JPH1019567A - 移動体の位置及び方位測定装置及び方法 - Google Patents
移動体の位置及び方位測定装置及び方法Info
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- JPH1019567A JPH1019567A JP17234196A JP17234196A JPH1019567A JP H1019567 A JPH1019567 A JP H1019567A JP 17234196 A JP17234196 A JP 17234196A JP 17234196 A JP17234196 A JP 17234196A JP H1019567 A JPH1019567 A JP H1019567A
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- light
- moving object
- lighthouse
- azimuth
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 灯台からの回転ビーム光を検出して移動体の
位置及び方位を測定するための装置及び方法を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 灯台からの右周り及び左周りの２つの回
転ビーム光を検出するために移動体に装着された受光装
置と受光装置の出力信号によって灯台から移動体までの
距離及び移動体の方位を演算するための演算部とを有す
る移動体の位置及び方位測定装置において、受光装置は
互いに隔置され１直線上にない３個の受光器を有し、こ
の３個の受光器の第１及び第２の受光器を結ぶ線は灯台
からのビーム光に対して常に直交するように配置されて
いる。
位置及び方位を測定するための装置及び方法を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 灯台からの右周り及び左周りの２つの回
転ビーム光を検出するために移動体に装着された受光装
置と受光装置の出力信号によって灯台から移動体までの
距離及び移動体の方位を演算するための演算部とを有す
る移動体の位置及び方位測定装置において、受光装置は
互いに隔置され１直線上にない３個の受光器を有し、こ
の３個の受光器の第１及び第２の受光器を結ぶ線は灯台
からのビーム光に対して常に直交するように配置されて
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は作業車又は作業ロボ
ット等の移動体の位置及び方位を測定するための装置及
び方法に関し、より詳細には、灯台からの回転レーザ光
を検出して自己の位置及び方位を検出するための移動体
の位置及び方位測定装置及び方法に関する。
ット等の移動体の位置及び方位を測定するための装置及
び方法に関し、より詳細には、灯台からの回転レーザ光
を検出して自己の位置及び方位を検出するための移動体
の位置及び方位測定装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】灯台からの回転レーザ光を検出して自己
の位置及び方位を検出するように構成された移動体の位
置及び方位測定装置に関する従来の技術として、例え
ば、本願出願人と同一の出願人による特開平３−１７５
３８７、特開平３−１７５３８８及び特開平３−２２３
６８７号に開示されたものがある。
の位置及び方位を検出するように構成された移動体の位
置及び方位測定装置に関する従来の技術として、例え
ば、本願出願人と同一の出願人による特開平３−１７５
３８７、特開平３−１７５３８８及び特開平３−２２３
６８７号に開示されたものがある。
【０００３】図８を参照して従来の移動体の位置及び方
位測定装置について説明する。この装置は特開平３−２
２３６８７号に開示されたものであり、詳細は同公報を
参照されたい。
位測定装置について説明する。この装置は特開平３−２
２３６８７号に開示されたものであり、詳細は同公報を
参照されたい。
【０００４】本例の移動体の位置及び方位測定装置は灯
台１０と移動体２０と移動体２０上に装着された受光装
置３０とを有する。灯台１０は回転する３本のレーザ光
Ａ、Ｂ、Ｃを生成する。
台１０と移動体２０と移動体２０上に装着された受光装
置３０とを有する。灯台１０は回転する３本のレーザ光
Ａ、Ｂ、Ｃを生成する。
【０００５】第１及び第２のレーザ光Ａ、Ｂの光路は水
平面に沿って反時計方向ＣＣＷ（上から見て）に回転
し、第３のレーザ光Ｃの光路は水平面に沿って時計方向
ＣＷ（上から見て）に回転する。
平面に沿って反時計方向ＣＣＷ（上から見て）に回転
し、第３のレーザ光Ｃの光路は水平面に沿って時計方向
ＣＷ（上から見て）に回転する。
【０００６】灯台１０は例えば、同心的に配置された２
つの回転円板１１、１２とその下方に設けられた（図示
しない）光源とを有する。２つの回転円板１１、１２は
中心軸線周りに角速度ωにて互いに反対方向に回転す
る。第１の回転円板１１の中央には第１のビームスプリ
ッタ１３が設けられその外側には第２のビームスプリッ
タ１４が設けられている。第２の回転円板１２の中央に
はプリズム１５が設けられている。
つの回転円板１１、１２とその下方に設けられた（図示
しない）光源とを有する。２つの回転円板１１、１２は
中心軸線周りに角速度ωにて互いに反対方向に回転す
る。第１の回転円板１１の中央には第１のビームスプリ
ッタ１３が設けられその外側には第２のビームスプリッ
タ１４が設けられている。第２の回転円板１２の中央に
はプリズム１５が設けられている。
【０００７】２つの回転円板１１、１２の中心には孔が
設けられている。光源からのレーザ光は２つの回転円板
１１、１２の中心軸線に沿って上方に導かれ、第１の回
転円板１１の中心孔を経由して第１のビームスプリッタ
１３に導かれる。第１のビームスプリッタ１３によって
レーザ光は２つに分岐される。即ち、一方は９０°光路
を偏向し、他方はそのまま直進する。
設けられている。光源からのレーザ光は２つの回転円板
１１、１２の中心軸線に沿って上方に導かれ、第１の回
転円板１１の中心孔を経由して第１のビームスプリッタ
１３に導かれる。第１のビームスプリッタ１３によって
レーザ光は２つに分岐される。即ち、一方は９０°光路
を偏向し、他方はそのまま直進する。
【０００８】９０°光路を偏向したビーム光は、第１の
回転円板１１に平行に半径方向外方に導かれ、第２のビ
ームスプリッタ１４によって２つに分岐される。即ち、
一方は第１の回転円板１１に沿ってそのまま直進し、他
方は所定の中心角度αだけ回転した光路を進む。こうし
て第１の回転円板１１に平行に且つ互いに中心角度αに
て半径方向外方に進行する２つレーザ光Ａ、Ｂが生成さ
れる。
回転円板１１に平行に半径方向外方に導かれ、第２のビ
ームスプリッタ１４によって２つに分岐される。即ち、
一方は第１の回転円板１１に沿ってそのまま直進し、他
方は所定の中心角度αだけ回転した光路を進む。こうし
て第１の回転円板１１に平行に且つ互いに中心角度αに
て半径方向外方に進行する２つレーザ光Ａ、Ｂが生成さ
れる。
【０００９】一方、第１のビームスプリッタ１３を直進
したビーム光は、２つの回転円板１１、１２の中心軸線
に沿って導かれ、第２の回転円板１２の中心孔を経由し
