JPH08178616A

JPH08178616A - 移動体の位置検出装置

Info

Publication number: JPH08178616A
Application number: JP6321876A
Authority: JP
Inventors: Masanori Fujiwara; 正徳藤原; Ryozo Kuroiwa; 良三黒岩
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】移動体側の装置構成の簡素化を図りながら、
太陽光等の外乱光の影響を極力排除して地上側から移動
車の位置を的確に検出できるようにする。【構成】移動する移動体Ａに反射体１９が設けられ、
地上側に、反射体１９に向けてビーム光を投射する光投
射手段１７と、光投射手段１７に対して、その光投射方
向に交差する方向に所定距離ずれ且つ光投射方向に対し
て所定角度をなす状態に設置されて、反射体１９を撮像
する撮像手段Ｓと、光投射手段１７の光投射方向を検出
する投射角度検出手段と、反射体１９上に照射された光
投射手段１７からの光の撮像手段Ｓの撮像画面内におけ
る照射位置情報、光投射手段１７に対する撮像手段Ｓの
設置情報及び投射角度検出手段の角度情報に基づいて、
反射体１９の位置を検出する位置検出手段とが設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体の位置検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる移動体の位置検出装置では、従
来、例えば図１７に示すように、移動体としての自動走
行式等の作業車Ａに電球等の発光体ｐと光回帰式の反射
シートｒとを設け、その発光体ｐを地上側の自動追尾式
位置測定装置Ｂに設けたイメージセンサＳ等の撮像画面
内（例えば画面中心位置）に捉えるように追尾制御しな
がら、上記イメージセンサＳの撮像角度及びその画面内
での発光体ｐの位置情報に基づいて求めた作業車Ａの角
度位置情報と、レーザー測長器ｑ等にて検出した作業車
Ａまでの距離情報とから作業車Ａの位置を検出するよう
にしていた（例えば、本出願人が先に提案した特願平５
‐１６１７８３号参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、電球等の発光体ｐの明るさが背景より明る
い条件の下で移動体Ａの位置検出が可能となるので、例
えば太陽光等の明るい外乱光が入射するような場合に
は、その外乱光の影響を受けて誤検出するおそれがあ
り、また、移動体Ａ側に発光体ｐ及びその点灯用の電源
装置等を設ける必要があって移動体Ａ側の装置構成が複
雑になるという不具合があった。

【０００４】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、上記従来技術の不具合を解消さ
せるべく、移動体側の装置構成の簡素化を図りながら、
太陽光等の外乱光の影響を極力排除して地上側から移動
車の位置を的確に検出できるようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による移動体の位
置検出装置の第１の特徴構成は、移動する移動体に反射
体が設けられ、地上側に、前記反射体に向けてビーム光
を投射する光投射手段と、前記光投射手段に対して、そ
の光投射方向に交差する方向に所定距離ずれ且つ前記光
投射方向に対して所定角度をなす状態に設置されて、前
記反射体を撮像する撮像手段と、前記光投射手段の光投
射方向を検出する投射角度検出手段と、前記反射体上に
照射された前記光投射手段からの光の前記撮像手段の撮
像画面内における照射位置情報、前記光投射手段に対す
る前記撮像手段の設置情報及び前記投射角度検出手段の
角度情報に基づいて、前記反射体の位置を検出する位置
検出手段とが設けられている点にある。

【０００６】又、第２の特徴構成は、上記第１の特徴構
成において、前記光投射手段が、その光投射を所定時間
間隔で断続するように構成され、前記位置検出手段が、
前記光投射手段の光投射間隔に同期して光投射されたと
きと光投射されていないときの前記撮像手段の撮像情報
の差情報に基づいて、前記移動体の位置検出を行うよう
に構成されている点にある。

【０００７】又、第３の特徴構成は、上記第１又は第２
の特徴構成において、前記光投射手段が、横方向に所定
角度走査されたビーム光を投射するように構成され、前
記反射体が、軸芯を上下方向に向けた円筒状の反射面を
備えるように構成され、前記位置検出手段が、前記反射
面の軸芯位置を検出するように構成されている点にあ
る。

【０００８】又、第４の特徴構成は、上記第３の特徴構
成において、前記位置検出手段が、前記横方向に所定角
度走査されたビーム光による前記反射面上の照射領域の
両端位置の情報に基づいて、前記反射面の軸芯位置を検
出するように構成されている点にある。

【０００９】

【作用】本発明の第１の特徴構成によれば、移動体に設
けた反射体上に、地上側の光投射手段から投射されたビ
ーム光が照射され、そのビーム光が照射された反射体
が、光投射手段の光投射方向に交差する方向に所定距離
ずれ且つその光投射方向に対して所定角度をなす状態に
設置された地上側の撮像手段にて撮像される。そして、
撮像手段の撮像画面内での上記反射体上のビーム光照射
位置と、光投射手段に対する撮像手段の上記設置情報
と、光投射手段の投射角度情報とから、反射体の位置が
検出される。

