JPH0255804B2 - - Google Patents

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JPH0255804B2
JPH0255804B2 JP54077695A JP7769579A JPH0255804B2 JP H0255804 B2 JPH0255804 B2 JP H0255804B2 JP 54077695 A JP54077695 A JP 54077695A JP 7769579 A JP7769579 A JP 7769579A JP H0255804 B2 JPH0255804 B2 JP H0255804B2
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JP
Japan
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point
receiver
distance
source
moving object
Prior art date
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Application number
JP54077695A
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Japanese (ja)
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JPS562010A (en
Inventor
Kazuo Yamaha
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
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Publication of JPH0255804B2 publication Critical patent/JPH0255804B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、移動体に1個の方向及び距離の探索
機能をもつ受信器と別のもう1個の距離の探索機
能をもつ受信器をもたせ、それらによつて移動体
を所望の方向へ走行させる方法に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a mobile object with one receiver having a direction and distance searching function and another receiver having a distance searching function. It relates to a method of moving the body in a desired direction.

走行平面上における移動体の位置の計測は三点
測量法によるのが一般的であるが、本発明は、そ
の三点測量法に比較して極めて簡便な方法で移動
体の位置を計測しながら、それを任意の目的地点
に走行移動させようとするものであり、特に走行
平面上の一か所のみに発信源を設け、しかもその
発信源の方向を検出する移動体上の受信器を制御
装置における演算によつて常に発信源の方向に向
け、目的地点または適宜の中間点においてはその
受信器を単に微小角度だけ振らせることにより発
信源の方向の確認を行い、受信器を360゜にわたつ
て回転させる場合に比して位置探索に要する時間
を著しく短縮したことを特徴とするものである。
Generally, the position of a moving object on a traveling plane is measured by a three-point survey method, but the present invention can measure the position of a moving object using a much simpler method than the three-point survey method. , which attempts to move it to an arbitrary destination point, in particular, by installing a source at only one location on the traveling plane and controlling a receiver on the moving body that detects the direction of the source. Using calculations in the device, the receiver is always pointed in the direction of the source, and at the destination point or an appropriate intermediate point, the direction of the source is confirmed by simply swinging the receiver by a small angle, and the receiver is rotated 360 degrees. The feature is that the time required for position search is significantly shortened compared to the case where the position search is rotated across the body.

以下、図面を参照して本発明の方法について詳
述する。
Hereinafter, the method of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

本発明は、第1図に例示したように、走行平面
上のB点に移動体1があり、その移動体中にB点
を通る移動体基準線lがあり、走行平面上の任意
の点Aに超音波等の発信源2がある場合におい
て、移動体1を所期の方向に移動させようとする
ものであり、この場合に移動体中の基準線上のB
点には方向及び距離の探索機能をもつ第1の受信
器を、さらに基準線上において規定間隔Sだけ離
れたC点に距離のみの探索機能をもつ第2の受信
器を具備させる。上記発信源2は走行平面上の一
か所のみに設けるものであり、この発信源からの
発信信号としては超音波ばかりでなく、電磁波等
を用いこともできる。
As illustrated in FIG. 1, the present invention has a moving body 1 at a point B on a running plane, a moving body reference line l passing through the B point in the moving body, and an arbitrary point on the running plane. The purpose is to move the moving object 1 in a desired direction when there is a source 2 of ultrasonic waves or the like at A, and in this case, the object B on the reference line in the moving object is
A first receiver having a direction and distance search function is provided at each point, and a second receiver having only a distance search function is provided at a point C, which is separated by a prescribed interval S on the reference line. The transmission source 2 is provided at only one location on the running plane, and the transmission signal from this transmission source can be not only ultrasonic waves but also electromagnetic waves or the like.

なお、ここでは便宜上移動体は静止状態からす
べての任意の方向へ移動できるものと仮定し、従
つて走行平面上における最初の移動体の位置、即
ち移動体1と発信源2との間の距離R1、及び移
動体と発信源を結ぶ直線と移動体基準線lと
のなす角度θは、上記方向及び距離の探索機能に
よつて計測できるものとして説明する。また、上
記移動体基準線lの矢印は例えば自動車でいうと
ころの前面ヘツド方向を意味する。
Note that here, for convenience, it is assumed that the moving object can move in any arbitrary direction from a stationary state, and therefore the initial position of the moving object on the traveling plane, that is, the distance between the moving object 1 and the source 2. R 1 and the angle θ formed by the straight line connecting the moving object and the source and the moving object reference line l will be described as being able to be measured by the direction and distance search function described above. Further, the arrow of the moving object reference line 1 means the front head direction of a car, for example.

