JP2000275321A - 移動体の位置座標測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電波を利用して、特定の測定対象領域におけ
る移動体の位置座標を、自動的にリアルタイムで求める
ことができる移動体の位置座標測定方法および装置を提
供すること。 【解決手段】 本発明では、特定の測定対象領域に電波
による測定用原信号を発する複数の固定器を異なる位置
に配置し、受信された測定用原信号の受信強度レベルを
演算してその結果を電波による測定データ信号として発
する可動器を、移動体に保持させ、可動器よりの測定デ
ータ信号を受ける中央制御装置において、測定データ信
号より得られる可動器における受信強度レベルを、予め
求めておいた、対応する固定器に対する距離と受信強度
レベルとの関係を内容とする基準情報と対照して、移動
体の当該測定対象領域における位置座標を求める演算処
理を行い、これにより、の移動体の位置座標を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の位置座標
測定方法および装置に関し、詳細には、特定の領域にお
いて自由にあるいは不規則に移動する移動体の、当該領
域における位置を検出するための移動体の位置座標測定
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば舞台上の特定の人または
動物、工場内の自動走行ロボットなどの、特定の領域に
おいて自由にあるいは不規則に移動する移動体について
は、その現在位置をリアルタイムで検出することが要請
される場合がある。

【０００３】例えば、劇場の舞台などにおいては、特定
の演者が特定の場所に到達したときにそのことをキュー
信号（動機信号）として、特定の照明効果、音響効果、
舞台装置の変化などの種々の演出効果が開始されること
の要請がきわめて大きい。従って、当該演者の位置を自
動的にリアルタイムで検出することができれば、その検
出信号を、特定の演出効果を開始するための直接的また
は間接的なキュー信号として用いることができるので、
きわめて合理的であり、実際上も非常に便利である。ま
た、工場内における自動走行ロボットの現在位置を自動
的にリアルタイムで検出することができれば、走行制御
プログラムと組合せることによって、その時点において
最大の効率が得られる状態で当該自動走行ロボットを制
御することが可能となる。

【０００４】従来、特定の領域において、移動体の位置
を自動的にリアルタイムで検出する方法としては、例え
ば、超音波を利用する方法、電波を利用する方法、また
は移動体を含む画像情報を処理する方法などが知られて
いる。

【０００５】超音波を利用して移動体の位置を検出する
方法は、移動体に超音波発信器を保持させると共に、複
数の超音波検出器を測定対象領域における異なる位置に
配置しておき、移動体から発せられた超音波が個々の超
音波検出器に到達して検出されるまでの時間差を測定す
ることにより、個々の超音波検出器の位置から移動体ま
での距離情報を求め、これにより当該移動体の位置を検
出するものである。しかしながら、この方法では、移動
体に保持させることのできる超音波発信器の容量に限度
があるために超音波の到達距離を大きく得ることができ
ず、そのため測定対象領域に高い配置密度で超音波検出
器を設置することが必要となり、結局、多数の超音波検
出器を設置することが必要であって現実的でない、とい
う問題がある。

【０００６】また、画像情報を処理することにより移動
体の位置を検出する方法は、その画像情報の処理のため
のプログラムが複雑で多大の費用が必要となり、しかも
所要の情報処理に長時間を要する場合も多く、検出の精
度および速度などの点で信頼性に欠けるという問題があ
る。

【０００７】一方、電波を利用して移動体の位置を検出
する方法としては、例えば、カーナビゲーションシステ
ムや船舶の位置特定システムなどがある。これらは、広
範囲な地域を対象領域として移動体の位置の特定を行う
ものであり、例えば、特定の位置における無線局から到
達する標識電波の方位によって検出するシステムなどが
知られている。

【０００８】然るに、例えば建造物における屋内空間、
野外劇場、あるいは限定された比較的狭い領域、例えば
最長距離が１ｋｍ以下であるような領域において、当該
領域内を自由に、あるいは不規則に移動する移動体の現
在位置を検出するために電波を利用しようとしても、電
波の性質上、大きな障害があることが判明した。

【０００９】すなわち、電波発信源からの距離が比較的
小さい近距離領域では、受信される電波信号の強度は、
本質的には距離をファクターとする関数であっても、実
際には、距離に応じて規則的にあるいは一定の法則に従
って変化するようなものではなく、全く不規則に大きく
振動するものであり、しかもその振動の態様にも全く規
則性が認められない。その上、近距離領域では、当該領
域に固有の環境条件が電波の伝播に与える影響が大き
い。このような理由により、例えば、複数の個所から発
信される電波を１つの受信器により受けるシステムにお
いて、その受信強度レベルを測定して例えばその減衰の
状況を検出しようとしても、実際に意味のある結果を得
ることができない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情を背景にして種々の研究を重ねた結果、固定位置
に設けられた電波発信器から発せられる電波を、移動す
る受信器が受ける場合の受信強度レベルは、当該電波発
信器からの距離によって不規則に振動する領域がある
が、その振動領域における位置の変化に伴う受信強度レ
ベルの変化のパターン（またはプロファイル）は本質的
に同一性を有していることを見出し、この知見に基づい
てなされたものである。

【００１１】本発明の目的は、電波を利用して、特定の
測定対象領域における移動体の位置座標を、自動的にリ
アルタイムで求めることができる移動体の位置座標測定
方法を提供することにある。本発明の他の目的は、電波
を利用して、特定の測定対象領域における移動体の位置
座標を、自動的にリアルタイムで求めることができる移
動体の位置座標測定装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の移動体の位置座
標測定方法は、特定の測定対象領域内において移動する
移動体の当該測定対象領域における位置座標を測定する
方法であって、各々、当該測定対象領域に電波による測
定用原信号を発する複数の固定器を異なる位置に固定し
て配置し、測定用原信号を受け、受信された測定用原信
号の受信強度レベルを演算し、その結果を電波による測
定データ信号として発する可動器を、前記移動体に保持
させ、この可動器よりの測定データ信号を受ける中央制
御装置を設け、中央制御装置において、測定データ信号
より得られる可動器における受信強度レベルを、予め求
めておいた、対応する固定器の配置位置を基準位置とす
る距離と受信強度レベルとの関係を内容とする基準情報
と対照することにより、当該移動体の当該測定対象領域
における位置座標を求める演算処理を行うことを特徴と
する。