【００１０】又、第２の特徴構成によれば、上記第１の
特徴構成において、地上側から投射されるビーム光が所
定時間間隔で断続され、そのビーム光が照射されたとき
の反射体とビーム光が投射されていないときの反射体と
が地上側の撮像手段にて上記ビーム光投射に同期して撮
像される。そして、その両撮像情報の差情報に基づいて
求められた撮像画面内での上記反射体上のビーム光照射
位置と、光投射手段に対する撮像手段の上記設置情報
と、光投射手段の投射角度情報とから、反射体の位置が
検出される。

【００１１】又、第３の特徴構成によれば、上記第１又
は第２の特徴構成において、横方向に所定角度走査され
る状態で地上側から投射されたビーム光が、反射体側の
軸芯を上下方向に向けた円筒状の反射面上に照射され、
撮像画面内で横方向に広がった照射領域として得られる
上記円筒状の反射面上のビーム光照射位置と、光投射手
段に対する撮像手段の上記設置情報と、光投射手段の投
射角度情報とから、反射面の軸芯位置が検出される。

【００１２】又、第４の特徴構成によれば、上記第３の
特徴構成において、横方向に所定角度走査されたビーム
光が反射体側の軸芯を上下方向に向けた円筒状の反射面
上に照射されたときの照射領域の両端位置が判別され、
その両端位置の情報と、光投射手段に対する撮像手段の
上記設置情報と、光投射手段の投射角度情報とから、反
射面の軸芯位置が検出される。

【００１３】

【発明の効果】本発明の第１の特徴構成によれば、地上
側から移動体に向けて投射されたビーム光が移動体側の
反射体に照射されている位置を、上記ビーム光の投射方
向に対して所定の位置及び角度状態で設置した撮像手段
にて地上側から撮像するとともに、ビーム光の投射角度
を地上側で検出し、それらの情報に基づいて反射体即ち
移動体の位置を検出するので、従来のように、移動体側
に電球等の発光体及びその点灯用電源等を設ける必要も
なく、移動体側の装置構成の簡素化を図ることができ、
同時に、輝度の高いビーム光を使用することによって、
太陽光等の外乱光の影響を極力排除しながら移動車の位
置を的確に検出できるようになった。

【００１４】又、第２の特徴構成によれば、ビーム光が
投射されたときと投射されていないときの反射体上の照
射位置の撮像情報の差から、その照射位置を判別するの
で、例えば、その画面内の一部に外乱光による明るい部
分があっても、上記差の処理によってその部分の画像情
報は消去されて影響がなくなるのに対して、ビーム光が
投射されているときの撮像情報のみから上記照射位置を
判別するものでは、上記画面内の外乱光による部分はそ
のまま画像情報として残り、誤検出するおそれがあるの
に比べて、より的確に移動体の位置検出が可能となり、
同時に、地上側にて光投射手段の光投射作動と撮像手段
の撮像作動との同期を取るので、従来のように、移動体
側に発光体を設ける場合には、その発光作動と地上側の
撮像手段の撮像作動とを同期させるための手段が通信手
段等を含む複雑なものになるのに比べて、簡素な手段で
容易に同期作動させることができ、もって、上記第１の
特徴構成の好適な手段が得られる。

【００１５】又、第３の特徴構成によれば、軸芯を上下
方向に向ける状態で移動体側の反射体に備えた円筒状の
反射面上に、地上側から横方向に所定角度走査されたビ
ーム光を投射して、反射面上で横方向に広がった所定領
域の照射位置情報を得て、その所定領域の照射位置情報
を処理して反射面の軸芯位置を検出し、その軸芯位置が
予め決まった位置（例えば車体中心等）であることから
移動体の位置を正確に検出することができるので、例え
ば、ビーム光を走査せずに直線状に投射するものでは、
一点の照射位置しか得られず、それから車体中心等の移
動体の位置を正確に検出することができないものに比べ
て、移動体の位置検出をより高精度に行うことができる
ことになる。同時に、反射体が軸芯が上下方向に向く円
筒状の反射面を備えるように構成したので、ビーム光の
反射体への投射高さが上下方向に変動したり、又、ビー
ム光が反射体に対して水平面内の異なった方向から投射
されたりしても、同じ形状の照射位置情報が得られ、例
えば反射面を平面や球面等に構成するのに比べて、上記
投射高さ及び投射方向の変動を受けることがなく、良好
に移動体の位置検出ができることになり、もって、上記
第１又は第２の特徴構成の好適な手段が得られる。

【００１６】又、第４の特徴構成によれば、上記円筒状
の反射面上で横方向に広がった所定領域として得られる
照射位置情報のうちの、両端位置の情報のみを処理して
反射面の軸芯位置を検出し、その軸芯位置から移動体の
位置を求めるので、例えば、上記領域の全点の情報を処
理して反射面の軸芯位置を検出するものでは、処理時間
が長くかかって迅速な処理ができないのに比べて、必要
最小限の情報を用いて効率よくしかも適切な精度で移動
体の位置検出ができ、もって、上記第３の特徴構成の好
適な手段が得られる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図３に示すように、移動する移動体として
の自動走行式の作業車Ａに、軸芯を上下方向に向けた円
筒状の反射面１９ａを備えた円柱状の反射体１９が設置
されている。反射面１９ａは、入射する光をその入射方
向へ向けて反射する反射シートに形成されている。

