KR20010015142A - 이동체의 위치특정방법 및 장치 - Google Patents

이동체의 위치특정방법 및 장치 Download PDF

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KR20010015142A
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하타다 후미오
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타카시 후쿠나가
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Abstract

본 발명은, 무인 반송차 시스템에서의 무인반송차등의 이동체의 위치를 특정하는 이동체의 위치특정방법 및 그 실시에 사용하는 이동체의 위치특정장치에 관한 것으로,
이동체로부터 3개 이상의 광 반사수단으로 광을 조사하고, 각 광 반사수단에 의한 반사광을 이동체로 수광한 때의 수광 각도를 측정하고, 수광 각도 및 광 반사수단의 위치에 의거하여 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 특정하는 이동체의 위치특정장치에 있어서, 3개 이상의 광 반사수단 중에서 소정수의 광 반사수단의 조합을 생성하는 조합생성수단과, 조합생성수단에 의해 생성된 각 조합에 대하여, 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 각각 측량하는 측량수단과, 각 조합에서의 어느 것인가 3개의 광 반사수단간의 2개의 수광각도차를 연산하는 각도차연산수단과, 각도차연산수단에 의해 연산된 2개의 수광각도차의 측정오차에 대한 이동체의 위치의 제 1 방향성분에 관련한 값의 변화율, 또는 이동체의 위치의 제 2 방향성분에 관련한 값의 변화율이 가급적 작은 조합을 선택하는 선택수단을 구비하여, 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 제 1 또는 제 2 방향성분에 관련한 값 및 이동방향에 의거하여, 이동체의 위치 및 이동방향을 특정하도록 이루어진 것으로,
광 반사수단의 배치 패턴 및 거리등에 좌우되지 않고, 수광각도의 측정오차에 영향을 받기 어려운 해 (이동체의 위치 및 이동방향)를 얻을 수 있다.

Description

이동체의 위치특정방법 및 장치{POSITION DETERMINING METHOD FOR MOVING BODY AND APPARATUS USING THE METHOD}
본 발명은, 예를들면 무인 반송차 시스템에서의 무인반송차등의 이동체의 위치를 특정하는 이동체의 위치특정방법 및 그 실시에 사용하는 이동체의 위치특정장치에 관한 것이다.
근래, 공장, 창고등의 부지내에서 사용되는 무인 반송차 시스템에서 채용되고 있는 레이저 가이드식 AGV(Automatic Guided Vehicle), 소위 LGV(Laser Guided Vehicle)은, 벽면의 광 반사수단에 레이저 광을 반사시키어 네비게이션을 행하기 위하여, 바닥면으로의 유도선의 설치, 유도테이프의 부착이라고 하는 공사가 불필요하고, 반송 레이아웃의 변경에 유연하게 대응가능한 시스템으로서 평가가 높다.
도 1 은, 일본국 특개평 9-105628호 공보에 개시되어 있는 이동체의 위치특정장치의 전체 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2 는, 그 블록도이다. 도 1 및 도 2에 있어서, T는 LGV로서 구성된 이동체(T)이고, 이동체(T) 자체가, 부지내의 벽면의 동일 높이에 부착된 3개소 이상의 광 반사수단(A), (B), …(도 1 및 도 2에 있어서는, 3개의 광 반사수단 (A), (B), (C)를 나타내고 있다)으로부터의 반사광에 의거하여 삼각측량을 행함에 의해, 이들장치(이동체)의 위치를 특정하는 위치특정장치의 기능을 겸비하고 있다.
광 반사수단 (A), (B), (C)는, 재복귀성 반사판으로 구성되고, 이동체(T)가 주행하는 범위내의 벽면에 3개 이상이 설치되어 있다.
이동체(T)는, 상자형상으로 구성된 대차(10)의 상면에 선회탑(20)을 구비하고 있다. 선회탑(20)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 광 반사수단 (A), (B), (C)의 설치 높이에 맞추어 수평으로 레이저 광을 출사하고, 광 반사수단 (A), (B), (C)에 의해 반사되는 레이저 광을 수광하는 레이저 투수광 유니트(21)을 구비하고 있다.
한편, 대차(10)내에는, CPU(11), 전동모터(12), 로터리엔코더(13), 각도연산부(14), 메모리(15), 설정정보 데이타베이스(16)등이 설치되어 있다.
CPU(11)는, 전술한 레이저 투수광 유니트(21)를 제어할뿐만 아니라, 모터(12)를 제어하는 한편, 메모리(15) 및 설정정보 데이터베이스(16)에 기억되어 있는 정보에 의거하여 이동체(T)의 위치 및 이동방향을 후술하는 바와 같이 연산하도록 되어 있다.
전동모터(12)는, 레이저 투수광 유니트(21)를 내장한 선회탑(20)을 한 방향으로 회전시키고, 이것에 의해 레이저 광을 수평방향의 전 주위에 걸쳐서 조사시키도록 되어 있다.
로터리엔코더(13)는, 선회탑(20)의 회전위치를 검출하는 것이고, 레이저 투수광 유니트(21)에 의한 레이저 광의 수광각도(또는 조사각도)을 검출가능하도록 되어 있다.
각도연산부(14)는, 로터리엔코더(13)가 검출한 각도정보를 CPU(11)에서 처리가능한 형식으로 변환하고, 변환결과를 메모리(15)에 기억시킨다.
메모리(15)는, 각도연산부(14)로부터 주어진 각도정보를 기억함과 함께, CPU(11)에서의 처리에 수반하는 일시적인 데이터를 기억한다.
설정정보 데이터베이스(16)는, 광 반사수단 (A), (B), (C)이 부착되어 있는 위치정보이외에, 후술하는 여러 설정정보를 미리 기억하고 있다.
종래의 이동체의 위치특정장치는 이상과 같은 하드웨어 구성을 갖고 있고, CPU(11)로부터의 지시에 응하고, 전동모터(12)가 선회탑(20)을 기준방향(통상은 이동체(T)의 전방 또는 이동방향)으로부터 한 방향으로 1회전 선회시킴과 함께, 레이저 투수광 유니트(21)로부터 레이저 광을 출사한다. 출사된 레이저 광은, 광 반사수단 (A), (B), (C)의 어느 것인가에 입사된 경우에만 반사되고, 반사광은 입사방향, 즉 이동체(T)의 방향으로 반사된다.
광 반사수단 (A), (B), (C)의 어느 것인가에 의해 반사된 레이저 광은, 레이저 투수광 유니트(21)에 의해 수광되고, 수광된 때의 레이저 광의 전기 기준방향으로부터의 각도, 즉 광 반사수단 (A), (B), (C)의 어느 것인가의 각도가 로터리엔코더(13)에 의해 검출되고, 검출결과가 각도연산부(14) 및 메모리(15)를 거쳐서 CPU(11)에 주어진다.
CPU(11)는, 예를들면 외부장치로부터 주어진 이동체(T)의 개략 위치정보와, 메모리(15)에 기억된 각도정보에 의거하여 설정정보 데이터베이스(16)를 참조하고, 반사광이 어느 광 반사수단 (A), (B), (C)로부터의 것인가를 식별한다. CPU(11)는, 식별한 광 반사수단 (A), (B), (C)의 위치정보를 설정정보 데이터베이스(16)로부터 읽어들이고, 읽어들인 결과와, 전술한 각도정보에 의거하여, 삼각측량에 의해 이동체(T)의 위치 및 이동방향을 연산하도록 되어 있다.
