JP3905007B2

JP3905007B2 - Mobile positioning device

Info

Publication number: JP3905007B2
Application number: JP2002273041A
Authority: JP
Inventors: 徳岐村上
Original assignee: Furukawa Co Ltd
Current assignee: Furukawa Co Ltd
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: JP2004108978A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばテレビ局のスタジオ内で出演者を自動で追尾して撮影する場合などに好適な、３次元空間内で移動する移動体の位置を測定するための移動体測位装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カーナビゲーションシステムに代表されるＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）を利用した移動体の位置測定が広く行われている。しかし、ＧＰＳを利用した測位装置は、衛星からの電波が届かない室内空間では機能しないといった問題がある。
【０００３】
また、特開平６−１３０１４１号には、博覧会の各展示場所に無線強度測定受信機を配置し、入場者に携行させた可搬型無線送信機からの信号を受信することで、入場者の位置測定を行う装置が提案されている。しかし、無線強度受信機と可搬型無線送信機はある一定以上の距離を隔てなければ受信電界強度が変化しなくなるという特性があることから、この装置では無線強度受信機と可搬型無線送信機の距離が近すぎると測定誤差が大きくなったり測定自体が出来なくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、あらゆる状況下で移動体の位置を高精度で測定するための移動体測位装置として、図５に示すようなものが考えられる。
すなわち、この移動体測位装置は、移動体と共に移動する発信機５と、所定箇所に配置された複数の受信機６と、カウンタ装置７と、演算装置８とで構成し、測位のために次のような処理を行う。
【０００５】
発信機５は、同期タイマ５１の発信パルスに従って所定間隔でＩＤ発信部５２からＩＤ信号を発信する。
受信機６は、ＩＤ受信部６１でＩＤ信号を受信し、データ転送部６２からカウンタ装置７へ出力する。
カウンタ装置７では、演算装置８の同期タイマ８１から発信されたパルス信号でゲート７２を開き、非同期タイマ７１から発信されたパルス信号をカウンタ７３へ送る。
【０００６】
ゲート７２では、受信機６のデータ転送部６２からＩＤ信号が入力されるとゲート７２を閉じ、ＩＤ検出部７４へＩＤ信号を送る。
ＩＤ検出部７４では、ＩＤ信号からＩＤデータを抽出し、データ合成部７５へ送る。
ゲート７２が閉じると、カウンタ７３からデータ合成部７５へ、ゲートが開いてから閉じるまでの間にカウントされたカウントデータを送る。
【０００７】
データ合成部７５は、ＩＤデータとカウントデータを合成する。
データ出力部７６は、データ合成部７５で合成された合成データを演算装置８の３次元演算処理部８２へ送る。
演算装置８では、３次元演算処理部８２で発信機５の３次元位置を演算し、得られた３次元位置データを３次元出力部８３からディスプレイ装置や自動追尾装置等の機器へ出力する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−１３０１４１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この移動体測位装置では、カウンタ装置７において、ＩＤデータ抽出、カウントデータ作成、およびＩＤデータとカウントデータの合成という信号処理を同時に行うため、移動体を高精度で測定するためにはサンプリング周期を短くする必要があり、それに見合った演算処理速度が要求され、測定対象（発信機）の数が多くなると処理能力を超えてしまい測定不能となる。
【００１０】
本発明は、移動体測位装置における上記問題を解決するものであって、カウンタ装置の負荷を軽減することで高精度の３次元位置測定を実現可能な移動体測位装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の移動体測位装置は、所定の時間間隔でＩＤ信号を発信する発信機と、所定の距離間隔を隔てて配置された複数の受信機と、カウントデータを作成する複数のカウンタ装置と、複数のカウントデータから発信機の３次元位置を演算する演算装置を備えた移動体測位装置において、演算装置と発信機には、発信機がＩＤ信号を発信するとき演算装置がその発信機のＩＤデータを記憶するよう互いに同期をとった同期タイマをそれぞれ設け、受信機は、ＩＤ信号を受信するとトリガ信号をカウンタ装置に、ＩＤデータを演算装置に送り、カウンタ装置は、トリガ信号によってカウントデータを作成して演算装置に送り、演算装置は、受信機からのＩＤデータとカウンタ装置からのカウントデータを合成する際に、受信機からのＩＤデータと記憶したＩＤデータとを照合し、一致したときは受信機からのＩＤデータとカウンタ装置からのカウントデータとの合成を行い、一致しないときは異常と判断して受信機からのＩＤデータとカウンタ装置からのカウントデータとの合成を行わないないよう構成することにより、上記課題を解決している。
【００１２】