【００１３】以上の方法において、基準情報は個々の固
定器に対応するものであり、各固定器に係る基準情報
は、測定対象領域を多数の単位領域に分割し、連続して
１列に並ぶ２以上の単位領域の群を単位領域シリーズと
し、この単位領域シリーズに属する各単位領域毎に、当
該固定器による測定用原信号の受信強度レベルを測定し
てシリーズ基準情報を得る作業を異なる単位領域シリー
ズについて行うことによって得られる、複数の単位領域
シリーズに関するシリーズ基準情報の集合体とすること
ができる。

【００１４】そして、シリーズ基準情報は、その領域に
ついて、１つの分割区域に複数の同一の強度レベルの個
所が存在しないよう複数の分割区域に分割されており、
中央制御装置において、受信強度レベルに対応する強度
レベルの個所が含まれる分割区域が対照用分割区域とし
て選定され、この対照用分割区域において、受信強度レ
ベルに対応する強度レベルの個所の位置座標を求める演
算処理が行われることが好ましい。また、シリーズ基準
情報は、その分割区域を単位として、強度レベルを表す
曲線が直線化補正処理されているものとすることが好ま
しい。

【００１５】そして、移動体の測定対象領域における位
置座標を求める測定操作が繰り返して行われる移動体の
位置座標自動測定方法において、１つのシリーズ基準情
報において、同一の強度レベルの個所が存在する複数の
候補分割区域のうち、前回の測定操作によって得られた
位置座標が含まれる分割区域またはこれに最も接近した
分割区域が対照用分割区域として選定されることが好ま
しい。

【００１６】また、移動体の測定対象領域における位置
座標を求める測定操作が繰り返して行われる移動体の位
置座標自動測定方法において、１つのシリーズ基準情報
において、同一の強度レベルの個所が存在する複数の候
補分割区域のうち、前回の測定操作によって得られた位
置座標についての異なる固定器に係る強度レベルの大小
関係と同一またはこれに最も近似した関係がある分割区
域が対照用分割区域として選定されることが好ましい。

【００１７】本発明の移動体の位置座標測定装置は、特
定の測定対象領域内において移動する移動体の当該測定
対象領域における位置座標を測定する装置であって、各
々、当該測定対象領域に電波による測定用原信号を発す
る、異なる位置に固定して配置される複数の固定器と、
測定用原信号を受け、受信された測定用原信号の受信強
度レベルを演算し、その結果を電波による測定データ信
号として発する、前記移動体に保持される可動器と、こ
の可動器よりの測定データ信号を受ける中央制御装置と
を備えてなり、中央制御装置において、測定データ信号
より得られる可動器における受信強度レベルを、予め求
めておいた、対応する固定器の配置位置を基準位置とす
る距離と強度レベルとの関係を内容とする基準情報と対
照することにより、当該移動体の当該測定対象領域にお
ける位置座標を求める演算処理が行われることを特徴と
する。

【００１８】以上の装置において、各固定器からの測定
用原信号は、周波数および出力レベルが実質的に同等の
電波によるものであることが好ましい。また、各固定器
からの測定用原信号は、周波数が１５０ＭＨｚ以下の電
波によるものであることが好ましい。更に、各固定器か
らの測定用原信号はパルス状であり、かつ１つのパルス
波形が、強度レベルが高いハイレベル部分と強度レベル
が低いローレベル部分とを有することが好ましい。

【００１９】

【作用】本発明の移動体の位置座標測定方法および装置
によれば、固定器から発せられる電波による測定用原信
号を移動体に保持された可動器において受け、このとき
の受信強度レベルを、中央制御装置において、予め求め
ておいた、当該固定器が配置された位置を基準位置とす
る距離と強度レベルとの関係を内容とする基準情報と対
照することにより、当該可動器の固定器からの距離情報
を求めることができる。これは、受信強度レベルが大き
く振動する領域があるが、当該固定器からの距離に対す
る受信強度レベルの変化のパターン（またはプロファイ
ル）は本質的に同一性を有しているため、基準情報にお
いて、受信強度レベルに該当する強度レベルの個所が可
動器の存在する個所に該当するからである。その結果、
当該固定器の配置位置を基準位置としてそれより可動器
の位置までの距離情報が得られるので、異なる位置に設
けられた複数の固定器による距離情報を組合せて演算処
理することにより、当該可動器の位置座標、すなわち移
動体の位置座標を求めることができる。しかも、信号の
授受は電波または電気的通信によって行われるので、リ
アルタイムで移動体の位置座標を求めることができる。

【００２０】そして、基準情報を、１つの固定器に係る
シリーズ基準情報の集合体として形成しておくことによ
り、対照のための演算処理が容易となり、また、１つの
シリーズ基準情報に強度レベルが同一の個所が複数存在
するときにも、領域を複数の分割区域に分割して、１つ
の分割区域に複数の同一の強度レベルの個所が２つ以上
存在しないようにすることができ、その結果、移動体の
位置座標の測定を高い精度で行うことができる。

【００２１】また、移動体の測定対象領域における位置
座標を求める測定操作は、通常、繰り返して行われるの
で、１つのシリーズ基準情報において、同一の強度レベ
ルの個所が存在する複数の候補分割区域のうちから、前
回の測定操作によって得られた位置座標が含まれる分割
区域またはこれに最も接近した分割区域を対照用分割区
域として選定する手法により、あるいは、前回の測定操
作によって得られた位置座標についての異なる固定器に
係る受信強度レベルの大小関係と同一またはこれに最も
近似した関係がある分割区域を対照用分割区域として選
定する手法により、きわめて確実にかつ合理的に目標個
所の位置座標を求めることができる。