移動体に上記方向及び距離の探索機能をもたせ
るためには、例えば以下に説明するような装置
(特願昭54−39203号参照)を移動体上に設備すれ
ばよいが、本発明においてはその他の任意の方式
をも採用することができる。
In order to provide a moving body with the above-mentioned direction and distance search function, it is sufficient to install a device as described below (see Japanese Patent Application No. 54-39203) on the moving body. Any method can also be adopted.

まず、方向探索機能をもたせるための装置の一
例としては、第2図に示すように、地上の定点に
設けた発信源からの超音波等を受信する高指向性
の第1の受信器3をモータ4により回転可能に設
置し、コンピユータ等の制御装置からの制御信号
によりモータ4を駆動して受信器3を回転させな
がら受信装置5から出力される受信信号レベルの
最大値をピーク検出器6で検出し、最大値を示す
ときの受信器の回転角度θを制御装置に送るよう
構成することができる。この方向探索機能によつ
て移動体から見た発信源Aと移動体基準線lとの
角度θを計測することができる。
First, as an example of a device to provide a direction search function, as shown in FIG. A peak detector 6 detects the maximum value of the received signal level output from the receiver 5 while rotating the receiver 3 by driving the motor 4 with a control signal from a control device such as a computer. The rotation angle θ of the receiver when the maximum value is detected can be sent to the control device. This direction search function makes it possible to measure the angle θ between the source A and the moving object reference line l as seen from the moving object.

なお、第2図において第1の受信器3は第1図
の点Bに設置され、また第2の受信器9は第1図
の点Cに設置されているものとするが、二つの受
信器はモータ4によつて常に同じ方向を向いてい
るものとする。第2の受信器9は距離のみを計測
するものであるから正確に発信源に向けなくても
差支えない。
In addition, in FIG. 2, it is assumed that the first receiver 3 is installed at point B in FIG. 1, and the second receiver 9 is installed at point C in FIG. It is assumed that the motor 4 always points the container in the same direction. Since the second receiver 9 only measures distance, there is no need to point it exactly at the source.

また、移動体における距離探索機能は、第3図
に示したような装置によつて得ることができる。
この装置は、制御装置からの距離計測信号により
カウンタ回路14,15でパルス発生器16から
のパルスのカウントを開始させると同時に、高周
波発信器17に設けたゲート回路18を開き、送
受信アンテナ20,21を経由して地上の電波受
信装置22に信号を送つて、地上の超音波等の発
信装置25において超音波等の搬送波に信号波発
信器23からの信号波を重畳するためのゲート回
路24を開き、発信器26から信号波が重畳した
重畳波を発信させ、これを移動体上にある規定間
隔だけ離れた2個の受信器3,9で受信して、そ
れぞれの受信波から受信装置7,10で分離され
る信号波成分により上記カウンタ回路14,15
におけるカウントを停止させ、それらのカウント
数からそれぞれの距離の計測を行うものである。
Further, the distance search function in a moving body can be obtained by a device such as the one shown in FIG.
This device causes counter circuits 14 and 15 to start counting pulses from a pulse generator 16 in response to a distance measurement signal from a control device, and at the same time opens a gate circuit 18 provided in a high frequency oscillator 17. A gate circuit 24 for sending a signal to a radio wave receiving device 22 on the ground via 21, and superimposing a signal wave from the signal wave transmitter 23 on a carrier wave such as an ultrasonic wave in a transmitting device 25 for transmitting ultrasonic waves or the like on the ground. The transmitter 26 transmits a superimposed wave in which a signal wave is superimposed, which is received by two receivers 3 and 9 on the moving body that are spaced apart by a specified interval, and from each received wave is sent to the receiving device. The counter circuits 14 and 15 are divided by the signal wave components separated by 7 and 10.
The system stops the counts at , and measures the respective distances based on the counted numbers.

なお、第2図においては、この距離探索機能装
置の構成を受信装置7,10及び距離計測器8,
11として概略的に示している。
In addition, in FIG. 2, the configuration of this distance search function device is shown as receiving devices 7, 10, distance measuring device 8,
11.

このような装置を移動体上に備えることにより
移動体に方向及び位置探索機能をもたせることが
できるが、本発明においては、これらの出力に基
づいて移動体を走行させようとする経路上の各点
における上記角度θを制御装置において演算し、
それによつて受信器を常に発信源の方向に向けて
移動体を走行させ、大きな角度誤差が生じた場合
などにはその地点で再び方向及び位置探索機能に
より位置を確認し、それを初期移動点として所定
の軌道に戻すように動作させるものである。
By providing such a device on a moving body, the moving body can be provided with a direction and position search function, but in the present invention, based on these outputs, each mobile body on the route on which the moving body is traveling is Calculating the angle θ at the point in the control device,
As a result, the receiver is always pointed in the direction of the source, and if a large angle error occurs, the position is confirmed again using the direction and position search function, and the position is set as the initial movement point. It operates to return to a predetermined trajectory.