てプリズム１５に導かれる。プリズム１５に到達したレ
ーザ光は、９０°光路を偏向し第２の回転円板１２に沿
って半径方向外方に進む。
したビーム光は、２つの回転円板１１、１２の中心軸線
に沿って導かれ、第２の回転円板１２の中心孔を経由し
てプリズム１５に導かれる。プリズム１５に到達したレ
ーザ光は、９０°光路を偏向し第２の回転円板１２に沿
って半径方向外方に進む。
【００１０】移動体２０上に装着された受光装置３０
は、第１及び第２のレーザ光Ａ、Ｂを検出するための第
１の受光部３１と第３のレーザ光Ｃを検出するための第
２の受光部３２とを有する。
は、第１及び第２のレーザ光Ａ、Ｂを検出するための第
１の受光部３１と第３のレーザ光Ｃを検出するための第
２の受光部３２とを有する。
【００１１】図９は受光装置３０の出力信号の波形を示
す。図９Ａは反時計方向ＣＣＷに回転する第１及び第２
のレーザ光Ａ、Ｂの検出信号の波形であり、第１のレー
ザ光Ａが第１の受光部３１によって検出されている時間
をΔｔ1 、第１のレーザ光Ａが検出されてから第２のレ
ーザ光Ｂが検出されるまでの時間をΔｔ2 とする。
す。図９Ａは反時計方向ＣＣＷに回転する第１及び第２
のレーザ光Ａ、Ｂの検出信号の波形であり、第１のレー
ザ光Ａが第１の受光部３１によって検出されている時間
をΔｔ1 、第１のレーザ光Ａが検出されてから第２のレ
ーザ光Ｂが検出されるまでの時間をΔｔ2 とする。
【００１２】また、図９Ｂは時計方向ＣＷに回転する第
３のレーザ光Ｃの検出信号の波形であり、第３のレーザ
光Ｃが検出されてから第１のレーザ光Ａが検出されるま
での時間をΔｔ3 、第３のレーザ光Ｃが検出される周期
をＴとする。
３のレーザ光Ｃの検出信号の波形であり、第３のレーザ
光Ｃが検出されてから第１のレーザ光Ａが検出されるま
での時間をΔｔ3 、第３のレーザ光Ｃが検出される周期
をＴとする。
【００１３】図１０を参照して説明する。図１０Ａは反
時計方向ＣＣＷに回転する第１及び第２のレーザ光Ａ、
Ｂの光路とそれを検出する第１及び第２の受光部３１、
３２の位置関係を示す。本例によると、受光部３１、３
２は比較的細長い形状をなしており、その長手方向は検
出する際にレーザ光の光路Ａ、Ｂに直交するように配置
されている。
時計方向ＣＣＷに回転する第１及び第２のレーザ光Ａ、
Ｂの光路とそれを検出する第１及び第２の受光部３１、
３２の位置関係を示す。本例によると、受光部３１、３
２は比較的細長い形状をなしており、その長手方向は検
出する際にレーザ光の光路Ａ、Ｂに直交するように配置
されている。
【００１４】灯台１０の回転円板１１、１２の中心軸線
をＯ、２つのレーザ光の光路Ａ、Ｂのなす角をα、灯台
１０の中心軸線Ｏから受光部３１、３２までの距離を
Ｌ、受光部３１、３２の長さをＷとする。受光部３１、
３２の長さＷは距離Ｌに比べて十分小さく且つ２つの光
路Ａ、Ｂ間の角度αは十分小さいと仮定すると、距離Ｌ
は次の式によって表される。
をＯ、２つのレーザ光の光路Ａ、Ｂのなす角をα、灯台
１０の中心軸線Ｏから受光部３１、３２までの距離を
Ｌ、受光部３１、３２の長さをＷとする。受光部３１、
３２の長さＷは距離Ｌに比べて十分小さく且つ２つの光
路Ａ、Ｂ間の角度αは十分小さいと仮定すると、距離Ｌ
は次の式によって表される。
【００１５】
【数１】Ｌ＝（Ｗ／α）（Δｔ2 ／Δｔ1 ）
【００１６】図１０Ｂを参照して、基準線ＯＸに対する
受光装置３０の方位角θを求める。基準線ＯＸは反時計
方向ＣＣＷに回転する第１のレーザ光Ａと時計方向ＣＷ
に回転する第３のレーザ光Ｃが一致する線上に設ける。
２つのレーザ光Ａ、Ｃは同一の角速度ωにて互いに反対
方向に回転するから、１周する間に２回重なる。基準線
ＯＸはその一方に設ける。
受光装置３０の方位角θを求める。基準線ＯＸは反時計
方向ＣＣＷに回転する第１のレーザ光Ａと時計方向ＣＷ
に回転する第３のレーザ光Ｃが一致する線上に設ける。
２つのレーザ光Ａ、Ｃは同一の角速度ωにて互いに反対
方向に回転するから、１周する間に２回重なる。基準線
ＯＸはその一方に設ける。
【００１７】受光装置３０の位置をＰ、位置Ｐの基準線
ＯＸに対して対称的な位置をＰ’とする。受光装置３０
の方位角θは線分ＯＰが基準線ＯＸとなす角であり、θ
＝∠ＰＯＸである。
ＯＸに対して対称的な位置をＰ’とする。受光装置３０
の方位角θは線分ＯＰが基準線ＯＸとなす角であり、θ
＝∠ＰＯＸである。
【００１８】２つのレーザ光Ａ、Ｃは基準線ＯＸに対し
て常に対称的な位置にある。従って、第１のレーザ光Ａ
が受光装置３０の位置Ｐを通過する時、第３のレーザ光
Ｃは受光装置３０と対称的な位置Ｐ’を通過する。同様
に第３のレーザ光Ｃが受光装置３０の位置Ｐを通過する
時、第１のレーザ光Ａは受光装置３０と対称的な位置
Ｐ’を通過する。
て常に対称的な位置にある。従って、第１のレーザ光Ａ
が受光装置３０の位置Ｐを通過する時、第３のレーザ光
Ｃは受光装置３０と対称的な位置Ｐ’を通過する。同様
に第３のレーザ光Ｃが受光装置３０の位置Ｐを通過する
時、第１のレーザ光Ａは受光装置３０と対称的な位置
Ｐ’を通過する。
【００１９】従って、図９に示すように、第３のレーザ
光Ｃが検出されてから第１のレーザ光Ａが検出されるま
での時間をΔｔ3 とすると、この時間Δｔ3 は第１のレ
ーザ光Ａが中心角２θだけ移動する時間に相当する。従
って方位角θは次の式によって求められる。
光Ｃが検出されてから第１のレーザ光Ａが検出されるま
での時間をΔｔ3 とすると、この時間Δｔ3 は第１のレ
ーザ光Ａが中心角２θだけ移動する時間に相当する。従
って方位角θは次の式によって求められる。
【００２０】
【数２】θ＝（Δｔ3 ／Ｔ）π
【００２１】こうして求められた灯台１０の中心軸線Ｏ
から受光部３１、３２までの距離Ｌ及び受光装置３０の
方位角θが、移動体２０の位置及び方位である。
から受光部３１、３２までの距離Ｌ及び受光装置３０の
方位角θが、移動体２０の位置及び方位である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置では、受光
装置３０の受光器３１、３２は、検出時にレーザ光Ａ、
Ｂ、Ｃの光路に対して直交するように配置されていると
仮定した。しかしながら、設定誤差があり、実際には受
光装置３０は検出時にレーザ光Ａ、Ｂ、Ｃの光路に対し
て直交する位置より偏倚して配置されていることがあ
る。例えば、僅かな角度δだけ傾斜して配置されている
ものとする。従って、斯かる傾斜角度δに起因して移動
体２０の距離及び方位Ｌ、θに誤差が生ずる欠点があっ
た。
装置３０の受光器３１、３２は、検出時にレーザ光Ａ、
Ｂ、Ｃの光路に対して直交するように配置されていると
仮定した。しかしながら、設定誤差があり、実際には受
光装置３０は検出時にレーザ光Ａ、Ｂ、Ｃの光路に対し
て直交する位置より偏倚して配置されていることがあ
る。例えば、僅かな角度δだけ傾斜して配置されている
ものとする。従って、斯かる傾斜角度δに起因して移動
体２０の距離及び方位Ｌ、θに誤差が生ずる欠点があっ
た。
【００２３】本発明は斯かる点に鑑み、受光装置３０が
レーザ光Ａ、Ｂ、Ｃの光路に対して僅かな角度δだけ傾
斜して配置されていても正確に移動体の位置Ｌ及び方位
θを測定することができる装置及び方法を提供すること
を目的とする。
レーザ光Ａ、Ｂ、Ｃの光路に対して僅かな角度δだけ傾
斜して配置されていても正確に移動体の位置Ｌ及び方位