또한, 연산결과로서의 이동체(T)의 위치 및 이동방향은, 예를들면 이동체(T)의 주행을 제어하는 외부장치에 통신등에 의해 주어져서 이동되도록 되어 있다.
다음으로, 삼각측량에 따른 이동체(T)의 위치 및 이동방향을 특정하는 원리를 설명한다.
도 3은, 삼각측량에 의한 이동체(T)의 위치 및 이동방향을 특정하는 원리를 설명하기 위한 설명도이다. 이 원리는, 일본국 특개소 59-67476호 공보에 잘 개시되어 있다. 도 3에 있어서, 최종적으로 구하는 것은, 이동체(T)의 위치 및 이동방향이다. 그리고, 이동체(T)의 위치는, 도 3에 나타낸 바와 같이 임의로 설정된 x y 직각좌표계(절대좌표계)에서의 위치(xt, yt)로서 구하여진다.
또한, 이동체(T)의 이동방향은, y축(바람직하게는 동서남북의 어느 것인가의 방위)으로부터의 각도(단, 여기서는 y축으로부터 반시계방향을 (+)로하고 있다)로서 구하여진다.
전술한 바와 같이, 이동체(T)와는 떨어져서 3개의 광 반사수단 (A), (B), (C)이 설치되어 있고, 이들의 광 반사수단 (A), (B), (C)으로는 이동체(T)로부터 레이저 광이 주사된다. 따라서, 이동체(T)로부터 출사된 레이저 광은, 광 반사수단 (A), (B), (C)으로, 예를들면 (B), (C), (A)의 순서로 입사되고, 광 반사수단 (A), (B), (C)은, 이동체(T)로부터 입사된 광을 입사방향, 즉 이동체(T)의 방향으로 재복귀 반사한다.
따라서, 이동체(T)에서는, 광 반사수단 (A), (B), (C)으로부터 순차로 반사되는 레이저 광을 수광하고, 그 경우의 레이저 광의 투광방향을 측정함에 의해, 이동체(T)를 중심으로 하는 광 반사수단 (A), (C)의 열림각과, 광 반사수단 (B), (C)의 열림각를 알 수 있다.
여기서, 이동체(T), 광 반사수단 (A), (C)에 착안하면, 이들의 3점을 지나는 1개의 원 (1)을 그릴 수 있다. 원(1)의 궤적을 나타내는 방정식은, 광 반사수단 (A), (C)의 위치와, 그 열림각에 의해 용이하게 구할 수 있다. 왜냐하면, 어떤 점으로부터 본 광 반사수단 (A), (C)의 열림각이인 경우, 그 어떤 점은, 반드시 원(1)상에 위치할 것이기 때문이다. 즉, 동일 원상의 다른 3 점 중에서 2 점의 위치와 다른 점에서 본 2 점의 열림각을 알면, 그 3 점을 지나는 원의 방정식을 구할 수 있다. 마찬가지로, 이동체(T)와, 광 반사수단 (B), (C)를 지나는 원(2)의 방정식도, 광 반사수단 (B), (C)의 위치와, 이동체(T)에서 본 광 반사수단 (B), (C)간의 그 열림각에 의해 용이하게 구할 수 있다.
이동체(T)의 위치는, 상술한 바와 같이 하여 구해진 원(1) 및 원(2)의 2개의 교점중의 하나로 구할 수 있고, 다른 하나는 광 반사수단(C)의 위치로 된다. 또한, 이동체(T)의 위치를 원(1)의 방정식과 원(2)의 방정식을 연립방정식으로서 구할 수도 있다.
광 반사수단 (A), (B), (C)의 위치는, 이들을 벽면에 부착한 때에 미리 측정되고, 설정정보 데이터베이스(16)에 기억되어 있다. 또한, 이동체(T)의 이동방향은, 이동체(T)의 위치를 구할 수 있다면, 후술하는 바와 같이 용이하게 구할 수 있다.
이어서, 이동체(T)의 위치(xt, yt) 및 이동방향의 구체적인 연산원리에 관하여 상술한다. 먼저, 이동체(T)에 관한 이하의 정보는 이미 알려져 있다. 단,A,B, LA, LB는, 광 반사수단 (A), (B), (C)의 위치로부터 각각 연산하여 구할 수도 있다.
(xa, ya) : 광 반사수단 A 의 (절대좌표) 위치
(xb, yb) : 광 반사수단 B 의 (절대좌표) 위치
(xc, yc) : 광 반사수단 C 의 (절대좌표) 위치
εA : 광 반사수단 A 및 C 를 연결한 선분이 x축과 이루는 각도
εB : 광 반사수단 B 및 C 를 연결한 선분이 x축과 이루는 각도
LA : 광 반사수단 A 및 C 간의 거리
LB : 광 반사수단 B 및 C 간의 거리
먼저, 이동체(T)로부터의 레이저 광의 주사에 의해 이동체(T)의 이동방향에 대한 광 반사수단 (A), (B), (C)으로부터의 수광각도 θA, θB, θC 가 각각 측정된다. 이어서, 이동체(T)로부터 본 광 반사수단 (A), (C)의 열림각과, 이동체(T)로부터 본 광 반사수단 (B), (C)의 열림각이 식(1) 및 식(2)에 의해 구해진다.
= │θA - θC │ … (1)
= │θB - θC │ … (2)
또한, 원(1) 및 원(2)의 반경A 및B 는, 식(3) 및 식(4)에 의해 구해진다.
A = ( LA/2 ) cosec…(3)
B = ( LB/2 ) cosec…(4)
여기서, 연산을 단순화하기 위해, 광 반사수단(C)을 원점(O, O)으로 하는 XY(상대) 좌표계로 생각한다. XY 좌표계에서의 원(1)의 중심 OA의 좌표(XA, YA)는, 식(5) 및 식(6)에 의해 구해진다.
XA = -A sin ( εA +) …(5)
XA =A cos ( εA +) …(6)
XY 좌표계에서의 원(2)의 중심OB의 좌표(XB, YB)도 마찬가지로 하여 식(7) 및 식(8)에 의해 구해진다.
XB = -B sin ( εB -) …(7)
XB =B cos ( εB -) …(8)
여기서, 원(1) 및 원(2)의 중심간의 거리를 R로 하면, 그 2제곱을 식(9)으로서 나타낼 수 있다.
R2= ( YB - YA )2+ ( XB - XA )2…(9)
또한, 여기서, 임시로 다음과 같은 XY를 설정한다.
XY = XA ·YB - XB·YA …(10)
상술한 식(9) 및 식(10)을 이용하여 XP 및 YP 의 위치를 구하면, 식(11) 및 식(12)와 같이 된다.
XP = ( YB - YA ) XY / R2… (11)
YP = ( XA - XB ) XY / R2…(12)
따라서, xy 좌표계에서의 이동체(T)의 위치(xt, yt)는, 식(13) 및 식(14)가 된다
xt = xc + 2XP …(13)
yt = yc + 2YP …(14)
단,
LA ={ ( xa - xc )2+ ( ya - yc )2} …(15)
LB ={ ( xb - xc )2+ ( yb - yc )2} …(16)
A = tan-1{ ( yc - ya ) / ( xc - xa ) } …(17)
B = tan-1{ ( yb - yc ) / ( xb - xc ) } …(18)
이어서, 이동체(T)의 이동방향을 구한다. 먼저, 이동체(T) 및 광 반사수단 (A)을 연결한 선분과 x 축이 이루는 각도가 식(19)에 의해 구해진다.
