JPS62249010A - 移動体の位置検知システム - Google Patents
移動体の位置検知システムInfo
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- JPS62249010A JPS62249010A JP9316486A JP9316486A JPS62249010A JP S62249010 A JPS62249010 A JP S62249010A JP 9316486 A JP9316486 A JP 9316486A JP 9316486 A JP9316486 A JP 9316486A JP S62249010 A JPS62249010 A JP S62249010A
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［産業上の利用分野１
この発明は、移動体の位置検知システムに関し、特に光
の反射を利用した移動体の位置検知システムに関する。 〔従来の技術ま たとえば、空港内で飛行Ｉを誘導する場合、その現在位
置や誘導コースからのずれや基準位置からのｗｉ隔距離
を知ることができれば大変便利に利用されよう。また、
飛行機の搭乗口とボーディングブリッジとを連接ケる場
合、飛行機の高さ位置（飛行機の機種や１１やタイヤの
空気圧等によって異なる）を知ることができれば大変便
利に利用されよう。 従来、空港内の飛行機に関して言えば、上記のような位
置検知１よ令く行なわれていなかった。そのため、飛行
機の！！導はすべて人手に頼って行なわれていた。 ところで、一般的に移動体の位置検知を行なうｈＦｈと
して、従来から知られているものとしては、たとえば以
下のようなものがある。 （１） レーザによつで位置を検知する。 （２） 移動体の走行路面に位置検知ヒンサを多数設け
、それによって移動体の位置検知を行なう。 （３） 静止衛星からの方位電波を利用するもの。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記（１）〜（３）のいずれも、設備が
大がかりどなりかつ高価になるという問題点があった。 特に、飛行機に適用する場合は、現行の飛行ｉリベてに
改造を加えなければならないので、コストの面で実現が
困難であった。さらに、上記いずれのｈ法も、検知精度
がそれほど正確なものではなく、信頼性に欠けるという
問題点もあつた。 それゆえに、この発明は、極めて簡単かつ安価な構成で
、しかも正確に移動体の位置検知が行なえるような位置
検知システムを提供することを
の反射を利用した移動体の位置検知システムに関する。 〔従来の技術ま たとえば、空港内で飛行Ｉを誘導する場合、その現在位
置や誘導コースからのずれや基準位置からのｗｉ隔距離
を知ることができれば大変便利に利用されよう。また、
飛行機の搭乗口とボーディングブリッジとを連接ケる場
合、飛行機の高さ位置（飛行機の機種や１１やタイヤの
空気圧等によって異なる）を知ることができれば大変便
利に利用されよう。 従来、空港内の飛行機に関して言えば、上記のような位
置検知１よ令く行なわれていなかった。そのため、飛行
機の！！導はすべて人手に頼って行なわれていた。 ところで、一般的に移動体の位置検知を行なうｈＦｈと
して、従来から知られているものとしては、たとえば以
下のようなものがある。 （１） レーザによつで位置を検知する。 （２） 移動体の走行路面に位置検知ヒンサを多数設け
、それによって移動体の位置検知を行なう。 （３） 静止衛星からの方位電波を利用するもの。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記（１）〜（３）のいずれも、設備が
大がかりどなりかつ高価になるという問題点があった。 特に、飛行機に適用する場合は、現行の飛行ｉリベてに
改造を加えなければならないので、コストの面で実現が
困難であった。さらに、上記いずれのｈ法も、検知精度
がそれほど正確なものではなく、信頼性に欠けるという
問題点もあつた。 それゆえに、この発明は、極めて簡単かつ安価な構成で
、しかも正確に移動体の位置検知が行なえるような位置
検知システムを提供することを
【］的とする。
〔問題点を解決するための手段Ｊ
この発明にかかる移動体の位置検知システムは、移動体
および地上側の固定位置のいずれか一方に光反射手段（
入射光をその入射角度と同じ角度で反射する光学的性質
を有している）を設置ノ、移動体および地上側の固定位
置のいずれか他方には回動走査手段と受光器と角度検知
手段とを設置ノ、ざらに演算手段を設けるようにしたも
のである。 ［作用］ この発明においては、回動走査手段は外部に向けて光ビ
ームを回Ｖ】走査する。この回動走査された光ビームが
光反射手段に当たると、同じ方向に反射され
および地上側の固定位置のいずれか一方に光反射手段（
入射光をその入射角度と同じ角度で反射する光学的性質
を有している）を設置ノ、移動体および地上側の固定位
置のいずれか他方には回動走査手段と受光器と角度検知
手段とを設置ノ、ざらに演算手段を設けるようにしたも
のである。 ［作用］ この発明においては、回動走査手段は外部に向けて光ビ
ームを回Ｖ】走査する。この回動走査された光ビームが
光反射手段に当たると、同じ方向に反射され
【受光器に
よって検知される。したがって、受光器から受光出力が
得られるが、そのときの光ビーム走査角度が角度検知手
段によつＣ検知される。ぞし【、この角度検知手段の検
