JP2006214992A - Tracking system and self-traveling body used therefor - Google Patents

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Takehiko Suginouchi
剛彦 杉ノ内
Masahiko Hashimoto
雅彦 橋本
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tracking system capable of measuring precisely a relative position of a moving object to allow tracking of high reliability, and a self-traveling body used therefor. <P>SOLUTION: This tracking system includes a transponder 20 arranged in the moving object 2, and the self-traveling body 1 for tracking the transponder 20. The tracking system conducts position estimation processing including (i) a step of transmitting the first ultrasonic wave containing information as to a time T (0≤T), from the self-traveling body 1, (ii) a step of receiving the first ultrasonic wave, by the transponder 20, to transmit the second ultrasonic wave after the time T lapses, and (iii) a step of estimating a position of the transponder 20 by receiving the second ultrasonic wave, in the self-traveling body 1. The time T is set to discriminate the second ultrasonic wave from the first ultrasonic wave received reflected with an object existing in the periphery of the self-traveling body 1. The information as to the time T is determined in response to an existing condition of the object to increase or decrease the time T in response to the existing condition of the object. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、超音波を利用した追尾システムおよびそれに用いられる自走体に関する。   The present invention relates to a tracking system using ultrasonic waves and a self-propelled body used therefor.

搬送ロボットなどの自律移動体(以後、「自走体」という場合がある)の動きを制御して、人などの移動体を追尾するシステムが、工場などで使用されている。このような追尾システムの一例として、超音波を用いて移動体の位置を計測する追尾装置が知られている。   Systems that control the movement of autonomous mobile bodies such as transport robots (hereinafter sometimes referred to as “self-propelled bodies”) and track mobile bodies such as people are used in factories and the like. As an example of such a tracking system, a tracking device that measures the position of a moving body using ultrasonic waves is known.

一般に、これらの装置では、エコー方式とトランスポンダ方式とが用いられている。エコー方式では、自走体のみが超音波送受信器を備え、自走体から移動体に向かって超音波を送信し、移動体によって反射された超音波を自走体側で受信することによって、移動体の相対位置が計測される。一方、トランスポンダ方式では、移動体および自走体のそれぞれが超音波送受信器を備え、相互に超音波の送受信を行うことによって、移動体の相対位置が計測される。   Generally, in these apparatuses, an echo method and a transponder method are used. In the echo method, only the self-propelled body has an ultrasonic transmitter / receiver, transmits ultrasonic waves from the self-propelled body to the moving body, and receives the ultrasonic waves reflected by the moving body on the self-propelled body side, thereby moving The relative position of the body is measured. On the other hand, in the transponder method, each of the mobile body and the self-propelled body includes an ultrasonic transmitter / receiver, and the relative position of the mobile body is measured by mutually transmitting and receiving ultrasonic waves.

自走体の周囲に移動体以外の物体が多数存在する場合、自走体から移動体に向けて超音波を送信すると、エコー方式においては、移動体からの反射超音波に加えて周囲に存在する物体(反射体)からの反射超音波が受信される。特に、移動体付近に反射体が存在すると、移動体による反射超音波と他の反射体による反射超音波とが重畳されて、移動体の相対位置の計測に大きな誤差が生じる場合がある。   When there are many objects other than a moving object around the self-propelled object, if ultrasonic waves are transmitted from the self-propelled object to the moving object, in the echo method, it exists in the surroundings in addition to the reflected ultrasonic waves from the moving object. The reflected ultrasonic wave from the object (reflector) to be received is received. In particular, if there is a reflector near the moving body, the reflected ultrasonic waves from the moving body and the reflected ultrasonic waves from other reflectors may be superimposed, resulting in a large error in measurement of the relative position of the moving body.

トランスポンダ方式では、自走体の周囲に存在する反射体(移動体を含む)からの反射超音波が、移動体からの超音波信号と重畳される場合がある。その場合には、エコー方式と同様に、移動体の相対位置の計測に大きな誤差が生じることがある。   In the transponder method, reflected ultrasonic waves from a reflector (including a moving body) existing around the self-propelled body may be superimposed on an ultrasonic signal from the moving body. In that case, as in the echo method, a large error may occur in the measurement of the relative position of the moving object.

このような反射超音波の影響を除去するために、トランスポンダ方式の追尾装置において、移動体側の処理に遅延操作を導入した方法が提案されている(特許文献1)。この方法では、移動体側の装置は、自走体からの超音波を受信した後、周囲に存在する反射体からの反射波が充分に減衰して移動体の相対位置の計測に影響を与えなくなるまでの所定の時間、移動体からの超音波の送信を遅延する。この遅延の時間は、どのような状況においても反射体からの反射波が伝搬時間の計測に影響を与えない程度まで充分に減衰するように設定される。そのため、自走体の周囲の状況の変化とは無関係に、不変の遅延時間が設定される。
特公平7−31244号公報
In order to remove the influence of such reflected ultrasonic waves, a method has been proposed in which a delay operation is introduced into the processing on the moving object side in the transponder tracking device (Patent Document 1). In this method, after the apparatus on the moving body receives the ultrasonic wave from the self-propelled body, the reflected wave from the reflector existing in the surroundings is sufficiently attenuated and does not affect the measurement of the relative position of the moving body. The transmission of ultrasonic waves from the moving body is delayed for a predetermined time until. The delay time is set so that the reflected wave from the reflector is sufficiently attenuated so as not to affect the measurement of the propagation time in any situation. Therefore, an invariable delay time is set regardless of the change in the situation around the self-propelled body.
Japanese Examined Patent Publication No. 7-31244

しかしながら、上記従来の方法では、反射体の存在状況にかかわらず、反射体からの反射超音波が充分に減衰する時間を考慮して遅延時間を設定しなければならないため、長い遅延時間を設定する必要があった。そのため、上記従来の方法では、移動体の相対位置の計測に時間がかかり、移動体が高速で移動すると信頼性の高い追尾走行が困難になる場合があった。   However, in the conventional method, the delay time must be set in consideration of the time during which the reflected ultrasonic wave from the reflector is sufficiently attenuated regardless of the presence of the reflector, so a long delay time is set. There was a need. Therefore, in the conventional method, it takes time to measure the relative position of the moving body, and if the moving body moves at a high speed, it may be difficult to perform highly reliable tracking.

このような状況において、本発明は、移動体の相対位置を高精度に計測して信頼性の高い追尾が可能な追尾システム、およびそれに用いられる自走体を提供することを目的の1つとする。   Under such circumstances, an object of the present invention is to provide a tracking system capable of measuring the relative position of a moving body with high accuracy and performing highly reliable tracking, and a self-propelled body used therefor. .

上記目的を達成するために、本発明の追尾システムは、移動体に配置されたトランスポンダと前記トランスポンダの位置を推定して前記トランスポンダを追尾する自走体とを含む追尾システムにおいて、前記自走体は第1の超音波送受信装置を備え、前記トランスポンダは第2の超音波送受信装置を備え、
(i)前記自走体は、時間T(0≦T)に関する情報を含む第1の超音波を前記第1の超音波送受信装置から送信し、
(ii)前記トランスポンダは、前記第1の超音波を前記第2の超音波送受信装置で受信し、前記時間Tの経過後に第2の超音波を前記第2の超音波送受信装置から送信し、
(iii)前記自走体は、前記第2の超音波を前記第1の超音波送受信装置で受信することによって前記トランスポンダの位置を推定する、というステップを含む位置推定処理が行われ、前記時間Tは、前記第2の超音波が、前記自走体の周囲に存在する物体によって反射されて前記第1の超音波送受信装置で受信される前記第1の超音波と識別可能となるように設定され、前記物体の存在状況に応じて前記時間Tが増減されるように、前記物体の存在状況に応じて前記時間Tに関する情報が決定されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the tracking system of the present invention is a tracking system including a transponder arranged in a moving body and a self-propelled body that estimates the position of the transponder and tracks the transponder. Comprises a first ultrasonic transceiver, and the transponder comprises a second ultrasonic transceiver,
(I) The self-propelled body transmits a first ultrasonic wave including information on time T (0 ≦ T) from the first ultrasonic wave transmitting / receiving device,
(Ii) The transponder receives the first ultrasonic wave by the second ultrasonic transmission / reception device, transmits the second ultrasonic wave from the second ultrasonic transmission / reception device after the elapse of the time T,
(Iii) The self-propelled body performs a position estimation process including a step of estimating the position of the transponder by receiving the second ultrasonic wave by the first ultrasonic transmission / reception device; T is such that the second ultrasonic wave can be distinguished from the first ultrasonic wave reflected by an object existing around the self-propelled body and received by the first ultrasonic transmission / reception device. The information related to the time T is determined according to the presence status of the object so that the time T is set and increased or decreased according to the presence status of the object.

なお、この明細書において、「超音波」とは、周波数が20kHz以上の音波を意味する。   In this specification, “ultrasonic wave” means a sound wave having a frequency of 20 kHz or more.

また、本発明の自走体は、移動体に配置されたトランスポンダと前記トランスポンダの位置を推定して前記トランスポンダを追尾する自走体とを含む追尾システムに用いられる自走体において、超音波送受信装置を備え、
(I)時間T(0≦T)に関する情報を含む第1の超音波を前記超音波送受信装置から送信し、
(II)前記第1の超音波の受信から前記時間Tの経過後に前記第1の超音波に対する応答信号として前記トランスポンダから送信された第2の超音波を前記超音波送受信装置で受信することによって前記トランスポンダの位置を推定する、というステップを含む位置推定処理を実行し、前記時間Tは、前記第2の超音波が、前記自走体の周囲に存在する物体によって反射されて前記超音波送受信装置で受信される前記第1の超音波と識別可能となるように設定され、前記物体の存在状況に応じて前記時間Tが増減されるように、前記物体の存在状況に応じて前記時間Tに関する情報が決定されることを特徴とする。
In addition, the self-propelled body of the present invention is an ultrasonic transmission / reception in a self-propelled body used in a tracking system including a transponder arranged in a moving body and a self-propelled body that estimates the position of the transponder and tracks the transponder. Equipped with equipment,
(I) transmitting a first ultrasonic wave including information related to time T (0 ≦ T) from the ultrasonic wave transmitting / receiving device;
(II) By receiving the second ultrasonic wave transmitted from the transponder as a response signal to the first ultrasonic wave after the elapse of the time T from the reception of the first ultrasonic wave by the ultrasonic transmitting / receiving apparatus. A position estimation process including a step of estimating the position of the transponder is executed, and during the time T, the second ultrasonic wave is reflected by an object existing around the self-propelled body and the ultrasonic transmission / reception is performed. It is set so that it can be distinguished from the first ultrasonic wave received by the apparatus, and the time T according to the presence state of the object is increased or decreased according to the presence state of the object. The information regarding is determined.

本発明の追尾システムによれば、周囲環境における超音波の反射状況に応じて、移動体の相対位置を計測する計測周期を短くすることができる。このため、本発明によれば、移動体の相対位置を高精度に計測して信頼性の高い追尾が可能な追尾システム、およびそれに用いられる自走体が得られる。本発明のシステムは、自走体と自走体の周囲に存在する反射体との距離が短い場合に効果的である。また、本発明のシステムは、測定範囲内に移動体以外の反射体が存在しない状況が多い場合に効果的である。   According to the tracking system of the present invention, the measurement cycle for measuring the relative position of the moving body can be shortened according to the reflection state of the ultrasonic wave in the surrounding environment. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a tracking system capable of measuring the relative position of the moving body with high accuracy and performing highly reliable tracking, and a self-propelled body used for the tracking system. The system of the present invention is effective when the distance between the self-propelled body and the reflector existing around the self-propelled body is short. In addition, the system of the present invention is effective when there are many situations in which there are no reflectors other than the moving body within the measurement range.

以下、本発明の実施の形態について例を挙げて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with examples.

本発明の追尾システムは、移動体に配置されたトランスポンダとトランスポンダの位置を推定してトランスポンダを追尾する自走体とを含む。自走体は第1の超音波送受信装置を備え、トランスポンダは第2の超音波送受信装置を備える。このシステムでは、以下の(i)〜(iii)の3つのステップを含む位置推定処理が行われる。   The tracking system of the present invention includes a transponder arranged in a moving body and a self-propelled body that tracks the transponder by estimating the position of the transponder. The self-propelled body includes a first ultrasonic transmission / reception device, and the transponder includes a second ultrasonic transmission / reception device. In this system, position estimation processing including the following three steps (i) to (iii) is performed.

(i)自走体は、時間T(0≦T)に関する情報を含む第1の超音波を第1の超音波送受信装置から送信する。時間Tは、第2の超音波が、自走体の周囲に存在する物体(超音波の反射体)によって反射されて第1の超音波送受信装置で受信される第1の超音波と識別可能となるように設定される。また、時間Tは、自走体の周囲に存在する物体の存在状況に応じて増減される。そのように時間Tが増減されるように、自走体の周囲に存在する物体の存在状況に応じて時間Tに関する情報が決定される。自走体の周囲に存在する物体(超音波の反射体)の存在状況は、後述するように超音波を用いて検知できる。ただし、超音波以外の方法、たとえば撮像素子を用いる公知の方法で反射体の存在状況を検知してもよい。時間Tに関する情報は、時間Tを決定するのに必要な情報であればよく、時間Tそのものであってもよいし、時間Tを示唆する情報であってもよい。   (I) A self-propelled body transmits the 1st ultrasonic wave containing information about time T (0 <= T) from the 1st ultrasonic wave transceiver. The time T is distinguishable from the first ultrasonic wave that is reflected by an object (ultrasonic reflector) existing around the self-propelled body and received by the first ultrasonic transmission / reception device. Is set to be Further, the time T is increased or decreased according to the presence state of an object existing around the self-propelled body. Information regarding the time T is determined according to the presence state of an object existing around the self-propelled body so that the time T is increased or decreased in this manner. The presence state of an object (an ultrasonic reflector) existing around the self-propelled body can be detected using ultrasonic waves as will be described later. However, the presence state of the reflector may be detected by a method other than ultrasonic waves, for example, a known method using an image sensor. The information relating to the time T may be information necessary for determining the time T, and may be the time T itself or information suggesting the time T.