次に、移動体を所期の方向へ移動させる場合の
典型的な例を上記制御装置の機能と共に説明す
る。
Next, a typical example of moving a moving object in a desired direction will be described together with the functions of the control device.

まず、第4図に示すように、移動体基準線lと
平行でかつ発信源Aを通る走行平面上の基準線p
に対してA点で直交する正規の軌道があり、
移動体を現在位置のB点からその正規の軌道
に最短距離即ちE点に戻した後、軌道に沿つ
てA点に向わせる場合について説明する。この場
合には、移動体を最初に現在位置のB点から正規
の軌道に直角に交わるに沿つてE点に移動さ
せることになるが、この間の移動距離は、
=R1・cosθにより求めることができる。この
を移動体が移動する場合、上の任意の移動点
をD点とし、D点がをm:nに内分する点で
あるとすると、受信器3がA点に向いてその受信
レベルが最大になると予想される角度θDは、 θD=tan-1(m+n/m・1/cosθ)……(1) となり、また移動体が上をxだけ移動したと
すると、 θD=tan-1(R1sinθ/R1cosθ−x) ……(2) によりあらわすこともできる。
First, as shown in FIG. 4, a reference line p on a traveling plane parallel to the moving body reference line l and passing through the source A
There is a normal trajectory that is perpendicular to point A,
A case will be described in which the moving object is returned from its current position, point B, to its normal trajectory by the shortest distance, ie, point E, and then directed toward point A along the trajectory. In this case, the moving body is first moved from its current position at point B to point E along a line that intersects at right angles to the normal trajectory, but the distance traveled during this time is
It can be determined by =R 1 ·cosθ. When the moving object moves, let the arbitrary moving point above be point D, and if point D is the point that internally divides into m:n, then the receiver 3 faces point A and its reception level increases. The expected maximum angle θ D is θ D = tan -1 (m + n/m・1/cos θ)...(1), and if the moving object moves above by x, then θ D = tan -1 (R 1 sinθ/R 1 cosθ−x) ...(2) It can also be expressed.

第2図の制御装置においては、予めB点におけ
るR1、θが上記方向及び距離探索機能による計
測によりわかつているため、E点の座標(望まし
くは極座標)を与えることにより上記(1)または(2)
式によるθDの演算を行うことができ、従つてその
演算結果に基づいて移動体上の受信器3を上
の任意のD点においてθDの方向に設定し、これに
より受信器を発信源に向けつつ移動体を走行させ
ると、受信器は常に発信源を見失うことがなく、
移動体がに沿つていることを確認しながらそ
れを走行させることができる。ただし、移動体に
おいては常に移動距離xを計測する必要がある。
In the control device shown in FIG. 2, since R 1 and θ at point B are known in advance by measurement using the direction and distance search function, by giving the coordinates (preferably polar coordinates) of point E, the above (1) or (2)
It is possible to calculate θ D according to the formula, and therefore, based on the calculation result, the receiver 3 on the moving body is set in the direction of θ D at any point D above, thereby making the receiver the source of the signal. If you drive a moving object while pointing at the source, the receiver will never lose sight of the source.
You can run the moving object while checking that it is following the direction. However, in a moving object, it is necessary to always measure the moving distance x.

移動体が一定距離だけ走行したとき、或いは上
記E点のような折曲点に達したときには、その地
点(これらの点を中間点と呼ぶ。)において、後
述するように制御装置からの指令により受信器の
方向をθDから微小角度±Δだけ振らせ、その間の
受信レベルの最大値探索を行う。このとき、角度
誤差が非常に大きいと判断されれば、方向及び距
離探索機能に基づいてA点までの距離RD′と真の
角度θD′を計測し、この地点を移動体の初期移動
点として再び同じ方法でE点まで到達させる。な
お、この例ではE点においてθD=π/2となる。E 点からは同様に±Δだ受信器の方向を振らせ、そ
の間の受信信号レベルの最大値探索を行い、最大
値レベルの方向に移動体を移動させることによ
り、正規の軌道上をA点に近づける。
When the moving body travels a certain distance or reaches a turning point such as the above point E, at that point (these points are called intermediate points), as described below, a command from the control device The direction of the receiver is swung by a small angle ±Δ from θ D , and the maximum value of the reception level during that period is searched. At this time, if it is determined that the angle error is very large, the distance R D ′ and true angle θ D ′ to point A are measured based on the direction and distance search function, and this point is used as the initial movement of the moving object. Use the same method again to reach point E. Note that in this example, θ D =π/2 at point E. From point E, the direction of the receiver is swung by ±Δ in the same way, the maximum value of the received signal level is searched during that period, and the mobile object is moved in the direction of the maximum level, so that it returns to point A on the normal orbit. get closer to

