JP2940234B2 - Velocity distance measuring device using spatial filter - Google Patents

Velocity distance measuring device using spatial filter

Info

Publication number
JP2940234B2
JP2940234B2 JP17811991A JP17811991A JP2940234B2 JP 2940234 B2 JP2940234 B2 JP 2940234B2 JP 17811991 A JP17811991 A JP 17811991A JP 17811991 A JP17811991 A JP 17811991A JP 2940234 B2 JP2940234 B2 JP 2940234B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase difference
phase
spatial filter
calculating
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP17811991A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0526682A (en
Inventor
昌克 野村
潤一 下村
充孝 堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Original Assignee
Meidensha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP17811991A priority Critical patent/JP2940234B2/en
Publication of JPH0526682A publication Critical patent/JPH0526682A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2940234B2 publication Critical patent/JP2940234B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Distances Traversed On The Ground (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は空間フィルタを用いて速
度または距離またはこれらの双方を測定する装置に関
し、測定精度を向上させるために改良したものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a velocity and / or a distance using a spatial filter, which has been improved to improve measurement accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、無人搬送車等の自動走行に当たっ
て走行路上に電磁誘導線や光学式反射テープを敷設して
走行ガイドを形成する方式や、車軸,計測輪にエンコー
ダやタコジェネレータを取り付けて、車輪の回転に応じ
たパルス又はアナログ電圧から無人車の速度,移動距離
を計測する方式がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the automatic traveling of an automatic guided vehicle or the like, a traveling guide is formed by laying an electromagnetic induction wire or an optical reflecting tape on a traveling path, or an encoder or a tachogenerator is attached to an axle or a measuring wheel. There is a method of measuring the speed and moving distance of an unmanned vehicle from a pulse or an analog voltage according to the rotation of a wheel.

【0003】しかしながら、これらの方式は路面に反射
テープ等を敷設する工事を必要なため走行路を変更する
毎にその工事を行わなければならず煩雑であり、また路
面の凹凸,外力によるスリップや車輪の摩耗により精度
良い計測が出来なかった。
However, these methods require construction work for laying a reflective tape or the like on the road surface, so that the work must be performed every time the traveling path is changed, which is troublesome. Accurate measurement was not possible due to wheel wear.

【0004】このため、外部からの誘導が不要で、かつ
非接触で移動距離を計測する方法として、空間フィルタ
を利用した速度距離測定方法が開発されている。
For this reason, as a method of measuring the moving distance in a non-contact manner without the need for external guidance, a velocity distance measuring method using a spatial filter has been developed.

【0005】この空間フィルタによる距離測定方法は図
3に示す装置構成により行われている。即ち、同図に示
すように、路面1からの反射光は光学系2を介して一次
元のラインセンサ(CCD)3により検出され、所定の
周期でサンプリングされて電気信号に変換される。光学
系2,ラインセンサ3は図示しない車体の底面に取り付
けられている。ラインセンサ3は光学変換素子を進行方
向に沿って一次元的に配列したものであり、明暗に応じ
た信号が順次出力される。
[0005] This distance measuring method using a spatial filter is performed by the apparatus configuration shown in FIG. That is, as shown in the figure, the reflected light from the road surface 1 is detected by a one-dimensional line sensor (CCD) 3 via an optical system 2, sampled at a predetermined cycle, and converted into an electric signal. The optical system 2 and the line sensor 3 are mounted on the bottom surface of a vehicle body (not shown). The line sensor 3 is one in which optical conversion elements are arranged one-dimensionally along the traveling direction, and signals according to light and dark are sequentially output.

【0006】ラインセンサ3からの出力信号Pは読出回
路4を通過し、A/D変換器6でデジタル信号のCCD
データに変換された後、空間フィルタ演算部5に入力さ
れる。空間フィルタ演算部5はこの出力信号を所定範囲
内で積分することにより、光学的にランダムな周波数か
ら構成される反射光から任意の所定の周波数成分を抽出
し、その時空列的な変化から、図4に示す位相空間にお
いて移動距離に対応するベクトルを求めるものである。
即ち、N画素からなるラインセンサ3からのCCDデー
タDi (i=1,2,…N)は荷重関数Si(i=1,
2,…N)と共に読み込まれて、添字の等しいものの積
が順次N回加えられることにより積和演算が行われ、積
和値bn が求められる。ここで、荷重関数Si とは図5
に示すように、正弦波関数とハニング関数との積として
ある。この正弦波関数はラインセンサの長さLの中にn
個の波数を有するもので、以下その波長p(=L/n)
をフィルタピッチとよぶ。
An output signal P from the line sensor 3 passes through a read circuit 4 and is converted by an A / D converter 6 into a digital signal CCD.
After being converted into data, it is input to the spatial filter operation unit 5. The spatial filter operation unit 5 integrates this output signal within a predetermined range, thereby extracting an arbitrary predetermined frequency component from the reflected light composed of optically random frequencies. This is for obtaining a vector corresponding to the moving distance in the phase space shown in FIG.
That is, the CCD data D i (i = 1, 2,... N) from the line sensor 3 composed of N pixels is represented by a weight function S i (i = 1, 2).
2,... N), and the products of the same suffix are sequentially added N times to perform a product-sum operation to obtain a product-sum value b n . Here, the load function Si is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the product is the product of the sine wave function and the Hanning function. This sine wave function has n in the length L of the line sensor.
And the wavelength p (= L / n)
Is called a filter pitch.