= tan-1{ ( yt - ya ) / ( xt - xa ) } …(19)
여기서, θA ++ ( -) = 3 / 2 π이므로, 이동체(T)의 이동방향은, 식(20)에 의해 구해진다. 여기서, 이동방향은, 전술한 바와 같이 반시계방향을 (+) 로하고 있으므로 (-)으로 표현되고 있다.
= -3 / 2π + θA +…(20)
이상 설명한 삼각측량에 따른 원리를 이용하여 얻어지는 이동체(T)의 위치 ( xt , yt ) 및 이동방향에는, 로터리엔코더(13)에서 광 반사수단 (A), (B), (C)으로부터의 수광각도 θA , θB , θC를 검출하는 때의, 로터리엔코더(13)의 각도분해능에 상당하는 검출정도에 기인하는 오차가 포함된다. 그리고, 이 오차의 크기는, 이동체(T)(보다 상세하게는 예를들면 레이저투수광유니트(21))로부터 광 반사수단 (A), (B), (C)까지의 거리 및 각도(수광각도)라는 광 반사수단 (A), (B), (C)의 배치 패턴에 의해 영향을 받는다. 현실적으로는, 3개 보다 많은 광 반사수단 (A), (B), …이 설치되고, 이들 다수의 광 반사수단 (A), (B), …를 이용하여 전술한 원리로서 얻어지는 복수의 해(解)중에서, 가장 오차가 작은 해를 구할 필요가 있다.
이것은, 이들 복수의 해의 평균치를 채용하는 것, 서로의 거리가 가장 작은 3개의 광 반사수단의 조합에 의해 얻어지는 해를 채용하는 것, 또는 정삼각형에 가까운 배치의 광 반사수단의 조합에 의해 얻어지는 해를 채용하는 것 등에 의해 이루어지고 있다.
그런데, 상술한 종래의 이동체의 위치특정장치에 있어서는, 광 반사수단이 배치되는 거리 및 각도는 여러 가지이고, 배치 패턴에 의해서는 대단히 큰 오차가 생기는 일이 있으므로, 고정도의 위치특정장치는 기대할 수 없었다.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 3개 이상의 광 반사수단 중에서 소정수의 광 반사수단을 선택하는 각 조합에 대하여, 이동체의 위치 및 이동방향을 전술한 바와 같이 삼각측량에 의해 구하고, 구해진 복수의 해에 관하여, 각 조합에서의 어느 것인가 3개의 광 반사수단간의 2개의 수광각도차(예를들면 열림각,)의 측정오차에 대한, 제 1 방향성분(예를들면 x 또는 X 방향성분)의 변화율, 제 2 방향성분(예를들면 y 또는 Y 방향성분)과의 어느 것인가가 가급적 작게 되는 조합으로부터 제 1 또는 제 2 방향성분 및 이동방향을 선택하고, 선택결과에 의거하여 이동체의 위치 및 이동방향을 특정함에 의해, 광 반사수단의 배치 패턴 및 거리등에 좌우되지 않고, 수광각도의 측정오차에 영향받기 어려운 해(이동체의 위치 및 이동방향)를 얻을 수 있는 이동체의 위치특정방법 및 그 실시에 사용하는 이동체의 위치특정장치를 제공함에 있다.
제 1 발명에 관한 이동체의 위치특정방법은, 이동체로부터 3개 이상의 광 반사수단으로 광을 조사하고, 각 광 반사수단에 의한 반사광을 전기 이동체로 수광한 때의 수광 각도를 측정하고, 수광 각도 및 광 반사수단의 위치에 의거하여 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 특정하는 이동체의 위치특정방법에 있어서, 전기 3개 이상의 광 반사수단 중에서 소정수의 광 반사수단을 선택하는 각 조합에 대하여, 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 각각 구하고, 각 조합에서의 어느 것인가 3개의 광 반사수단간의 2개의 수광각도차를 구하고, 상기의 2개의 수광각도차의 측정오차에 대한 전기 이동체의 위치의 제 1 방향성분에 관련한 값의 변화율, 또는 전기 이동체의 위치의 제 2 방향성분에 관련한 값의 변화율이 가급적 작은 조합에서의 전기 제 1 또는 제 2 방향성분에 관련한 값 및 이동방향에 의거하여, 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 특정하는 것을 특징으로 한다.
제 2 발명에 관한 이동체의 위치특정장치는, 이동체로부터 3개 이상의 광 반사수단으로 광을 조사하고, 각 광 반사수단에 의한 반사광을 전기 이동체로 수광한 때의 수광 각도를 측정하고, 수광 각도 및 광 반사수단의 위치에 의거하여 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 특정하는 이동체의 위치특정장치에 있어서, 전기 3개 이상의 광 반사수단 중에서 소정수의 광 반사수단의 조합을 생성하는 조합생성수단과, 상기의 조합생성수단에 의해 생성된 각 조합에 대하여, 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 각각 측량하는 측량수단과, 각 조합에서의 어느 것인가 3개의 광 반사수단간의 2개의 수광각도차를 연산하는 각도차연산수단과, 상기의 각도차연산수단에 의해 연산된 상기의 2개의 수광각도차의 측정오차에 대한 전기 이동체의 위치의 제 1 방향성분에 관련한 값의 변화율, 또는 전기 이동체의 위치의 제 2 방향성분에 관련한 값의 변화율이 가급적 작은 조합을 선택하는 선택수단을 구비하여, 상기의 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 전기 제 1 또는 제 2 방향성분에 관련한 값 및 이동방향에 의거하여, 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 특정하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
제 3 발명에 관한 이동체의 위치특정장치는, 제 2 발명의 이동체의 위치특정장치에 있어서, 전기 선택수단이, 전기 측정오차에 대한 전기 제 1 방향성분에 관련한 값의 변화율이 가급적 작은 조합을 선택하는 제 1 선택수단과, 전기 측정오차에 대한 전기 2 방향성분에 관련한 값의 변화율이 최소로 되는 조합을 선택하는 제 2 선택수단을 구비하고, 전기 제 1 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 전기 제 1 방향성분에 관련한 값 및 전기 2 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 전기 제 2 방향성분에 관련한 값에 의거하여 전기 이동체의 위치를 특정하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
제 4 발명에 관한 이동체의 위치특정장치는, 제 3 발명의 이동체의 위치특정장치에 있어서, 전기 제 1 및 제 2 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 이동방향의 평균치에 의거하여 전기 이동체의 이동방향을 특정하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
이어서, 본 발명의 원리를 설명한다.
전술한 이동체(T)의 (절대좌표) 위치( xt, yt )의 해를 얻는 식(13) 및 식(14)에 있어서, 전기 해에 오차를 발생시키는 직접적인 요인이라고 생각되는 것은, XP, YP 이다.
그래서, 본 발명에서는, 로터리엔코더(13)와 같은 수광각도 검출기의 검출오차를 감안하고, 열림각,의 검출오차에 대한 변화율이 가급적 작게 되는 광 반사수단의 조합을 얻고, 이 조합으로부터 얻어지는 이동체(T)의 위치( xt , yt )를 오차가 가급적 작은 해로서 채용하는 것이다. 또, 이하에 있어서는, 전기 변화율이 최소가 되는 광 반사수단의 조합을 얻음에 의해, 전기 오차가 최소로 되는 해를 얻는 것으로서 설명한다.
먼저, 열림각도,의 검출 오차에 대한 변화율이 최소가 되는 광 반사수단의 조합을 얻기 위해, 각각의 열림각,의 검출 오차에 대한 XP, YP 의 변화율(여기서는 파라메터라 한다)을 구한다.
