JP2016042086A - データ伝送と距離測定を同時に行う方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の装置と第２の装置の間でデータ伝送と距離測定を同時に行う方法を提供する。
【解決手段】第１の装置１４と第２の装置２２がそれぞれ、光学的なデータ伝送用に構成された発信装置１６，２４と、光学的なデータ受信用に構成された受信装置１８，２６と、発信装置及び受信装置と結合された制御ユニットとを有し、各制御ユニットが所定の内部クロックを有している。第１の装置１４から第２の装置２２へ第１のデータ信号が伝送され、第２の装置２２から第１の装置１４へ第２のデータ信号が伝送され、それらの伝送されたデータ信号に基づいて第１の装置と第２の装置との間の距離が算出される。その際、前記データ信号のうち１つのデータ信号のエッジの、その都度の内部クロックに対する時間的な変位が複数回測定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１の装置と第２の装置の間でデータ伝送と距離測定を同時に行う方法であって、第１の装置と第２の装置がそれぞれ、光学的なデータ伝送用に構成された発信装置と、光学的なデータ受信用に構成された受信装置と、発信装置及び受信装置と結合された制御ユニットとを有し、各制御ユニットが所定の内部クロックを有しているような方法に関する。

例えば無人搬送車、特に棚を用いた物品自動出納装置（Regalbediengeraet；ＲＢＧ）では、制御データやセンサデータ等を伝送するために、車両への連続的なデータ伝送を可能にすることが不可欠である。

そのためには無人搬送車ができるだけ正確に自身の場所を特定できる必要がある。

これに関して特許文献１に光学的な距離又は間隔の測定と無線による並行的なデータ伝送が開示されている。

反射光の伝播時間測定又は三角測量に基づく距離測定法が特許文献２、３及び４から知られている。特許文献５には、距離測定のために受信信号のエッジ（信号の立ち上がり部又は立ち下がり部）の時間位置を複数回評価し、その時間位置をより正確に特定することが記載されている。

DE 10 2008 059 819 B4 US 6,765,495 B1 WO 99/60629 EP 1 980 870 A1 US 2014/0009340 A1

反射光に基づいて距離測定を行うには、反射光を受信するための装置を構成する必要がある。また、それに対応する反射器を設ける必要もある。その結果、組み立てコストが高くならざるを得ない。その上、距離が増大しつつある状況で反射光が戻ってくると距離測定の精度が不十分になる可能性がある。

本発明の基礎を成す課題は、可能な限り低いハードウエアのコストで実装可能であり、同時に高精度の距離測定を保証するような、データ伝送と距離測定の同時実行方法を提示することである。

前記課題は請求項１に記載の方法により解決され、特に、第１の装置から第２の装置へ第１のデータ信号が伝送され、第２の装置から第１の装置へ第２のデータ信号が伝送され、それらの伝送されたデータ信号に基づいて第１の装置と第２の装置との間の距離が算出されることにより解決される。好ましくはその際、前記データ信号のうち１つのデータ信号のエッジの、その都度の内部クロックに対する時間的な変位が複数回測定される。

上記本発明の基礎にあるのは、どのみち伝送されるデータ信号を距離測定にも利用できるという知見である。これによれば、例えば距離測定用の別の受信器のための追加的なハードウエアのコストは必要ない。従って、本発明に係る方法は低コストで実施可能であり、しかも必要な装置を小型で省スペースな構成にすることを可能にする。

第１のデータ信号及び第２のデータ信号は特にペイロード（例えば無人搬送車に対する制御データ）を含む。この場合、第１のデータ信号は第２のデータ信号と異なるものとなる。従って、第１又は第２の装置上で単純にデータ信号が反射されるわけではない。両装置の間でデータ信号とともに伝送される情報はオン／オフ・キーイング（ＯＯＫ）により二値符号化することができる。つまり、二値の「１」が伝送されるときに送信装置の発光器をオンにし、二値の「０」が伝送されるときにオフにするのである。発光器はレーザ、特にレーザダイオードとして構成することができる。この場合、８ｂ１０ｂ符号のようなライン符号が利用できる。ライン符号を利用すれば制御シーケンスをデータ信号内へ組み込むことができる。