θを測定することができる装置及び方法を提供すること
を目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明によると、灯台か
らの右周り及び左周りの２つの回転ビーム光を検出する
ために移動体に装着された受光装置と該受光装置の出力
信号によって上記灯台から上記移動体までの距離及び移
動体の方位を演算するための演算部とを有する移動体の
位置及び方位測定装置において、上記受光装置は互いに
隔置され１直線上にない３個の受光器を有し、該３個の
受光器の第１及び第２の受光器を結ぶ線は常に上記灯台
を中心とする円の接線方向に配置されるように構成され
ていることを特徴とする。
らの右周り及び左周りの２つの回転ビーム光を検出する
ために移動体に装着された受光装置と該受光装置の出力
信号によって上記灯台から上記移動体までの距離及び移
動体の方位を演算するための演算部とを有する移動体の
位置及び方位測定装置において、上記受光装置は互いに
隔置され１直線上にない３個の受光器を有し、該３個の
受光器の第１及び第２の受光器を結ぶ線は常に上記灯台
を中心とする円の接線方向に配置されるように構成され
ていることを特徴とする。
【００２５】本発明によると、移動体の位置及び方位測
定装置において、上記第１及び第２の受光器の出力信号
より上記灯台から上記移動体までの距離Ｌを求めるよう
に構成されていることを特徴とする。また、移動体の位
置及び方位測定装置において、上記第３の受光器の出力
信号より上記灯台に対する上記移動体の方位を求めるよ
うに構成されていることを特徴とする。
定装置において、上記第１及び第２の受光器の出力信号
より上記灯台から上記移動体までの距離Ｌを求めるよう
に構成されていることを特徴とする。また、移動体の位
置及び方位測定装置において、上記第３の受光器の出力
信号より上記灯台に対する上記移動体の方位を求めるよ
うに構成されていることを特徴とする。
【００２６】本発明によると、移動体の位置及び方位測
定装置において、上記第１及び第２の受光器を結ぶ線が
上記灯台を中心とする円の接線方向に配置されていない
とき、上記第１及び第２の受光器を結ぶ線と上記灯台を
中心とする円の接線との成す角度δを演算する角度誤差
演算部が設けられていることを特徴とする。
定装置において、上記第１及び第２の受光器を結ぶ線が
上記灯台を中心とする円の接線方向に配置されていない
とき、上記第１及び第２の受光器を結ぶ線と上記灯台を
中心とする円の接線との成す角度δを演算する角度誤差
演算部が設けられていることを特徴とする。
【００２７】本発明によると、移動体の位置及び方位測
定装置において、上記角度誤差演算部によって得られた
角度誤差δだけ上記受光装置は上記移動体に対して回転
されるように構成されていることを特徴とする。更に、
上記角度誤差演算部は、上記灯台からの１つの回転ビー
ムが上記第１の受光器によって検出されてから上記第３
の受光器によって検出されるまでの時間ｔ4 と上記第３
の受光器によって検出されてから上記第２の受光器によ
って検出されるまでの時間ｔ5 とによって上記角度誤差
δを演算するように構成されていることを特徴とする。
定装置において、上記角度誤差演算部によって得られた
角度誤差δだけ上記受光装置は上記移動体に対して回転
されるように構成されていることを特徴とする。更に、
上記角度誤差演算部は、上記灯台からの１つの回転ビー
ムが上記第１の受光器によって検出されてから上記第３
の受光器によって検出されるまでの時間ｔ4 と上記第３
の受光器によって検出されてから上記第２の受光器によ
って検出されるまでの時間ｔ5 とによって上記角度誤差
δを演算するように構成されていることを特徴とする。
【００２８】本発明によると、移動体の位置及び方位測
定装置において、上記３個の受光器は上記第１及び第３
の受光器の間の距離と上記第２及び第３の受光器の間の
距離が等しくなるように２等辺三角形の３つの頂点の位
置に配置されていることを特徴とする。
定装置において、上記３個の受光器は上記第１及び第３
の受光器の間の距離と上記第２及び第３の受光器の間の
距離が等しくなるように２等辺三角形の３つの頂点の位
置に配置されていることを特徴とする。
【００２９】本発明によると、灯台より右周り及び左周
りの２つの回転ビーム光を発生させることと、上記２つ
の回転ビーム光を移動体に装着された受光装置によって
検出することと、上記受光装置の出力信号によって上記
灯台から上記移動体までの距離及び移動体の方位を演算
することと、を含む移動体の位置及び方位測定方法にお
いて、上記受光装置は互いに隔置され１直線上にない３
個の受光器を有し、該３個の受光器の第１及び第２の受
光器を結ぶ線は、常に上記灯台を中心とする円の接線方
向に配置されていることを特徴とする。
りの２つの回転ビーム光を発生させることと、上記２つ
の回転ビーム光を移動体に装着された受光装置によって
検出することと、上記受光装置の出力信号によって上記
灯台から上記移動体までの距離及び移動体の方位を演算
することと、を含む移動体の位置及び方位測定方法にお
いて、上記受光装置は互いに隔置され１直線上にない３
個の受光器を有し、該３個の受光器の第１及び第２の受
光器を結ぶ線は、常に上記灯台を中心とする円の接線方
向に配置されていることを特徴とする。
【００３０】本発明によると、移動体の位置及び方位測
定方法において、上記第１及び第２の受光器の出力信号
より上記灯台から上記移動体までの距離Ｌを求めること
を含むことを特徴とする。また移動体の位置及び方位測
定方法において、上記第３の受光器の出力信号より上記
灯台に対する上記移動体の方位を求めることを含むこと
を特徴とする。
定方法において、上記第１及び第２の受光器の出力信号
より上記灯台から上記移動体までの距離Ｌを求めること
を含むことを特徴とする。また移動体の位置及び方位測
定方法において、上記第３の受光器の出力信号より上記
灯台に対する上記移動体の方位を求めることを含むこと
を特徴とする。
【００３１】本発明によると、移動体の位置及び方位測
定方法において、上記第１及び第２の受光器を結ぶ線が
上記灯台を中心とする円の接線方向に対して偏倚してい
るとき、上記第１及び第２の受光器を結ぶ線と上記灯台
を中心とする円の接線との成す角度δを演算することを
含むことを特徴とする。また移動体の位置及び方位測定
方法において、上記角度δだけ上記受光装置を上記移動
体に対して回転させることを含むことを特徴とする。
定方法において、上記第１及び第２の受光器を結ぶ線が
上記灯台を中心とする円の接線方向に対して偏倚してい
るとき、上記第１及び第２の受光器を結ぶ線と上記灯台
を中心とする円の接線との成す角度δを演算することを
含むことを特徴とする。また移動体の位置及び方位測定
方法において、上記角度δだけ上記受光装置を上記移動
体に対して回転させることを含むことを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】図１を参照して本発明による移動
体の測定装置及び方法を説明する。本例の装置は灯台１
０と移動体２０と移動体２０に装着された受光装置３０
とを有する。灯台１０は水平面内にて互いに反対方向に
回転する光路を有する２つのレーザ光Ａ、Ｂを生成する
ように構成されている。一方Ａは反時計方向ＣＣＷに回
