB1が配置されている。移動体は、カメラ
や、ふさわしくは以下詳細に説明されるフラッシュから成る識別装置を携帯して
いる。カメラは視線Vで広がりF内の周囲状況を写真に撮る。
イプの赤外部IRの光を、移動体Mに向けて断続的に放出又は反射できるB1の
ような一続きのビーコンを有している。
能である。その光放出ソースIRは、自給式の電力供給を備えられ、又は本体か
ら代わりに給電されている。
ッシュは、選択速度で赤外光を備えた識別装置の視界領域を照らしている。その
時、ビーコンは不活発であり、カタディオプトリック(catadioptric)屈折媒体
のような屈折媒体から単になる。例えば、移動体自身は自主的、即ち、一方では
自動推進式であり、他方では以下更に詳細に説明されるように、自動操縦装置で
作動でき、又は横誘導用の援助を提供できる。
る。カメラを略下向き、例えば、水平面に対して約5度の角度に向けることも可
能である。
ている。それに続けて、この方向が固定されて移動体の前方に向けられている。
タイプの情報を捕獲する手段を有している。例えば、暗号器(encoder)ODO が動力車の非駆動輪に配置されている(この例では、図1に関して動力車の点A
は移動体の後方回転軸の中心に対応している)。動力車のボード上における(不
図示の)計算手段は、カルマンフィルタ(kalman filter)のおかげでかなりの 精度で、例えば、並進速度Vaと、このような走行距離計暗号器を使った動力車
における後方回転軸の中点Aの角度速度とを計算できる。あるいは又、レートジ
ャイロスコープ(rate gyro)を使って動力車の角速度を計算できる。
ッシュFHからなる。フラッシュFHは、開口12を備えた支柱10に置かれて
いる。光線は開口12を通過できる。
Eが配置されている。
である。開口12の寸法は、例えば、47.5mm×30mmである。
る。例えば、7個のダイオードからなる一列が開口の各長辺に沿って配列されて
いる。これらのダイオードは、第1長辺に沿ってE1〜E7として、及び、第2
長辺に沿ってE8〜E14として個々に名付けられている。ダイオードE4,E
11は視線Vの領域に整列されている。
は4個のダイオードからなる他の平行列が開口の短辺に沿って配列されている。
全く明らかに、望ましい放射パターンに従うダイオードの分配は、図3に関して
図示された分配と異なる。こうして、仮に道路の一端をその他端以上に照らした
いならば、開口12の両辺のうちの一方にもっと多くのダイオードを配置すれば
よい。
レイ9を有している。アレイ9の長さは30mm(ミリメートル)である。これ
は、動力車の進行軸に対して垂直な一直線に沿って水平に配列されている。アレ
イに加えて、カメラは、28mmの焦点距離を備えたグラフィック装置で使用さ
れるタイプの球面レンズ20と、約100mmの焦点距離fを有する円柱レンズ
22と、水平母線とを備えている。
て満たされている。
可能である。こうして、カメラの視界は、垂直面内で数度(例えば10度)であ
り、且つ水平面内で約60度である。
指摘されるべきである。そのビーコンは垂直面内の位置に関係なく視界内に位置
されている。
ラと、走行距離計の情報捕獲手段とからの情報を処理する。
ある選択速度(約1000Hz)で撮影される。第1画像IL1(図4(A))
はフラッシュなく(又は、代わりに一つ又は複数のビーコンが活発な放出ビーコ
ンの場合で照らされた時、)太陽光線に直面して多分得られる。
。例えば、一元カメラにおけるその画素の光強度値は12ビット、即ち、任意ユ
ニット内で0〜4096で暗号化されている。図4(A)に関して、背景ノイズ
は、1100〜1170画素に対して1000画素のオーダーの強度を有する。
は複数のビーコンが活発な照射ビーコンの場合で照らされた時)得られる。図4
(B)に関して、高強度画素が、発光ビーコンを示すスパイクEP1を形成し、
スパイクEP1の基部は、連続的な背景ノイズのため、ノンゼロ強度である。
できるものとして背景ノイズなく、輝き地点P1における少なくとも一つの集団
を得ることができる。図4(C)に関して、一組の輝き地点P1における中点e
はしきい値S1,S2を基にして計算され、そのしきい値S1,S2は二つの画
像IL1,IL2を引き算することに対応する信号強度に対して設けられている
。例えば、しきい値S1は400であり、しきい値S2は800である。例えば
、中点eは全ての輝き地点P1の平均から推定される。この例では、その平均は
、しきい値S1の場合における点PS11,PS12の中点と、しきい値S2の
場合における点PS21,PS22の中点とに相当している。
36に等しい)は、図1に関して記述されたように、移動体の周囲状況における