知結果を必須のパラメータとして、その他種々の幾何学
的条件をも加味しつつ、移動体の様々な位置情報が演算
手段によってＸ線される。 ［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の位置検知システムの概略
開成を示す図解図である。図において、移動体の一例の
飛行機１には、異なる３点に光反射手段Ａ、ＢおよびＣ
が設けられる。これら光反射手段Ａ−Ｃは、入射光をそ
の入射角度と同じ角度で反射するという光学的性質を有
している。これら光反射手ｇｉＡ−Ｃ１ｖＬ、飛行８１
１のいずれの位置に設けられてもよいが、この実施例で
はコックビットの窓の下部に設けられている。一方、地
上側の固定位Ｉｔ（たとえば空港ビルの壁面２）には、
回動走査手段３が設（Ｊられる。この回動走査手段３は
、外部に向けて面状の光ビーム４を回動走査するように
構成されている。 第２図は第１図に示す光反射手段への一例を示す外観斜
視図である。図において、円筒状のハウジング５の内部
には、ａいに直交して接合された３枚の！６６ａ、６ｂ
、６ｃによつ【構ＩＲＢ ｔｔ ？；＞ 立体鏡面体が
収納される。なお、このような立体鏡面体に代えて、当
該立体鏡面体ｒ ＩＪＩまれる内部の空間（１つの正三
角形と３つの直角：ｇｑ辺三角形とで構成される三角錐
）を占めるような全反射プリズムを用いてもよい。上記
のような構成において、入射光４は、立体鏡面体の３つ
の鏡面もしくは全反射プリズムの３つの全反射面で反射
されて反射光７が出射される。この反射光７の出射角度
は、入射光４の入射角度と全く同一である。したがつ゛
【、反射光７と入射光４は完全な平行光となり、そのた
め反射光７は入射光４の光源の方向へと戻る。なお、光
反射手段ＢおよびＣについても第２図と同様の構成を有
している。 第２図に示した光反射手段は一般的にはコーナキューブ
と称されている。この発明では、光反射手段は入射光を
その入射角度と同じ角度で反射するという光学的性質を
有しているものであればよく、上記のようなコーナキュ
ーブに代えて他のものを使用することも可０１ｅある。 第３図は第１図に示す回動走査手段３の内部構成を示プ
゛図である。図において、ハウジング３ａの内部には、
！［３ｂが収納される。この鏡筒３ｈの内部には、シー
４ｆ光源３Ｃとハーフミラ−３ｄとレンズ３ｅとがその
順番で収納される。ハーフミラ−３ｄはレーザ光源３Ｃ
から発射されるシー１１ビームの光軸に対してほぼ４５
″の角度で配ａ’！Ｊされる。このレーザビームは、ハ
ーフミラ−３ｄを透過した俊レンズ３ｃによりて拡散さ
れ、面状の光ビーム４となって外部に出射される。一方
、ハウジング３ａの底面の中央部にはモータ３ｇの回転
軸が連結される。また、このモータ３ｄの回転軸にはエ
ンコーダ３ｈＳｌ結される。モータ３ｇは図示しない駆
動回路によって正負両方向へ回動される。それによって
、光ビーム４が回動走査される。モータ３Ｑの回動角度
かつしたがって光ビーム４の回動角度は、エンコーダ３
ｈによって検知される。ここで、光ビーム４が第１図に
示す光反射手段Δ、Ｂ、Ｃのいずれかに当たった場合を
想定すると、その反射光はほぼ同じ光路を辿りてレンズ
３ｅに戻ってくる。レンズ３ｅを透過した反射光はハー
フミラ−３ｄによって反射される。 このハーフミラ−３ｄの反射光を検知し得る位置に受光
器３ｆが設けられる。 なお、この実施例では、第３図に示すような回動走査手
段が２９１設番）られる。一方の回動走査手段は光ビー
ム４を水平方向に回動走査させるものであり、他方の回
動走査手段は光ビーム４を垂直方向に回動走査さぜるら
のである。以下、前音の回動走査手段を参照番号３′で
示すこととし、優者の回動走査手段を３“で示すことと
する。また、１つの回動走査手段に水平走査および垂直
走査の両方のＩＩ能をもたＬるようにしてもよい。この
場合、第３図に示す回動走査手段３全体を水平軸の回り
に回動し得るように構成し、水平走査および垂直走査の
ときで、水平軸回りの回動角度を９０６異ならせるよう
にすればよい。 第４図はこの実施例に用いられる電気回路の一例を示す
概略ブロック図である。図において、入出力インター７
丁イス８に番よ、回ｆＩＩＪ走査手段３′および３″の
それぞれに段ｔノられた受光器３「とエンコーダ３１】
との出力がケえられる。また、入出力インターフェイス
８はＣＰＵ９と接続される。 このＣＰＵ９には、動作プログラム等を格納するＲＯＭ
ｌ０と、演算処理に必要な種々のデータを記憶するＲＡ
ＭＩＩとが接続される。さらに、入出力インターフェイ
ス８には、この実施例のシス７ムによって得られた移動
体の位置情報を利用するための利用装冒１２が接続され
る。この利用装置１２としては、たとえば自動操舵ｉｕ
ｔや表示器等が挙げられよう。 以、に説明したような構成において、この実施例では飛
行機１の様々な位置検知が可能である。すなわち、（１
）２次元平面上における座標位置の検知と、（２）基準
平面（この例では空港ビルの壁面２）どの離隔距離の検
知と、（３）所定の誘導コースに対するずれ位置の検知
とが可能である。 以下、順を追って説明する。 （１） ２次元平面上における座標位置の検知この１合
の位置検知を第５図を参照しＣ説明する。回動走査手段
３′からは垂直／ｊ向に拡がる平面状の光ビーム４が水
平方向に回動走査される。 この光ビーム４がたとえば九反射手段へに当たると、反
射光は光ビーム４とほば同じ光路を辿って回動走査手段
３′へと戻る。そのため、反射光は第３図示すレンズ３