この移動体測位装置では、発信機がＩＤ信号を発信するとき演算装置がその発信機のＩＤデータを記憶する。受信機は、ＩＤ信号を受信するとトリガ信号をカウンタ装置に、ＩＤデータを演算装置に送る。カウンタ装置は、トリガ信号によってカウントデータを作成して演算装置に送る。演算装置は、受信機からのＩＤデータとカウンタ装置からのカウントデータを合成する際に、受信機からのＩＤデータと記憶したＩＤデータとを照合し、一致したときは受信機からのＩＤデータとカウンタ装置からのカウントデータとの合成を行い、一致しないときは異常と判断して受信機からのＩＤデータとカウンタ装置からのカウントデータとの合成を行わないないようにする。
【００１３】
この移動体測位装置では、ＩＤデータ抽出、カウントデータ作成、およびＩＤデータとカウントデータの合成という信号処理を、受信機とカウンタ装置と演算装置とで分担し、カウンタ装置の負荷を軽減することで高速データ処理が可能となり、測定対象の数が多い場合でも高精度の３次元位置測定が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である移動体測位装置の構成図、図２は移動体測位装置のブロック図、図３はＩＤ信号の信号処理の説明図、図４は信号処理の流れ図である。
この移動体測位装置は、移動体Ｍと共に移動する発信機１と、所定箇所に配置された受信機２と、カウンタ装置３と、演算装置４とで構成されている。
【００１５】
発信機１は無線送信機（音波、電波、赤外線いずれも可）であり、固有のＩＤ信号を発信する。
受信機２は閉所内の４箇所（Ｘ、Ｙ、Ｚ、および原点）に配設された無線受信機であり、ＩＤ受信部２１でＩＤ信号を受信すると、ＩＤ検出部２２でＩＤデータとトリガ信号に分離し、トリガ信号をトリガ出力部２３からカウンタ装置３のゲート３２へ送り、ＩＤデータをＩＤ出力部２４から演算装置４のＩＤ入力部４１に送る。
【００１６】
カウンタ装置３では演算装置４の同期タイマ４４より発信されたパルス信号でゲート３２を開き、非同期タイマ３１より発信されたパルス信号をカウンタ３３へ送る。
ゲート３２はトリガ出力部２３から送られたトリガ信号で回路を閉じる。
ゲート３２が閉じるとカウンタ３３でカウントデータが作成され、演算装置４のカウントデータ入力部４２へカウントデータを送る。
【００１７】
演算装置４では、受信機２から送られたＩＤデータはＩＤ入力部４１で受信しデータ合成部４３へ送る。
データ合成部４３ではＩＤデータとカウントデータを合成する際、同期タイマ４４から送られたパルス信号で識別すべきＩＤデータを特定し受信機からのＩＤデータとを照合し、一致するカウントデータのみＩＤデータとカウントデータの合成を行う。
【００１８】
ここで、ＩＤデータの識別は以下のステップによる（図３参照）。
1. 演算装置４に発信機１の数、各発信機１に固有なＩＤデータ、および受信する（発信させる）順序を予め設定する。
2. 演算装置４の同期タイマ４４の発信パルスはある一定の間隔で発信するが、そのパルスがどの発信機に割り当てられているか、すなわち、発信機１のＩＤデータをその都度記憶する。
3. 発信機１の同期タイマ１１では、発信する順序に従い（発信機の数）×（同期タイマ４４のパルス間隔）の間隔でＩＤデータを発信する。
4. 演算装置４では、カウンタ装置３からのカウントデータと受信機２からのＩＤデータ入力が入力されると、演算装置４に記憶されたＩＤデータと受信機２からのＩＤデータを照合して両者が一致する場合のみＩＤデータとカウントデータを合成する。
5. 記憶されたＩＤデータと入力されたＩＤデータを照合して、両者が一致しない場合は（例えば、検出不良により次の発信機のＩＤデータが入力されたときは、記憶されたものがＩＤデータ（Ａ）で入力されたものがＩＤデータ（Ｂ）となる）、そのカウントデータは破棄し前回合成した合成データを３次元演算処理部４５へ送る。
【００１９】
３次元演算処理部４５ではＸ−Ｙ−Ｚ−原点の各受信機２で受信し処理された各合成データで発信機１の３次元位置を演算し３次元出力部４６へ送る。
３次元出力部４６は３次元位置データをディスプレイ装置や自動追尾装置等の機器（図示略）へと出力する。
この移動体測位装置では、ＩＤデータ抽出、カウントデータ作成、およびＩＤデータとカウントデータの合成という信号処理を、受信機２とカウンタ装置３と演算装置４とで分担し、カウンタ装置３の負荷を軽減することで高速データ処理が可能となり、測定対象である移動体Ｍ（発信機１）の数が多い場合でも高精度の３次元位置測定が可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の移動体測位装置によれば、カウンタの負荷を受信機と演算機に分担することで高速データ処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である移動体測位装置の構成図である。
【図２】移動体測位装置のブロック図である。
【図３】ＩＤ信号の信号処理の説明図である。
【図４】信号処理の流れ図である。
【図５】従来の移動体測位装置の構成図である。
【符号の説明】
１発信機
２受信機
３カウンタ装置
４演算装置
１１同期タイマ
１２ＩＤ発信部
２１ＩＤ受信部
２２ＩＤ検出部
２３トリガ出力部
２４ＩＤ出力部
３１非同期タイマ
３２ゲート
３３カウンタ
４１ＩＤ入力部
４２カウントデータ入力部
４３データ合成部
４４同期タイマ
４５３次元演算処理部
４６３次元出力部