発光ビーコンB1を示している。
上の一つ又は複数の輝き地点P1の位置eと、該点eの微分係数e′とに基づい
て、算術平均が、ビーコンB1と、移動体に設けられた基準系とを分離する距離
D1を決定する。実際には、移動体に設けられた基準系は、図1に関して説明さ
れた点Aを、始点として有している。
関してビーコンB1の角度ψを決定する。
Iを使い求められる。
れる。
。それから、本発明による方法は、ビーコンによって作られた基準経路を、上述
の相対的位置を使った移動体の所在位置を示すことによって、決定することにあ
る。次に、算術平均は、移動体と、このように決定された前記基準経路との間で
一定距離を維持できる。
ルートに沿った経路を予測することを可能としている。また、その方法によって
、移動体が基準経路に関し横誘導を与えることを可能としている。
ことができるような方法で、ビーコンを分配する(例えば、5m毎にビーコンが
分配されている)。
はその操縦、即ち、電気的に制御されたブレーキングとステアリングとを有する
実行可能な手段を持たなければならない。
チュエータを操作可能にする(不図示の)ボード上マイクロコンピュータ装置か
ら生じる。
対的関係で移動体の所在位置を決定することも必要であるかもしれない。
二つのビーコンB1,B2は同時に確認され、移動体に関して固定基準系R0を
定義している。この固定基準系R0では、ビーコンB1は座標(0,0)であり
、ビーコンB2は座標(XB2,0)であり、点Aは座標(XA ,YA )である。
下のパラメータを使い式III,IVに従って定義される。
各半径D1,D2を備えた円C1,C2の交点によって定義される。
2に関して、一回の既定瞬間で達成される。
体の移動中に達成される。二つのビーコンは一次元カメラによって少なくとも順
番に確認され得る。絶対的位置は、既定瞬間t1で計算されたビーコンB1に関
して移動体の第1相対的位置と、既定瞬間t1から数秒置かれた別の既定瞬間t
2で計算されたビーコンB2に関して移動体の第2相対的位置とを使って達成さ
れる。
移動体はビーコンB2(点A2)を見る。
のと類似した方法を使って計算される。第1所在位置によって、パラメータD1
及びψ1 を得ることができる。第2所在位置によってパラメータD2及びψ2 を
得ることができる。
動体の進行方向tanψV との交点から基準系R0内における移動体の点A2の
絶対座標(XA2,YA2)のためである。
れる。基準系R0 はビーコンB1に設けられている。他の基準系は移動体に設け
られている。
ーコンB2からそれぞれ分離した距離D1,D2が式IIを使って決定される。
いる。同様に、点A2はビーコンB2を中心として半径D2の円C2上に示され
ている。また、点A2はビーコンB1を中心として半径D′1の円C′1上にあ
る。
I,XIIを使って距離D′1を計算するために必要とされる。これらの式では
、dXは移動体の移動における縦方向で点A1,A2を引き離す距離であり、d
Yは移動体の移動における横方向で移動体の点A1,A2を引き離す距離であり
、dψは角度ψ1,ψ2の間の差である。
られる。
て決定される。
れる。
それ以上のビーコンを見る。この点滅により、二つの連続した画像の間での相違
を理解することによって背景ノイズを放出できる。二つの画像のうち一方ではビ
ーコンが照らされ、他方ではビーコンが照られていない。こうして、スパイク(
即ち、輝き地点)をもっと容易に、とりわけ、もっと信頼できるものとして検出
できる。
まである。この理由は、カメラが露出状態であるが、発光ビーコンが状態を変え
たならば、感知された画像が事実に反しているかもしれない。
ラ露出信号を持って来ることにある。
ライン(line)における捕捉振動数に一致させるように選択する。しかしながら
、固有振動数変化(異なる発振器、温度)が黙認されている。
な解決法は、PLLとしても知られるフェーズロックループを達成するためにソ
フトウエアの使用可能な電気的手段を使うことにある。例えば、カメラ信号とビ
ーコン信号との間の位相差を補うために、ソフトウエア解決法は、カメラ捕捉周
期を調節して周囲にちょうつがいで動かす。
ッシュ操作とカメラ操作とを同調させるように設計される。
置を使った移動体の所在位置を示すことによって、決定することにある。次に、
算術平均は、移動体と、このように決定された前記基準経路との間で一定距離を
維持できる。
ルートに沿った経路を予測することを可能としている。また、その方法によって
、移動体が基準経路に関し横誘導を与えることを可能としている。
を、図式的に表示する図である。
する図である。
れた光放出ダイオードを有するカメラ支柱の上部正面図である。
次元画像がフラッシュを備えている場合である。