【００１８】一方、地上側に、横方向に所定角度（例え
ば１〜２度程度）走査されたビーム光ｂ１を前記反射体
１９に向けて投射する光投射手段としてのレーザー装置
１７と、そのレーザー装置１７に対して、その光投射方
向に交差する方向（図では縦方向）に所定距離ＣＨずれ
且つその光投射方向に対して所定角度（図２の例では俯
角φｆ）をなす状態に設置されて、前記反射体１９を撮
像する撮像手段としてのイメージセンサＳとが、自動追
尾式位置測定装置Ｂに設置されている。尚、レーザー装
置１７は、その光投射を所定時間（具体的には、テレビ
信号のフレーム周期に同期した１／３０秒）間隔で断続
するとともに、その投射時間内に上記角度範囲を走査す
るように構成されている。尚、自動追尾式位置測定装置
Ｂには、後述のポールＰ１，Ｐ２までの距離を検出する
レーザー測長器１３が設置されている。そして、レーザ
ー測長器１３、イメージセンサＳ及びレーザー装置１７
は、設置台９上に上記順序で積み重ねて設置されてい
る。尚、レーザー測長器１３から投射される距離検出用
のビーム光の波長と、レーザー装置１７のビーム光ｂ１
とは異なる波長に設定される。

【００１９】前記設置台９を縦軸芯θ周りに旋回させる
旋回用モータ１１と、設置台９を横軸芯φ周りに首振り
動作させる首振り用モータ１２とが設けられ、旋回用モ
ータ１１及び首振り用モータ１２の夫々には、エンコー
ダ１１ａ，１２ａが内蔵されている（図５参照）。そし
て、このエンコーダ１１ａ，１２ａの情報に基づいて、
水平面内での所定方向（図１１に示す作業車Ａの作業行
程の方向Ｍ）を基準として、レーザー装置１７からのビ
ーム光ｂ１の光投射方向が検出されるので、エンコーダ
１１ａ，１２ａによって、レーザー装置１７の光投射方
向を検出する投射角度検出手段が構成される。

【００２０】図４に示すように、前記イメージセンサＳ
は、光学系を構成する電動ズームレンズ１４、及び、撮
像部である電子シャッター搭載の白黒式のＣＣＤセンサ
１５からなる。電動ズームレンズ１４には、フォーカス
駆動モータ３３と、フォーカス位置検出センサである第
１ポテンショメータ３４と、ズーム駆動モータ３５と、
ズーム位置検出センサである第２ポテンショメータ３６
とが設けられている。そして、反射体１９で反射された
レーザー装置１７からの投射光が、電動ズームレンズ１
４及びこの後方側に設けられた光学フィルター２４を通
過してから、ＣＣＤセンサ１５に設けられた撮像素子で
あるＣＣＤ素子２７上に結像するように構成されてい
る。尚、上記光学フィルター２４は、前記レーザー装置
１７の発光波長に対して透過率が大きくなるようにして
ある。

【００２１】次に、図５に基づいて、制御構成について
説明すれば、投射角度コントローラ４９、イメージセン
サコントローラ５０、レーザーコントローラ５１、及
び、これらのコントローラ４９，５０，５１を制御する
メインコントローラＣが設けられている。投射角度コン
トローラ４９には、前記エンコーダ１１ａ，１２ａから
の前記レーザー装置１７の光投射角度情報が入力される
とともに、前記旋回用モータ１１及び首振り用モータ１
２に対する駆動信号が出力されている。イメージセンサ
コントローラ５０には、前記ＣＣＤセンサ１５の撮像情
報、第１ポテンショメータ３４及び第２ポテンショメー
タ３６の検出情報が入力されるとともに、ＣＣＤセンサ
１５、前記フォーカス駆動モータ３３、及び前記ズーム
駆動モータ３５に対する駆動信号が出力されている。レ
ーザーコントローラ５１には、前記レーザー測長器１３
からの距離検出情報が入力されるとともに、前記レーザ
ー装置１７を前記時間間隔で断続発光させるための駆動
信号が出力されている。メインコントローラＣには、作
業車Ａとの間で制御情報を送受するための地上側の送受
信機１０が接続されている。

【００２２】前記投射角度コントローラ４９、イメージ
センサコントローラ５０及びメインコントローラＣを利
用して、前記反射体１９上に照射された前記レーザー装
置１７からの光の前記イメージセンサＳの撮像画面内に
おける照射位置情報、レーザー装置１７に対するイメー
ジセンサＳの設置情報及び前記エンコーダ１１ａ，１２
ａの角度情報に基づいて、前記反射体１９の位置を検出
する位置検出手段１００が構成されている。実際には、
横方向に所定角度走査されたビーム光ｂ１による前記反
射面１９ａ上の照射領域Ｇの両端位置の情報に基づい
て、前記反射面１９ａの軸芯位置を検出する。

