JPS62165171A

JPS62165171A - 車両の位置計測方式

Info

Publication number: JPS62165171A
Application number: JP634786A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Ichimura; 市村　泰彦; Shoichi Sakanishi; 坂西　昇一
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1986-01-17
Filing date: 1986-01-17
Publication date: 1987-07-21

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】（産業上の利用分野）この発明は車両位置の計測方式に係り、特に車両の走行
路が頻繁に変り、かつ路面が整地でない土木作業現場に
おける建設車両の位置計測に用いて好適なものである。

（従来の技術）従来の走行車両の位置計測方式は次のように分類される
。すなわち（Ａ）走行車両が外部の支援施設を利用して位置を検出
する方式。

（Ａ）　−（１）固定径路方式・・・・・・走行車両の
走路に埋設したケーブルまたは走路面上に固定した光学
テープにより走行車両を誘導、あるいは走路に沿って放
射されるレーザビームにより走行車両を誘導する方式。

（Ａ）−（２）半固定径路方式・・・・・・走行車両の
走路面上に置いたマークを利用して走行車両を誘導する
方式。

（Ａ）−（３）自由径路方式・・・・・・外部支援施設
の基準点から走行車両に至る方角及び距離を計測しなが
ら、自由な径路を誘導する方式であって、計測手段とし
ては電波、レーザまたは超音波が用いられ、計測方式と
しては次の２方式がある。すなわち（Ａ）−（３）−（ｉ）円弧方式・・・・・・第６図（
ａ）においてａ及びｂは地上の２基準点であり、ｐは位
置計測の対象である走行車両の位置である。

−例として電波を用いた場合について説明する。

ｐ点から電波を送信し、ａ点及びｂ点で受信し。

受信と同時に返信しこれをｐ点で受信すれば。

電波がｐａ間及びｐｂ間を往復する時間を測定すること
により、ｐ点の位置が決定されるものである。

（Ａ）　−（３）　　　（ｉｉ）双曲線方式・・・・・
・第６図（ｂｌにおいて、ａ、ｂ及びＣは地上の３基準
点であり、ｐは位置計測の対象である走行車両の位置で
ある。−例として電波を用いた場合について説明する。

ａ点及びｂ点で同時刻Ｔ０に電波を送信し、ｐ点におい
て時刻Ｔ、及びＴｂに受信したとすれば、■を電波の伝
播速度として次式が成り立つ。

ｐａ間の距離　Ｌ　、　＝　Ｖ　（Ｔ　、　−Ｔ　Ｏ）
　−−−（１）ｐｂ間の距離　Ｌ　ｂ　＝　Ｖ　（Ｔ　
ｂ　−Ｔ　ｏ）・−・（２）故に　　　Ｌ　ｍ　　Ｌ　
ｂ　−Ｖ　（Ｔ　ａ　　Ｔ　ｂ）　−−−−−（３１（
３）式によりＴ、−Ｔｂを測定すればＬ−Ｌｂが計算で
きる。そして２定点からの距離の差が一定である点の軌
跡は、その２定点を焦点とする双曲線であることから、
ｐ点はａ点及びｂ点を焦点とする一つの双曲ｖＡ（第６
図（ｂ）の５−ｂｐ）上に在ることになる。ａ点及びＣ
点についても同様の測定を行なえば、ｐ点はａ点及びＣ
点を焦点とする双曲線（第６図（ｂｌのＳ、ｃｐ）上に
在ることになり、ｐ点の位置は双曲線５ｓｂｐ及びＳ　
ａｃｐの交点として決定される。（但し、２つの双曲線
の交点は２点あるが、測定者が推定位置に近い一点を選
択すれば良い。）ＣＢ）外部支援施設を用いず走行車両の車輪の回転、及
び走行車両に搭載したジャイロによって、走行車両が独
自に自立して距離と方向を計測する方式（発明が解決しようとする問題点）建設車両が稼働する土木作業現場では、（ａ）建設車両
の走路が頻繁に変る。（ｂ）建設車両の走路面が整地で
ない、という悪条件があり、上記（従来の技術）で述べ
た位置計測方式のうち。

（Ａ）　−（１）固定径路方式及び（Ａ）−（２）半固
定径路方式は、前記（ａ）建設車両の走路が頻繁に変る
という条件により使えない。また、上記（Ｂ）外部支援
施設を用いず、走行車両の自立による位置計測方式は、
誤差が累積されるので、前記（ｂｌ建設車両の走路面が
整地でないという条件から、土木作業現場への適用は非
常に困難である。

土木作業現場で実用可能なのは、上記（従来の技術）で
述べた位置計測方式のうちの（Ａ）＝（３）自由径路方
式であるが、計測手段のうち従来の電波を用いた方式の
ものは船舶用など長距離かつ大規模なものには適するが
、高価であり、測位、精度もあまり良くない。また、計
測方式については次の問題点がある。