次元画像がフラッシュを備えていない場合である。
レイ上で発光ビーコンの所在位置を決定する逐一引き算を行った場合である。
され、絶対的関係内で移動体の所在位置を決定する第1方法を示す図である。
定瞬間で達成され、絶対的関係内で移動体の所在位置を決定する第2方法を示す
図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 光電性素子の直線状アレイを有するタイプであり、移動体に
設けられた基準軸に関して既知方向に向けられたカメラ(CA)と、画像処理手
段と、移動体(M)の動きに関する情報を捕獲するための手段(ODO)とを備
えた前記移動体の所在位置を決定する方法であって、 前記方法は、 a)前記移動体が移動する領域内で活発に及び(又は)不活発に断続的に照らさ
れた複数の固定ビーコン(B1,B2)を分配し、 b)前記移動体(M)で、選択速度において同一画像領域のうちで一対の異なる
一次元画像(IL1,IL2)を撮影し、該一次元画像の一方の中では一つ又は
複数のビーコンが照らされ、前記一次元画像の他方の中では一つ又は複数のビー
コンが照らされず、 c)他方から一方を逐一引き算することによって前記一対の一次元画像を処理し
、 d)前記二つの一次元画像(IL1,IL2)の引き算から少なくとも一つの輝
き地点(P1)を得て、該輝き地点が周囲状況内で少なくとも一つの発光ビーコ
ンを表示し、 e)前記移動体の移動に関する情報に基づいて、前記直線状アレイ上の輝き地点
(P1)の位置(e)とその微分係数とを計算し、こうして表示された前記ビー
コン(B1)と前記移動体に設けられた基準系(A)とを分離する距離(D1)
に関する情報の第1アイテムと、前記移動体に設けられた前記基準系に関してビ
ーコンの角度に関する情報の第2アイテムとにより、こうして計算された前記第
1及び第2アイテムの関数として、前記ビーコンに関して相対的関係で前記移動
体の所在位置を決定することを可能とすることにあるステップを有することを特
徴とする移動体の所在位置の決定方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の移動体の所在位置の決定方法であって、 前記ステップe)が、更に、同時に確認可能な二つの分離ビーコンを使って形
成された固定基準系に関して絶対的関係で前記移動体の所在位置を決定すること
であり、 該絶対的な位置が、既定瞬間で、請求項1によるビーコンのそれぞれに関して
前記移動体の相対的な位置を計算し、前記二つのビーコンに関して前記移動体の
進行方向を計算し、前記二つのビーコンに関連される前記固定基準系に関して前
記移動体の選択座標を計算することにあることを特徴とする移動体の所在位置の
決定方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の移動体の所在位置の決定方法であって、 前記ステップe)が、更に、移動体の移動中に少なくとも順番に確認可能な二
つのビーコン(B1,B2)に関連される固定基準系(R0 )に関して絶対的関
係で前記移動体の所在位置を決定することであり、 該絶対的な位置が、第1既定瞬間で、請求項1による第1ビーコンに関して前
記移動体の第1相対的位置を計算し、前記第1既定瞬間後の第2既定瞬間で、請
求項1による第1ビーコンに従う第2ビーコンに関して前記移動体の第2相対的
位置を計算し、走行距離計を使って前記第1及び第2ビーコンに関して前記移動
体の動きとその進行方向とを計算し、前記固定基準系(R0 )に関して前記移動
体における選択位置(A2)の座標を計算することにあることを特徴とする移動
体の所在位置の決定方法。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項に記載の移動体の所在位置の決
定方法であって、 多数のビーコン(B1,B2,…)が基準経路を形成するため道路(CH)沿
いに分配され、 前記方法は、更に、請求項1〜3のいずれか一項による前記ビーコンに関して
前記移動体の相対的及び(又は)絶対的な位置を使って前記基準経路を決定し、 前記移動体を誘導して前記移動体と基準経路との間で一定距離を維持すること
にあるステップf)を有することを特徴とする移動体の所在位置の決定方法。 - 【請求項5】 移動体に設けられた基準軸に関して既知方向に向けられた光
電性素子の直線状アレイと、画像処理手段と、移動体の動きに関する情報を捕獲
するための手段(ODO)とを有するタイプのカメラ(CA)を備えた前記移動
体の所在位置を決定する装置であって、 前記装置が、活発に及び(又は)不活発に断続的に照らされ、前記移動体の移
