JPH07312517A - 移動体からの画像無線伝送方法 - Google Patents

移動体からの画像無線伝送方法

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JPH07312517A
JPH07312517A JP6104199A JP10419994A JPH07312517A JP H07312517 A JPH07312517 A JP H07312517A JP 6104199 A JP6104199 A JP 6104199A JP 10419994 A JP10419994 A JP 10419994A JP H07312517 A JPH07312517 A JP H07312517A
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JP
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antenna
fixed station
mobile
image
signal
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Pending
Application number
JP6104199A
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English (en)
Inventor
Tomonori Sato
知則 佐藤
Toshikazu Miyajima
俊和 宮嶋
Toshibumi Sato
俊文 佐藤
Satoru Miura
悟 三浦
Motohisa Hirose
素久 廣瀬
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.)
Kajima Corp
Original Assignee
Kajima Corp
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Publication date
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  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】移動体に取付けた指向性の鋭いアンテナによる
移動体からの画像無線伝送方法を提供する。 【構成】移動体１の位置を衛星航行システムにより測定
し、移動体１の位置と固定局２の指向性アンテナ5aの位
置とから移動体１に取付けた指向性アンテナ4aの送信方
位及び仰角を求める。移動体アンテナ4aを送信方位及び
仰角に向け、撮像機３の画像信号と移動体１の位置信号
とを送信する。固定局アンテナ5aで受信した移動体１の
位置信号と固定局アンテナ5aの位置とから固定局アンテ
ナ5aの受信方位及び仰角を求め、固定局アンテナ5aを受
信方位及び仰角に向け、移動体アンテナ4aと固定局アン
テナ5aとを対向させる。移動体１の移動に応じて移動体
１の位置計測から両アンテナ4a、5aの対向に至るまでの
サイクルを繰返し、移動体１の移動に応じ移動後の位置
からの撮像機画像を固定局２へ伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は移動体からの画像無線伝
送方法に関し、とくに移動体からの画像を指向性の鋭い
アンテナにより無線伝送する画像無線伝送方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】危険や苦渋が伴う作業の場合に、作業員
の安全確保と負担軽減のため、遠隔操作によるブルドー
ザ等の大型機械（以下、重機ということがある）やロボ
ットを用いて、作業を無人化することがしばしば行われ
ている。この場合、重機などの作業場所からの映像が遠
隔操作のための極めて有効な手段の一つとなっている。
【０００３】従来、重機等の作業場所から遠隔操作位置
への画像伝送は、有線伝送か又は作業場所に伝送装置を
固定した無線伝送により行なっている。無線伝送の場合
は伝送装置を固定するのが普通であるが、その理由は画
像の無線伝送装置が例えば50GHz程度のマイクロ波帯で
半値幅１゜〜17゜程度の指向性の鋭い高利得アンテナを使
用するので、送信アンテナと受信アンテナとを対向させ
る必要があり、伝送装置の固定によりアンテナの対向を