【００２２】本発明の移動体の位置座標測定装置におい
て、各固定器からの測定用原信号に係る電波の周波数お
よび出力レベルが実質的に同等のものであることによ
り、可動器の対応すべき電波の範囲が狭くなり、その結
果、可動器の構成を簡単なものとすることができる。

【００２３】また、固定器からの測定用原信号が、周波
数が１５０ＭＨｚ以下の電波によるものである場合に
は、実際上、混信のおそれが少なく、高い精度で位置座
標を測定することが可能となる。更に、各固定器からの
測定用原信号がパルス状であり、かつ１つのパルスが、
強度レベルが高いハイレベル部分と強度レベルが低いロ
ーレベル部分とを有する場合には、環境条件の変化があ
っても、安定して受信強度レベルの検出を行うことがで
きる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の移動体の位置座
標測定装置の構成の一例を概略的に示す説明図、図２
は、本発明の移動体の位置座標測定装置を構成する主要
な機能部分の概略と、それらの接続の状態を模式的に示
すブロック図である。図１に示すように、この装置にお
いては、具体的な測定対象領域Ｐが定められており、こ
の測定対象領域Ｐの例えば周縁に沿って、複数の固定器
が互いに異なる位置に固定して配置される。この図の例
では、測定対象領域Ｐは矩形の室内領域であり、４個の
固定器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃおよび２０Ｄが測定対象
領域Ｐの各コーナーに配置されている。実際上の測定対
象領域は、例えば劇場やホールの舞台、宴会場の広間、
あるいは工場の敷地、その他の、移動体が移動する領域
であり、かつ、適宜の目的のために当該移動体の位置座
標を求めるべき領域である。

【００２５】複数の固定器の配置位置は、測定対象領域
の形状、電波の到達に影響を与える物体の存在などの物
理的環境、その他の条件によっても異なるが、個々の固
定器により、測定対象領域の全面が電波的に均等にカバ
ーされる位置であることが好ましい。例えば、個々の固
定器が測定対象領域の中央個所を異なる方位から臨む位
置、あるいは個々の固定器が互いに離間する距離が大き
い位置を、固定器の配置位置とすることができる。固定
器の具体的な配置個所は特に限定されるものではなく、
例えば室内の場合には、当該室における例えば天井、
壁、床、柱、その他の適宜の固定位置に設置されていれ
ばよいが、仮設型とすることもできる。

【００２６】固定器２０Ａ〜２０Ｄは、各々、アンテナ
を有すると共に中央制御装置１０に接続されており、中
央制御装置１０からの発信指令信号により、電波による
パルス状の測定用原信号を発する機能を有する。図３
は、これらの固定器２０Ａ〜２０Ｄの各々の測定用原信
号のパルスの時間的状況を示す曲線図であり、（イ）〜
（ニ）はそれぞれ固定器２０Ａ〜２０Ｄからの測定用原
信号パルスａ〜ｄを示し、（ホ）は、（イ）〜（ニ）の
曲線を共通の時間軸で重ね合わせた説明用の曲線図であ
る。具体的には、中央制御装置１０からの発信指令信号
が固定器２０Ａ〜２０Ｄに加えられ、これにより、この
例では、固定器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃおよび２０Ｄか
ら、この順に、測定用原信号パルスａ，ｂ，ｃおよびｄ
がパルス群として発せられる。

【００２７】以上において、測定用原信号パルスａ〜ｄ
の各パルスの時間幅ｔは、特に限定されるものではない
が、例えば１０ｍｓｅｃである。また、１つのパルス群
の最後の測定用原信号パルスｄと、これに続く次のパル
ス群の最初の測定用原信号パルスａとの間に休止期間Ｎ
が存在し、この休止期間Ｎの時間幅も特に限定されるも
のではないが、例えば１０ｍｓｅｃである。

【００２８】測定対象領域Ｐ内を移動する移動体Ｍに
は、可動器３０が携帯あるいは保持されている。この可
動器３０は、電波受信機能および電波発信機能と演算処
理機能とを有し、固定器２０Ａ〜２０Ｄからの測定用原
信号を受けてその各々による受信強度レベルを演算処理
し、その結果得られる測定データを一括的に、電波によ
る測定データ信号として休止期間Ｎの間に発信するもの
である。

【００２９】また、測定対象領域Ｐには、可動器３０の
動作を制御するための電波受信機能および電波発信機能
を有する制御器４０が固定して配置される。この制御器
４０の配置位置は、測定対象領域Ｐ内における可動器３
０との間で交信可能な位置であれば特に限定されるもの
ではないが、例えばいずれかの固定器と同一の個所とす
ることができ、この場合には、設置工事が容易となる利
点がある。

【００３０】この制御器４０は、中央制御装置１０と接
続されてそれよりのトリガー指令信号を受けて電波によ
るトリガー信号を発すると共に、可動器３０からの電波
による測定データ信号を受けて中央制御装置１０に送信
するものである。

【００３１】図２に示すように、中央制御装置１０は、
駆動制御部１２と、演算処理部１４と、基準情報記憶部
１６とを有している。駆動制御部１２は、各固定器２０
および制御器４０の動作を制御する機能を有し、具体的
には、固定器２０の各々が測定用原信号パルスを一定の
順序で発するよう発信指令信号を発すると共に、同時に
制御器４０にトリガー指令信号を発する。このトリガー
指令信号の発信頻度は、例えば１秒間当たり２０〜５０
回である。

【００３２】演算処理部１４は、後述するように、制御
器４０から送信される測定データ信号を受け、この測定
データ信号を、基準情報記憶部１６に記憶されている基
準情報と参照することにより、測定対象領域Ｐにおける
可動器３０の位置座標を算定する演算処理を、所定のプ
ロセスに従って実行する機能を有するものである。

