JP3404151B2 - 位置認識システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固定局と移動局間で情
報授受を行い、移動局の位置を認識する位置認識システ
ムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばＦＡ分野で自動誘導車両、
トンネル工事作業車両等、ある決まったエリア内での車
両あるいはロボットを移動させる作業等に、例えば車両
に取り付けられた投受光装置から送出した光が反射され
てきたものを受光し、その反射光の情報をもとに自分の
位置を三角測量により計測する位置認識システムが用い
られている。これは図１４に示すように、移動局２が投
受光機能を兼ねた装置からレーザ光を走査しながら照射
し、地面の数カ所に固定して設置されたコーナーキュー
ブ（反射板）ＣＣ１からＣＣ３で反射された光を移動局
２の投受光装置で受光し、反射波の方向データをメモリ
に記憶する。この様にして最小３つの角度データが揃っ
たら記憶した角度データθ１からθ３を読み出し、既知
のコーナーキューブ間距離データとともに、三角測量計
算をコンピュータで行い、移動局２の位置を割り出すも
のである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの様な
装置は、ある基準方向からみた移動局とコーナーキュー
ブを結ぶ直線の方向θ１〜θ３と、コーナーキューブＣ
Ｃ１，ＣＣ２，ＣＣ３の座標から三角測量により投受光
装置の位置を決定しているので、このパラメータが一つ
欠けた場合、移動局の位置特定はできない。また、投受
光装置からのレーザ光をコーナーキューブが反射するこ
とで位置測定を行っていることから、投受光装置とコー
ナーキューブとの間に障害物があり反射波の検出ができ
ないときは必要とする角度データが不足し、位置を算出
することができない。更に、図１５に示すように、シス
テムを構築したエリア内にコーナーキューブと同様に信
号を反射する機能を有する物体ＣＣ３’があると、そこ
でも反射波が発生するので、誤って位置認識してしま
う。また、特開昭６０−２１１５１０号公報に開示され
ているように同じ計測エリア内で複数の投受光装置がス
キャンする場合、混信防止のため投受光装置には各々異
なる周波数帯を割り当てて、角度情報に対応した周波数
でレーザ光をチョッピングして発射する方法がある。こ
の場合、フィルタによって各投受光装置の使用している
周波数帯域毎に信号を抽出するが、投受光装置の数が多
くなるとフィルタによる周波数帯域の選別が難しくな
り、投受光装置の数、周波数帯の割り当てに限界がある
などの問題を有している。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この様な課題を解決する
ために請求項１の発明は、固定局は移動局とは異なる高
さに設定し、固定局から鋭い指向性を有する信号をその
信号の到達地点に関する位置情報で変調して送出し、移
動局ではその信号を復調して前記位置情報を基に自己の
位置を検出する位置認識システムにおいて、移動局は受
信した位置情報から得られた固定局の方位に鋭い指向性
の返送信号を送信し、固定局が前記返送信号の受信に基
づき移動局の位置検出の確認をするようにしたものであ
る。請求項２の発明は、固定局は移動局とは異なる高さ
に設定し、固定局から鋭い指向性を有する信号をその信
号の到達地点に関する位置情報で変調して送出し、移動
局ではその信号を復調して前記位置情報を基に自己の位
置を検出する位置認識システムにおいて、移動局は受信
した位置情報から得られた固定局の方位に鋭い指向性の
返送信号を送信し、固定局は前記返送信号を受信しさら
に確認信号を移動局に送信し、移動局がこの確認信号の
受信に基づき自己の位置検出の確認をするようにしたも
のである。請求項３の発明は、固定局は移動局とは異な
る高さに設定し、移動局から鋭い指向性を有する信号を
その信号の到達地点に関する位置情報で変調して送出
し、固定局ではその信号を復調して前記位置情報を基に
移動局の位置を検出し、その検出した位置情報を移動局
に返送する位置認識システムにおいて、確定位置情報を
受信した移動局は、他方の固定局による位置計測エリア
に進入するまで、スキャンを停止するようにしたもので
ある。