Ｍ移動体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mobile body positioning apparatus for measuring the position of a mobile body that moves in a three-dimensional space, which is suitable when, for example, a performer is automatically tracked and photographed in a studio of a television station. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, position measurement of a moving body using GPS ( Global Positioning System) represented by a car navigation system has been widely performed. However, a positioning device using GPS does not function in an indoor space where radio waves from satellites do not reach.
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-130141 arranges a wireless strength measurement receiver at each exhibition place of the exposition, and receives signals from a portable wireless transmitter carried by the visitor. An apparatus for performing position measurement has been proposed. However, since there is a characteristic that the received electric field strength does not change unless the wireless strength receiver and the portable wireless transmitter are separated from each other by a certain distance or more, this device uses a wireless strength receiver and a portable wireless transmitter. If the distance is too close, there is a problem that the measurement error increases or the measurement itself cannot be performed.
[0004]
Therefore, as a moving body positioning apparatus for measuring the position of the moving body with high accuracy under all circumstances, the one shown in FIG. 5 is conceivable.
That is, this mobile body positioning device is composed of a transmitter 5 that moves together with a mobile body, a plurality of receivers 6 arranged at predetermined locations, a counter device 7, and an arithmetic device 8, and the following is performed for positioning. Perform the following process.
[0005]
The transmitter 5 transmits an ID signal from the ID transmitter 52 at a predetermined interval according to the transmission pulse of the synchronization timer 51.
In the receiver 6, the ID signal is received by the ID receiver 61 and is output from the data transfer unit 62 to the counter device 7.
In the counter device 7, the gate 72 is opened with the pulse signal transmitted from the synchronous timer 81 of the arithmetic device 8, and the pulse signal transmitted from the asynchronous timer 71 is sent to the counter 73.
[0006]
In the gate 72, when an ID signal is input from the data transfer unit 62 of the receiver 6, the gate 72 is closed and the ID signal is sent to the ID detection unit 74.
The ID detection unit 74 extracts ID data from the ID signal and sends it to the data synthesis unit 75.
