JPH0659725A - 移動体の位置及び方位測定装置 - Google Patents

移動体の位置及び方位測定装置

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JPH0659725A
JPH0659725A JP4212658A JP21265892A JPH0659725A JP H0659725 A JPH0659725 A JP H0659725A JP 4212658 A JP4212658 A JP 4212658A JP 21265892 A JP21265892 A JP 21265892A JP H0659725 A JPH0659725 A JP H0659725A
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JP
Japan
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time
signal
timing
moving body
laser light
Prior art date
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Pending
Application number
JP4212658A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Ishii
徹哉 石井
Yasuhiro Nakahara
康博 中原
Makoto Hirano
信 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば整地上を走行する車両や海面上を航行
する船舶等の移動体の各時点の位置及び進行方位情報を
比較的高精度に一基準点より遠隔計測し得る手段を提供
する。 【構成】 このため、一基準点に一定角速度で旋回する
レーザ光9の発信装置1と、このレーザ光9が特定方向
を指向したとき無指向性信号を発信する発信装置3を配
設すると共に、移動体2上は、無線信号受信機18と少
くとも3個の光センサ6,7,8、遅延回路19、少く
とも4個のタイマ20,21,22,23などより成る
信号処理回路を設け、これら4つの計時情報を用いてC
PU23で移動体2の現在位置/進行方位を算出するよ
う構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は移動体の位置及び方位
を測定するための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば整地路面上を走行する車両
や海面上を航行する船舶、もしくは特殊な飛翔体等、3
次元経路に沿って移動する移動体の各時点における位置
と進行方位とを遠隔的に認識するための方法/装置が求
められており、その一例として「レーザー灯台に用いた
移動体の位置方位測定法」(日本ロボット学会誌、第2
巻第6号、頁53、1984年)等の論文が発表されて
いる。
【0003】この方法では、ある基準点より発信する一
定角速で旋回するレーザ光を3個の光センサで受光し、
その3つの受光時刻情報のみからレーザ旋回平面上にお
ける位置と進行方位とを計測するよう構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような測定方法において高精度の測定を行うためには、
大きな容量のタイマが必要であり、移動体が基準方位を
跨いだ時には、旋回レーザ光の回転速度のばらつきや、
移動体の周方向の速度成分等によって、大きな測定誤差
が生ずる可能性がある。
【0005】この発明は、以上のような局面にかんがみ
てなされたもので、比較的簡単な構成で、移動体の存在
する方位によらず移動体の位置や方位を精度よく求める
ことのできるこの種の測定装置の提供を目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、この種の移動体の位置及び方位測定装置を、一
基準点に設置され、実質的に一定の旋回角速度でレーザ
光を発信するためのレーザ発信手段と、そのレーザ光が
特定方向に発信されたとき無指向性信号を出力するため
の信号発信手段と、測定すべき移動体上に配設された少
なくとも3個の光センサと、前記無指向性信号を受信す
るための受信手段と、前記光センサの1個(基準センサ
という)の受光時刻から他の少なくとも2個の光センサ
の受光時刻よりも遅れて信号を出力するよう十分大きな
遅延時間を有する遅延回路と、前記基準センサ以外の光
センサの受光時刻で計時を開始し、前記遅延信号で計時