【００３３】以上において、固定器２０からの測定用原
信号、トリガー信号および測定データ信号の電波の周波
数は、特に限定されるものではないが、トリガー信号お
よび測定データ信号の電波の周波数は、測定用原信号の
電波の周波数と明確に識別し得ることが好ましい。実際
には、測定用原信号の電波の周波数は、通常、１５０Ｍ
Ｈｚ以下であることが好ましく、例えば約５０ＭＨｚあ
るいは約１０ＭＨｚとされる。また、トリガー信号およ
び測定データ信号の電波の周波数は、例えば２５０〜３
５０ＭＨｚとすることができる。また、中央制御装置１
０と、各固定器２０Ａ〜２０Ｄおよび制御器４０との間
は、互いにデータ通信が可能となる状態に接続されてい
ればよく、有線による接続および無線による接続のいず
れでもよい。

【００３４】本発明において、基準情報は、いわば化学
分析における検量線と同様の機能を有するものであり、
具体的には次のようにして得られる。 （１）測定対象領域Ｐにおいて平面座標を設定する。こ
の平面座標の具体的な座標の種類および内容は全く任意
であるが、最も簡単には、通常のＸ軸およびＹ軸による
平面座標でよい。座標の１単位は、目的とする測定位置
精度に応じて設定されればよく、特に限定されるもので
はない。実際上の座標単位の大きさは、測定対象領域Ｐ
の面積の大きさによっても異なるが、Ｘ方向およびＹ方
向において１座標単位の距離が例えば３０〜５００ｃｍ
であればよい。

【００３５】（２）１つの固定器２０の配置位置を基準
位置として可動器３０を特定の方向に移動させ、各座標
単位毎に、当該固定器２０からの測定用原信号の受信強
度レベルを当該可動器３０において検出し、その受信強
度レベルと基準位置からの距離との関係を求めて、例え
ばグラフを作成しておく。この受信強度レベルと距離と
の関係が当該固定器２０についての基準情報である。そ
して、上記と同様の操作により、すべての固定器２０に
ついて受信強度レベルと距離との関係を求めることによ
り、目的とする基準情報が得られる。

【００３６】具体的に説明すると、例えば、矩形の測定
対象領域Ｐの各コーナー部に固定器２０Ａ〜２０Ｄを配
置した図１の例においては、図４に示すように、当該測
定対象領域Ｐの矩形の横方向にＸ軸を設定し、これと直
角な縦方向にＹ軸を設定し、更に、当該測定対象領域Ｐ
をＸ軸方向およびＹ軸方向に均等に分割して各々正方形
の単位領域Ｕを設定し、各単位領域Ｕには位置座標を設
定しておく。この位置座標は、例えば、全体を行列とみ
なした場合の番地（Ｘ，Ｙ）として設定することができ
る。図４の例では、測定対象領域Ｐは、縦５行、横６列
の単位領域Ｕに分割されており、従って、固定器２０Ａ
〜２０Ｄが属する単位領域Ｕの位置座標はそれぞれ
（１，１）、（１，６）、（６，６）、（６，１）とな
る。

【００３７】そして、固定器２０Ａ〜２０Ｄのうちの１
つ、例えば固定器２０Ａのみを作動させると共に他の固
定器は非作動状態としておき、この状態で、Ｘ軸方向に
伸びる第１行に属するすべての単位領域Ｕ、すなわち第
１列から最終列（図４の例では第６列）に到るまでのす
べての単位領域Ｕにおいて、その中央個所Ｇにおける受
信強度レベルを検出し、その結果を位置座標との関係に
おいて記録する。（なお、この記録された受信強度レベ
ルを、基準情報においては単に「強度レベル」とい
う。）

【００３８】以上の作業によって、Ｘ軸方向に並んだ第
１行に属するすべての単位領域Ｕについての固定器２０
Ａに係る基準情報が得られる。従って、これと同様の作
業をすべての行について行うことにより、測定対象領域
Ｐの全領域を対象とする当該固定器２０Ａについての基
準情報が得られる。そして、以上と同様の操作を、他の
すべての固定器についても行い、これにより、すべての
固定器２０についての基準情報が得られる。

【００３９】以上のようにして取得された基準情報が、
中央制御装置１０の基準情報記憶部１６に記憶され、こ
の基準情報は、必要に応じて、演算処理部１４に読み出
されて参照される。

【００４０】本発明においては、以上のような構成によ
り、次のようにして、測定対象領域Ｐにおける移動体Ｍ
の位置座標が測定される。先ず、中央制御装置１０から
の発信指令信号が発せられ、これにより、固定器２０Ａ
〜２０Ｄの各々から、図３に示した状態の測定用原信号
パルスａ〜ｄが発せられる。

【００４１】一方、中央制御装置１０からは、発信指令
信号と同時にトリガー指令信号が制御器４０に発せら
れ、図５に示すように、制御器４０から電波によるトリ
ガー信号が発せられて可動器３０が動作状態となり、こ
の可動器３０において、各固定器２０Ａ〜２０Ｄからの
測定用原信号パルスａ〜ｄの各々による受信強度レベル
の検出が行われる。すなわち、可動器３０においては、
４個の固定器２０Ａ〜２０Ｄからの測定用原信号パルス
ａ〜ｄの各々の受信強度レベルがこの順に検出され、そ
の各々が定められたプログラムに従って演算処理され、
４個の検出結果に対応する測定データが、一括して、可
動器３０から電波による測定データ信号として発せられ
る。図５は、可動器と固定器および制御器との間の各信
号の送受信の状況を示す説明用のグラフである。

【００４２】この電波による測定データ信号は、制御器
４０により受信されて中央制御装置１０に送信され、中
央制御装置１０の演算処理部１４において、基準情報記
憶部１６に予め記憶されていた基準情報と対照される。
そして、基準情報において、検出された受信強度レベル
に該当する強度レベルの単位領域の位置座標が判定さ
れ、これにより、移動体Ｍが位置する単位領域を位置座
標として求めることができる。以上の動作は、図３に示
されている測定用原信号のパルス群の間の休止期間Ｎの
間に行われる。従って、事実上、移動体の現在位置をリ
アルタイムで求めることができる。