転し、他方Ｂは時計方向ＣＷに回転する。斯かる灯台１
０の構成例は後に説明する。移動体２０は船首側２０Ａ
と船尾側２０Ｂを有し、船首側２０Ａが前側となって移
動する。
体の測定装置及び方法を説明する。本例の装置は灯台１
０と移動体２０と移動体２０に装着された受光装置３０
とを有する。灯台１０は水平面内にて互いに反対方向に
回転する光路を有する２つのレーザ光Ａ、Ｂを生成する
ように構成されている。一方Ａは反時計方向ＣＣＷに回
転し、他方Ｂは時計方向ＣＷに回転する。斯かる灯台１
０の構成例は後に説明する。移動体２０は船首側２０Ａ
と船尾側２０Ｂを有し、船首側２０Ａが前側となって移
動する。
【００３３】受光装置３０は３つの受光器３１、３２、
３３を含み、斯かる３つの受光器３１、３２、３３は回
転台４１上に装着されている。回転台４１の下側には方
位軸４２が装着され、方位軸４２は適当な軸受け装置に
よって移動体２０上に回転可能に装着されている。方位
軸４２には方位歯車４３が装着されている。移動体２０
には方位モータ４５が装着され、斯かる方位モータ４５
のピニオンは方位歯車４３と係合している。
３３を含み、斯かる３つの受光器３１、３２、３３は回
転台４１上に装着されている。回転台４１の下側には方
位軸４２が装着され、方位軸４２は適当な軸受け装置に
よって移動体２０上に回転可能に装着されている。方位
軸４２には方位歯車４３が装着されている。移動体２０
には方位モータ４５が装着され、斯かる方位モータ４５
のピニオンは方位歯車４３と係合している。
【００３４】本例によると、移動体２０がどのような位
置に配置されていても、受光装置３０は灯台１０方向を
指向するように構成されている。方位モータ４５が作動
するとその軸に装着されたピニオンが回転し、斯かる回
転は方位歯車４３に伝達される。それによって方位軸４
２は回転する。方位モータ４５はステップモータであっ
てよい。また方位軸４２の回転角度を検出するためのゼ
ロクロス発信器が設けられてよい。尚、ステップモータ
の代わりに通常のサーボモータが使用される場合には、
方位軸４２の回転角度を検出するための適当な方位検出
器が設けられる。
置に配置されていても、受光装置３０は灯台１０方向を
指向するように構成されている。方位モータ４５が作動
するとその軸に装着されたピニオンが回転し、斯かる回
転は方位歯車４３に伝達される。それによって方位軸４
２は回転する。方位モータ４５はステップモータであっ
てよい。また方位軸４２の回転角度を検出するためのゼ
ロクロス発信器が設けられてよい。尚、ステップモータ
の代わりに通常のサーボモータが使用される場合には、
方位軸４２の回転角度を検出するための適当な方位検出
器が設けられる。
【００３５】図２を参照して本発明の装置及び方法の原
理を説明する。図２は図１の装置を上から見た図であ
る。灯台１０の中心位置に座標の原点Ｏをとり、基準線
に沿ってＹ軸、それに垂直にＸ軸をとる。原点Ｏより出
た２つのレーザ光の光路Ａ、Ｂは基準線、即ち、Ｙ軸を
出発して互いに反対方向に同一の角速度ωにて回転す
る。第１のレーザ光の光路Ａは反時計方向ＣＣＷに回転
し第２のレーザ光の光路Ｂは時計方向ＣＷに回転する。
２つの光路Ａ、Ｂは１回転する間にＹ軸上で２回重な
る。
理を説明する。図２は図１の装置を上から見た図であ
る。灯台１０の中心位置に座標の原点Ｏをとり、基準線
に沿ってＹ軸、それに垂直にＸ軸をとる。原点Ｏより出
た２つのレーザ光の光路Ａ、Ｂは基準線、即ち、Ｙ軸を
出発して互いに反対方向に同一の角速度ωにて回転す
る。第１のレーザ光の光路Ａは反時計方向ＣＣＷに回転
し第２のレーザ光の光路Ｂは時計方向ＣＷに回転する。
２つの光路Ａ、Ｂは１回転する間にＹ軸上で２回重な
る。
【００３６】移動体１０は前後が明瞭となるように前後
が非対称な形状に描かれている。移動体１０の先端、即
ち、船首部２０ＡをＡ、後端、即ち、船尾部２０ＢをＢ
とする。移動体１０上には回転台４１が装着され斯かる
回転台４１上に３つの受光器３１、３２、３３が装着さ
れている。斯かる受光器３１、３２、３３の位置はＰ
１、Ｐ２、Ｐ３として示されている。３つの受光器３
１、３２、３３の位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は同一直線上に
ない、即ち、三角形の頂点に配置されている。
が非対称な形状に描かれている。移動体１０の先端、即
ち、船首部２０ＡをＡ、後端、即ち、船尾部２０ＢをＢ
とする。移動体１０上には回転台４１が装着され斯かる
回転台４１上に３つの受光器３１、３２、３３が装着さ
れている。斯かる受光器３１、３２、３３の位置はＰ
１、Ｐ２、Ｐ３として示されている。３つの受光器３
１、３２、３３の位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は同一直線上に
ない、即ち、三角形の頂点に配置されている。
【００３７】回転台４１は円板であってよく、３つの受
光器３１、３２、３３は円板状の回転台４１の周縁に配
置されてよい。ここで線分Ｐ１−Ｐ２の長さをＷ、線分
Ｐ２−Ｐ３の長さをＰ23、線分Ｐ３−Ｐ１の長さをＰ31
とする。本例によると斯かる三角形は２等辺三角形であ
り、例えば、直角２等辺三角形であってよい。２辺の長
さＰ23、Ｐ31は次の関係を有する。
光器３１、３２、３３は円板状の回転台４１の周縁に配
置されてよい。ここで線分Ｐ１−Ｐ２の長さをＷ、線分
Ｐ２−Ｐ３の長さをＰ23、線分Ｐ３−Ｐ１の長さをＰ31
とする。本例によると斯かる三角形は２等辺三角形であ
り、例えば、直角２等辺三角形であってよい。２辺の長
さＰ23、Ｐ31は次の関係を有する。
【００３８】
【数３】Ｐ23＝Ｐ31
【００３９】三角形の３辺の長さＷ、Ｐ23、Ｐ31のうち
２つの等辺によって挟まれる辺Ｐ１−Ｐ２＝Ｗが受光装
置３０の前側である。回転台４１の回転中心をＱとす
る。直角２等辺三角形の場合、回転中心Ｑは三角形の最
大辺Ｐ１−Ｐ２＝Ｗの中点である。
２つの等辺によって挟まれる辺Ｐ１−Ｐ２＝Ｗが受光装
置３０の前側である。回転台４１の回転中心をＱとす
る。直角２等辺三角形の場合、回転中心Ｑは三角形の最
大辺Ｐ１−Ｐ２＝Ｗの中点である。
【００４０】本例によると、受光装置３０は、常に、灯
台１０方向を指向するように構成されている。即ち、三
角形の辺Ｐ１−Ｐ２＝Ｗは、常に、原点Ｏを中心とする
円の接線方向に配置される。言い換えれば、２つのレー
ザ光を検出するとき、三角形の辺Ｐ１−Ｐ２＝Ｗが２つ
のレーザ光の光路Ａ、Ｂに垂直になるように配置され
る。
台１０方向を指向するように構成されている。即ち、三
角形の辺Ｐ１−Ｐ２＝Ｗは、常に、原点Ｏを中心とする
円の接線方向に配置される。言い換えれば、２つのレー
ザ光を検出するとき、三角形の辺Ｐ１−Ｐ２＝Ｗが２つ
のレーザ光の光路Ａ、Ｂに垂直になるように配置され
る。
【００４１】
【数４】ＯＱ⊥Ｐ１−Ｐ２
【００４２】原点Ｏから受光装置３０までの距離、即
ち、原点Ｏから点Ｑまでの距離をＬ、線分ＯＱがＸ軸と
なす角をθとする。移動体２０の方位角、即ち、船尾線
ＡＱがＸ軸となす角をψとする。移動体２０に対する受
光装置３０の回転角をφとする。受光装置３０の方位角
Ψ、即ち、Ｘ軸となす角は次のように表される。
ち、原点Ｏから点Ｑまでの距離をＬ、線分ＯＱがＸ軸と
なす角をθとする。移動体２０の方位角、即ち、船尾線
ＡＱがＸ軸となす角をψとする。移動体２０に対する受
