JP3127978B2 - 移動体からの画像受信装置 - Google Patents

移動体からの画像受信装置

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JP3127978B2
JP3127978B2 JP06312141A JP31214194A JP3127978B2 JP 3127978 B2 JP3127978 B2 JP 3127978B2 JP 06312141 A JP06312141 A JP 06312141A JP 31214194 A JP31214194 A JP 31214194A JP 3127978 B2 JP3127978 B2 JP 3127978B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は移動体からの画像受信装
置に関し、とくに移動体に取付けた指向性送信アンテナ
からの送信画像を受信する画像受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】制御技術の進歩により、人の立入り禁止
域等で作業を行なう場合に、十分に離れた安全な操作室
から作業機械を遠隔操作することにより立入禁止域等で
の作業を行なうことが可能となっている。このような遠
隔操作による作業では、作業域からの画像や映像(以
下、画像という)、とくに作業機械に取付けた撮像機に
よる画像が極めて重要な操作手段となっている。有線伝
送ケーブルにより作業機械の移動範囲が制限される問題
を避けるため、作業域から遠隔操作室への画像伝送には
無線伝送が用いられている。
【0003】従来、遠隔操作のような比較的長距離の画
像無線伝送では、例えば50GHz程度の電波を用いた画像
伝送装置が利用されている。この画像伝送装置は一般に
指向性の強い高利得アンテナを使用するので、画像伝送
に際し送信アンテナと受信アンテナとを対向させる必要
がある。固定点間で画像伝送を行なう場合は送信アンテ
ナと受信アンテナを対向させて固定すればよいが、遠隔
操作のように送信アンテナを作業機械と共に移動させる
場合は作業機械の移動に応じて送信アンテナと受信アン
テナを互いに対向する向きに制御する必要がある。
【0004】作業機械等の移動体の移動に応じて移動体
に取付けた送信アンテナ及び固定局の受信アンテナの姿
勢を制御する画像伝送方法の一例として、特願平6-1041
99号は衛星航行システム(以下、GPSということがあ
る)による位置測定器を用いた画像伝送方法を開示す
る。図7を参照して特願平6-104199号を本発明の理解に
必要な程度において説明するに、固定局12の三次元座標
を予め測量等により求め、移動体1の三次元座標を移動
体1に取付けたGPS位置測定器6により計測する。移
動体1において、移動体1及び固定局12の各三次元座標
から送信アンテナ5aが受信アンテナ15aと対向する送信
方位及び仰角を算出し、送信アンテナ5aをその送信方位
及び仰角へ指向させて画像を送信する。一方GPS位置
測定機6の計測値を移動体1から固定局12へ無線伝送
し、固定局12において、固定局12の三次元座標と受信し
た移動体1の三次元座標とから受信アンテナ15aが移動
体1の送信アンテナ5aと対向する受信方位及び仰角を算
出し、受信アンテナ15aをその受信方位及び仰角へ指向
させて画像を受信する。なお図中の符号5は画像送信
機、符号15は画像受信機を示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし特願平6-104199
号は送信アンテナ5a及び受信アンテナ15aの各三次元座
標のみによって両アンテナ5a、15aの姿勢を制御するの
で、例えば両アンテナ5a、15aの間に小さな障害物等が
存在する場合であっても受信アンテナ15aの姿勢を調節
し得ない問題がある。このように障害物等が存在する場
合は、必ずしも送信アンテナ5aと対向する向きが最も受
信状態が良いとは限らず、対向する向きからの受信電波
が弱くなることもあり得る。対向する向きからの受信電
波が非常に弱くなると画像受信が中断する虞もある。両
アンテナ5a、15aの三次元座標のみに依るのではなく、
できる限り最良の受信状態が確保できるような受信アン
テナ15aの姿勢制御技術が望まれていた。
【0006】そこで本発明の目的は、受信アンテナの姿
勢を受信状態のよい向きに制御できる移動体からの画像
受信装置を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】図1の実施例を参照する