以上のように、本発明では、単一の通信路、つまり両装置の間のデータ伝送に用いられる通信路だけを用いて、データ伝送と距離測定の両方が実現される。両装置の間にポイントツーポイント接続が確立される。

特にデータ信号は１００メガビット／秒のデータ転送速度を有することができる。これには、距離測定のために複数のデータビットを評価に利用できるという利点がある。その結果、距離測定を非常に高速且つ正確に行うことができる。

距離測定のために、第１の装置から第２の装置へ又はその逆方向への１データビットのデータ信号を送信するのに必要な時間を測定することができる。このようにすれば、光により伝送されるデータ信号の一定の伝播速度（つまり光速）から第１の装置と第２の装置の間の距離を算出できる。これは、例えばそれに対応した構成を有する制御ユニットにより実行できる。

この場合、制御ユニットをＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）として構成することが有利である。なぜなら、ＦＰＧＡにおいては通常、ほぼ一定のゲート遅延又は論理遅延を簡単に確定し、考慮することができるため、距離測定をより正確に行うことができるからである。

本発明の他の有利な実施形態は、明細書、図面及び従属請求項から読み取ることができる。

第１の有利な実施形態では、第１の装置の内部クロック及び第２の装置の内部クロックが、特に第１及び第２の装置に対する異なる周波数の選択により、時間的に相互にずれている。内部クロックのずれに基づき、受信信号の連続する各データビットが受信側の装置の内部クロックに対してそれぞれ異なる相対位置において受信される。これは、データビットのエッジが、そのときの装置の内部クロックのエッジに対して、それぞれ特定の位相位置ないし特定の時間的な変位を示すということを意味している。データ信号中でその次に現れるデータビットのエッジは、前記のずれにより、内部クロックのエッジに対して、前のエッジとは異なる変位を示す。これにより、例えば繰り返される矩形状のデータ信号を、各データビットのエッジに関して異なる相対位置において、つまりより正確に、サンプリングすることが可能となる。こうして距離測定の精度が高められる。

特に第１の装置と第２の装置の内部クロックの周波数の差（つまり同調ずれ）は１００ｐｐｍ未満（つまり１万分の１未満）とすることができる。同調ずれは既知ないし事前に定められるか、運転中に例えば第１の装置と第２の装置の間の時刻の同期を通じて測定することができる。

内部クロックの周波数に差があると、内部クロックの連続的な変動（うなり）が生じることになる。

第１の装置と第２の装置は同一の構成とすることができる。この場合、部品の製造公差だけで内部クロックの間に十分なずれが相互に生じうる。

別の有利な実施形態では、伝送されたデータ信号が第１及び／又は第２の装置において受信される際、該信号に可変の遅延が与えられる。この遅延は、先に述べた内部クロックのずれの代わりに、又はそれに加えて、各時点の内部クロックのエッジに対するデータビットのエッジの時間変位を生成するために利用することができる。例えばこの遅延はＤＤＲ３−ＲＡＭにおける可変Ｉ／Ｏ遅延のようなやり方で生じさせることができる。この遅延を変えることで、内部クロックのエッジに対するデータビットのエッジの位相位置を様々に変えること、つまり人為的にジッタを生成することができる。

好ましくは、前記時間的なずれの大きさ及び／又は前記遅延の長さが本発明の方法の実行中に変更される。これにより、例えば受信レベルが低い場合に遅延を小さくする等、状況に応じたサンプリング時点の適合化が可能となる。あるいは、サンプリング時点を各時点の信号雑音比（ＳＮ比）に依存させてもよい。

特に好ましくは、受信装置により受信されたデータ信号がオーバーサンプリングされ、特に少なくとも８倍、好ましくは少なくとも１６倍のオーバーサンプリングが行われる。オーバーサンプリングにより、データ信号のエッジの位置の特定、そして各々のエッジの到達時刻の特定を明らかに高い精度で行うことができる。これにより、第１の装置と第２の装置の間の距離をより正確に測定できる。特に、各時点に受信されたデータ信号が１ビットＡ／Ｄ変換器（例えばＦＰＧＡの入力比較器）でデジタル化ないしサンプリングされる。例えば、データ転送速度が１５０ＭＨｚであれば、第１及び第２のデータ信号を２．４ＧＨｚのサンプリング周波数でサンプリングすることができる。

