JPH02107989A - 移動体位置認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は移動体位置認識装置に関する。

（従来の技術） 航空機のレーダに代表される従来の移動体の位置計測に
は電波が利用されるのが一般的である。

しかしながら電波による位置計測では特に遠距離での測
定精度が不十分でアシ、移動体の正確な存在位置並びに
機種などの認識が困難であった。そこで、優れた指向性
が特徴のレーザ光を利用して移動体の位置計測を行うだ
めの種々の遠隔位置計測装置が提案されている状況にあ
る。

更に、このような位置計測装置にあっては、移動計測を
可能にするための移動体位置認識装置が必要となる。例
えば計測自動制御学会論文集■０１゜２３、　Ｎｏ、　
１０．１９８７に記載の津村俊弘氏らによる「レーザと
コーナキー−ブを用いた移動体の能動位置計測のための
レーザ追尾手法」はその代表例である。こういった従来
の位置認識装置の典型的的なものを第７図に示し、以下
に説明を加える。

レーザ光源２１から出力されだレーザ光２２は、直角プ
リズム２３、ハーフミラ−２４、反射鏡２５を径てミラ
ー駆動機構２６に導かれる。ミラー駆動機構２６にはモ
ータ２７，２８によシ鏡面方向を任意の方向に設定する
ことが可能な走査ミラー２９があり、レーザ光２２はこ
の走査ミラー２９で走査されて移動体に向けられる。移
動体にはコーナキューブリフレクタ３０が取り付けられ
ており、このコーナキューブリフレクタ３０は入射光に
対して反射光を平行にすることができるため、移動体に
向けられたレーザ光２２は再び走査ミラー２９に戻るこ
とになる。そしてレーザ光２２は往路と同じ光路を辿り
、走査ミラー２９、反射−２５、ハーフミラ−２４を経
てレンズ３１により集光されて光点位置検出器７に入射
する。このようにして光点位置検出器７によりコーナキ
ューブリフレクタ３０の位置を認識し、捕捉から追尾に
動作を切替える。追尾動作では、光点位置検出器７の出
力信号からコーナキューブリフレクタ３０の中心位置と
走査ミラー２９の指向角とのずれ量をもとにモータ２７
，２８の操作量を決定し、走査ミラー２９とコーナキュ
ーブリフレクタ３０との間でレーザ光２２の往路と復路
が一致するようにモータ２７，２８を駆動することによ
って移動体の追尾を実現している。

このような位置認識装置に用いられる光点、位置検出器
７の多くは、従来、エリアＣＣＤ　（ＣｈａｒｇｅＣｏ
ｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）などのデジタルデバイスで
あった。しかし、デジタルセンサを用いた位置認識装置
では応答時間が遅いといった欠点があり・その用途が限
られていた。一方、アナログセンサの場合、応答時間に
関しては問題ないが、移動体の捕捉時に誤動作を生じ易
く、そのためにやはり敬遠される傾向にあった。つまシ
光点位置検出器７はその受光面にレーザ光が入射してい
る状態で使用されるのが本来の姿であるのに対し、本装
置のようにレーザ光が突然入射して瞬時にその位置を検
知しようとする場合、必ずしも正確な位置情報として把
握されないのである。以下、第２図、第３図に基づいて
詳述する。

第２図は光点位置検出器７の正面図である。光点位置検
出器７はｘ−ｙ平面の２次元の位置を検知する受光面１
３を有し、Ｘ、、Ｘ２の端子電圧からＸ方向の位置情報
を、ｙｔ　　ｙｔ　の端子電圧からＸ方向の位置情報を
得ることができる。また第３図はＸ方向の位置に対する
出力電圧を示し、レーザ光を受光しない時の出力電圧は
Ｖｏ、レーザ光を受光すると出力電圧は■−〜Ｖ＄変化
し、この出力電圧に従って位置情報が送り出される。

今、レーザ光２が第２図中Ｆ、方向にＸＤ−→Ｘａ→Ｘ
Ｂ−→ＸＡと走査されるような移動体の位置認識を考え
る。捕捉制御は第３図に示すように光点位置検出器７の
出力電圧がＶ−〜■＋の範囲に入ると瞬時に追尾制御に
切替わり、光点の位置情報をもとに移動体の追尾を行う
ものである。ところがレーザ光がＸＤからＸａに移る量
中、出力電圧がＸＢと全く同じであるＸ’ａを必ず通過
することになる。そして光点位置検出器７はＸ’ａのレ
ーザ光をＸＢのレーザ光として誤認し、ＸＢの位置とし
ての情報を送り出してしまうことから、正常な追尾制御
が不可能となる。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来のアナログセンサにおける捕捉追尾制
御においては、光点位置検出器が異なるレーザ光信号に
対して同じ位置であると誤認し、誤った情報を送り出し
てしまう可能性があった。

