JP3390545B2 - 移動体からの画像伝送方法 - Google Patents

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伝送方
法に関し、とくに移動体で撮影した画像を指向性アンテ
ナにより固定局へ無線伝送する画像伝送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】作業に危険が伴う場合や立入り禁止区域
内で作業を行なう場合に、ショベル、ブルドーザ、ダン
プトラック等の作業用機械（以下、重機ということがあ
る）を十分に離れた位置から遠隔操作することにより作
業場所の無人化を図ることがある。重機等を遠隔操作す
るときは、作業場所からの映像や画像（以下、画像とい
う）とくに重機に取付けた撮像機による画像が極めて有
効な手段となる。作業場所から遠隔操作位置への画像伝
送には有線伝送又は無線伝送が用いられる。しかし有線
伝送には伝送ケーブルが作業の障害となる等の問題があ
るので、作業効率の観点から無線伝送による画像伝送が
望ましい。

【０００３】一方、遠隔操作で用いる比較的長距離（数
百ｍ〜数km）の無線画像伝送に対しては、電波法により
光の性質に似通ったミリ波と呼ばれる指向性の高い電波
を利用することが必要であるため、伝送のためには送信
用アンテナと受信用アンテナとを対向させておかなけれ
ばならない。重機に取付けた送信用アンテナと遠隔操作
地点に設けた受信用アンテナとを対向させるためには、
重機の移動に応じて送信用アンテナ及び／又は受信用ア
ンテナの姿勢を制御する必要がある。従来の無線画像伝
送では、送信用アンテナと共にその姿勢の遠隔操作が可
能な姿勢制御装置を重機に取付け、重機の移動に応じて
送信用アンテナの姿勢を遠隔操作することにより両アン
テナを対向させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、遠隔操作によ
り送信用アンテナの姿勢を制御する方法は、遠隔操作に
熟練が必要であり、更に重機の遠隔操作と送信用アンテ
ナの遠隔操作を同時に行なうため二名の操作員が必要と
される問題がある。遠隔操作を操作員一名で行なうた
め、送信用アンテナの姿勢を自動制御するシステムが求
められていた。

【０００５】特願平6-104199号は、送信用アンテナ及び
受信用アンテナの自動制御方法として、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
を取付けた移動体からの画像無線伝送方法を開示する。
この方法は、遠隔操作地点等の固定局の三次元座標を予
め測量等により求め、重機等の移動体の移動に応じた三
次元座標をＧＰＳ位置測定器により測定し、移動体の三
次元座標と固定局の三次元座標とから移動体の送信用ア
ンテナ及び固定局の受信用アンテナのそれぞれの方位及
び仰角を算出し、移動体の移動に応じて両アンテナを対
向させながら画像無線伝送を行なうものである。

【０００６】しかし特願平6-104199号は、送信用アンテ
ナ等の姿勢制御に移動体の三次元座標が必ずしも必要で
ない場合、例えばコンクリート運搬台車のトランスカー
や荷物牽引台車のバッテリーロコなど固定局を通る直線
に沿って移動体が移動し、固定局から見た移動体の方位
及び仰角が一定である場合においても、比較的高価なＧ
ＰＳ位置測定器による移動体の三次元位置の測定を必須
とする問題がある。

【０００７】そこで本発明の目的は、固定局を通る直線
に沿って移動する移動体から固定局への安価な装置によ
る画像伝送方法を提供するにある。

【０００８】

【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伝送方法は、地表１の固
定局10を通る直線に沿って移動する地表１の移動体２
に、移動体２の方位を計測する磁気方位計５及び移動体
２の仰角を計測する傾斜計６を設けた姿勢計測手段４と
メモリ15付演算装置14と撮像機７と方位及び仰角の制御
可能な画像送信用の指向性アンテナ8aとを取付け、固定
局10に画像受信用の指向性アンテナ11aを移動体２と対
向させて前記直線の方位及び仰角に固定し、移動体２の
初期位置において送信用アンテナ8aを固定局10の受信用
アンテナ11aと対向させると共に姿勢計測手段４により
移動体２の初期方位及び初期仰角を計測してメモリ15内
に前回方位及び前回仰角として記憶し、移動体２の移動
に応じて姿勢計測手段４により移動体２の今回方位及び
今回仰角を計測し、メモリ15内の前回方位に対する今回
方位の方位偏差及びメモリ15内の前回仰角に対する今回
仰角の仰角偏差をそれぞれ算出し、送信用アンテナ8aの
方位を方位偏差と逆向きに同一大きさだけ変化させ且つ
送信用アンテナ8aの仰角を仰角偏差と逆向きに同一大き
さだけ変化させることにより送信用アンテナ8aを前記固
定の受信用アンテナ11aと対向させ、姿勢計測手段４に
よる移動体２の次回方位及び次回仰角の計測前にメモリ
内15の前回方位及び前回仰角を今回方位及び今回仰角に
より更新し、前記今回方位及び今回仰角の計測から前記
更新までのサイクルを繰返すことにより、移動体２の移
動に応じた撮像機７の画像を固定局10へ伝送してなるも
のである。