光装置３０の回転角をφとする。受光装置３０の方位角
Ψ、即ち、Ｘ軸となす角は次のように表される。
【００４３】
【数５】Ψ＝ψ＋φ＝π＋θ
【００４４】従って移動体２０の方位角ψは次の式によ
って求められる。
って求められる。
【００４５】
【数６】ψ＝π＋θ−φ
【００４６】これらの角度は反時計方向を正、時計方向
を負とする。回転角φは三角形の最大辺Ｐ１−Ｐ２が船
首方向を指向し且つ船尾線ＡＢと直交した状態をゼロと
する。
を負とする。回転角φは三角形の最大辺Ｐ１−Ｐ２が船
首方向を指向し且つ船尾線ＡＢと直交した状態をゼロと
する。
【００４７】移動体２０は船首方向に一定速度にて進行
している。移動体２０の速度の最大辺Ｐ１−Ｐ２方向の
成分を図示のようにＶとする。
している。移動体２０の速度の最大辺Ｐ１−Ｐ２方向の
成分を図示のようにＶとする。
【００４８】図３を参照して説明する。図３は３つの受
光器３１、３２、３３の出力信号の波形を示す。図３
Ａ、図３Ｂ、図３Ｃに示す波形ＡＰ１、ＡＰ３、ＡＰ２
はそれぞれ、第１のレーザ光Ａを検出した第１、第３及
び第２の受光器３１、３３、３２の出力信号である。図
３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆに示す波形ＢＰ２、ＢＰ３、ＢＰ
１はそれぞれ、第２のレーザ光Ｂを検出した第２、第３
及び第１の受光器３２、３３、３１の出力信号である。
光器３１、３２、３３の出力信号の波形を示す。図３
Ａ、図３Ｂ、図３Ｃに示す波形ＡＰ１、ＡＰ３、ＡＰ２
はそれぞれ、第１のレーザ光Ａを検出した第１、第３及
び第２の受光器３１、３３、３２の出力信号である。図
３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆに示す波形ＢＰ２、ＢＰ３、ＢＰ
１はそれぞれ、第２のレーザ光Ｂを検出した第２、第３
及び第１の受光器３２、３３、３１の出力信号である。
【００４９】第１のレーザ光Ａが第１の受光器３１によ
って検出されてから第２の受光器３２によって検出され
るまでの時間をｔ1 、第２のレーザ光Ｂが第２の受光器
３２によって検出されてから第１の受光器３１によって
検出されるまでの時間をｔ2、とする。これらの時間ｔ
1 、ｔ2 は次のように表される。
って検出されてから第２の受光器３２によって検出され
るまでの時間をｔ1 、第２のレーザ光Ｂが第２の受光器
３２によって検出されてから第１の受光器３１によって
検出されるまでの時間をｔ2、とする。これらの時間ｔ
1 、ｔ2 は次のように表される。
【００５０】
【数７】ｔ1 ＝（Ｗ＋Ｖｔ1 ）／（ωＬ） ｔ2 ＝（Ｗ−Ｖｔ2 ）／（ωＬ）
【００５１】ここに、Ｗは第１の受光器３１と第２の受
光器３２の間の距離、Ｖは移動体２０の速度の線分Ｐ１
−Ｐ２方向の成分、Ｌは原点Ｏから受光装置３０の中心
Ｑまでの距離である。この２つの式より距離Ｌを求める
と次のようになる。
光器３２の間の距離、Ｖは移動体２０の速度の線分Ｐ１
−Ｐ２方向の成分、Ｌは原点Ｏから受光装置３０の中心
Ｑまでの距離である。この２つの式より距離Ｌを求める
と次のようになる。
【００５２】
【数８】Ｌ＝Ｗ（ｔ1 ＋ｔ2 ）／（２ωｔ1 ｔ2 ）
【００５３】また、第１のレーザ光Ａが第３の受光器３
３によって検出されてから第２のレーザ光Ｂが第３の受
光器３３によって検出されるまでの時間をｔ3 とする。
斯かる時間ｔ3 は、図１０Ｂに示したように、角速度ω
にて回転する第１のレーザ光Ａの光路が２π−２θ回転
する時間に相当する。従って灯台１０に対する方位角θ
は次の式によって求められる。尚、移動体２０の速度成
分Ｖは角速度ωに比べて十分小さく無視することができ
るものとする。
３によって検出されてから第２のレーザ光Ｂが第３の受
光器３３によって検出されるまでの時間をｔ3 とする。
斯かる時間ｔ3 は、図１０Ｂに示したように、角速度ω
にて回転する第１のレーザ光Ａの光路が２π−２θ回転
する時間に相当する。従って灯台１０に対する方位角θ
は次の式によって求められる。尚、移動体２０の速度成
分Ｖは角速度ωに比べて十分小さく無視することができ
るものとする。
【００５４】
【数９】θ＝π−ωｔ3 ／２
【００５５】移動体２０の基準線ＯＸに対する方位角ψ
は、数９の式を数６の式に代入して次のように表され
る。
は、数９の式を数６の式に代入して次のように表され
る。
【００５６】
【数１０】ψ＝２π−ωｔ3 ／２−φ
【００５７】受光装置３０の中心Ｑの座標Ｘ、Ｙは次の
式によって表される。
式によって表される。
【００５８】
【数１１】Ｘ＝Ｌｃｏｓθ Ｙ＝Ｌｓｉｎθ
【００５９】以上は、受光装置３０が正確に灯台１０の
方向を指向している場合である。即ち、受光装置３０が
数４の式の関係を正確に満たすように配置されている場
合である。受光装置３０が数４の式の関係を満たしてい
ない場合ついて説明する。
方向を指向している場合である。即ち、受光装置３０が
数４の式の関係を正確に満たすように配置されている場
合である。受光装置３０が数４の式の関係を満たしてい
ない場合ついて説明する。
【００６０】図４を参照して説明する。図４において、
数４の式の関係を満たしている場合の３つの受光器３
１、３２、３３の位置をＰ１、Ｐ２、Ｐ３、数４の式の
関係を満たしていない場合の３つの受光器３１、３２、
３３の位置をＲ１、Ｒ２、Ｒ３、として示す。図示のよ
うに、位置Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３にある受光器３１、３２、
３３は、正しい位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３にある受光器３
１、３２、３３に対して角度δだけ偏倚しているものと
する。
数４の式の関係を満たしている場合の３つの受光器３
１、３２、３３の位置をＰ１、Ｐ２、Ｐ３、数４の式の
関係を満たしていない場合の３つの受光器３１、３２、
３３の位置をＲ１、Ｒ２、Ｒ３、として示す。図示のよ
うに、位置Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３にある受光器３１、３２、
３３は、正しい位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３にある受光器３
１、３２、３３に対して角度δだけ偏倚しているものと
する。
【００６１】また、図示のように、三角形の最大辺Ｐ１
−Ｐ２の長さＷを２ａ、それに垂直な方向の寸法をｂと
する。更に、偏倚した位置Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３にある三角
形の２つの小さい辺Ｒ１−Ｒ３、Ｒ３−Ｒ２に対する中
心角をそれぞれε1 、ε2 とする。これらの中心角
ε1 、ε2 は次のように表される。
−Ｐ２の長さＷを２ａ、それに垂直な方向の寸法をｂと
する。更に、偏倚した位置Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３にある三角
形の２つの小さい辺Ｒ１−Ｒ３、Ｒ３−Ｒ２に対する中
心角をそれぞれε1 、ε2 とする。これらの中心角
ε1 、ε2 は次のように表される。
【００６２】
【数１２】ε1 ＝−tan -1〔−acosδ／(L−asinδ) 〕