を終了する少なくとも2個の計時手段と、前記無指向性
信号受信時刻で計時を開始し、前記遅延信号で計時を終
了する前記少なくとも2つの計時手段よりも等しいか低
い時間分解能を有する計時手段と、前記遅延信号または
前記基準センサの受光時刻の間隔を計測するための計時
手段と、これら計時手段の出力より前記移動体の位置及
び方位を算出するための演算手段を備えるよう構成する
ことにより、前記目的を達成しようとするものである。
【0007】
【作用】以上のような発明装置構成により、前記移動体
がいかなる方向に存在しようとも、比較的小容量の計時
手段により、高精度に移動体の現在位置と進行方位とを
求めることができ、さらに旋回レーザの回転速度が不安
定な時や、移動体が周方向に高速で移動している場合等
であっても、移動体の正確な現在位置と進行方位とを求
めることができる。
【0008】
【実施例】以下に、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図1にこの発明に係るこの種の計測システムの一実
施例の概要説明図を示す。この図は、後述レーザ光旋回
面に平行な方向から視た図である。
【0009】(構成)2は、整地面G上を移動する車両
等の移動体、1は、地上Gの測定基準点に配設されたほ
とんど一定の角速度で一平面上を旋回するレーザ光9を
発信するためのレーザ発信装置、4は、ある基準方向を
指向して配設された光センサ、3はレーザ光9がある方
向を指向してこれを横切ったとき、光センサ4により無
指向性の無線信号を発生するための信号発信装置、3a
はその発信用アンテナである。
【0010】一方、移動体2上には、前記無指向性無線
信号を受信するための受信器とそのセンサとしてのアン
テナ5aならびに、レーザ光受信時刻と受光位置情報と
を出力し得る少くとも3個のライン形光センサ6,7,
8が一直線上に並ばないように配設されている。これら
はそれぞれ細長い光センサや光センサアレイ等より成
り、一定角速度で旋回するレーザ光9を順次に受光する
と、それぞれ受光時刻情報とラインセンサ上での受光位
置情報とを含む信号を出力し得るよう構成されている。
【0011】(回路)図2に、移動体2上に配設された
信号処理回路の一例の構成ブロック図を示す。6,7,
8は前記3個のライン形光センサで、このうち6は基準
センサである。5aは前記無指向性信号のセンサとして
のアンテナ、15,16,17は、各光センサ6,7,
8の各アンプ及び受光時刻発生器、18は、無指向性信
号の受信機及び受光時刻信号発生器である。
【0012】19は、基準センサ6の受光時刻から一定
時間遅れた時刻に信号を出力するための遅延回路であ
る。20,21,22は、それぞれ計時手段としての各
タイマで、20,21は、各光センサ7,8の受光時刻
で計時を開始し、遅延回路19からの信号で計時を終了
する各タイマ、また22は、受信機18の無指向性信号
で計時を開始し、遅延回路19の出力で計時を終了す
る、前記各タイマ20,21よりも時間分解能が低いか
あるいは等しい分解能を有するタイマ、また31は、遅
延信号または基準センサ6の受光時刻間隔を計測するた
めのタイマである。
【0013】また、23は上記合計4つの計時情報よ
り、移動体2の現在位置と進行方位を算出するための演
算手段としてのCPUであり、24,25,26は、そ
れぞれ各光センサ6,7,8の各出力、27,28,2
9は、それぞれ各光センサ6,7,8の各受光時刻信
号、また30は、無指向性信号の受信時刻信号を示す。
【0014】(動作)図3に、図2の信号処理手段にお
ける各信号波形タイミングチャートの一例を示す。前記
各タイマ20,21,22で計時するのは、それぞれ受
光時刻信号27の開始時刻t0 からの遅延時間τ、終了
時刻までの各受光時刻信号28,29,30の開始時刻
1 ,t2 ,tからの時間τ1 ,τ2 ,τ3 であり、そ
れぞれ遅延回路の出力時刻t0 +tと受信または受光時
刻28,29,30の時間差τ 1 ,τ2 ,τ3 であり、
それぞれ t0 −t=τ3 −τ t1 −t=τ3 −τ12 −t=τ3 −τ2 となる。
【0015】なお、図4に前記図1に示した移動体2と
旋回レーザ光発生装置1との位置関係を表わす図を示
す。図中、1は旋回レーザ光源、4は光センサで、レー
ザビームがこの方向を向いたことを検出するための素子
である。センサ4で検出された光信号は、回路3bで波
形整形され、アンテナ3aから無指向性信号として放射
される。また、2は移動体で、6,7,8は各光センサ
である。ここで6を基準センサとし、レーザ光源1と光