本発明はこのような光点位置検出器の誤動作を解消し、
移動体の正確な位置情報を出力する移動体位Ｗ認識装置
の提供を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するだめの手段） 上記の目的を達成するために本発明においては＼ レーザ光の指向方向を制御し、移動体に対してレーザ光
を向けるミラー駆動手段と、 移動体から反射されたレーザ光を受光面で受光すること
によって移動体の位置情報をアナログ信号として出力す
る光点位置検出手段と、前記光点位置検出手段の前記受
光面外から前記受光面内及び前記受光面内から前記受光
面外へ遷移する時の、レーザ光の前記受光面の面方向に
沿った移動方向を検出し、前記光点位置検出手段の出力
信号の時系列変化がこの移動方向に対応した変化を有す
る場合、及び前記光点位置検出手段の出力信号が前記受
光面にレーザ光が照射されている状態での出力信号であ
る場合の両方を満足している場合に、とのレーザ光が移
動体の位置情報を示すものであると認識する移動体位置
信号処理手段とを有する移動体位置認識装置としだ。

（作用） 以上のようにすれば、次の２つの条件のうちどちらか一
方を満足した時のみ移動体を認識する。

（Ｐｉ＝Ｖ）ａｎｄ（Ｖｎ　−＋　）Ｖｎ）ａｎｄ（Ｖ
−（Ｖｎ＜Ｖ＋）（Ｆ２＝Ｖ）ａｎｄ（Ｖｎ−１＜Ｖｎ
）ａｎｄ（Ｖ−（Ｖｎ（Ｖ＋）但し、■；レーデ光の走
査方向 ＶｎＨ光点位置検出手段の出力電圧信号ｎ；時系列 つまり上記両式とも第１項はレーザ光の走査方向を、第
２項は光点位置検出手段の時系列出力電圧信号の変化（
傾き）を、第３項は光点位置検出手段の位置検出可能な
受光範囲を示している。このような捕捉演算を行う信号
処理装置を備えたものとすれば移動体の誤認がなく々す
、移動体の正第１図は本発明の一実施例を示す移動体位
置認識装置のシステムブロック線図である。この装置は
レーザ光源ｌとこのレーザ光源１から照射されたレーザ
光２０指向方向を制御するミラー駆動機構３に取シ付け
られた走査ミラー４及びミラー駆動機構制御装置５と、
移動体に取り付けられた反射体であるコーナキューブリ
フレクタ６と、このコーナキューブリフレクタ６から反
射されたレーザ光２の位置を検出する光点位置検出手段
である光点位置検出器７と、この光点位置検出器７の信
号を用いて移動体の捕捉追尾を行う移動体位置信号処理
手段である信号処理装置８とから構成されている。尚、
ミラー駆動機構３とミラー駆動機構制御装置５はミラー
駆動手段を構成している。このうち信号処理装置８は、
光点位置検出器７０時系列出力電圧信号Ｖｎと、そのＶ
ｎの傾きと、ミラー駆動機構３に制御されるレーザ光２
の走査方向Ｖとから演算を行ってスイッチ９を切替える
捕捉演算部１０を備え、スイッチ９の切替えによってレ
ーザ光２の走査動作を行う捕捉制御部１１から移動体の
運動を追尾する追尾制御部１２へ制御を移す。

次にスイッチ９の切替え条件を第２図、第３図に基づい
て説明する。ここで述べる条件とは、光点位置検出器７
の受光面１３内にレーザ光２が入射して正常な位置情報
を得るだめのものである。

つまり、レーザ光２を図中ＦＡの方向に走査しだ場合は （Ｆ１＝Ｖ）ａｎｄ（Ｖｎ−１）Ｖｎ）ａｎｄ（Ｖ−（
Ｖｎ（Ｖ＋）−（１）を満足した時のみ認識され、また
レーザ光２を図中Ｆ２の方向に走査した場合は、 （Ｆ２＝Ｙ）　ａ　ｎ　ｄ　（Ｖｎ−ｔ　（Ｖｎ　）　
ａ　ｎｄ　（Ｖ−（Ｖｎ（Ｖ＋）（２）を満足した時の
み認識される。尚、ｎは時系列を示し、Ｖ　ｎ　−１は
Ｖｎより一つ前の出力電圧信号を意味する。ここで式（
１）　、　（２）の各項について説明する。第１項はレ
ーザ光の走査方向ＶがＦ１方向かＦ２方向かを示す項で
あシ、これによシ移動体の移動方向を認識する。レーザ
光の走査方向Ｖは、ミラー駆動機構３に設置された走査
ミラー４の位置を検出する位置検出器の時系列出力電圧
信号Ｓから容易に検知できる。次に第２項は光点位置検
出器７の時系列出力電圧信号の傾きを示す項であり、こ
れより移動体の移動に係るレーザ光の動きのうち必要な
ものだけを認識する。つまりレーザ光の走査方向がＦ１
方向であってもＦ２方向であっても第３図中Ｘ’ａを含
むＸａ付近の急激な傾きの部分を無視するものである。