【０００５】

【０００６】

【作用】請求項１の発明は、固定局から送出される鋭い
指向性を有する信号をその信号の到達地点に関する位置
情報で変調して、送出された信号を移動局が受信するこ
とによって、移動局において受信信号から位置が算出さ
れる。移動局は受信した位置情報から得られた固定局の
方位に鋭い指向性の返送信号を送信し、固定局は返送信
号の受信に基づき移動局の位置検出の確認をする。請求
項２の発明は、固定局から送出される鋭い指向性を有す
る信号をその信号の到達地点に関する位置情報で変調し
て、送出された信号を移動局が受信することによって、
移動局において受信信号から位置が算出される。移動局
は受信した位置情報から得られた固定局の方位に鋭い指
向性の返送信号を送信し、固定局は返送信号を受信しさ
らに確認信号を移動局に送信し、移動局はこの確認信号
の受信に基づき自己の位置検出の確認をする。請求項３
の発明は、固定局は移動局とは異なる高さに設定し、移
動局から鋭い指向性を有する信号をその信号の到達地点
に関する位置情報で変調して送出し、固定局ではその信
号を復調して位置情報を基に移動局の位置を検出し、そ
の検出した位置情報を移動局に返送する。確定位置情報
を受信した移動局は、他方の固定局による位置計測エリ
アに進入するまで、スキャンを停止する。

【０００７】

【０００８】

【実施例】図１は本発明の要点を説明するための図であ
り、固定局１と移動局２から構成され、固定局１は鋭い
指向性を持つ光信号、例えばレーザ光をスキャンしなが
ら送出して、位置計測したいエリア全体に行き渡らせる
ようにしている。但し、移動局２の移動速度よりもスキ
ャン速度は十分速いものとする。移動局２はそのレーザ
光を受光し、自己のいる位置を次のようにして判断する
ようになっている。固定局１の高さをＺ１の位置に固定
し、移動局２の受光面はＺ２の高さにあるものとしてい
る。また、固定局と移動局は同じ３次元座標軸を持って
おり、移動局は固定局の座標をメモリ等に記憶してい
る。固定局１から見た移動局２のＸ軸から離れる角度を
θ、Ｚ軸から離れる角度をφとして、固定局１の座標を
（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）とした場合、移動局２の座標
（Ｘ，Ｙ）は次のようになる。 Ｘ＝｜（Ｚ１−Ｚ２）｜・cosθ・｜tanφ｜＋Ｘ１ ・・・・（１） Ｙ＝｜（Ｚ１−Ｚ２）｜・sinθ・｜tanφ｜＋Ｙ１ ・・・・（２） ここで、Ｚ１，Ｚ２は既知の固定値とする。

【０００９】スキャンの方法としてはミラーあるいはプ
リズムを回転、または傾きを変えることで反射方向を変
える回転多面鏡スキャナ方式やガルバノスキャナ方式、
または回折格子を使用したホログラムスキャナ方式、更
に媒体に屈折率の変化または屈折率の勾配を作り、回折
方向を変える音響光学効果スキャナ等が考えられる。図
２は回転多面鏡スキャナ方式を応用した構成を示してい
る。レーザ光源３ａから送出され変調器３ｂで変調され
たレーザ光は、例えば８角形の多面体の側面を鏡４ａで
覆った回転多面鏡４ｂに照射され、鏡４ａで反射した光
は反射鏡５に照射される。回転多面鏡４ｂはモータ６ａ
によって回転しているので、反射鏡５に照射される光は
図では反射鏡５の長手方向（水平方向）に一次元の光に
なっている。モータ６ａの回転はロータリーエンコーダ
７ａによってその回転角が常に計測されている。反射鏡
５はモータ６ｂの回転が軸８を介して伝えられ、それに
よって回転することから、レーザ光は図では軸８に対し
て直角方向にスキャンされることになる。このため、レ
ーザ光は面状に広がって固定局１から照射され、二次元
的なスキャンが可能になる。なお、モータ６ｂの回転も
ロータリーエンコーダ７ｂにより常に計測される。