以上の動作を行わせる場合、移動体のもつ構造
的要因により、或いは路面の状態等の外部環境に
より移動体の姿勢方向が変るので、規定時間間隔
毎にその姿勢方向を監視する必要がある。その場
合、方向・距離探索機能をもつ第1の受信器3が
ある任意の地点Dと発信源Aとの距離RD、線分
ADと移動体基準線lとの角度をθDとし、移動体
基準線l上において第1の受信器3のある点Dか
らSの地点に設置してある距離探索機能を有する
第2の受信器9と発信源Aまでの距離をRD2とす
ると、 RD2=√(+D D2+(D D2
…(3) であらわすことができる。このRD2は第3図にお
いてカウンタ回路15から実際に得られる計測値
RD2′と比較し、その差分を零にするよう移動体の
方向を回転させることにより、移動体の姿勢方向
を常に定一に保つことができる。
When performing the above operations, the attitude direction of the moving body changes depending on the structural factors of the moving body or the external environment such as the condition of the road surface, so it is necessary to monitor the attitude direction at regular time intervals. In that case, the distance R D between any point D where the first receiver 3 with direction/distance search function is located and the source A, the line segment
The angle between AD and the moving object reference line l is θ D , and the second receiver having a distance search function is installed at a point D to S of the first receiver 3 on the moving object reference line l. If the distance between the device 9 and the source A is R D2 , then R D2 =√(+ D D ) 2 +( D D ) 2 ...
...(3) can be expressed. This R D2 is the measured value actually obtained from the counter circuit 15 in Fig. 3.
By comparing the direction of the moving object with R D2 ′ and rotating the direction of the moving object so as to make the difference zero, the attitude direction of the moving object can always be kept constant.

次に、移動体をB点から任意のF点に移動させ
る場合について説明する。
Next, a case will be described in which the moving body is moved from point B to an arbitrary point F.

この場合、第5図に示すように、F点における
受信器3の受信信号レベルが最大となると予測さ
れる角度をθFとし、A点において走行平面上の基
準線pに垂直な線を引くと共に、その線分に
対してB点から垂線を引き、B点とF点とを
結ぶ線分の上記に対する角度∠EBFをθi
∠BAFをθ〓、B点からF点までの距離をxとし
て、△AFBについて正弦定理を適用して整理す
ると、 θ〓=cot-1{R1/x・1/sin(θ−θi)−cot(θ
−θi)} ……(4) が成立し、従つてF点における受信器3の角度θF
は次式で求められる。
In this case, as shown in Fig. 5, the angle at which the received signal level of the receiver 3 at point F is predicted to be maximum is θ F , and a line perpendicular to the reference line p on the traveling plane is drawn at point A. Also, draw a perpendicular line from point B to the line segment, and calculate the angle ∠EBF of the line segment connecting point B and point F with respect to the above as θ i ,
Letting ∠BAF be θ〓 and the distance from point B to point F be x, applying the law of sine to ∠AFB, we get θ〓=cot -1 {R 1 /x・1/sin(θ−θ i )−cot(θ
−θ i )} ...(4) holds true, so the angle θ F of the receiver 3 at point F
is calculated using the following formula.

θF=θ+cot-1{R1/x・1/sin(θ−θi)−cot(
θ−θi)} ……(5) 従つて、移動体をB点から任意のF点に移動さ
せるためには、制御装置に対してF点の座標を与
え、制御装置においては上記x及びθiを演算し、
それに基づいてF点におけるθFを計算して受信器
3の方向を設定する。
θ F = θ + cot -1 {R 1 /x・1/sin(θ−θ i )−cot(
θ−θ i )} ...(5) Therefore, in order to move the moving body from point B to an arbitrary point F, the coordinates of point F are given to the control device, and the control device calculates the above x and Calculate θ i ,
Based on this, θ F at point F is calculated and the direction of the receiver 3 is set.