【００４３】而して、以上のようにして得られる或る１
つの固定器２０に係る情報は、厳密には、当該固定器２
０の配置位置を基準位置とする可動器３０までの距離に
関するファクターを含む距離情報であり、従って、単一
の距離情報のみでは、例えば当該固定器２０の位置を中
心とする特定の半径の円周上のいずれかに可動器３０が
存在することが判定し得るのみであり、具体的な位置座
標を特定的に決定することはできない。

【００４４】しかしながら、複数の固定器２０が異なる
位置に配置されいてそれらによる距離情報が得られる場
合には、それらの複数の距離情報を組合せることによ
り、例えば互いに交わる円の交点を求める手法と同様に
して、可動器３０の現在位置に係る位置座標を高い精度
で求めることができる。このような理由から、本発明に
おいては、１つの測定対象領域において配置されるべき
固定器２０は２個以上であることが必要であり、３個以
上であることが好ましく、更に好ましくは４個またはそ
れ以上である。

【００４５】基準情報は、測定対象領域Ｐの全面を特定
の単位領域に分割し、その単位領域毎に、個々の固定器
からの測定用原信号の受信強度レベルを求めることによ
って得られる。従って、本発明によって求められる移動
体の位置座標は、単位領域に設定された位置座標による
ものとなる。

【００４６】基準情報を取得するためには、測定対象領
域Ｐを、目的とする測定精度に応じた大きさの単位領域
に分割し、連続して１列に並ぶ２以上の単位領域の群
（これを「単位領域シリーズ」という。）を設定し、各
単位領域シリーズについて、これに属する各単位領域毎
に、特定の固定器による測定用原信号の受信強度レベル
を走査的に測定し、これによってシリーズ基準情報を取
得する作業をいくつかの単位領域シリーズについて行
い、その結果、すべての単位領域がいずれかの単位領域
シリーズに含まれるようにする。このシリーズ基準情報
の集合体が、当該測定対象領域Ｐについての、特定の固
定器に係る基準情報である。以上において、測定される
単位領域シリーズは多数であること、すなわちシリーズ
基準情報の数は多数であることが、精度の高い基準情報
を得る上で重要である。従って、通常は、或る単位領域
は、複数の単位領域シリーズに同時に属することとな
る。

【００４７】以上のようにして得られる１つのシリーズ
基準情報は、対応する単位領域シリーズに属する各単位
領域の受信強度レベル情報の単なる集合ではなく、特定
の状態で連続する単位領域についての連続的情報である
から、或る単位領域と、その前後に連続する単位領域の
位置関係も情報の要素となっている。

【００４８】具体的には、例えば、測定対象領域Ｐを縦
横に並んだ行列状の単位領域に分割し、各行および各列
をそれぞれ単位領域シリーズとし、その単位領域シリー
ズに沿って可動器を移動させて、当該行または列に属す
るすべての単位領域毎に受信強度レベルを走査的に測定
すると、これによってシリーズ基準情報が得られる。そ
して、すべての行および列についてのシリーズ基準情報
を取得すれば、その集合体として、基準情報が得られ
る。

【００４９】図６は、或る測定対象領域における或る単
位領域シリーズについて得られた、固定器Ａに係るシリ
ーズ基準情報（曲線Ａ）および固定器Ｂに係るシリーズ
基準情報（曲線Ｂ）を示す曲線図である。この図におい
て、横軸は位置座標の番号すなわち列の番号であり、縦
軸は強度レベルであり、相対単位である。

【００５０】この例は、測定対象領域を１５行１９列の
行列状の単位領域に分割した場合における或る１行（こ
れを第ｍ行とする。）を単位領域シリーズとし、この単
位領域シリーズに属する合計１９個の単位領域につい
て、第１列の単位領域から順に第１９列のものまでを走
査的に測定し、連続して並ぶ単位領域の順に測定値を連
結することにより、固定器Ａに係るシリーズ基準情報の
グラフ（曲線Ａ）および固定器Ｂに係るシリーズ基準情
報のグラフ（曲線Ｂ）を得たものである。

【００５１】この図から明らかなように、或る単位領域
シリーズについて実際に得られる受信強度レベルは、固
定器の配置位置（基準位置）に対して当該単位領域シリ
ーズの位置が固定されているにもかかわらず、すなわ
ち、第ｍ行に属し従ってＸ軸方向に並ぶ１９個の単位領
域に係る測定位置は、基準位置に対して特定の規則的な
距離関係にあるにもかかわらず、全く不規則な、振動的
なプロファイルのものとなる。

【００５２】然るに、今、移動体が第ｍ行のいずれかに
存在する場合に、可動器により検出された、固定器Ａに
よる測定用原信号パルスの受信強度レベルが「２００」
であるとするとき、この受信強度レベルを図６のシリー
ズ基準情報と対照すると、当該シリーズ基準情報におい
て、強度レベルが「２００」の個所は、第５列の１点の
みであり、従って、当該可動器は位置座標（ｍ，５）に
存在することが検出される。受信強度レベルの情報を基
準情報と対照して該当する個所の位置座標を検出または
測定する実際の対照検出作業は、中央制御装置１０の演
算処理部１４における演算処理によって遂行され、求め
られた位置座標（ｍ，５）が測定信号として出力され
る。このとき、同時に固定器Ｂによる測定用原信号パル
スの受信強度レベルが「約５１０」であることを確認す
れば、可動器が第５列に存在することは一層確実とな
り、測定の精度が高いものとなる。

【００５３】このように、可動器において得られる、特
定の固定器に係る測定用原信号の受信強度レベルを、予
め求めておいた当該特定の固定器に係る基準情報と対照
することにより、当該可動器の当該特定の固定器に対す
る距離情報が得られる。そして、既述のように、異なる
位置に配置された２つ以上の固定器に係る距離情報を組
合せて処理することにより、当該可動器が実際に存在す
る位置、すなわち移動体の位置座標を具体的にかつ特定
的に求めることができる。