センサ4とを結んだ方向を基準方位とする。各光センサ
6,7,8でレーザ光9を受光した時の基準方位と移動
体2上の各光センサとのなす角をそれぞれθ0 ,θ1
θ2 とすると、移動体2が静止しているときは、それら
はそれぞれ θ0 =ω(t0 −t)=2π(t0 −t)/T=(τ3
−τ)/T θ1 =ω(t1 −t)=2π(t1 −t)/T=(τ3
−τ1 )/T θ0 =ω(t2 −t)=2π(t2 −t)/T=(τ3
−τ2 )/T と表わされる。ここに、ωはレーザ光旋回角速度、Tは
タイマ31の信号間隔、すなわち基準センサ6の受光間
隔で、ω=2π/Tである。
【0016】また、移動体2が周方向に速度Vで移動し
ているときは、 T=2π/(ω−V/r)であるから θ0 =(ω- V/r)(t0-t)=2π(t0-t)/T=(τ3-
τ)/T θ1 =(ω- V/r)(t1-t)=2π(t1-t)/T=(τ3-
τ2)/T θ2 =(ω- V/r)(t2-t)=2π(t2-t)/T=(τ3-
τ3)/T となり、静止しているときと同じ式で与えられる。ただ
しrは旋回レーザ光源1と基準センサ6との間の距離で
ある。上式のθ0 ,θ1 ,θ2 を用いて、例えば、特開
昭56−114773号公報等に開示されているような
従来技術と同様の方法により、移動体2の位置及び進行
方位をより高精度に求めることができる。
【0017】(他の実施例)図5に、前記図2における
遅延回路19及び各タイマ20〜22,31を、同一の
クロック32により作動するよう構成した特許請求の範
囲の請求項2の図2相当図を示す。その動作について
は、前記実施例に準ずるため、重複説明は省略する。
【0018】なお、前記各実施例は、3個の光センサを
用いた事例について説明したが、これのみに限定される
ものでなく、更に多くのセンサ個数を採用しても差支え
ないことはもちろんである。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、比較的簡単な計時手段等を用いて、この種の移動体
の現在位置や進行方位等を比較的高精度に測定すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 計測システムの一実施例の概要説明図
【図2】 移動体上の信号処理回路の一例の構成ブロッ
ク図
【図3】 図2における各信号波形タイミングチャート
【図4】 図1移動体と旋回レーザ光発生装置の位置関
係図
【図5】 信号回路の他の実施例の図2相当図
【符号の説明】 1 レーザ光発信装置 2 移動体 3 無指向性信号発信装置 6 光センサ(基準センサ) 7,8 光センサ 18 受信機 19 遅延回路 20,21,22,31 タイマ(計時手段) 23 CPU(演算手段) τ 遅延時間

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一基準点に設置され、実質的に一定の旋
    回角速度でレーザ光を発信するためのレーザ発信手段
    と、そのレーザ光が特定方向に発信されたとき無指向性
    信号を出力するための信号発信手段と、測定すべき移動
    体上に配設された少なくとも3個の光センサと、前記無
    指向性信号を受信するための受信手段と、前記光センサ
    の1個(基準センサという)の受光時刻から他の少なく
    とも2個の光センサの受光時刻よりも遅れて信号を出力
    するよう十分大きな遅延時間を有する遅延回路と、前記
    基準センサ以外の光センサの受光時刻で計時を開始し、
    前記遅延信号で計時を終了する少なくとも2個の計時手
    段と、前記無指向性信号受信時刻で計時を開始し、前記
    遅延信号で計時を終了する前記少なくとも2つの計時手
    段よりも等しいか低い時間分解能を有する計時手段と、
    前記遅延信号または前記基準センサの受光時刻の間隔を
    計測するための計時手段と、これら計時手段の出力より
    前記移動体の位置及び方位を算出するための演算手段を
    備えたことを特徴とする移動体の位置及び方位測定装
    置。
  2. 【請求項2】 前記遅延回路及び各計時手段は同一のク
    ロックによって動作することを特徴とする請求項1記載
    の移動体の位置及び方位測定装置。
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Cited By (4)

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