JPH063439A - 移動体測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動体までの距離を精度よく求める移動体測
距装置を得る。 【構成】 測距対象の移動体１に搭載されるタイマ４、
光発信器３、３個の超音波受信器２ａ、２ｂ、２ｃと、
光発信器の光を受信する光受信器７、各超音波発信器の
超音波を受信する超音波受信器６を有する受信局５とを
備え、上記タイマは上記光発信器と各超音波発信器へ出
力を送るとともに各超音波発信器は二等辺三角形の各頂
点位置に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動体の距離を測定する
移動体測距装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来２点間の距離測定には、音波、光、
電波などとを片方から発射し、測定物からの反射信号を
受信し、その時間を測定して距離に換算する方法が使用
されていた。又最近移動体の測距方法の一例として図４
の方法が考えられている。同図に於いて、移動体１には
タイマ４から信号を受ける超音波発信器２、光発信器３
が備えてある。一方固定された受信局５が適当な間隔Ｌ
₀ で配置されており、超音波受信器６、光受信器７が備
えられ、別途信号解析装置（図示していない）が設けら
れている。

【０００３】移動体１からはタイマ４によって、超音波
発信器２及び光発信器３から夫々パルス波８、９を同時
に発射する。これらパルス波８、９は放射状に発射され
るので、複数の受信局５で受信される。

【０００４】図５は発信波と受信波との関係を示す。上
段は光のパルス波９、下段は超音波パルス波８を示す。
発信波は前述のように、タイマ４により同時に発射され
るが、受信波は光と超音波の伝ぱ速度の差により、超音
波パルス波８はΔｔだけ遅れて受信される。このΔｔを
使用して別途信号解析装置（図示していない）により受
信局５と移動体１との距離が求められる。すなわち、図
５に示すように距離ｌ ₁ 、ｌ₂ がえられる。従って
Ｌ₀ 、ｌ₁ 、ｌ₂ で囲む三角形により移動体１の座標が
決定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では超
音波の伝ぱ速度は雰囲気温度に影響されるため、次のよ
うな問題点があった。 （１）受信局側で温度補正しても局部的補正になる。 （２）移動体雰囲気の温度補正ができない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。

【０００７】すなわち、移動体測距装置として、測距対
象の移動体にそれぞれ搭載されるタイマ、光発信器およ
び３個の超音波発信器と、上記光発信器の光を受信する
光受信器および上記各超音波発信器の超音波を受信する
超音波受信器を有する受信局とを備え、上記タイマは上
記光発信器および上記各超音波発信器へ出力を送るとと
もに上記各超音波発信器は二等辺三角形の各頂点位置に
配置されるようにした。

【０００８】

【作用】上記手段により、移動体上の光発信器と３個の
超音波発信器はタイマからの信号で同時にパルス信号を
地上へ向けて発信する。地上の受信局の光受信器と超音
波受信器で上記移動体からの光および超音波を受信す
る。このとき超音波の音速ｖは空間の雰囲気温度Ｔによ
り変るとともに光信号に比べ非常に遅い。したがって受
信光信号を基準に遅れ時間ｔを求めると発信器と受信器
間の距離ＲはＲ＝ｖ（Ｔ）ｔで表される。一方、直角２
等辺三角形の各辺と超音波受信器との間には三角形がそ
れぞれ形成されるので、この三角形の各辺の間には所定
の関係式が成立する。これらの式から、直角２等辺三角
形の頂点と受信器間の距離ｌ_a は次の式（１）で表され
るｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ 、ｌの関数となる。

【０００９】

【数１】 ｌ_a ＝ｆ（ｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ 、ｌ）………（１） ここでｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ は各超音波受信器の信号の遅れ
時間。

【００１０】ｌは直角２等辺三角形の等辺の一辺の長
さ。

【００１１】従って受信局では式（１）により距離を演
算出力する。

【００１２】このようにして受信局から移動体までの距
離が雰囲気温度Ｔを含まない形、すなわちｌとｔ₁ 、ｔ
₂ 、ｔ₃ のみから算出され、精度が大幅に向上する。

【００１３】

【実施例】本発明の第１実施例を図１及び図２により説
明する。

【００１４】図１に於いて、移動体１には、タイマ４お
よびタイマ４から信号を受ける３個の超音波受信器２
ａ、２ｂ、２ｃと、光発信器３が備えられている。各超
音波発信器２ａ、２ｂ、２ｃは、第１の超音波受信器２
ａを頂点とする等辺ｌを有する直角２等辺三角形を形成
するように配置されている。また受信局５は超音波受信
器６と光受信器７を備えている。