【0007】次に、荷重関数Ci (i=1,2,…N)が
読み込まれると、CCDデータDi (i=1,2,…
N)との間で、添字の等しいものの積が順次N回加えら
れることにより積和演算が行われ、積和値anが求めら
れる。ここで、荷重関数Ci とは図5に示すように、余
弦波関数とハニング関数との積としてある。
Next, when the load function C i (i = 1, 2,... N) is read, the CCD data D i (i = 1, 2,.
Between N), the product of equal subscript product-sum operation is performed by the added successively N times, Sekiwachi a n is obtained. Here, the weight function C i is a product of the cosine wave function and the Hanning function, as shown in FIG.

【0008】更に、積和値an ,bn はサンプリング毎
に求められるので、前回のサンプリングの積和値をa
n-1 ,bn-1 とし、今回のサンプリングの積和値を
n ,bn とすることにする。このようにすると、積和
値an-1 ,bn-1 、an ,bn を二次元の座標とする位
相空間内における各サンプリング時でのベクトルA1
2 は図4のように示される。従って、前回と今回のサ
ンプリング間における位相差Δφn は位相回転演算部7
で次式(1)のように求められる。
Further, since the sum-of-product values a n , b n are obtained for each sampling, the sum-of-product values of the previous sampling are calculated as a
n-1 and b n-1, and the product-sum value of the current sampling is a n and b n . In this manner, the vectors A 1 , at each sampling time in the phase space in which the product sum values a n−1 , b n−1 , a n , b n are two-dimensional coordinates.
A 2 is shown as FIG. Accordingly, the phase difference [Delta] [phi n between previous and current sampling phase rotation calculating unit 7
Is obtained as in the following equation (1).

【0009】[0009]

【数1】 Δφn =arctan{(bn-1 ・an −an-1 ・bn )/(an-1 ・an −bn-1 ・bn )} …式(1)[Number 1] Δφ n = arctan {(b n -1 · a n -a n-1 · b n) / (a n-1 · a n -b n-1 · b n)} ... formula (1)

【0010】ここで、移動距離x0 と上記位相差Δφn
とは比例関係にあり、その比例定数はフィルタピッチp
(=L/n)と2πとの比となるので、移動距離x0
速度Vとは次式(2),(3)のように求められる。但
し、1サンプリング間における位相差は1回転以内とす
る。
Here, the moving distance x 0 and the phase difference Δφ n
Is proportional to the filter pitch p
(= L / n) and 2π, the moving distance x 0 and the velocity V are obtained as in the following equations (2) and (3). However, the phase difference between one sampling is within one rotation.

【0011】[0011]

【数2】 x0 =(p/2π)・ΣΔφn …式(2)X 0 = (p / 2π) · ΣΔφ n Equation (2)

【0012】[0012]

【数3】 V=(p/2π)・Δφn …式(3)V = (p / 2π) · Δφ n Equation (3)

【0013】従って、その後、速度距離演算部11にお
いて、累算器8により位相差Δφn が総和され、乗算器
9,10により(p/2π)が積算されて、それぞれ移
動距離x0 、速度Vが求められる。
Therefore, in the speed-distance calculating section 11, the phase difference Δφ n is summed up by the accumulator 8 and (p / 2π) is integrated by the multipliers 9 and 10, and the moving distance x 0 and the speed are respectively calculated. V is required.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述したように空間フ
ィルタを使用した速度距離測定装置は、非接触、且つ高
精度な測定が可能であるといった特長を有する。
As described above, the velocity-distance measuring device using the spatial filter has a feature that non-contact and high-precision measurement is possible.