安定的に確保できるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、伝送装置を固
定して無線伝送する方法は、固定位置からの画像しか撮
影できないため、伝送された画像の視点が重機等の現実
の運転時の視点と著しく異なることがあり、重機運転の
経験等を活かした効果的な遠隔操作が難しく、作業効率
が低下してしまう問題がある。有線伝送の場合は、現実
の運転時の視点からの画像が得られるものの、伝送ケー
ブルにより重機等の移動範囲が限定されるので、やはり
作業効率が低下してしまう問題が避けられなかった。
【０００５】そこで本発明の目的は、移動体に取付けた
指向性の鋭いアンテナによる移動体からの画像無線伝送
方法を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１の実施例を参照する
に、本発明の移動体からの画像無線伝送方法は、移動体
１に姿勢計測手段16と撮像機３と指向性アンテナ4a（図
４参照）と衛星航行システムによる位置測定器６とを取
付け、地表の所定位置に指向性アンテナ5a（図４参照）
付き固定局２を設け、位置測定器６により測定した移動
体１の今回位置と固定局アンテナ5aの位置とから移動体
アンテナ4aを固定局アンテナ5aに対向させる今回送信方
位及び仰角を算出し、移動体アンテナ4aを今回送信方位
及び仰角へ指向させ、撮像機３の画像信号と移動体１の
今回位置の信号とを移動体アンテナ4aから送信し、移動
体１の前回位置と対向する固定局アンテナ5aにより移動
体アンテナ4aからの信号を受信し、受信した移動体１の
今回位置の信号と固定局アンテナ5aの位置とから固定局
アンテナ5aを今回位置の移動体アンテナ4aに対向させる
今回受信方位及び仰角を算出し、固定局アンテナ5aを今
回受信方位及び仰角へ指向させ、移動体１の移動に応じ
て移動体１の今回位置の測定から固定局アンテナ5aの今
回受信方位及び仰角への指向までのサイクルを繰返すこ
とにより移動体１の移動に応じた撮像機３の画像を固定
局２へ伝送する。
【０００７】移動体アンテナ4a及び固定局アンテナ5a
は、例えば50GHz程度の周波数を利用して伝送を行なう
一対の伝送装置４及び５の指向性の鋭いアンテナであ
り、従来技術に属するものである。また衛星航行システ
ムとは、地球の周りの円軌道を周回する三個以上の衛星
からの電波を受信し、その伝搬時間を測定して得られた
衛星からの距離を半径とした球面を各衛星について求
め、三球面の交差点から測定位置の地球表面上の座標を
求めるＧＰＳ(Global Positioning System)と呼ばれる
システムである。
【０００８】
【作用】移動体１に移動体アンテナ4a付き伝送装置４を
取付け、固定局２に固定局アンテナ5a付き伝送装置５を
設けた図１の実施例を参照して本発明の作用を説明す
る。本発明で用いる伝送装置４、５は双方向伝送用に限
定されず、移動体１から固定局２への伝送が可能であれ
ば足りる。
【０００９】先ず、移動体１の初期位置を位置測定装置
６即ち衛星航行システムにより求める。移動しない固定
局２の位置は、例えば測量等により測定して移動体１及
び固定局２の記憶手段（図示せず）に記憶しておくこと
ができる。図示例では、移動体１及び固定局２の姿勢計
測手段８及び９に設けたコンピュータ20及び21のメモリ
に、固定局２の位置を記憶している。方位を示す図３
(Ａ)及び仰角を示す図３(Ｂ)を参照するに、移動体１の
位置P1と固定局アンテナ5aの位置P0が定まれば、移動体
アンテナ4aを固定局アンテナ5aに対向させる方位及び仰
角、即ち初期送信方位ＨP1及び初期送信仰角ＶP1が幾何
学的に算出できる。姿勢制御手段８により移動体アンテ
ナ4aを初期送信方位ＨP1及び初期送信仰角ＶP1へ指向さ
せ、撮像機３の画像信号と移動体１の初期位置P1の信号
を移動体アンテナ4aから送信する。撮像装置３の画像信
号の送信は、次に述べる固定局アンテナ5aと移動体アン
テナ4aとの対向が確保された後に開始してもよい。
【００１０】移動体１の位置が明らかにされていない初
期状態では、固定局２において例えば固定局アンテナ5a
の方位及び仰角を変えながら移動体アンテナ4aからの送
信電波の受信ができる向きを見つけ出し、その向きで送
信信号を受信する。移動体１の初期位置P1が明らかにさ
れている場合には、その初期位置P1と固定局アンテナ5a
の位置P0とから、図３に示すように固定局アンテナ5aの