特に好ましくは、内部クロックに対するデータ信号のエッジの時間的な変位が複数回測定される。高精度の距離測定にはデータ信号のエッジの到達時刻をできるだけ正確に特定することが不可欠である。複数回の算定と内部クロックのずれに基づき、連続するデータビットが受信側の装置の内部クロックを基準として異なる時点にサンプリングされる。その際、データビットは発信側の装置により該装置の内部クロックに合わせて発信され、それに従って周期的に繰り返される。周期的に連続して到来する複数のデータビットをサンプリングすれば、内部クロックのずれに基づいて、本来のサンプリング周波数に基づく場合よりも正確にデータ信号のサンプリングを行うことができる。これによりいわゆるサブサンプリングの精度が達成される。

複数の連続するデータビットのサンプリングにより、データストリームのエッジの変位を数ピコ秒のレベルまで正確に算出することができる。これにより第１の装置と第２の装置の間の距離を数ミリメートルの精度で測定できる。エッジの変位がより正確に求まれば、それだけ高い測定精度で両装置の間の距離を求めることができる。

データ信号のエッジの時間的な変位を測定するために、データ信号の全データビットを考慮することが原理的に可能である。そうすれば、時間的な変位の測定をより短時間で実行できる。

好ましくは、計算上の変位を確定する処理が、内部クロックに対するデータ信号のエッジの測定された変位の所定数の値に対する統計的な評価処理を含む。これは、データ信号のエッジの変位を前述の方法で複数回、例えば５１２回、１０２４回又は２０４８回測定した後、その５１２個、１０２４個又は２０４８個の測定値を統計的に評価し、その結果から計算上の変位を得る、ということを意味する。多数の測定値の統計的な評価により測定誤差が最小化されるため、計算上の変位は個々の測定された変位に比べて明らかに高い精度を有する。

内部クロックの相互のずれは、例えば該内部クロックが１つの内部クロックの時間的な長さの１０２４分の１だけ互いにずれるように選択することができる。このようにすれば、内部クロックの各エッジに対して１０２４個の相対位置で受信データビットのサンプリングが可能となる。

更に好ましくは、前記統計的な評価処理が、前記測定された変位の所定数の値をヒストグラムの形で集計する処理を含み、前記計算上の変位を確定する処理が特に前記ヒストグラムの重心の算出を含む。つまり、エッジの実際の位置、即ち計算上の変位をより正確に確定するために、測定された変位の個々の値からヒストグラムが形成される。特にヒストグラムの重心を算出することができるのは、エッジが実際に位置する可能性が最も高い場所は重心だからである。

更に、前記ヒストグラムは第１の装置及び第２の装置の内部クロックのずれの分だけ補正されていてもよい。これは、データ信号のエッジの時間的な位置を、補正された内部クロックに基づいてヒストグラムに登録してもよいということである。

前記ヒストグラムに登録される測定値の数は変更可能に構成されていてもよい。つまり、前記ヒストグラムの幅を広く又は狭く選択してもよい。測定値の数の選択を測定値の質と関連付けて行ってもよい。更にこの測定値の質を、後段に接続された統計評価用のカルマンフィルタに利用してもよい。

本発明の更に別の好ましい実施形態では、前記計算上の変位を確定する処理が２つ以上のヒストグラムの重心間の線形回帰計算を含む。この方法により計算上の変位を更に正確に確定し、その変位から第１の装置と第２の装置の間の距離をより正確に算定することができる。より精度を高めるため、線形回帰により確定した計算上の変位の複数の値の平均を更に求めてもよい。

更に別の有利な実施形態では、第１の装置と第２の装置の間の距離を算出する前に該第１及び第２の装置のシステム時刻を同期させる。この同期は、一方の装置から他方の装置へのデータビットの絶対的な伝送時間を測定可能にするために役立つ。絶対的な伝送時間から第１の装置と第２の装置の間の距離を大まかに測定できる。大まかな測定値に上乗せして更に計算上の変位を確定することにより装置の距離を非常に正確に測定することができる。つまり、絶対的な伝送時間の算出は多義性の解消に役立つ。なぜなら、内部クロックのエッジに対するデータ信号のエッジの変位だけに基づいて距離の絶対値を計算することはできないからである。