【００１０】図３は本発明の実施例を示す図であり、固
定局１によって送出するレーザ光を発射方向を表わす方
向情報によって符号化し、変調して送信する方法であ
る。方向情報として例えば、図３（ａ）に示すように移
動局２のいる平面上におけるＸ軸から離れる角度θ、固
定局１を含むＺ軸から離れる角度φを用いる。移動局２
はそのレーザ光を受光し、符号化されたデータの復調を
行う。復調したデータと、予め移動局が記憶している固
定局１の座標と、固定局１と移動局２の高さの差Ｚ１−
Ｚ２から移動局２の位置を判別できる。尚、固定局はデ
ータを送る際、移動局において一連のデータが継続して
受光できるように一時的にモータ６ａおよび６ｂを停止
している。変調する位置データは固定局側で移動局の位
置を計算したものでも良いし、角度の情報のみを送信し
て移動局側で位置を算出することも可能である。

【００１１】図３（ｂ）はそれを実現する装置のブロッ
ク図であり、図２のロータリーエンコーダ７ａおよび７
ｂからなるロータリーエンコーダ７によって得られる回
転角を角度情報変換回路９によって角度θ、φに変換
し、角度情報符号化装置１０によって符号化し、その符
号化された信号で変調器３ｂによってレーザ光の変調を
行い、回転多面鏡４ｂおよび反射鏡５からなるスキャナ
１１によってレーザ光のスキャンを行う。移動局２はこ
のレーザ光を受光し、フォトディテクタ２０によってそ
れを検出して光信号を電気信号に変換し、その信号を復
調器２１によって復調し、復調した信号によって位置計
測を行う。

【００１２】図４および図５は他の実施例を示す図であ
り、位置情報を符号化する代わりにレーザ発光パルスの
時間幅に対応させて投受光することにより位置計測を行
っている。図４（ａ）は位置計測をする場所を示し、こ
の例ではＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４カ所であるとする。図４
（ｂ）はこのシステムの構成を示すブロック図であり、
図３においては角度情報を符号化しているが、図４では
その代わりに、固定局１が角度情報変換回路９から出力
される角度情報θ、φをパルス発生器２２によって角度
情報を時間幅に置き換える変換をしている。移動局２は
フォトディテクタ２０によって光信号を電気信号に変換
しカウンタ２３に供給する。カウンタ２３により時間幅
を求め、時間幅から時間角度変換回路２４によって角度
情報を得るようにしている。固定局１は図５に示すよう
に、最初に同期パルスを出力する。これは固定局と移動
局２のクロックの時間を合わせるためである。同期信号
の後にロータリーエンコーダ７からの角度情報を時間幅
に置き換えてレーザ光に変調を加えて送信する。図５に
おいてＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図４における対応位置で受光さ
れるレーザ光の波形を示しており、タイムチャートはそ
れぞれの場所に固定局が送信したレーザ光の波形であ
る。場所が異なることでロータリーエンコーダ７の角度
情報をパルスａ，ｂによってそれぞれの角度に対応した
時間幅を有する信号に変換している。この例では角度θ
とφが大きくなるほどパルス間隔が広くなるようにして
いる。

【００１３】すなわちこれは角度情報に合わせてパルス
ａ、ｂの出すタイミングを決め、同期信号からパルスａ
までの時間幅ＴＸθ、パルスａからパルスｂまでの時間
幅ＴＸφを作り、そのＴＸθ、ＴＸφの時間幅を高速の
カウンタで測定するものである。固定局はタイマを所有
し、角度に応じてＴＸθ、ＴＸφを決定する。例えば角
度が大きいときはパルスａ，ｂの出すタイミングを遅ら
せ、ＴＸθ、ＴＸφを長くとる。角度が小さいときはそ
の逆になる。移動局ではフォトデテクタにより図５のよ
うな電気信号を得て、固定局のスキャンする毎の角度の
間隔を変換した時間幅が計測できるカウンタで、このＴ
Ｘθ、ＴＸφの時間幅を検出する。このとき、固定局と
移動局は全く同じように時間と角度の変換を行う回路を
持っており、時間により角度が、角度により時間が一義
的に決まるようになる。よって、移動局は同期信号から
パルスａが出るまでの時間Ｔｘθおよびパルスａからパ
ルスｂまでの時間Ｔｘφをカウントすればその時間から
角度を判断できる。また、角度情報をθとφとで違う時
間幅に分けて送信しているが、一つの時間幅によって位
置情報を表し、それを移動局側で判別することも可能で
ある。以上の実施例は角度をパルス間隔に変換して送信
したが、そのほか角度情報をコード情報に変換するＰＣ
Ｍ、パルスの幅に変換するＰＷＭ、パルスの数に変換す
るＰＮＭ等の方法で送信しても良い。