【０００９】

【作用】地表１の固定局10を通る直線に沿って移動する
移動体２に指向性アンテナ8a付き画像伝送装置８を取付
け、固定局10に指向性アンテナ11a付き画像伝送装置11
を設けた図１の実施例を参照して本発明の作用を説明す
る。図示例は送受信可能な画像伝送装置８、11を示す
が、本発明は移動体１から固定局２への一方向の画像伝
送が可能であれば足りる。又、図示例は画像伝送装置８
及び11と一体形成された指向性アンテナ8a及び11aを示
すが、指向性アンテナ8a及び11aは画像伝送装置８及び1
1から独立したものとすることができる。

【００１０】移動体２の初期位置において、固定局10の
受信用アンテナ11aを移動体２と対向するように固定局1
0と移動体２とを通る直線の方位及び仰角に固定し、移
動体２の送信用アンテナ8aを受信用アンテナ11aと対向
する向きに指向させる。例えば送信用アンテナ11aを固
定局10と対向させて前記直線の方位及び仰角に指向させ
ることにより、両アンテナ8a及び11aを対向させる。ま
た送信用アンテナ8aの方位及び仰角を変えながら電波を
送信し、受信用アンテナ11aが電波を受信できる送信用
アンテナ8aの向きを見出すことにより、両アンテナ8a及
び11aを対向させてもよい。図中９は受信用アンテナ11a
の方位及び仰角を制御する姿勢制御手段を示し、12は送
信用アンテナ8aの方位及び仰角の姿勢制御手段を示す。
固定局10を通る直線に沿って移動体２が移動する場合
は、両アンテナ8a及び11aを対向させるために当該直線
の方位及び仰角が明らかであれば足り、移動体２の初期
位置の座標及び固定局10の座標は必ずしも明らかである
必要はない。

【００１１】両アンテナ8a及び11aが対向する初期位置
において、姿勢計測手段４により移動体２の初期方位及
び初期仰角を計測し、メモリ15に前回方位及び前回仰角
として記憶する。次に、移動体２の移動に応じて姿勢計
測手段４により移動体２の今回方位及び今回仰角を計測
し、メモリ15に記憶した前回方位及び前回仰角との間の
方位偏差及び仰角偏差を求める。例えば図２(Ａ)のよう
に移動体２が地表１に垂直な軸の回りに方位偏差θだけ
旋回した場合、送信用アンテナ8aも実線の方位から二点
鎖線の方位へ変化する。又、図２(Ｂ)のように移動体２
が凹凸の激しい地表１に乗り上げて仰角偏差αだけ傾い
た場合、送信用アンテナ8aも実線の仰角から二点鎖線の
仰角へ変化する。送信用アンテナ8aが二点鎖線で示す方
位及び仰角に変化すると、送信用アンテナ8aと受信用ア
ンテナ11aとが対向せず、正常な画像伝送ができなくな
る虞がある。そこで姿勢制御手段12により送信用アンテ
ナ8aの方位を−θ即ち反時計回りにθだけ変化させ、ま
た仰角を−α即ち下向きにαだけ変化させることによ
り、送信用アンテナ8aの方位及び仰角を実線の方位及び
仰角へ戻し、送信アンテナ8aと受信用アンテナ11aとの
対向を確保する。なお、図示例では時計回りの方位偏差
θを正で表し、上向きの仰角偏差αを正で表している。