(ii)トランスポンダは、第1の超音波を第2の超音波送受信装置で受信し、時間Tの経過後に第2の超音波を第2の超音波送受信装置から送信する。このとき、トランスポンダは、時間Tに関する情報を第1の超音波から入手する。   (Ii) The transponder receives the first ultrasonic wave by the second ultrasonic transmission / reception device, and transmits the second ultrasonic wave from the second ultrasonic transmission / reception device after the elapse of time T. At this time, the transponder obtains information regarding the time T from the first ultrasonic wave.

(iii)自走体は、第2の超音波を第1の超音波送受信装置で受信することによってトランスポンダの位置を推定する。第2の超音波の受信時刻からトランスポンダの距離と方位とを算出することができ、その結果、トランスポンダの相対位置を推定できる。このような処理によって推定されたトランスポンダの位置に基づき、自走体は、自走装置を制御して移動体を追尾する。なお、自走装置に特に限定はないが、たとえば、エンジンやモータなどの駆動装置と、それによって駆動される車輪とを備える。   (Iii) The self-propelled body estimates the position of the transponder by receiving the second ultrasonic wave by the first ultrasonic transmitting / receiving apparatus. The distance and direction of the transponder can be calculated from the reception time of the second ultrasonic wave, and as a result, the relative position of the transponder can be estimated. Based on the position of the transponder estimated by such processing, the self-propelled body tracks the moving body by controlling the self-propelled device. In addition, although there is no limitation in particular in a self-propelled apparatus, it is provided with drive devices, such as an engine and a motor, and the wheel driven by it, for example.

上記超音波送受信装置は、超音波を送受信するための装置であり、超音波送信装置と超音波受信装置とを含む。超音波送信装置は超音波送信器を含み、それを駆動するための送信回路をさらに含んでもよい。超音波受信装置は超音波受信器を含み、それを駆動するための受信回路をさらに含んでもよい。なお、第1の超音波送受信装置は、通常、一定の距離を置いて配置された2個以上の超音波受信器を含む。2個以上の超音波受信器を用いることによって、到達した超音波の方向を特定できる。通常は、2個の超音波受信器が用いられる。その2個の超音波受信器は、通常、お互いを結ぶ直線が床面とほぼ平行となるように、一定の間隔(たとえば、10cm〜1m程度)をおいて配置される。   The ultrasonic transmission / reception apparatus is an apparatus for transmitting / receiving ultrasonic waves, and includes an ultrasonic transmission apparatus and an ultrasonic reception apparatus. The ultrasonic transmission device includes an ultrasonic transmitter and may further include a transmission circuit for driving the ultrasonic transmitter. The ultrasonic receiver includes an ultrasonic receiver and may further include a receiving circuit for driving the ultrasonic receiver. Note that the first ultrasonic transmission / reception apparatus usually includes two or more ultrasonic receivers arranged at a certain distance. By using two or more ultrasonic receivers, the direction of the reached ultrasonic waves can be specified. Usually, two ultrasonic receivers are used. The two ultrasonic receivers are usually arranged at a constant interval (for example, about 10 cm to 1 m) so that a straight line connecting each other is substantially parallel to the floor surface.

本発明の追尾システムでは、時間Tは、上記物体で反射されて第1の超音波送受信装置で受信される第1の超音波が所定の強度よりも小さくなってから第2の超音波が第1の超音波送受信装置に到達するように設定されてもよい。   In the tracking system of the present invention, the second ultrasonic wave is reflected after the first ultrasonic wave reflected by the object and received by the first ultrasonic transmission / reception apparatus becomes smaller than a predetermined intensity. It may be set to reach one ultrasonic transmission / reception device.

また、本発明の追尾システムでは、自走体は、以下のステップを含む反射状況検知処理を実行してもよい。(a)第1の超音波送受信装置から第3の超音波を送信する。(b)物体で反射された第3の超音波を第1の超音波送受信装置で受信する。(c)第3の超音波を送信してから所定の強度以上の第3の超音波を受信するまでに要する時間のうち最大の時間dを入手する。(d)時間dに基づいて時間Tに関する情報を決定する。   In the tracking system of the present invention, the self-propelled body may execute a reflection state detection process including the following steps. (A) A third ultrasonic wave is transmitted from the first ultrasonic transmission / reception device. (B) The third ultrasonic wave reflected by the object is received by the first ultrasonic transmission / reception device. (C) The maximum time d is acquired from the time required to transmit the third ultrasonic wave having a predetermined intensity or higher after the third ultrasonic wave is transmitted. (D) Information on time T is determined based on time d.

また、本発明の追尾システムでは、時間Tは、時間dに調整時間Mを加えた時間とされてもよい。   In the tracking system of the present invention, the time T may be a time obtained by adding the adjustment time M to the time d.

また、本発明の追尾システムでは、自走体は、自走体とトランスポンダとの間を超音波が往復するのに要すると予想される時間tを算出してもよい。そして、時間Tが、時間dから時間tを減じて調整時間Mを加えた時間とされてもよい。   In the tracking system of the present invention, the self-propelled body may calculate a time t expected to be required for the ultrasonic wave to reciprocate between the self-propelled body and the transponder. The time T may be a time obtained by subtracting the time t from the time d and adding the adjustment time M.

上記調整時間Mは、トランスポンダの位置推定の信頼性を高めるために設定されるマージンの時間である。調整時間Mは、所定の時間に固定されてもよいし、追尾状況に応じて変化させてもよいが、所定の時間に固定する場合には処理が容易になる。調整時間Mは、たとえば、直前の位置推定処理における計測周期と、自走体の移動速度とを考慮して決定される。なお、調整時間Mは、正の時間であっても負の時間であってもよく、ゼロであってもよい。   The adjustment time M is a margin time set to increase the reliability of the transponder position estimation. The adjustment time M may be fixed at a predetermined time or may be changed according to the tracking situation. However, when the adjustment time M is fixed at the predetermined time, the process becomes easy. The adjustment time M is determined in consideration of, for example, the measurement cycle in the previous position estimation process and the moving speed of the self-propelled body. The adjustment time M may be a positive time, a negative time, or zero.

また、本発明の追尾システムでは、自走体は、以下のステップを含む反射状況検知処理を実行してもよい。(A)物体で反射された第1の超音波を第1の超音波送受信装置で受信する。(B)第1の超音波を送信してから所定の強度以上の第1の超音波を受信するまでに要する時間のうち最大の時間dを入手する。(C)時間dに基づいて時間Tに関する情報を決定する。   In the tracking system of the present invention, the self-propelled body may execute a reflection state detection process including the following steps. (A) The first ultrasonic wave reflected by the object is received by the first ultrasonic wave transmitting / receiving device. (B) The maximum time d is obtained from the time required for transmitting the first ultrasonic wave until receiving the first ultrasonic wave having a predetermined intensity or higher. (C) Information on time T is determined based on time d.

また、本発明の追尾システムでは、物体のうち自走体から所定の距離内にある物体の存在状況のみを考慮して時間Tを増減してもよい。その所定の距離(測定範囲)は、その距離内に存在する物体からの反射波が位置推定に影響を与えることを基準として決定される。すなわち、その測定範囲よりも遠い位置において反射される反射波は、位置推定への影響が少ない。   Further, in the tracking system of the present invention, the time T may be increased or decreased in consideration of only the presence state of an object within a predetermined distance from the self-propelled body among the objects. The predetermined distance (measurement range) is determined on the basis that the reflected wave from the object existing within the distance affects the position estimation. That is, the reflected wave reflected at a position far from the measurement range has little influence on the position estimation.

また、本発明の追尾システムでは、第1の超音波は、時間Tに関する情報をパルス数によってコード化された状態で含む超音波パルスであってもよい。   In the tracking system of the present invention, the first ultrasonic wave may be an ultrasonic pulse including information related to the time T in a state encoded by the number of pulses.

また、本発明の追尾システムでは、第1の超音波は、時間Tに関する情報をパルスの位相によってコード化された状態で含む超音波パルスであってもよい。   In the tracking system of the present invention, the first ultrasonic wave may be an ultrasonic pulse that includes information related to the time T in a state encoded by the phase of the pulse.

また、本発明の追尾システムでは、反射状況検知処理を1回行ったのち位置推定処理を1回以上行うサイクルを繰り返してもよい。通常、反射状況検知処理を1回行ってから位置推定処理を複数回行うサイクルを、繰り返して追尾が行われる。1回の反射状況検知処理に対して行われる位置推定処理の回数が多いほど、1回の位置推定処理に要する平均の時間を短縮できる。一方、位置推定処理の回数を多くすると、反射状況の変化に対応できない可能性が高くなり、追尾の信頼性が低下する場合がある。そのため、1回の反射状況検知処理に対して行われる位置推定処理の回数を、周囲の環境に応じて変化させることが好ましい。その方法の一例は実施形態2で説明される。   In the tracking system of the present invention, a cycle in which the position estimation process is performed once or more after the reflection state detection process is performed once may be repeated. Usually, tracking is performed by repeating a cycle in which the position estimation process is performed a plurality of times after the reflection state detection process is performed once. As the number of position estimation processes performed for one reflection state detection process increases, the average time required for one position estimation process can be shortened. On the other hand, if the number of times of position estimation processing is increased, there is a high possibility that the change in the reflection state cannot be accommodated, and the tracking reliability may be lowered. Therefore, it is preferable to change the number of position estimation processes performed for one reflection state detection process according to the surrounding environment. An example of the method is described in Embodiment 2.

本発明の追尾システムでは、移動体が人であり、自走体がカートであってもよい。このようなシステムは、工場、ショッピングセンター、空港、駅など、人とともに荷物を搬送する必要がある状況で使用できる。   In the tracking system of the present invention, the moving body may be a person and the self-propelled body may be a cart. Such a system can be used in situations such as factories, shopping centers, airports, stations, etc. where it is necessary to transport packages with people.

本発明の追尾システムでは、第1の超音波の周波数と第2の超音波の周波数との差が、10kHz以下(たとえば5kHz以下)であってもよい。   In the tracking system of the present invention, the difference between the frequency of the first ultrasonic wave and the frequency of the second ultrasonic wave may be 10 kHz or less (for example, 5 kHz or less).

また、本発明の自走体は、本発明の追尾システム、すなわち、移動体に配置されたトランスポンダとトランスポンダの位置を推定してトランスポンダを追尾する自走体とを含む追尾システムに用いられる自走体である。この自走体は、超音波送受信装置(第1の超音波送受信装置)を備える。この自走体は、以下の(I)および(II)の2つのステップを含む位置推定処理を実行する。   Further, the self-propelled body of the present invention is a self-propelled system used in the tracking system of the present invention, that is, the tracking system including the transponder arranged in the mobile body and the self-propelled body that tracks the transponder by estimating the position of the transponder. Is the body. This self-propelled body includes an ultrasonic transmission / reception device (first ultrasonic transmission / reception device). This self-propelled body executes position estimation processing including the following two steps (I) and (II).

(I)時間T(0≦T)に関する情報を含む第1の超音波を超音波送受信装置から送信する。(II)第1の超音波の受信から時間Tの経過後に第1の超音波に対する応答信号としてトランスポンダから送信された第2の超音波を超音波送受信装置で受信することによってトランスポンダの位置を推定する、というステップを含む位置推定処理を実行する。時間Tは、第2の超音波が、自走体の周囲に存在する物体によって反射されて超音波送受信装置で受信される第1の超音波と識別可能となるように設定される。そして、上記物体の存在状況に応じて時間Tが増減されるように、物体の存在状況に応じて時間Tに関する情報が決定される。   (I) The 1st ultrasonic wave containing the information regarding time T (0 <= T) is transmitted from an ultrasonic transmitter / receiver. (II) The position of the transponder is estimated by receiving the second ultrasonic wave transmitted from the transponder as a response signal to the first ultrasonic wave after the elapse of time T from the reception of the first ultrasonic wave by the ultrasonic transmitting / receiving apparatus. A position estimation process including the step of performing is performed. The time T is set so that the second ultrasonic wave can be discriminated from the first ultrasonic wave reflected by an object existing around the self-propelled body and received by the ultrasonic transmitting / receiving device. Then, information related to the time T is determined according to the presence state of the object so that the time T is increased or decreased according to the presence state of the object.

上記(I)および(II)のステップは、それぞれ、上述した(i)および(iii)のステップに対応する。本発明の自走体は、本発明の追尾システムについて説明した特徴を備えてもよい。たとえば、上記(a)〜(d)のステップを含む反射状況検知処理を実行してもよい。   The steps (I) and (II) correspond to the steps (i) and (iii) described above, respectively. The self-propelled body of the present invention may have the features described for the tracking system of the present invention. For example, the reflection state detection process including the steps (a) to (d) may be executed.