【００１４】図６から図９は他の実施例を示す図であ
る。位置計測エリア内に壁や障害物が存在する場合に、
図６に示すように固定局１が発するレーザ光があるスキ
ャンタイミングでは壁に反射し、また異なるスキャンタ
イミングでは障害物に反射して移動局２に到達するマル
チパスの問題が生じる。図７では移動局２は固定局１か
ら見て角度θ１、φ１の方向の座標（Ｘ１，Ｙ１）に存
在している。しかし、固定局１がθ１、φ１の方向に発
射したレーザ光だけではなく、角度θ２、φ２の方向に
発射したレーザ光も壁に反射して移動局に入射してしま
う。移動局２が角度θ２、φ２を符号化した角度情報を
復調した場合に、偽の座標２’（Ｘ２，Ｙ２，）を自分
の位置と判断してしまう。

【００１５】この様な不都合を防止するために、移動局
２が固定局１からのレーザ光を受光すると、先ず符号化
された角度情報を復調し、自分の位置と共に既知の固定
局１の座標から固定局１への返信のレーザ光発射角度も
算出し、固定局１へレーザ光を発射し、固定局１がこれ
を受光できた場合、正規のパスによる信号送受信により
移動局の位置を固定局で知ることができたことになる。
その後、固定局は確認信号を移動局に送信すると、この
確認信号が移動局で受信され、これによって移動局は先
に検出した位置情報が正しいものであることを知ること
ができる。図７の場合、反射波による角度情報θ２、φ
２から計算した方向にレーザ光を送出してもそこには固
定局はないので、固定局では照合が取れないため、移動
局が位置を誤認識することはない。

【００１６】この様なシステムとするためには図８に示
す角度情報送信などの固定局１から移動局２方向の通信
と、移動局２から固定局１方向への移動局の位置情報や
速度および方位情報等を送信する双方向通信を行う必要
がある。図９はそれを実現するシステムのブロック図で
あり、移動局２は固定局１から発射されたレーザ光をフ
ォトディテクタ２０で受光し、復調器２１で復調して角
度情報を抽出する。これにより移動局２は自分の位置を
算出するが、同時に固定局１へのレーザ光発射角度も算
出し、発射方向制御装置２５によってレーザ光の発射方
向を制御する。続いて移動局２は位置速度方位情報符号
化装置２８によって移動局２の位置、移動速度および移
動方向情報を符号化し、変調器２９によってレーザ光変
調し、固定局１へ向け発射する。なお、移動局は自分の
向き（角度の基準方向）をジャイロ等で検出し、知って
いるものとする。

【００１７】固定局１からのレーザ光が壁などに反射す
ることなく移動局２に直接入射した場合、角度情報はθ
１、φ１になる。移動局２はその角度情報から算出した
目標位置に向けて、移動局２の位置、速度および方位情
報を符号化してレーザ光を発射するので、固定局１はこ
のレーザ光を受光し、フォトディテクタ２６で光信号を
電気信号に変換し、その変換した信号を復調器２７で復
調する。復調器２７はこの復調した信号から移動局２の
位置、速度および方位情報を検出した後、移動局２に対
して確認信号を送出する。この確認信号の送出は例え
ば、スキャナを停止して、先に移動局から返送された移
動局の位置情報等を用いればよい。このとき次のような
方法が考えられる。移動局２は固定局１から送られる位
置情報を受信したら順次メモリに記憶させ、固定局１か
らの確認信号とメモリ内の全ての位置情報を照合し、照
合がとれたものを移動局２の正しい位置情報として確認
するものである。または固定局１が確認信号用に用意し
た特定信号を付加して送信することで、移動局２は固定
局１からの確認信号と判断し、自分の位置を確認するこ
とができる。移動局はこの確認信号を受信することによ
って先に検出した位置情報が正しいものと認識する。