前記同期では、第１の装置及び第２の装置のそれぞれにおけるシステム時刻用の２つのカウンタの計数値が同一になるようにする。各内部クロックは独立しているので（いわゆる「自走クロック（free-running clocks）」）、同期プロセスの後は各計数値が互いに離れてゆく。

好ましくは、システム時刻の同期のために、第１及び第２の装置のそれぞれ一方から他方の装置へ、その都度の発信側の装置のシステム時刻を基準とする発信時点を含む第１の通知と、その都度の該第１の通知の受信側の装置のシステム時刻を基準とする該第１の通知の受信時点を含む第２の通知とが送信される。以下では第１の装置が出す第１の通知をＳ１、第２の装置が出す第１の通知をＳ２、第１の装置が出す第２の通知をＥ１、第２の装置が出す第２の通知をＥ２で表す。またその都度の通知に含まれる発信時点又は受信時点も、簡単のため以下ではＳ１、Ｓ２、Ｅ１又はＥ２で表す。つまり、例えば第１の装置が出す第１の通知の発信時点は、その時点を伝えるために用いられる通知に対応してＳ１で表される。第２の装置が出す第１の通知の発信時点は、該第２の装置が出す第１の通知とともに伝えられるが、この時点はＳ２で表される。第２の装置から送信された第１の通知の、第１の装置における受信時点はＥ１で表される（この時点は通知Ｅ１とともに第１の装置から第２の装置へ伝えられる）。同様に、第１の装置から送信された第１の通知の、第２の装置における受信時点はＥ２で表される（この時点は通知Ｅ２とともに第２の装置から第１の装置へ伝えられる）。以上の関係については図２及びそれを用いた後の詳細な説明を参照されたい。

システム時刻の同期は、例えば計算上の変位が確定される度に、及び／又は、周期的に所定時間が経過する度に実行することができる。好ましくは第１の通知がほぼ同時に送信される。これは少なくとも１回目の同期の完了後には可能である。

別の有利な実施形態では、第１及び第２の装置のシステム時刻のずれが、［（Ｅ２−Ｓ１）＋（Ｓ２−Ｅ１）］／２という式で計算される。第１及び第２の装置にはそれぞれ４つの時点が分かっているから、システム時刻のずれ（「オフセット」とも呼ばれる）は計算可能である。例として以下では第１の装置について説明を行う。この説明において、各時点は常にその都度の装置のシステム時刻を参照している。

第１の装置には該装置が第１の通知を送信した時点（Ｓ１）が分かっている。更に、第１の装置は第２の装置から、該第２の装置が出した第１の通知の発信時点（Ｓ２）を受け取る。また、第２の装置が出した第１の通知の受信時点（Ｅ１）も第１の装置には分かっている。最後に第１の装置は、該第１の装置が出した第１の通知の第２の装置における受信時点（Ｅ２）を、第２の装置から通知される。

以上から２つの方程式が得られる。
（１）Ｅ２−Ｓ１＝オフセット＋伝送時間
（２）Ｅ１−Ｓ２＝伝送時間−オフセット

第１の装置から第２の装置への伝送時間が第２の装置から第１の装置への伝送時間と等しいと仮定すると、上記２つの式をオフセット即ちシステム時刻のずれについて解くことができる。その結果、オフセットを表す式は［（Ｅ２−Ｓ１）＋（Ｓ２−Ｅ１）］／２となる。こうして４つの通知の交換を通じてシステム時刻のずれを測定することができる。それらの通知はその都度のデータ信号を用いて伝送される。

好ましくは第１又は第２の装置のシステム時刻が前記ずれの分だけ修正される。この修正の後、両方のシステム時刻はほぼ同一となり、同期が完了する。

特に好ましくは、計算上の変位、つまりサブサンプリングの変位が前記第１の通知の受信時点（Ｅ１、Ｅ２）に加算される。このようにすればシステム時刻の同期の精度が一層高まる。特に、計算上の変位が受信時点（Ｅ１、Ｅ２）の伝送の際にその少数位として添えられる。

本発明の方法を実行する際、例えば、最初に第１の装置と第２の装置のシステム時刻の同期を行うことができる。その後はシステム時刻の相互の連続的なずれに基づき、内部クロックの１クロックの間に、例えば１０２４個の異なる位置において１０２４個のデータビットをサンプリングする。測定された変位についての１０２４個の値の統計的な評価に基づいて計算上の変位が確定され、その計算上の変位の２つの値の間の一次補間により、第１の装置と第２の装置の間の距離が特定される。その際、同期の行われた時点を考慮してもよい。