【００１５】以上の構成において、タイマ４は超音波発
信器２ａ、２ｂ、２ｃ及び光発信器３に周期的信号を同
時に送り、従来と同様に夫々一定周期のパルス波を発生
させ、放射状に発射する。

【００１６】図２は各パルス波の関係を示す。各超音波
発信器２ａ、２ｂ、２ｃから発信されるパルス波８ａ、
８ｂ、８ｃと光パルス波９は同時に発信される。

【００１７】受信局５で受信した各超音波受信波は、図
２に示すように光パルス波に対し、距離に応じｔ₁ 、ｔ
₂ 、ｔ₃ の遅れをもっている。

【００１８】図１に於いて、超音波発信器２ａ、２ｂ、
２ｃと超音波受信器６との距離ｌ_a、ｌ_b 、ｌ_c は上記
遅れ時間ｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ と雰囲気温度Ｔの関数となる
音速ｖ（Ｔ）により次式で表わされる。

【００１９】

【数２】

【００２０】一方ｌ_a とｌ_b との角度θ₁ 、ｌ_a とｌ_c
との角度θ₂ を使用し、ｌ_a 、ｌ_b、ｌ_c 及びｌで形成
する三角形から次の関係式が得られる。

【００２１】

【数３】

【００２２】式（２）、（３）を組合せてｖ（Ｔ）、θ
₁ 、θ₂ を消去するとｌ_a はｌ、ｔ ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ の関
数として上記の式（１）で表わされる。

【００２３】式（１）の関数の形は複雑ではあるが、超
音波発信器２ａと受信器６との距離ｌ₁ ＝ｌ_a は雰囲気
温度Ｔの値を使用せずに、遅れ時間ｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ と
等辺の長さｌだけで求められる。

【００２４】従って、図示しない演算解析器は各遅れ時
間ｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ を入力して上記式（１）の演算によ
り移動体１までの距離を出力する。

【００２５】このようにして、別に温度センサを設けて
局所的な温度補正をする必要はなく、雰囲気全体の温度
を補正したかたちで測距され、測距精度が向上する。

【００２６】本発明の第２実施例を図３に示す。上記実
施例で、受信局５を距離Ｌ₀ はなして、２個設けること
により、前記従来例のようにして移動体１の座標を鮮度
よく求めることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した様に本発明は、次の効果を
奏する。 （１）移動体に３個の超音波発信器を直角二等辺三角形
の各頂点に配置することにより、移動体までの距離が精
度よく求められるようになる。 （２）移動体及び受信局には補正用の温度センサが不要
である。 （３）移動体の方向に関係なく温度補正ができたかたち
で距離が求まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成系統図である。

【図２】同実施例の発信波と受信波との関係図である。

【図３】本発明の第２実施例の構成系統図である。

【図４】従来例の構成系統図である。

【図５】従来例の発信波と受信波との関係図である。

【図６】従来例の作用説明図である。

【符号の説明】

１ 移動体 ２ａ、２ｂ、２ｃ 超音波発信器 ３ 光発信器 ４ タイマ ５ 受信局 ６ 超音波受信器 ７ 光受信器 ８、８ａ、８ｂ、８ｃ 超音波パルス波 ９ 光パルス波 Ｌ₀ 受信局間隔 ｌ 直角二等辺三角形の等辺の長さ ｌ_a 、ｌ_b 、ｌ_c 超音波発信器と受信器との距離 θ₁ ｌ_a 、ｌ_b との角度 θ₂ ｌ_a 、ｌ_c との角度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測距対象の移動体にそれぞれ搭載される
   タイマ、光発信器および３個の超音波発信器と、上記光
   発信器の光を受信する光受信器および上記各超音波発信
   器の超音波を受信する超音波受信器を有する受信局とを
   備え、上記タイマは上記光発信器および上記各超音波発
   信器へ出力を送るとともに上記各超音波発信器は二等辺
   三角形の各頂点位置に配置されることを特徴とする移動
   体測距装置。