JP3458314B2 - 移動体の位置計測装置 - Google Patents
移動体の位置計測装置Info
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Description
って誘導走行される移動体の位置計測装置に関し、特に
推定位置および推定走行方向を記述する座標系を求める
装置に関する。
より、移動体を所定の予定走行路に沿って誘導走行させ
る方法として、移動距離センサと方位センサの出力に基
づき移動体の位置および走行方向を推定演算する一般的
に推測航法と呼ばれる誘導方法がある。
る出力をdl(t)、方位センサの時刻tにおける出力
をθ(t)とすると、時刻t0における初期位置を(X
0、Y0)として、移動体の時刻tにおける2次元推定位
置(x(t)、y(t))は、下式(1)、(2)のご
とく表される。
したとすると、その出力は角速度ω(t)となり、方位
θ(t)は、初期方位をΘ0として、角速度ω(t)を
積分した値として以下のように表される。
動体の位置および方位を求めるには、初期値X0、Y0、
Θ0が必要となる。そして、こうした初期値を与えるた
めには、所定の座標系、つまり座標軸を設定し、初期値
を記述する必要がある。
にあっては、以下の(a)〜(c)に掲げる方法があ
る。
る方法である。
おいて任意の座標軸をまず定める。そして、その座標系
内の基準となる点を基準として、三角測量の原理を利用
して光学的な測量装置などによって移動体の初期位置を
計測する。
大がかりなシステムが必要となり、コストがかかるとと
もに、人手を要し、作業が煩わしい面がある。
に示される初期方位Θ0を正確に求めることは困難であ
る。そして初期方位Θ0の計測精度がよくないと、上記
(1)、(2)式に示されるように、位置の計測の精度
に影響を与え、位置の計測精度も悪化することになる。
って予め測量した位置に、移動体を移動させるという方
法がある。
に正確に停止させることは難しい場合がある。まして、
指定した方向に正確に止めることはさらに難しい。よっ
て、この方法も精度の悪化が招来する。
ポジショニング・システム)を利用する方法がある。
GPSシステムが必要となる。さらに、座標系がGPS
の座標系に限定され、装置の設計上制約を受けるという
不都合も発生する。また、初期位置を求めることはでき
ても、初期方位Θ0については求めることはできないと
いう問題がある。
のであり、移動体の座標軸を、簡易かつ低コストに設定
することができて、初期位置のみならず初期方位を正確
に記述することができる装置を提供することを目的とす
るものである。
所定の座標軸上における移動体の位置および走行方向を
推定演算する推定演算手段を有するとともに、前記移動
体の予定走行路に沿って間欠的に配設された基準点に対
する前記移動体の相対位置を検出する相対位置検出手段
を有した移動体の位置計測装置において、前記移動体が
予定走行路上の第1の基準点を通過した際に前記推定演
算手段から出力される推定位置と、前記相対位置検出手
段から出力される前記第1の基準点に対する前記移動体
の相対位置と、に基づいて前記第1の基準点の位置を演
算するとともに、前記移動体が予定走行路上の第2の基
準点を通過した際に前記推定演算手段から出力される推
定位置と、前記相対位置検出手段から出力される前記第
2の基準点に対する前記移動体の相対位置と、に基づい
て前記第2の基準点の位置を演算する基準点位置演算手
段と、前記基準点位置演算手段によって演算された、所
定の座標軸上における第1および第2の基準点の位置に
基づいて、前記所定座標軸とは異なる新たな座標軸を設
定し、前記推定演算手段から出力される、前記所定座標
軸上における位置および走行方向を、前記新たに設定さ
れた座標軸上における位置および走行方向に変換する演
算を行う座標変換演算手段とを具え、前記座標変換演算
手段によって変換された位置および走行方向を初期値と
して前記推定演算手段による推定演算を実行するように
している。
第1の基準点を通過した際に推定演算手段から出力され
る推定位置と、相対位置検出手段から出力される第1の
基準点に対する移動体の相対位置と、に基づいて第1の
基準点の位置が演算される。また、移動体が予定走行路
上の第2の基準点を通過した際に推定演算手段から出力
される推定位置と、相対位置検出手段から出力される第
2の基準点に対する移動体の相対位置と、に基づいて第
2の基準点の位置が演算される。
て得られる相対位置と既知の基準点位置とに基づいて、
移動体の正確な位置が求められ、これによって推定位置
が補正されるわけであるが、ここでは、いわば、本来の
演算を逆算する形で、基準点の位置が演算される。
された、所定の座標軸上における第1および第2の基準
点の位置に基づいて、所定座標軸とは異なる新たな座標
軸が設定される。たとえば、第2の基準点位置を原点と
し、第1の基準点と第2の基準点とを結ぶ線分がX軸と
される。そして、推定演算手段から出力される、所定座
標軸上における位置および走行方向が、新たに設定され
た座標軸上における位置および走行方向に変換され、初
期位置および初期方向が、新たに設定された座標軸によ
り正確に記述される。
コストかつ簡易に取得することができる。
位置計測装置の実施例について説明する。
動している様子を上面から捕らえた2次元平面図であ