XP /
= (XP /XA ) (XA / ) + (XP /YA ) (YA / )
= [ ( YB - YA ) ( YB - 2YP ) (XA / ) + { ( YB - YA )
( 2XP - XB ) - XY } (YA / ) ] / R2…(21)
XP /
= (XP /XB ) (XB / ) + (XP /YB ) (YB / )
= [ ( YB - YA ) ( 2YP - YA ) (XB / ) + { ( YB - YA )
( XA - 2XP ) + XY } (YB / ) ] / R2…(22)
YP /
= (YP /XA ) (XA / ) + (YP /YA ) (YA / )
= [ { ( XA - XB ) ( YB - 2YP ) + XY } (XA / ) + ( XA - XB )
( 2XP - XB ) (YA / ) ] / R2…(23)
YP /
= (YP /XB ) (XB / ) + (YP /YB ) (YB / )
= [ { ( XA - XB ) ( 2YP - YA ) - XY } (XB / ) + ( XA - XB )
( XA - 2XP ) (YB / ) ] / R2…(24)
단,
XA /
= - ( LA / 2) { cos (A +) sin- sin (A +) cos}
/ sin2 …(25)
YA /
= ( LA / 2) { - sin (A +) sin- cos (A +) cos}
/ sin2 …(26)
XB /
= - ( LB / 2) { cos (B +) sin+ sin (B -) cos}
/ sin2 …(27)
YB /
= - ( LB / 2) { sin (B -) sin- cos (B -) cos}
/ sin2 …(28)
이들의 파라메터를 사용하고, 예를들면 다음에 나타내는 평가방법으로 각 이동체(T)의 위치( xt , yt ) 및 이동방향을를 구한다.
1) xt, yt 최대오차가 최소가 되는 최적의 해를 구하는 경우의 평가함수 H 는 (29)식으로 표현되고, H 가 최소가 되는 해( xj , xj ,j )를 선택한다. 또, 이하에 있어서 j는 광 반사수단의 조합 수를 나타낸다.
H = Max ( │XP / │, │XP / │, │YP / │,
│YP / │ …(29)
2) xt, yt 오차의 2 제곱 합이 최소가 되는 최적의 해를 구하는 경우의 평가함수 H 는 (30)식, (31)식 및 (32)식 등으로 표현되고, H 가 최소가 되는 해( xj , yj ,j )를 선택한다.
H ={ (XP / )2+ (XP / )2+ (YP / )2
+ (YP / )2} …(30)
H ={ Max (XP / ,XP / )2+ Max (YP / ,
YP / )2} …(31)
H = │XP / │+ │XP / │+ │YP / │+
│YP / │ …(32)
3) x 위치에 중점(重點)을 둔 최적 해를 구하는 경우의 평가함수 H 는 (33)식으로 표현되고, H 가 최소가 되는 해( xj , yj ,j )를 선택한다.
H = Max ( │XP / │, │XP / │) …(33)
4) y 위치에 중점(重點)을 둔 최적 해를 구하는 경우의 평가함수 H 는 (34)식으로 표현되고, H 가 최소가 되는 해해( xj , yj ,j )를 선택한다.
H = Max ( │YP / │, │YP / │) …(34)
또한, 이상의 평가방법을 임의로 조합하여 얻어진 복수의 해( xj , yj ,j )의 평균치를 선택하도록 하여도 좋고, 또한 예를들면 후술하는 실시의 형태에도 나타낸 바와 같이, 평가방법 3)으로 얻어진 해의 xj 및j 를 선택함과 함께, 평가방법 4)로 얻어진 해의 yj 및j 를 선택하고, 이들의 ( xj , yj )에 의해 이동체(T)의 위치로 하고, 특히, 얻어진 2개의j 의 평균치를 얻는 것에 의해 이동체(T)의 이동방향을 특정하도록 하여도 좋다.
또한, 이상에서 나타낸 방법에 있어서는, 이동체(T)의 위치로서 절대좌표에서의 위치를 구하도록 설명하였으나, 상대좌표에서의 위치 ( Xt , Yt )를 구하는 구성으로 하여도 관계없다.
특히, 제 1 및 제 2 방향성분을 각각 설정하기 위하여 이상에 있어서는, xy 절대좌표계 및 XY 상대좌표계와 같은 직교좌표계를 설정하여 설명하였으나, 이들과 같은 직교좌표계 이외의 기준축을 설정하여 이동체(T)의 위치 및 이동방향을 특정하도록 하여도 좋다.
따라서, 제 1 발명에 관한 이동체의 위치특정방법에 있어서는, 이동체로부터 3개 이상의 광 반사수단으로 광을 조사하고, 각 광 반사수단에 의한 반사광을 전기 이동체로 수광한 때의 수광 각도를 측정하고, 수광 각도 및 광 반사수단의 위치에 의거하여 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 특정하는 이동체의 위치특정방법에 있어서, 3개 이상의 광 반사수단 중에서 소정수(예를들면 3개)의 광 반사수단을 선택하는 각 조합에 대하여, 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 각각 구한다. 이 구하는 방법에 관하여는, 전술한 종래와 마찬가지의 방법이라도, 그 밖의 삼각측량에 의한 방법이라도 관계없다. 이어서, 각 조합에서의 어느 것인가 3개의 광 반사수단간의 2개의 수광각도차를 구하고, 상기의 2개의 수광각도차(예를들면 열림각,)의 측정오차에 대한 이동체의 위치의 제 1 방향성분에 관련한 값(예를들면 XP)의 변화율, 또는 이동체의 위치의 제 2 방향성분에 관련한 값(예를들면 YP)의 변화율이 가급적 작은 조합에서의 전기 제 1 또는 제 2 방향성분에 관련한 값 및 이동방향에 의거하여, 이동체의 위치 및 이동방향을 특정하는 구성으로, 광 반사수단의 배치 패턴 및 거리등에 좌우되지 않고, 수광각도의 측정오차에 영향받기 어려운 최적 해를 얻을 수 있다.
또한, 제 2 발명에 관한 이동체의 위치특정장치에 있어서는, 이동체로부터 3개 이상의 광 반사수단으로 광을 조사하고, 각 광 반사수단에 의한 반사광을 이동체로 수광한 때의 수광 각도를 측정하고, 수광 각도 및 광 반사수단의 위치에 의거하여 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 특정하는 이동체의 위치특정장치에 있어서, 3개 이상의 광 반사수단 중에서 소정수(예를들면 3개)의 광 반사수단을 선택하는 조합을 조합생성수단에 의해 생성하고, 측량수단이, 생성된 각 조합에 대하여, 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 구한다. 이 구하는 방법에 관하여는, 제 1 발명과 마찬가지이다. 이어서, 각 조합에서의 어느 것인가 3개의 광 반사수단간의 2개의 수광각도차(예를들면 열림각,)를 각도차연산수단에 의해 연산하고, 연산된 2개의 수광각도차의 측정오차에 대한 이동체의 위치의 제 1 방향성분에 관련한 값(예를들면 XP)의 변화율, 또는 이동체의 위치의 제 2 방향성분에 관련한 값(예를들면 YP)의 변화율이 가급적 작은 조합을 선택수단에 의해 선택하고, 선택된 조합에서의 전기 제 1 또는 제 2 방향성분에 관련한 값 및 이동방향에 의거하여, 이동체의 위치 및 이동방향을 특정하는 구성으로 한 것이므로, 광 반사수단의 배치패턴 및 거리등에 좌우되지 않고, 수광각도의 측정오차에 영향받기 어려운 최적 해를 얻을 수 있다.
