JPS60211510A - 移動体の位置検出方法 - 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、無人走行車等の移動体の位置を検出する方法
に関する。

従来のこの種の位置検出方法は、水平に旋回するレーザ
投光器より所定の周期でレーザ光を投射する一方、移動
体に付設された反射器による上記レーザ光の反射光を受
光し、その受光時点における上記レーザ投光器の方位角
と、レーザ光を投射してからその反射光が受光されるま
での時間（レーザ光の伝播時間）とに基づいて上記移動
体の位置を検出している。

しかし、この方法は地上側おいて移動体の位置を検出す
るものであるから、移動体側においてその現在位置を知
りたい場合、検出した位置を無線通信機器によって移動
体に伝達しなければならないという不便があり、そのた
め従来から移動体の位置をこの移動体側において直接検
出しうる方法が要望されていた。

なお、無人走行車等は、自己の走行制御のためにそれ自
身の位置を知る必要がある。

本発明は、かかる従来方法の問題点に鑑み、移動体側に
おいて直接その位置を検出することができる移動体の位
置検出方法を提供しようとするものである。

この目的を達成するため本発明では、所定の２位置にお
いてレーザ光を水平方向にスキャンさせるとともに、こ
のレーザ光をその方位角に対応した周波数でチョッピン
グし、一方、移動体側においては、上記２位置からのレ
ーザ光を受光して、それらのレーザ光のチョッピング周
波数を検出し、検出された各周波数と上記２位置の間隔
とに基づいて上記移動体の位置を検出するようにしてい
る。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、地上側に設置されるレーザ走査装置１．２の
一例を概念的に示している。レーザ走査装置１は、旋回
中心Ｐ１の回りに左旋回する旋回台１１と、レーザ光Ｌ
１の光軸がこの旋回中心Ｐ１を通るように上記旋回台１
１上に設置されたレーザ投光器１２と、このレーザ投光
器１２より投射されるレーザ光をチョッピングする光チ
ョッパ】３と、この光チョッパ１３のチョップ周波数を
制御するチョップ周波数制御装置１４と、上記旋回台１
１の旋回角つまり上記レーザ光Ｌ１の方位角θ１を検出
する方位角検出器１５とを備えている。

上記光チョッパ１３としては、従来公知の種々のものを
適用しうるが、この実施例では電気信号により結晶の屈
折率を変化させてチョッピングを行なう形成のものを使
用している。

上記チョップ周波数制御器１４は、下式に基づいて上記
光チョッパ１３のチョップ周波数ｆ１を制御するもので
ある。

’　Ｉ−ｆ　＋　０　＋　ｋ＋　＊θ１（ＭＨ７）−（
ＩＪただし、ｆｌｏ　：方位角θ１がθ、−〇のときの
チョップ周波数 に１：定数 上式（１）は、方位角検出器１５で検出される方位角θ
１をパラメータとしており、したがってこのチョップ周
波数制御器１４によれば、上記チョップ周波数ｆ１が方
位角θ１に対し第２図に示す態様で変化される。

なお、方位角検出器１６としては、ロータリエンコーダ
やポテンショメータ等が適用される。

他方のレーザ走査装置２は、その旋回中心Ｐ２が前記旋
回中心Ｐ１から距離！たけ離れた位置に設定されている
。そしてこの走査装置２は、前記走査装置１と同様の構
成を有し、その′構成要素２１〜２５は走査装置１の各
要素１１〜１５に対応している。

この実施例においては、上記走査装置２の旋この方位角
θ２を方位角検出器２５に検出させている。そしてこの
走査装置２のチョップ周波数制御器２４は、下式に基づ
いて光チョッパ２３のチョップ周波数ｆ２を制御する。

ｆ、２”’ｆ２０　＋　ｋ２・θ２（ＭＨ３）　・・・
（２）ただし、　ｆ、。：方位角θ２が０２−〇のとき
のチョップ周波数 に２：定数 上記レーザ光Ｌ１およびＬ２の方位角θ１およびθ２が
各々最大である場合のチョップ周波数をｆｌ”ｆ’ｌｏ
およびｆ’１＝ｆ２ｎｏとすると、上式（１）、（２）
から明らかなとおり、上記チョップ周波数ｆ、は方位角
θ□に応じてｆｌＯ”ｆｌ。。の範囲で変化し、またチ
ョップ周波数ｆ、は方位角θ２に応じて”！。