移動体がF点に到達すれば、前述したように受
信器の方向をθFについて±Δだけ振つてその間の
最大値探索を行う。この場合、θFにおいて受信信
号レベルが最大であれば問題はないが、移動体の
構造または路面の状態等によつて実際上は誤差が
発生する。この誤差が大きくなつたと判断された
ときは、方向及び距離探索機能を用いて第6図の
θF′及びRF′を計測し、その地点を初期移動点とし
て誤差分だけ移動体を逐次移動させる。
When the moving body reaches point F, as described above, the direction of the receiver is swung by ±Δ with respect to θ F to search for the maximum value between them. In this case, there is no problem if the received signal level is maximum at θ F , but errors actually occur depending on the structure of the moving object, the condition of the road surface, etc. When it is determined that this error has become large, use the direction and distance search function to measure θ F ′ and R F ′ in Figure 6, and use that point as the initial movement point and move the moving object sequentially by the error amount. let

上記F点または適宜の中間点において制御装置
からの指令により受信器を±Δだけ振らせた場合
は、第7図イ〜ハに示すような受信信号レベルが
得られるが、通常は同図イに示すように受信信号
レベルのピーク値が±Δの範囲内にあり、第2図
のピーク検出器6において±Δの範囲内にあるこ
とが検出された場合には、移動体が許容誤差の範
囲内にあるものとして補正しない。
If the receiver is swung by ±Δ according to a command from the control device at the above point F or an appropriate intermediate point, the received signal levels shown in Figure 7 A to C are obtained, but normally, If the peak value of the received signal level is within the range of ±Δ as shown in Figure 2, and the peak value of the received signal level is detected to be within the range of ±Δ by the peak detector 6 in Figure 2, the mobile object is within the tolerance range. It is not corrected as it is within the range.

しかしながら、受信信号レベルが第7図ロまた
はハのようにピーク値をもたない場合には、誤差
を補正する必要があるものとして以下に説明する
ような補正を行う。
However, if the received signal level does not have a peak value as shown in FIG. 7B or C, it is necessary to correct the error, and the correction described below is performed.

この補正においては、まず移動体上の距離探索
機能装置を動作させ、発信源からの距離RF′を計
測し、これを第6図における間の距離RFと比
較する。
In this correction, first, the distance search function device on the moving object is operated to measure the distance R F ' from the source, and this is compared with the distance R F in FIG.

上記距離RFは、第5図の△AFBに対して余弦
定理または正弦定理を適用することにより、 RF=√1 22−21・(−i)……(6
) RF=sin(θ−θi)/sinθ〓x ……(7) として求めることができ、従つて制御装置の演算
回路12において上記(6)または(7)式を用いてRF
の計算を行い、実測したRF′と比較する。
The above distance R F can be calculated by applying the law of cosines or the law of sine to △AFB in Figure 5. R F =√ 1 2 + 2 −2 1・(− i )……(6
) R F = sin(θ−θ i )/sin θ〓x ...(7) Therefore, in the arithmetic circuit 12 of the control device, R F
Calculate and compare with the actually measured R F ′.

両者を比較した結果、その差即ち|RF−RF′|
の値が閾値よりも大きい場合には、移動体が指令
通りに移動していないと判断し、方向探索機能装
置における受信器を360゜回転させてピーク検出を
行うことにより、発信源の方向θF′を計測する。
As a result of comparing the two, the difference is |R F −R F ′|
If the value of Measure F ′.

そして、計測されたRF′及びθF′を移動体の現在
位置F′として改めて移動体をF点に移動させ、以
下同様の動作を繰返して、受信器をθFに対して±
Δだけ振らせたときに、第7図イに示すように受
信信号レベルのピーク値が±Δの範囲内に入つた
ところで、F点に到達したものとして移動を終了
する。
Then, using the measured R F ′ and θ F ′ as the current position F′ of the moving object, move the moving object again to point F, and repeat the same operation to adjust the receiver to ± with respect to θ F.
When the movement is made by Δ, when the peak value of the received signal level falls within the range of ±Δ as shown in FIG. 7A, it is assumed that point F has been reached and the movement is terminated.

また、上記|RF−RF′|の値が閾値よりも小さ
い場合は、移動体がB点からF点まで移動する間
に移動体自体の方向が変化したと判断する。この
場合、第8図に示すように、理論的にはF点にあ
るべき移動体が実際にはF′点にあつて、A点に対
する受信器の角度が理論上はθFであるべきとこ
ろ、θF′となつて大きな誤差を含むことになる。
なお、図ではθFとθF′の違いを誇張して示してい
るが、実際上は極端な差異がなく、しかもF点と
F′点は上述したように|RF−RF′|が小さいため
に同一とみなせる位置にある場合が多い。
Further, if the value of |R F −R F '| is smaller than the threshold value, it is determined that the direction of the moving object itself has changed while the moving object moves from point B to point F. In this case, as shown in Figure 8, the moving object that should theoretically be at point F is actually at point F', and the angle of the receiver with respect to point A should theoretically be θ F. , θ F ′, which contains a large error.
Note that although the difference between θ F and θ F ′ is exaggerated in the figure, in reality there is no extreme difference, and moreover, the difference between θ F and θ F ′ is
As mentioned above, since |R F −R F ′| is small, the F′ points are often located at positions that can be considered to be the same.