【００１８】しかし、移動局２が壁からの反射波を受光
し、角度情報θ２、φ２を得た場合自分の位置を偽の座
標（Ｘ２，Ｙ２）と判断してしまう。このため目標座標
（Ｘｂ，Ｙｂ）に向けてレーザ光を発射する。ところ
が、移動局２から送出した位置に固定局１はないので、
固定局１はそのレーザ光を受光することはない。従って
マルチパスにより誤った位置検出を行うことを回避で
き、確実な位置検出が行える。

【００１９】移動局２からのレーザ光に移動局２の位
置、移動速度、移動方向の情報を符号化して投光してい
るので、固定局１はある時間経過後の移動局２の位置を
予測することが可能になる。このことから、ある時間経
過後に位置計測エリアをスキャンする場合や、移動局を
追尾してスキャンする場合、移動局の位置を予測してあ
る範囲に限定してスキャンすることが可能になり、スキ
ャン時間の短縮とスキャンの高精度化を図ることができ
る。移動局２からの情報は移動局の位置、移動速度、移
動方向だけでなく、移動局２のバッテリ残量や、路面状
態などを送っても良い。また、固定局１は角度情報だけ
でなく、移動局の移動経路の指定などをスキャンと同時
に送ることもでき、この場合はシステムの知的化を図る
ことができる。このとき複数の移動局が位置計測エリア
に存在する場合は、各々の移動局にＩＤ番号等の識別コ
ードを割り振り、移動局は返送信号にそのＩＤ番号も符
号化して返送し、固定局はそのＩＤ番号によりどの移動
局からの返送信号かを区別すれば移動局の識別が行え
る。この移動局の識別は、移動局が暴走して予め予測さ
れる位置から外れたような場合特に有効な方法である。
また、ＩＤ番号を使用する場合は、それを固定局からの
確認信号用の特定信号として兼用することも可能にな
る。

【００２０】図１０、図１１は他の実施例を示す図であ
る。位置計測をしたいエリアが広い場合、固定局、移動
局の間隔が大きくなると、スキャンの間隔が粗くなり、
スキャンの精度が悪くなる。この場合、固定局を複数箇
所に設置し、各々の固定局が第１の実施例の方法により
移動局をスキャンする。しかし、同じ位置計測エリア内
で複数の固定局がスキャンすると、混信する恐れがあ
る。固定局毎に周波数帯域を割り当てる従来の方法の場
合、固定局の数が多くなると周波数帯域の割り当てに限
界が生じる。そこで、固定局には各々固有の符号を与
え、その符号により変調した信号をレーザ光に変換して
発射し、移動局はその符号を判別する機能を有し、どの
固定局からのレーザ光であるかを区別するようにすれば
よい。

【００２１】この場合、スペクトラム拡散方式を用いる
ことが好適であり、図１０は位置計測する場所を示し、
図１１はシステムの構成を示すブロック図である。図１
０において固定局１ａ，１ｂ，１ｃには相互相関が弱く
自己相関が強いＰＮ符号、例えばゴールド（ＧＯＬＤ）
符号などの拡散符号Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを割り当てる。固
定局１ａ，１ｂ，１ｃでは拡散符号発生回路３０でその
拡散符号を発生させ、拡散変調器３１で符号化された角
度情報を拡散変調する。そしてその変調された信号を変
調器３ａに供給し、レーザ光を変調してスキャナ１１か
ら送出する。