【００２３】具体的に説明すると、図６に示すように、
イメージセンサＳの撮像情報として、前記レーザー装置
１７の光投射間隔に同期して光投射されたときと光投射
されていないときの前記イメージセンサＳの撮像情報の
差情報を求めて、その差の撮像情報を２値化処理して前
記照射領域Ｇを抽出する。つまり、イメージセンサＳの
撮像画面２９の中心点Ｏを原点として画面横方向をｘ軸
（右方向をプラス）、画面縦方向をｙ軸（上向きをプラ
ス）に設定した状態で、光投射時の撮像情報から非投射
時の撮像情報を引き算すると、横向きの直線又は曲線で
ある前記照射領域Ｇが抽出される。そして、この領域Ｇ
の形と、画面内での位置（例えば領域Ｇの両端点位置Ｇ
１，Ｇ２で代表させる）は、レーザー装置１７の光投射
方向に対する反射体１９の位置によって変化する。図６
では、横向きの曲線である上記領域Ｇの両端点位置Ｇ
１，Ｇ２の中点が画面左右方向の中央に位置しているこ
とから、反射体１９は、レーザー装置１７の光投射方向
に対して正面方向に位置していることになる。

【００２４】以下、図２及び図３に基づいて、反射体１
９が水平方向よりも上方に位置している状態を例にし
て、前記位置検出手段１００について詳述する。イメー
ジセンサＳの撮像画面における水平方向の画角をＧＨ
（ｒａｄ）、垂直方向の画角をＧＶ（ｒａｄ）、水平及
び垂直方向の解像度つまり画素数をＲＥＳ（ｄｏｔ）と
し、レーザー装置１７からのビーム光ｂ１の水平面に対
する仰角をφｓとする。又、上記ビーム光ｂ１の投射方
向を水平面に投影したときの方向をＸ軸に、水平面内で
Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸に、鉛直上方をＺ軸に座標軸設
定し、原点をイメージセンサＳの位置に取ると、反射体
１９の反射面１９ａ上での各照射位置は、次式で表され
る座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データの組で示される。尚、式
中、ＶＸ，ＶＹは、画面座標軸ｘ，ｙでの各照射位置の
座標値であり、（φｆ−ＶＹ＊ＧＶ／ＲＥＳ）は、前記
俯角φｆを画面縦方向での座標値ＶＹに相当する角度Ｖ
Ｙ＊ＧＶ／ＲＥＳで補正した後の実際の俯角を示し、
又、（−ＶＸ＊ＧＨ／ＲＥＳ）は、画面横方向での座標
値ＶＸに相当する角度ＶＸ＊ＧＨ／ＲＥＳを示す。尚、
上記各座標位置ＶＸ，ＶＹの検出処理には比較的長い時
間を要するので、上記引き算する両撮像情報の取り込み
タイミングは、イメージセンサＳの撮像周期（１／３０
秒）に比べて長い間隔に設定されている（図１３参
照）。

【００２５】

【数１】Ｘ＝ＫＦ＊ｃｏｓ（φｓ）Ｙ＝〔ＣＨ²＋ＫＦ²〕^1/2＊ｔａｎ（−ＶＸ＊ＧＨ／
ＲＥＳ）Ｚ＝ＫＦ＊ｓｉｎ（φｓ）但し、ＫＦ＝ＣＨ／〔ｔａｎ（φｆ−ＶＹ＊ＧＶ／ＲＥ
Ｓ）〕

【００２６】ここで、上記反射体１９が、図２のように
水平方向よりも上方に位置している（Ｚ＞０）状態で、
レーザー装置１７からのビーム光ｂ１の光投射方向に対
して左右に位置ずれしている場合に、その位置ずれと前
記撮像画面内での領域Ｇの形及び位置との対応について
説明する。図７（イ）は、下側に凸状の横向き曲線であ
る領域Ｇの左端点Ｇ１が右端点Ｇ２よりも上側に位置
し、且つ領域Ｇの位置が全体として画面左側に寄ってい
ることから、反射体１９がレーザー装置１７の光投射方
向に対して右側に位置ずれしている状態を示す。図７
（ロ）は、下側に凸状の横向き曲線である領域Ｇの右端
点Ｇ２が左端点Ｇ１よりも上側に位置し、且つ領域Ｇの
位置が全体として画面右側に寄っていることから、反射
体１９がレーザー装置１７の光投射方向に対して左側に
位置ずれしている状態を示す。

【００２７】次に、前記数１の式から、領域Ｇの両端点
位置Ｇ１，Ｇ２の地上側における座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を
計算し、その水平面での投影位置つまりＸ座標とＹ座標
のデータに基づいて、反射体１９の軸芯Ｏ’の位置を求
める処理について説明する。図８に示すように、反射体
１９の断面半径はＲであり、上記両端点位置Ｇ１，Ｇ２
に対応する地上側の位置ｇ１（座標Ｘ１，Ｙ１）及びｇ
２（座標Ｘ２，Ｙ２）は上記軸芯Ｏ’を中心とする半径
Ｒの円の円周上にあるので、軸芯Ｏ’の位置は上記両位
置ｇ１，ｇ２を結ぶ弦の垂直二等分線上に位置する。つ
まり、上記弦を表す直線の傾き（Ｙ１−Ｙ２）／（Ｘ１
−Ｘ２）に垂直な傾き−（Ｘ１−Ｘ２）／（Ｙ１−Ｙ
２）（以下、φｊと表記する）の方向に、上記弦の中点
ｇ３（Ｘ座標が（Ｘ１＋Ｘ２）／２、Ｙ座標が（Ｙ１＋
Ｙ２）／２で表される）から下記式で示す距離ｋの位置
に、軸芯Ｏ’が位置しており、その軸芯Ｏ’の座標（Ｘ
_O，Ｙ_O）は下記式のように求められる。