(実施形態1)
実施形態1における追尾システムの構成を図1に模式的に示す。移動体(人)2には、トランスポンダ20が配置されている。自走体1は、トランスポンダ20の位置を推定し、推定された位置に基づいて移動体2を追尾する。自走体1は、トランスポンダ20の位置を推定するための追尾装置10を備える。
(Embodiment 1)
The configuration of the tracking system in the first embodiment is schematically shown in FIG. A transponder 20 is disposed on the moving body (person) 2. The self-propelled body 1 estimates the position of the transponder 20 and tracks the moving body 2 based on the estimated position. The self-propelled body 1 includes a tracking device 10 for estimating the position of the transponder 20.

追尾装置10およびトランスポンダ20の構成を、図2に模式的に示す。追尾装置10は、第1の超音波送受信装置(第1の超音波送信装置11および第1の超音波受信装置12)を備える。超音波送信装置11は、超音波送信器11aとそれに接続された送信回路11bとを含む。超音波受信装置12は、2つの超音波受信器12aおよび12bと、それらに接続された受信回路12cおよび12dとを備える。超音波受信器12aおよび12bは、それらを結ぶ直線が床面とほぼ平行になるように一定の間隔をおいて配置される。それらの装置およびセンサは、演算処理装置(CPU)13に接続される。演算処理装置13は、所定のパラメータや測定されたデータを記憶するための記憶手段(メモリ)を内部に備えるか、あるいは外部の記憶装置に接続されている。演算処理装置13は、受信された超音波信号を用いてトランスポンダ20の相対位置を推定する。また、演算処理装置13は、受信された超音波信号を用いて、自走体1の周囲に存在し超音波を反射する物体の存在状況を検知し、時間Tを決定する。   The configurations of the tracking device 10 and the transponder 20 are schematically shown in FIG. The tracking device 10 includes a first ultrasonic transmission / reception device (a first ultrasonic transmission device 11 and a first ultrasonic reception device 12). The ultrasonic transmitter 11 includes an ultrasonic transmitter 11a and a transmission circuit 11b connected thereto. The ultrasonic receiving device 12 includes two ultrasonic receivers 12a and 12b and receiving circuits 12c and 12d connected to them. The ultrasonic receivers 12a and 12b are arranged at a constant interval so that a straight line connecting them is substantially parallel to the floor surface. These devices and sensors are connected to an arithmetic processing unit (CPU) 13. The arithmetic processing unit 13 includes a storage unit (memory) for storing predetermined parameters and measured data, or is connected to an external storage device. The arithmetic processing unit 13 estimates the relative position of the transponder 20 using the received ultrasonic signal. In addition, the arithmetic processing unit 13 detects the presence state of an object that exists around the self-propelled body 1 and reflects the ultrasonic wave by using the received ultrasonic signal, and determines the time T.

トランスポンダ20は、第2の超音波送受信装置(第2の超音波送信装置21および第2の超音波受信装置22)を備える。超音波送信装置21は、超音波送信器21aと送信回路21bとを備える。超音波受信装置22は、超音波受信器22aと受信回路22bとを備える。これらの装置は、演算処理装置23に接続される。   The transponder 20 includes a second ultrasonic transmission / reception device (a second ultrasonic transmission device 21 and a second ultrasonic reception device 22). The ultrasonic transmission device 21 includes an ultrasonic transmitter 21a and a transmission circuit 21b. The ultrasonic receiver 22 includes an ultrasonic receiver 22a and a receiving circuit 22b. These devices are connected to the arithmetic processing unit 23.

演算処理装置13および23は、送信回路を介して超音波送信器を駆動し、超音波を送信する。超音波送信装置11からは第1の超音波W1と第3の超音波W3とが送信され、超音波送信装置21からは第2の超音波W2が送信される。また、演算処理装置13および23は、超音波受信器で受信された超音波信号を、受信回路を介して入手し、その信号を分析する。超音波W1およびW3は超音波受信装置22で受信され、超音波W2は超音波受信装置12で受信される。また、図2に示すように、超音波を反射する物体3が追尾装置10(自走体1)の周囲に存在すると、物体3で反射された超音波W1およびW3は、超音波受信器12aおよび12bで受信される。また、超音波W1およびW3は、移動体2によっても反射されて超音波受信器12aおよび12bで受信される。   The arithmetic processing devices 13 and 23 drive an ultrasonic transmitter via a transmission circuit and transmit ultrasonic waves. The ultrasonic transmitter 11 transmits the first ultrasonic wave W1 and the third ultrasonic wave W3, and the ultrasonic transmitter 21 transmits the second ultrasonic wave W2. The arithmetic processing devices 13 and 23 obtain an ultrasonic signal received by the ultrasonic receiver via a receiving circuit and analyze the signal. The ultrasonic waves W1 and W3 are received by the ultrasonic receiver 22, and the ultrasonic wave W2 is received by the ultrasonic receiver 12. Further, as shown in FIG. 2, when an object 3 that reflects ultrasonic waves exists around the tracking device 10 (self-propelled body 1), the ultrasonic waves W1 and W3 reflected by the object 3 are converted into an ultrasonic receiver 12a. And 12b. The ultrasonic waves W1 and W3 are also reflected by the moving body 2 and received by the ultrasonic receivers 12a and 12b.

なお、第1の超音波送受信装置は、第1の超音波送信装置11以外の超音波送信装置を備えてもよく、超音波W1を送信する送信装置と、超音波W3を送信する送信装置とを別にしてもよい。また、第1の超音波送受信装置は、第1の超音波受信装置12以外の超音波受信装置を備えてもよく、受信すべき超音波によって受信に用いる受信装置を変えてもよい。   Note that the first ultrasonic transmission / reception apparatus may include an ultrasonic transmission apparatus other than the first ultrasonic transmission apparatus 11, a transmission apparatus that transmits the ultrasonic wave W1, and a transmission apparatus that transmits the ultrasonic wave W3. May be separated. Further, the first ultrasonic transmission / reception apparatus may include an ultrasonic reception apparatus other than the first ultrasonic reception apparatus 12, and the reception apparatus used for reception may be changed depending on the ultrasonic wave to be received.

超音波W1〜W3の周波数に特に限定はなく、測定環境に応じて好ましい周波数が選択される。移動体2が人である場合、通常の速度は時速4km程度であり、最高速度は時速6km程度(約1.6m/s)であると設定できる。その場合、自走体1の移動速度もほぼ人並みであればよく、追尾開始時の静止状態から自走体1が動き出す際の時間遅れ等を考慮すると、自走体1と移動体2との間の最大相対距離(測定限界)を5m〜10m程度に設定すれば、スムースな追尾動作が可能である。この測定限界と大気中における超音波の減衰特性などを考慮すると、使用する超音波の周波数としては、100kHz以下が適している。   There is no limitation in particular in the frequency of ultrasonic waves W1-W3, and a preferable frequency is selected according to a measurement environment. When the moving body 2 is a person, the normal speed can be set to about 4 km / h, and the maximum speed can be set to about 6 km / h (about 1.6 m / s). In that case, the traveling speed of the self-propelled vehicle 1 may be almost equal to the human body, and considering the time delay when the self-propelled vehicle 1 starts moving from the stationary state at the start of tracking, the self-propelled vehicle 1 and the mobile vehicle 2 If the maximum relative distance (measurement limit) is set to about 5 m to 10 m, a smooth tracking operation is possible. Considering this measurement limit and the attenuation characteristics of ultrasonic waves in the atmosphere, the frequency of ultrasonic waves to be used is suitably 100 kHz or less.

特定の状況では、追尾装置10から送信される超音波W1の周波数とトランスポンダ20から送信される超音波W2の周波数とが近接すること(たとえば両者の周波数差が10kHz以内)が要求される場合がある。そのような場合、従来の方法では、超音波W1の反射波による影響が特に問題となるが、本発明によれば超音波W1の反射波による影響を排除できる。したがって、超音波W1の周波数とW2の周波数は、同じであってもよいし、異なってもよい。ただし、超音波W1の周波数とW2の周波数差が10kHz以内とする場合、第1の超音波送受信装置と第2の超音波送受信装置に用いられる送信器、受信器、送信回路および受信回路は同じ特性のものでよいため、経済的であるという利点が得られる。   In a specific situation, the frequency of the ultrasonic wave W1 transmitted from the tracking device 10 and the frequency of the ultrasonic wave W2 transmitted from the transponder 20 may be required to be close (for example, the frequency difference between the two is within 10 kHz). is there. In such a case, the influence of the reflected wave of the ultrasonic wave W1 is particularly problematic in the conventional method, but according to the present invention, the influence of the reflected wave of the ultrasonic wave W1 can be eliminated. Therefore, the frequency of the ultrasonic wave W1 and the frequency of W2 may be the same or different. However, when the frequency difference between the ultrasonic wave W1 and the frequency W2 is within 10 kHz, the transmitter, receiver, transmission circuit, and reception circuit used in the first ultrasonic transmission / reception device and the second ultrasonic transmission / reception device are the same. Since it may have a characteristic, an advantage of being economical is obtained.

また、超音波W3の周波数は、超音波W1およびW2の周波数と同じであってもよいし異なってもよい。ただし、超音波W2の周波数とW3の周波数との差を10kHz以内とする場合、超音波受信器12aおよび12bと、それらに接続された受信回路12cおよび12dの帯域を狭くすることができ、受信信号のS/Nが向上するという利点が得られる。   The frequency of the ultrasonic wave W3 may be the same as or different from the frequencies of the ultrasonic waves W1 and W2. However, when the difference between the frequency of the ultrasonic wave W2 and the frequency of W3 is within 10 kHz, the bands of the ultrasonic receivers 12a and 12b and the receiving circuits 12c and 12d connected to the ultrasonic receivers 12a and 12b can be narrowed. The advantage that the S / N of the signal is improved is obtained.

超音波送信器および超音波受信器としては、圧電セラミックのたわみ振動子を用いた超音波送信器および超音波受信器、あるいはPVDF圧電高分子膜を振動子とした超音波送信器および超音波受信器などが利用できる。   As an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver, an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver using a piezoelectric ceramic flexible vibrator, or an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver using a PVDF piezoelectric polymer film as an oscillator. Can be used.

超音波受信装置12は、一定の間隔をおいて配置された2つの超音波受信器12aおよび12bを備える。それぞれの受信器からトランスポンダ20の超音波送信器21aまでの距離は、超音波の伝搬時間から算出できる。そして、超音波受信器12aから超音波送信器21aまでの距離と、超音波受信器12bから超音波送信器21aまでの距離とが分かれば、追尾装置10に対するトランスポンダ20の距離および方位を算出できる。超音波受信器12aおよび12bと、超音波送信器21aとの位置関係の一例を図3に示す。   The ultrasonic receiver 12 includes two ultrasonic receivers 12a and 12b that are arranged at regular intervals. The distance from each receiver to the ultrasonic transmitter 21a of the transponder 20 can be calculated from the ultrasonic propagation time. If the distance from the ultrasonic receiver 12a to the ultrasonic transmitter 21a and the distance from the ultrasonic receiver 12b to the ultrasonic transmitter 21a are known, the distance and direction of the transponder 20 with respect to the tracking device 10 can be calculated. . An example of the positional relationship between the ultrasonic receivers 12a and 12b and the ultrasonic transmitter 21a is shown in FIG.

図3において、トランスポンダ20の超音波送信器21aと、自走体1の超音波受信器12aおよび12bとによって三角形が構成されている。超音波受信器12aと超音波受信器12bとは、所定の距離Lだけ離されて配置されている。超音波送信器21aと超音波受信器12aとは距離L1だけ離れており、超音波送信器21aと超音波受信器12bとは距離L2だけ離れていると仮定する。距離L1およびL2は、それぞれ、超音波の伝搬に要する時間と、空中の音速とを用いて推定される。超音波の伝搬に要する時間は、超音波W1を送信してから超音波W2を受信するまでに要する時間と、トランスポンダ20での処理に要する時間とを考慮して算出される。距離L1、L2およびLが明らかになると、超音波送信器21aと超音波受信器12aと超音波受信器12bとによって形成される三角形は一義的に決まる。そのため、それらの距離から、追尾装置10に対するトランスポンダ20の距離および相対方位が、三角関数を用いて簡単に求められる。   In FIG. 3, a triangle is constituted by the ultrasonic transmitter 21 a of the transponder 20 and the ultrasonic receivers 12 a and 12 b of the self-propelled body 1. The ultrasonic receiver 12a and the ultrasonic receiver 12b are arranged apart from each other by a predetermined distance L. It is assumed that the ultrasonic transmitter 21a and the ultrasonic receiver 12a are separated by a distance L1, and the ultrasonic transmitter 21a and the ultrasonic receiver 12b are separated by a distance L2. The distances L1 and L2 are estimated using the time required for propagation of the ultrasonic waves and the sound speed in the air, respectively. The time required for the propagation of the ultrasonic wave is calculated in consideration of the time required from the transmission of the ultrasonic wave W1 to the reception of the ultrasonic wave W2 and the time required for processing in the transponder 20. When the distances L1, L2, and L are clarified, the triangle formed by the ultrasonic transmitter 21a, the ultrasonic receiver 12a, and the ultrasonic receiver 12b is uniquely determined. Therefore, the distance and relative orientation of the transponder 20 with respect to the tracking device 10 can be easily obtained from these distances using a trigonometric function.