【0015】しかし、実際には路面からの反射光が急変
する所や不規則となる所では、移動距離や速度の検出精
度が低下する問題があった。
However, in a place where the reflected light from the road surface changes suddenly or becomes irregular, there is a problem that the accuracy of detecting the moving distance and the speed is reduced.

【0016】即ち、空間フィルタを使用した測定装置で
は、無人搬送車が移動することにより、ラインセンサ3
の測定範囲から外れる領域と、新たにその測定範囲とな
る領域とがあり、それらの領域に含まれる空間周波数成
分の分布が等しいことを前提として速度や移動距離を検
出しているが、実際にはその分布が異なるのである。こ
の為、この分布の差が位相差Δφn の演算の誤差となっ
て現れ、測定精度の低下に結びついていたのである。
That is, in a measuring device using a spatial filter, the line sensor 3
There is an area that deviates from the measurement range of, and a new area that becomes the measurement range, and the speed and the moving distance are detected on the assumption that the distributions of the spatial frequency components included in those areas are equal. Are different in their distribution. Therefore, the difference in the distribution appears as an error of calculation of the phase difference [Delta] [phi n, it was tied to a decrease in measurement accuracy.

【0017】そこで、本発明者等は、路面からの反射光
が一定でない場合であっても、比較的検出精度の良い移
動距離測定装置を既に考案し、出願しているが(実願昭
63−145969号,特願平1−289980号)、
それでも精度向上に限界があった。
Therefore, the present inventors have already devised and applied for a moving distance measuring device with relatively high detection accuracy even when the reflected light from the road surface is not constant (see Japanese Utility Model Application No. 63-63). No. 145969, Japanese Patent Application No. 1-289980),
Nevertheless, there was a limit to improving accuracy.

【0018】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、路面からの反射光が急変する所でも不規則
な所でも精度の良い速度や移動距離の検出ができる測定
装置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above prior art, and provides a measuring apparatus capable of accurately detecting a speed and a moving distance in a place where reflected light from a road surface changes suddenly or in an irregular place. The purpose is to do so.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の空間フィルタに
よる速度距離測定装置の構成は、入射した光を電気信号
に変換する光電変換素子と、該光電変換素子から所定周
期でサンプリングして順に出力する読出回路と、該読出
回路からサンプリング毎に順に出力される電気信号に正
弦波、余弦波を荷重関数として別々に掛け合わせて所定
範囲内で積分することにより、任意の周波数成分を抽出
する空間フィルタ演算部と、該空間フィルタ演算部によ
り抽出された二つの信号を二次元の座標とするベクトル
の位相平面上での原点を中心とする前回と今回のサンプ
リング時との間の位相差Δφn を演算する位相回転演算
部と、前記位相回転演算部により求められた位相差Δφ
n に比例する速度と移動距離の少なくとも一方を演算す
る速度距離演算部とを有する空間フィルタによる速度距
離測定装置において、
According to the present invention, a spatial distance measuring apparatus using a spatial filter comprises: a photoelectric conversion element for converting incident light into an electric signal; sampling from the photoelectric conversion element at a predetermined period; A space for extracting an arbitrary frequency component by separately multiplying a sine wave and a cosine wave as a weight function by an electric signal sequentially output from the read circuit for each sampling and integrating the electric signal within a predetermined range. A filter operation unit, and a phase difference Δφ n between the previous and current samplings centered on the origin on the phase plane of a vector having two-dimensional coordinates of the two signals extracted by the spatial filter operation unit. And a phase difference Δφ calculated by the phase rotation calculating section.
In a speed-distance measuring device with a spatial filter having a speed-distance calculating unit that calculates at least one of the speed and the moving distance proportional to n ,