（Ａ）　　　（３）−（ｉ）円弧方式は、２基準点に対
し、建設車両１台の測位しか行なえない。

（Ａ）　−（３）　−（ｉｉ）双曲線方式は複数台の建
設車両の測位が可能であるが、３基準点を必要とし、か
つ基準点相互間（第６図（ｂｌのａ点とｂ点及びａ点と
Ｃ点）で同期をとる必要があり複雑かつ高価になるとい
う問題点を有するものである。

（問題点を解決するための手段及び作用）位置計測しよ
うとする車両上に（該車両は複数台でもよい）、水平面
内において全方向ヘレーザ光を発光するレーザ発光器を
設置し、地上の基準となる１箇所の地点に２円筒上の周
囲に多数のたんざく状のレーザ受光板を貼着したレーザ
受光部を載置したレーザ受光装置を設置し。

前記レーザ発光器からのレーザ光を該レーザ受光装置が
受光し、受光の角度、及び円筒面である受光面の両端位
置を計測することにより、該車両の位置を演算決定する
。位置を計測しようとする車両が複数台の場合は、該複
数台の車両上のレーザ発光器からのレーザ発光が、１台
毎に行なわれるように、該複数台の車両と管制センタと
の間で適当な公知の手段で通信連絡をとる。

このようにして本発明は、最近手軽に使用できるように
なったレーザ光を用い、１箇所の基準点について、複数
台の移動車両の位置を計測できるものである。

（実施例）以下図面に基いてこの発明の実施例について説明する。

第１図は車両位置計算方式の説明図であって。

図においてＰは位置を計測しようとする車両上に設置さ
れたレーザ発光装置の位置であり、Ｐ点を含んでこの図
面の紙面を水平面とするとき。

該水平面内の全方向にレーザ光が回転しながらＰ点から
発光される。

第２図は車両上に設置されたレーザ発光装置の概略図で
あり、筺体２５は水平保持機構２４上に水平に装着され
る。筺体２５には、モータ２３によって定速回転される
ターンテーブル２２を介してレーザ発光器２１が回転可
能なように枢着される。

Ｐはレーザ発光器２１の回転中心を示し、第１図のＰに
対応する。レーザ発光器２１．ターンテーブル２２．モ
ータ２３．水平保持機構２４．及び筺体２５はいずれも
従来技術のものであり詳細説明は省略する。

なお、水平保持機構２４は１図示されていない傾斜計に
より車体の傾斜を検出し、水平保持機構２４Ｏ脚２４１
　、２４□・・・の長さを変えることによってレーザ発
光器２１の回転軸は常に垂直に保持され、従ってレーザ
発光面は車両の傾斜に関係なく常に水平面を保持するも
のである。

第１図に戻り、Ｃは地上に設置されたレーザ受光装置の
円筒状のレーザ受光部の断面図形を示し、０はその中心
軸を示す。

第３図にレーザ受光装置の概略を示す。図においてレー
ザ受光部３１は９例えばアモルファスシリコンから成る
受光素子を多数のたんざく状に形成し、該たんざく状の
長手方向を円筒の軸方向に一致させて貼着し、それぞれ
の該たんざく状の各受光要素はレーザ光を受光すると各
受光要素毎にその位置を弁別できるように構成されてい
る。このレーザ受光部３１は、支持部材３２によって１
作業現場の基準点に設置される。尚。

、０は円筒形状のレーザ受光部３１の軸中心線を示し、
これが垂直になるように支持部材３２を調節する。また
、第３図のＯと第１図のＯが対応する。

第１図において、車両上のＰから発光したレーザ光がレ
ーザ受光部Ｃ上のＰ、点から２２点まで受光される。Ｏ
Ｐとレーザ受光部Ｃとの交点をＰ、、ＯＰ間の距離をＲ
，Ｏを原点とする直角座標軸を０−ｘｙとし、Ｐ点の座
標をＸ及びｙ２　レーザ受光部Ｃの半径をｒ、ＯＰとｙ
軸のなす角をθ、ＯＰ、がｙ軸となす角をα、１０　Ｐ
　２がｙ軸となす角をα２とすれば次式が成り立つＲ＝ｒ／ｃｏｓ（（α＋　　　ｆｆｚ）／Ｈ−−−−−
−（４）θ＝　（α１　＋α２　）／２−・−・−−−
−−一・−−−−−−−・−（５１ｘ＝Ｒｓｉｎθ　−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−＝
−−−−−−−−−−＝−＋６１ｙ＝Ｒｃｏｓθ　−・
−・−・−−一−−−−−〜・・−・−・−・−−−−
一−−・−・−・（７）これらの式において、ｒは既知
であり、α１及びα２を測定すればＰ点の座標Ｘ及びｙ
が決定され、車両の位置が計測されたことになる。