に、本発明の移動体からの画像受信装置は、移動体1に
取付けた指向性送信アンテナ5a(図7参照)からの送信
画像を受信する画像受信装置15において、前記画像の指
向性受信アンテナ15a、回転速度の制御信号の入力に応
じて受信アンテナ15aの方位及び仰角が回転可能なアン
テナ支持手段17、受信アンテナ15aの方位及び仰角の回
転時にそれらの角速度Ra、Rbを検出する角速度計測器2
5、受信アンテナ15aの受信電圧Vを検出する受信電圧計
測器21、受信電圧Vの微分値Dを検出する受信電圧微分
器23、並びに角速度Ra、Rbと受信電圧Vと電圧微分値D
の各々について異なる状態の複数のメンバシップ関数2
7、28、29(図2〜図4参照)を有し且つ角速度Ra、Rb
と受信電圧Vと電圧微分値Dの特定状態に応じて受信ア
ンテナ15aの方位及び仰角を回転させる制御規則31が設
けられた制御装置19を備え、角速度計測器25と受信電圧
計測器21と受信電圧微分器23の各計測値Ra1、Rb1、V1、
D1を制御装置19へ入力し、メンバシップ関数27、28、29
により角速度Ra、Rbと受信電圧Vと電圧微分値Dの前記
特定状態に対する各計測値Ra1、Rb1、V1、D1の適合度を
求め、制御規則31に基づき各計測値Ra1、Rb1、V1、D1の
適合度に応じた方位及び仰角の回転速度の制御信号Ea、
Ebをアンテナ支持手段17へ出力してなるものである。
【0008】
【作用】本発明の画像受信装置15は、いわゆるファジイ
制御技術を用いて受信アンテナ15aの姿勢制御を行な
う。即ち受信電圧V、電圧微分値D、方位角速度Ra、及
び仰角角速度Rbが特定状態であるときに所定の受信アン
テナ15aの方位及び仰角の回転速度の制御信号Ea、Ebを
発生する制御規則31を予め定め、図1の制御装置19に記
憶する。制御規則31は、例えば「受信電圧Vが良好状態
(PO)、電圧微分値Dが減少状態(NG)、且つ方位角速度Ra
が反時計回りに小(LS)であるときに、受信アンテナ15a
の方位回転速度Eaを時計回りに小(RS)とする」というも
のである。この制御規則31は、例えば式(1)に表すよう
に3つの条件を有する前件部(ifの部分)と後件部(th
enの部分)とに分けて表すことができる。以下、式(1)
の制御規則31に基づく本発明の作用について説明する。
但し制御規則31は式(1)に限定されるものではない。ま
た制御装置19に複数の制御規則31を記憶し、複数の制御
規則31に基づく受信アンテナ15aの姿勢制御を行なうこ
とも可能である。なお式(1)では説明簡単化のため仰角
角速度Rb及び仰角回転速度Ebを省略したが、式(1)の前
件部及び後件部に仰角角速度Rb及び仰角回転速度Ebを含
めることができる。
【0009】
【数1】 if (V=PO) and (D=NG) and (Ra=LS) then (Ea=RS) …………………(1)
【0010】制御装置19は先ず入力した計測値Ra1
V1、D1の各々について式(1)の制御規則の前件部の各条
件にどの程度適合するかを判断する。各計測値が前件部
の条件に全く適合しないときは式(1)の後件部は実行さ
れない。前件部の条件(V=PO)に対する受信電圧計測器2
1の計測値V1(V=V1)の適合度は、「受信電圧Vが良好状
態PO」のメンバシップ関数によって求める。図2のグラ
フは受信電圧Vの2つの異なる状態すなわち良好状態PO
と不良状態NGのメンバシップ関数の一例を示し、横軸は
受信電圧V、縦軸は適合度を表す。メンバシップ関数PO
及びNGはそれぞれ受信電圧Vが大きいとき及び小さいと
きに適合度が高いことを示すだけでなく、受信電圧Vが
中程度のときは良好とも不良ともいえず両状態に適合す
ることを示す。例えば図2のメンバシップ関数POを用
い、曲線POと直線V=V1との交点から計測値V1の適合度
を求めることができる。但し各メンバシップ関数PO及び
NGの形状は図示例に限定されない。また受信電圧Vの状
態も良好POと不良NGのみに限定されず、例えばやや良
好、やや不良等の状態のメンバシップ関数を設けること
ができる。
【0011】前件部の条件(D=NG)に対する受信電圧微
分器23の計測値D1(D=D1)の適合度は、「電圧微分値D
が減少状態NG」のメンバシップ関数により求める。図3
は、電圧微分値Dの増加状態PO、減少状態NG、変化なし
COの3つの異なる状態のメンバシップ関数の一例を示
し、横軸に受信電圧微分値D、縦軸に適合度を表す。こ
のうちメンバシップ関数NGを用い、図2の場合と同様に