또한, 제 3 발명에 관한 이동체의 위치특정장치에 있어서는, 선택수단이, 2개의 수광각도차의 측정오차에 대한 제 1 방향성분에 관련한 값의 변화율이 가급적 작은 조합을 선택하는 제 1 선택수단과, 2개의 수광각도차의 측정오차에 대한 2 방향성분에 관련한 값의 변화율이 최소로 되는 조합을 선택하는 제 2 선택수단을 구비하고, 제 1 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 제 1 방향성분에 관련한 값 및 제 2 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 제 2 방향성분에 관련한 값에 의거하여 이동체의 위치를 특정하는 구성으로 한 것이므로, 이들 2개의 선택수단에 의해 예를들면 직교방향성분으로서 각각 설정된 제 1 및 제 2 방향성분의 양자를 얻을 수 있고, 이것에 의해 이동체의 위치를 보다 용이하게 특정할 수 있다.
특히, 또한, 제 4 발명에 관한 이동체의 위치특정장치에 있어서는, 제 1 및 제 2 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 2개의 이동방향의 평균치에 의거하여 이동체의 이동방향을 특정하는 구성으로 한 것이므로, 2개의 선택수단에 의해 각각 얻어진 해의 평균치를 전기 이동방향의 최적해로 할 수 있어, 해의 신뢰성이 높다.
도 1 은 일본국 특개평 9-105628호 공보에 개시되어 있는 이동체의 위치특정장치의 전체 구성을 나타내는 사시도
도 2 는 도 1에 나타낸 이동체의 위치특정장치의 전체구성을 나타낸 블록도
도 3 은 삼각측량에 따른 이동체의 위치 및 이동방향을 특정하는 원리를 설명하기 위한 설명도
도 4 는 및 도 5 는 본 발명에 관한 이동체의 위치특정장치에서의 이동체의 위치 및 이동방향의 검출에 수반하는 CPU의 처리내용을 도시한 흐름도
도 6 은 및 도 7 은 본 발명에 관한 이동체의 위치특정장치의 검증에 이용한 이동체(T)에 대한 광 반사수단의 배치구성의 주요 패턴을 나타낸 모식도
도 8 은, 이동체 및 광 반사수단의 위치관계의 조합과, 각 조합에서의 각도(ε+)와의 관계를 설명하기 위한 설명도
도 9 및 도 10 은 이동체 및 광 반사수단의 위치관계와, 원리설명에서의 평가방법에 따른 연간결과(평가항목)와의 관계를 나타낸 도표
도 11은 도 9 및 도 10 에 나타낸 이동체 및 광 반사수단의 위치관계와, 각 위치관계의 조합의 평가항목중의 오차, 평가치의 절대치와의 관계를 나타낸 그래프
도 12 는 이동체 및 광 반사수단의 위치관계와, 원리설명에서의 평가방법에 따른 연간결과(평가항목)와의 관계를 나타낸 도표
도 13 은 도 12 에 나타낸 이동체 및 광 반사수단의 위치관계와, 각 위치관계의 조합의 평가항목중의 오차, 평가치의 절대치와의 관계를 나타낸 그래프
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
A, B, C : 광 반사수단 T : 이동체
10 : 대차 20 : 선회탑
11 : CPU 12 : 전동모터
13 : 로터리엔코더 14 : 각도연산부
15 : 메모리 16 : 데이타베이스
21 : 레이저투수광유니트
이하, 본 발명을, 그 실시예를 나타내는 도면에 의거하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에 관한 이동체의 위치특정장치의 구성은 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 이동체의 위치특정장치와 마찬가지의 하드웨어 구성을 갖고, CPU(11)에서의 처리내용이 상이할 뿐이다. 따라서, 동일부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 그 구성 및 작용의 상세한 설명을 생략한다.
도 4 및 도 5는, 본 발명에 관한 이동체의 위치특정장치에서의 이동체의 위치 및 이동방향의 검출에 수반하는 CPU(11)의 처리내용을 도시한 흐름도이다. 먼저, 전동모터(12)에 동작지시를 부여하여 선회탑(20)을 소정방향으로 회전시킴과 함께, 레이저 투수광유니트(21)를 온시킴에 의해 스캔을 행한다(스텝 1-1). 그리고 선회탑(20)이 1회전하여 360도 방향의 스캔이 완료된 후에, 광 반사수단 (A), (B) …으로부터의 수광각도를 메모리(15)로부터 판독하고(스텝 1-2), 판독한 결과와, 설정정보 데이터베이스(16)에 기억되어 있는 광 반사수단 (A), (B), …의 위치정보에 의거하여 광 반사수단 (A), (B), …의 식별을 행한다(스텝 1-3).
360도 스캔으로 검출한 모든 광 반사수단 (A), (B), …중에서 3개의 광 반사수단을 선택하는 조합의 번호를 나타낸 카운터(i)를 초기화하여, i = 1 로 한다(스텝 1-4).
또한, 카운터 i = 1, 2, …, n 으로 하여 두고, n 이 조합의 수의 합계를 나타낸다.
그리고, 제 i번째의 조합의 해의 연산에 이용되는 3개의 광 반사수단(여기서는 전술한 원리설명에 대응하여 임의로 Ai, Bi, Ci로 한다)을 선택하고(스텝 1-5), 각 광 반사수단으로부터의 수광각도( θAi, θBi, θCi )와, 설정정보 데이터베이스(16)로부터 판독된 위치정보( xa , ya ) i, ( xb , yb ) i, ( xc , yc ) i 의 각 정보에 의거하여 전술한 원리설명과 같이하여 이동체(T)의 위치(xi, yi) 및 이동방향i을 연산하여, 연산결과를 메모리(15)에 기억시키고(스텝 1-6), 카운터(i)에 1을 더한다(i=i+1) (스텝 1-7).
그리고, 모든 광 반사수단의 조합에 관하여 이동체(T)의 위치(xi, yi) 및 이동방향i 을 연산했는가 아닌가를, 카운터(i)의 값이 n (3개의 광 반사수단의 조합의 합계 수) 보다 큰가 아닌가로 판단하고(스텝 1-8), in 인 경우에는, 다음의 조합에 관하여 스텝 1-5부터의 처리를 반복한다.
한편, i > n 인 경우에는, 카운터(i)를 리셋트(i=1)하고(스텝 1-9), 전술한 원리설명에서의 평가방법 3)에 의거하여, x 위치에 중점(重点)을 둔 최적 해를 구하기 위한 평가함수 H 가 최소로 되는 해( xi , yi ,i )를 메모리(15)에 기억되어 있는 스텝 1-6의 연산결과로부터 선택하고, ( xj , yj ,j )로 한다(스텝 1-10).
이어서, 이번에는 전술한 원리설명에서의 평가방법 4)에 의거하여, y 위치에 중점을 둔 최적 해를 구하기 위한 평가함수 H 가 최소로 되는 해 ( xi , yi ,i )를 메모리(15)에 기억되어 있는 스텝 1-6의 연산결과로부터 선택하고, ( xk , yk ,k )로 하여(스텝 1-11), 카운터(i)에 1를 더한다(i=i+1)(스텝 1-12).