【００２２】移動局２は各々の固定局の拡散符号と同じ
拡散符号を発生する拡散符号発生回路３１ａ，３１ｂ，
・・・を有し、フォトディテクタ２０で光信号から電気
信号に変換された信号を復調器３２ａ，３２ｂ，・・・
・により同期獲得、逆拡散を行い復調する。固定局１か
らの信号の同期獲得には、マッチド・フィルタやコンボ
ルバを用いると速い同期獲得が可能になる。ここでは移
動局２は固定局の数だけそれらの固定局と同じ拡散符号
を発生するようにしており、複数の固定局からのレーザ
光を受光しても、拡散符号の一致した固定局からの角度
情報のみを逆拡散によって抽出し、拡散符号によりどの
固定局からの信号かを判断できることから、レーザ光が
相互に混信して統制が取れなくなることはない。複数の
固定局から同時に角度情報が出力された場合、それらの
固定局からの信号を計算してそのデータを総合して位置
を求めることで、精度良く位置計測するようにしてい
る。また、移動局２はどの方向からのレーザ光でも受光
できるようにしていることから、外乱光の影響がでてく
る。しかし、スペクトラム拡散方式を用いることで外乱
光にも強くなり、高精度な測定ができる。

【００２３】図１２は他の実施例を示す図である。位置
計測エリア内で移動範囲が三次元である移動局の位置計
測を行う場合、移動局はＸ，Ｙ座標だけでなく、Ｚ軸方
向にも座標が変化することから、固定局は１台だけでは
位置計測に必要なパラメータが足りなくなる。そこで複
数の固定局によってスキャンを行い、移動局の位置を判
定できるようにする。図１２は２つの固定局Ａ，Ｂによ
って位置計測したいエリア全体をスキャンしている。固
定局Ａ，Ｂから発射しているレーザ光は発射角度の情報
および、移動局Ｐがどの固定局からの信号かを判断でき
るように、各々の固定局に割り振っているＩＤ番号等の
識別コードにより符号化している。固定局Ａ，Ｂからの
レーザ光を移動局Ｐが受信し、それぞれの固定局からの
角度情報φａ、θａ、φｂ、θｂを復調する。なおθａ
およびθｂは固定局から見たＸ軸方向からずれる角度、
φａおよびφｂは固定局を含む垂直線からずれる角度を
示す。

【００２４】固定局Ａの座標を（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）、
固定局Ｂの座標を（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）とし、移動局の
座標Ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）との関係を図１２に示すよ
うに定義すると、移動局の座標Ｐは次式からわかる。

【数１】 これにより三次元運動をする移動体の位置検出が可能に
なる。

【００２５】なお、この例では移動体Ｐは固定局Ａおよ
びＢの両方からのレーザ光を受光でき、２つの固定局
Ａ，Ｂから角度情報φａ、φｂ、θａ、θｂを受け取る
必要がある。しかし、移動局は移動しているため２つの
固定局からの情報を受け取る時間に差が生じる。移動局
は自分の進行方向、速度を知る機能を持っており、固定
局Ａの信号を受け取ったら、その角度情報を次の固定局
Ｂの信号を受け取るまで、あるいは受け取ってから補正
し、固定局Ｂの角度情報と補正した固定局Ａの角度情報
を使って自己の位置を測定する。移動局は測定した位置
情報を座標が既知の固定局Ａ，Ｂに向け返信するので、
固定局Ａ，Ｂはこの位置情報を受信することで移動局の
位置、進行方向、速度を知ることができる。このため、
移動局が移動してもその移動先を予測して予測スキャン
を行うことができるので、固定局から移動局への信号は
同時に到達するように構成することができる。これによ
り移動局は移動中に連続して固定局Ａ，Ｂからの情報を
同時に受信でき、常時自己の位置を知ることができる。
また、移動局は固定局からの予測スキャンに対応して自
己の位置、進行方向、速度を送信するので、固定局は移
動局の正確な情報を常に知ることができる。この場合、
移動局は固定局からの情報を同時に受信するためスペク
トラム拡散通信を使用することが効果的である。