上述した(5)式の演算は第2図の制御装置におけ
る演算回路12において行い、この演算回路12
からはF点において受信信号レベルが最大になる
と予測される受信器の角度θF(理論値)が出力さ
れる。いま、移動体が実際にはF′点まで移動して
実測値θF′が得られたとすると、この出力を上記
θFと共に減算回路13に加え、角度誤差θeについ
て、θe=θF−θF′を計算させる。その結果、θeが所
定の閾値より大になつたときは、さらにRF′を計
測し、その計測によつて得られたθF′とRF′を初期
位置F′と仮定して再び最初の目的位置Fまでの演
算を行い、移動体の位置を補正する。
The calculation of the above-mentioned equation (5) is performed in the calculation circuit 12 in the control device shown in FIG.
outputs the receiver angle θ F (theoretical value) at which the received signal level is predicted to be maximum at point F. Now, assuming that the moving object actually moves to point F' and the actual measurement value θ F ' is obtained, this output is added to the subtraction circuit 13 along with the above θ F , and for the angular error θ e , θ e = θ F −θ F ′ is calculated. As a result, when θ e becomes larger than a predetermined threshold, R F ′ is further measured, and θ F ′ and R F ′ obtained by that measurement are assumed to be the initial position F′ and the Calculations are performed up to the first target position F, and the position of the moving object is corrected.

なお、移動体の位置を補正しないときは、減算
回路13の出力が零になるように制御装置におけ
る演算回路12から減算回路13へ出力零指令信
号を出力させる。
Note that when the position of the moving body is not corrected, an output zero command signal is output from the arithmetic circuit 12 in the control device to the subtraction circuit 13 so that the output of the subtraction circuit 13 becomes zero.

また、上記|RF−RF′|、及びθeの閾値は、Δ
の値と共に予め適当に設定される。
In addition, the above |R F −R F ′| and the threshold value of θ e are Δ
is set appropriately in advance along with the value of .

もし、移動体が飛翔体或いは水中航行体であれ
ば、ジヤイロコンパスや水準器等をもつことによ
つて移動体の姿勢を常に一定の方向に向けておく
ことができるが、走行平面上を走行移動する移動
体では何らかの措置が必要である。その一例とし
ては、地磁気を利用した方向の測定も可能である
が、ここでは上記方向及び位置探索機能を利用す
る方法について説明する。
If the moving object is a flying object or an underwater vehicle, it is possible to always keep the attitude of the moving object in a fixed direction by having a gyroscope, a spirit level, etc. Some measures are required for moving objects. As an example, it is also possible to measure the direction using the earth's magnetism, but here we will explain a method using the above direction and position search function.

第9図に示すように、この移動体は移動体中に
おいてB点に方向・距離探索用受信器(第2図、
第3図における受信器3)からSだけ離れたC点
に別のもう1個の距離計測可能な受信器(第2
図、第3図における受信器9)を設置している。
この移動体が任意の方向へxだけ移動したと仮定
すると、その時のB点はF点に移り、また移動体
の姿勢が変らずに移動したとすれば、C点はG点
となる。実際には、前述したように移動体の構造
的要因により、或いは路面の状態等の外部環境に
より移動体中の姿勢方向が変るので、C点の移動
した結果はG′点となる。第9図において移動体
の姿勢計測のための角度の基準線を上記2個の受
信装置を結ぶ線上におくと仮定すると、F点にお
ける移動体の姿勢角度は理論上∠GFAであるが、
実際はθF′を計測るため∠G′FAを求めることにな
る。線分をRG、′をRG′とすると、RGは理
論値であり、RG′は上述の受信器9、受信装置1
0及び距離計測器11を使用してA点までの距離
計測を行つた結果の計測値である。
As shown in Fig. 9, this moving body has a direction/distance search receiver (Fig. 2,
Another distance measurable receiver (second
The receiver 9) shown in Figs. and 3 is installed.
Assuming that the moving body moves by x in an arbitrary direction, point B at that time moves to point F, and if the moving body moves without changing its attitude, point C becomes point G. In reality, as described above, the posture direction of the moving body changes depending on the structural factors of the moving body or the external environment such as the condition of the road surface, so the result of the movement of point C becomes point G'. In FIG. 9, assuming that the angle reference line for measuring the attitude of the moving object is placed on the line connecting the above two receiving devices, the attitude angle of the moving object at point F is theoretically ∠GFA, but
Actually, in order to measure θ F ′, ∠G′FA is found. If the line segment is R G and ′ is R G ′, R G is a theoretical value, and R G ′ is the value of the receiver 9 and receiver 1 described above.
This is the measured value as a result of measuring the distance to point A using 0 and the distance measuring device 11.