ｅを透過した摸ハーフミラ−３ｄによって反射され、受
光器３ｆＦ検知される。 応じて、受光器３「から受光出力が導出され、入出力イ
ンターフェイス８を介してＣＰＵ９に与えられる。ＣＰ
Ｕ９は、このとぎエンコーダ３ｈｔｆｉら出力されてい
る角度ｍ報θａを取込む。同様にして、ＣＰＵ９は光反
射手段ＢおよびＣからの反射光を検知したときの角度情
報θｂ ６３よびθＣを取込む。これらの角度情報は一
旦ＲＡＭＩＩにストアされる。 次に、ＣＰ （Ｊ ９は飛行ｖａ１の座標位置の演算を
行なう。すなわち、第５図において、角度情報θａ、θ
ｂ、θｃＧ、ｔｆｅｔに得られて３３す、光反射手段Ａ
とＢとの距離史１と、ＢとＣとの距離ｆＬ２と、ΔどＣ
との距離１１ｃも既知であり、ＲＡＭ１１に設定されて
いるため、回動走査手段３′と各光反射手段Ａ、Ｂ、Ｃ
との距離γａ、 ｒｂ、 γＣが求まれば、点Δ、Ｂ、
Ｃの座標位置は一意に定まる。 これら距離γａ、γｂ、 γＣは、正弦定理を用いるこ
とにより、容易に求められる。この手法については、た
とえば日本ロボット学会に１９８４年１０月号第２巻第
６号の第５３頁および第５４頁に明らかにされているの
で、ここではその説明を省略する。 上記手法によってγａ、 ｒｂ、 γＣを求めれば、点
Δ、８．０の座標はそれぞれ下記のように求まる。 （ｘａ、 ｙａ） −（ｒａ ｃｏｓθａ、 ｒａ ｓ
ｉｎθａ）（ｘｂ、ｙｂ）−（ｒｂ ｃｏｓ θｂ、
７ｂｓｉｎ θｂ ）（ｘｃ、 ｙｃ） −（７
ｃ ｃｏｓθｃ、 ７ｃ ｓｉｎθＣ）（２） 基準
平面に対する１Ｍ！＠距離の検知この場合の検知は第６
図を参照して説明する。 今、回動走査手段３″が面状の光ビーム４を垂直方向に
回動走査し、この光ビーム４が光反射手段Ａに当たった
どすると、ＣＰＵ９によってエンコーダ３ｈから角度情
報φａが取込まれ、ＲＡＭ１１にストアされる。ここで
、回動走査手段３″の高さＨは既知の値でありＲＡＭ１
１に設定されている。また、光反射手段への高さｈも飛
行機１の機種が決定されれば既知の値となる。ＲＡＭ１
１には各１１１１１における高さ情ｌ１１ｈが設定され
てＪ３す、ＣＰＬＪ９は図示しない外部からの指令に応
じていずれかの高さ情報を選定する。 次に： ＣＰＵ９は次式（１）に基づいて光反射手段Ａ
と空港ビルの壁面２との離隔距離［−を演算する。 Ｌ −（ｆｌ−ｈ ） ｔａｎφａ−（１＞なお、光反
射手段への高さｈは、乗客、燃料。 荷物のΦによって約２００１１の以内の範囲で変動する
が、これによるＬのｒ１４差は、 ΔＬ −２００ｔａｎφａとｈる。 今、飛行機１の停止Ｆ位置から空港ビルまでの距離を３
０■ （一般には、３０ｍ〜５０ｍ）どし、高さＨを特
徴とする特許 ｔａｎφａ ＝１０／３０’ｖ０．３３となり、ΔＬ−
２００Ｘ０．３３＝６６１１となり、実用」二問題どな
らない。 （３） 所定の誘導コースに対するずれ位置の検知 次に、飛行機１は必ず誘導コース上を進入してくるとは
限らないので、誘導コースに対するずれを測定し、パイ
ロットに教示することが重要となる。このＪＪｊ合の検
知を第７図を参照して説明する。 今、飛行第１が誘導コース２０に対してΔｙだけずれて
進入しているものとする。この場合、第６１ｉ２Ｉに示
す方法で測定された距１１Ｌは光反射手段Ａと空港ビル
の壁面２どのｉ短距離Ｌ′にはなっていない。すなわち
、距離しは点Ａと回動走査手段３′の＠真方向下部との
距離を示すものとなる。 ここで、回動走査手段３′から面状の光ビーム４が水平
方向に走査されてこの光ビーム４が光反射手段へに当た
ると、そのときエンコーダ３ｈから出力されている角度
情報θａがＣＰＵ９によって取込まれ、ＲＡＭ１１にス
トアされる。 次に、ＣＰＵ９はまず光反射手段へと壁面２との最短の
離隔距離Ｌ′を演算する。このＬ′は次式（２）で求ま
る。 １− ’ −ｔ−ｃｏｓθａ −（１−１−ｈ ） ｔａｎφａ−ｃＯ５θａ ・
（２）次に、ＣＰ ｊＪ ９は次式（３）によって前記
Δｙを演算する。 Δｙ ＝ ｌ−ｓｉｎθａ −（Ｈ−ｈ）ｔａｎφａ−ｃｏｓθａ ・（３）とこ
ろで、ボーディングブリッジやサービス申両等で直接飛
行ｍｉとコンタクトするものにとって、飛行６１１の浮
沈は２００１ｍであっても、自動化を考える場合には非
常に重要なファクタとなるので、飛行機１の高さを正確
に測定する必要性が生じてくる。以下、第８図（ａ ）
および（１） ）を参照してこの高さ検知について説明
する。 （４） 高さ検知および誘導コースからのずれ位置の検
知 この場合の検知には、飛行１ｌＩ１１に設けられた少な
くとも２１１の光反射手段を必要とする。この光反射手
段は、第１図に示す光反射手段Ａ、Ｂ、Ｃとは別に設＆
Ｊられてもよいし、またＡ、Ｂ、Ｃのいずれか２つを用
いてもよい。ここでは、別に光反射手段りおよびＥを設
けることとする。今、光反射手段りおよびＥのそれぞれ
の高さをｈｄおよびｈｅとし、誘導コース２０に対する
光反射手段りおよびＥのそれぞれのずれの距離をΔｙｄ
およびΔｙｅく とする。また、第８図（ｂ）に示
すごとく、光反射手段りおよびＥを上から平面的に見た
場合に、点ｆ３およびＥを底辺として形成される直角二
等辺三角形において、点りを含む側辺の長さを１４とし
、点Ｅを含む側辺の長さを［５とする。なお、この長さ
ｉ４おにびＩＬ５は既知の値であり、予めＲＡＭ１１に
；ｑ定されている。 次に、ＣＰＵ９は点りと壁面２との離隔距離Ｌｄ′と、
点Ｅと壁面２との離隔用１１Ｌｅ ’を演算する。この
演算は、前記（２）および（３）の手法を用いて行なわ
れる。すなわら、第８図から明らかなごとく、離隔距離