実施形態1の追尾システムでは、1回の反射状況検知処理と、1回以上(好ましくは複数回)の位置推定処理とが交互に行われる。反射状況検知処理によって、自走体1の周囲に存在し超音波を反射する物体の存在状況が検知され、時間Tに関する情報が入手される。また、位置推定処理によって、追尾装置10に対するトランスポンダ20の相対位置が推定される。   In the tracking system of the first embodiment, one reflection state detection process and one or more (preferably a plurality of) position estimation processes are alternately performed. By the reflection state detection process, the presence state of an object that exists around the self-propelled body 1 and reflects ultrasonic waves is detected, and information about the time T is obtained. Further, the relative position of the transponder 20 with respect to the tracking device 10 is estimated by the position estimation process.

反射状況検知処理における自走体1(追尾装置10)の動作の概略を図4のフローチャートに示す。まず、自走体1(追尾装置10)は、第3の超音波W3を送信(放射)する(S41)。   An outline of the operation of the self-propelled vehicle 1 (tracking device 10) in the reflection state detection process is shown in the flowchart of FIG. First, the self-propelled body 1 (tracking device 10) transmits (radiates) the third ultrasonic wave W3 (S41).

第3の超音波W3は、自走体1の周囲に存在する物体(移動体2および物体3)によって反射される。追尾装置10は、超音波W3の反射波を受信することによって、時間dを入手する(S42)。時間dは、超音波W3を送信してから所定の強度以上の反射波が受信されるまでの時間のうち、最大の時間である。ここで、所定の強度とは、超音波W2との識別が困難となる強度である。このとき、設定された測定範囲内(測定限界内)に存在する物体による反射波の信号のみを用いて時間dが決定される。すなわち、測定範囲内からの反射波が到達すると予測される時間が経過したときには、次のステップに移行する。   The third ultrasonic wave W3 is reflected by objects (moving body 2 and object 3) existing around the self-propelled body 1. The tracking device 10 obtains the time d by receiving the reflected wave of the ultrasonic wave W3 (S42). The time d is the maximum time among the times from when the ultrasonic wave W3 is transmitted to when a reflected wave having a predetermined intensity or higher is received. Here, the predetermined intensity is an intensity that makes it difficult to distinguish from the ultrasonic wave W2. At this time, the time d is determined using only the signal of the reflected wave from the object existing within the set measurement range (within the measurement limit). That is, when the time estimated to reach the reflected wave from the measurement range has elapsed, the process proceeds to the next step.

次に、自走体1は、時間dを用いて時間Tに関する情報を決定する(S43)。時間Tは、トランスポンダ20による第2の超音波W2の送信を遅延させる時間である。この時間Tは、自走体1の周囲に存在する物体3の存在状況に応じて増減される。特公平7−31244号公報に記載の従来の追尾装置では、自走体1の周囲に存在する物体の存在状況にかかわらず、固定された遅延時間だけ第2の超音波W2の送信が遅延される。この従来の装置では、どのような状況においても反射体からの反射波が伝搬時間の計測に影響を与えない程度まで充分に減衰するように遅延時間が設定される。そのため、ほとんどの状況では、その状況で実際に必要とされる遅延時間よりも設定された遅延時間の方が長くなり、その結果、トランスポンダ20の位置推定に要する時間が長くなる。これに対して、本発明の追尾システムでは、自走体1の周囲に存在する物体の存在状況に応じて時間Tを増減させるため、不必要に長い遅延時間が設定されることを防止でき、トランスポンダ20の位置推定に要する時間を短縮できる。   Next, the self-propelled body 1 determines information on the time T using the time d (S43). Time T is a time for delaying the transmission of the second ultrasonic wave W2 by the transponder 20. This time T is increased or decreased according to the presence state of the object 3 present around the self-propelled body 1. In the conventional tracking device described in Japanese Examined Patent Publication No. 7-31244, the transmission of the second ultrasonic wave W2 is delayed by a fixed delay time regardless of the presence of an object existing around the self-propelled body 1. The In this conventional apparatus, the delay time is set so that the reflected wave from the reflector is sufficiently attenuated to the extent that it does not affect the measurement of the propagation time in any situation. Therefore, in most situations, the set delay time is longer than the delay time actually required in that situation, and as a result, the time required for estimating the position of the transponder 20 becomes longer. On the other hand, in the tracking system of the present invention, the time T is increased / decreased according to the presence state of the object existing around the self-propelled body 1, and therefore it is possible to prevent an unnecessarily long delay time from being set, The time required for estimating the position of the transponder 20 can be shortened.

超音波W1に含まれる時間Tに関する情報は、時間Tを決定するのに必要な情報を含んでいればよく、たとえば、時間dを表す情報であってもよいし、時間Tそのものを表す情報であってもよい。以下では、時間Tに関する情報が時間Tそのものである場合を主に説明する。   The information related to the time T included in the ultrasonic wave W1 only needs to include information necessary to determine the time T. For example, the information indicating the time d may be information indicating the time T itself. There may be. Below, the case where the information regarding the time T is the time T itself is mainly demonstrated.

超音波W1を送信してから時間dが経過した以降に超音波W2が自走体1に到達すれば、超音波W1の反射波の影響を受けずに超音波W2を受信することが可能となる。そのため、時間dに基づいて時間Tを決定することが可能である。   If the ultrasonic wave W2 reaches the self-propelled body 1 after the elapse of time d since the transmission of the ultrasonic wave W1, the ultrasonic wave W2 can be received without being affected by the reflected wave of the ultrasonic wave W1. Become. Therefore, it is possible to determine the time T based on the time d.

時間Tを決定したのち、位置推定処理が行われる。位置推定処理における自走体1(追尾装置10)の動作の概略を図4のフローチャートに示す。まず、追尾装置10の超音波送信器11aから、第1の超音波W1が送信される(S44)。超音波W1は、時間T(0≦T)に関する情報を含む。   After determining the time T, position estimation processing is performed. An outline of the operation of the self-propelled vehicle 1 (tracking device 10) in the position estimation process is shown in the flowchart of FIG. First, the first ultrasonic wave W1 is transmitted from the ultrasonic transmitter 11a of the tracking device 10 (S44). The ultrasonic wave W1 includes information regarding the time T (0 ≦ T).

超音波W1の受信を検知したトランスポンダ20の演算処理装置23は、超音波W1に含まれる時間Tに関する情報を読み取る。そして、トランスポンダ20は、時間Tの経過後に第2の超音波W2が送信されるように、送信回路21bに駆動命令を送る。送信回路21bによって駆動された超音波送信器21aは、第2の超音波W2を送信する。このとき、物体3によって反射されて超音波受信装置12で受信される超音波W1が十分に減衰してから超音波W2が超音波受信装置12に到達するように、時間Tが設定されている。トランスポンダ20の動作の具体的な一例については実施形態2で説明する。   The arithmetic processing unit 23 of the transponder 20 that has detected reception of the ultrasonic wave W1 reads information on the time T included in the ultrasonic wave W1. Then, the transponder 20 sends a drive command to the transmission circuit 21b so that the second ultrasonic wave W2 is transmitted after the time T has elapsed. The ultrasonic transmitter 21a driven by the transmission circuit 21b transmits the second ultrasonic wave W2. At this time, the time T is set so that the ultrasonic wave W2 reflected by the object 3 and received by the ultrasonic receiver 12 is sufficiently attenuated and then the ultrasonic wave W2 reaches the ultrasonic receiver 12. . A specific example of the operation of the transponder 20 will be described in the second embodiment.

追尾装置10は、超音波W2を受信する(S45)。超音波W2は、超音波W1の反射波が十分に減衰したのちに受信されるため、超音波W1の反射波と超音波W2とが干渉してトランスポンダ20の位置推定が困難になることが抑制される。自走体1は、受信した信号を分析してトランスポンダ20の相対位置を算出し、出力する(S46)。相対位置データは、自走体1の走行制御部(図示せず)に送られ、追尾走行が制御される。   The tracking device 10 receives the ultrasonic wave W2 (S45). Since the ultrasonic wave W2 is received after the reflected wave of the ultrasonic wave W1 is sufficiently attenuated, the reflected wave of the ultrasonic wave W1 and the ultrasonic wave W2 are prevented from interfering with difficulty in estimating the position of the transponder 20. Is done. The self-propelled body 1 analyzes the received signal, calculates the relative position of the transponder 20, and outputs it (S46). The relative position data is sent to a traveling control unit (not shown) of the self-propelled body 1 to control the tracking traveling.

次に、反射状況検知処理を行うか否かの判断を行う(S47)。反射状況検知処理を行う場合には反射状況検知処理に移行し、そうでない場合には位置推定処理を再度行う。この判断に関して、1回の反射状況検知処理に対する位置推定処理の回数を予め決めておいてもよい。また、周囲の状況の変化に応じていずれの処理を実行するかを判断してもよい。そのような判断の一例は、実施形態2で説明する。このようにしてトランスポンダ20の位置の推定と、それに基づく追尾とが実行される。   Next, it is determined whether or not to perform the reflection state detection process (S47). If the reflection state detection process is performed, the process proceeds to the reflection state detection process. If not, the position estimation process is performed again. Regarding this determination, the number of position estimation processes for one reflection state detection process may be determined in advance. In addition, it may be determined which process is to be executed according to a change in the surrounding situation. An example of such determination will be described in Embodiment 2. In this way, the estimation of the position of the transponder 20 and the tracking based thereon are executed.

時間Tに関する情報は、様々な形態で超音波W1に含ませることができ、公知の方法を適用できる。1つの例では、超音波W1は、1以上の超音波パルスで構成される。この場合、たとえば、時間Tを適当な範囲で離散化し、それぞれに固有のパルス数を対応させればよい。追尾装置10とトランスポンダ20との間の最大距離を5mとする場合、遅延時間は距離換算で5m程度を想定すれば充分である。このとき、設定すべき遅延時間(時間T)を距離換算して1m単位で分割すると、5個のレベルに分割される。たとえば、0〜1mは2バースト波、1m〜2mは3バースト波、2m〜3mは4バースト波、3m〜4mは5バースト波、4m〜5mは6バースト波が対応するように設定できる。このようにパルス列で構成される超音波W1を送信することによって、時間Tに関する情報を送信できる。   Information relating to the time T can be included in the ultrasonic wave W1 in various forms, and a known method can be applied. In one example, the ultrasonic wave W1 is composed of one or more ultrasonic pulses. In this case, for example, the time T may be discretized within an appropriate range, and a unique number of pulses may be associated with each. When the maximum distance between the tracking device 10 and the transponder 20 is 5 m, it is sufficient to assume a delay time of about 5 m in terms of distance. At this time, if the delay time (time T) to be set is converted into a distance and divided in units of 1 m, it is divided into five levels. For example, 2 burst waves can be set for 0 to 1 m, 3 burst waves for 1 m to 2 m, 4 burst waves for 2 m to 3 m, 5 burst waves for 3 m to 4 m, and 6 burst waves for 4 m to 5 m can be set. Information on the time T can be transmitted by transmitting the ultrasonic wave W <b> 1 composed of a pulse train in this way.

図5に、1m〜2mに対応する3バースト波の一例を示す。超音波W1は、3つの超音波パルス51a〜51cで構成される。この例では、時間Tに関する情報はパルス列によるコード化されている。追尾装置10とトランスポンダ20とは、パルス列のコード化情報を共有する。追尾装置10とトランスポンダ20とがコード化の方法に関する情報を共有する限り、各種のコード化が適用可能である。   FIG. 5 shows an example of 3 burst waves corresponding to 1 m to 2 m. The ultrasonic wave W1 includes three ultrasonic pulses 51a to 51c. In this example, the information about time T is coded by a pulse train. The tracking device 10 and the transponder 20 share pulse train coding information. As long as the tracking device 10 and the transponder 20 share information on the encoding method, various types of encoding can be applied.

超音波W1とは異なり、反射状況検知用の超音波W3は、周囲環境における反射体の存在範囲が計測できる超音波であればよく、特定の情報を含む必要はない。しかし、超音波W3と超音波W1とは識別可能であることが必要である。超音波W1が上述したバースト波で構成される場合、超音波W3を、たとえば単発の超音波パルスとすることによって、超音波W1と超音波W3とを区別できる。   Unlike the ultrasonic wave W1, the ultrasonic wave W3 for detecting the reflection state may be an ultrasonic wave that can measure the existence range of the reflector in the surrounding environment, and does not need to include specific information. However, the ultrasonic wave W3 and the ultrasonic wave W1 need to be distinguishable. When the ultrasonic wave W1 is composed of the burst wave described above, the ultrasonic wave W3 and the ultrasonic wave W3 can be distinguished by making the ultrasonic wave W3 a single ultrasonic pulse, for example.

超音波W1の別の一例を、図6に示す。図6の超音波W1では、遅延時間(時間T)に関する情報が、超音波パルスの位相によってコード化されている。図6(a)は追尾装置10の超音波送信器の駆動波形を示し、図6(b)はトランスポンダ20における受信波形を示し、図6(c)はトランスポンダ20における位相検波信号を示している。図6(a)に示すように、途中で位相が反転する駆動波形を用いて超音波W1が送信される。その結果、図6(c)に示すように、位相検波信号は正から負へ1回反転する。   Another example of the ultrasonic wave W1 is shown in FIG. In the ultrasonic wave W1 of FIG. 6, information regarding the delay time (time T) is encoded by the phase of the ultrasonic pulse. 6A shows a driving waveform of the ultrasonic transmitter of the tracking device 10, FIG. 6B shows a received waveform in the transponder 20, and FIG. 6C shows a phase detection signal in the transponder 20. . As shown in FIG. 6A, the ultrasonic wave W1 is transmitted using a drive waveform whose phase is reversed halfway. As a result, as shown in FIG. 6C, the phase detection signal is inverted once from positive to negative.