して、計測値D1の適合度を求めることができる。但し電
圧微分値Dの状態及びメンバシップ関数は図3に限定さ
れるものではない。
【0012】また前件部の条件(Ra=LS)に対する方位角
速度計測器25aの計測値Ra1(Ra=Ra1)の適合度は、「方位
角速度Raが反時計回りに小LS」のメンバシップ関数によ
り求める。図4は、方位角速度Raが時計回りに大RB、時
計回りに小RS、ゼロZR、反時計回りに小LS、反時計回り
に大LBの5つの異なる状態のメンバシップ関数の一例を
示し、横軸の+が時計回りの角速度、−が反時計回りの
角速度を表す。図4の曲線LSを用いて計測値Ra1の適合
度を求めることができる。但し角速度Raの状態及びメン
バシップ関数も図4に限定されるものではない。なお仰
角角速度計測器25bの計測値Rb1の適合度を求めるため、
仰角角速度Rbのメンバシップ関数(図示せず)を設ける
こともできる。
【0013】前件部の各条件に対する計測値Ra1、V1、D
1の適合度から、式(1)の前件部全体に対する計測値R
a1、V1、D1の適合度が求められる。例えば各計測値R
a1、V1、D1の適合度の最小値を前件部の適合度とするこ
とができる。但し前件部の適合度の求め方はこの方法に
限定されず、例えば前件部の適合度を各計測値Ra1
V1、D1の適合度の積とする方法も考えられる。前件部の
適合度から後件部の適合度が求められる。
【0014】式(1)の制御規則の後件部は、「方位回転
速度Eaが時計回りに小RS」のメンバシップ関数で表すこ
とができる。図5は、方位角速度Eaが時計回りに大RB、
時計回りに小RS、ゼロZR、反時計回りに小LS、及び反時
計回りに大LBの5つの異なる状態のメンバシップ関数の
一例を表す。横軸の+が時計回り、−が反時計回りの回
転速度を表す。例えば図5の曲線RSを式(1)の後件部の
メンバシップ関数とすることができる。制御装置19は、
後件部のメンバシップ関数と適合度とに応じて方位回転
速度の制御信号Ea1を出力する。図6(A)は制御信号Ea1
の出力方法の一例を示し、左の3つのグラフは図2〜図
4のメンバシップ関数PO、NG、LSを表し、横の点線は前
件部の適合度を表す。右端のグラフは図5のメンバシッ
プ関数RSと後件部の適合度とに基づく適合メンバシップ
関数32を表し、例えば適合メンバシップ関数32の重心を
制御信号Ea1とすることができる。
【0015】要するに本発明によれば、受信アンテナ15
aの受信電圧V、その微分値D、及び回転角速度Ra、Rb
の状態を総合的に判断し、受信アンテナ15aの姿勢を制
御規則31で定めた状態に制御することができる。従って
制御装置19に適当な制御規則31を設定しておくことによ
り、受信電圧V等の状態に応じて受信アンテナ15aの方
位及び仰角を例えば受信電圧Vが少しでも大きくなるよ
うに制御することが可能となる。
【0016】こうして本発明の目的である「受信アンテ
ナの姿勢を受信状態のよい向きに制御できる移動体から
の画像受信装置」の提供が達成できる。
【0017】
【実施例】図1のアンテナ支持手段17は互いに垂直な2
つの回転軸La及びLbを有し、受信アンテナ15aを軸Laの
回りに回転させる回転モータ18a及び軸Lbの回りに回転
させる回転モータ18bを備えている。軸Lbは図面に垂直
な軸を示す。例えば回転モータ18aの回転により受信ア
ンテナ15aの方位を変化させ、回転モータ18bの回転によ
り受信アンテナ15aの仰角を変化させることができる。
図1では、制御規則31に基づく制御装置19の制御信号Ea
及びEbにより回転モータ18a及び18bのモータ回転速度を
制御している。
【0018】図6(B)は例えば式(2)の制御規則31に基
づく制御信号Ea2の出力例を示す。式(2)へ入力する計測
値Ra1、V1、D1は、式(1)へ入力する計測値と同じものと
する。図6(A)及び(B)に示すように、制御装置19に入
力する計測値Ra1、V1、D1が同じであっても、制御規則3
1に応じて異なる制御信号が得られる。これは、例えば
図2に示すように、特定の受信電圧Vが異なる状態すな
わち良好状態POと不良状態NGとに同時に適合し得ること
に基づくものである。式(1)及び式(2)の2つの制御規則
31に基づく受信アンテナ15aの姿勢制御を行なう場合
は、図6(C)に示すように各制御規則31の後件部の適合
メンバシップ関数32を重ね合わせ、その重ね合わせた図
6(C)のメンバシップ関数の重心を制御信号Ea3とする
ことができる。
【0019】
【数2】 if (V=NG) and (D=NG) and (Ra=LS) then (Ea=RB) …………………(2)