【００５４】或るシリーズ基準情報において、受信強度
レベルに対応する強度レベルの個所が上記のように１つ
のみであれば、その個所が位置座標を求めるべき目標個
所であることが明らかであるが、１つのシリーズ基準情
報には、同一の強度レベルの個所が複数存在することが
通常である。例えば、図６の固定器Ａに係る曲線Ａにお
いては、受信強度レベル「３３０」に対応する強度レベ
ルの個所は、第４列と第７列の２個所に存在する。そし
て、このような場合には、受信強度レベルの情報のみで
は、いずれの個所が目標個所であるかを判定することは
困難である。

【００５５】そこで、本発明では、得られた１つのシリ
ーズ基準情報において、同一の強度レベルの個所が２つ
以上存在する場合には、当該シリーズ基準情報に係る単
位領域シリーズの領域を複数の区域に分割し、いずれの
１分割区域にも同一の強度レベルの個所が２つ以上包含
されないようにする。すなわち、シリーズ基準情報の曲
線において、一方向に向かうに従って強度レベルが上昇
する区域、または下降する区域を１分割区域とする。従
って、シリーズ基準情報の曲線における上に凸または下
に凸の頂点の位置（あるいは、１次微分係数の正負の符
号が変わる位置）を分割線として分割すればよい。

【００５６】例えば、図６の例において、曲線Ａについ
ては、一点鎖線で示したように、第５列、第９列、第１
０列、第１１列、第１２列、第１４列および第１７列の
位置が分割線の位置とされる。一方、曲線Ｂについて
は、第８列、第１０列、第１１列、第１２列、第１４列
および第１５列の位置が分割線の位置とされる。

【００５７】このようなシリーズ基準情報の分割区域の
１つにおいては、同一の強度レベルの個所が１つのみで
あって２つ以上存在しないので、可動器による受信強度
レベルを、選定された分割区域におけるシリーズ基準情
報と対照することにより、確実に目標個所を判定するこ
とができる。

【００５８】而して、以上の場合には、受信強度レベル
に該当する強度レベルの個所を１つだけ含む分割区域が
複数であり、これらはいずれも目標個所が存在する可能
性を有する候補分割区域であるから、そのうちの１つを
対照用分割区域として選定することが必要である。この
対照用分割区域を選定するためには、次のような手法を
利用することができる。

【００５９】（１）前回の測定操作による位置座標を考
慮する手法 本発明による位置座標の測定操作は、実際上、トリガー
信号の発信頻度に応じて、例えば１秒間に２０〜５０回
という割合で繰り返される。従って、或る１回の測定操
作において、候補分割区域が複数である場合には、前回
の測定結果を考慮し、すべての候補分割区域のうち、前
回の測定操作で検出された位置座標が属する分割区域、
またはこれに最も接近した分割区域が、対照用分割区域
として選定される。これは、移動体の実際の移動は連続
的な位置の変化によるアナログ的なものであり、前回の
測定操作の時点から今回の測定操作の時点までの間の数
ミリ秒間という短時間の内には、前回の位置座標から大
きく隔たった位置座標にまで移動することが不可能であ
ることから、上記の分割区域が、殆ど例外なく、対照用
分割区域であるからである。

【００６０】（２）前回の測定操作における異なる固定
器による受信強度レベルの関係を考慮する手法 上記（１）に説明したと同様の理由により、前回の測定
操作においては、検出された位置座標における、固定器
Ａに係る強度レベルと固定器Ｂに係る強度レベルとの間
の大小関係、並びに両者間の強度レベルの差の大きさが
情報として得られている。従って、これらの強度レベル
間情報を利用して、強度レベルの大小関係が同一または
最も近い分割区域、または強度レベルの差の状態が同一
または最も近い分割区域が、対照用分割区域として選定
される。あるいは、更に、強度レベルの差が変化する場
合の傾向が同一または近似することを更に考慮して対照
用分割区域を選定することもできる。

【００６１】本発明において、予め取得される基準情報
に対しては、実際の対照処理に適するよう、適宜の補正
処理を加えることができる。現実的に最も有効な補正処
理の一例は、シリーズ基準情報について、分割区域毎
に、強度レベルの変化を直線状の変化とみなす直線化補
正処理である。図６の曲線Ａについて具体的に説明する
と、各分割区域毎の曲線、例えば第１列から第５列まで
の曲線を１本の直線線分に置換する補正を行うことがで
き、その結果、第１列の座標と第５列の座標を直接結ぶ
直線線分Ｓが得られる。

【００６２】このような直線化補正処理によれば、当該
分割区域における当該強度レベルを表す線を、曲線では
なく、当該分割区域に係るすべての単位領域に共通に成
立する ｙ＝ａｘ＋ｂ というきわめて単純な１次式に
よる論理式で表現することができるため、中央制御装置
の演算処理部における演算処理のための論理式が非常に
簡単なものとなり、従って処理プログラムが簡単なもの
となる上、対照検出処理時間を大幅に短縮することがで
き、この点できわめて有利である。

【００６３】本発明において、測定用原信号パルスの電
波は、各固定器について、周波数および出力レベルが実
質的に同等であることが好ましく、このように周波数お
よび出力レベルが実質的に揃っている場合には、可動器
が受信して処理すべき電波の範囲が周波数および出力レ
ベルの点で狭いものとなるので、当該可動器の性能は単
純なものでよく、結局、その構成を簡単なものとするこ
とができる。また、測定用原信号に係る電波は、周波数
が１５０ＭＨｚ以下であることが好ましく、この場合に
は、実際上、反射や混信のおそれが少ないので、高い精
度で位置座標を測定することが可能となる。

【００６４】更に、各固定器からの測定用原信号のパル
ス波形が、図７に示すように、強度レベルの高いハイレ
ベル部分Ｈと、強度レベルが低いローレベル部分Ｌとを
有する場合には、両者の差分を検出することにより、安
定した検出を行うことができる。すなわち、例えば単純
な矩形波のパルスによれば、仮に可動器３０の電源電圧
が低下した場合や判定回路が劣化した場合には、そのこ
とが直接に受信強度レベルにおける誤差となる。しか
し、ハイレベル部分Ｈとローレベル部分Ｌとの間の強度
レベルの差分を受信強度レベルとして受信すれば、常に
安定な受信結果が得られる。