１−ｄ′ および１−Ｃ′ は、それぞれ次式（４）お
よび（５）によって求められる。 Ｌｄ ’ −Ｌｄ ｃｏｓθｄ −（Ｈ−ｈｄ） ｔａｎφｄ−ＣＯ３θｄ ・ （４
）Ｌｅ ’ 〒１．−ａ ｃｏｓθ０ − （Ｈ−ｈｅ） ｔａｎφｅ−ｃｏｓθ（３−（５）
次に、ＣＰＬＪ９は前述の（３）の手法により、ずれ距
離ΔＶｄおよびΔｙＯをそれぞれ次式（６）および（７
）によりｖ４算する。 Δｙａ−１−ｄｓｉｎθｄ −（Ｈ−ｈｄ） ｔａｎφｄ−ｓｌｎθｄ ・ （６
）ΔＶＯ−Ｌａｓｌｎθｅ −（Ｈ−ｈｅ） ｔａｎφｅ−ｓｉｎθ０−（７）とこ
ろで、 １−ｄ’ −ＬＱ’ ＋１１Ｌ５ Δｙｄ−Δｙｅ−立４ の関係にあるから、次式（８）および（９）が成立つ。 （Ｈ−ｈｄ） ｔａｎφｄ−ｃｏｓθｄ−（）ｌ −
ｈｅ） ｔａｎ φ ｅ −ｃｏｓ
Ｏａ ＋ ｆＬ ５・・・（８） （Ｈ−ｈｄ） ｔｎａ φｄ−ｓｉｎ θｄ−（
ｉ−１−ｈｅ）ｔａｎ φｅ−ｓｉｎ θＱ−ｆＬ
４・・・ （９） ここで、上記（８）および（９）式において、ト１゜込
４．込５は既知の定数であり、またφｄ、φｅ、θｄ、
θＣはエンコーダ３ｈによって測定されるので、これら
の値を上２２式に代入することによりｈｄ。 ｈｅを求めることができる。 以上のごとく、この（４）の手法では、飛行機１の高さ
位Ｎおよび誘導コース２０からのずれを検知することが
できる。 なＪ３、−り記（４）の説明は、飛行機１が誘導コース
２０と平行である場合を想定したが、誘導コース２０に
対する飛行１１１１の傾きまでをも測定するｌ、：めに
は、少なくともあと１１１１１の光反射手段を追加する
必要がある。この場合の飛行機１の位置検知は、前述し
た（１）の手法によればよい。 なＪ３、以上説明した実施例では、回動走査手段３′お
よび３″を１対だけ設けたが、先の（１）の手法にＪ３
けるａｍ処理がＣＰＵの能力に比べ困難であれば、回動
走査手段を２対設置Ｊで、いわゆる三角測量の方式をと
ることもｉ’ｉＪ能Ｃある。 さらに、以」−説明した実施例ひは、移動体どして飛行
ａ１を例にあげ〔説明したが、この発明（よ飛ｆＴＩｍ
に限らず、地上を走行する物体であればいかなるものに
も適用することが１１能ぐある。たとえば、白妨車や、
ゴルフ揚におけるゴルフｈ−トや、構内の各種運搬１■
つ、盲人を自動的に訓Ｓするための誘導ワゴン亡、自ｖ
Ｊ１ｎ除機や、各種農業機器や、建設ｎ器等にも適用り
ることができる。 ［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、極めてｍ単かつ安価
な構成により、正確に移動体の８棚位置ＩＩｆ／ｆｉを
検知することができる。また、この発明を採用するにあ
たって、移動体を改造する必要が【よとんどないので、
極めて実現性の＾いものである。
よって検知される。したがって、受光器から受光出力が
得られるが、そのときの光ビーム走査角度が角度検知手
段によつＣ検知される。ぞし【、この角度検知手段の検
知結果を必須のパラメータとして、その他種々の幾何学
的条件をも加味しつつ、移動体の様々な位置情報が演算
手段によってＸ線される。 ［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の位置検知システムの概略
開成を示す図解図である。図において、移動体の一例の
飛行機１には、異なる３点に光反射手段Ａ、ＢおよびＣ
が設けられる。これら光反射手段Ａ−Ｃは、入射光をそ
の入射角度と同じ角度で反射するという光学的性質を有
している。これら光反射手ｇｉＡ−Ｃ１ｖＬ、飛行８１
１のいずれの位置に設けられてもよいが、この実施例で
はコックビットの窓の下部に設けられている。一方、地
上側の固定位Ｉｔ（たとえば空港ビルの壁面２）には、
回動走査手段３が設（Ｊられる。この回動走査手段３は
、外部に向けて面状の光ビーム４を回動走査するように
構成されている。 第２図は第１図に示す光反射手段への一例を示す外観斜
視図である。図において、円筒状のハウジング５の内部
には、ａいに直交して接合された３枚の！６６ａ、６ｂ
、６ｃによつ【構ＩＲＢ ｔｔ ？；＞ 立体鏡面体が
収納される。なお、このような立体鏡面体に代えて、当
該立体鏡面体ｒ ＩＪＩまれる内部の空間（１つの正三
角形と３つの直角：ｇｑ辺三角形とで構成される三角錐
）を占めるような全反射プリズムを用いてもよい。上記
のような構成において、入射光４は、立体鏡面体の３つ
の鏡面もしくは全反射プリズムの３つの全反射面で反射
されて反射光７が出射される。この反射光７の出射角度
は、入射光４の入射角度と全く同一である。したがつ゛
【、反射光７と入射光４は完全な平行光となり、そのた
め反射光７は入射光４の光源の方向へと戻る。なお、光
反射手段ＢおよびＣについても第２図と同様の構成を有
している。 第２図に示した光反射手段は一般的にはコーナキューブ
と称されている。この発明では、光反射手段は入射光を
その入射角度と同じ角度で反射するという光学的性質を
有しているものであればよく、上記のようなコーナキュ
ーブに代えて他のものを使用することも可０１ｅある。 第３図は第１図に示す回動走査手段３の内部構成を示プ
゛図である。図において、ハウジング３ａの内部には、
！［３ｂが収納される。この鏡筒３ｈの内部には、シー
４ｆ光源３Ｃとハーフミラ−３ｄとレンズ３ｅとがその
順番で収納される。ハーフミラ−３ｄはレーザ光源３Ｃ
から発射されるシー１１ビームの光軸に対してほぼ４５
″の角度で配ａ’！Ｊされる。このレーザビームは、ハ