＋tan -1〔−bsinδ／(L＋bcosδ )〕 ε2 ＝tan -1〔acosδ／(L＋asinδ) 〕−tan -1〔−bs
inδ／(L＋bcosδ )〕
＋tan -1〔−bsinδ／(L＋bcosδ )〕 ε2 ＝tan -1〔acosδ／(L＋asinδ) 〕−tan -1〔−bs
inδ／(L＋bcosδ )〕
【００６３】ここで、三角形の３つの辺２ａ、ｂは距離
Ｌに比べて十分小さく、また角度δも十分小さいものと
して近似計算すると、中心角ε1 、ε2 は次のように表
される。
Ｌに比べて十分小さく、また角度δも十分小さいものと
して近似計算すると、中心角ε1 、ε2 は次のように表
される。
【００６４】
【数１３】ε1 ＝（ａ−ｂδ）／Ｌ ε2 ＝（ａ＋ｂδ）／Ｌ
【００６５】この２つの式から角度δを求めると次のよ
うになる。
うになる。
【００６６】
【数１４】δ＝（ε2 −ε1 ）Ｌ／（２ｂ）
【００６７】図３に示すように、第１のレーザ光Ａが第
１の受光器３１によって検出されてから第３の受光器３
１によって検出されるまでの時間がｔ4 、第１のレーザ
光Ａが第３の受光器３３によって検出されてから第２の
受光器３２によって検出されるまでの時間がｔ5 、であ
ったとする。時間ｔ4 は第１のレーザ光の光路Ａが中心
角ε1 だけ回転する時間に相当し、時間ｔ5 は第１のレ
ーザ光の光路Ａが中心角ε2 だけ回転する時間に相当す
る。従って次の式が成り立つ。
１の受光器３１によって検出されてから第３の受光器３
１によって検出されるまでの時間がｔ4 、第１のレーザ
光Ａが第３の受光器３３によって検出されてから第２の
受光器３２によって検出されるまでの時間がｔ5 、であ
ったとする。時間ｔ4 は第１のレーザ光の光路Ａが中心
角ε1 だけ回転する時間に相当し、時間ｔ5 は第１のレ
ーザ光の光路Ａが中心角ε2 だけ回転する時間に相当す
る。従って次の式が成り立つ。
【００６８】
【数１５】ε1 ＝ωｔ4 ε2 ＝ωｔ5
【００６９】この関係を数１４の式に代入し、２つの時
間ｔ4 、ｔ5 の差ｔ5 −ｔ4 をΔｔと置くと次の関係式
が得られる。
間ｔ4 、ｔ5 の差ｔ5 −ｔ4 をΔｔと置くと次の関係式
が得られる。
【００７０】
【数１６】 δ＝（ｔ5 −ｔ4 ）ωＬ／（２ｂ） ＝ωＬΔｔ／（２ｂ）
【００７１】従って斯かる角度δだけ受光装置３０の回
転台４１を反時計方向に回転させればよい。本例による
と方位モータ４５に命令信号が供給され、方位軸４２は
角度δだけ回転する。こうして本例によると、常に数４
の式の関係が満たされ、三角形の最大辺Ｐ１−Ｐ２が原
点Ｏを中心とする円の接線方向に配置されるように、受
光装置３０の回転台４１は配置される。
転台４１を反時計方向に回転させればよい。本例による
と方位モータ４５に命令信号が供給され、方位軸４２は
角度δだけ回転する。こうして本例によると、常に数４
の式の関係が満たされ、三角形の最大辺Ｐ１−Ｐ２が原
点Ｏを中心とする円の接線方向に配置されるように、受
光装置３０の回転台４１は配置される。
【００７２】図５を参照して本例の移動体の位置及び方
位測定装置の演算系を説明する。本例の装置は、受光器
３１、３２、３３からの出力信号を入力する角度誤差演
算部１０１と座標方位演算部１０２とを有する。角度誤
差演算部１０１は受光器３１、３２、３３からの出力信
号を入力して、数１５の式及び数１６の式を使用して角
度誤差δを演算する。
位測定装置の演算系を説明する。本例の装置は、受光器
３１、３２、３３からの出力信号を入力する角度誤差演
算部１０１と座標方位演算部１０２とを有する。角度誤
差演算部１０１は受光器３１、３２、３３からの出力信
号を入力して、数１５の式及び数１６の式を使用して角
度誤差δを演算する。
【００７３】角度誤差演算部１０１によって演算された
角度誤差δは方位モータ４５に供給される。それによっ
て方位モータ４５は作動し、方位軸４２を回転角δだけ
回転させる。こうして数４の式の関係が満たされると、
座標方位演算部１０２は数７の式〜数１１の式によっ
て、移動体１０の位置座標（Ｘ，Ｙ）及び方位ψを演算
する。尚、移動体１０の位置座標（Ｘ，Ｙ）及び方位ψ
を演算するためには、移動体１０に対する受光装置３０
の回転角φを求める必要があるが、斯かる回転角φは上
述のように、方位軸４２に設けられた適当な回転角検出
器４６によって検出されてよい。
角度誤差δは方位モータ４５に供給される。それによっ
て方位モータ４５は作動し、方位軸４２を回転角δだけ
回転させる。こうして数４の式の関係が満たされると、
座標方位演算部１０２は数７の式〜数１１の式によっ
て、移動体１０の位置座標（Ｘ，Ｙ）及び方位ψを演算
する。尚、移動体１０の位置座標（Ｘ，Ｙ）及び方位ψ
を演算するためには、移動体１０に対する受光装置３０
の回転角φを求める必要があるが、斯かる回転角φは上
述のように、方位軸４２に設けられた適当な回転角検出
器４６によって検出されてよい。
【００７４】図６を参照して座標方位演算部１０２の構
成及び動作を説明する。本例の座標方位演算部１０２は
移動体座標演算部１０２−１と移動体方位演算部１０２
−２とを有する。移動体座標演算部１０２−１は時間差
演算部１０２−１Ａと距離演算部１０２−１Ｂと座標演
算部１０２−１Ｃとを有する。
成及び動作を説明する。本例の座標方位演算部１０２は
移動体座標演算部１０２−１と移動体方位演算部１０２
−２とを有する。移動体座標演算部１０２−１は時間差
演算部１０２−１Ａと距離演算部１０２−１Ｂと座標演
算部１０２−１Ｃとを有する。
【００７５】時間差演算部１０２−１Ａは第１の受光器
３１の出力信号ＡＰ１、ＢＰ１及び第２の受光器３２の
出力信号ＡＰ２、ＢＰ２を入力して時間差ｔ1 （図３参
照）を演算する。距離演算部１０２−１Ｂは数８の式に
よって移動体２０の距離Ｌを演算し、座標演算部１０２
−１Ｃは数１１の式によって移動体２０の座標Ｘ，Ｙを
演算する。
３１の出力信号ＡＰ１、ＢＰ１及び第２の受光器３２の
出力信号ＡＰ２、ＢＰ２を入力して時間差ｔ1 （図３参
照）を演算する。距離演算部１０２−１Ｂは数８の式に
よって移動体２０の距離Ｌを演算し、座標演算部１０２
−１Ｃは数１１の式によって移動体２０の座標Ｘ，Ｙを
演算する。
【００７６】移動体方位演算部１０２−２は時間差演算
部１０２−２Ａと受光装置方位演算部１０２−２Ｂと移
動体方位演算部１０２−２Ｃとを有する。時間差演算部
１０２−２Ａは第３の受光器３３の出力信号ＡＰ３、Ｂ
Ｐ３を入力して時間差ｔ3 （図３参照）を演算する。受
光装置方位演算部１０２−２Ｂは数９の式によって受光
装置３０の方位θを演算し、移動体方位演算部１０２−
２Ｃは数１０の式によって移動体２０の方位ψを演算す
る。
部１０２−２Ａと受光装置方位演算部１０２−２Ｂと移
動体方位演算部１０２−２Ｃとを有する。時間差演算部
１０２−２Ａは第３の受光器３３の出力信号ＡＰ３、Ｂ
Ｐ３を入力して時間差ｔ3 （図３参照）を演算する。受
光装置方位演算部１０２−２Ｂは数９の式によって受光
装置３０の方位θを演算し、移動体方位演算部１０２−
２Ｃは数１０の式によって移動体２０の方位ψを演算す
る。
【００７７】図７を参照して灯台１０の構成例を説明す
る。本例によると灯台１０は中心軸線周りに角速度ωに
て反時計方向に回転する回転円板１１とその下方に設け
られた（図示しない）光源とを有する。回転円板１１の