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明の画像受信装
置は、いわゆるファジイ制御技術を用い、制御規則を設
けた制御装置に受信アンテナの方位及び仰角の回転角速
度、受信アンテナの受信電圧、並びに受信電圧の微分値
を入力し、前記制御規則に基づき回転角速度と受信電圧
と電圧微分値の状態に応じて受信アンテナの方位及び仰
角の回転速度を制御するので、次の顕著な効果を奏す
る。
【0021】(イ)受信アンテナの受信電圧、その微分
値、及び回転角速度の状態を総合的に判断し、受信アン
テナの姿勢を適切に制御することができる。 (ロ)適当な制御規則を用いることにより、受信アンテナ
を受信状態の良い方位及び仰角へ制御することが期待で
きる。 (ハ)送信アンテナと受信アンテナとの間に小さな障害物
等が存在する場合でも、画像受信の中断を避けることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の一実施例の説明図である
【図2】は、受信電圧のメンバシップ関数の説明図であ
る。
【図3】は、電圧微分値のメンバシップ関数の説明図で
ある。
【図4】は、角速度のメンバシップ関数の説明図であ
る。
【図5】は、回転状態のメンバシップ関数の説明図であ
る。
【図6】は、制御装置の動作を示す説明図である。
【図7】は、従来技術の説明図である
【符号の説明】
1 移動体 3 撮像器 5 画像送信機 5a 送信アンテナ 6 GPS位置測定器 12 固定局 15 画像受信機 15a 受信アンテナ 17 アンテナ支持手段 18a、18b 回転モータ 19 制御装置 21 受信電圧計測器 23 受信電圧微分器 25a、25b 角速度計測器 27 受信電圧のメンバシップ関数 28 電圧微分値のメンバシップ関数 29 角速度のメンバシップ関数 30 回転速度のメンバシップ関数 31 制御規則 32 適合メンバシップ関数。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−13878(JP,A) 特開 平3−10182(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/18 H01Q 3/08 G01S 3/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移動体に取付けた指向性送信アンテナから
    の送信画像を受信する画像受信装置において、前記画像
    の指向性受信アンテナ、回転速度の制御信号の入力に応
    じて前記受信アンテナの方位及び仰角が回転可能なアン
    テナ支持手段、前記受信アンテナの方位及び仰角の回転
    時にそれらの角速度を検出する角速度計測器、前記受信
    アンテナの受信電圧を検出する受信電圧計測器、前記受
    信電圧の微分値を検出する受信電圧微分器、並びに前記
    角速度と受信電圧と電圧微分値の各々について異なる状
    態の複数のメンバシップ関数を有し且つ前記角速度と受
    信電圧と電圧微分値の特定状態に応じて前記受信アンテ
    ナの方位及び仰角を回転させる制御規則が設けられた制
    御装置を備え、前記角速度計測器と受信電圧計測器と受
    信電圧微分器の各計測値を前記制御装置へ入力し、前記
    メンバシップ関数により前記角速度と受信電圧と電圧微
    分値の特定状態に対する前記各計測値の適合度を求め、
    前記制御規則に基づき前記各計測値の適合度に応じた前
    記方位及び仰角の回転速度の制御信号を前記アンテナ支
    持手段へ出力してなる移動体からの画像受信装置。
  2. 【請求項2】請求項1の画像受信装置において、前記ア
    ンテナ支持手段に前記受信アンテナの方位回転モータと
    仰角回転モータを設け、前記制御信号を前記各回転モー
    タに対する回転速度の制御信号としてなる移動体からの
    画像受信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102043206B1 (ko) * 2012-05-16 2019-11-11 티이 커넥티비티 네덜란드 비.브이. 전기 커넥터

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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