初期受信方位ＨP0及び初期受信仰角ＶP0が算出できる。
姿勢制御手段９により固定局アンテナ5aを初期受信方位
ＨP0及び初期受信仰角ＶP0へ指向させ、固定局アンテナ
5aを初期位置の移動体アンテナ4aと対向させる。
【００１１】次に、姿勢計測手段16で姿勢を計測しなが
ら移動体１を移動させ、例えば一定時間おきに移動体１
の今回位置を位置測定器６で測定する。衛星航行システ
ムは三以上の衛星電波の同時受信により位置測定を行な
うので、移動する移動体１の位置が短時間に且つ正確に
求められる。移動体１の位置が求まれば、固定局アンテ
ナ5aの位置は移動しないので、上述した初期送信方位及
び仰角と同様にして、移動体アンテナ4aを固定局アンテ
ナ5aに対向させる今回送信方位及び仰角が算出できる。
移動体アンテナ4aの姿勢を姿勢制御手段８により制御
し、画像信号及び今回位置の信号を今回送信方位及び仰
角で送信する。
【００１２】ここで姿勢制御手段８は、移動体アンテナ
4aの方位及び仰角を制御量とし、現実の方位及び仰角と
目標値である今回送信方位及び仰角との偏差をなくすよ
うに制御を行なう。移動体アンテナ4aの方位及び仰角は
移動体１の姿勢から検出する。例えば図３(Ｃ)は、移動
体１がαP1だけ回転した場合に、移動体アンテナ4aの方
位が図３(Ａ)の前回送信方位からαP1だけ変位すること
を示す。また図３(Ｄ)は、移動体１がβP1だけ傾いた場
合に、移動体アンテナ4aの仰角が図３(Ｂ)の前回送信仰
角からβP1だけ変位することを示す。姿勢計測手段16に
より移動体１の向き及び姿勢を計測し、記憶手段に記憶
した移動体アンテナ4aの前回送信方位及び仰角と前回位
置から今回位置まで移動する間の移動体１の向き及び姿
勢の変化分とから、移動体アンテナ4aの方位及び仰角を
検出している。図１の実施例では、ローリング角センサ
及びピッチング角センサにより移動体１の姿勢を計測
し、ヨーイング角センサにより移動体１の方位を計測し
ている。各角センサは傾斜計及び／又はガスレートセン
サとすることができ、移動体１の向きはジャイロコンパ
スで計測してもよい。なお図示例は、従来技術に属する
制御プログラム内蔵のコンピュータ20と追尾装置26とを
有する姿勢制御手段８を示す。
【００１３】移動体１が前回位置から今回位置へ移動す
る間、固定局アンテナ5aは移動体１の前回位置と対向し
たまま維持される。そこで、移動体１の位置測定を十分
に短い時間間隔で行なえば、移動体１の前回位置と対向
する固定局アンテナ5aにより移動体１の今回位置から送
信される信号を受信することができる場合が多いと予想
される。移動体１の位置の信号が受信できれば、上述し
た初期受信方位及び仰角の算出と同様に固定局アンテナ
5aの今回受信方位及び仰角が算出でき、姿勢制御手段９
により固定局アンテナ5aを今回位置の移動体アンテナ4a
と対向させることができる。上述した移動体１の今回位
置測定から固定局アンテナ5aの移動体アンテナ4aへの指
向に至るサイクルを移動体１の移動に応じて繰返せば、
移動体１の移動に応じた撮像機３の画像を固定局２のモ
ニタ19へ伝送することができる。
【００１４】このようにして本発明の目的である「移動
体に取付けた指向性の鋭いアンテナによる移動体からの
画像無線伝送方法」の提供が達成できる。
【００１５】図１の実施例では、移動体１に遠隔操作手
段（図示せず）を設け、その操作指令を固定局２の固定
局アンテナ5aから移動体１の移動体アンテナ4aへ伝送し
ている。本発明によれば、例えば重機等の移動体１の運
転席からの移動に応じた画像が遠隔操作に利用できるの
で、重機等の運転経験を活かした遠隔操作が可能とな
り、遠隔操作の作業効率の向上が期待できる。
【００１６】
【実施例】図１の実施例では衛星航行システムによる位
置測定器７を固定局２に設け、移動体１及び固定局２の
二台の位置測定器６及び７による干渉計測位により移動
体１の位置を測定している。固定局２の位置測定器７に
無指向性アンテナ12a付き送信機12を接続し、移動体１
の位置測定器６に無指向性アンテナ13a付き受信機13を
接続する。固定局２の位置測定器７による測定信号を送
信機12の無指向性アンテナ12aから送信し、移動体１の
受信機13の無指向性アンテナ13aで受信する。移動体１
において、受信した位置測定器７による測定信号と移動
体１の位置測定器６による測定信号と固定局２の位置と
から、干渉計測位により移動体１の今回位置を求める。
