JPH05223915A - 移動物体の３次元位置検出システム - Google Patents
移動物体の３次元位置検出システムInfo
- Publication number
- JPH05223915A JPH05223915A JP2520392A JP2520392A JPH05223915A JP H05223915 A JPH05223915 A JP H05223915A JP 2520392 A JP2520392 A JP 2520392A JP 2520392 A JP2520392 A JP 2520392A JP H05223915 A JPH05223915 A JP H05223915A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transmitter
- phase difference
- dimensional
- moving object
- dimensional position
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】管理者が事務所内にいながら全作業員をはじめ
とする移動物体の３次元位置をリアルタイムで把握す
る。 【構成】複数の移動物体２、３に取り付けられる発信機
５と、３次元空間に配設される複数の受信機Ａ〜Ｈと、
各発信機５の発信タイミングを時分割し、かつ、識別符
号を付加する手段と、発信機５と受信機Ａ〜Ｈ間との位
相差を３箇所以上で測定する手段と、前記位相差から発
信機５の位置を算出する手段とを備える。
とする移動物体の３次元位置をリアルタイムで把握す
る。 【構成】複数の移動物体２、３に取り付けられる発信機
５と、３次元空間に配設される複数の受信機Ａ〜Ｈと、
各発信機５の発信タイミングを時分割し、かつ、識別符
号を付加する手段と、発信機５と受信機Ａ〜Ｈ間との位
相差を３箇所以上で測定する手段と、前記位相差から発
信機５の位置を算出する手段とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、建設工事現場や工場内
における作業員、ロボット、車両等の移動物体の位置を
３次元的に検出可能にするシステムに関する。
における作業員、ロボット、車両等の移動物体の位置を
３次元的に検出可能にするシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】建設工事現場や工場の管理者の業務は、
作業員の安全管理が大きなウエイトを占め、そのため
に、従来、管理者が現場の巡視を適宜行ったり、現場内
の数箇所にＩＴＶカメラを設置して、事務所のＴＶモニ
タで作業員、ロボット、車両等の移動物体の監視を行う
といった方法がとられている。
作業員の安全管理が大きなウエイトを占め、そのため
に、従来、管理者が現場の巡視を適宜行ったり、現場内
の数箇所にＩＴＶカメラを設置して、事務所のＴＶモニ
タで作業員、ロボット、車両等の移動物体の監視を行う
といった方法がとられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現場内
の全作業員の位置を一度に把握する有効な手段は知られ
ていない。すなわち上記従来の方式においては、移動物
体の動向を抽出してモニタリングし、その位置座標を求
めるのが困難であり、また、一般のテレビカメラでは夜
間、降雨時等における情報量が激減するという問題を有
し、さらに、複数のテレビカメラで得た情報を一つに合
成することが困難であるという問題を有している。
の全作業員の位置を一度に把握する有効な手段は知られ
ていない。すなわち上記従来の方式においては、移動物
体の動向を抽出してモニタリングし、その位置座標を求
めるのが困難であり、また、一般のテレビカメラでは夜
間、降雨時等における情報量が激減するという問題を有
し、さらに、複数のテレビカメラで得た情報を一つに合
成することが困難であるという問題を有している。
【０００４】一方、こうしてテレビカメラで得た画像を
画像処理することにより、人間の動向のモニタリングを
行うシステムの開発が進められているが、建設工事現場
や工場といったレベルでは実用化するまでには到ってい
ない。
画像処理することにより、人間の動向のモニタリングを
行うシステムの開発が進められているが、建設工事現場
や工場といったレベルでは実用化するまでには到ってい
ない。
【０００５】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、管理者が事務所内にいながら全作業員をはじめとす
る移動物体の３次元位置をリアルタイムで把握すること
ができる移動物体の３次元位置検出システムを提供する
ことを目的とする。
て、管理者が事務所内にいながら全作業員をはじめとす
る移動物体の３次元位置をリアルタイムで把握すること
ができる移動物体の３次元位置検出システムを提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の移動