【0020】前記空間フィルタ演算部として一定の相対
位相差ψだけ周期のずれた荷重関数を使用する二つの空
間フィルタ演算部を設けると共に前記位相回転演算部と
して二つの空間フィルタ演算部により抽出された周波数
の信号に基づいてそれぞれ位相空間内の位相差Δφ1n
Δφ2nを演算する二つの位相回転演算部とを設け、前記
二つの空間フィルタ演算部により同一サンプリング時に
おいて抽出された二つの信号を二次元の座標とする位相
空間でのベクトルの位相差Δθを演算する位相差演算部
を設け、更に該位相差演算部により求められた位相差の
前回値Δθn-1 と今回値Δθn 、前記相対位相差ψ、並
びに前記二つの位相回転演算部により求められた位相差
Δφ1nとΔφ2nを用いて、Δφn =(Δφ1n+Δφ2n
・ψ/(Δθn-1 +Δθn )なる補正演算により位相差
Δφn を求める補正演算部を設け、この補正演算部によ
り求められた位相差Δφn から速度と移動距離の少くと
も一方を前記速度距離演算部が演算することを特徴とす
るものである。
There are provided two spatial filter operation units using a load function whose cycle is shifted by a constant relative phase difference ψ as the spatial filter operation unit, and the two spatial filter operation units are extracted as the phase rotation operation unit. The phase difference Δφ 1n in the phase space based on the frequency signal,
And two phase rotation calculation units for calculating Δφ 2n , and the two signals extracted at the same sampling time by the two spatial filter calculation units are used as two-dimensional coordinates. A phase difference calculating unit for calculating the phase difference, and calculating the previous phase difference Δθ n-1 and the current value Δθ n of the phase difference obtained by the phase difference calculating unit, the relative phase difference ψ, and the two phase rotation calculating units. Using the obtained phase differences Δφ 1n and Δφ 2n , Δφ n = (Δφ 1n + Δφ 2n )
A correction operation unit for obtaining a phase difference Δφ n by a correction operation of ψ / (Δθ n-1 + Δθ n ), and at least one of the speed and the moving distance is obtained from the phase difference Δφ n obtained by the correction operation unit; It is characterized in that the speed-distance calculation unit performs calculation.

【0021】[0021]

【作用】二つの空間フィルタ演算部が使用する荷重関数
の間に相対位相差ψがあることから、本発明装置では、
二つの空間フィルタがψに相当する距離Dだけ離れて幾
何学的に直列に配置されたことと等価である。従い、測
定対象からの反射光が急変せず、また不規則でなく空間
周波数成分の分布に変化がない場合は、二つの位相回転
演算部で得た位相差Δφ1nとΔφ2nとは一致する。ま
た、位相差演算部で得た位相差の前回値Δθn-1 も今回
値Δθn も、相対位相差ψに一致する。
[Operation] Since there is a relative phase difference の 間 に between the load functions used by the two spatial filter calculation units, the device of the present invention
This is equivalent to two spatial filters being geometrically arranged in series at a distance D corresponding to ψ. Therefore, when the reflected light from the measurement object does not change suddenly, and is not irregular and does not change in the distribution of the spatial frequency component, the phase difference Δφ 1n and Δφ 2n obtained by the two phase rotation calculation units match. . In addition, both the previous value Δθ n−1 and the current value Δθ n of the phase difference obtained by the phase difference calculation unit match the relative phase difference ψ.

【0022】逆に、空間周波数成分の分布に変化がある
場合は、一般に、Δφ1n≠Δφ2n、Δθn-1 ≠Δθn
ψである。しかし、平均値で考えると、(Δθn-1 +Δ
θn )/2とψとの比K=2ψ/(Δθn-1 +Δθn
に応じて、(Δφ1n+Δφ2n)/2が変化するはずであ
る。
Conversely, when there is a change in the distribution of the spatial frequency component, generally, Δφ 1n ≠ Δφ 2n , Δθ n-1 ≠ Δθ n
ψ. However, considering the average value, (Δθ n-1 + Δ
θ n ) / 2 and ψ: K = 2ψ / (Δθ n−1 + Δθ n )
(Δφ 1n + Δφ 2n ) / 2 should change in accordance with.

【0023】そこで、Δφn =(Δφ1n+Δφ2n)・ψ
/(Δθn-1 +Δθn )と補正演算を行う。これによ
り、空間周波数成分の分布に変化があっても精度の良い
移動距離、速度の演算が可能となる。
Therefore, Δφ n = (Δφ 1n + Δφ 2n ) ψ
/ (Δθ n-1 + Δθ n ) and a correction operation is performed. As a result, even if the distribution of the spatial frequency component changes, it is possible to calculate the moving distance and speed with high accuracy.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。尚、前述した実施例と同一部
分には同一符号、添字を付して説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and suffixes, and the description is omitted.

【0025】図1に本発明の一実施例を示す。同図に示
すように本実施例は二種類の空間フィルタ演算部5a,
5b、位相回転演算部7a,7bを設けると共に位相差
演算部12,補正演算部13等を設けたものである。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, this embodiment has two types of spatial filter operation units 5a,
5b, phase rotation calculation units 7a and 7b, and a phase difference calculation unit 12, a correction calculation unit 13, and the like.