位相によって情報をコード化する場合においても、パルス列によって情報をコード化する場合と同様に、遅延時間情報を適当な範囲で離散化して、それぞれに位相の反転数を対応させればよい。追尾装置10とトランスポンダ20との間の最大距離を5mとする場合、設定すべき遅延時間を距離換算して1m単位で分割すると、たとえば、0〜1mは1位相反転、1m〜2mは2位相反転、2m〜3mは3位相反転、3m〜4mは4位相反転、4m〜5mは5位相反転と設定できる。この場合、超音波W3には、たとえば、位相反転がない超音波パルスを用いることができる。   Even when the information is coded by the phase, the delay time information may be discretized within an appropriate range, and the number of phase inversions may be associated with each, as in the case of coding the information by the pulse train. When the maximum distance between the tracking device 10 and the transponder 20 is 5 m, when the delay time to be set is converted into a distance and divided in units of 1 m, for example, 0 to 1 m is inverted by 1 phase, and 1 m to 2 m is 2 phases. Inversion, 2m to 3m can be set to 3 phase inversion, 3m to 4m can be set to 4 phase inversion, and 4m to 5m can be set to 5 phase inversion. In this case, for example, an ultrasonic pulse without phase inversion can be used as the ultrasonic wave W3.

以下、具体的な状況における超音波の受信状態と、それに基づいて設定される時間Tとの関係について説明する。測定可能範囲に、移動体2以外の物体3(障害物)が存在する状況の一例を、図7(a)に模式的に示す。物体3は、超音波を反射する物体であり、たとえば通行人や柱などの障害物である。図7(a)では、測定範囲70が5mの範囲であり、追尾装置10(自走体1)と物体3との間の距離が約5mであり、追尾装置10とトランスポンダ20(移動体2)との間の距離が約2.5mである場合を仮定している。   Hereinafter, the relationship between the reception state of ultrasonic waves in a specific situation and the time T set based on the reception state will be described. An example of a situation where an object 3 (obstacle) other than the moving body 2 exists in the measurable range is schematically shown in FIG. The object 3 is an object that reflects ultrasonic waves, and is an obstacle such as a passerby or a pillar. In FIG. 7A, the measurement range 70 is a range of 5 m, the distance between the tracking device 10 (the self-propelled body 1) and the object 3 is about 5 m, and the tracking device 10 and the transponder 20 (the moving body 2). ) Is assumed to be about 2.5 m.

図7(a)の状態における超音波の受信状況と、時間Tの決定方法について図7(b)に模式的に示す。図7(a)の状態では、超音波W3を送信してから約15ミリ秒後に移動体2による反射波71が観測され、約30ミリ秒後に物体3による反射波72が観測される。受信された反射波72が所定の強度以上で受信される時間が、約2.5ミリ秒であったと仮定する。これらの反射波を観測することによって、超音波W3を送信してから所定の強度以上の反射波を受信するまでの時間のうち、最大の時間d(約32.5ミリ秒)が入手される。   FIG. 7B schematically shows the ultrasonic reception state and the time T determination method in the state of FIG. In the state of FIG. 7A, the reflected wave 71 by the moving body 2 is observed about 15 milliseconds after transmitting the ultrasonic wave W3, and the reflected wave 72 by the object 3 is observed after about 30 milliseconds. Assume that the time for which the received reflected wave 72 is received at a predetermined intensity or higher is about 2.5 milliseconds. By observing these reflected waves, the maximum time d (about 32.5 milliseconds) is obtained from the time from when the ultrasonic wave W3 is transmitted until the reflected wave having a predetermined intensity or higher is received. .

一方、図7(a)の状態では、追尾装置10からトランスポンダ20へ超音波が移動するのに要する時間と、トランスポンダ20から追尾装置10へ超音波が移動するのに要する時間との合計の時間は、約15ミリ秒である。この時間は、時間tとして予測される時間であり、直前の位置推定処理において決定された追尾装置10とトランスポンダ20との間の距離に基づいて予測できる。ここでは、直前の位置推定処理において決定された追尾装置10とトランスポンダ20との間の距離が、図7(a)の状況と同じ約2.5mであったと仮定する。この場合、予測される時間tは約15ミリ秒である。なお、移動体2の移動速度が最大1.6m/秒程度である場合、前回の位置推定処理から次回の位置推定処理までに移動する距離は数十センチメートル以下と見積もられる。そのため、実際の測定でも、予測される時間tの誤差は小さい。なお、追尾開始の最初の反射状況検知処理では、時間tを決定するための情報が存在しないため、初回のみは、たとえば時間tをゼロとして時間Tを算出してもよい。   On the other hand, in the state of FIG. 7A, the total time of the time required for the ultrasonic wave to move from the tracking device 10 to the transponder 20 and the time required for the ultrasonic wave to move from the transponder 20 to the tracking device 10. Is about 15 milliseconds. This time is predicted as time t, and can be predicted based on the distance between the tracking device 10 and the transponder 20 determined in the immediately preceding position estimation process. Here, it is assumed that the distance between the tracking device 10 and the transponder 20 determined in the immediately preceding position estimation process is about 2.5 m, which is the same as the situation in FIG. In this case, the predicted time t is about 15 milliseconds. When the moving speed of the moving body 2 is about 1.6 m / sec at the maximum, the distance traveled from the previous position estimation process to the next position estimation process is estimated to be several tens of centimeters or less. Therefore, even in actual measurement, the error in the predicted time t is small. Note that in the first reflection state detection process at the start of tracking, there is no information for determining the time t, and therefore only the first time may calculate the time T with the time t set to zero, for example.

トランスポンダ20における信号処理に要する時間などを考慮しない場合、最低限必要だと予測される遅延時間は、時間dから時間tを減じて得られる約17.5ミリ秒である。超音波W1が追尾装置10からトランスポンダ20に伝搬し、超音波W2がトランスポンダ20から追尾装置10に伝搬するまでに時間t(約15ミリ秒)を要する。そのため、遅延時間を17.5ミリ秒よりも大きくすると、超音波W1を送信してから約32.5ミリ秒経過した以降に超音波W2が追尾装置10で受信される。したがって、超音波W1の反射波が十分に減衰してから超音波W2が追尾装置10で受信される。   When the time required for signal processing in the transponder 20 is not taken into consideration, the delay time predicted to be the minimum is about 17.5 milliseconds obtained by subtracting the time t from the time d. It takes time t (about 15 milliseconds) for the ultrasonic wave W1 to propagate from the tracking device 10 to the transponder 20 and for the ultrasonic wave W2 to propagate from the transponder 20 to the tracking device 10. Therefore, if the delay time is longer than 17.5 milliseconds, the tracking device 10 receives the ultrasonic wave W2 after about 32.5 milliseconds have elapsed since the transmission of the ultrasonic wave W1. Therefore, the ultrasonic wave W2 is received by the tracking device 10 after the reflected wave of the ultrasonic wave W1 is sufficiently attenuated.

実施形態1の処理では、最低限必要な遅延時間に、マージンの時間である調整時間M(たとえば3ミリ秒)を加えて時間Tとする。調整時間Mは、予測される時間tと実際の時間との誤差や、反射状況検知処理の実行から位置推定処理の実行までにおける状態の変化などを考慮して決定される。なお、調整時間Mの決定の際に、信号処理に要する時間などを考慮してもよい。たとえば、トランスポンダ20における信号の処理に要する時間がマージンの時間よりも大きい場合には、調整時間Mを負の時間としてもよい。調整時間Mの値によっては、時間Tがゼロとなる場合がある。   In the processing of the first embodiment, the time T is obtained by adding an adjustment time M (for example, 3 milliseconds) that is a margin time to the minimum required delay time. The adjustment time M is determined in consideration of an error between the predicted time t and the actual time, a change in state from the execution of the reflection state detection process to the execution of the position estimation process, and the like. In determining the adjustment time M, the time required for signal processing may be taken into consideration. For example, when the time required for signal processing in the transponder 20 is longer than the margin time, the adjustment time M may be a negative time. Depending on the value of the adjustment time M, the time T may be zero.

調整時間Mを3ミリ秒とすると、超音波W1を送信してから超音波W2を受信するまでに要する時間は、時間dと調整時間Mとの合計の時間(約35.5ミリ秒)であり、その時間の近傍で超音波W2の波73(図7(b)参照)が受信される。一方、反射状況を検知しない従来の方法では、測定範囲内からの反射波を受信する可能性がある時間だけ超音波W2の送信を遅延する必要がある。そのため、従来の方法における遅延時間は、調整時間をゼロとしても約32.5ミリ秒となり、調整時間を3ミリ秒とすると約35.5ミリ秒となる。従来の方法においても超音波W1を送信してから超音波W2を受信するまでに要する時間は遅延時間と時間tとの合計以上であり、約47.5ミリ秒以上となる。このように、超音波W1を送信してから超音波W2を受信するまでに要する時間は、従来の方法では約47.5ミリ秒以上であるのに対し、本発明の方法では約35.5ミリ秒である。   If the adjustment time M is 3 milliseconds, the time required from the transmission of the ultrasonic wave W1 to the reception of the ultrasonic wave W2 is the total time of the time d and the adjustment time M (about 35.5 milliseconds). In the vicinity of that time, the wave 73 of the ultrasonic wave W2 (see FIG. 7B) is received. On the other hand, in the conventional method that does not detect the reflection state, it is necessary to delay the transmission of the ultrasonic wave W2 by a time during which the reflected wave from within the measurement range may be received. Therefore, the delay time in the conventional method is about 32.5 milliseconds even when the adjustment time is zero, and is about 35.5 milliseconds when the adjustment time is 3 milliseconds. Also in the conventional method, the time required from the transmission of the ultrasonic wave W1 to the reception of the ultrasonic wave W2 is equal to or longer than the sum of the delay time and the time t, and is approximately 47.5 milliseconds or longer. As described above, the time required from the transmission of the ultrasonic wave W1 to the reception of the ultrasonic wave W2 is about 47.5 milliseconds or more in the conventional method, whereas the time required for the method of the present invention is about 35.5. Milliseconds.

次に、図8(a)の状況における処理について説明する。図8(a)では、追尾装置10(自走体1)と物体3との間の距離が約2mであり、追尾装置10とトランスポンダ20(移動体2)との間の距離が約3.5mである場合を仮定している。図8(a)の状況における超音波の受信状態と、それに基づいて設定される時間Tとの関係を、図8(b)に示す。   Next, processing in the situation of FIG. In FIG. 8A, the distance between the tracking device 10 (self-propelled body 1) and the object 3 is about 2 m, and the distance between the tracking device 10 and the transponder 20 (moving body 2) is about 3.m. The case of 5 m is assumed. FIG. 8B shows the relationship between the ultrasonic reception state in the situation of FIG. 8A and the time T set based on the reception state.

図8(a)の状態では、超音波W1を送信してから約12ミリ秒後に物体3による反射波81が観測され、約21ミリ秒後に移動体2による反射波82が観測される。受信された反射波82が所定の強度以上で受信される時間が、約2.5ミリ秒であったと仮定する。これらの反射波を観測することによって、時間d(約23.5ミリ秒)が入手される。   In the state of FIG. 8A, the reflected wave 81 by the object 3 is observed about 12 milliseconds after the transmission of the ultrasonic wave W1, and the reflected wave 82 by the moving body 2 is observed after about 21 milliseconds. Assume that the time for which the received reflected wave 82 is received at a predetermined intensity or higher is about 2.5 milliseconds. By observing these reflected waves, time d (about 23.5 milliseconds) is obtained.

一方、追尾装置10とトランスポンダ20との間を超音波が往復するのに要すると予測される時間tは、直前の位置推定処理から約21ミリ秒であったと仮定する。この場合に、最低限必要だと予測される遅延時間は、時間dから時間tを減じて得られる約2.5ミリ秒である。すなわち、図8(a)の場合、反射波82の時間幅が、最低限必要だと予測される遅延時間となる。実施形態1の処理では、最低限必要な遅延時間に、調整時間M(たとえば3ミリ秒)を加えて、時間Tは約5.5ミリ秒となる。なお、トランスポンダ20における信号処理に要する時間が2.5ミリ秒よりも大きい場合には、時間Tをゼロとしてもよい。   On the other hand, it is assumed that the time t predicted to be required for the ultrasonic wave to reciprocate between the tracking device 10 and the transponder 20 was about 21 milliseconds from the previous position estimation process. In this case, the delay time predicted to be the minimum is about 2.5 milliseconds obtained by subtracting time t from time d. That is, in the case of FIG. 8A, the time width of the reflected wave 82 is a delay time predicted to be the minimum necessary. In the processing of the first embodiment, the adjustment time M (for example, 3 milliseconds) is added to the minimum required delay time, and the time T is about 5.5 milliseconds. When the time required for signal processing in the transponder 20 is longer than 2.5 milliseconds, the time T may be zero.