ーフミラ−３ｄを透過した俊レンズ３ｃによりて拡散さ
れ、面状の光ビーム４となって外部に出射される。一方
、ハウジング３ａの底面の中央部にはモータ３ｇの回転
軸が連結される。また、このモータ３ｄの回転軸にはエ
ンコーダ３ｈＳｌ結される。モータ３ｇは図示しない駆
動回路によって正負両方向へ回動される。それによって
、光ビーム４が回動走査される。モータ３Ｑの回動角度
かつしたがって光ビーム４の回動角度は、エンコーダ３
ｈによって検知される。ここで、光ビーム４が第１図に
示す光反射手段Δ、Ｂ、Ｃのいずれかに当たった場合を
想定すると、その反射光はほぼ同じ光路を辿りてレンズ
３ｅに戻ってくる。レンズ３ｅを透過した反射光はハー
フミラ−３ｄによって反射される。 このハーフミラ−３ｄの反射光を検知し得る位置に受光
器３ｆが設けられる。 なお、この実施例では、第３図に示すような回動走査手
段が２９１設番）られる。一方の回動走査手段は光ビー
ム４を水平方向に回動走査させるものであり、他方の回
動走査手段は光ビーム４を垂直方向に回動走査さぜるら
のである。以下、前音の回動走査手段を参照番号３′で
示すこととし、優者の回動走査手段を３“で示すことと
する。また、１つの回動走査手段に水平走査および垂直
走査の両方のＩＩ能をもたＬるようにしてもよい。この
場合、第３図に示す回動走査手段３全体を水平軸の回り
に回動し得るように構成し、水平走査および垂直走査の
ときで、水平軸回りの回動角度を９０６異ならせるよう
にすればよい。 第４図はこの実施例に用いられる電気回路の一例を示す
概略ブロック図である。図において、入出力インター７
丁イス８に番よ、回ｆＩＩＪ走査手段３′および３″の
それぞれに段ｔノられた受光器３「とエンコーダ３１】
との出力がケえられる。また、入出力インターフェイス
８はＣＰＵ９と接続される。 このＣＰＵ９には、動作プログラム等を格納するＲＯＭ
ｌ０と、演算処理に必要な種々のデータを記憶するＲＡ
ＭＩＩとが接続される。さらに、入出力インターフェイ
ス８には、この実施例のシス７ムによって得られた移動
体の位置情報を利用するための利用装冒１２が接続され
る。この利用装置１２としては、たとえば自動操舵ｉｕ
ｔや表示器等が挙げられよう。 以、に説明したような構成において、この実施例では飛
行機１の様々な位置検知が可能である。すなわち、（１
）２次元平面上における座標位置の検知と、（２）基準
平面（この例では空港ビルの壁面２）どの離隔距離の検
知と、（３）所定の誘導コースに対するずれ位置の検知
とが可能である。 以下、順を追って説明する。 （１） ２次元平面上における座標位置の検知この１合
の位置検知を第５図を参照しＣ説明する。回動走査手段
３′からは垂直／ｊ向に拡がる平面状の光ビーム４が水
平方向に回動走査される。 この光ビーム４がたとえば九反射手段へに当たると、反
射光は光ビーム４とほば同じ光路を辿って回動走査手段
３′へと戻る。そのため、反射光は第３図示すレンズ３
ｅを透過した摸ハーフミラ−３ｄによって反射され、受
光器３ｆＦ検知される。 応じて、受光器３「から受光出力が導出され、入出力イ
ンターフェイス８を介してＣＰＵ９に与えられる。ＣＰ
Ｕ９は、このとぎエンコーダ３ｈｔｆｉら出力されてい
る角度ｍ報θａを取込む。同様にして、ＣＰＵ９は光反
射手段ＢおよびＣからの反射光を検知したときの角度情
報θｂ ６３よびθＣを取込む。これらの角度情報は一
旦ＲＡＭＩＩにストアされる。 次に、ＣＰ （Ｊ ９は飛行ｖａ１の座標位置の演算を
行なう。すなわち、第５図において、角度情報θａ、θ
ｂ、θｃＧ、ｔｆｅｔに得られて３３す、光反射手段Ａ
とＢとの距離史１と、ＢとＣとの距離ｆＬ２と、ΔどＣ
との距離１１ｃも既知であり、ＲＡＭ１１に設定されて
いるため、回動走査手段３′と各光反射手段Ａ、Ｂ、Ｃ
との距離γａ、 ｒｂ、 γＣが求まれば、点Δ、Ｂ、
Ｃの座標位置は一意に定まる。 これら距離γａ、γｂ、 γＣは、正弦定理を用いるこ
とにより、容易に求められる。この手法については、た
とえば日本ロボット学会に１９８４年１０月号第２巻第
６号の第５３頁および第５４頁に明らかにされているの
で、ここではその説明を省略する。 上記手法によってγａ、 ｒｂ、 γＣを求めれば、点
Δ、８．０の座標はそれぞれ下記のように求まる。 （ｘａ、 ｙａ） −（ｒａ ｃｏｓθａ、 ｒａ ｓ
ｉｎθａ）（ｘｂ、ｙｂ）−（ｒｂ ｃｏｓ θｂ、
７ｂｓｉｎ θｂ ）（ｘｃ、 ｙｃ） −（７
ｃ ｃｏｓθｃ、 ７ｃ ｓｉｎθＣ）（２） 基準
平面に対する１Ｍ！＠距離の検知この場合の検知は第６
図を参照して説明する。 今、回動走査手段３″が面状の光ビーム４を垂直方向に
回動走査し、この光ビーム４が光反射手段Ａに当たった
どすると、ＣＰＵ９によってエンコーダ３ｈから角度情
報φａが取込まれ、ＲＡＭ１１にストアされる。ここで
、回動走査手段３″の高さＨは既知の値でありＲＡＭ１
１に設定されている。また、光反射手段への高さｈも飛
行機１の機種が決定されれば既知の値となる。ＲＡＭ１
１には各１１１１１における高さ情ｌ１１ｈが設定され
てＪ３す、ＣＰＬＪ９は図示しない外部からの指令に応
じていずれかの高さ情報を選定する。 次に： ＣＰＵ９は次式（１）に基づいて光反射手段Ａ
と空港ビルの壁面２との離隔距離［−を演算する。 Ｌ −（ｆｌ−ｈ ） ｔａｎφａ−（１＞なお、光反
射手段への高さｈは、乗客、燃料。 荷物のΦによって約２００１１の以内の範囲で変動する