【００２８】

【数２】ｋ＝〔Ｒ²−〔（Ｘ１−Ｘ２）²＋（Ｙ１−Ｙ２）²〕／４〕^1/2 Ｘ_O＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２＋〔ｋ／（１＋φｊ²）〕^1/2 Ｙ_O＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２＋〔ｋ／（１＋φｊ²）〕^1/2＊φｊ

【００２９】尚、前記メインコントローラＣは、前記反
射体１９までの距離に応じて、前記イメージセンサＳの
ズーム倍率を変更させるように構成されている。即ち、
反射体１９までの距離が遠くなるとズーム倍率を上げる
一方、反射体１９までの距離が近くなるとズーム倍率を
下げるように電動ズーム１４のレンズ位置を移動させる
制御を行うことにより、撮像画面内での前記照射領域を
適正な大きさに維持して、前記反射体１９の位置検出時
の精度低下を極力防止するようにしている。

【００３０】又、前記メインコントローラＣは、前記反
射体１９を極力前記レーザー装置１７の光投射方向の正
面位置に捉えるように、前記旋回用モータ１１及び首振
り用モータ１２を作動させる追尾制御を行う。この追尾
制御について説明すれば、図９に示すように、反射体１
９が、現在の位置測定時点ｔ０より２つ前の位置測定時
点ｔ２で縦軸芯θ周りの角度θ２に位置し、現在の位置
測定時点ｔ０より１つ前の位置測定時点ｔ１で縦軸芯θ
周りの角度θ１に位置し、現在の位置測定時点ｔ０で縦
軸芯θ周りの角度θ０に位置するように軌跡Ｊ上を移動
しているとする。尚、上記縦軸芯θ周りの角度は、上か
ら見て右回り（時計回り）をプラスの方向とし、又、反
射体１９の横軸芯φ周りの角度位置は変化しないものと
する。上記より、現在の位置検出時点ｔ０より１つ前の
位置検出時点ｔ１から現在の位置検出時点ｔ０までの反
射体１９の縦軸芯θ周りの角度位置の変化率θｖは次式
で与えられる。

【００３１】

【数３】θｖ＝（θ０−θ１）／（ｔ０−ｔ１）

【００３２】そこで、現在の位置検出時点ｔ０の次の位
置検出時点で反射体１９を前記レーザー装置１７の光投
射方向の正面位置に捉えるように、前記撮像画面内での
領域Ｇの横方向の位置ずれＶＸ（これは前記両端点Ｒ
１，Ｒ２の画面横方向での中点位置と画面中心点Ｏとの
距離で計算される）、及び、上記縦軸芯θ周りの角度位
置の変化率θｖを考慮して縦軸芯θ周りの旋回量Δθを
次式のように定め、この旋回量Δθで旋回用モータ１１
を作動させるのである。尚、ａ１，ａ２は所定のゲイン
係数である（ａ１＞０，ａ２＞０）。

【００３３】

【数４】Δθ＝ａ１・ＶＸ＋ａ２・θｖ

【００３４】次に、図１０に基づいて、作業車Ａ側の制
御構成について説明すれば、マイクロコンピュータ利用
の作業車コントローラＨが設けられ、この作業車コント
ローラＨに、前記地上側の送受信機１０との間で情報を
送受する移動体側の送受信機１６が接続されている。
又、作業車コントローラＨからは、走行用の変速装置３
１を変速操作するための走行用モータ３０、ステアリン
グ装置２２を操作するためのステアリング用モータ２
１、及び作業装置２５を作動させる（例えば、田植え機
の場合には、作業装置である植え付け装置を昇降等させ
る）ための作業装置用アクチュエータ２６に対する駆動
信号が出力されている。さらに、作業車コントローラＨ
には、作業車Ａの車体方位を検出する地磁気利用の方位
センサ３２の検出情報が入力され、その検出情報は、前
記送受信機１６によって地上側の送受信機１０に向けて
送信される。尚、この車体方位情報は、図１１に示す圃
場Ｆの長辺ｋ１，ｋ２（ｋ３，ｋ４）に沿った方向Ｍを
角度０の基準方位角とするように設定されている。

【００３５】そして、前記作業車コントローラＨは、送
受信機１６の受信情報（即ち、地上側の送受信機１０か
ら送信される操向制御情報）に基づいて作業車Ａを走行
制御する。一方、地上側のメインコントローラＣは、前
記送受信機１０が受信した作業車Ａの車体方位情報と、
前記位置検出手段１００による作業車Ａの位置情報とに
基づいて求めた前記作業車Ａに対する走行制御情報を、
前記地上側の送受信機１０を経由して作業車Ａ側の送受
信機１６に送信する。