本発明の追尾システムでは、図8(a)の状況において超音波W1を送信してから超音波W2の波83(図8(b)参照)を受信するまでに要する時間は、時間d(約23.5ミリ秒)に調整時間M(3ミリ秒)を加えた約26.5ミリ秒の近傍である。一方、反射状況を検知しない従来の方法では、固定された遅延時間(約32.5ミリ秒以上)と時間t(約21ミリ秒)との合計以上の時間(約53.5ミリ秒以上)を要する。このように、超音波W1を送信してから超音波W2を受信するまでに要する時間は、従来の方法では約53.5ミリ秒以上であるのに対し、本発明の方法では約26.5ミリ秒である。   In the tracking system of the present invention, the time required to receive the wave 83 of the ultrasonic wave W2 (see FIG. 8B) after transmitting the ultrasonic wave W1 in the situation of FIG. 23.5 milliseconds) plus adjustment time M (3 milliseconds). On the other hand, in the conventional method that does not detect the reflection state, a time longer than the sum of the fixed delay time (about 32.5 milliseconds) and the time t (about 21 milliseconds) (about 53.5 milliseconds or more). Cost. As described above, the time required from the transmission of the ultrasonic wave W1 to the reception of the ultrasonic wave W2 is about 53.5 milliseconds or more in the conventional method, whereas it is about 26.5 in the method of the present invention. Milliseconds.

以上のように、図8(a)の状況では、図7(a)の状況に比べて、遅延時間を固定する従来の方法に対する本発明の効果がさらに大きくなる。本発明の追尾システムでは、自走体1と反射体(移動体2およびその他の物体)との距離が近いほど、遅延時間を固定する従来の方法に比べて、トランスポンダ20の位置推定に要する時間を大きく短縮することが可能である。したがって、本発明の追尾システムは、自走体1の周囲に移動体2以外の物体が存在せず、自走体1と移動体2との間の距離が短い場合に特に効果的である。   As described above, in the situation of FIG. 8 (a), the effect of the present invention on the conventional method of fixing the delay time is further increased as compared with the situation of FIG. 7 (a). In the tracking system of the present invention, the shorter the distance between the self-propelled body 1 and the reflector (the moving body 2 and other objects), the longer it takes to estimate the position of the transponder 20 than in the conventional method of fixing the delay time. Can be greatly shortened. Therefore, the tracking system of the present invention is particularly effective when there is no object other than the moving body 2 around the self-running body 1 and the distance between the self-running body 1 and the moving body 2 is short.

このように、本発明の追尾システムでは、トランスポンダ20からの超音波W2の送信を遅延する時間Tを、自走体1の周囲に存在する物体の存在状況に応じて増減させる。その結果、従来の方法よりも短時間で超音波の送受信を行ってトランスポンダ20の位置を高精度に推定することが可能である。   As described above, in the tracking system of the present invention, the time T for delaying the transmission of the ultrasonic wave W2 from the transponder 20 is increased or decreased according to the presence state of the objects existing around the self-propelled body 1. As a result, it is possible to estimate the position of the transponder 20 with high accuracy by transmitting and receiving ultrasonic waves in a shorter time than the conventional method.

なお、上記方法では、[時間T]=[時間d]−[時間t]+[調整時間M]としたが、[時間T]=[時間d]+[調整時間M]として時間Tを算出してもよい。この場合も、自走体1の周囲の状況によって時間dが短縮されるため、状況によっては従来の方法よりも短時間に位置推定処理を行うことが可能である。たとえば、図7(a)の状況では、時間Tは35.5ミリ秒で従来の方法と同じであるが、図8(a)の状況では、時間Tは26.5ミリ秒で従来の方法よりも短くできる。   In the above method, [Time T] = [Time d] − [Time t] + [Adjustment time M], but the time T is calculated as [Time T] = [Time d] + [Adjustment time M]. May be. Also in this case, since the time d is shortened depending on the situation around the self-propelled body 1, the position estimation process can be performed in a shorter time than the conventional method depending on the situation. For example, in the situation of FIG. 7A, the time T is 35.5 milliseconds, which is the same as the conventional method. However, in the situation of FIG. 8A, the time T is 26.5 milliseconds, the conventional method. Can be shorter.

また、上記説明では、超音波W1と超音波W3とを別々のものとする場合について説明したが、超音波W1の反射波を用いて反射状況検知処理を行ってもよい。この場合、反射状況検知処理と位置推定処理とは平行して行われる。この場合の位置推定処理では、直前の位置推定処理と平行して行われた反射状況検知処理によって検知された反射状況に基づいて時間Tが決定される。   In the above description, the case where the ultrasonic wave W1 and the ultrasonic wave W3 are separate has been described. However, the reflection state detection process may be performed using the reflected wave of the ultrasonic wave W1. In this case, the reflection state detection process and the position estimation process are performed in parallel. In the position estimation process in this case, the time T is determined based on the reflection situation detected by the reflection situation detection process performed in parallel with the previous position estimation process.

(実施形態2)
実施形態2では、処理の一例についてより詳細に説明する。なお、実施形態1と同様の部分、たとえば追尾装置10およびトランスポンダ20の構成、および送信される超音波などについては、重複する説明を省略する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, an example of processing will be described in more detail. In addition, the description which overlaps about the part similar to Embodiment 1, for example, the structure of the tracking apparatus 10 and the transponder 20, an ultrasonic wave transmitted, etc. is abbreviate | omitted.

実施形態2の反射状況検知処理90および位置推定処理100における自走体1(追尾装置10)の動作を図9のフローチャートに示す。   The operation of the self-propelled vehicle 1 (tracking device 10) in the reflection state detection processing 90 and the position estimation processing 100 of the second embodiment is shown in the flowchart of FIG.

追尾装置10は、反射状況を検知する処理を行う。まず、第3の超音波W3を送信する(S91)。超音波送信装置11から送信された超音波W3が超音波受信装置12で直接受信されて、それが障害物による反射波であると誤認されることを防止するため、超音波受信装置12による受信が一定時間停止される(S92)。その後、超音波受信装置12は受信待ち状態となる。   The tracking device 10 performs processing for detecting a reflection state. First, the third ultrasonic wave W3 is transmitted (S91). In order to prevent the ultrasonic wave W3 transmitted from the ultrasonic transmitter 11 from being directly received by the ultrasonic receiver 12 and being mistakenly recognized as a reflected wave by an obstacle, reception by the ultrasonic receiver 12 is performed. Is stopped for a certain time (S92). Thereafter, the ultrasonic receiver 12 enters a reception waiting state.

超音波W3は、自走体1の周囲に存在する物体、たとえば図7(a)の物体3、によって反射され、超音波受信器12aおよび12bで受信される。演算処理装置13は、2つの受信器で受信された反射波を分析し、一定レベル以上の反射波を受信したか否かを判断する(S93)。受信がなければ、ステップS95に移行する。一定レベル以上の反射波が受信されたと判断された場合、受信された反射波を分析して、その反射波をうみだした物体(反射体)と追尾装置10との間の距離データを出力する(S94)。距離データは、超音波W3の送信から受信までに経過した時間と音速とから算出される。実施形態2の追尾装置10は2個の超音波受信器を有するため、1つの反射体に対して2つの距離データが得られるが、2個の距離データのうち遠い方が選択される。   The ultrasonic wave W3 is reflected by an object existing around the self-propelled body 1, for example, the object 3 in FIG. 7A, and is received by the ultrasonic receivers 12a and 12b. The arithmetic processing unit 13 analyzes the reflected waves received by the two receivers and determines whether or not a reflected wave of a certain level or higher has been received (S93). If there is no reception, the process proceeds to step S95. When it is determined that a reflected wave of a certain level or more has been received, the received reflected wave is analyzed, and distance data between the object (reflector) that has produced the reflected wave and the tracking device 10 is output ( S94). The distance data is calculated from the time elapsed from transmission to reception of the ultrasonic wave W3 and the sound speed. Since the tracking device 10 according to the second embodiment has two ultrasonic receivers, two distance data can be obtained for one reflector, but the far one of the two distance data is selected.

次に、超音波W3の送信から経過した時間が、設定した測定範囲内に対応する時間よりも大きいか否かを判定する(S95)。経過時間が測定範囲内である場合、再度受信まち状態となる。そして、新たな反射波が受信されるたびに距離データが更新される(S94)。   Next, it is determined whether the time elapsed since the transmission of the ultrasonic wave W3 is longer than the time corresponding to the set measurement range (S95). If the elapsed time is within the measurement range, the reception state is entered again. The distance data is updated every time a new reflected wave is received (S94).

上記の処理によって、初期に設定された測定範囲内において測定に影響を与えると予想されるもっとも遠い反射体の距離が推定できる。推定された反射体の距離に関するデータをもとに、時間T(遅延時間)と、時間Tの情報を含む超音波W1の送信波形とが決定される(S96)。これらは、実施形態1で説明した方法で決定される。次に、位置推定処理100における受信停止時間(S102参照)と、位置推定処理100の繰り返し実行回数と、自走体1の移動範囲とを決定する(S97)。   By the above processing, the distance of the farthest reflector that is expected to affect the measurement within the initially set measurement range can be estimated. Based on the estimated data regarding the distance of the reflector, a time T (delay time) and a transmission waveform of the ultrasonic wave W1 including information on the time T are determined (S96). These are determined by the method described in the first embodiment. Next, the reception stop time in the position estimation process 100 (see S102), the number of repeated executions of the position estimation process 100, and the movement range of the self-propelled body 1 are determined (S97).

上記の反射状況検知処理90が行われたのち、位置推定処理100が行われる。まず、反射状況検知処理90で決定された送信波形を有する第1の超音波W1が送信される(S101)。送信後、超音波W1の反射波を受信することによる影響を排除するため、一定時間、超音波の受信を停止する(S102)。   After the reflection state detection process 90 is performed, the position estimation process 100 is performed. First, the first ultrasonic wave W1 having the transmission waveform determined in the reflection state detection process 90 is transmitted (S101). After transmission, in order to eliminate the influence of receiving the reflected wave of the ultrasonic wave W1, reception of the ultrasonic wave is stopped for a certain time (S102).

超音波W1を受信したトランスポンダ20は、超音波W1に含まれる情報を読み取り、時間T(0≦T)の経過後、第2の超音波W2を送信する。受信待ちの状態となっている追尾装置10は、測定範囲内に相当する時間が経過するまで、超音波受信器12aおよび12bによる超音波W2の受信をモニタする(S103、S104)。   The transponder 20 that has received the ultrasonic wave W1 reads the information contained in the ultrasonic wave W1, and transmits the second ultrasonic wave W2 after the elapse of time T (0 ≦ T). The tracking device 10 in the reception waiting state monitors reception of the ultrasonic wave W2 by the ultrasonic receivers 12a and 12b until a time corresponding to the measurement range has elapsed (S103, S104).

反射状況検知処理90および位置推定処理100における受信信号の有無の判断(S93、S103)の方法、およびその受信信号の到達時刻の計測の方法について特に限定はなく、公知の方法を適用できる。たとえば、受信信号の振幅が所定のしきい値を超えた場合に受信したと判断する方法を用いてもよい。また、各受信信号に対応する送信信号波形を想定してそれを参照信号とし、相互の相関処理を行い、相関のピーク値から判断する方法を適用してもよい。   There is no particular limitation on the method of determining the presence or absence of a received signal (S93, S103) and the method of measuring the arrival time of the received signal in the reflection state detection process 90 and the position estimation process 100, and a known method can be applied. For example, a method of determining that the received signal is received when the amplitude of the received signal exceeds a predetermined threshold value may be used. Further, a method may be applied in which a transmission signal waveform corresponding to each received signal is assumed and used as a reference signal, a correlation process is performed, and a determination is made based on a correlation peak value.

超音波W2の信号が受信されると、超音波受信器12aおよび12bにおける信号の到達時間を用いて、トランスポンダ20の距離および方位が算出され、そのデータが出力される(S105)。一方、測定範囲内において超音波W2の信号が受信されなかった場合、測定エラーであるとしてエラーフラグが出力され(S106)、次のステップに移行する。   When the signal of the ultrasonic wave W2 is received, the distance and direction of the transponder 20 are calculated using the arrival times of the signals in the ultrasonic receivers 12a and 12b, and the data is output (S105). On the other hand, when the signal of the ultrasonic wave W2 is not received within the measurement range, an error flag is output as a measurement error (S106), and the process proceeds to the next step.

距離および方位データの出力、またはエラーフラグの出力が行われたのち、反射状況検知処理90において決定された、位置推定処理100の実行回数および移動範囲を超えていないかどうかを判定する(S107)。それらのいずれか一方を越えていた場合、反射状況検知処理90に移行する。また、それらの両方が設定された範囲内である場合には、再度、位置推定処理100が行われる。このように、自走体1による移動体2の追尾が終了するまで、1回の反射状況検知処理90と1回以上の位置推定処理100とが交互に繰り返される。   After the distance and azimuth data are output or the error flag is output, it is determined whether or not the number of executions of the position estimation process 100 and the movement range determined in the reflection state detection process 90 are exceeded (S107). . If any one of them is exceeded, the process proceeds to the reflection state detection process 90. If both of them are within the set range, the position estimation process 100 is performed again. In this manner, one reflection state detection process 90 and one or more position estimation processes 100 are alternately repeated until the tracking of the moving object 2 by the self-propelled object 1 is completed.