中央には第１の回転プリズム又は回転ミラー１６が設け
られ、その外側にはビームスプリッタ１７が設けられて
いる。ビームスプリッタ１７の上側には第２の回転プリ
ズム又は回転ミラー１８が設けられている。また回転円
板１１の上側には固定ミラー１９が設けられている。
る。本例によると灯台１０は中心軸線周りに角速度ωに
て反時計方向に回転する回転円板１１とその下方に設け
られた（図示しない）光源とを有する。回転円板１１の
中央には第１の回転プリズム又は回転ミラー１６が設け
られ、その外側にはビームスプリッタ１７が設けられて
いる。ビームスプリッタ１７の上側には第２の回転プリ
ズム又は回転ミラー１８が設けられている。また回転円
板１１の上側には固定ミラー１９が設けられている。
【００７８】回転円板１１の中心には中心孔が設けられ
ている。光源からのレーザ光は回転円板１１の中心軸線
に沿って導かれ、回転円板１１の中心孔を経由して第１
の回転プリズム又は回転ミラー１６に導かれる。レーザ
光は第１の回転プリズム又は回転ミラー１６によって９
０°光路を偏向し、回転円板１１に平行に又は沿って半
径方向外方に導かれる。
ている。光源からのレーザ光は回転円板１１の中心軸線
に沿って導かれ、回転円板１１の中心孔を経由して第１
の回転プリズム又は回転ミラー１６に導かれる。レーザ
光は第１の回転プリズム又は回転ミラー１６によって９
０°光路を偏向し、回転円板１１に平行に又は沿って半
径方向外方に導かれる。
【００７９】回転円板１１に平行に半径方向外方に導か
れたレーザ光は、ビームスプリッタ１７によって２つに
分岐される。一方は回転円板１１に沿ってそのまま直進
し、第１のレーザ光Ａとなる。他方は９０°上方に回転
した光路を進み、第２の回転プリズム又は回転ミラー１
８によって９０°光路に偏向し、回転円板１１に平行に
半径方向内方に導かれる。
れたレーザ光は、ビームスプリッタ１７によって２つに
分岐される。一方は回転円板１１に沿ってそのまま直進
し、第１のレーザ光Ａとなる。他方は９０°上方に回転
した光路を進み、第２の回転プリズム又は回転ミラー１
８によって９０°光路に偏向し、回転円板１１に平行に
半径方向内方に導かれる。
【００８０】第２の回転プリズム又は回転ミラー１８に
よって反射したレーザ光は固定ミラー１９に到達しそれ
によって基準軸ＯＹに対称な光路に偏向し回転円板１１
に平行に半径方向外方に進み、第２のレーサ光Ｂとな
る。
よって反射したレーザ光は固定ミラー１９に到達しそれ
によって基準軸ＯＹに対称な光路に偏向し回転円板１１
に平行に半径方向外方に進み、第２のレーサ光Ｂとな
る。
【００８１】こうして回転円板１１に平行に且つ互いに
反対方向に角速度ωにて回転する光路を有する２つレー
ザ光Ａ、Ｂが生成される。第１のレーザ光の光路Ａは水
平面に沿って反時計方向ＣＣＷ（上から見て）に回転
し、第２のレーザ光の光路Ｂは水平面に沿って時計方向
ＣＷ（上から見て）に回転する。
反対方向に角速度ωにて回転する光路を有する２つレー
ザ光Ａ、Ｂが生成される。第１のレーザ光の光路Ａは水
平面に沿って反時計方向ＣＣＷ（上から見て）に回転
し、第２のレーザ光の光路Ｂは水平面に沿って時計方向
ＣＷ（上から見て）に回転する。
【００８２】本例によると、基準線ＯＹは回転円板１１
の中心軸線の位置Ｏを通り、固定ミラー１９に垂直に配
置されている。また固定ミラー１９の反射面は一方のみ
であるため、第２の回転プリズム又は回転ミラー１８が
固定ミラー１９の裏側にある時は、第２のレーザ光Ｂは
生成されない。
の中心軸線の位置Ｏを通り、固定ミラー１９に垂直に配
置されている。また固定ミラー１９の反射面は一方のみ
であるため、第２の回転プリズム又は回転ミラー１８が
固定ミラー１９の裏側にある時は、第２のレーザ光Ｂは
生成されない。
【００８３】灯台１０を構成する光学系として図７の例
の他に様々な形式又は構造が可能である。例えば、図８
に示した例において、第２のビームスプリッタ１４を除
去することによって本発明の装置に適用可能な灯台１０
が構成される。
の他に様々な形式又は構造が可能である。例えば、図８
に示した例において、第２のビームスプリッタ１４を除
去することによって本発明の装置に適用可能な灯台１０
が構成される。
【００８４】以上本発明の実施の形態について詳細に説
明したが、本発明はこれらの例に限定されることなく特
許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更等
が可能であることは当業者にとって理解されよう。
明したが、本発明はこれらの例に限定されることなく特
許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更等
が可能であることは当業者にとって理解されよう。
【００８５】
【発明の効果】本発明によると、受光装置の角度誤差δ
を演算して受光装置を角度δだけ回転させるように構成
されているから、受光装置を常に灯台方向を指向させる
ことができる利点を有する。
を演算して受光装置を角度δだけ回転させるように構成
されているから、受光装置を常に灯台方向を指向させる
ことができる利点を有する。
【００８６】本発明によると、受光装置は常に灯台方向
を指向しているから、移動体の位置及び方位を正確に測
定することができる利点を有する。
を指向しているから、移動体の位置及び方位を正確に測
定することができる利点を有する。
【図１】本発明による移動体の位置及び方位測定装置の
概略を示す図である。
概略を示す図である。
【図２】本発明による移動体の位置及び方位の測定原理
を説明するための説明図である。
を説明するための説明図である。
【図３】本発明において、受光装置の３つの受光器の出
力信号の波形を示す波形図である。
力信号の波形を示す波形図である。
【図４】受光装置の回転角度誤差δの計算方法を説明す
るための説明図である。
るための説明図である。
【図５】本発明による移動体の位置及び方位測定装置の
演算系の構成例を示す説明図である。
演算系の構成例を示す説明図である。
【図６】本発明による座標方位演算部の構成例を示す説
明図である。
明図である。
【図７】本発明による灯台の構成例を示す図である。
【図８】従来の移動体の位置及び方位測定装置の概略を
示す図である。
示す図である。
【図９】従来の移動体の位置及び方位測定装置におい
て、受光装置の出力信号の波形を示す波形図である。
て、受光装置の出力信号の波形を示す波形図である。
【図１０】従来の移動体の位置及び方位を測定する方法
の原理を説明するための説明図である。
の原理を説明するための説明図である。
１０ 灯台 １１、１２ 回転円板 １３、１４ ビームスプリッタ １５ 回転プリズム又は回転ミラー １６ 回転プリズム又は回転ミラー １７ ビームスプリッタ １８ 回転プリズム又は回転ミラー １９ 固定ミラー ２０ 移動体 ３０ 受光装置 ３１、３２、３３ 受光器 ４１ 回転台 ４２ 方位軸 ４３ 方位歯車 ４５ 方位モータ ４６ 回転角検出器 １０１ 角度誤差演算部 １０２ 座標方位演算部
Claims (12)
- 【請求項１】 灯台からの右周り及び左周りの２つの回
転ビーム光を検出するために移動体に装着された受光装
置と該受光装置の出力信号によって上記灯台から上記移
動体までの距離及び移動体の方位を演算するための演算