【００３６】地上側には、図１１に示すように、作業車
Ａが苗の植え付け作業等を行いながら誘導走行される１
区画の長方形状の圃場Ｆが設けられている。作業車Ａは
圃場Ｆの長手方向（図の横方向）に沿う状態で短手方向
（図の縦方向）に並置された複数の作業行程夫々を作業
走行しながら、各作業行程の端部で隣接する作業行程に
１８０度旋回して移動し、今度はその作業行程を逆方向
に走行する往復走行を繰り返して、上記圃場Ｆの全範囲
を走行するように誘導制御される。図中、ｋ０は、圃場
Ｆに対する作業車Ａの出入口である。

【００３７】前記圃場Ｆの長手方向の１端側（図でｋ
２，ｋ３で示す辺）には、圃場の両角位置ｋ２，ｋ３付
近の予め決められた位置に、その基準位置を表示するた
めの基準ポールＰ１，Ｐ２が設けられている。この基準
ポールＰ１，Ｐ２は、図１２に示すように、地上所定高
さに支柱２８Ａにて支持された円柱状の光反射板２８に
て構成され、その光反射板２８の具体構成は、前記作業
車Ａに設けた反射面１９ａと同様に、入射する光をその
入射方向に反射する特性を有している。

【００３８】圃場Ｆの基準ポールＰ１，Ｐ２が設置され
ている側とは反対側の長手方向端部側（図でｋ１，ｋ４
で示す辺）には、前記自動追尾式位置測定装置Ｂが設置
される。そして、自動追尾式位置測定装置Ｂ内に、基準
ポールＰ１，Ｐ２にて表示された基準位置、即ち、前記
予め位置を設定して設置した基準ポールＰ１，Ｐ２の配
置位置を検出する基準位置検出手段が構成されるととも
に、基準ポールＰ１，Ｐ２の配置位置を含む地上側情報
を記憶する地上側情報記憶手段が構成される。地上側情
報としては、基準ポールＰ１，Ｐ２の座標、圃場Ｆの各
角部ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４の座標、出入口ｋ０の位
置、前記作業行程の情報（行程幅、行程長さ、行程数
等）、及び作業車Ａに対するデフォルト位置ｋｄ（標準
の作業開始位置）の座標等が記憶される。そして、上記
基準位置検出手段は、基準ポールＰ１，Ｐ２の光反射板
２８に向けて検出光の投射方向を設定した状態でその光
反射板２８までの距離を検出する距離検出手段としての
前記レーザ測長器１３を備え、且つ、前記レーザ測長器
コントローラ５１及びメインコントローラＣを利用して
構成され、又、上記地上側情報記憶手段は、前記メイン
コントローラＣを利用して構成される。

【００３９】従って、前記位置検出手段１００は、基準
ポールＰ１，Ｐ２の設置位置情報と基準ポールＰ１，Ｐ
２夫々に対して検出される距離情報とによって求められ
る上記位置測定装置Ｂの設置位置を基準として、前記作
業車Ａの位置検出を行うことになる。

【００４０】次に、図１３に示すタイムチャートによっ
て、各コントローラ４９，５０，５１，Ｃの動作につい
て説明する。イメージセンサＳは所定のフレーム周期で
繰り返し撮像作動し、前記レーザー装置１７はイメージ
センサＳの連続する２つのフレームのうちの前のフレー
ム期間でビーム光ｂ１を投射し、後のフレーム期間では
ビーム光の投射を遮断する。そして、上記後のフレーム
期間の終了点ａ，ｂ，ｃ（この時間間隔は上記フレーム
周期よりも長い時間間隔に設定されている）から、上記
ビーム光が断続された２つの撮像情報から前記領域Ｇを
抽出する処理、及び、その領域Ｇの情報と上記時点ａ，
ｂ，ｃの直前において保持したビーム光ｂ１の投射角度
情報とに基づく反射体１９の位置検出処理を続けて実行
する。そして、この位置検出処理が終了した時点ｔ２，
ｔ１，ｔ０から、反射体１９の位置情報に基づいて前述
の追尾制御を行う。

【００４１】次に、図１１に示す矩形状の圃場Ｆ内の長
手方向に沿って作業車Ａが往復走行する場合について、
自動追尾式位置測定装置Ｂによる作業車Ａの位置測定、
及び、作業車Ａの誘導走行の具体構成を、図１４〜図１
６に示すフローチャートに基づいて説明する。

【００４２】メインルーチン（図１４）では、最初に、
位置測定装置Ｂを圃場に設置するが、その設置位置は、
通常、図１１に示すように、ｋ１，ｋ４で示す辺の中点
付近である。次に、前記記憶されている地上側情報（以
後、マップファイルと呼ぶ）のうちで、現在の圃場のマ
ップファイルを選択して読み込む。ここで、レーザー測
長器１３にて前記基準ポールＰ１，Ｐ２までの距離を検
出し、その距離情報と上記マップファイル情報に基づい
て、前述のように、位置測定装置Ｂの設置位置を認識す
る。

