JPS59142486A - 位置検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は移動する物体の位置検知方法に関するものであ
る。 従来、移動する物体を遠隔から制御ｌＩする目的で物体
の位置を正確に知るための位置の検知方法が種々提案さ
れてきた。 従来の測定方法を大別すると次のようになるが、それぞ
れの方法には以下の問題があった。 〈イ〉加速度計やジャイロコンパスなどの慣性航法装置
を使用する測定方法が存在する。 この測定方法は高速、高加速度で移動する物体は比較的
精度良く測定できるが、低速低加速度で移動する場合に
は著しく精度が低下する。 したがって、物体の移動速度によって測定の制限を受け
る。 く口〉指向性のある光波や電波を発射するレーダ、光電
波測位計を使用して測定する方法も存在するが、レーダ
の場合には測定物以外の物体にも反応したり、測位計の
場合にはある一点を測定するのに数十分もの時間を必要
とする。 さらに装置の構造が複雑なために装置が高価となる。 本発明は以上のような点を改善するためになされたもの
であり、以下のような位置検知方法を提供することを目
的とする。 〈イ〉移動する物体の移動速度が低速である場合にその
速度に影響を受ｔすることなく高精度の測定値を４ｑる
ことができる位置検知方法。 く口〉瞬時に測定値が得られ、さらに連続して自動的に
測定することができる位置検知方法。 くハ〉測定方法が簡易であって安価な位置検知方法。 すなわち本発明の位置検知方法は任意の三点に固定した
固定点を設け、指令演算部からの指令信号によって被測
体から無指向性の超音波を発信させ、各固定点では時間
計数を開始させ、受信体で受信するまでの到達時間をカ
ウントし、この数値をもとに演算処理し各固定点から測
定物までの距離を求めることによって被測体の位置を自
動的に求めようとするものである。 次に実施例について説明するが、まず本発明の測定原理
について説明する。 〈測定原理〉 第３図に示すようにＸ軸、ｙ軸およびＺ軸の交差して形
成する三次元の空間上にで固定点を三箇所設ける。 すなわちＡ点（ｘ＋、ｙｌ、ｚ、）、８点（ｘｔ、ｈ、
ｚＬ）、０点（ｘ、、■５、ｚ、）に固定点を設けた後
、任意な位置にＰ点（ｘ、ｙ、ｚ）をとる。 次に各固定点からＰ点までの距離を、ｈ、、、／β、五
とすると次のような式が成り立つ。 （Ｘ　−Ｘ、）２−　（Ｖ　−ｙ＋　）’　−＜ｚ　−
Ｚ、　５１　＝＆（Ｘ　　　Ｘ２ｆ　　　（Ｖ　　　ｙ
ｚ）　　　　（ｚ　　　ｚ、）　　＝Ｊｅ”（ｘ　　−
ｘ、）ｎ−（ｙ　　−ｙＪ　−（ｚ　　−ｚｇ）’　＝
ノ、′従ってり、ノβ、ノ。、を測定すれば×、■、ｚ
を求めることができる。 すなわち本願は上記関係式を基に超音波を使用してこの
超音波の到達する時間を測ることによって各　、　、　
を演算処理をして求め、Ｐ点の位置を知ろうとするもの
である 次に当該実施例の構成について説明する。 〈イ〉被測体 第１図に本願のシステムブロック図を示すが、被測体（
１）の外部には移動体用アンテナ（１１を設置し、移動
体用アンテナ（１１）の基端には移動体用電波受信器（
１２）を接続し、ざらにこの移動体用電波受信器（１２
）には移動体用超音波発信器（１３）を連絡しする。 すなわち移動体用アンテナ（１１）で捕らえてた電波を
移動体用電波受信器（１２）で受信しすると同時に移動
体用電波受信器（１２）に連絡する移動体用超音波発信
器（１１）が無指向性の超音波を同じく被測体（１）の
外部に取り付けた移動体用スピーカ（１４）を介して発
信できるよう構成する。 つまり移動体用アンテナ（１１）で指令信号を受信する
ことによって移動体用スピーカく１４）から超音波が発
信される構造である。 なお以上の各装置は公知の構造のものを使用できる。 く口〉指令演算部 指令演算部（２）は主ＣＰｔＪ（２１）と電波発信器（
２２）で構成する。 ）　　　主ＣＰＵ（２１）は後述する受信部で受信した
信号を受けて前）ホした測定原理にもとず６＞て演算処
理を行い被測体の位置を最終的に求められる数１直を得
るためのｌ置である。 また、主ＣＰＬＪ（２’１）は同時に２種類の指令信号
を発する。 すなわち、

【イ】、被測体（１）からの超音波発信指令
と、

【口】、受信部（３）でのタイマ作動開始指令であ
る。 すなわち主ＣＰＵ（２１＞からの信号によって電波発信
器（２２）と接続する主アンテナ（２３）を介して被測
体（１）に超音波発信指令を行０、同時に受信部（３）
に有線または無線でタイマ（３６）のカウント開始指令
を行う。 〈ハ〉受信部 受信部（３）は被測体の周囲に少（なくとも三箇所に配
置する固定点（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）で構成する。 各固定点（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は超音波受信器（３４）、
副ＣＰＵ　（３５）　、およびタイマ（３６）を内蔵す
る。 超音波受信器（３４）は公知構造の受信機であり、この
超音波受信器（３４）へ接続するマイク（３７）を介し
て移動体用スピーカ（１４）から発信される超音波を受
信する装置である。 副ＣＰＵ（３５）は超音波受信器（３４）およびタイマ
（３６）と接続して、超音波受信器く３４）で受信した
信号と固定点に到達するまでの時間をカウントして得ら
れた信号とを演算処理し、被測体から固定点までの各距