物体の３次元位置検出システムは、複数の移動物体２、
３に取り付けられる発信機５と、３次元空間に配設され
る複数の受信機Ａ〜Ｈと、各発信機５の発信タイミング
を時分割し、かつ、識別符号を付加する手段と、発信機
５と受信機Ａ〜Ｈ間との位相差を３箇所以上で測定する
手段と、前記位相差から発信機５の位置を算出する手段
とを備えることを特徴とする。なお、上記構成に付加し
た番号は、理解を容易にするために図面と対比させるた
めのもので、これにより本発明の構成が何ら限定される
ものではない。
物体の３次元位置検出システムは、複数の移動物体２、
３に取り付けられる発信機５と、３次元空間に配設され
る複数の受信機Ａ〜Ｈと、各発信機５の発信タイミング
を時分割し、かつ、識別符号を付加する手段と、発信機
５と受信機Ａ〜Ｈ間との位相差を３箇所以上で測定する
手段と、前記位相差から発信機５の位置を算出する手段
とを備えることを特徴とする。なお、上記構成に付加し
た番号は、理解を容易にするために図面と対比させるた
めのもので、これにより本発明の構成が何ら限定される
ものではない。
【０００７】
【作用】本発明においては、３次元空間内の移動物体か
ら、一定の持続した電波が発せられているとすると、こ
の電波を２つの固定点において受信してそれぞれの受信
電波の位相差を求めることにより、２つの地点の距離差
を求め、これを３箇所以上で算出した後、３つの式を解
くことにより、移動物体の座標を決定することができ
る。
ら、一定の持続した電波が発せられているとすると、こ
の電波を２つの固定点において受信してそれぞれの受信
電波の位相差を求めることにより、２つの地点の距離差
を求め、これを３箇所以上で算出した後、３つの式を解
くことにより、移動物体の座標を決定することができ
る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明の移動物体の３次元位置検出シス
テムの１実施例を示す構成図、図２は位置検出の処理の
流れを説明するための図、図３および図４は本発明に係
わる３次元測位原理を説明するための図である。
明する。図１は本発明の移動物体の３次元位置検出シス
テムの１実施例を示す構成図、図２は位置検出の処理の
流れを説明するための図、図３および図４は本発明に係
わる３次元測位原理を説明するための図である。
【０００９】図３において、Ｘ，Ｙ，Ｚの座標が設定さ
れた３次元空間を考え、この空間中の或る点ａ（Ｘa，
Ｙa，Ｚa ）から、一定の持続した電波が発せられてい
るとすると、この電波を固定点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて受信
してそれぞれの受信電波の位相差を求めることにより、
ＡａとＢａ、ＡａとＣａ、ＢａとＣａの距離差を求める
ことができる。
れた３次元空間を考え、この空間中の或る点ａ（Ｘa，
Ｙa，Ｚa ）から、一定の持続した電波が発せられてい
るとすると、この電波を固定点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて受信
してそれぞれの受信電波の位相差を求めることにより、
ＡａとＢａ、ＡａとＣａ、ＢａとＣａの距離差を求める
ことができる。
【００１０】例えば、図４に示すように、Ａ点とＢ点と
の受信電波の位相差がπ／１０とし、周波数が３０ＭＨ
ｚとすると、ＡａとＢａの距離差は、 （３×１０8／３０×１０6）×（π／１０）／２π＝
０．５ｍとなる。
の受信電波の位相差がπ／１０とし、周波数が３０ＭＨ
ｚとすると、ＡａとＢａの距離差は、 （３×１０8／３０×１０6）×（π／１０）／２π＝
０．５ｍとなる。
【００１１】このＡａとＢａ、ＡａとＣａ、ＢａとＣａ
の距離差をそれぞれＣ1 、Ｃ2、Ｃ3とすると、点ａは下
記の３式に示す回転双曲面上に存在することになり、こ
の３式を解くことにより、３つの回転双曲面の交点であ
る点ａ（Ｘa，Ｙa，Ｚa ）の座標を決定することができ
る。
の距離差をそれぞれＣ1 、Ｃ2、Ｃ3とすると、点ａは下
記の３式に示す回転双曲面上に存在することになり、こ
の３式を解くことにより、３つの回転双曲面の交点であ
る点ａ（Ｘa，Ｙa，Ｚa ）の座標を決定することができ
る。
【００１２】
【数１】
【００１３】この原理に基づいて、設定する３次元空間
を建築工事現場とし、ａ点を発信機を持った移動物体、
Ａ、Ｂ、Ｃ点を受信アンテナとすれば、移動物体の位置
を演算することが可能となる。実際には、移動物体は複
数であるため、各発信機の発信タイミングを時分割し、
かつ、識別符号を付加することにより対応するものであ
る。そして、各受信点でのデータをコンピュータへオン
ラインで送り、各発信点の座標を求め、適当なフォーマ
ットでの表示を行うことにより、対象とする移動物体の
リアルタイムのモニタリングを行うことができる。ま
た、電波を利用するため夜間でも使用でき、さらに、降
雨に関してもＵＨＦ以下の周波数帯域であれば問題な
い。