【００４３】次に、前記イメージセンサＳの撮像画面の
中心点Ｏ付近に反射体１９上のビーム光ｂ１の照射位置
を捉えるように操作して作業車Ａの位置を検出した後、
最初の軌道データ（行単位で記憶されている）を読み込
み、その軌道と車体位置のずれを計算する。そして、軌
道ずれが設定値（例えば１ｍ）内でなければ、次の軌道
データを読み込み、軌道ずれが上記設定値内になるま
で、順番に軌道データの読み込みと軌道ずれの計算とを
行う。ここで、ファイル内のすべての軌道データを読み
込んでも、軌道ずれが設定値内にならないときは、現在
の車体位置が不適当と判断されるので、誘導したい軌道
まで手動で移動させるか、あるいは、前記デフォルト位
置ｋｄまで移動させるようにして車体位置を変更させ
る。そして、移動後の作業車Ａの位置を検出し、上記軌
道データの読み込みと軌道ずれの計算とを再度行い、軌
道ずれが設定値内になる軌道データが見つかると、その
軌道と車体位置を図示しないＴＶモニター等に表示す
る。この表示を見て、作業者等が誘導開始を指令する
と、その軌道に沿っての車体誘導が開始される一方、誘
導開始しないように指令すると、上記車体位置の変更か
らのフローを繰り返す。

【００４４】車体誘導（図１５）では、前記軌道データ
を計算バッファにセットしてから、別のルーチンで実行
されている前記領域Ｇの両端点Ｇ１，Ｇ２の位置を求め
る画像処理が終了しているかどうかを調べ、終了してい
れば、その画像処理データと前記エンコーダ１１ａ，１
２ａの投射角度データとを読み込む。そして、この両デ
ータと前記距離情報ＣＨとから、上記両端点Ｇ１，Ｇ２
に対応する地上側の位置ｇ１，ｇ２を求めるとともに、
最終的に、反射体１９の円筒軸芯位置Ｏ’の位置つまり
作業車Ａの位置を算出する。そして、この作業車Ａの位
置情報から、自動追尾のための制御量を定めてその制御
量で追尾動作させる。

【００４５】次に、上記算出した車体位置から軌道の終
端に位置しているか否かを調べる。軌道終端でなけれ
ば、作業車Ａから車体方位角データを受信して、その車
体方位角と、軌道に対する前記車体位置のずれとから車
体のステアリング角を算出し、そのステアリング角のデ
ータ、及び、その他の変速操作用や作業機（植え付け装
置等）操作用の制御情報を作業車Ａに送信する。そし
て、車体側では、上記受信した制御情報に従って、ステ
アリング、変速、及び作業機操作の制御を行う。一方、
軌道終端であれば、次の軌道データの読み込みを行い、
その軌道データに基づいて、上記作業車Ａの車体方位角
データ受信からのフローを繰り返す。上記次の軌道デー
タの読み込みで、ファイル内のデータに対する処理が終
了している場合には、車体誘導の処理を終えて、メイン
ルーチンに戻る。

【００４６】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。上
記実施例では、反射体１９の形状として、軸芯を上下方
向に向けた円筒状の反射面１９ａを備える円柱体に構成
したが、これに限るものではなく、例えば、球形の反射
面を備えるボール形状に構成してもよい。尚、上記反射
面は、入射光を入射方向へ向けて反射する反射シートに
限らず、反射率の高い白色シート等でもよい。

【００４７】上記実施例では、光投射手段１７が、横方
向に所定角度走査されたビーム光を投射するように構成
したが、このような光投射手段に限るものではなく、例
えば、走査せずに直線状にビーム光を投射するものでも
よい。この場合は、反射体１９上に点状の照射位置が形
成されるので、その照射点の撮像画面内での位置情報及
びビーム光の投射角度情報に基づいて移動体Ａの位置が
検出される。

【００４８】上記実施例では、撮像手段Ｓを、光投射手
段１７に対して、その光投射方向に交差する方向に所定
距離ずれ且つ前記光投射方向に対して所定角度をなす状
態に設置するのに、光投射手段１７に対して縦方向（下
方向）に所定距離ＣＨずらすようにしたが、上方向にず
らしてもよく、又、横方向にずらしてもよい。上記所定
距離ＣＨ及び所定角度の値は、作業条件に合わせて適宜
設定される。

【００４９】上記実施例では、撮像手段Ｓとして、白黒
式のＣＣＤセンサを用いるイメージセンサの場合を例示
したが、ＣＣＤセンサ以外に、例えば、ＰＳＤセンサ等
を用いてもよく、又、白黒式ではなく、カラー式のセン
サでもよい。

【００５０】上記実施例では、光投射手段１７の光投射
方向を変更する手段を電動モータ１１，１２によって構
成したものを例示したが、モータ以外に、他のアクチュ
エータを用いることができる。又、上記実施例では、光
投射角度検出手段を、上記モータ１１，１２に内蔵した
エンコーダ１１ａ，１２ａによって構成したが、これ以
外に、例えば、モータ１１，１２とは別体のポテンショ
メータ等の角度検出手段を用いることも可能である。