次に第３項は光点位置検出可能な受光範囲を示す項であ
り、レーザ光がこの受光範囲内に入っている時の出力電
圧のみを認識する。

以上のように式（１）、　（２）を用いれば、第４図に
太い実線で示しだ部分に係るレーザ光の位置及びその移
動方向のみを認識し、その他の信号は正確な情報として
認識されることがない。

このようにしてＸ方向、Ｘ方向について同様の制御を行
えば、従来のように位置検出器が誤動作することがなく
なり、移動体の正確な位置情報のみが出力される。

また、第５図はレーザ光の走査方向Ｖを検知する他の手
段を示す図であＡ前記光点位置検出器７の受光面１３の
周囲に第２の光点検出器１４ａ。

１４ｂ、１４Ｃ，１４ｄを配置してなるものを用いれば
、走査方向Ｖを容易に検出することができるため、捕捉
演算の処理速度を向上させることが可能となる。

第６図は本発明の位置認識装置よシ移動体の捕捉追尾を
行った結果を示すグラフである。尚、縦軸は光点位置検
出器７の出力信号〔■〕を、横軸は時間〔Ｓ〕をそれぞ
れ表しておシ、移動体が第５図中Ｆ２の方向へ移動した
場合を想定して実験しだものである。初切の状態ではま
だ移動体を検知していないのでＶ　ｏ　＝　２．５　［
Ｖ　）付近の出力電圧を保っているが、グラフ中心付近
約０．４５（Ｓ）で移動体を検知してＶ−＝−０，４（
Ｖ）まで変化し、更にＶ＋＝ｔ２（Ｖ）に上昇した後再
びＶ−＝−０，４（Ｖ：］まで降下し、最後はＶｎ＝Ｑ
（Ｖ）に向っている。第６図と対比すると、このグラフ
はＸｎ−＋Ｘａ−＋Ｘｎ−＋Ｘａ−→ＸＯの順に変化し
ていることを表しており、Ｖ−（Ｖｎ（Ｖ＋を満足する
Ｖｎの範囲の中で移動体を認識し、追尾を行っているこ
とを示している。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、移動体の正確な位置情報
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る移動体位置認識装置のシステムブ
ロック線図、第２図は光点位置検出器の正面図、第３図
はレーザ光位置と出力電圧との関係を示すグラフ、第４
図は本発明に係る移動体位置認識装置が認識するレーザ
位置と出力電圧との関係を示すグラフ、第５図は本発明
に係る光点位置検出器の他の実施例を示す斜視図、第６
図は本発明に係る移動体位置認識装置を用いた実験結果
を示すグラフ、第７図は一般的な移動体位置認識装置を
示す構成図である。 １・・・レーザ光源、 ３・・・ミラー駆動機構（ミラー駆動手段）４・・・走
査ミラー、 ５・・・ミラー駆動機構制御装置（ミラー駆動手段）６
・・・コーナキニーブリフレクタ（反射体）、７・・・
光点位置検出器（光点位置検出手段）、８・・・信号処
理装置（移動体位置信号処理手段）、１３・・・受光面
。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　松山光之 弔 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光の指向方向を制御し、移動体に対してレ
   ーザ光を向けるミラー駆動手段と、 移動体から反射されたレーザ光を受光面で受光すること
   によって移動体の位置情報をアナログ信号として出力す
   る光点位置検出手段と、前記光点位置検出手段の前記受
   光面外から前記受光面内及び前記受光面内から前記受光
   面外へ遷移する時の、レーザ光の前記受光面の面方向に
   沿った移動方向を検出し、前記光点位置検出手段の出力
   信号の時系列変化がこの移動方向に対応した変化を有す
   る場合、及び前記光点位置検出手段の出力信号が前記受
   光面にレーザ光が照射されている状態での出力信号であ
   る場合の両方を満足している場合に、このレーザ光が移
   動体の位置情報を示すものであると認識する移動体位置
   信号処理手段とを有することを特徴とする移動体位置認
   識装置。
2. （２）前記移動体位置信号処理手段は移動体の位置情報
   を認識した後、この移動体からのレーザ光が前記光点位
   置検出手段の前記受光面に沿って移動しないように、前
   記ミラー駆動手段に制御信号を与えることを特徴とする
   請求項１記載の移動体位置認識装置。