【００６５】また、本発明において、可動器は特に限定
されるものではないが、移動体となる個体がその時々に
おいて変更される場合には、可動器は可搬型とされる。
この場合には、可動器には、移動体が保持するために便
利なように、バンド、その他の保持部を設けること、あ
るいは当該可動器を衣装の一部に留めるためのピンまた
はクリップなどを設けておくことが好ましい。また、駆
動電源としては小型の電池を用いることが好ましい。

【００６６】一方、移動体となる個体が、例えば自動走
行型ロボットのように変更される可能性の少ないもので
ある場合には、可搬型の可動器を保持させてもよいが、
移動体それ自体の一部に可動器を装着しておくことも可
能である。この場合の駆動電源としては小型電池ではな
く、蓄電池も好適に用いることができる。

【００６７】本発明の方法が適用される測定対象領域
は、特に限定されるものではなく、可動器を保持させる
ことのできる移動体の位置をリアルタイムで検出すべき
比較的近距離領域を測定対象領域とすることができる。
具体的には、例えば建造物における室内、劇場の舞台な
どの屋内空間、屋上、野外劇場などの屋外空間、あるい
は限定された比較的狭い領域を測定対象領域とすること
ができる。しかし、あまり広大な領域を測定対象とする
ことは、基準情報を取得することが実際上困難となる場
合がある。このような観点から、本発明における測定対
象領域は、例えば最長距離が１ｋｍ以下、特に１００ｍ
以下であるような領域において、特に有用である。

【００６８】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明においては、種々の変更を加えることが可能
である。例えば、複数の移動体について、同時にその位
置座標を測定することも可能である。この場合には、複
数の移動体の各々に保持される可動器を個別に制御し得
ることが必要であるが、そのためには、例えば、各可動
器が受ける測定用原信号の周波数を異なるものとする手
段、各可動器が受ける測定用原信号に時間差を与える手
段、その他を利用することができ、特に問題がなけれ
ば、中央制御装置、固定器および制御器などを共通に使
用することができる。また、以上の説明において、「パ
ルス」は、特にその波形が限定されるものではなく、パ
ルス信号として処理することができるものであればよ
い。従って、矩形波パルスまたは矩形波成分のみよりな
るパルスでなくて、いわゆる三角波、鋸歯状波、台形状
波、これらの波形成分の合成波、その他の波形のもので
あってもよい。

【００６９】

【発明の効果】本発明の移動体の位置座標測定方法およ
び装置によれば、固定器から発せられる電波による測定
用原信号を移動体に保持された可動器において受け、こ
のときの受信強度レベルを、中央制御装置において、予
め求めておいた、当該固定器が配置された位置を基準位
置とする距離と強度レベルとの関係を内容とする基準情
報と対照することにより、当該可動器の固定器からの距
離情報を求めることができる。その結果、当該固定器の
配置位置を基準位置としてそれより可動器の位置までの
距離情報が得られるので、異なる位置に設けられた複数
の固定器による距離情報を組合せて演算処理することに
より、当該可動器の位置座標、すなわち移動体の位置座
標を求めることができる。しかも、信号の授受は電波ま
たは電気的通信によって行われるので、リアルタイムで
移動体の位置座標を求めることができる。

【００７０】そして、基準情報を、１つの固定器に係る
シリーズ基準情報の集合体として形成しておくことによ
り、対照のための演算処理が容易となり、また、１つの
シリーズ基準情報に強度レベルが同一の個所が複数存在
するときにも、領域を複数の分割区域に分割して、１つ
の分割区域に複数の同一の強度レベルの個所が２つ以上
存在しないようにすることができ、その結果、移動体の
位置座標の測定を高い精度で行うことができる。

【００７１】また、移動体の測定対象領域における位置
座標を求める測定操作は、通常、繰り返して行われるの
で、１つのシリーズ基準情報において、同一の強度レベ
ルの個所が存在する複数の候補分割区域のうちから、前
回の測定操作によって得られた位置座標が含まれる分割
区域またはこれに最も接近した分割区域を対照用分割区
域として選定する手法により、あるいは、前回の測定操
作によって得られた位置座標についての異なる固定器に
係る受信強度レベルの大小関係と同一またはこれに最も
近似した関係がある分割区域を対照用分割区域として選
定する手法により、きわめて確実にかつ合理的に目標個
所の位置座標を求めることができる。

【００７２】本発明の移動体の位置座標測定装置におい
て、各固定器からの測定用原信号に係る電波の周波数お
よび出力レベルが実質的に同等のものであることによ
り、可動器の対応すべき電波の範囲が狭くなり、その結
果、可動器の構成を簡単なものとすることができる。

【００７３】また、固定器からの測定用原信号が、周波
数が１５０ＭＨｚ以下の電波によるものである場合に
は、実際上、反射や混信のおそれが少なく、高い精度で
位置座標を測定することが可能となる。更に、各固定器
からの測定用原信号がパルス状であり、かつ１つのパル
スが、強度レベルが高いハイレベル部分と強度レベルが
低いローレベル部分とを有する場合には、環境条件の変
化があっても、安定して受信強度レベルの検出を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の移動体の位置座標測定装置の構成の一
例を概略的に示す説明図である。

【図２】本発明の移動体の位置座標測定装置を構成する
主要な機能部分の概略と、それらの接続の状態を模式的
に示すブロック図である。

【図３】固定器２０Ａ〜２０Ｄの各々の測定用原信号の
パルスの時間的状況を示す曲線図であり、（イ）〜
（ニ）はそれぞれ固定器２０Ａ〜２０Ｄからの測定用原
信号パルスａ〜ｄを示し、（ホ）は、（イ）〜（ニ）の
曲線を共通の時間軸で重ね合わせた説明用の曲線図であ
る。

【図４】本発明における基準情報の取得についての説明
図である。

【図５】可動器と固定器および制御器との間の各信号の
送受信の状況を示す説明用のグラフである。

【図６】或る測定対象領域における或る単位領域シリー
ズについて得られた、固定器Ａに係るシリーズ基準情報
（曲線Ａ）および固定器Ｂに係るシリーズ基準情報（曲
線Ｂ）を示す曲線図である。