【００５１】上記実施例では、光投射手段１７がその光
投射を断続するとともに、位置検出手段１００が、上記
光投射時と非光投射時の撮像情報の差の情報から、移動
体Ａ（反射体１９）の位置検出を行うようにしたが、例
えば、ビーム光ｂ１に対して外乱となる光の影響が無視
できるような条件では、光投射手段１７が連続して光投
射しながら、位置検出手段１００が、その光投射時の撮
像情報に基づいて、移動体Ａ（反射体１９）の位置検出
を行うようにすることも可能である。

【００５２】上記実施例では、位置検出手段１００が、
横方向に延びる直線又は曲線状の照射位置情報等から、
反射対１９の位置検出を行うものを示したが、前述のよ
うに、反射体１９の形状及び光投射手段からのビーム光
の断面形状等が変更されるのに合わせて、その検出処理
の内容は適宜変更される。

【００５３】上記実施例では、位置検出手段１００が、
円筒状の反射面１９ａにおける照射領域Ｇの両端点Ｇ
１，Ｇ２の位置情報を使って、反射体１９の円筒軸芯位
置を検出したが、このような処理に限るものではない。
例えば、上記両端点Ｇ１，Ｇ２に加えて領域Ｇの中点の
位置情報を使う等、照射領域Ｇが含む情報をより多く使
って反射体１９の円筒軸芯位置を検出することにより、
その位置検出精度を向上させるようにしてもよい。

【００５４】上記実施例では、移動する移動体として、
自動走行式の作業車Ａの場合を例示したが、これ以外
に、運転者が搭乗して手動操縦する作業車であってもよ
い。この場合は、地上側で求めた作業車Ａの現在位置の
情報が地上側から作業車に送信され、その送信情報が表
示画面等に表示された情報に基づいて運転者が手動運転
することになる。

【００５５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】移動体及び自動追尾式位置測定装置の全体構成
図

【図２】移動体の位置検出及び方位検出を説明する側面
図

【図３】移動体の位置検出及び方位検出を説明する平面
図

【図４】撮像手段の構成を示す一部縦断側面図

【図５】自動追尾式位置測定装置の制御構成を示すブロ
ック図

【図６】撮像画面内における照射形状の領域抽出の説明
図

【図７】撮像画面内における照射形状の説明図

【図８】反射体の位置算出処理を説明する平面図

【図９】追尾制御の説明図

【図１０】移動体側の制御構成を示すブロック図

【図１１】作業地を示す平面図

【図１２】地上側の基準位置情報表示手段の正面図

【図１３】制御作動を説明するタイムチャート

【図１４】制御作動のフローチャート

【図１５】制御作動のフローチャート

【図１６】制御作動のフローチャート

【図１７】従来例の移動体及び自動追尾式位置測定装置
の全体構成図

【符号の説明】

Ａ移動体１９反射体１９ａ反射面１７光投射手段Ｓ撮像手段１１ａ，１２ａ投射角度検出手段１００位置検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動する移動体（Ａ）に反射体（１９）
が設けられ、地上側に、前記反射体（１９）に向けてビーム光を投射
する光投射手段（１７）と、前記光投射手段（１７）に
対して、その光投射方向に交差する方向に所定距離ずれ
且つ前記光投射方向に対して所定角度をなす状態に設置
されて、前記反射体（１９）を撮像する撮像手段（Ｓ）
と、前記光投射手段（１７）の光投射方向を検出する投
射角度検出手段（１１ａ，１２ａ）と、前記反射体（１
９）上に照射された前記光投射手段（１７）からの光の
前記撮像手段（Ｓ）の撮像画面内における照射位置情
報、前記光投射手段（１７）に対する前記撮像手段
（Ｓ）の設置情報及び前記投射角度検出手段（１１ａ，
１２ａ）の角度情報に基づいて、前記反射体（１９）の
位置を検出する位置検出手段（１００）とが設けられて
いる移動体の位置検出装置。
【請求項２】前記光投射手段（１７）が、その光投射
を所定時間間隔で断続するように構成され、前記位置検出手段（１００）が、前記光投射手段（１
７）の光投射間隔に同期して光投射されたときと光投射
されていないときの前記撮像手段（Ｓ）の撮像情報の差
情報に基づいて、前記反射体（１９）の位置検出を行う
ように構成されている請求項１記載の移動体の位置検出
装置。
【請求項３】前記光投射手段（１７）が、横方向に所
定角度走査されたビーム光を投射するように構成され、
前記反射体（１９）が、軸芯を上下方向に向けた円筒状
の反射面（１９ａ）を備えるように構成され、前記位置
検出手段（１００）が、前記反射面（１９ａ）の軸芯位
置を検出するように構成されている請求項１又は２記載
の移動体の位置検出装置。
【請求項４】前記位置検出手段（１００）が、前記横
方向に所定角度走査されたビーム光による前記反射面
（１９ａ）上の照射領域の両端位置の情報に基づいて、
前記反射面（１９ａ）の軸芯位置を検出するように構成
されている請求項３記載の移動体の位置検出装置。