ｆ　２６Ｏの範囲で変化する。そしてこの実施例では、
後記する移動体側においてレーザ光り４、Ｌ、の識別を
行なうため、第３図に示す如くチョップ周波数ｆ１の変
化帯域ｆ　１０　”　ｆ　１００とチョップ周波数ｆ、
の変化帯域ｆ９０　”　ｆ　２００とを完全に分離して
いる。

なお、上記レーザ光り１、Ｌ２のスキャン速度（角速度
）は同一である必要はないが、以下の点に留意して設定
する必要がある。すなわち、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２は
、移動体３に設けられている一受光器４にある時間差（
この時間差は１移動体の位置によって相違し、時間差０
の場合もありうる。）を伴って入射する。本発明は、上
記レーザ光Ｌ１、Ｌ、が受光器４に同時入射したとみな
して上記移動体３の位置を検出するものであり、したが
って上記レーザ光り１、Ｌ２のスキャン速度は、上記時
間差内における移動体３の位置変化を無視しえる程度に
設定される。

上記移動体３に配設された受光器４は、いずれの方向か
らもレーザ光を受け得る全方位性のものである。いま、
第１図に示す如く上記レーザ走査装置１．２の旋回中心
Ｐ１、Ｐ２のｘｙ平面における位置を（ｏ、ｏ）、（０
，Ａりとすると、移動体３の位置Ｐｏ（！ｏ、ｙｏ）は
下記するように方位角θ１、θ２と距離ｌとで表わすこ
とができる。

すなわち、第４図に示すように位置Ｐ１とＰ。

間の距離をｒｏ、位置Ｐ２とＰ。間の距離をｒ４２とす
ると、 ｒ、・ｓｉｎθ１　＋　ｒ２　・ｓｉｎθ、＝ｌ・・・
（３）ｒｌ　＠Ｃ０８θ１　””　ｒ　９”　Ｃｅ８Ｏ
２−（４）なる関係式が得られ、これより距離ｒ、は”
””　８１ｎ　１　ｃｏｓ　１　”　ｔａｎ　ｊＪ　°
−（５）と表わされる。したがって、上記移動体３の位
置Ｐ（、Ｔｏ、ｙ　ｏ）は、 ｘｏ−ｒｌ・Ｃｅ２Ｏ−ｍ−−１−一 ’　ｔａｎθｌ−１−ｔａｎθ２・・・（６）と表わさ
れる。

それ故、移動体３側で方位角θ１、θ２が検出されれば
、位置Ｐ。をこの移動体側において知ることができる。

第５図は、移動体３に塔載された位置検出装置５の一例
を示したブロック図である。いま、レーザ光Ｌ１が受光
器４によって受光されると、この受光器４から（１）式
に示した周波数ｆ１の受光信号が出力され、この受光信
号は波形整形回路５１によって整形される。第６図（ａ
）は、この整形回路５１の出力波形を示している。

バンドパスフィルタ５２．は、第３図に示した周波数域
ｆ、。〜ｆ　２００を通過帯域とするものであり、した
がって、上記整形回路５１の出力はこのフィルタ５２．
を通過してフリップフロップ５３１に加えられる。フリ
ップフロップ５３．は、第６図（ｂ）に示す如く同図（
、）に示す信号を分周して出力し、これをアンド回路５
４１一方の入力端子に加える。アンド回路５４１の他方
の入力端子には、前記チョッピング周波数ｆ１、ｆ２に
比して十分に高い周波数を有する同図（ｃ）に示すよう
なりロック信号が発振器５５から入力されており、した
がって、このアンド回路５４．は同図（ｄ）に示す信号
を出力する。カウンタ５６は、同図（ａ）に示す信号の
立上り端でクリアされたのち上記アンド回路５４．の出
力を計数するので、その計数内容は。