部とを有する移動体の位置及び方位測定装置において、 上記受光装置は互いに隔置され１直線上にない３個の受
光器を有し、該３個の受光器の第１及び第２の受光器を
結ぶ線は常に上記灯台を中心とする円の接線方向に配置
されるように構成されていることを特徴とする移動体の
位置及び方位測定装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の移動体の位置及び方位測
定装置において、 上記第１及び第２の受光器の出力信号より上記灯台から
上記移動体までの距離Ｌを求めるように構成されている
ことを特徴とする移動体の位置及び方位測定装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の移動体の位置及び
方位測定装置において、 上記第３の受光器の出力信号より上記灯台に対する上記
移動体の方位を求めるように構成されていることを特徴
とする移動体の位置及び方位測定装置。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の移動体の位置
及び方位測定装置において、 上記第１及び第２の受光器を結ぶ線が上記灯台を中心と
する円の接線方向に配置されていないとき、上記第１及
び第２の受光器を結ぶ線と上記灯台を中心とする円の接
線との成す角度δを演算する角度誤差演算部が設けられ
ていることを特徴とする移動体の位置及び方位測定装
置。 - 【請求項５】 請求項４記載の移動体の位置及び方位測
定装置において、 上記角度誤差演算部によって得られた角度誤差δだけ上
記受光装置は上記移動体に対して回転されるように構成
されていることを特徴とする移動体の位置及び方位測定
装置。 - 【請求項６】 請求項４又は５記載の移動体の位置及び
方位測定装置において、 上記角度誤差演算部は、上記灯台からの１つの回転ビー
ムが上記第１の受光器によって検出されてから上記第３
の受光器によって検出されるまでの時間ｔ4 と上記第３
の受光器によって検出されてから上記第２の受光器によ
って検出されるまでの時間ｔ5 とによって上記角度誤差
δを演算するように構成されていることを特徴とする移
動体の位置及び方位測定装置。 - 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５又は６記載の
移動体の位置及び方位測定装置において、上記３個の受
光器は上記第１及び第３の受光器の間の距離と上記第２
及び第３の受光器の間の距離が等しくなるように２等辺
三角形の３つの頂点の位置に配置されていることを特徴
とする移動体の位置及び方位測定装置。 - 【請求項８】 灯台より右周り及び左周りの２つの回転
ビーム光を発生させることと、 上記２つの回転ビーム光を移動体に装着された受光装置
によって検出することと、 上記受光装置の出力信号によって上記灯台から上記移動
体までの距離及び移動体の方位を演算することと、 を含む移動体の位置及び方位測定方法において、 上記受光装置は互いに隔置され１直線上にない３個の受
光器を有し、該３個の受光器の第１及び第２の受光器を
結ぶ線は、常に上記灯台を中心とする円の接線方向に配
置されていることを特徴とする移動体の位置及び方位測
定方法。 - 【請求項９】 請求項８記載の移動体の位置及び方位測
定方法において、 上記第１及び第２の受光器の出力信号より上記灯台から
上記移動体までの距離Ｌを求めることを含むことを特徴
とする移動体の位置及び方位測定方法。 - 【請求項１０】 請求項８又は９記載の移動体の位置及
び方位測定方法において、 上記第３の受光器の出力信号より上記灯台に対する上記
移動体の方位を求めることを含むことを特徴とする移動
体の位置及び方位測定方法。 - 【請求項１１】 請求項８、９又は１０記載の移動体の
位置及び方位測定方法において、 上記第１及び第２の受光器を結ぶ線が上記灯台を中心と
する円の接線方向に対して偏倚しているとき、上記第１
及び第２の受光器を結ぶ線と上記灯台を中心とする円の
接線との成す角度δを演算することを含むことを特徴と
する移動体の位置及び方位測定方法。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の移動体の位置及び方
位測定方法において、 上記角度δだけ上記受光装置を上記移動体に対して回転
させることを含むことを特徴とする移動体の位置及び方
位測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17234196A JPH1019567A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 移動体の位置及び方位測定装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17234196A JPH1019567A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 移動体の位置及び方位測定装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019567A true JPH1019567A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15940117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17234196A Pending JPH1019567A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 移動体の位置及び方位測定装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1019567A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008525811A (ja) * | 2004-12-28 | 2008-07-17 | ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト | 少なくとも１つの目標の姿勢情報の項目を決定するための方法およびそのための回転レーザー |
| CN118189920A (zh) * | 2024-05-16 | 2024-06-14 | 西南交通大学 | 具有高精度对准校正功能的旋转激光检测装置及校正方法 |
-
1996
- 1996-07-02 JP JP17234196A patent/JPH1019567A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008525811A (ja) * | 2004-12-28 | 2008-07-17 | ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト | 少なくとも１つの目標の姿勢情報の項目を決定するための方法およびそのための回転レーザー |
| CN118189920A (zh) * | 2024-05-16 | 2024-06-14 | 西南交通大学 | 具有高精度对准校正功能的旋转激光检测装置及校正方法 |
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