【0026】空間フィルタ演算部5a,5bは、基本構
成は図3の空間フィルタ演算部5と同じであるが同一周
期で位相が相対的に位相差ψだけ異なる荷重関数を使用
するものであり、ここでは相対位相差ψとしてπ/4と
した。即ち、図6(a)に示される空間フィルタ演算部
5aの荷重関数に比較して、図6(b)に示す空間フィ
ルタ演算部5bの荷重関数は位相がπ/4だけずれてい
る。そして、空間フィルタ演算部5aにより演算された
積和値をそれぞれan ,bn とし、空間フィルタ演算部
5bにより演算された積和値をcn ,dn とした。積和
値an ,bn は前回値an-1 ,bn-1 と共に位相回転演
算部7aに、積和値cn ,dn は前回値cn-1 ,dn-1
と共に位相回転演算部7bに入力され、それぞれ下式
(4),(5)に従い、それぞれ図2に示す位相差Δφ
1n,Δφ2nを演算する。
The spatial filter operation units 5a and 5b have the same basic structure as the spatial filter operation unit 5 in FIG. 3, but use a weight function having the same period but a relatively different phase difference ψ. Here, π / 4 was set as the relative phase difference ψ. That is, as compared with the weighting function of the spatial filter calculation unit 5a illustrated in FIG. 6A, the phase of the weighting function of the spatial filter calculation unit 5b illustrated in FIG. 6B is shifted by π / 4. Then, the computed sum of product value by the spatial filter operation section 5a and a n, a b n, respectively, and the computed sum of product value by the spatial filter operation portion 5b c n, and d n. Sekiwachi a n, b n is the preceding value a n-1, b n- 1 with the phase rotation operation portion 7a, Sekiwachi c n, d n is the preceding value c n-1, d n- 1
Along with the phase difference Δφ shown in FIG. 2 according to the following equations (4) and (5).
1n and Δφ 2n are calculated.

【0027】[0027]

【数4】 (Equation 4)

【0028】[0028]

【数5】 (Equation 5)

【0029】このように演算された位相差Δφ1nとΔφ
2nは、空間周波数の分布の変化がなければ、一致するは
ずであるが、一般に、空間周波数の分布に変化が有るの
で一致しないことが多い。
The phase differences Δφ 1n and Δφ thus calculated
2n should match if there is no change in the spatial frequency distribution, but in general, they often do not match because there is a change in the spatial frequency distribution.

【0030】一方、同一サンプリングでの積和値an
n ,cn ,dn が位相差演算部12に入力され、下式
(6)のように位相差Δθn が演算される。
On the other hand, the sum of products a n ,
b n, c n, d n are input to the phase difference calculator 12, the phase difference [Delta] [theta] n by the following equation (6) is calculated.

【0031】[0031]

【数6】 (Equation 6)

【0032】このようにして演算された今回の位相差Δ
θn と前回の位相差Δθn-1 は、空間周波数の分布に変
化がなければ、互いに一致し、また図2に示す上記相対
位相差ψ例えばπ/4に一致するはずであるが、実際に
は空間周波数の分布に変化があるので、上記相対位相差
ψに一致しないことが多い。
The current phase difference Δ thus calculated
theta n and the phase difference [Delta] [theta] n-1 of last time, if there is no change in the distribution of the spatial frequency, coincide with each other, also but should coincide in the relative phase difference ψ example [pi / 4 shown in FIG. 2, the actual Has a change in the spatial frequency distribution, and therefore does not often match the relative phase difference 上 記.

【0033】そこで、この位相差Δφn-1 とΔθn の平
均値の相対位相差ψに対する比で、上記位相差Δφ1n
Δφ2nを修正する為、この位相差の前回値Δθn-1 と今
回値Δθn 及び上記位相差Δφ1n,Δφ2nが補正演算部
13に入力される。この補正演算部13では、下式
(7)に従い位相差Δφn を修正して得る。
Then, the ratio of the average value of the phase differences Δφ n-1 and Δθ n to the relative phase difference ψ is expressed by the phase differences Δφ 1n ,
In order to correct Δφ 2n , the previous value Δθ n-1 and the current value Δθ n of the phase difference and the phase differences Δφ 1n and Δφ 2n are input to the correction calculation unit 13. The correction operation unit 13 corrects and obtains the phase difference Δφ n according to the following equation (7).

【0034】[0034]

【数7】 Δφn =(Δφ1n+Δφ2n)・ψ/(Δθn-1 +Δθn ) …式(7) Δφ n = (Δφ 1n + Δφ 2n ) · ψ / (Δθ n-1 + Δθ n ) Equation (7)

【0035】このように補正演算部13で修正された位
相差Δφn は、その後、速度距離演算部11に入力さ
れ、図3に示した累算器8、乗算器9,10を経て、移
動距離x0 、速度Vが演算される。
The phase difference Δφ n thus corrected by the correction calculation unit 13 is then input to the speed-distance calculation unit 11 and moves through the accumulator 8 and the multipliers 9 and 10 shown in FIG. The distance x 0 and the speed V are calculated.