離を計測する装置である。 各固定点（Ａ＞（Ｂ）（Ｃ）に内蔵するタイマ（３６）
は指令演算部（２）よりの指令によってこれらの三者が
同時に作動を開始して超音波の到達までの時間を計測す
る装置である。 さらに８副ＣＰＵ　（３５）で演算した数値を主ＣＰＵ
（２１）へ送信できるよう連絡する。 く二〉較正部 較正部（５）は外部に露出した較正用アンテナ（５１）
とおよびこれと連絡する較正用電波受信器（５２）と、
この較正用電波受信器（５２）に連絡しかつ較正用スピ
ーカ（５３）を介・して超音波を発信する較正用超音波
発信器（５４）で構成する。 較正部は固定して設置し、あらかじめ較正用スピーカ（
５３）といずれかの受信部、例えば固定点（Ｃ）のマイ
ク〈３７）との距離を測定しておく。 較正用スピーカ（５３）から発信される超音波がＣのマ
イク（３７）へ到達するまでの時間を計測することによ
って温度変化、気圧変化等によって変化する超音波の速
度を求めて移動体から固定部までの計算結果に対する較
正係数を求めるためのものである。 次に作動について説明する。 〈イ〉指令発信 第２図に作動のフローチャートを示す。 まず主ＣＰＵ（２１＞に発信指令を出し主アンテナ（２
３）から電波を発信する。 主アンテナ（２３）から発信された電波を０被測体（１
）の移動体用電波受信器（１２）で受信し、移動体用電
波受信器（１２）で受信すると移動体用超音波発信器（
１３）が作動して移動体用スピーカ（１４）から超音波
を発信する。 指令演算部〈２）からは同時に固定点（Ａ）（Ｂ）（Ｃ
）に内蔵された各タイマ（３６）へカウント開始指令を
発信し、超音波が受信できるまでの時間計数を開始する
。 移動体用スピーカ（１４）から発信された超音波は無指
向性なため°被測体（１）がどの位置に移動しても三箇
所に配置した各固定点の固定点（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のマ
イク（３７）は到達時間の差を確実に受信する。 その結果超音波受信器（３４）は超音波の到達時間を正
確に計測し、各固定点ごとに独立して被測体（１）との
距離の演算を副ＣＰＵ　（３５）でおこなったのち、主
ＣＰＵ（２１）へ伝送する。 〈口〉較正作業 一方、電波発信器（２２）で発信した電波は被測体（１
）で受信される他に較正用アンテナ（５１）を介して較
正用電波受信器（５２）でも受信される。 較正用電波受信器（５２）で受信すると較正用超音波発
信器（５４）が作動して、移動体用超音波発信器（１３
）の発信する超音波と周波数の異　　　゛なる超音波を
発信する。 較正用スピーカ（５３）から発信された超音波は、すべ
ての固定点（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）で受信され、その到達時
間が計測され各固定点ごとに較正用スピーカ（５３）ま
での距離の演算が行われる。 このとき、あらかじめ較正用スピーカ（５３）といずれ
かの固定点の距離を正確に測定済みの数値を副ＣＰＵ　
（３５）で較正し、主ＣＰＵ（２１）へ伝送する。 主ＣＰＵ（２１＞は既述の原理に沿って座標演算を行い
かつ、較正作業を行って最終的に被測体（１）の位置を
検知する。 くその他の実施例〉 以上の実施例は固定側の座標出力を得る場合について説
明したが、使用する超音波の周波数を変化させたり、発
信に時間差をつける等の方法によって複数の被測体の同
時制御や被測体上での位置の検知が可能となる。 本発明は以上説明したようになるから次のような効果を
期待することができる。 〈イ〉移動する被測体から超音波を発信させ、同時に固
定部では時間のカウントを開始するものであるため、ブ
ルドーザのような極めて低速の移動体の位置も正確にと
らえることができる。 く口〉しかも使用する機器は市販の発信機、受信機およ
び簡単な計算機であるからきわめて低部であり、かつ強
固であって故障し難い。 〈ハ〉較正用の係数を加味して演算するので温度変化に
よる影響をまったくうけることがなく正確な位置の検知
が可能となる。 〈二〉各固体点から被測体までの距離を検知する作業は
瞬時に自動的に行われるので短時間に被測体の位置を知
るこるとかできる。 〈ホ〉種々の分野での利用方法が考えられる。 例えばシールド関係の工事における自走式機械の位置制
御やまたクレーンフックの位置制御などその応用範囲が
広く、位置を連続して測定することによって自動制御の
道を拓くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図二本発明に係るシステムブロックの説明図第２図
：動作フローチャートの説明図 第３図：測定原理の説明図 １：被測体　　　　２：指令演算部 ３：受信部　　　　５：較正部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 移動自在な被測体には無指向性の超音波を発信する発信
   器を搭載し、 一方被測体の周囲には三箇所の固定点と指令演算部を設
   け、 指令演算部からの指令信号によって、 被測体には発信開始指令を発信し、 各固定点には時間計数開始指令を与え、被測体から発信
   された超音波が各固定点へ到達するまでの時間を各固定
   点においてカウントして距離に換算し、 各固定点からの距離データを指令演算部に入力し、 指令演算部において、各距離データから被測体の位置を
   決定する、 位置検知方法−０