同図（、）の信号つまり受光信号の周期Ｔ１を示唆して
いる。

フィルタ５２２、フリップフロップ５３９、アンド回路
５４２およびカウンタ５６．は、レーザ光Ｌ２について
の受光器４の出力信号（周波数ｆｉ）に対して、上記各
要素５２１．５３１．５４．および５６１と同等の作用
をなすものである。

演算回路５７は、カウンタ５６１．５６．の計ｉ内容つ
まりレーザ光Ｌ１、Ｌ、についての各受光信号の周期Ｔ
７、Ｔ２に基づいてそれらのレーザ光のチョッピング周
波数ｆ１−一、ｆ、−一を演算１Ｔ２ する。そして（１）式、（２）式に基づいて上記チョッ
ピング周波数ｆ１、ｆ２に対応する方位角θ１、θ２を
逆算し、ついでこの方位角θ１、θ２を用いて（６）、
（７）式の演算を実行する。かくして、前記レーザ走査
装置１．２の位置を基準とする移動体３の位置Ｐ。（：
ｌ　Ｏｒ　３’　Ｏ）がこの移動体３側において検出さ
れる。

上記実施例においては、フィルタ５２□、５２．２によ
って各レーザ光Ｌ１、Ｌ２についてグの受光信号を分離
しているので、受光信号がいずれのレーザ光についての
ものかを判断することができ、かつそれらのレーザ光り
１、Ｌ、を受光器４が同時に受光したとしても何ら支障
を生じない。

上記受光信号の分離は、以下に示すような方法によって
も可能である。

すなわち、上記レーザ光り１、Ｌ、の波長λ１、λ、を
互いに相違させておくとともに、第９図に示す如く波長
λ、のレーザ光Ｌ１を通過させる光学フィルタ６１を受
光面に配した受光器４．と、波長λ、のレーザ光り、を
通過させる光学フィルタ６２を受光面に配した受光器４
．とを移動体３に近接配置しておき、各受光器４１．４
２の受光信号を各々波形整形回路５１″１．５１２を介
して前記フリップフロップ５３１．５３．に入力させる
ようにすれば、前記実施例に示した電気的フィルタ５２
１．５２．を使用することなく受光信号の分離を行なう
ことができる。

なお、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ、は、移動体３の上下動に
よる受光ミスを防止するため、円筒レンズ等を用いて上
下方向に拡げることが好まし℃）。

上述する実施例から明らかなように、本発明によれば移
動体側において該移動体の位置を検出することができる
ので、従来方法のように、地上側から移動体に位置情報
を伝達させる必要が全くない。したがって、本発明は無
人走行車の走行制御に適用してとくに有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法に適用されるレーザ走査装置
の構成および配置態様を例示した概念図、第２図はチョ
ッピング周波数とレーザ光の方位角との関係を例示した
グラフ、第３図は各レーザ光についてのチョップ周波数
の帯域を示した図、第４図はｘｙ平面における移動体の
位置を各レーザ光と関連づけて示した説明図、第５図は
本発明の方法を実施する場合に移動体側に設置される位
置検出装置の一例を示したブロック図、第６図（ａ）〜
（ｄ）は第５図に示した位置検出装置の要部における信
号波形を各々例示したタイミングチャート、第７図は本
発明の他の実施例を部分的に示したブロック図である。 １．２・・・レーザ走査装置、３・・・移動体、４．４
１．４２・・・受光器、５・・・位置検出装置、１１．
２１・・・旋回台、１２．２２・・・レーザ投光器、１
３．２３・・・光チョッパ、１４．２４・・・チョップ
周波数制御器、工５．２５・・・方位角検出器。 Ｃ＾　− 配圧１０　に ０　’−’　Ｌ）　’−’ ｊ′０′石酋 」　」 ＣＬ　ＣＬ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定の間隔をおいた地上の２位置においてレーザ光を水
   平方向にスキャンさせるとともに、このレーザ光をその
   方位角に対応した周波数でチョッピン７゛シ、一方、移
   動体側においては、上記２位置からのレーザ光を受光し
   て、それらのレーザ光のチョッピング周波数を検出し、
   検出された各周波数と上記２位置の間隔とに基づいて上
   記移動体の位置を検出するようにした移動体の位置検出
   方法。