が、これによるＬのｒ１４差は、 ΔＬ −２００ｔａｎφａとｈる。 今、飛行機１の停止Ｆ位置から空港ビルまでの距離を３
０■ （一般には、３０ｍ〜５０ｍ）どし、高さＨを特
徴とする特許 ｔａｎφａ ＝１０／３０’ｖ０．３３となり、ΔＬ−
２００Ｘ０．３３＝６６１１となり、実用」二問題どな
らない。 （３） 所定の誘導コースに対するずれ位置の検知 次に、飛行機１は必ず誘導コース上を進入してくるとは
限らないので、誘導コースに対するずれを測定し、パイ
ロットに教示することが重要となる。このＪＪｊ合の検
知を第７図を参照して説明する。 今、飛行第１が誘導コース２０に対してΔｙだけずれて
進入しているものとする。この場合、第６１ｉ２Ｉに示
す方法で測定された距１１Ｌは光反射手段Ａと空港ビル
の壁面２どのｉ短距離Ｌ′にはなっていない。すなわち
、距離しは点Ａと回動走査手段３′の＠真方向下部との
距離を示すものとなる。 ここで、回動走査手段３′から面状の光ビーム４が水平
方向に走査されてこの光ビーム４が光反射手段へに当た
ると、そのときエンコーダ３ｈから出力されている角度
情報θａがＣＰＵ９によって取込まれ、ＲＡＭ１１にス
トアされる。 次に、ＣＰＵ９はまず光反射手段へと壁面２との最短の
離隔距離Ｌ′を演算する。このＬ′は次式（２）で求ま
る。 １− ’ −ｔ−ｃｏｓθａ −（１−１−ｈ ） ｔａｎφａ−ｃＯ５θａ ・
（２）次に、ＣＰ ｊＪ ９は次式（３）によって前記
Δｙを演算する。 Δｙ ＝ ｌ−ｓｉｎθａ −（Ｈ−ｈ）ｔａｎφａ−ｃｏｓθａ ・（３）とこ
ろで、ボーディングブリッジやサービス申両等で直接飛
行ｍｉとコンタクトするものにとって、飛行６１１の浮
沈は２００１ｍであっても、自動化を考える場合には非
常に重要なファクタとなるので、飛行機１の高さを正確
に測定する必要性が生じてくる。以下、第８図（ａ ）
および（１） ）を参照してこの高さ検知について説明
する。 （４） 高さ検知および誘導コースからのずれ位置の検
知 この場合の検知には、飛行１ｌＩ１１に設けられた少な
くとも２１１の光反射手段を必要とする。この光反射手
段は、第１図に示す光反射手段Ａ、Ｂ、Ｃとは別に設＆
Ｊられてもよいし、またＡ、Ｂ、Ｃのいずれか２つを用
いてもよい。ここでは、別に光反射手段りおよびＥを設
けることとする。今、光反射手段りおよびＥのそれぞれ
の高さをｈｄおよびｈｅとし、誘導コース２０に対する
光反射手段りおよびＥのそれぞれのずれの距離をΔｙｄ
およびΔｙｅく とする。また、第８図（ｂ）に示
すごとく、光反射手段りおよびＥを上から平面的に見た
場合に、点ｆ３およびＥを底辺として形成される直角二
等辺三角形において、点りを含む側辺の長さを１４とし
、点Ｅを含む側辺の長さを［５とする。なお、この長さ
ｉ４おにびＩＬ５は既知の値であり、予めＲＡＭ１１に
；ｑ定されている。 次に、ＣＰＵ９は点りと壁面２との離隔距離Ｌｄ′と、
点Ｅと壁面２との離隔用１１Ｌｅ ’を演算する。この
演算は、前記（２）および（３）の手法を用いて行なわ
れる。すなわら、第８図から明らかなごとく、離隔距離
１−ｄ′ および１−Ｃ′ は、それぞれ次式（４）お
よび（５）によって求められる。 Ｌｄ ’ −Ｌｄ ｃｏｓθｄ −（Ｈ−ｈｄ） ｔａｎφｄ−ＣＯ３θｄ ・ （４
）Ｌｅ ’ 〒１．−ａ ｃｏｓθ０ − （Ｈ−ｈｅ） ｔａｎφｅ−ｃｏｓθ（３−（５）
次に、ＣＰＬＪ９は前述の（３）の手法により、ずれ距
離ΔＶｄおよびΔｙＯをそれぞれ次式（６）および（７
）によりｖ４算する。 Δｙａ−１−ｄｓｉｎθｄ −（Ｈ−ｈｄ） ｔａｎφｄ−ｓｌｎθｄ ・ （６
）ΔＶＯ−Ｌａｓｌｎθｅ −（Ｈ−ｈｅ） ｔａｎφｅ−ｓｉｎθ０−（７）とこ
ろで、 １−ｄ’ −ＬＱ’ ＋１１Ｌ５ Δｙｄ−Δｙｅ−立４ の関係にあるから、次式（８）および（９）が成立つ。 （Ｈ−ｈｄ） ｔａｎφｄ−ｃｏｓθｄ−（）ｌ −
ｈｅ） ｔａｎ φ ｅ −ｃｏｓ
Ｏａ ＋ ｆＬ ５・・・（８） （Ｈ−ｈｄ） ｔｎａ φｄ−ｓｉｎ θｄ−（
ｉ−１−ｈｅ）ｔａｎ φｅ−ｓｉｎ θＱ−ｆＬ
４・・・ （９） ここで、上記（８）および（９）式において、ト１゜込
４．込５は既知の定数であり、またφｄ、φｅ、θｄ、
θＣはエンコーダ３ｈによって測定されるので、これら
の値を上２２式に代入することによりｈｄ。 ｈｅを求めることができる。 以上のごとく、この（４）の手法では、飛行機１の高さ
位Ｎおよび誘導コース２０からのずれを検知することが
できる。 なＪ３、−り記（４）の説明は、飛行機１が誘導コース
２０と平行である場合を想定したが、誘導コース２０に
対する飛行１１１１の傾きまでをも測定するｌ、：めに
は、少なくともあと１１１１１の光反射手段を追加する
必要がある。この場合の飛行機１の位置検知は、前述し
た（１）の手法によればよい。 なＪ３、以上説明した実施例では、回動走査手段３′お
よび３″を１対だけ設けたが、先の（１）の手法にＪ３
けるａｍ処理がＣＰＵの能力に比べ困難であれば、回動
走査手段を２対設置Ｊで、いわゆる三角測量の方式をと
ることもｉ’ｉＪ能Ｃある。 さらに、以」−説明した実施例ひは、移動体どして飛行
ａ１を例にあげ〔説明したが、この発明（よ飛ｆＴＩｍ
に限らず、地上を走行する物体であればいかなるものに
も適用することが１１能ぐある。たとえば、白妨車や、
ゴルフ揚におけるゴルフｈ−トや、構内の各種運搬１■
つ、盲人を自動的に訓Ｓするための誘導ワゴン亡、自ｖ
Ｊ１ｎ除機や、各種農業機器や、建設ｎ器等にも適用り