を建築工事現場とし、ａ点を発信機を持った移動物体、
Ａ、Ｂ、Ｃ点を受信アンテナとすれば、移動物体の位置
を演算することが可能となる。実際には、移動物体は複
数であるため、各発信機の発信タイミングを時分割し、
かつ、識別符号を付加することにより対応するものであ
る。そして、各受信点でのデータをコンピュータへオン
ラインで送り、各発信点の座標を求め、適当なフォーマ
ットでの表示を行うことにより、対象とする移動物体の
リアルタイムのモニタリングを行うことができる。ま
た、電波を利用するため夜間でも使用でき、さらに、降
雨に関してもＵＨＦ以下の周波数帯域であれば問題な
い。
【００１４】図１は前記３次元測位原理を応用した本発
明の移動物体の３次元位置検出システムの１実施例を示
している。図１は鉄骨組み方中の建築工事現場を示し、
建築工事現場１内では、複数の作業員２と車両または作
業ロボット３が従事している。作業員２のヘルメットと
車両または作業ロボット３には、発信機５が取り付けら
れている。
明の移動物体の３次元位置検出システムの１実施例を示
している。図１は鉄骨組み方中の建築工事現場を示し、
建築工事現場１内では、複数の作業員２と車両または作
業ロボット３が従事している。作業員２のヘルメットと
車両または作業ロボット３には、発信機５が取り付けら
れている。
【００１５】各発信機５は、水晶時計を内蔵し適切な間
隔でずらして発信を行い、また、信号の最初にはＦＳＫ
（周波数偏位キーイング）やＰＳＫ（位相偏位キーイン
グ）等による識別記号を付加しておく。このようにして
多数の移動物体の個々のリアルタイムとみなせる位置検
出を行うことができる。なお、移動物体の識別方法とし
ては、親局を設置して親局から各移動物体に割り当てら
れたオブジェクトコードを送信し、自分のコードを受信
した移動物体のみが発信を行い、受信側で識別する方法
を採用してもよい。
隔でずらして発信を行い、また、信号の最初にはＦＳＫ
（周波数偏位キーイング）やＰＳＫ（位相偏位キーイン
グ）等による識別記号を付加しておく。このようにして
多数の移動物体の個々のリアルタイムとみなせる位置検
出を行うことができる。なお、移動物体の識別方法とし
ては、親局を設置して親局から各移動物体に割り当てら
れたオブジェクトコードを送信し、自分のコードを受信
した移動物体のみが発信を行い、受信側で識別する方法
を採用してもよい。
【００１６】建築工事現場１内の各所には、受信機Ａ〜
Ｈが配置される。使用電波は、現場の一般的な広さの範
囲を考慮すると、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯が適当である。な
お、現場においては、ある受信機のアンテナに対する死
角が殆どの場合で存在するため、また、電波の反射、回
折等が距離差測定の誤差要因になるため、距離差の測定
を３箇所以上で行い測定精度を向上させる必要がある。
従って、なるべく多くの受信アンテナを適当な場所に設
置するのが好ましい。
Ｈが配置される。使用電波は、現場の一般的な広さの範
囲を考慮すると、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯が適当である。な
お、現場においては、ある受信機のアンテナに対する死
角が殆どの場合で存在するため、また、電波の反射、回
折等が距離差測定の誤差要因になるため、距離差の測定
を３箇所以上で行い測定精度を向上させる必要がある。
従って、なるべく多くの受信アンテナを適当な場所に設
置するのが好ましい。
【００１７】各受信機Ａ〜Ｈは、同軸ケーブル６により
複数の中継局７に接続され、ここで信号処理が行われ
る。中継局７は、現場事務所８内に配設されるコンピュ
ータ９に接続され、コンピュータ９には、記録用ディス
ク１０およびＣＲＴ１１が接続される。
複数の中継局７に接続され、ここで信号処理が行われ
る。中継局７は、現場事務所８内に配設されるコンピュ
ータ９に接続され、コンピュータ９には、記録用ディス
ク１０およびＣＲＴ１１が接続される。
【００１８】コンピュータ９においては、中継局７から
伝送されてくる発信機５の番号を識別し、図４で説明し
たように発信機５と受信機との２点間の位相差を測定
し、このうち最適な位相差の出る線を抽出し、次に、位
相差から距離差を算出した後、発信機５の発信点の座標
を算出する。次に、ＣＲＴ表示・記録処理を行い、記録
用ディスク１０およびＣＲＴ１１に出力する。
伝送されてくる発信機５の番号を識別し、図４で説明し
たように発信機５と受信機との２点間の位相差を測定
し、このうち最適な位相差の出る線を抽出し、次に、位
相差から距離差を算出した後、発信機５の発信点の座標
を算出する。次に、ＣＲＴ表示・記録処理を行い、記録
用ディスク１０およびＣＲＴ１１に出力する。
【００１９】図２は本発明における位置検出の処理の流
れを説明するための図である。３次元空間内に移動物体
が１００あり、発信機の番号がｎ＝１〜１００まで割り
当てられているとすると、番号ｎの発信機毎に受信可能