移動体１の位置測定器６のみによる一点測位に比し、干
渉計測位による位置測定を行なえば、移動体１の位置を
精密に求めることができる。このような既知位置の固定
局２の位置測定器７と移動体１の位置測定器６との二台
の位置測定器による干渉計測位によって移動体１の精密
な位置を求める測定方法は、従来技術に属する。
【００１７】図２は、移動体１及び固定局２にそれぞれ
無指向性アンテナ10a、11aを設けた本発明の実施例を示
す。移動体１から固定局２へ伝送する信号のうち、移動
体１の今回位置の信号を移動体１の無指向性アンテナ10
aから固定局２の無指向性アンテナ11aへ伝送し、撮像機
３の画像信号を移動体１の指向性アンテナ4aから固定局
２の指向性アンテナ5aへ伝送する。位置の信号と画像信
号とを分離して伝送することにより、画像信号に比し情
報量の少ない位置信号に周波数に低い電波を割当てるこ
とができる。なお図２の固定局２も位置測定器７と受信
機12を有し、送信機12から移動体１の受信機13へ位置測
定器７の測定信号を伝送し、移動体１において干渉計測
位により移動体１の位置を求め、その干渉計測位による
測定位置を移動体１の無指向性アンテナ10aから送信し
ている。
【００１８】図４の実施例は、図１又は図２に示す姿勢
制御手段８の追尾装置26の一例を示す。以下、姿勢制御
手段８による伝送装置４の制御について説明するが、姿
勢制御手段９による伝送装置５の制御も同様である。ま
た図示例は、伝送装置４と一体形成された移動体アンテ
ナ4aを示し、伝送装置４の姿勢制御により移動体アンテ
ナ4aの方位及び仰角を調整するが、本発明の移動体アン
テナ4aの姿勢制御方法は図示例に限定されるものではな
い。図示例の追尾装置26は二組のモータ駆動回路及びモ
ータ24、25（以下、単にモータ24又は25という）を有
し、モータ24が支持台22と直交する軸線Ｒの回りに伝送
装置４を回転させ、モータ25が伝送装置４を枢支軸23の
回りに回転させる。枢支軸23の中心軸線Ｐと軸線Ｒとを
直交させ、伝送装置４を上記直交二軸Ｐ、Ｒの回りに回
転させることにより移動体アンテナ4aの方位及び仰角の
調整を可能としている。支持台22を地表と平行にして移
動体１に取付けた場合は、モータ24により移動体アンテ
ナ4aの方位を調整し、モータ25により仰角を調整する。
モータ24及び25の一例はステッピングモータである。図
１又は図２では追尾装置26をコンピュータ20と接続し、
コンピュータ20の出力信号によりモータ24、25の回転を
制御している。
【００１９】図５は、本発明を使用した工事施工の実施
例を示す。作業場内を移動する遠隔操作用のダンプトラ
ック、ブルドーザ、ローティングシャベル、ブレーカ等
の移動体１に移動体アンテナ4a付き伝送装置４を取付
け、移動体アンテナ4aからの電波が届く範囲内に遠隔操
作室30とデータ伝送タワー31を設けて固定局２としてい
る。各移動体アンテナ4aから見通しのきくデータ伝送用
タワー31の頂部に固定局アンテナ5aを取付け、各移動体
１に取付けた撮像機３の画像を遠隔操作室30へ伝送す
る。遠隔操作室30の操作員は移動体１の移動に応じた画
像により無人の移動体１の遠隔操作を行なうことができ
る。図中32はビーム車34に取付けた監視用カメラを示
し、33は写真測量用ヘリコプターを示す。
【００２０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の移
動体からの画像無線伝送方法は、衛星航行システムによ
り求めた移動体位置と固定局位置とから移動体アンテナ
の送信方位及び仰角と固定局アンテナの受信方位及び仰
角を算出し、移動体アンテナの方位及び仰角を送信方位
及び仰角と一致させ、固定局アンテナの方位及び仰角を
受信方位及び仰角と一致させ、移動体の撮像機の移動に
応じ移動後の位置からの画像を固定局へ無線伝送するの
で、有線伝送の場合における伝送ケーブルによる移動体
の行動範囲の制限の問題が解決され、また移動体の移動
に応じた移動体運転席からの画像を固定局へ伝送するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の一実施例のブロック図である。
【図２】は、本発明の他の実施例のブロック図である。
【図３】は、本発明の作用を示す説明図である。
【図４】は、本発明の姿勢制御手段の一実施例の説明図
である。
【図５】は、本発明による工事の施工実施例の説明図で
ある。
【符号の説明】