【００２６】他の例として移動局と固定局を逆にしたシ
ステムすなわち、移動局に設置した投光器が固定局をス
キャンして、位置計測を行うものである。移動局は鋭い
指向性を有するレーザ光を発するが、レーザ光を発する
方向の情報をそのレーザ光に乗せてエリア全体をスキャ
ンする。固定局は移動局が位置計測をする必要のあるエ
リアに設置し、受光したレーザ光を復調することで移動
局の位置を計測する。このとき、移動局は自分の向き
（角度の基準方向）を知っているものとする。この場
合、位置情報は送出する信号が三次元座標における移動
局を含む垂直線からずれる角度の情報および、移動局の
移動する平面上の所定方位からずれる角度の情報を送出
する必要がある。また、固定局は複数にすることで移動
局が３次元空間を移動しても位置検出が行える。また、
固定局は受信した位置情報から得られた移動局の方位に
鋭い指向性の返送信号を送信し、移動局は返送信号の受
信することにより正規のパスによる信号送受信により移
動局の位置を知ることができ、更に確認信号を固定局に
送信し、固定局はこの確認信号の受信に基づきマルチパ
スがあっても正確に移動局の位置検出をすることができ
る。また、複数の移動局が位置計測エリア内に存在する
場合はスペクトラム拡散通信方式を適用すれば混信の問
題は解決できる。

【００２７】応用例として図１３のように広い位置エリ
ア内で位置計測を行うものがある。移動局２は固定局Ａ
をスキャンして、スキャン信号の移動局を含む垂直線か
らの角度および、移動局の基準方向からのスキャン信号
のずれる角度情報と共に速度および移動方向の情報を送
る。移動方向は例えば地磁気センサやジャイロを使用す
ることで、また前回のスキャンとあわせた２回のスキャ
ンで得た座標から求めることができる。固定局Ａはその
情報から現在の移動局２の位置を計算し、符号化して移
動局２に送る。移動局２は自分の位置を把握し、速度と
移動方向から固定局Ｂのエリアまでの時間を計算し、そ
の時間が経過するまで移動局２のスキャンを停止する。
これにより移動局２のバッテリー寿命が延び、またスキ
ャンシステムの機械的疲労を軽減することができる。こ
の場合、固定局は受光に関しては無指向性とし、送信は
無指向性の電波を送出しても良く、移動局２の位置がわ
かっていることから指向性のレーザ光を移動局２に向け
て送出することもできる。なお、この例ではスキャンを
停止するとしているが、他のエリアに入るまで装置全体
あるいは通信システムを停止させても良く、このように
すると更にバッテリーの寿命が延びる。

【００２８】なお、このシステムで使用する光は鋭い指
向性を有する必要があるので、実施例はレーザ光を使用
することで説明したが、位置の検出精度が低くても良い
場合は、赤外線あるいは短波長の電波を使用しても良
い。また、全ての実施例において実施例１で説明したよ
うに、固定局はデータを送る際、移動局において一連の
データが継続して受光できるように一時的にモータを停
止している。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明は、
固定局は移動局とは異なる高さに設定し、固定局から鋭
い指向性を有する信号をその信号の到達地点に関する位
置情報で変調して送出し、移動局ではその信号を復調し
て前記位置情報を基に自己の位置を検出するようにした
ものであるから、移動局は受信した信号から、自己の位
置を検出することができるという効果を有する。また、
移動局は受信した位置情報から得られた固定局の方位に
鋭い指向性の返送信号を送信し、固定局は返送信号の受
信に基づき移動局の位置検出の確認をするようにしたも
のであるから、マルチパスが生ずる環境でも正確な位置
検出を行えるという効果を有する。請求項２の発明は、
固定局は移動局とは異なる高さに設定し、固定局から鋭
い指向性を有する信号をその信号の到達地点に関する位
置情報で変調して送出し、移動局ではその信号を復調し
て前記位置情報を基に自己の位置を検出するようにした
ものであるから、移動局は受信した信号から、自己の位
置を検出することができるという効果を有する。また、
移動局は受信した位置情報から得られた固定局の方位に
鋭い指向性の返送信号を送信し、固定局は返送信号を受
信しさらに確認信号を移動局に送信し、移動局はこの確
認信号の受信に基づき自己の位置検出の確認をするよう
にしたものであるから、マルチパスが生ずる環境でも正
確な位置検出を行えるという効果を有する。