ることができる。 ［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、極めてｍ単かつ安価
な構成により、正確に移動体の８棚位置ＩＩｆ／ｆｉを
検知することができる。また、この発明を採用するにあ
たって、移動体を改造する必要が【よとんどないので、
極めて実現性の＾いものである。
第１図はこの発明の一実施例の移動体位置検知システム
の概略を示す図解図である。 第２図は第１図に示す光反射手段への外１ｇ斜視図であ
る。 第３図は第１図に示す回動走査手段３の内部構成を示す
図である。 第４図はこの発明に用いられる電気回路の一例を示す概
略１０ツク図である。 第５図〜第８図はそれぞれこの発明の一実施例を用いで
行なわれる位置検知のための手法を説明するための幾何
学図ひある。 図において、１は飛行機、△、Ｂ、Ｃ＄よ光反射手段、
２は空港ビルの壁面、３ （３’ 、３” ）は回動走
査手段、４は光ビーム、３Ｃはレーザ光源、３ｄはハー
フミラ−１３ｅは拡散レンズ、３ｆは受光器、３ｇは［
−タ、３１）はエンコーダ、９はｃｐｕ、ｉｏはＲＯＭ
、１１はＲＡＭを示す。
の概略を示す図解図である。 第２図は第１図に示す光反射手段への外１ｇ斜視図であ
る。 第３図は第１図に示す回動走査手段３の内部構成を示す
図である。 第４図はこの発明に用いられる電気回路の一例を示す概
略１０ツク図である。 第５図〜第８図はそれぞれこの発明の一実施例を用いで
行なわれる位置検知のための手法を説明するための幾何
学図ひある。 図において、１は飛行機、△、Ｂ、Ｃ＄よ光反射手段、
２は空港ビルの壁面、３ （３’ 、３” ）は回動走
査手段、４は光ビーム、３Ｃはレーザ光源、３ｄはハー
フミラ−１３ｅは拡散レンズ、３ｆは受光器、３ｇは［
−タ、３１）はエンコーダ、９はｃｐｕ、ｉｏはＲＯＭ
、１１はＲＡＭを示す。
Claims (14)
- （１）２次元平面における移動体の座標位置を検知する
システムであつて、 前記移動体には少なくとも異なる３点に光反射手段が設
けられ、 前記各光反射手段は、入射光をその入射角度と同じ角度
で反射する光学的性質を有しており、前記移動体外に設
けられ、光ビームを水平方向に回動走査させるための回
動走査手段、 前記回動走査手段に関連して設けられ、当該回動走査手
段から発射されて前記光反射手段に反射された光を検知
する受光器、 前記受光器の出力が得られたときの前記回動走査手段の
光ビーム走査角度を検知する角度検知手段、および 前記角度検知手段の検知結果と、前記各光反射手段の相
互の位置関係とに基づいて、前記移動体の位置を演算す
る演算手段を備える、移動体の位置検知システム。 - （２）前記回動走査手段は、所定の開き角で垂直方向に
拡がる面状の光ビームを水平方向に回動走査させること
を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の移動体の位
置検知システム。 - （３）或る基準位置に対する移動体の離隔位置を検知す
るシステムであつて、 前記移動体には少なくとも１個の光反射手段が設けられ
、 前記光反射手段は入射光をその入射角度と同じ角度で反
射する光学的性質を有しており、前記移動体外に設けら
れ、光ビームを垂直方向に回動走査させるための回動走
査手段、 前記回動走査手段に関連して設けられ、当該回動走査手
段から発射されて前記光反射手段に反射された光を検知
する受光器、および 前記受光器の出力が得られたときの前記回動走査手段の
光ビーム走査角度を検知する角度検知手段、および 前記角度検知手段の検知結果と、前記光反射手段の高さ
と、前記回動走査手段の高さとに基づいて、前記基準位
置に対する前記移動体の離隔距離を演算する演算手段を
備える、移動体の位置検知システム。 - （４）前記回動走査手段は、所定の開き角で水平方向に
拡がる面状の光ビームを垂直方向に回動走査させること
を特徴とする、特許請求の範囲第３項記載の移動体の位
置検知システム。 - （５）或る基準コースに対する移動体のずれ位置を検知
するシステムであって、 前記移動体には、少なくとも１個の光反射手段が設けら
れ、 前記光反射手段は入射光をその入射角度と同じ角度で反
射する光学的性質を有しており、前記移動体外に設けら
れ、光ビームを水平方向に回動走査させるための第１の
回動走査手段、前記第１の回動走査手段に関連して設け
られ、当該第１の回動走査手段から発射されて前記光反
射手段に反射された光を検知する第１の受光器、前記第
１の受光器の出力が得られたときの前記第１の回動走査
手段の光ビーム走査角度を検知する第１の角度検知手段
、 前記或る基準位置と前記移動体との離隔距離を検知する
離隔距離検知手段、および 前記第１の角度検知手段の検知結果と、前記離隔距離検
知手段の検知結果とに基づいて、前記基準コースに対す
る移動体のずれ位置を演算する第１の演算手段を備える
、移動体の位置検知システム。 - （６）前記第１の回動走査手段は、所定の開き角で垂直
方向に拡がる面状の光ビームを水平方向に回動走査させ
ることを特徴とする、特許請求の範囲第５項記載の移動
体の位置検知システム。 - （７）前記離隔距離検知手段は、 光ビームを垂直方向に回動走査させるための第２の回動
走査手段と、 前記第２の回動走査手段に関連して設けられ、当該第２
の回動走査手段から発射されて前記光反射手段に反射さ
れた光を検知する第２の受光器と、前記第２の受光器の
出力が得られたときの前記第２の回動走査手段の光ビー
ム走査角度を検知する第２の角度検知手段と、 前記第２の角度検知手段の検知結果と、前記光反射手段