第４図は、この発明の土木作業現場における一実施例の
概要説明図である。図において４１゜４２、４３．４４
はそれぞれ土木作業中の建設車両であり、　４５．４６
．４７．４８．はそれぞれレーザ発光装置を示し、　４
９．５０．はそれぞれレーザ受光装置、　５１．５２．
５３．５４はそれぞれ無線受信機、５５は作業現場管理
事務所で、５６は作業現場管理事務所５５内に設置され
た位置演算装置、５７は同じく作業現場管理事務所５５
内に設置された無線送信機を示す。この実施例において
は、建設車両４１及び４２と、建設車両４４との作業現
場間には障害物５８があって、レーザ光線の伝播が妨げ
られるので、建設車両４１及び４２とレーザ受光装置４
９とは一つのグループにして、これをグループＡと名づ
け、建設車両４４とレーザ受光装置５０とを一つのグル
ープにしてこれをグループＢと名づける。建設車両４３
は２図に於ては位置計測の対象車両でないので、前記２
つのグループのどちらにも属していない。図では建設車
両４１の位置を計測する場合を示し、先づ作業現場管理
事務所５５内の無線送信機５７から、建設車両４１の無
線受信機５１ヘレ一ザ発光の指示を出し、建設車両４１
のレーザ発光装置４５から発せられたレーザ光を受光装
置４９で受光し、その受光情報をケーブル５９により作
業現場管理事務所５５へ入れ２次に第５図で説明する処
理を行なって、建設車両４１の位置計測を完了する。次
で別の建設車両１例えば４２へ前記と同様に無線通信に
よりレーザ発光指示を出し、建設車両４２の位置計測を
実施する。

第５図は第４図に示したこの発明の一実施例のブロック
図を示す。第５図において２作業現場管理事務所５５内
の無線送信機５７から出されたレーザ発光の指示を車両
搭載局内の無線受信機が受け、車載コンピュータで処理
して、レーザ発光指示を受けた車両であれば、車載コン
ピュータからレーザ発光装置ヘレーザ発光信号が出され
てレーザ光が発光され、そのレーザ光をレーザ受光装置
が受光し、その受光情報をケーブル５９または６０で地
上局内の位置演算装置５６へ送り込み、コンピュータで
必要な処理をした後。

管制モニタ表示装置に該車両の計測位置を表示する。

（発明の効果）この発明は上述のようにして成るので建設車両が稼働す
る土木作業現場のように（ａｌ重車両走路が頻繁に変り
（ｂ）車両の走路面が不整地、という悪条件のもとでも
、１箇所の基準点にレーザ受光装置を設置するだけで、
レーザ発光装置を搭載した複数台の車両の位置計測が容
易かつ安価に可能になる。更に第４図及び第５図で説明
した実施例によれば、１箇所の作業現場管理事務所にお
いて、広範囲にわたる複数台の作業車両の位置を把握で
きるので、適切な作業指示を出すことにより１作業の大
幅な能率向上及び安全確保が可能となり、更には作業の
無人化も期待できるというすぐれた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の車両位置計算方式の説明図、第２図
は車両上に設置されたレーザ発光装置の概略図、第３図
はレーザ受光装置の概略図。第４図はこの発明の土木作業現場における一実施例の概
要説明図、第５図は第４図に示したこの発明の一実施例
のブロック図、第６図（ａｌ及び（ｂ）はそれぞれ従来
技術の位置計測方式のうちの自由径路方式の円弧方式及
び双曲線方式の説明図である。２１・・・レーザ発光器、２２・・・ターンテーブル。２４・・・水平保持機構、３１・・・レーザ受光部。４５、４６．４７．４８・・・レーザ発光装置。４９、５０・・・レーザ受光装置。５１、５２．５３．５４・・・無線受信機５６・・・位
置演算装置、５７・・・無線送信機。第２図第６　図（０）第６　図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】車両に設置したレーザ発光器と、該レーザ発光器を車両
の姿勢に関係なく水平に保つ水平保持機構と、該レーザ
発光器を水平面内に定速回転させるターンテーブルより
成る車載のレーザ発光装置と、該車載レーザ発光装置からのレーザ光を全方向受光可能
なように円筒面にたんざく状のレーザ受光板を貼着した
レーザ受光部を装着して地上に設置されたレーザ受光装
置と、該レーザ受光装置の受光位置を計測し、車両の位置を求
める位置演算装置と、前記車載のレーザ発光装置にレーザ発光指示を送受信す
る通信装置と、からなる車両の位置計測方式。