１ 移動体 ２ 固定局 ３ 撮像機 ４、５ 伝送装置 4a 移動体アンテナ 5a 固定局アンテナ ６、７ 位置測定器 ８、９ 姿勢制御手段 10、12 無線送信機 11、13 無線受信機 10a、11a、12a、13a 無指向性アンテナ 16 姿勢計測手段 17 方位角計 18 姿勢角計 19 モニタ 20、21 コンピュータ 22 支持台 23 枢支軸 24、25 モータ 26、27 追尾装置 30 遠隔操作室 31 データ伝送用タワー 32 監視用カメラ 33 測量用ヘリコプター 34 ブーム車。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｑ 7/38 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ａ (72)発明者 三浦 悟 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 廣瀬 素久 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】移動体に姿勢計測手段と撮像機と指向性ア
    ンテナと衛星航行システムによる位置測定器とを取付
    け、地表の所定位置に指向性アンテナ付き固定局を設
    け、前記位置測定器により測定した前記移動体の今回位
    置と前記固定局のアンテナ位置とから前記移動体アンテ
    ナを前記固定局アンテナに対向させる今回送信方位及び
    仰角を算出し、前記移動体アンテナを前記今回送信方位
    及び仰角へ指向させ、前記撮像機の画像信号と前記移動
    体の今回位置の信号とを前記移動体アンテナから送信
    し、前記移動体の前回位置と対向する前記固定局アンテ
    ナにより前記移動体アンテナからの信号を受信し、前記
    受信した移動体の今回位置の信号と前記固定局のアンテ
    ナ位置とから前記固定局アンテナを前記今回位置の移動
    体アンテナに対向させる今回受信方位及び仰角を算出
    し、前記固定局アンテナを前記今回受信方位及び仰角へ
    指向させ、前記移動体の移動に応じて前記移動体の今回
    位置の測定から前記固定局アンテナの今回受信方位及び
    仰角への指向までのサイクルを繰返すことにより前記移
    動体の移動に応じた撮像機画像を前記固定局へ伝送して
    なる移動体からの画像無線伝送方法。
  2. 【請求項２】請求項１の伝送方法において、前記移動体
    及び固定局にそれぞれ無指向性アンテナを設け、前記移
    動体の今回位置の信号を前記移動体の無指向性アンテナ
    から前記固定局の無指向性アンテナへ伝送し、前記撮像
    機の画像信号を前記移動体の指向性アンテナから前記固
    定局の指向性アンテナへ伝送してなる移動体からの画像
    無線伝送方法。
  3. 【請求項３】請求項１の伝送方法において、前記固定局
    に衛星航行システムによる固定局位置測定器を設け、前
    記固定局位置測定器に無指向性アンテナ付き送信機を接
    続し、前記移動体の位置測定器に無指向性アンテナ付き
    受信機を接続し、前記固定局位置測定器による測定信号
    を前記送信機の無指向性アンテナから送信し、前記受信
    機の無指向性アンテナで受信した前記固定局位置測定器
    による測定信号と前記移動体の位置測定器による測定信
    号とから干渉計測位により前記移動体の今回位置を求め
    てなる移動体からの画像無線伝送方法。
  4. 【請求項４】請求項３の伝送方法において、前記移動体
    及び固定局にそれぞれ無指向性アンテナを設け、前記移
    動体の今回位置の信号を前記移動体の無指向性アンテナ
    から前記固定局の無指向性アンテナへ伝送し、前記撮像
    機の画像信号を前記移動体の指向性アンテナから前記固
    定局の指向性アンテナへ伝送してなる移動体からの画像
    無線伝送方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2325347A (en) * 1997-05-14 1998-11-18 Int Mobile Satellite Org Satellite communications antenna

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