【0036】次に、上述した誤差補正の妥当性について
説明する。今、無人車走行線上の位置xにおける位相を
ψ(x)とし、測定対象1のパターンによる位相変化f
(x)が、次式(8)であるとする。
Next, the validity of the above-described error correction will be described. Now, let the phase at the position x on the unmanned vehicle travel line be ψ (x), and the phase change f
Let (x) be the following equation (8).

【0037】[0037]

【数8】 (Equation 8)

【0038】ここで、xn をサンプリングタイミングn
での空間フィルタ対の位置、Dを空間フィルタ間の距
離、dを移動距離とすると、サンプリングタイミングn
での空間フィルタ間の位相差Δθn は次式(9)とな
り、各空間フィルタの1サンプリング即ちn−1とn間
における位相差Δφ1nとΔφ2nは次式(10)となる。
Where x n is the sampling timing n
Where D is the distance between the spatial filters and d is the moving distance, the sampling timing n
The phase difference Δθn between the spatial filters in the above equation is expressed by the following equation (9), and the phase difference Δφ 1n and Δφ 2n between one sampling of each spatial filter, that is, n−1 and n, is expressed by the following equation (10).

【0039】[0039]

【数9】 (Equation 9)

【0040】[0040]

【数10】 (Equation 10)

【0041】そして、前式(9),(10)におけるf
(x)の積分に関する項を台形で近似すると、次式(1
1),(12)を得る。
Then, f in the above equations (9) and (10)
When the term relating to the integral of (x) is approximated by a trapezoid, the following equation (1) is obtained.
1) and (12) are obtained.

【0042】[0042]

【数11】 [Equation 11]

【0043】[0043]

【数12】 (Equation 12)

【0044】前式(11),(12)より、Dは空間フ
ィルタ間の距離であるから同空間フィルタ間の幾何学的
相対位相差ψに相当し、dは移動距離であるからΔφn
に相当することを考慮すると、次式(13)が成立す
る。従って、前述した誤差補正式(7)が成立する。
From the above equations (11) and (12), D is the distance between the spatial filters and therefore corresponds to the geometric relative phase difference 間 の between the spatial filters, and d is the moving distance, so that Δφ n
In consideration of the above, the following expression (13) is established. Therefore, the above-described error correction equation (7) is established.

【0045】[0045]

【数13】 Δφ1n+Δφ2n=(Δθn-1 +Δθn )d/D =(Δθn-1 +Δθn )Δφn /ψ …式(13)Δφ 1n + Δφ 2n = (Δθ n-1 + Δθ n ) d / D = (Δθ n-1 + Δθ n ) Δφ n / ψ Equation (13)

【0046】図1に示した構成を有する本実施例の速度
距離測定装置は図7のフローチャートに従って実施され
る。即ち、空間フィルタ演算部5a,5bにより積和値
n ,bn 、cn ,dn が演算され、その後上述した式
に基づいて位相回転演算部7a,7b、位相差演算部1
2によりΔφ1n,Δφ2n,Δθn-1 ,Δθn が演算され
る。次いで、補正演算部13により式(7)が演算され
て、補正した位相差Δφn が求められる。そして、この
位相差Δφn から、速度距離演算部11により、位相差
Δφn の累算により移動距離x0 が、また、累算せずに
速度Vが演算される。
The speed / distance measuring device of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 1 is implemented according to the flowchart of FIG. That is, the spatial filter operation unit 5a, a product sum value a n by 5b, b n, c n, is d n is calculated, then the above-mentioned phase rotation calculating unit 7a based on the expression, 7b, the phase difference computation unit 1
2, Δφ 1n , Δφ 2n , Δθ n-1 , and Δθ n are calculated. Then, the correction computing unit 13 Equation (7) is computed, corrected phase difference [Delta] [phi n is determined. Then, from the phase difference [Delta] [phi n, the distance calculating unit 11, the moving distance x 0 by accumulation of the phase difference [Delta] [phi n, The velocity V is calculated without accumulation.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では2つの
空間フィルタを用いて速度や距離を測定する。この場
合、相対位相差ψだけ周期のずれた荷重関数を使用する
二つの空間フィルタ演算部を設けて、同一サンプリング
時における位相空間内での位相差Δθn-1 とΔθn を求
めると、これは、誤差がないと仮定した場合には、相対
位相差ψとなるはずである。しかし、反射光が急変する
所や不規則な所では、測定精度に誤差が生じ易く、実際
には位相差Δθn-1 とΔθn は相対位相差ψと一致しな
いので、その不一致の程度により、誤差を補正して前回
と今回のサンプリング時における位相空間内の位相差Δ
θ1nとΔφ2nとの和から位相差Δφn を求める。これに
より、反射光が一定でない所等、空間周波数の分布に変
化があっても、測定誤差を減少させることができる。
As described above, in the present invention, velocity and distance are measured using two spatial filters. In this case, by providing two spatial filter operation units using a load function whose cycle is shifted by the relative phase difference ψ, and obtaining the phase differences Δθ n-1 and Δθ n in the phase space at the same sampling time, Should be the relative phase difference ψ, assuming no error. However, where the reflected light changes abruptly or irregularly, errors tend to occur in the measurement accuracy, and the phase difference Δθ n-1 and Δθ n do not actually match the relative phase difference ψ. , The error is corrected and the phase difference Δ in the phase space between the previous and current samplings
The phase difference Δφ n is obtained from the sum of θ 1n and Δφ 2n . Thereby, even if the distribution of the spatial frequency changes, for example, where the reflected light is not constant, the measurement error can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る空間フィルタによる速
度距離測定装置の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a velocity distance measuring device using a spatial filter according to one embodiment of the present invention.