好ましくは、２つのヒストグラムの評価値の間で一次補間を行う代わりに、複数（例えば８又は１６）のヒストグラムの評価結果から最小二乗推定量を用いて線形近似を行ってもよい。これにより統計的な測定誤差を低減することができる。

データ信号の転送速度が高いこと、そして計算上の変位の確定（そして第１の装置と第２の装置の間の距離の測定）のためにペイロードを利用することから、データ伝送を中断することなく極めて高速且つ正確に距離を測定することができる。その距離は、例えばミリ秒未満の範囲、つまりミリメートルレベルの精度で測定することができる。

本発明は更に第１の装置と第２の装置を用いてデータ伝送と距離測定を同時に行うシステムにも関する。そのシステムの第１の装置と第２の装置はそれぞれ、光学的なデータ伝送用に構成された発信装置、光学的なデータ受信用に構成された受信装置、及びそれぞれの発信装置及びそれぞれの受信装置と結合された制御ユニットを備え、該制御ユニットはそれぞれ所定の内部クロックで以て駆動可能である。そしてこのシステムは、第１の装置と第２の装置がそれぞれ相互にデータ信号を伝送するように構成されていること、そして少なくとも１つの制御ユニットがそれらの伝送されるデータ信号に基づいて第１の装置と第２の装置の間の距離を算出するように構成されていることを特徴としている。好ましくはその際、前記データ信号のうち１つのデータ信号のエッジの、その都度の内部クロックに対する時間的な変位が複数回測定される。

更に本発明は、前述のようなシステムと無人搬送車とを含む無人搬送車システム、特に棚を用いた物品自動出納装置に関する。その無人搬送車システムは、前記第１の装置が無人搬送車に装備され、前記第２の装置が固定的に設置されていることを特徴とする。特に自動出納装置（ＲＢＧ）には光学的なデータ伝送が好適である。なぜなら、ＲＢＧは通常、真っ直ぐな通路に沿って棚に平行に走行するからである。それゆえ、光学的データ伝送のための、第１の装置と第２の装置の間の見通し線を簡単に維持することができる。データ伝送に加えて距離の測定、そしてＲＢＧの位置の測定が可能であることから、ＲＢＧに位置測定のための追加手段を設けなくて済む。それゆえＲＢＧを安価に効率よく製造し、運転することができる。

それ以外の点では、本発明に係る方法に関する記述事項が本発明に係るシステム並びに本発明に係る無人搬送車システムにも当てはまる。

以下、本発明について、図面を参照しつつ、あくまで模範例として説明を行う。

本発明に係る無人搬送車システムの概略図。 第１の装置と第２の装置のシステム時刻を同期させるための通知の送信方法を示す図。 データ信号の複数のエッジのサンプリングを分かりやすく示す図。 計算上の変位を確定するためのヒストグラムを測定された変位の値の頻度とともに示す図。

図１は無人搬送車である自動出納装置（ＲＢＧ）１２を備える無人搬送車システム１０を概略的に示している。ＲＢＧ１２には第１の発信装置１６及び第１の受信装置１８を含む第１の装置１４が取り付けられている。第１の発信装置１６はレーザ（図示せず）を備えている。第１の受信装置１８はフォトダイオード（図示せず）を含んでいる。

第１の装置１４は更に第１の発信装置１６及び第１の受信装置１８と電気的に結合された制御ユニット（これも図示せず）を含んでいる。

例えば壁２０の上に第２の装置２２が固定的に取り付けられている。第２の装置２２は第１の装置１４と同様に構成されており、第２の発信装置２４、第２の受信装置２６及び制御ユニットを含んでいる。

第１の装置１４及び第２の装置２２は、第１の発信装置１６のレーザが、光線を用いて伝送される第１のデータ信号２７ａを第２の受信装置へ伝送する、というように位置合わせされている。それに対応して第２の発信装置２４のレーザは第２のデータ信号２７ｂを第１の受信装置１８へ伝送する。