【００１２】本発明は、送信用アンテナ8aと受信用アン
テナ11aとの前回対向時における移動体２の前回方位及
び前回仰角を記憶し、移動体２の今回方位及び今回仰角
と前回方位及び前回仰角との偏差を検出し、検出した方
位偏差及び仰角偏差と逆向きで同一大きさの変化を送信
用アンテナ8aに加えることにより、送信用アンテナ8aと
受信用アンテナ11aとの対向を維持する。今回方位及び
今回仰角を前回方位及び前回仰角と置き換えて更新値と
することによりメモリ15内に記憶し、姿勢計測手段４に
より計測される次回方位及び次回仰角との間の偏差の算
出に利用する。移動体２の移動に応じ、今回方位及び今
回仰角の計測からメモリ15の更新までのサイクルを繰返
すことにより、送信用アンテナ8aと受信用アンテナ11a
を対向させながら画像伝送を行なうことができる。

【００１３】こうして本発明の目的である「固定局を通
る直線に沿って移動する移動体から固定局への安価な装
置による画像伝送方法」の提供を達成することができ
る。

【００１４】

【実施例】図１(Ｂ)の姿勢計測手段４は、移動体２の方
位を計測して方位信号を出力する磁気方位計５と、移動
体２の仰角を計測して仰角信号を出力する傾斜計６とを
有する。磁気方位計５の今回方位信号及び傾斜計６の今
回仰角信号を演算装置14へ入力し、今回方位信号からメ
モリ15内の前回方位信号を減ずることにより方位偏差を
算出し、今回仰角信号からメモリ15内の前回仰角信号を
減ずることにより仰角偏差を算出する。方位偏差の正負
から方位変化の向きを判断し、仰角偏差の正負により仰
角変化の向きを判断する。

【００１５】また、図１(Ｂ)の姿勢制御手段12は、送信
用アンテナ8aの方位及び仰角を制御するヨーイング制御
モータ17及びピッチング制御モータ18と、演算装置14の
出力信号に基づいて各モータ17及び18を駆動する駆動回
路16とを有する。駆動回路16は、例えば入力信号の正負
によりモータの回転向きを制御し、入力信号の絶対値に
よりモータの回転角度を制御する。ヨーイング制御モー
タ17とピッチング制御モータ18は、それぞれ直交する２
本の回転軸の回りの送信用アンテナ8aの回転を制御す
る。例えばヨーイング制御モータ17により送信用アンテ
ナ8aの方位を制御し、ピッチング制御モータ18により仰
角を制御することができる。

【００１６】図３は、磁気方位計５の今回方位信号に基
づく演算装置14による送信用アンテナ8aの方位制御の流
れ図を示す。ステップ301で今回方位信号を演算装置14
へ入力し、ステップ302で前回方位信号との方位偏差を
算出する。ステップ303で方位偏差を反転させ、反転さ
せた方位偏差信号をステップ304で駆動回路16へ出力す
る。駆動回路16は方位偏差信号の正負から方位変化の向
きを判断し、ヨーイング制御モータ17を方位偏差信号に
応じた向きにその絶対値だけ駆動する。ステップ305で
今回方位信号をメモリ15へ記憶し、ステップ306で終了
しない場合はステップ301へ戻り、送信用アンテナ8aの
方位制御を繰返す。

【００１７】また図４は、傾斜計６の今回仰角信号に基
づく送信用アンテナ8aの仰角制御の流れ図を示す。この
場合もステップ403で仰角偏差を反転させ、反転させた
仰角偏差信号をステップ404で駆動回路16へ出力する。
駆動回路16は仰角偏差信号の正負から仰角変化の向きを
判断し、ピッチング制御モータ18を仰角偏差信号に応じ
た向きにその絶対値だけ駆動する。

【００１８】本発明の画像伝送方法により得られる撮像
機７の画像をモニタ20（図１）に表示し、移動体２の遠
隔操作に利用することができる。本発明によれば、送信
用アンテナ8aの姿勢を移動体２の移動に追従させて自動
制御し、送信用アンテナ8aの姿勢を外部からコントロー
ルする必要がないので、操作員一名で移動体２の遠隔操
作を容易に行なうことができる。

【００１９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の移
動体からの画像伝送方法は、固定局を通る直線に沿って
移動する移動体に取付けた画像送信用アンテナと固定局
の画像受信用アンテナとを対向させ、対向時の移動体の
初期方位及び初期仰角をメモリに前回方位及び前回仰角
として記憶し、移動体の移動に応じて移動体の今回方位
及び今回仰角を計測し、メモリ内の前回方位及び前回仰
角との間の方位偏差及び仰角偏差を算出し、画像送信用
アンテナの方位及び仰角をそれぞれ方位偏差及び仰角偏
差と逆向きに同一大きさだけ変化させて両アンテナを対
向させ、移動体の次回方位及び次回仰角の計測前にメモ
リ内の前回方位及び前回仰角を今回方位及び今回仰角に
より更新し、前記今回方位及び今回仰角の計測から前記
更新までのサイクルを繰返すことにより移動体の移動に
応じた画像を固定局へ伝送するので、次の顕著な効果を
奏する。