【図2】位相空間内でのベクトルの回転を示す図。FIG. 2 is a diagram showing rotation of a vector in a phase space.

【図3】従来の装置例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional apparatus.

【図4】位相空間内でのベクトルの回転を示す図。FIG. 4 is a diagram showing rotation of a vector in a phase space.

【図5】荷重関数の例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of a load function.

【図6】本発明の一実施例で用いた荷重関数の例を示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a load function used in one embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例に係るフローチャート。FIG. 7 is a flowchart according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 測定対象(路面) 2 光学系 3 ラインセンサ 4 読出回路 5a,5b 空間フィルタ演算部 6 A/D変換器 7a,7b 位相回転演算部 11 速度距離演算部 12 位相差演算部 13 補正演算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measurement object (road surface) 2 Optical system 3 Line sensor 4 Readout circuit 5a, 5b Spatial filter calculation part 6 A / D converter 7a, 7b Phase rotation calculation part 11 Speed distance calculation part 12 Phase difference calculation part 13 Correction calculation part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−152468(JP,A) 特開 昭63−273064(JP,A) 実開 平2−67214(JP,U) 実開 昭63−142758(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01C 22/00 G01B 11/00 G01P 3/36 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-152468 (JP, A) JP-A-62-273064 (JP, A) JP-A-2-67214 (JP, U) JP-A 63-73068 142758 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01C 22/00 G01B 11/00 G01P 3/36