그리고, 모든 광 반사수단의 조합에 관하여 평가했는가 아닌가를, 카운터(i)의 값이 n 보다 큰가 아닌가로 판단하고(스텝 1-13), in 인 경우에는, 다음의 조합에 관하여 스텝 1-10부터의 처리를 반복한다.
한편, i > n 인 경우에는, 스텝 1-10, 1-11의 각각에서 최종적으로 얻어진 해 ( xj , yj ,j ), ( xk , yk ,k )에 의거하여, 이동체(T)의 x 방향위치를 xj, y 방향위치를 yk 로 하고, 이동방향를j 및k 의 평균치로 하여 결정하고(스텝 1-14), 결정한( xt , yt ,)를 전기 외부장치 등으로 출력한다(스텝 1-15).
다음의 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같은 광 반사수단의 배치구성에 있어서, 로터리엔코더(13)의 열림각,의 검출에 0.25도(0.25°)의 오차가 있는 경우의, 이동체(T)의 위치 및 이동방향의 특정오차와, 전술한 각종 평가함수와를 검증했다.
도 6 및 도 7은, 본 발명에 관한 이동체의 위치특정장치의 검증에 이용한 이동체(T)에 대한 광 반사수단의 배치구성의 주요 패턴을 나타낸 모식도이고, 도시상의 문제로, 검증에 이용한 광 반사수단의 18종류의 조합 중, 도 6에는 제 1-제 13의 조합만을 각각 나타내고, 도 7에는 제 14의 조합만을 도시한다. 또, 검증에 이용한 광 반사수단의 조합 및 그 위치관계는 다음과 같다.
제 1 의 조합 (P 1) :
A 1, B 1, C 1 (,= 90도, T 위치 = O 1)
제 2 의 조합 (P 2) :
A 2, B 2, C 1 (,= 60도, T 위치 = O 1)
제 3 의 조합 (P 3) :
A 5, B 5, C 1 (,= 45도, T 위치 = O 1)
제 4 의 조합 (P 4) :
A 3, B 3, C 1 (,= 30도, T 위치 = O 1)
제 5 의 조합 (P 5) :
A 4, B 4, C 4 (,= 90도, T 위치 = O 1)
* P 1의 조건에서 모든 거리를 2배로 했다.
제 6 의 조합 (P 6) :
A 6, B 6, C 1 (,= 90도, T 위치 = O 1)
* P 1의 조건에서 O 1-AB 간의 거리를3배로 하고, LA, LB를2배로 하고,A ,B를 작게 했다.
제 7 의 조합 (P 7) :
A 1, B 1, C 4 (,= 90도, T 위치 = O 1)
* P 1의 조건에서 O 1-C 간의 거리를 2배로 하고, LA, LB를 1.58배로 하고,A ,B를 크게 했다.
제 8 의 조합 (P 8) :
A 2, B 2, C 4 (,= 60도, T 위치 = O 1)
* P 2의 조건에서 O 1-C 간의 거리를 2배로 하고, LA, LB를 크게 하고,A ,B 를 크게 했다.
제 9 의 조합 (P 9) :
A 5, B 5, C 4 (,= 45도, T 위치 = O 1)
* P 3의 조건에서 O 1-C 간의 거리를 2배로 했다.
제 10 의 조합 (P 10) :
A 3, B 3, C 4 (,= 30도, T 위치 = O 1)
* P 4의 조건에서 O 1-C 간의 거리를 2배로 하고, LA, LB를 작게 했다.
제 11 의 조합 (P 11) :
A 1, B 1, C 1 (,= 26도, T 위치 = O 2, 열림각 오차 없음)
제 12 의 조합 (P 12) :
A 1, B 1, C 1 (,= 26도, T 위치 = O 2)
제 13 의 조합 (P 13) :
A 2, B 2, C 1 (,= 26도, T 위치 = O 2)
* P 12의 조건에서 O 2-AB 간의 거리를 크게 하고,A ,B 를 작게 했다.
제 14 의 조합 (P 14) :
A 7, B 7, C 1 (= 25도,= 270도, T 위치 = O 1)
* P 1의 조건에서 광 반사수단을 도 10에 나타낸 바와 같이 반 시계 회전으로 90도 회전시킨 상태. 이하의 조합에서의 회전상태는 마찬가지의 방법에 의거한 것이고, 도시는 생략한다.
제 15 의 조합 (P 15) :
A 8, B 8, C 1 (= 45도,= 225도, T 위치 = O 1)
* P 1의 조건에서 광 반사수단을 반 시계 회전으로 60도 회전시킨 상태
제 16 의 조합 (P 16) :
A 9, B 9, C 1 (= 55도,= 180도, T 위치 = O 1)
* P 1의 조건에서 광 반사수단을 반 시계 회전으로 45도 회전시킨 상태
제 17 의 조합 (P 17) :
A 10, B 10, C 1 (= 65도,= 135도, T 위치 = O 1)
* P 1의 조건에서 광 반사수단을 반 시계 회전으로 30도 회전시킨 상태
제 18 의 조합 (P 18) :
A 11, B 11, C 1 (= 80도,= 100도, T 위치 = O 1)
* P 1의 조건에서 광 반사수단을 반 시계 회전으로 10도 회전시킨 상태
검증결과는 이하와 같다.
도 8은, 이동체 및 광 반사수단의 위치관계의 조합과, 각 조합에서의 각도(+)와의 관계를 설명하기 위한 설명도이다.
또한 도 9 및 도 10은, 이동체 및 광 반사수단의 위치관계와, 전술한 원리설명에서의 평가방법에 따른 연산결과(평가항목)과의 관계를 나타내는 도표이고, 도 9에는 제 1-제 6의 조합(P 1-P 6)의 연산결과를, 도 10에는 제 7-제10, 제 12, 제 13의 조합(P 7-P 10, P12, P13)의 연산결과를 각각 나타내고 있다. 또, 도 10에 있어서 제 11의 조합(P11)이 빠져 있는 것은, 「열림각오차없음」, 결국 열림각,의 검출오차가 " 0" 로서 설정되어 있기 때문이다.
또한, 도 11은, 도 9 및 도 10에 나타낸 이동체 및 광 반사수단의 위치관계와, 각 위치관계의 조합의 평가항목 중의 오차, 평가치의 절대치와의 관계를 나타내는 그래프이다.
한편, 도 12는, 이동체 및 광 반사수단의 위치관계와, 전술한 원리설명에서의 평가방법에 따른 연산결과(평가항목)과의 관계를 나타내는 도표이고, 특히, 제 1 조합(P1)의 연산결과와, 제 1 조합(P1)을 회전시킨 제 14- 제 18 조합(P14-P18)의 연산결과와를 대비하도록 나타내고 있다. 또한, 도 13은, 도 12에 나타낸 이동체 및 광 반사수단의 위치관계와, 각 위치관계의 조합의 평가항목 중의 오차, 평가치의 절대치와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9 및 도 10에 있어서 " x, y최대오차최소순위 "로서 나타낸 ｜x 오차 ｜, ｜ y 오차 ｜의 어느것인가 큰 쪽의 값이 작은 쪽부터 붙인 순위와, 전술한 원리설명에서의 평가방법 1) 의 (29)식에 따른 평가의 순위, 즉 도 9 및 도 10에 있어서 「Max ∂XP, ∂YP 최소」로서 나타낸 순위와는 대략 일치하는 경향을 나타내고 있다.