動領域内で分配された複数の固定ビーコンを有し、 前記一次元カメラ(CA)が、選択速度で、同一画像領域のうちで一対の異な
る一次元画像(IL1,IL2)を撮影可能であり、前記一対の一次元画像のう
ち一方では一つ又は複数のビーコンが照らされ、他方では複数のビーコンが照ら
されず、 前記画像処理手段が、前記一対の一次元画像を処理して他方から一方を逐一引
き算し、前記二つの一次元画像の引き算から少なくとも一つの輝き地点を得るこ
とを可能とし、該輝き地点が周囲状況の中に少なくとも一つのビーコンを表示し
、 前記移動体が、その動きに関する情報に基づいて、前記直線状アレイ上の輝き
地点(P1)の点(e)とその微分係数とを計算することを可能とし、 こうして表示されたビーコンと前記移動体に設けられた基準系(A)とを分離
して距離(D1)に関する情報の第1アイテムと、前記移動体に設けられた前記
基準系に関して前記ビーコンの角度に関する情報の第2アイテムとにより、こう
して前記ビーコンに関して相対的関係で前記移動体の所在位置を決定することを
可能としたことを特徴とする移動体の所在位置の決定装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の移動体の所在位置の決定装置であって、 前記計算手段が、同時に確認可能な二つの分離ビーコン(B1,B2)を使っ
て形成された基準系に関して絶対的関係内で前記移動体の所在位置を決定可能と
し、 前記計算手段が、既定瞬間で、請求項5によるビーコンのそれぞれに関して相
対的位置と、前記ビーコン(B1,B2)に関して前記移動体の進行方向と、前
記二つのビーコンに設けられた前記固定基準系に関して前記移動体の選択点の座
標とを計算可能とすることにあることを特徴とする移動体の所在位置の決定装置
。 - 【請求項7】 請求項5記載の移動体の所在位置の決定装置であって、 前記計算手段が、前記移動体の移動中に少なくとも順番に確認可能な二つのビ
ーコンに関して絶対的関係で前記移動体の所在位置を決定可能とし、 前記計算手段が、第1既定瞬間で、請求項5による第1ビーコンに関して前記
移動体の第1相対的位置と、第1既定瞬間後の第2既定瞬間で、請求項5による
第1ビーコンに従った第2ビーコンに関して前記移動体の第2相対的位置とを計
算し、走行距離計を使って前記第1及び第2ビーコンに関して前記移動体の動き
とその進行方向とを計算し、 前記固定基準系(R0 )に関して前記移動体の選択点(A2)の座標を計算す
ることを可能とすることを特徴とする移動体の所在位置の決定装置。 - 【請求項8】 請求項5〜7のいずれか一項に記載の移動体の所在位置の決
定装置であって、 多数のビーコンが基準経路を形成するために道路(CH)沿いに分配され、 前記装置は、前記計算手段が請求項5〜7のいずれか一項による前記ビーコン
に関して前記移動体の相対的及び(又は)絶対的な位置を使って前記基準経路を
決定し、前記移動体を誘導して前記移動体と基準経路との間で一定距離を維持す
ることを可能とすることを特徴とする移動体の所在位置の決定装置。 - 【請求項9】 請求項5〜8のいずれか一項に記載の移動体の所在位置の決
定装置であって、 前記発光ビーコン(B1,B2)が逆反射タイプであり、 前記移動体が、更に、前記発光ビーコンを不活発に断続的に照らすことが可能
なフラッシュを有し、 前記フラッシュとカメラとが同期的に制御されたことを特徴とする移動体の所
在位置の決定装置。 - 【請求項10】 請求項9記載の移動体の所在位置の決定装置であって、 前記フラッシュ(FH)が、前記カメラと同一方向に向けられ、開口(12)
を備えた支柱(10)を有し、 光放射が前記開口を通過して前記カメラに到達し、多数の光放出ダイオード(
EL)が前記開口の外縁にあることを特徴とする移動体の所在位置の決定装置。 - 【請求項11】 請求項10記載の移動体の所在位置の決定装置であって、 前記フラッシュのための前記支柱(10)が全体的に凹形状であることを特徴
とする移動体の所在位置の決定装置。 - 【請求項12】 請求項9記載の移動体の所在位置の決定装置であって、 前記ビーコンが不活発に照らされ、 前記移動体が、前記フラッシュからの光信号を備えた相に、カメラ捕捉信号を
到達することが可能な同期手段を有することを特徴とする移動体の所在位置の決
定装置。 - 【請求項13】 請求項5記載の移動体の所在位置の決定装置であって、 前記ビーコンが活発に照らされ、 前記移動体が、前記ビーコンからの光信号を備えた相に、カメラ捕捉信号を到
達することが可能な同期手段を有することを特徴とする移動体の所在位置の決定
装置。
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