【００２０】（イ）受信用アンテナは固定したまま、移
動体の移動に追従させて送信用アンテナの姿勢を自動制
御することにより、移動体から固定局へ画像信号を確実
に伝送できる。 （ロ）送信用アンテナの姿勢を自動制御するので、送信
用アンテナの遠隔操作が不要となり、操作員一名で移動
体の遠隔操作を行なうことができる。 （ハ）ＧＰＳ位置計測器等の比較的高価な装置を必要と
せず、比較的安価な装置により移動体からの画像無線伝
送を行なうことができる。

【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、本発明の作用を示す説明図である。

【図３】は、送信用アンテナの方位制御の流れ図の一例
である。

【図４】は、送信用アンテナの仰角制御の流れ図の一例
である。

【符号の説明】

１ 地表 ２ 移動体 ４ 姿勢計測手段 ５ 磁気方位計 ６ 傾斜計 ７ 撮像機 ８ 画像送信用アンテナ ９ 姿勢制御手段 10 固定局 11 画像受信用アンテナ 12 姿勢制御手段 14 演算手段 15 メモリ 16 駆動回路 17 ヨーイング制御モータ 18 ピッチング制御モータ 20 モニタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｑ 9/00 ３０１ Ｇ０５Ｄ 1/00 Ｂ // Ｇ０５Ｄ 1/00 Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/18 H01Q 3/08 H04B 7/26 H04N 5/00 H04N 5/38 H04Q 9/00 301 G05D 1/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地表の固定局を通る直線に沿って移動する
   地表の移動体に、該移動体の方位を計測する磁気方位計
   及び該移動体の仰角を計測する傾斜計を設けた姿勢計測
   手段とメモリ付演算装置と撮像機と方位及び仰角の制御
   可能な画像送信用の指向性アンテナとを取付け、前記固
   定局に画像受信用の指向性アンテナを前記移動体と対向
   させて前記直線の方位及び仰角に固定し、前記移動体の
   初期位置において前記送信用アンテナを前記固定の受信
   用アンテナと対向させると共に前記姿勢計測手段により
   前記移動体の初期方位及び初期仰角を計測して前記メモ
   リ内に前回方位及び前回仰角として記憶し、前記移動体
   の移動に応じて前記姿勢計測手段により前記移動体の今
   回方位及び今回仰角を計測し、前記メモリ内の前回方位
   に対する前記今回方位の方位偏差及び前記メモリ内の前
   回仰角に対する前記今回仰角の仰角偏差をそれぞれ算出
   し、前記送信用アンテナの方位を前記方位偏差と逆向き
   に同一大きさだけ変化させ且つ前記送信用アンテナの仰
   角を前記仰角偏差と逆向きに同一大きさだけ変化させる
   ことにより前記送信用アンテナを前記固定の受信用アン
   テナと対向させ、前記姿勢計測手段による前記移動体の
   次回方位及び次回仰角の計測前に前記メモリ内の前回方
   位及び前回仰角を前記今回方位及び今回仰角により更新
   し、前記今回方位及び今回仰角の計測から前記更新まで
   のサイクルを繰返すことにより、前記移動体の移動に応
   じた撮像機画像を前記固定局へ伝送してなる移動体から
   の画像伝送方法。
2. 【請求項２】請求項１の画像伝送方法において、前記移
   動体に前記送信用アンテナの方位及び仰角を制御するヨ
   ーイング制御モータ及びピッチング制御モータと前記演
   算装置の出力信号に基づいて前記各モータを駆動する駆
   動回路とを設け、前記演算装置により前記方位偏差及び
   仰角偏差をそれぞれ前記今回方位及び今回仰角から前記
   メモリ内の前回方位及び前回仰角を減ずることにより算
   出し且つ算出した方位偏差及び仰角偏差を反転させて前
   記駆動回路へ出力し、前記駆動回路により前記反転後の
   方位偏差及び仰角偏差に基づいて前記ヨーイング制御モ
   ータ及びピッチング制御モータを駆動することにより前
   記送信用アンテナと前記受信用アンテナとを対向させて
   なる移動体からの画像伝送方法。