상술하면, 이들 2개의 평가에 있어서 순위가 일치하지 않는 P3, P4, P5, 및 P7 중에서, P5 및 P7은, 「x, y 최대오차최소순위」에서는, P7>P5 인데, P5P7로 보아도 좋고, P5 보다 Y 위치오차가 작음으로, 도 9 및 도 10에 있어서 「x, y 표준오차최소순위」로서 나타낸 전술한 원리에서의 평가방법 2)의 x, y의 표준오차의 순위, 즉(X 오차2+ Y 오차2) 가 작은 순서로 평가한 순위 P7<P5를 채용해야할 것으로 생각된다.
도 9에 나타낸 바와 같이 P3 및 P4의 순위관계는 정확하게 평가되어 있는데, P3 및 P4의 그래프와, P5 및 P7의 그래프의 순위관계가 「x, y 최대오차최소순위」에서의 순위관계와 역전되어 있다. 이것은, 본 검증결과의 경우에 있어서는 ｜x 오차｜> ｜y 오차｜로 되어 있음으로, ｜x 오차｜에 관계하는 전술한 원리설명에서의 평가방법 3)의 Max ( ｜∂XP｜/ ∂｜,｜∂XP｜/ ∂｜), 즉 「Max ｜∂XP｜」의 값으로 평가해야하는 것인데, 여기서는, 이 값보다도 y 오차에 관계하는 평가방법 4)의 Max ( ｜∂YP｜/ ∂｜,｜∂YP｜/ ∂｜), 즉 「Max ｜∂YP｜」의 값 쪽이 P2, P3, P4, 및 P6의 경우, 크게 되고, ｜y 오차｜의 순위로 절환되어 버리는 것을 알 수 있다.
또한, 평가방법 3) 에 따른 Max ( ｜∂XP｜/ ∂｜,｜∂XP｜/ ∂｜), 즉 「Max ｜∂XP｜」의 값과, 평가방법 4)에 따른 Max ( ｜∂YP｜/ ∂｜,｜∂YP｜/ ∂｜), 즉 「Max ｜∂YP｜」의 값과의 대소 관계는, (A +), (B -)의 각도 위치에 의해 정해진다. 즉, 도 8 중에서 크로스해칭으로 나타낸 바와 같이, -45< (A +), (B -) < 45및 -135< (A +), (B -) < 225의 범위 내에 있는 경우, 평가방법 3)에 따른 Max ( ｜∂XP｜/ ∂｜,｜∂XP｜/ ∂｜), 즉 「Max ｜∂YP｜」의 값 쪽이 크게 된다.
또한, 실제의 ｜x 오차｜ , ｜y 오차｜ 를 각각 Δx, Δy 로 한 경우, 이들은 다음의 (35)식, (36)식으로 구해진다. 또, 본 검증에서는 Δ= -0.5, Δ= 0.25로 정의한다.
ΔX ∝ 2ΔXP ∝ ( ∂XP / ∂) Δ+ ( ∂XP / ∂) Δ… (35)
ΔY ∝ 2ΔYP ∝ ( ∂YP / ∂) Δ+ ( ∂YP / ∂) Δ… (36)
한편, 평가방법 2)에서의 ∂XP / ∂, ∂XP / ∂, ∂YP / ∂, 및 ∂YP / ∂의 표준 (30)식, (31)식, 및 (32)식으로 평가한 순위, 즉 「표준 ∂XP , ∂YP 최소순위」는, 각 식과도 같게 되는데, 전술한 평가방법 1)에서의 Max (｜∂XP / ∂｜, ｜∂XP / ∂｜,｜ ∂YP / ∂｜,｜∂YP / ∂｜) 즉, 「Max ∂XP, ∂YP 최소순위」와는 부분적으로 상이하다.
(30)식, (31)식 및 (32)식에서의 평가는, ｜x 오차｜, ｜y 오차｜ 의 표준오차, 즉(X 오차2+ Y 오차2)에서 얻어지는 「xy 표준오차」가 작은 순서로 평가한 「x, y 표준오차 최소순위」와 대응시키는 것이 타당한 것으로 생각되므로, 이들을 비교하면, P2, P3, P5 및 P7의 순위에 차이가 있다.
또한, 도 8 및 도 12로부터 알 수 있드시, 이동체(T) 및 광 반사수단의 위치관계가 완전히 같다면, 좌표축의 회전에 의해 Δx , Δy 의 대소 관계는 변화하나, 그 표준 {(ΔX2+ ΔY2) } 의 에 의거한 「x, y 표준오차 최소순위」는 일정하게 된다고 할 수 있다. 따라서, 좌표축의 회전에 의한 측정정도의 변화는 없다.
이상과 같이 평가식으로서는, 「Max ∂XP, ∂YP」으로 나타낸 Max (｜∂XP / ∂｜, ｜∂XP / ∂｜,｜ ∂YP / ∂｜,｜∂YP / ∂｜와, 표준 ∂XP 및 표준∂YP 와의 어느 한쪽만으로도 고정도의 위치특정이 가능하다고 생각되는데, 최대오차와 표준오차와의 양쪽의 관점에서 총합적으로 평가하는 것이 바람직하다.
그래서, Max (｜∂XP / ∂｜, ｜∂XP / ∂｜,｜ ∂YP / ∂｜,｜∂YP / ∂｜)와, 표준 ∂XP 및 표준 ∂YP 와의 가산치, 즉, 「Max + 표준 ∂XP, ∂YP」의 값으로 순위를 붙이면, 다소 개량효과가 인정될 수 있다(「Max + 표준 ∂XP, ∂YP 순위」의 항을 참조).
그러나, 「Max (｜∂XP｜순위」로 나타낸 Max (｜∂XP / ∂｜, ｜∂XP / ∂｜)의 순위는, 「x 정도순위」로 나타낸 ｜x 오차｜의 순위와 대략 일치하고, 또한, 「Max (｜∂YP｜순위」로 나타낸 Max (｜∂YP / ∂｜, ｜∂YP / ∂｜)의 순위도, 「y 정도순위」로 나타낸 ｜y 오차｜의 순위와 대략 일치하고 있음으로, 전술한 평가방법 1), 2)와 같은 x, y의 양쪽을 감안한 유일의 해를 구하는 것보다도, x, y 각각에 관하여 오차가 작은 해를 개별적으로 구하는 것이 좋음을 알 수 있다.
즉, 우선, ｜x 오차｜에 착안하여 H = Max (｜∂XP / ∂｜, ｜∂XP / ∂｜)가 최소로 되는 조합으로부터, 해 ( xi,i )를 선택한다.
이어서, Y 오차 에 착안하여 H = Max (｜∂YP / ∂｜, ｜∂YP / ∂｜)가 최소로 되는 조합으로부터, 해 ( yj ,j)를 선택한다.
이동방향정도는, x, y 오차(정도)에 의해 부수적으로 정하기 위해, (i +j ) / 2를 최종적인 해로 한다.
이와 같이, 평가방법 3), 4)를 조합한 전술한 실시의 형태와 같이 이동체의 위치특정장치를 구성하는 것이 보다 바람직하다.
예를들면, 제 2 내지 제 7 조합(P2 내지 P7) 중에서 최적 해를 선택하려는 경우, 「Max ｜∂XP｜」로 나타낸 Max (｜∂XP / ∂｜, ｜∂XP / ∂｜)에 의해, x 위치에 관하여 제 6 조합(P6)이 선택되고, 마찬가지로 하여, 「Max ｜∂YP｜」로 나타낸 Max (｜∂YP / ∂｜, ｜∂YP / ∂｜)에 의해, y 위치에 관하여 제 7 조합(P7)이 선택되고, 최종적으로는, 이동체(T)의 위치(x, y) = (P6의 x값 + P7의 y값), 이동방향= { (P6의값 + P7의값) / 2 }로 된다.