り、矢印で示すLは推測航法による推測演算値をプロッ
トしたものである。図2は実施例装置の構成を示すブロ
ック図である。
座標軸x−y上における当該移動体1の時刻tにおける
位置(x(t)、y(t))および走行方向θ(t)を
推定演算する推定演算部2が搭載されている。
ンサの出力をdl(t)、角速度センサの出力をω
(t)とし、初期位置および初期方向を(X0、Y0、Θ
0)とすると、前述した(1)〜(3)式と同様に、推
定演算部2では以下の推定演算が実行される。
算によって移動体1の位置および方向を求めるには、こ
れらの初期値X0、Y0、Θ0が必要となる。そして、こ
うした初期値を与えるためには、所定の座標系、つまり
座標軸x−yを設定し、初期値を記述する必要がある。
定するための基準点R01、R02の位置が演算される。こ
こで、基準点R01、R02は、予定走行路のスタート地点
の手前にある2つの基準点のことである。移動体1に
は、投光角度の異なる2つの投・受光器が搭載されてお
り、一方の投光器から投光される光が、基準点にある反
射鏡で反射され一方の受光器で受光されてから、他方の
投光器から投光される光が、同じ反射鏡で反射され他方
の受光器で受光されるまでの移動距離に基づいて、基準
点に対する移動体の相対位置が、相対位置検出部3で演
算、検出される。そして、この相対位置と移動体の現在
位置とから基準点の位置が演算されるというものであ
る。このような演算方法は、特願平3−148921号
に開示されており、すでに公知となっている。なお、本
発明における相対位置を検出する方法としては、上記出
願に開示された方法に限定されずに、いかなる方法によ
ってもよい。
4で演算された基準点R01、R02の位置に基づいて新た
な座標軸x−yが設定され、仮に設定された座標軸xte
−yteにおける位置および走行方向が、上記新たに設定
される座標軸x−y上における位置および走行方向に座
標変換される。
4および座標変換演算部5で行われる演算について説明
する。
の計測時に走行位置および走行方向を記述する座標軸と
なることから、以下の処理は、この本来の計測に先だっ
て行われる。まず、図1に示すように、たとえば、予定
走行路のスタート地点の手前にある隣接する2つの基準
点R01、R02のさらに手前の所定位置に移動体1が停止
される。そして、この停止位置を仮に(X0te、Y0te、
Θ0te)と定める。これは、言い換えれば、仮の座標軸
xte−yteを定めるのと同じことである。
te、Θ0te)から移動させる。すると推定演算部2で
は、位置(X0te、Y0te、Θ0te)を初期値として推測
航法により移動体1の位置および走行方向が下記(7)
〜(9)式のように推定演算される。
1の基準点R01付近を通過したとすると、前述したよう
に相対位置検出部3では、第1の基準点R01に対する移
動体1の相対位置(dX01、dY01)が検出、演算さ
れ、これが基準点位置演算部4に入力される。そして、
第1の基準点R01を通過した際の推定位置が(xte01、
yte01)と、推定演算部2で演算され、これが基準点位
置演算部4に入力される。やがて、移動体1が第2の基
準点R02を通過した際にも、推定演算部2および相対位
置検出部3から同様な出力が基準点位置演算部4に入力
される。
により、第1および第2の基準点R01の位置(Xr01、
Yr01)、R02(Xr02、Yr02)の位置が演算される。
られる。
基準点R01、R02の位置に基づいて、座標軸x−yが設
定される。2つの基準となる位置がわかれば、方向と位
置が一義的に定まり、それによって2次元座標軸を定め
ることができるからである。たとえば、第2の基準点R
02の位置(Xr02、Yr02)を原点として、第1の基準点
R01の位置(Xr01、Yr01)と第2の基準点R02の位置
(Xr02、Yr02)とを結ぶ線分をx軸とする座標軸x−
yが設定される。
上における移動体1の位置および走行方向(xte、yt
e、θte)が、推定演算部2から座標変換演算部5に加
えられて、上記新たに設定された座標軸x−y上におけ
る位置および走行方向(x、y、θ)に、下記(11)
式のごとく座標変換される。
と、図3に示すように本来の推定演算による移動体1の
位置計測が開始される。すなわち、座標軸xte−yte上
における位置および方向(xte、yte、θte)を、座標
軸x−yにおける位置および方向(x、y、θ)に変換
したものが、 X0=x Y0=y Θ0=θ のごとく、上記(4)〜(6)式における初期値とされ
て、以後これら(4)〜(6)式によって移動体1の任
意の位置x、yおよび走行方向θが、座標軸x−y上に
おける値として正確に求められる。これによって移動体
1の位置を精度よく計測することができる。ここで、初
期方位は、基準点R01とR02の間隔を十分大きくにとれ
ば、正確に求めることができる。
の位置を原点、第1の基準点R01と第2の基準点R02と
を結ぶ線分をX軸としているが、第1の基準点R01位置
を原点、第1の基準点R01と第2の基準点R02とを結ぶ
線分をY軸に設定するようにしてもよい。
準点に対する移動体の相対位置に基づいて、移動体の座
標軸を設定するようにしたので、座標軸の設定を簡易か
つ低コストに行うことができる。さらに、基準点の2点
位置を基準として座標軸を求めるようにしたので、初期