これらの関係を発信源2があるA点を中心にし
て考えると、第10図に示すようにAを中心とす
る同心円の関係になる。ここで、=Sかつ
FG′=Sであるので、Fを通りに平行な線上
において理論点Gを求め、これにより理論値RG
を求めることができる。また、計測点G′より
RG′を算出する。このRG,RG′を用いて、RG′−RG
≒0となるよう、即ち∠G′FG=δとすると、δ
≒0となるよう移動体を回転して姿勢を補正す
る。この補正動作は移動体が移動中頻繁に行うの
ではなく、予め定められた時間間隔をおいて姿勢
補正を行う。
If these relationships are considered with point A, where the source 2 is located, as the center, they will be concentric circles centered on point A, as shown in FIG. Here, = S and
Since FG′=S, find the theoretical point G on a line parallel to F, and from this, the theoretical value R G
can be found. Also, from measurement point G′
Calculate R G ′. Using these R G and R G ′, R G ′−R G
If ≒0, that is, ∠G′FG=δ, then δ
Correct the posture by rotating the moving object so that ≒0. This correction operation is not performed frequently while the moving object is moving, but the posture is corrected at predetermined time intervals.

なお、このときのRGの理論値は、 RG=√(+F F2+(F F2……
(8) として算出できる。
The theoretical value of R G at this time is R G = √ (+ F F ) 2 + ( F F ) 2 ...
It can be calculated as (8).

第11図は制御装置からの指令に基づいて駆動
用モータ27及びステアリングモータ28を駆動
する回路構成を示すものである。
FIG. 11 shows a circuit configuration for driving the drive motor 27 and steering motor 28 based on commands from the control device.

制御装置においては、まず方向及び位置探索機
能装置によつて実測された初期位置におけるR1
R2及びθが与えられ、また任意の移動すべきF
点についてのRF及びθFが与えられ、これらに基
づいてF点までの途中において受信器などの方向
に向ければ最大の受信信号レベルが得られるかが
演算回路において計算される。この計算結果は受
信器3の方向を変えるモータ4に加えられ、また
F点に至るまでの駆動用モータ27及びステアリ
ングモータ28の駆動量が、加減速時間等を配慮
して補間された電圧でそれぞれのドライバ回路2
9,30に加えられる。
In the control device, first, R 1 at the initial position actually measured by the direction and position search function device,
R 2 and θ are given, and any F to be moved
R F and θ F for a point are given, and based on these, an arithmetic circuit calculates whether the maximum received signal level can be obtained by pointing in the direction of a receiver or the like on the way to point F. This calculation result is applied to the motor 4 that changes the direction of the receiver 3, and the drive amount of the drive motor 27 and steering motor 28 up to point F is determined by the interpolated voltage taking into consideration acceleration/deceleration time, etc. Each driver circuit 2
Added to 9,30.

駆動用モータ27及びステアリングモータ28
に付設したポテンシヨメータ31,32は、上記
それぞれのモータ27,28の駆動量を検出し、
それを制御装置にフイードバツクするもので、こ
れらによつてサーボ回路が構成され、制御装置に
おいてはフイードバツクされた情報を用いて移動
体の現在位置を算出すると共に、そのときの受信
信号レベルが最大になると予想される受信器3の
方向を算出してモータ4を駆動する。
Drive motor 27 and steering motor 28
Potentiometers 31 and 32 attached to detect the driving amount of the respective motors 27 and 28,
This information is fed back to the control device, and these constitute a servo circuit.The control device uses the feedback information to calculate the current position of the moving object, and also maximizes the received signal level at that time. The predicted direction of the receiver 3 is calculated and the motor 4 is driven.

これによつて移動体がF点に到達したとき、或
いは適宜の中間点において、制御装置からの指令
により受信器をその地点において受信信号レベル
が最大になると予想される方向に対して±Δだけ
振るためにモータ4を駆動し、前述したようにし
てピーク値の検出を行うことにより移動体が正確
に移動したか否かを確めることができる。
As a result, when the moving object reaches point F or at an appropriate intermediate point, the receiver is instructed by the control device to move by ±Δ with respect to the direction in which the received signal level is expected to be maximum at that point. By driving the motor 4 for swinging and detecting the peak value as described above, it is possible to confirm whether or not the moving object has moved accurately.