第１のデータ信号２７ａ及び第２のデータ信号２７ｂはともに１つの伝送路２８を形成し、この伝送路を通じて、二値符号化されたペイロードが例えば矩形パルスを用いて伝送される。

第１の装置１４及び第２の装置２２の各制御ユニットの内部クロックは互いに僅かにずれていてもよい。

第１の装置１４と第２の装置２２のシステム時刻を調整するために、図２に概略的に示した通知が両装置１４及び２２の間で伝送される。図２に示した例では第１及び第２の装置１４及び２２のシステム時刻が６８ナノ秒（ｎｓ）だけずれている。即ち、オフセットが６８ｎｓである。また、伝送路２８を通じた通知の伝送時間は図２の例では２ナノ秒である。なお、模範例として示したこれらの時間は単なる具体例に過ぎず、本発明を実際の構成においては明らかにこれらと異なる時間となり得ることは自明である。

時点ゼロにおいて、図２の左側に描かれた第１の装置１４から右側に描かれた第２の装置２２へ、発信時点（０ｎｓ）を含む第１の通知Ｓ１が送信される。この通知が２ｎｓ後に第２の装置２２により受信される。その時点における第２の装置２２のシステム時刻は７０ｎｓである。第２の装置２２のシステム時刻で７２ｎｓのときに第２の装置２２が同様に第１の通知Ｓ２を第１の装置１４へ送信する。この通知もまた２ｎｓ後に、第１の装置１４のシステム時刻６ｎｓにおいて該装置に達する。

続いて第１の装置１４が第２の通知Ｅ１を第２の装置２２へ伝送する。この通知において、前記通知Ｓ２がシステム時刻６ｎｓにおいて受信されたことが第２の装置２２に伝えられる。更に第２の装置２２が第２の通知Ｅ２を第１の装置１４へ伝送し、前記第１の通知Ｓ１がシステム時刻７２ｎｓにおいて受信されたことを第１の装置１４に伝える。なお、第２の通知Ｅ１及びＥ２の送信時点は何の役割も果たさないので、図２には正確に示されていない。

続いて第１の装置１４が、Ｏｆｆｓｅｔ＝［（Ｅ２−Ｓ１）＋（Ｓ２−Ｅ１）］／２という式によりオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ）を計算する。その結果、オフセットは６８ｎｓとなる（［（７０ｎｓ−０ｎｓ）＋（７２ｎｓ−６ｎｓ）］／２）。続いて第１の装置１４は自らのシステム時刻を６８ｎｓだけ進める。これにより、第１の装置１４と第２の装置２２のシステム時刻が同期した状態となる。

図３にデータ信号の様々なデータビットのエッジをサンプリングする方法を分かりやすく示す。これは、例えば第１の装置１４の第１の受信装置１８により受信された信号である。図の横軸に時間（ｔ）、縦軸にデータ信号の振幅（Ａ）をとっている。エッジのサンプリングは、エッジの時間的な位置を正確に把握し、その位置から第１及び第２の装置１４及び２２の距離を算出するために役立つ。データ信号は第１の受信装置１８により１６倍のレートでオーバーサンプリングされる。

図３にはデータ信号のデータビットのエッジの部分的な信号推移３０が描かれている。この信号推移３０は、周期的に繰り返し出現して順次サンプリングされる多数のエッジを表している。これらのエッジは「重なり合って」描かれている。即ち、図では１つのエッジしか見えない。

これら連続するエッジがそれぞれ異なる位置でサンプリングされる。最初のエッジは、第１のサンプリング時点３２ａからずれた第２のサンプリング時点３２ｂでサンプリングされる。第１及び第２のサンプリング時点３２ａ及び３２ｂの間のずれは、第１の装置１４及び第２の装置２２の内部クロックの僅かな違いから生じる。図示した例では、第２の装置２２は等間隔でエッジを送信するが、サンプリング時点はエッジ毎に少しずつずれる。

図３では模範例として更に第３のサンプリング時点３２ｃ、第４のサンプリング時点３２ｄ及び第５のサンプリング時点３２ｅも描かれている。これらはそれぞれ先行するサンプリング時点から僅かにずれている。サンプリング時点３２ａ〜３２ｅの間のずれはそれぞれ同じ時間間隔になる。