以下に、反射状況検知処理と位置推定処理との切り替えについて説明する。一例として、調整時間Mの間に超音波が伝搬する距離を1mとし、自走体の移動速度を1m/秒とし、位置推定処理の現在の計測周期を30Hzと仮定する。調整時間Mの間に超音波が伝搬する片道の距離(マージン距離)は、1mの半分で50cmである。また、計測周期あたりの自走体の移動距離は、約3.3cmである。   Hereinafter, switching between the reflection state detection process and the position estimation process will be described. As an example, it is assumed that the distance that the ultrasonic wave propagates during the adjustment time M is 1 m, the moving speed of the self-propelled body is 1 m / sec, and the current measurement cycle of the position estimation process is 30 Hz. The one-way distance (margin distance) through which the ultrasonic wave propagates during the adjustment time M is 50 cm, which is half of 1 m. Moreover, the moving distance of the self-propelled body per measurement cycle is about 3.3 cm.

上記仮定のもとで、自走体の移動によって反射体が新たに出現することを想定すると、一例では、マージン距離の1/2である25cmの距離を自走体が進むごとに反射状況検知処理を行えばよい。25cmの距離を自走体が進む間に実施可能な位置推定処理は、約7.5回である。そのため、反射状況検知処理を1回行ったのち位置推定処理を7回行うサイクルを1つのサイクルとして繰り返して追尾を行えばよい。追尾システムが稼働する実際の環境において、自走体が25cm移動する間に、反射体の状況が急激に変わることは稀である。また、30Hzの7周期は約0.23秒であり、その短時間に、自走体と移動体との間の距離がマージン距離以上の範囲で急激に変化することもほぼ考えられない。そのため、上記の設定によって良好な追尾動作を実現できる。   Based on the above assumptions, assuming that a new reflector appears due to the movement of the self-propelled body, in one example, each time the self-propelled body travels a distance of 25 cm, which is ½ of the margin distance, the reflection state is detected. What is necessary is just to process. The position estimation process that can be performed while the self-propelled body travels a distance of 25 cm is about 7.5 times. Therefore, after performing the reflection state detection process once, the cycle of performing the position estimation process seven times may be repeated as one cycle to perform tracking. In the actual environment where the tracking system is operating, the status of the reflector rarely changes rapidly while the self-propelled body moves 25 cm. In addition, seven cycles of 30 Hz are about 0.23 seconds, and it is almost impossible for the distance between the self-propelled body and the moving body to change suddenly within the marginal distance or more in a short time. Therefore, a good tracking operation can be realized by the above setting.

超音波の反射体となる障害物がほぼ無視できる環境において追尾が行われる場合、高速での追尾が可能である。しかし、良好な追尾を実現するためには、移動体2の移動速度が大きくなるほど相対位置の計測を高速に行う必要がある。したがって、そのような状況においては、調整時間Mを短めに設定することが好ましい。一方、多数の障害物が存在するような状況、たとえば屋内の通路等において追尾が行われる場合、遅延時間が長くなることが予想される。しかし、そのような状況では、移動体2の移動速度も環境に合わせて遅くなる傾向にある。したがって、計測周期は遅くなるが、調整時間Mを長めに設定することが好ましい。これによって、トランスポンダ20の位置推定の精度を確保しながら追尾を実行できる。   When tracking is performed in an environment where obstacles serving as ultrasonic reflectors can be almost ignored, high-speed tracking is possible. However, in order to realize good tracking, it is necessary to measure the relative position at a higher speed as the moving speed of the moving body 2 increases. Therefore, in such a situation, it is preferable to set the adjustment time M short. On the other hand, when tracking is performed in a situation where there are many obstacles, for example, indoor passages, it is expected that the delay time will be long. However, in such a situation, the moving speed of the moving body 2 tends to be slow according to the environment. Accordingly, although the measurement cycle is delayed, it is preferable to set the adjustment time M longer. Thus, tracking can be executed while ensuring the accuracy of position estimation of the transponder 20.

自走体の周囲に多数の反射体が存在し且つ自走体と反射体との距離が長くて計測周期が長い場合や、自走体および移動体の移動速度がより高速になった場合には、調整時間M(マージン距離)を長めに設定することによって対処できる。また、追尾される移動体2の近傍に、人などの他の移動体が不意に出現し、マージン距離内に新たな予想外の反射信号が発生することによって、移動体2の相対位置の推定に大きな誤差が生じる場合がある。そのような状況では、現在の位置推定処理における推定値と、それ以前の位置推定処理における推定値との間に不整合(不連続性)が生じる。そのような不整合が生じた場合には、位置推定処理から反射状況検知処理へ移行して、周囲の反射状況に関する情報を再取得することが好ましい。そして、不整合が生じる以前の過去の相対位置データを考慮して、マージン距離(調整時間M)や遅延時間(時間T)などの設定を更新すればよい。   When there are many reflectors around the self-propelled object and the distance between the self-propelled object and the reflector is long and the measurement cycle is long, or when the moving speed of the self-propelled object and the moving object becomes faster Can be dealt with by setting the adjustment time M (margin distance) longer. In addition, another mobile object such as a person unexpectedly appears in the vicinity of the tracked mobile object 2, and a new unexpected reflection signal is generated within the margin distance, so that the relative position of the mobile object 2 is estimated. A large error may occur. In such a situation, a mismatch (discontinuity) occurs between the estimated value in the current position estimation process and the estimated value in the previous position estimation process. When such a mismatch occurs, it is preferable to shift from the position estimation process to the reflection state detection process and reacquire information on the surrounding reflection state. Then, in consideration of past relative position data before inconsistency occurs, settings such as margin distance (adjustment time M) and delay time (time T) may be updated.

このように、本発明の追尾システムでは、反射状況検知処理と位置推定処理とを、周囲の状況に応じて切り替えてもよい。なお、通常におけるそれらの切り替えの判断は、時間Tの決定の際に用いられるマージンの時間(調整時間M)、自走体の移動速度、および現在の計測周期を基本パラメータとして行うことができる。   Thus, in the tracking system of the present invention, the reflection state detection process and the position estimation process may be switched according to the surrounding situation. The determination of switching between them can be performed using the margin time (adjustment time M) used when determining the time T, the moving speed of the self-propelled body, and the current measurement cycle as basic parameters.

次に、移動体2(トランスポンダ20)における処理を、図10のフローチャートを用いて説明する。追尾システムが起動すると、トランスポンダ20は受信待ちの状態となり、超音波信号が受信されたか否かをモニタする(S111)。   Next, the process in the mobile body 2 (transponder 20) will be described with reference to the flowchart of FIG. When the tracking system is activated, the transponder 20 waits for reception and monitors whether an ultrasonic signal has been received (S111).

そして、超音波を受信した場合には、受信した信号の波形解析を行う(S112)。次に、波形解析の結果に基づき、受信した信号が位置推定用の超音波W1であるか否かを判断する(S113)。受信した信号が超音波W1の信号でないと判断された場合には、受信待ちの状態に戻る。一方、受信した信号が超音波W1の信号であると判断された場合には、波形解析(S112)によって抽出された、時間Tに関する情報を用い、時間Tを設定する(S114)。   And when an ultrasonic wave is received, the waveform analysis of the received signal is performed (S112). Next, based on the result of waveform analysis, it is determined whether or not the received signal is the position estimation ultrasonic wave W1 (S113). If it is determined that the received signal is not the signal of the ultrasonic wave W1, the state returns to the reception waiting state. On the other hand, when it is determined that the received signal is a signal of the ultrasonic wave W1, the time T is set using the information related to the time T extracted by the waveform analysis (S112) (S114).

次に、時間Tが経過するまで、処理を遅延する(S115)。次に、第2の超音波W2を送信する(S116)。超音波W2がトランスポンダ20の超音波受信器22aで直接受信されることを防止するため、超音波W2を送信したのち一定期間、超音波受信器22aによる受信を停止する(S117)。その後、受信待ちの状態に戻る。このようにして、トランスポンダ20側の処理が行われる。   Next, the process is delayed until the time T elapses (S115). Next, the second ultrasonic wave W2 is transmitted (S116). In order to prevent the ultrasonic wave W2 from being directly received by the ultrasonic wave receiver 22a of the transponder 20, after the ultrasonic wave W2 is transmitted, reception by the ultrasonic wave receiver 22a is stopped for a certain period (S117). Then, it returns to the state of waiting for reception. In this way, processing on the transponder 20 side is performed.

以下に、波形解析(S112)の方法の一例について説明する。図11(a)は、超音波受信器22aで受信される超音波W1の波形と、トランスポンダ20の制御の状態を示すタイムチャートである。   Below, an example of the method of waveform analysis (S112) is demonstrated. FIG. 11A is a time chart showing the waveform of the ultrasonic wave W 1 received by the ultrasonic receiver 22 a and the control state of the transponder 20.

超音波W1は、時刻121において最初に受信される。この超音波W1は、時間Tに関する情報をパルス列の数でコード化された形で含み、具体的には3つのパルス列からなる。受信された波形のデータに対して、波形解析(S112)が実行される。以下、図11(b)のフローチャートに従い、波形解析の処理の一例を説明する。   The ultrasonic wave W1 is first received at time 121. The ultrasonic wave W1 includes information related to the time T in a form encoded by the number of pulse trains, and specifically includes three pulse trains. Waveform analysis (S112) is performed on the received waveform data. Hereinafter, an example of the waveform analysis process will be described with reference to the flowchart of FIG.

トランスポンダ20が受信待ちの状態であるときに最初の信号が受信されると、その受信の時刻121が記録される(S112a)。次に、一定時間、受信を停止する(S112b)。この受信停止時間は、信号のコード化の規則に応じて予め設定されている。受信停止時間の経過後、再度、所定の期間の間受信待ちの状態となる。図11(a)に受信待ち期間122を示す。この受信待ち期間に信号が受信されたか否かが判断される(S112c)。受信待ち期間中に信号を受信したと判断された場合には、受信回数のカウント数を増加し(S112d)、最初の信号を含めてカウント数を2とする。カウント数の増加後、以前のステップ(S112b)に戻り、新たに信号を受信するたびにカウント数を増加する。受信待ち期間中に信号が受信されなかった場合には、波形解析の処理を終了し、次のステップに移行する。   When the first signal is received when the transponder 20 is in a reception waiting state, the reception time 121 is recorded (S112a). Next, reception is stopped for a certain time (S112b). This reception stop time is set in advance according to a signal coding rule. After the reception stop time elapses, the device again waits for reception for a predetermined period. FIG. 11A shows the reception waiting period 122. It is determined whether or not a signal is received during this reception waiting period (S112c). If it is determined that a signal has been received during the reception waiting period, the count of the number of receptions is increased (S112d), and the count is set to 2 including the first signal. After the count number is increased, the process returns to the previous step (S112b), and the count number is increased every time a new signal is received. If no signal is received during the reception waiting period, the waveform analysis process is terminated, and the process proceeds to the next step.

上記のプロセスによってカウントした受信回数に基づき、受信された信号が位置推定用の超音波W1であるかどうかを判断できる。たとえば、図5において説明したコード化規則の一例では、カウントした受信回数が2回以上であれば超音波W1であると判断し、受信回数に応じて時間Tに関する情報を得ることができる。   Based on the number of receptions counted by the above process, it can be determined whether or not the received signal is the ultrasonic wave W1 for position estimation. For example, in the example of the coding rule described with reference to FIG. 5, if the counted number of receptions is two or more, it is determined that the ultrasonic wave W1 is used, and information on the time T can be obtained according to the number of receptions.

図11では、パルス列の数を用いて時間Tに関する情報をコード化した場合について説明した。一方、位相の反転回数を用いて時間Tに関する情報をコード化する場合には、トランスポンダ20の受信回路22aに位相検波回路を組み込むことによって、位相の反転数をカウントできる。この場合も、パルス列を用いる場合と同様に、受信された信号が超音波W1の信号であるか否かを判断できるとともに、時間Tに関する情報を得ることができる。   In FIG. 11, the case where the information regarding the time T is coded using the number of pulse trains has been described. On the other hand, when the information about the time T is coded using the number of phase inversions, the number of phase inversions can be counted by incorporating a phase detection circuit in the receiving circuit 22a of the transponder 20. Also in this case, as in the case of using the pulse train, it is possible to determine whether or not the received signal is a signal of the ultrasonic wave W1, and information about the time T can be obtained.

以上説明したように、実施形態2の追尾システムにおいても、実施形態1で説明したように、自走体1の周囲に存在する物体(反射体)の配置に応じて時間Tが増減される。その結果、1回の位置推定処理に要する平均時間を短縮できる。   As described above, also in the tracking system of the second embodiment, as described in the first embodiment, the time T is increased or decreased according to the arrangement of objects (reflectors) existing around the self-propelled body 1. As a result, the average time required for one position estimation process can be shortened.

以上説明したように、本発明の追尾システムでは、自走体の超音波送受信器によって、自走体の周囲に存在する反射体の状況と、移動体の相対位置とが計測される。これらの2つの情報から、移動体側に設定される遅延時間を最適なものとすることができる。この遅延時間情報を超音波に重畳させて自走体から移動体に送信することによって、常に最適な遅延時間が設定される。その結果、周囲の環境の変化に対して柔軟に対応できる追尾システムを実現できる。この追尾システムによれば、高速での追尾においても、低速での追尾においても、良好な追尾特性を実現できる。   As described above, in the tracking system of the present invention, the state of the reflector existing around the self-propelled body and the relative position of the mobile body are measured by the ultrasonic transceiver of the self-propelled body. From these two pieces of information, the delay time set on the mobile body side can be optimized. By superimposing this delay time information on the ultrasonic wave and transmitting it from the self-propelled body to the moving body, the optimum delay time is always set. As a result, a tracking system that can flexibly cope with changes in the surrounding environment can be realized. According to this tracking system, good tracking characteristics can be realized both at high speed tracking and at low speed tracking.