また、移動体の姿勢方向に関しては前述した方
法によりRG及びRG′を求め、この差分が零になる
ようステアリングモータ28を駆動して補正を行
う。
Regarding the attitude direction of the moving body, R G and R G ' are determined by the method described above, and the steering motor 28 is driven so that the difference becomes zero to perform correction.

以上に詳述したところから明らかなように、本
発明の方法によれば走行平面上の一か所のみに発
信源を設け、それを移動体上の二か所の受信器で
検出するという簡単な構成によつて、移動体を任
意の位置まで簡便に移動させることができ、また
移動中は誤差がなければ方向探索のみによつてそ
の位置を確認しながら走行させることができ、さ
らに方向探索においては誤差が非常に大きい場合
を除いて受信器を微小角度だけ振らせるようにし
ているため、極めて短時間に位置探索を行うこと
ができる。
As is clear from the detailed description above, the method of the present invention is a simple method in which a source is provided at only one location on the traveling plane and detected by receivers at two locations on the moving body. With this configuration, the moving object can be easily moved to any position, and if there is no error during movement, the moving object can be moved while confirming its position only by direction search. In this system, the receiver is swung by a small angle unless the error is extremely large, so the position search can be performed in an extremely short time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の方法の基本的構成についての
説明図、第2図及び第3図は方向及び位置探索機
能装置のブロツク構成図、第4図ないし第6図は
本発明の方法による移動体の典型的な制御例につ
いての説明図、第7図イ〜ハは受信器の受信信号
レベルについての説明図、第8図ないし第10図
は移動体の位置または方向の補正についての説明
図、第11図は制御装置からの指令によつて駆動
される駆動系のブロツク構成図である。 1…移動体、2…発信源、3,9…受信器、2
7…駆動用モータ、28…ステアリングモータ、
31,33…ポテンシヨメータ。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the basic structure of the method of the present invention, FIGS. 2 and 3 are block diagrams of the direction and position search function device, and FIGS. 4 to 6 are movement diagrams according to the method of the present invention. FIGS. 7A to 7C are explanatory diagrams of typical control examples of a moving body. FIGS. 7A to 10C are explanatory diagrams of the received signal level of the receiver. , FIG. 11 is a block diagram of a drive system driven by commands from a control device. 1... Mobile object, 2... Source, 3, 9... Receiver, 2
7... Drive motor, 28... Steering motor,
31, 33... Potentiometer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 移動体中に、その走行平面上の一か所に設け
た発信源の方向と距離を探索できる第1の受信器
と、距離を探索できる第2の受信器とを、規定間
隔離して設けて、方向距離探索機能と距離探索機
能からなる方向・位置探索機能をもたせ、移動体
上の制御装置に移動目的地点の座標を与えて、移
動体を目的地点に向つて移動するように駆動モー
タ及び方向制御用ステアリングモータを制御させ
ると共に、上記第1の受信器を常に発信源に向け
るように制御させて、その第1の受信器で発信源
の方向と距離の計測を行うと同時に第2の受信器
で距離の計測を行い、目的地点または適宜の中間
点において第1の受信器を発信源に対し微小角度
だけ振らせて、その間における受信信号レベルの
ピーク値から移動体と発信源との方位角を計測す
ると同時に発信源との距離を計測し、これらの方
向距離探索結果と上記第2の受信器の距離探索結
果の三つの情報によつて得られた計測結果を理論
値と比較して、両者の差がなくなるように駆動モ
ータ及び方向制御用ステアリングモータを制御す
ることにより、移動体を目的地点に移動させるこ
とを特徴とする移動体の方向・位置探索走行方
法。
1. A first receiver that can search for the direction and distance of a source located at one place on the moving plane and a second receiver that can search for the distance are installed in a moving body, separated by a specified distance. The system has a direction/position search function consisting of a direction distance search function and a distance search function, and provides the coordinates of the destination point to the control device on the moving object, and controls the drive motor to move the moving object toward the destination point. and a steering motor for direction control, the first receiver is controlled to always point toward the source, and the first receiver measures the direction and distance of the source, and at the same time the second receiver The first receiver is swung at a small angle relative to the source at the destination point or an appropriate intermediate point, and the peak value of the received signal level during that time is used to determine the distance between the moving object and the source. At the same time as measuring the azimuth angle of the transmitter, the distance to the source is measured, and the measurement results obtained from the three pieces of information, these direction and distance search results and the distance search result of the second receiver, are compared with the theoretical value. A driving method for searching for the direction and position of a moving body, characterized in that the moving body is moved to a destination point by controlling a drive motor and a steering motor for direction control so that there is no difference between the two.
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JPS4940962A (en) * 1972-08-24 1974-04-17
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