When the gate 72 is closed, the count data counted from the time when the gate is opened to the time when the gate is closed is sent from the counter 73 to the data synthesis unit 75.
[0007]
The data synthesizer 75 synthesizes ID data and count data.
The data output unit 76 sends the combined data combined by the data combining unit 75 to the three-dimensional calculation processing unit 82 of the calculation device 8.
In the calculation device 8, the three-dimensional calculation processing unit 82 calculates the three-dimensional position of the transmitter 5, and outputs the obtained three-dimensional position data from the three-dimensional output unit 83 to a device such as a display device or an automatic tracking device.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-6-130141 [0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this mobile body positioning device, the counter device 7 simultaneously performs signal processing such as ID data extraction, count data generation, and ID data and count data synthesis, so sampling is required to measure the mobile body with high accuracy. It is necessary to shorten the cycle, and an operation processing speed corresponding to the cycle is required. When the number of measurement objects (transmitters) increases, the processing capacity is exceeded and measurement becomes impossible.
[0010]
An object of the present invention is to solve the above-described problem in a mobile positioning device, and to provide a mobile positioning device capable of realizing highly accurate three-dimensional position measurement by reducing the load on the counter device. To do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The mobile positioning device of the present invention includes a transmitter for transmitting an ID signal at a predetermined time interval, a plurality of receivers arranged at a predetermined distance interval, a plurality of counter devices for creating count data, In a mobile positioning device having an arithmetic device that calculates the three-dimensional position of a transmitter from a plurality of count data, the arithmetic device and transmitter transmit the ID signal of the transmitter when the transmitter transmits an ID signal. Synchronous timers that are synchronized with each other to store data are provided, and when the receiver receives the ID signal, the receiver sends a trigger signal to the counter device and the ID data to the arithmetic device. The counter device receives the count data by the trigger signal. The ID data from the receiver is combined with the ID data from the receiver and the count data from the counter device. ID data from the receiver is combined with the count data from the counter device if they match, and if they do not match, the ID data from the receiver and the counter device are determined to be abnormal The above-described problem is solved by configuring so as not to combine with the count data from.
[0012]
In this mobile body positioning device, when the transmitter transmits an ID signal, the arithmetic device stores the ID data of the transmitter. Upon receiving the ID signal, the receiver sends a trigger signal to the counter device and ID data to the arithmetic device. The counter device creates count data by a trigger signal and sends it to the arithmetic device. When combining the ID data from the receiver and the count data from the counter device, the arithmetic device collates the ID data from the receiver with the stored ID data, and if they match, the ID data from the receiver The counter data is combined with the count data. If they do not match, it is determined that there is an abnormality and the ID data from the receiver and the count data from the counter apparatus are not combined.
[0013]
In this mobile positioning device, signal processing of ID data extraction, count data creation, and ID data and count data synthesis is shared by the receiver, the counter device, and the arithmetic device, thereby reducing the load on the counter device. High-speed data processing is possible, and high-precision three-dimensional position measurement is possible even when the number of measurement objects is large.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a block diagram of a mobile positioning device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the mobile positioning device, FIG. 3 is an explanatory diagram of signal processing of an ID signal, and FIG. 4 is a flowchart of signal processing. It is.
This mobile body positioning device includes a transmitter 1 that moves together with the mobile body M, a receiver 2 that is disposed at a predetermined location, a counter device 3, and an arithmetic device 4.
[0015]
The transmitter 1 is a wireless transmitter (acoustic waves, radio waves, and infrared rays can be used), and transmits a unique ID signal.
The receiver 2 is a wireless receiver disposed at four locations (X, Y, Z, and origin) in the closed space. When the ID signal is received by the ID receiver 21, the ID data is triggered by the ID detector 22. The trigger signal is sent from the trigger output unit 23 to the gate 32 of the counter device 3, and the ID data is sent from the ID output unit 24 to the ID input unit 41 of the arithmetic device 4.
[0016]
In the counter device 3, the gate 32 is opened with the pulse signal transmitted from the synchronous timer 44 of the arithmetic device 4, and the pulse signal transmitted from the asynchronous timer 31 is sent to the counter 33.