【００３０】請求項３の発明は、固定局は移動局とは異
なる高さに設定し、移動局から鋭い指向性を有する信号
をその信号の到達地点に関する位置情報で変調して送出
し、固定局ではその信号を復調して前記位置情報を基に
移動局の位置を検出し、その検出した位置情報を移動局
に返送するようにしたものであるから、移動局にスキャ
ン機能を持たせて位置検出を行えるという効果を有す
る。また、確定位置情報を受信した移動局は、他方の固
定局による位置計測エリアに進入するまで、スキャンを
停止するようにしたものであるから、移動局のバッテリ
ー寿命を延ばすことができ、またスキャナの機械的疲労
を軽減できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の要点を説明する図である。

【図２】 スキャン機構を説明する図である。

【図３】 第１の実施例を説明する図である。

【図４】 第２の実施例を実現するシステムのブロック
図である。

【図５】 第２の実施例において送出する信号の一例を
示す図である。

【図６】 マルチパスの説明をするための図である。

【図７】 第３の実施例を説明するための図である。

【図８】 双方向通信の状態を説明するための図であ
る。

【図９】 第３の実施例を実現するシステムのブロック
図である。

【図１０】 固定局が複数の場合の配置を示す図であ
る。

【図１１】 第４の実施例を実現するシステムのブロッ
ク図である。

【図１２】 第５の実施例を説明するための図である。

【図１３】 第６の実施例を説明するための図である。

【図１４】 従来の方法を説明するための図である。

【図１５】 従来の問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１…固定局、２…移動局、３ｂ，２９…変調器、４ａ…
鏡、４ｂ…回転多面鏡、５…反射鏡、６…モータ、７…
ロータリーエンコーダ、８…軸、９…角度情報変換回
路、１０…角度情報符号化装置、１１…スキャナ、２
０，２６…フォトディテクター、２１，２７…復調器、
２２…パルス発生器、２３…カウンタ、２４…時間角度
変換回路、２５…発射方向制御装置、２８…位置速度方
位情報符号化装置、３０，３１…拡散符号発生回路、３
２…角度情報抽出回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−186306（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−187271（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−122120（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 1/00 - 7/64 G01S 13/00 - 17/95 G05D 1/00 - 1/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動局と固定局間で通信を行い移動局の
   位置を認識する位置認識システムであって、固定局は移
   動局とは異なる高さに設定し、固定局から鋭い指向性を
   有する信号をその信号の到達地点に関する位置情報で変
   調して送出し、移動局ではその信号を復調して前記位置
   情報を基に自己の位置を検出する位置認識システムにお
   いて、移動局は受信した位置情報から得られた固定局の方位に
   鋭い指向性の返送信号を送信し、固定局が前記返送信号
   の受信に基づき移動局の位置検出の確認をする ことを特
   徴とする位置認識システム。
2. 【請求項２】 移動局と固定局間で通信を行い移動局の
   位置を認識する位置認識システムであって、固定局は移
   動局とは異なる高さに設定し、固定局から鋭い指向性を
   有する信号をその信号の到達地点に関する位置情報で変
   調して送出し、移動局ではその信号を復調して前記位置
   情報を基に自己の位置を検出する位置認識システムにお
   いて、移動局は受信した位置情報から得られた固定局の方位に
   鋭い指向性の返送信号を送信し、固定局は前記返送信号
   を受信しさらに確認信号を移動局に送信し、移動局がこ
   の確認信号の受信に基づき自己の位置検出の確認をする
   ことを特徴とする位置認識システム。
3. 【請求項３】 移動局と固定局間で通信を行い移動局の
   位置を認識する位置認識システムであって、固定局は移
   動局とは異なる高さに設定し、移動局から鋭い指向性を
   有する信号をその信号の到達地点に関する位置情報で変
   調して送出し、固定局ではその信号を復調して前記位置
   情報を基に移動局の位置を検出し、その検出した位置情
   報を移動局に返送する位置認識システムにおいて、確定位置情報を受信した移動局は、他方の固定局による
   位置計測エリアに進入するまで、スキャンを停止する こ
   とを特徴とする位置認識システム。