なアンテナが受信を行い、その前記した発信点座標の演
算処理、表示、記録を行い、以下、ｎ＝１〜１００の発
信機について処理を行うものである。
れを説明するための図である。３次元空間内に移動物体
が１００あり、発信機の番号がｎ＝１〜１００まで割り
当てられているとすると、番号ｎの発信機毎に受信可能
なアンテナが受信を行い、その前記した発信点座標の演
算処理、表示、記録を行い、以下、ｎ＝１〜１００の発
信機について処理を行うものである。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、複数の移動物体に取り付けられる発信機と、３
次元空間に配設される複数の受信機と、各発信機の発信
タイミングを時分割し、かつ、識別符号を付加する手段
と、前記発信機と受信機間との位相差を３箇所以上で測
定する手段と、前記位相差から発信機の位置を算出する
手段とを備えるため、管理者が事務所内にいながら全作
業員をはじめとする移動物体の３次元位置をリアルタイ
ムで把握することができる。
よれば、複数の移動物体に取り付けられる発信機と、３
次元空間に配設される複数の受信機と、各発信機の発信
タイミングを時分割し、かつ、識別符号を付加する手段
と、前記発信機と受信機間との位相差を３箇所以上で測
定する手段と、前記位相差から発信機の位置を算出する
手段とを備えるため、管理者が事務所内にいながら全作
業員をはじめとする移動物体の３次元位置をリアルタイ
ムで把握することができる。
【図１】本発明の移動物体の３次元位置検出システムの
１実施例を示す構成図
１実施例を示す構成図
【図２】位置検出の処理の流れを説明するための図
【図３】本発明に係わる３次元測位原理を説明するため
の図
の図
【図４】本発明に係わる３次元測位原理を説明するため
の図
の図
１…３次元空間、２、３…移動物体、５…発信機、Ａ〜
Ｈ…受信機
Ｈ…受信機
フロントページの続き (72)発明者 佐藤和浩 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】複数の移動物体に取り付けられる発信機
と、３次元空間に配設される複数の受信機と、各発信機
の発信タイミングを時分割し、かつ、識別符号を付加す
る手段と、前記発信機と受信機間との位相差を３箇所以
上で測定する手段と、前記位相差から発信機の位置を算
出する手段とを備えることを特徴とする移動物体の３次
元位置検出システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2520392A JPH05223915A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 移動物体の３次元位置検出システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2520392A JPH05223915A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 移動物体の３次元位置検出システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223915A true JPH05223915A (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=12159396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2520392A Pending JPH05223915A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 移動物体の３次元位置検出システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05223915A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6288761B1 (en) | 1998-08-04 | 2001-09-11 | Nec Corporation | Backlight of liquid crystal display having subsidiary electro-luminescence lamp |
-
1992
- 1992-02-12 JP JP2520392A patent/JPH05223915A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6288761B1 (en) | 1998-08-04 | 2001-09-11 | Nec Corporation | Backlight of liquid crystal display having subsidiary electro-luminescence lamp |
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