The gate 32 closes the circuit with the trigger signal sent from the trigger output unit 23.
When the gate 32 is closed, the counter 33 creates count data and sends the count data to the count data input unit 42 of the arithmetic unit 4.
[0017]
In the arithmetic device 4, the ID data sent from the receiver 2 is received by the ID input unit 41 and sent to the data synthesis unit 43.
When the data synthesizer 43 synthesizes the ID data and the count data, the ID data to be identified is identified by the pulse signal sent from the synchronization timer 44 and collated with the ID data from the receiver. Data and count data are combined.
[0018]
Here, identification of ID data is performed by the following steps (see FIG. 3).
1. The number of transmitters 1, ID data unique to each transmitter 1, and the order of receiving (transmitting) are preset in the arithmetic device 4.
2. The transmission pulse of the synchronization timer 44 of the arithmetic unit 4 is transmitted at a certain interval, and the transmitter to which the pulse is assigned, that is, the ID data of the transmitter 1 is stored each time.
3. The synchronization timer 11 of the transmitter 1 transmits ID data at an interval of (number of transmitters) × (pulse interval of the synchronization timer 44) according to the transmission order.
4. When the count data from the counter device 3 and the ID data input from the receiver 2 are input, the arithmetic device 4 collates the ID data stored in the arithmetic device 4 with the ID data from the receiver 2. Only when they match, the ID data and the count data are combined.
5. When the stored ID data is collated with the input ID data and they do not match (for example, when the ID data of the next transmitter is input due to a detection failure, the stored ID is The input data (A) becomes ID data (B)), the count data is discarded, and the synthesized data synthesized last time is sent to the three-dimensional arithmetic processing unit 45.
[0019]
The three-dimensional calculation processing unit 45 calculates the three-dimensional position of the transmitter 1 from the combined data received and processed by each receiver 2 at the XYZ-origin and sends it to the three-dimensional output unit 46.
The three-dimensional output unit 46 outputs the three-dimensional position data to a device (not shown) such as a display device or an automatic tracking device.
In this mobile positioning device, the receiver 2, the counter device 3, and the arithmetic device 4 share the signal processing of ID data extraction, count data creation, and ID data and count data synthesis, and the load on the counter device 3 is shared. By reducing it, high-speed data processing becomes possible, and even when the number of moving bodies M (transmitters 1) to be measured is large, highly accurate three-dimensional position measurement is possible.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the mobile body positioning device of the present invention, high-speed data processing can be performed by sharing the load of the counter between the receiver and the arithmetic unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a mobile body positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a mobile positioning device.
FIG. 3 is an explanatory diagram of signal processing of an ID signal.
FIG. 4 is a flowchart of signal processing.
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional mobile body positioning device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmitter 2 Receiver 3 Counter apparatus 4 Arithmetic apparatus 11 Synchronous timer 12 ID transmission part 21 ID reception part 22 ID detection part 23 Trigger output part 24 ID output part 31 Asynchronous timer 32 Gate 33 Counter 41 ID input part 42 Count data input Unit 43 data synthesis unit 44 synchronization timer 45 three-dimensional calculation processing unit 46 three-dimensional output unit M moving object

Claims

A transmitter for transmitting an ID signal at a predetermined time interval, a plurality of receivers arranged at a predetermined distance interval, a plurality of counter devices for generating count data, and a transmitter 3 from a plurality of count data In a mobile positioning device equipped with a calculation device for calculating a dimensional position,
The arithmetic unit and the transmitter are each provided with a synchronization timer synchronized with each other so that the arithmetic unit stores the ID data of the transmitter when the transmitter transmits the ID signal, and the receiver receives the ID signal. The trigger signal is sent to the counter device, the ID data is sent to the arithmetic device, the counter device creates count data by the trigger signal and sends it to the arithmetic device, and the arithmetic device sends the ID data from the receiver and the count data from the counter device. When combining the ID data from the receiver with the stored ID data, if they match, the ID data from the receiver and the count data from the counter device are combined, and if they do not match, The movement is characterized in that it is determined that the ID data from the receiver and the count data from the counter device are not combined. Positioning device.