分かりやすく説明するため、図３には５個のサンプリング時点３２ａ〜３２ｅしか描かれていないが、実際には例えば互いにずれた１０２４個の異なるサンプリング時点においてエッジのサンプリングを行うことができる。この場合、連続する１０２４個のエッジが用いられる。

１０２４個の異なるサンプリング点においてサンプリングを行うと、例えば測定誤差や異なるサンプリング時点に対する発信時点の変動により、エッジの認識の際に様々な頻度が生じる。これらの頻度は例えばヒストグラム３４を用いて統計的に評価することができる。

このようなヒストグラム３４を図４に示す。このヒストグラム３４において、横座標は１６倍のオーバーサンプリングを行った場合の受信装置の２つのサンプリング時点間の時間Ｔを示している。ヒストグラム３４の境界は左の境界線３６ａと右の境界線３６ｂにより表されている。左右の境界線３６ａ及び３６ｂの時間的な距離は、図３のサンプリング時点３２ａ〜３２ｅのうち隣接する２つの時点の時間的な距離の１０２４倍に相当する。

ヒストグラム３４の縦座標は認識されたエッジの頻度を示しており、サンプリングが１回だけであれば、この頻度は１０２４個の異なるサンプリング点毎に０又は１のいずれかとなる。例として図４ではエッジが認識されたサンプリング点が１１個描かれている。左の境界線３６ａとエッジが認識された各サンプリング点との間の距離が測定された変位である。

あるいは、ヒストグラム３４の内容が値の個数つまり「ビン」であってもよい。この場合、ビンの数がオーバーサンプリングの度合いに相当する。この場合、例えば１０２４回分のサンプリングの結果がヒストグラム３４に入力されたら、ヒストグラム３４の評価が行われる。

認識されたエッジの頻度と位置からヒストグラム３４の重心３８を計算することができる。左の境界線３６ａから重心３８までの時間的な変位４０が、エッジの実際の時間的な位置をより高い確からしさで示す。つまりこの時間的な変位４０が計算上の変位とも呼ばれる。

エッジの位置、即ち計算上の変位から、若しくは評価された複数のヒストグラムの内挿から、最終的にＲＢＧ１２の位置を非常に高い精度で計算することができる。

１０…無人搬送車システム
１２…棚を用いた物品自動出納装置（ＲＢＧ）
１４…第１の装置
１６…第１の発信装置
１８…第１の受信装置
２０…壁
２２…第２の装置
２４…第２の発信装置
２６…第２の受信装置
２７ａ…第１のデータ信号
２７ｂ…第２のデータ信号
２８…伝送路
３０…信号推移
３２ａ…第１のサンプリング時点
３２ｂ…第２のサンプリング時点
３２ｃ…第３のサンプリング時点
３２ｄ…第４のサンプリング時点
３２ｅ…第５のサンプリング時点
３４…ヒストグラム
３６ａ、３６ｂ…境界線
３８…重心
４０…時間的な変位
Ｓ１…第１の装置の第１の通知、ないし該通知とともに伝えられる、第１の装置の第１の通知の発信時点
Ｓ２…第２の装置の第１の通知、ないし該通知とともに伝えられる、第２の装置の第１の通知の発信時点
Ｅ１…第１の装置の第２の通知、ないし該通知とともに伝えられる、第１の装置における第２の装置の第１の通知の受信時点
Ｅ２…第２の装置の第２の通知、ないし該通知とともに伝えられる、第２の装置における第１の装置の第１の通知の受信時点

Claims (15)