以上、本発明の実施形態について例を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用できる。   The embodiments of the present invention have been described above with examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention.

本発明の追尾システムは、周囲の状況に応じて計測周期を変更する手段を有し、周囲環境の変化に対して柔軟に対応できるため、鉄道駅や空港などの搬送用ロボット等として有用である。またスーパーやホームセンタなど量販店における買い物用カートなどの用途にも応用できる。   The tracking system of the present invention has means for changing the measurement cycle according to the surrounding conditions, and can flexibly respond to changes in the surrounding environment, so it is useful as a transport robot for railway stations, airports, etc. . It can also be used for shopping carts in mass retailers such as supermarkets and home centers.

本発明の追尾システムの概略を模式的に示す図。The figure which shows the outline of the tracking system of this invention typically. 本発明の追尾システムにおける追尾装置およびトランスポンダの構成の一例を模式的に示す図。The figure which shows typically an example of a structure of the tracking apparatus and transponder in the tracking system of this invention. トランスポンダの位置を推定する方法の一例を模式的に示す図。The figure which shows typically an example of the method of estimating the position of a transponder. 本発明の追尾システムにおける自走体側の処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process by the side of the self-propelled body in the tracking system of this invention. 本発明の追尾システムにおいて使用される第1の超音波の一例を示す図。The figure which shows an example of the 1st ultrasonic wave used in the tracking system of this invention. 本発明の追尾システムにおいて使用される第1の超音波の他の一例を示す図。The figure which shows another example of the 1st ultrasonic wave used in the tracking system of this invention. 本発明の追尾システムにおける時間Tの設定方法の一例を模式的に示す図。The figure which shows typically an example of the setting method of the time T in the tracking system of this invention. 図7とは異なる状況における時間Tの設定方法の一例を模式的に示す図。The figure which shows typically an example of the setting method of the time T in the condition different from FIG. 本発明の追尾システムにおける自走体側の処理の他の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows another example of the process by the side of the self-propelled body in the tracking system of this invention. 本発明の追尾システムにおけるトランスポンダ側の処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process by the side of the transponder in the tracking system of this invention. 本発明の追尾システムにおける波形解析の方法を模式的に示す(a)波形解析のタイミングチャートおよび(b)処理のフローチャート。The timing chart of the waveform analysis which shows typically the method of the waveform analysis in the tracking system of this invention, and the flowchart of the process of (b).

符号の説明Explanation of symbols

1 自走体
2 移動体
3 物体(反射体)
10 追尾装置
11 第1の超音波送信装置
12 第1の超音波受信装置
13 演算処理装置
20 トランスポンダ
21 第2の超音波送信装置
22 第2の超音波受信装置
23 演算処理装置
51a〜51c 超音波パルス
70 測定範囲
W1 第1の超音波
W2 第2の超音波
W3 第3の超音波
1 Self-propelled object 2 Moving object 3 Object (reflector)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tracking apparatus 11 1st ultrasonic transmitter 12 First ultrasonic receiver 13 Arithmetic processor 20 Transponder 21 2nd ultrasonic transmitter 22 2nd ultrasonic receiver 23 Arithmetic processor 51a-51c Pulse 70 Measurement range W1 First ultrasonic wave W2 Second ultrasonic wave W3 Third ultrasonic wave

Claims (14)

移動体に配置されたトランスポンダと前記トランスポンダの位置を推定して前記トランスポンダを追尾する自走体とを含む追尾システムにおいて、
前記自走体は第1の超音波送受信装置を備え、
前記トランスポンダは第2の超音波送受信装置を備え、
(i)前記自走体は、時間T(0≦T)に関する情報を含む第1の超音波を前記第1の超音波送受信装置から送信し、
(ii)前記トランスポンダは、前記第1の超音波を前記第2の超音波送受信装置で受信し、前記時間Tの経過後に第2の超音波を前記第2の超音波送受信装置から送信し、
(iii)前記自走体は、前記第2の超音波を前記第1の超音波送受信装置で受信することによって前記トランスポンダの位置を推定する、というステップを含む位置推定処理が行われ、
前記時間Tは、前記第2の超音波が、前記自走体の周囲に存在する物体によって反射されて前記第1の超音波送受信装置で受信される前記第1の超音波と識別可能となるように設定され、
前記物体の存在状況に応じて前記時間Tが増減されるように、前記物体の存在状況に応じて前記時間Tに関する情報が決定されることを特徴とする追尾システム。
In a tracking system including a transponder arranged in a moving body and a self-propelled body that tracks the transponder by estimating the position of the transponder,
The self-propelled body includes a first ultrasonic transmission / reception device,
The transponder includes a second ultrasonic transmission / reception device,
(I) The self-propelled body transmits a first ultrasonic wave including information on time T (0 ≦ T) from the first ultrasonic wave transmitting / receiving device,
(Ii) The transponder receives the first ultrasonic wave by the second ultrasonic transmission / reception device, transmits the second ultrasonic wave from the second ultrasonic transmission / reception device after the elapse of the time T,
(Iii) The self-propelled body performs a position estimation process including a step of estimating the position of the transponder by receiving the second ultrasonic wave by the first ultrasonic transmission / reception device,
The time T can be distinguished from the first ultrasonic wave that is reflected by an object existing around the self-propelled body and received by the first ultrasonic transmission / reception device. Is set to
The tracking system according to claim 1, wherein information relating to the time T is determined in accordance with the presence state of the object so that the time T is increased or decreased according to the presence state of the object.
前記時間Tは、前記物体で反射されて前記第1の超音波送受信装置で受信される前記第1の超音波が所定の強度よりも小さくなってから前記第2の超音波が前記第1の超音波送受信装置に到達するように設定される請求項1に記載の追尾システム。   The time T is the time when the second ultrasonic wave is reflected by the object and received by the first ultrasonic transmission / reception apparatus after the first ultrasonic wave becomes smaller than a predetermined intensity. The tracking system according to claim 1, wherein the tracking system is set to reach an ultrasonic transmission / reception device. 前記自走体は、
(a)前記第1の超音波送受信装置から第3の超音波を送信し、
(b)前記物体で反射された前記第3の超音波を前記第1の超音波送受信装置で受信し、
(c)前記第3の超音波を送信してから所定の強度以上の前記第3の超音波を受信するまでに要する時間のうち最大の時間dを入手し、
(d)前記時間dに基づいて前記時間Tに関する情報を決定する、というステップを含む反射状況検知処理を実行する請求項1に記載の追尾システム。
The self-propelled body is
(A) transmitting a third ultrasonic wave from the first ultrasonic transmitting / receiving device;
(B) receiving the third ultrasonic wave reflected by the object by the first ultrasonic transmitting / receiving device;
(C) obtaining a maximum time d from a time required for transmitting the third ultrasonic wave to receiving the third ultrasonic wave having a predetermined intensity or more;
(D) The tracking system according to claim 1, wherein a reflection state detection process including a step of determining information on the time T based on the time d is executed.
前記時間Tは、前記時間dに調整時間Mを加えた時間とされる請求項3に記載の追尾システム。   The tracking system according to claim 3, wherein the time T is a time obtained by adding an adjustment time M to the time d. 前記自走体は、前記自走体と前記トランスポンダとの間を超音波が往復するのに要すると予想される時間tを算出し、
前記時間Tは、前記時間dから前記時間tを減じて調整時間Mを加えた時間とされる請求項3に記載の追尾システム。
The self-propelled body calculates a time t expected to be required for ultrasonic waves to reciprocate between the self-propelled body and the transponder,
The tracking system according to claim 3, wherein the time T is a time obtained by subtracting the time t from the time d and adding an adjustment time M.
前記自走体は、
(A)前記物体で反射された前記第1の超音波を前記第1の超音波送受信装置で受信し、
(B)前記第1の超音波を送信してから所定の強度以上の前記第1の超音波を受信するまでに要する時間のうち最大の時間dを入手し、
(C)前記時間dに基づいて前記時間Tに関する情報を決定する、というステップを含む反射状況検知処理を実行する請求項1に記載の追尾システム。
The self-propelled body is
(A) The first ultrasonic wave reflected by the object is received by the first ultrasonic transmission / reception device,
(B) Obtaining the maximum time d from the time required to transmit the first ultrasonic wave until receiving the first ultrasonic wave having a predetermined intensity or higher,
(C) The tracking system according to claim 1, wherein a reflection state detection process including a step of determining information on the time T based on the time d is executed.
前記物体のうち前記自走体から所定の距離内にある物体の存在状況のみを考慮して前記時間Tを増減する請求項1に記載の追尾システム。   2. The tracking system according to claim 1, wherein the time T is increased or decreased in consideration of only the presence of an object within a predetermined distance from the self-propelled body among the objects. 前記第1の超音波は、前記時間Tに関する情報をパルス数によってコード化された状態で含む超音波パルスである請求項1に記載の追尾システム。   2. The tracking system according to claim 1, wherein the first ultrasonic wave is an ultrasonic pulse including information related to the time T in a state encoded by a pulse number. 前記第1の超音波は、前記時間Tに関する情報をパルスの位相によってコード化された状態で含む超音波パルスである請求項1に記載の追尾システム。   The tracking system according to claim 1, wherein the first ultrasonic wave is an ultrasonic pulse including information related to the time T in a state encoded by a phase of the pulse. 前記反射状況検知処理を1回行ったのち前記位置推定処理を1回以上行うサイクルを繰り返す請求項1に記載の追尾システム。   The tracking system according to claim 1, wherein a cycle in which the position estimation process is performed once or more is repeated after the reflection state detection process is performed once. 前記移動体が人であり、前記自走体がカートである請求項1に記載の追尾システム。   The tracking system according to claim 1, wherein the moving body is a person and the self-propelled body is a cart. 前記第1の超音波の周波数と前記第2の超音波の周波数との差が、10kHz以下である請求項1に記載の追尾システム。   The tracking system according to claim 1, wherein a difference between the frequency of the first ultrasonic wave and the frequency of the second ultrasonic wave is 10 kHz or less. 移動体に配置されたトランスポンダと前記トランスポンダの位置を推定して前記トランスポンダを追尾する自走体とを含む追尾システムに用いられる自走体において、
超音波送受信装置を備え、
(I)時間T(0≦T)に関する情報を含む第1の超音波を前記超音波送受信装置から送信し、
(II)前記第1の超音波の受信から前記時間Tの経過後に前記第1の超音波に対する応答信号として前記トランスポンダから送信された第2の超音波を前記超音波送受信装置で受信することによって前記トランスポンダの位置を推定する、というステップを含む位置推定処理を実行し、
前記時間Tは、前記第2の超音波が、前記自走体の周囲に存在する物体によって反射されて前記超音波送受信装置で受信される前記第1の超音波と識別可能となるように設定され、
前記物体の存在状況に応じて前記時間Tが増減されるように、前記物体の存在状況に応じて前記時間Tに関する情報が決定されることを特徴とする自走体。
In a self-propelled vehicle used in a tracking system including a transponder arranged in a moving object and a self-propelled vehicle that estimates the position of the transponder and tracks the transponder,
Equipped with an ultrasonic transceiver,
(I) transmitting a first ultrasonic wave including information related to time T (0 ≦ T) from the ultrasonic wave transmitting / receiving device;
(II) By receiving the second ultrasonic wave transmitted from the transponder as a response signal to the first ultrasonic wave after the elapse of the time T from the reception of the first ultrasonic wave by the ultrasonic transmitting / receiving apparatus. Performing a position estimation process including the step of estimating the position of the transponder;
The time T is set so that the second ultrasonic wave can be discriminated from the first ultrasonic wave reflected by an object existing around the self-propelled body and received by the ultrasonic transmission / reception device. And
The self-propelled vehicle according to claim 1, wherein information relating to the time T is determined according to the presence state of the object so that the time T is increased or decreased according to the presence state of the object.
(a)前記超音波送受信装置から第3の超音波を送信し、
(b)前記物体で反射された前記第3の超音波を前記超音波送受信装置で受信し、
(c)前記第3の超音波を送信してから所定の強度以上の前記第3の超音波を受信するまでに要する時間のうち最大の時間dを入手し、
(d)前記時間dに基づいて前記時間Tに関する情報を決定する、というステップを含む反射状況検知処理を実行する請求項13に記載の自走体。
(A) transmitting a third ultrasonic wave from the ultrasonic transmitting / receiving device;
(B) The third ultrasonic wave reflected by the object is received by the ultrasonic wave transmitting / receiving device,
(C) obtaining a maximum time d from a time required for transmitting the third ultrasonic wave to receiving the third ultrasonic wave having a predetermined intensity or more;
The self-propelled body according to claim 13, wherein a reflection state detection process including a step (d) of determining information on the time T based on the time d is performed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012230060A (en) * 2011-04-27 2012-11-22 Saxa Inc Ultrasonic distance measurement system
KR101255024B1 (en) 2011-10-24 2013-04-17 한국과학기술연구원 Relative localization system and method using ultrasonic sensor
CN108549410A (en) * 2018-01-05 2018-09-18 灵动科技(北京)有限公司 Active follower method, device, electronic equipment and computer readable storage medium

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