【図７】測定用原信号のパルス波形の変形例を示す説明
図である。

【符号の説明】

Ｐ 測定対象領域 ２０，２０Ａ〜２０Ｄ 固定器 １０ 中央制御装置 ａ〜ｄ 測定用原信号パルス Ｍ 移動体 ３０ 可動器 Ｎ 休止期間 ４０ 制御器 １２ 駆動制御部 １４ 演算処理部 １６ 基準情報記憶部 Ｕ 単位領域 Ｇ 中央個所 Ｈ ハイレベル部分 Ｌ ローレベル部分

フロントページの続き (72)発明者 坂田 明久 神奈川県座間市相武台１丁目4505番地若林 ビル株式会社エミール電子開発舎内 Ｆターム(参考） 3F059 BB04 DA08 DD00 GA00 3F060 CA11 5H301 AA02 AA10 BB14 EE31 FF11 FF25 GG07 KK08 KK18 5J062 BB01 BB05 CC14

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定の測定対象領域内において移動する
   移動体の当該測定対象領域における位置座標を測定する
   方法であって、 各々、当該測定対象領域に電波による測定用原信号を発
   する複数の固定器を異なる位置に固定して配置し、 測定用原信号を受け、受信された測定用原信号の受信強
   度レベルを演算し、その結果を電波による測定データ信
   号として発する可動器を、前記移動体に保持させ、 この可動器よりの測定データ信号を受ける中央制御装置
   を設け、 中央制御装置において、測定データ信号より得られる可
   動器における受信強度レベルを、予め求めておいた、対
   応する固定器の配置位置を基準位置とする距離と受信強
   度レベルとの関係を内容とする基準情報と対照すること
   により、当該移動体の当該測定対象領域における位置座
   標を求める演算処理を行うことを特徴とする移動体の位
   置座標測定方法。
2. 【請求項２】 基準情報は個々の固定器に対応するもの
   であり、各固定器に係る基準情報は、測定対象領域を多
   数の単位領域に分割し、連続して１列に並ぶ２以上の単
   位領域の群を単位領域シリーズとし、この単位領域シリ
   ーズに属する各単位領域毎に、当該固定器による測定用
   原信号の受信強度レベルを測定してシリーズ基準情報を
   得る作業を異なる単位領域シリーズについて行うことに
   よって得られる、複数の単位領域シリーズに関するシリ
   ーズ基準情報の集合体であることを特徴とする請求項１
   に記載の移動体の位置座標測定方法。
3. 【請求項３】 シリーズ基準情報は、その領域につい
   て、１つの分割区域に複数の同一の強度レベルの個所が
   存在しないよう複数の分割区域に分割されており、 中央制御装置において、受信強度レベルに対応する強度
   レベルの個所が含まれる分割区域が対照用分割区域とし
   て選定され、この対照用分割区域において、受信強度レ
   ベルに対応する強度レベルの個所の位置座標を求める演
   算処理が行われることを特徴とする請求項２に記載の移
   動体の位置座標測定方法。
4. 【請求項４】 シリーズ基準情報は、その分割区域を単
   位として、強度レベルを表す曲線が直線化補正処理され
   ていることを特徴とする請求項３に記載の移動体の位置
   座標測定方法。
5. 【請求項５】 移動体の測定対象領域における位置座標
   を求める測定操作が繰り返して行われる移動体の位置座
   標自動測定方法において、 １つのシリーズ基準情報において、同一の強度レベルの
   個所が存在する複数の候補分割区域のうち、前回の測定
   操作によって得られた位置座標が含まれる分割区域また
   はこれに最も接近した分割区域が対照用分割区域として
   選定されることを特徴とする請求項３または請求項４に
   記載の移動体の位置座標測定方法。
6. 【請求項６】 移動体の測定対象領域における位置座標
   を求める測定操作が繰り返して行われる移動体の位置座
   標自動測定方法において、 １つのシリーズ基準情報において、同一の強度レベルの
   個所が存在する複数の候補分割区域のうち、前回の測定
   操作によって得られた位置座標についての異なる固定器
   に係る強度レベルの大小関係と同一またはこれに最も近
   似した関係がある分割区域が対照用分割区域として選定
   されることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか
   に記載の移動体の位置座標測定方法。
7. 【請求項７】 特定の測定対象領域内において移動する
   移動体の当該測定対象領域における移動体の位置座標を
   測定する装置であって、 各々、当該測定対象領域に電波による測定用原信号を発
   する、異なる位置に固定して配置される複数の固定器
   と、 測定用原信号を受け、受信された測定用原信号の受信強
   度レベルを演算し、その結果を電波による測定データ信
   号として発する、前記移動体に保持される可動器と、 この可動器よりの測定データ信号を受ける中央制御装置
   とを備えてなり、 中央制御装置において、測定データ信号より得られる可
   動器における受信強度レベルを、予め求めておいた、対
   応する固定器の配置位置を基準位置とする距離と強度レ
   ベルとの関係を内容とする基準情報と対照することによ
   り、当該移動体の当該測定対象領域における位置座標を
   求める演算処理が行われることを特徴とする移動体の位
   置座標測定装置。
8. 【請求項８】 各固定器からの測定用原信号は、周波数
   および出力レベルが実質的に同等の電波によるものであ
   ることを特徴とする請求項７に記載の移動体の位置座標
   測定装置。
9. 【請求項９】 各固定器からの測定用原信号は、周波数
   が１５０ＭＨｚ以下の電波によるものであることを特徴
   とする請求項７または請求項８に記載の移動体の位置座
   標測定装置。
10. 【請求項１０】 各固定器からの測定用原信号はパルス
    状であり、かつ１つのパルス波形が、強度レベルが高い
    ハイレベル部分と強度レベルが低いローレベル部分とを
    有することを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか
    に記載の移動体の位置座標測定装置。