1. 第１の装置（１４）と第２の装置（２２）の間でデータ伝送と距離測定を同時に行う方法であって、前記第１の装置（１４）と前記第２の装置（２２）がそれぞれ、光学的なデータ伝送用に構成された発信装置（１６、２４）と、光学的なデータ受信用に構成された受信装置（１８、２６）と、前記発信装置（１４、２４）及び前記受信装置（１８、２６）と結合された制御ユニットとを有し、各制御ユニットが所定の内部クロックを有しているような方法において、
   前記第１の装置（１４）から前記第２の装置（２２）へ第１のデータ信号（２７ａ）が伝送され、前記第２の装置（２２）から前記第１の装置（１４）へ第２のデータ信号（２７ｂ）が伝送され、それらの伝送されたデータ信号（２７ａ、２７ｂ）に基づいて前記第１の装置（１４）と前記第２の装置（２２）との間の距離が算出され、前記データ信号（２７ａ、２７ｂ）のうち少なくとも１つのデータ信号のエッジの、その都度の内部クロックに対する時間的な変位が複数回測定されることを特徴とする方法。
2. 前記第１の装置（１４）の内部クロック及び前記第２の装置（２４）の内部クロックが、特に該第１及び第２の装置（１４、２２）に対する異なる周波数の選択により、時間的に相互にずれていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記伝送されたデータ信号（２７ａ、２７ｂ）が前記第１及び／又は第２の装置（１４、２２）において受信される際、該信号に可変の遅延が与えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記時間的なずれの大きさ及び／又は前記遅延の長さが本方法の実行中に変更されることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記受信装置（１８、２６）により受信されたデータ信号がオーバーサンプリングされ、特に少なくとも８倍、好ましくは少なくとも１６倍のオーバーサンプリングが行われることを特徴とする請求項１〜４の少なくとも１つに記載の方法。
6. 計算上の変位を確定する処理が、内部クロックに対するデータ信号のエッジの測定された変位（４０）の所定数の値に対する統計的な評価処理を含むことを特徴とする請求項１〜５の少なくとも１つに記載の方法。
7. 前記統計的な評価処理が、前記測定された変位の所定数の値をヒストグラム（３４）の形で集計する処理を含み、前記計算上の変位（４０）を確定する処理が特に前記ヒストグラム（３４）の重心（３８）の算出を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記計算上の変位（４０）を確定する処理が２つ以上のヒストグラム（３４）の重心（３８）間の線形回帰計算を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記第１の装置（１４）と前記第２の装置（２２）の間の距離を算出する前に該第１及び第２の装置（１４、２２）のシステム時刻を同期させることを特徴とする請求項１〜８の少なくとも１つに記載の方法。
10. システム時刻の同期のために、前記第１及び第２の装置（１４、２２）のそれぞれ一方から他方の装置（１４、２２）へ、
    その都度の発信側の装置（１４、２２）のシステム時刻を基準とする発信時点を含む第１の通知（Ｓ１、Ｓ２）と、
    その都度の該第１の通知（Ｓ１、Ｓ２）の受信側の装置（１４、２２）のシステム時刻を基準とする該第１の通知（Ｓ１、Ｓ２）の受信時点を含む第２の通知（Ｅ１、Ｅ２）と
    が送信されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記第１及び第２の装置（１４、２２）のシステム時刻のずれが、［（Ｅ２−Ｓ１）＋（Ｓ２−Ｅ１）］／２という式で計算されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１又は第２の装置（１４、２２）のシステム時刻が前記ずれの分だけ修正されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記計算上の変位（４０）が前記第１の通知（Ｓ１、Ｓ２）の受信時点に加算されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法。
14. 第１の装置（１４）と第２の装置（２２）を用いてデータ伝送と距離測定を同時に行うシステムであって、前記第１の装置（１４）と前記第２の装置（１８）はそれぞれ、光学的なデータ伝送用に構成された発信装置（１６、２４）、光学的なデータ受信用に構成された受信装置（１８、２６）、及びそれぞれの発信装置（１６、２４）及びそれぞれの受信装置（１８、２６）と結合された制御ユニットを備え、該制御ユニットはそれぞれ所定の内部クロックで以て駆動可能であるようなシステムにおいて、
    前記第１の装置（１４）と前記第２の装置（２２）がそれぞれ相互にデータ信号（２７ａ、２７ｂ）を伝送するように構成され、少なくとも１つの制御ユニットがそれらの伝送されるデータ信号（２７ａ、２７ｂ）に基づいて前記第１の装置（１４）と前記第２の装置（２２）の間の距離を算出するように構成され、前記データ信号（２７ａ、２７ｂ）のうち少なくとも１つのデータ信号のエッジの、その都度の内部クロックに対する時間的な変位が複数回測定されることを特徴とするシステム。
15. 請求項１４に記載のシステムと無人搬送車（１２）とを含む無人搬送車システム（１０）、特に棚を用いた物品自動出納装置において、
    前記第１の装置（１４）が前記無人搬送車に装備され、前記第２の装置（２２）が固定的に設置されていることを特徴とする無人搬送車システム。

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