位置のみならず初期方位も正確に記述することができ
る。
施例において移動体が走行する様子を上面から捕らえた
図である。
ある。
様子をx−y座標系で示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 所定の座標軸上における移動体の位
置および走行方向を推定演算する推定演算手段を有する
とともに、前記移動体の予定走行路に沿って間欠的に配
設された基準点に対する前記移動体の相対位置を検出す
る相対位置検出手段を有した移動体の位置計測装置にお
いて、 前記移動体が予定走行路上の第1の基準点を通過した際
に前記推定演算手段から出力される推定位置と、前記相
対位置検出手段から出力される前記第1の基準点に対す
る前記移動体の相対位置と、に基づいて前記第1の基準
点の位置を演算するとともに、前記移動体が予定走行路
上の第2の基準点を通過した際に前記推定演算手段から
出力される推定位置と、前記相対位置検出手段から出力
される前記第2の基準点に対する前記移動体の相対位置
と、に基づいて前記第2の基準点の位置を演算する基準
点位置演算手段と、 前記基準点位置演算手段によって演算された、所定の座
標軸上における第1および第2の基準点の位置に基づい
て、前記所定座標軸とは異なる新たな座標軸を設定し、
前記推定演算手段から出力される、前記所定座標軸上に
おける位置および走行方向を、前記新たに設定された座
標軸上における位置および走行方向に変換する演算を行
う座標変換演算手段とを具え、前記座標変換演算手段に
よって変換された位置および走行方向を初期値として前
記推定演算手段による推定演算を実行するようにした移
動体の位置計測装置。 - 【請求項2】 前記新たに設定される座標軸は、第
1の基準点と第2の基準点とを結ぶ線分をX軸またはY
軸とし、第1の基準点または第2の基準点を原点とする
座標軸である請求項1記載の移動体の位置計測装置。
Priority Applications (8)
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CA2177852A CA2177852A1 (en) | 1993-12-07 | 1994-12-06 | Apparatus for determining position of moving body |
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AU11210/95A AU676790B2 (en) | 1993-12-07 | 1994-12-06 | Apparatus for determining position of moving body |
PCT/JP1994/002044 WO1995016184A1 (fr) | 1993-12-07 | 1994-12-06 | Appareil permettant de determiner la position d'un corps mobile |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30670293A JP3458314B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 移動体の位置計測装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07159187A JPH07159187A (ja) | 1995-06-23 |
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Family
ID=17960284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30670293A Expired - Fee Related JP3458314B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 移動体の位置計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3458314B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112006001314T5 (de) * | 2005-05-23 | 2008-04-10 | National University Corporation Nara Institute of Science and Technology, Ikoma | Zustandsabschätzvorrichtung, Zustandsabschätzverfahren, Zustandsabschätz-Computerprogramm und Computer-lesbarer Speicherträger |
-
1993
- 1993-12-07 JP JP30670293A patent/JP3458314B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07159187A (ja) | 1995-06-23 |
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