또, 본 발명에 관한 이동체의 위치특정방법을 실제로 이용하는 경우에는, 이동체(T)의 실주행을 포함하여 몇 개인가의 평가방법이 가장 높은 검출정도를 갖고 있는가를 확인하면서, 최적인 평가방법을 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 이동체의 위치특정방법 및 그 실시에 사용하는 이동체의 위치 특정장치에 있어서는, 이동체로부터 3개 이상의 광 반사수단으로 광을 조사하고, 각 광 반사수단에 의한 반사광을 전기 이동체로 수광한 때의 수광 각도를 측정하고, 수광 각도 및 광 반사수단의 위치에 의거하여 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 특정하는 방법에 있어서, 3개 이상의 광 반사수단 중에서 소정수(예를들면 3개)의 광 반사수단을 선택하는 각 조합에 대하여, 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 각각 구한다. 이어서, 각 조합에서의 어느 것인가 3개의 광 반사수단간의 2개의 수광각도차를 구하고, 상기의 2개의 수광각도차(예를들면 열림각,)의 측정오차에 대한 이동체의 위치의 제 1 방향성분에 관련한 값(예를들면 XP)의 변화율, 또는 이동체의 위치의 제 2 방향성분에 관련한 값(예를들면 YP)의 변화율이 가급적 작은 조합에서의 전기 제 1 또는 제 2 방향성분에 관련한 값 및 이동방향에 의거하여, 이동체의 위치 및 이동방향을 특정하는 구성으로, 광 반사수단의 배치 패턴 및 거리등에 좌우되지 않고, 수광각도의 측정오차에 영향받기 어려운 최적 해를 얻을 수 있다.
또한, 이동체로부터 3개 이상의 광 반사수단으로 광을 조사하고, 각 광 반사수단에 의한 반사광을 이동체로 수광한 때의 수광 각도를 측정하고, 수광 각도 및 광 반사수단의 위치에 의거하여 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 특정하는 장치에 있어서, 3개 이상의 광 반사수단 중에서 소정수(예를들면 3개)의 광 반사수단을 선택하는 조합을 조합생성수단에 의해 생성하고, 측량수단이, 생성된 각 조합에 대하여, 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 구한다. 이어서, 각 조합에서의 어느 것인가 3개의 광 반사수단간의 2개의 수광각도차(예를들면 열림각,)를 각도차연산수단에 의해 연산하고, 연산된 2개의 수광각도차의 측정오차에 대한 이동체의 위치의 제 1 방향성분에 관련한 값(예를들면 XP)의 변화율, 또는 이동체의 위치의 제 2 방향성분에 관련한 값(예를들면 YP)의 변화율이 가급적 작은 조합을 선택수단에 의해 선택하고, 선택된 조합에서의 전기 제 1 또는 제 2 방향성분에 관련한 값 및 이동방향에 의거하여, 이동체의 위치 및 이동방향을 특정하는 구성으로 한 것이므로, 광 반사수단의 배치패턴 및 거리등에 좌우되지 않고, 수광각도의 측정오차에 영향받기 어려운 최적 해를 얻을 수 있다.
또한, 선택수단이, 2개의 수광각도차의 측정오차에 대한 제 1 방향성분에 관련한 값의 변화율이 가급적 작은 조합을 선택하는 제 1 선택수단과, 2개의 수광각도차의 측정오차에 대한 2 방향성분에 관련한 값의 변화율이 최소로 되는 조합을 선택하는 제 2 선택수단을 구비하고, 제 1 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 제 1 방향성분에 관련한 값 및 제 2 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 제 2 방향성분에 관련한 값에 의거하여 이동체의 위치를 특정하는 구성으로 한 것이므로, 이들 2개의 선택수단에 의해 예를들면 직교방향성분으로서 각각 설정된 제 1 및 제 2 방향성분의 양자를 얻을 수 있고, 이것에 의해 이동체의 위치를 보다 용이하게 특정할 수 있다.
특히, 제 1 및 제 2 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 2개의 이동방향의 평균치에 의거하여 이동체의 이동방향을 특정하는 구성으로 한 것이므로, 2개의 선택수단에 의해 각각 얻어진 해의 평균치를 전기 이동방향의 최적해로 할 수 있어, 해의 신뢰성이 높다.

Claims (4)

  1. 이동체로부터 3개 이상의 광 반사수단으로 광을 조사하고, 각 광 반사수단에 의한 반사광을 전기 이동체로 수광한 때의 수광 각도를 측정하고, 수광 각도 및 광 반사수단의 위치에 의거하여 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 특정하는 이동체의 위치특정방법에 있어서,
    전기 3개 이상의 광 반사수단 중에서 소정수의 광 반사수단을 선택하는 각 조합에 대하여, 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 각각 구하고,
    각 조합에서의 어느 것인가 3개의 광 반사수단간의 2개의 수광각도차를 구하고,
    상기의 2개의 수광각도차의 측정오차에 대한 전기 이동체의 위치의 제 1 방향성분에 관련한 값의 변화율, 또는 전기 이동체의 위치의 제 2 방향성분에 관련한 값의 변화율이 가급적 작은 조합에서의 전기 제 1 또는 제 2 방향성분에 관련한 값 및 이동방향에 의거하여, 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 특정하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치특정방법.
  2. 이동체로부터 3개 이상의 광 반사수단으로 광을 조사하고, 각 광 반사수단에 의한 반사광을 전기 이동체로 수광한 때의 수광 각도를 측정하고, 수광 각도 및 광 반사수단의 위치에 의거하여 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 특정하는 이동체의 위치특정장치에 있어서,
    전기 3개 이상의 광 반사수단 중에서 소정수의 광 반사수단의 조합을 생성하는 조합생성수단과,
    상기의 조합생성수단에 의해 생성된 각 조합에 대하여, 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 삼각측량에 의해 각각 측량하는 측량수단과,
    각 조합에서의 어느 것인가 3개의 광 반사수단간의 2개의 수광각도차를 연산하는 각도차연산수단과,
    상기의 각도차연산수단에 의해 연산된 상기의 2개의 수광각도차의 측정오차에 대한 전기 이동체의 위치의 제 1 방향성분에 관련한 값의 변화율, 또는 전기 이동체의 위치의 제 2 방향성분에 관련한 값의 변화율이 가급적 작은 조합을 선택하는 선택수단을 구비하여,
    상기의 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 전기 제 1 또는 제 2 방향성분에 관련한 값 및 이동방향에 의거하여, 전기 이동체의 위치 및 이동방향을 특정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이동체의 위치특정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    전기 선택수단은,
    전기 측정오차에 대한 전기 제 1 방향성분에 관련한 값의 변화율이 가급적 작은 조합을 선택하는 제 1 선택수단과,
    전기 측정오차에 대한 전기 2 방향성분에 관련한 값의 변화율이 최소로 되는 조합을 선택하는 제 2 선택수단을 구비하고,
    전기 제 1 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 전기 제 1 방향성분에 관련한 값 및 전기 2 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 전기 제 2 방향성분에 관련한 값에 의거하여 전기 이동체의 위치를 특정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이동체의 위치특정장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    전기 제 1 및 제 2 선택수단에 의해 선택된 조합에서의 이동방향의 평균치에 의거하여 전기 이동체의 이동방향을 특정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이동체의 위치특정장치.
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