の高さと、前記第２の回動走査手段の高さとに基づいて
、前記或る基準位置に対する前記移動体の離隔距離を演
算する第２の演算手段とを含む、特許請求の範囲第５項
または第６項記載の移動体の位置検知システム。 - （８）前記第２の回動走査手段は、所定の開き角で水平
方向に拡がる面状の光ビームを垂直方向に回動走査させ
ることを特徴とする、特許請求の範囲第７項記載の移動
体の位置検知システム。 - （９）前記第１および第２の回動走査手段は、互いに近
接して設けられている、特許請求の範囲第７項または第
８項記載の移動体の位置検知システム。 - （１０）前記第１および第２の回動走査手段は、１つの
回動走査手段として構成されている、特許請求の範囲第
７項または第８項記載の移動体の位置検知システム。 - （１１）前記移動体の高さ位置および基準コースに対す
るずれ位置の少なくともいずれか一方を検知するシステ
ムであって、 前記移動体には少なくとも異なる２点に光反射手段が設
けられ、 前記各光反射手段は入射光をその入射角度と同じ角度で
反射する光学的性質を有しており、前記移動体外に設け
られ、垂直方向に光ビームを回動走査させるための第１
の回動走査手段、前記第１の回動走査手段に関連して設
けられ、当該第１の回動走査手段から発射されて前記光
反射手段に反射された光を検知する第１の受光器、前記
第１の受光器の出力が得られたときの前記第１の回動走
査手段の光ビーム走査角度を検知する第１の角度検知手
段、 前記移動体外に設けられ、光ビームを水平方向に回動走
査させるための第２の回動走査手段、前記第２の回動走
査手段に関連して設けられ、当該第２の回動走査手段か
ら発射されて前記光反射手段に反射された光を検知する
第２の受光器、前記第２の受光器の出力が得られたとき
の前記第２の回動走査手段の光ビーム走査角度を検知す
る第２の角度検知手段、および 前記第１および第２の角度検知手段の検知結果と、前記
第１および第２の回動走査手段の高さと、前記各光反射
手段の相互の位置関係とに基づいて、前記移動体の高さ
位置および前記基準コースに対するずれ位置の少なくと
もいずれか一方を演算する演算手段を備える、移動体の
位置検知システム。 - （１２）前記第１の回動走査手段は、所定の開き角で水
平方向に拡がる面状の光ビームを垂直方向に回動走査さ
せ、 前記第２の回動走査手段は、所定の開き角で垂直方向に
拡がる面状の光ビームを水平方向に回動走査させること
を特徴とする、特許請求の範囲第１１項記載の移動体の
位置検知システム。 - （１３）前記第１および第２の回動走査手段は、互いに
近接して設けられる、特許請求の範囲第１１項または第
１２項記載の移動体の位置検知システム。 - （１４）前記第１および第２の回動走査手段は、１つの
回動走査手段として構成されている、特許請求の範囲１
１項または第１２項記載の移動体の位置検知システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9316486A JPS62249010A (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | 移動体の位置検知システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9316486A JPS62249010A (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | 移動体の位置検知システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62249010A true JPS62249010A (ja) | 1987-10-30 |
Family
ID=14074928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9316486A Pending JPS62249010A (ja) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | 移動体の位置検知システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62249010A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58201080A (ja) * | 1982-05-19 | 1983-11-22 | Toshihiro Tsumura | 移動体の位置検出方法 |
| JPS5967476A (ja) * | 1982-05-27 | 1984-04-17 | Toshihiro Tsumura | 移動体の位置検知装置 |
-
1986
- 1986-04-21 JP JP9316486A patent/JPS62249010A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58201080A (ja) * | 1982-05-19 | 1983-11-22 | Toshihiro Tsumura | 移動体の位置検出方法 |
| JPS5967476A (ja) * | 1982-05-27 | 1984-04-17 | Toshihiro Tsumura | 移動体の位置検知装置 |
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