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入射した光を電気信号に変換する光電変
換素子と、該光電変換素子から所定周期でサンプリング
して順に出力する読出回路と、該読出回路からサンプリ
ング毎に順に出力される電気信号に正弦波、余弦波を荷
重関数として別々に掛け合わせて所定範囲内で積分する
ことにより、任意の周波数成分を抽出する空間フィルタ
演算部と、該空間フィルタ演算部により抽出された二つ
の信号を二次元の座標とするベクトルの位相平面上での
原点を中心とする前回と今回のサンプリング時との間の
位相差Δφn を演算する位相回転演算部と、前記位相回
転演算部により求められた位相差Δφn に比例する速度
と移動距離の少なくとも一方を演算する速度距離演算部
とを有する空間フィルタによる速度距離測定装置におい
て、前記空間フィルタ演算部として一定の相対位相差ψ
だけ周期のずれた荷重関数を使用する二つの空間フィル
タ演算部を設けると共に前記位相回転演算部として二つ
の空間フィルタ演算部により抽出された周波数の信号に
基づいてそれぞれ位相空間内の位相差Δφ1n,Δφ2n
演算する二つの位相回転演算部とを設け、前記二つの空
間フィルタ演算部により同一サンプリング時において抽
出された二つの信号を二次元の座標とする位相空間での
ベクトルの位相差Δθを演算する位相差演算部を設け、
更に該位相差演算部により求められた位相差の前回値Δ
θn-1 と今回値Δθn 、前記相対位相差ψ、並びに前記
二つの位相回転演算部により求められた位相差Δφ1n
Δφ2nを用いて、Δφn =(Δφ1n+Δφ2n)・ψ/
(Δθn-1 +Δθn )なる補正演算により位相差Δφn
を求める補正演算部を設け、この補正演算部により求め
られた位相差Δφn から速度と移動距離の少くとも一方
を前記速度距離演算部が演算することを特徴とする空間
フィルタによる速度距離測定装置。
1. A photoelectric conversion element for converting incident light into an electric signal, a readout circuit sampling from the photoelectric conversion element at a predetermined cycle and sequentially outputting the electric signal, and an electric signal sequentially output from the readout circuit for each sampling Sine wave and cosine wave are separately multiplied as a weighting function and integrated within a predetermined range, thereby obtaining a spatial filter operation unit for extracting an arbitrary frequency component, and two signals extracted by the spatial filter operation unit. a phase rotation calculator for calculating a phase difference [Delta] [phi n between the previous and current sampling centered at the origin on the phase plane of the vector with two-dimensional coordinates, determined by the phase rotation calculating unit in the speed range finder according to a spatial filter and a distance calculating section for calculating at least one of the speed and the moving distance proportional to the phase difference [Delta] [phi n, the spatial filter Starring The constant relative phase difference と し て
And two phase filter operation units each using a load function whose cycle is shifted only by a period, and a phase difference Δφ 1n in a phase space based on frequency signals extracted by the two spatial filter operation units as the phase rotation operation unit. , Δφ 2n , and a phase difference Δθ of a vector in a phase space in which two signals extracted by the two spatial filter calculators at the same sampling time are two-dimensional coordinates. And a phase difference calculation unit for calculating
Further, the previous value Δ of the phase difference obtained by the phase difference calculating section
Using θ n−1 and the current value Δθ n , the relative phase difference ψ, and the phase differences Δφ 1n and Δφ 2n obtained by the two phase rotation calculation units, Δφ n = (Δφ 1n + Δφ 2n ) · ψ /
The phase difference Δφ n is obtained by the correction operation (Δθ n-1 + Δθ n ).
The correction operation unit for obtaining the provided correction calculation unit speed distance measuring apparatus according to spatial filter the distance calculating unit at least one of the speed and the moving distance from the phase difference [Delta] [phi n obtained is characterized by calculating the .
JP17811991A 1991-07-18 1991-07-18 Velocity distance measuring device using spatial filter Expired - Lifetime JP2940234B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17811991A JP2940234B2 (en) 1991-07-18 1991-07-18 Velocity distance measuring device using spatial filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17811991A JP2940234B2 (en) 1991-07-18 1991-07-18 Velocity distance measuring device using spatial filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0526682A JPH0526682A (en) 1993-02-02
JP2940234B2 true JP2940234B2 (en) 1999-08-25

Family

ID=16042992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17811991A Expired - Lifetime JP2940234B2 (en) 1991-07-18 1991-07-18 Velocity distance measuring device using spatial filter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2940234B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0526682A (en) 1993-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4595991A (en) Position measuring method and apparatus
JP2940234B2 (en) Velocity distance measuring device using spatial filter
KR100938597B1 (en) Signal Processor of Inductive Wide Angle Sensor and Signal Processing Method of The Same
JP2573135Y2 (en) Moving distance detector
JP2500224Y2 (en) Distance measuring device with spatial filter
JP2543898Y2 (en) Moving distance detector
JP2500222Y2 (en) Distance measuring device with spatial filter
JP2552336Y2 (en) Sensor mechanism of autonomous guided automatic guided vehicle
JP2500174Y2 (en) Distance measuring device with spatial filter
JP2676831B2 (en) Automatic guided vehicle position detection device
JP2500223Y2 (en) Distance measuring device with spatial filter
JPH0535331A (en) Speed/distance measuring device utilizing
JPH0536505U (en) Automatic guided vehicle position detection device
JPH03152468A (en) Distance measuring apparatus for spatial filter
JP2676777B2 (en) Position detection device for unmanned vehicles
JP2871109B2 (en) Line sensor readout method
Nomura et al. Velocity measurement using phase orthogonal spatial filters
JP2527710Y2 (en) Distance measuring device with spatial filter
JPH0650728Y2 (en) Distance measuring device with spatial filter
JP2841458B2 (en) Unmanned vehicle position detection device
JP3010610B2 (en) Moving distance measurement method using spatial filter
JPH0821730A (en) Two-dimensional position sensor
JPH01163613A (en) Position detector for unmanned vehicle
JPH0726852B2 (en) Position detection device for unmanned vehicles
JPH0726854B2 (en) Position detection device for unmanned vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19990518