JP5210502B2

JP5210502B2 - 位置検出システム

Info

Publication number: JP5210502B2
Application number: JP2006171836A
Authority: JP
Inventors: 剛高野瀬; 雅仁佐野; 亜紀子沼田
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2026-06-21
Also published as: JP2008002911A

Description

この発明は、建物内など移動空間における移動体の位置を検出する位置検出システムに関する。

従来、移動体の位置を知るための手段として、移動体に回転式のレーザレーダを設けるとともに、移動体の周りの空間に少なくとも３つの反射器を固定し、レーザレーダから発せられるレーザ光により移動体の周囲を走査するシステムが知られている。このシステムでは、レーザ光の走査に伴う各反射器からの反射光の有無、およびレーザ光の走査角度情報に基づいて、移動体から見た各反射器の方向を検知することができる。また、各反射器で反射した光が戻ってくるまでの時間を計ることにより、移動体と各反射器との間の距離を検知することができる。そして、検知した方向および距離に基づいて、移動体の位置を特定することができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３０２４６９号公報

特許文献１記載のシステムでは、初期設定として敷設後に移動体を定点に置いて校正登録作業を行う必要があることから、多数の移動体を用いるような場合には移動体毎に校正登録作業を行わねばならず面倒であるため、このような用途には向いていなかった。また、それ以降も移動体の移動データを継続的に取得しながら各反射器の位置を監視し続け、場合によっては移動体の自律移動の制御データとの比較をしなければならず、この点からも、多数の移動体が出入りするなどの自由な移動を行うような用途には向いていなかった。また、回転式のレーザレーダのような可動式の走査器を設けねばならないために、移動体が大型化するとともに、故障の可能性やコストが高くなるという問題がある。

これに対し、移動体の移動空間に複数の発光手段を設け、これら発光手段から発せられる光の方向を検出し、この検出結果に基づいて移動体の位置を検出するシステムが考えられる。このシステムによれば、移動体に可動式の走査器を設けることなく移動体の位置を検出することが可能である。

このシステムにおいて、各発光手段を所定の順序で発光させるようにすれば、全ての発光手段を常に発光させておく必要がないので、消費電力を低減することが可能である。そして、各発光手段を所定の順序で発光させる手段として、各発光手段から発せられる光を発光手段の相互間で順に受け継いで行くようにすれば、各発光手段同士をネットワーク接続する必要がなく、システム全体として構成を簡略化することが可能になる。

しかし、このシステムにおいて各発光手段から発せられる光を発光手段の相互間で順に受け継いで行く方式を取った場合、例えば、障害物の介在によって一時的に発光手段間の光の受け継ぎができない状態が発生したときに、光の受け継ぎができなかった発光手段以降の発光手段の発光動作が停止し、移動体の位置検出ができなくなるという問題があった。

そこで本発明は、移動体の移動空間に複数の光学ビーコンを設けることで移動体に対する校正登録作業を不要にし、また、移動体の小型化、消費電力の低減化を図ったものにおいて、さらに、各光学ビーコン相互間で光の受け継ぎができない状態が発生しても光の受け継ぎを繰り返すことで一時的な障害物の介在に対処でき、各光学ビーコン相互間で光の受け継ぎができない状態が長時間継続したときに初めて異常を判断することでシステムの発光リレー動作の信頼性を向上できる位置検出システムを提供する。

本発明の一態様は、移動体の移動空間に分散して設けられ、所定の発光順序で且つそれぞれ自己の識別情報を含む発光パターンで発光する複数の光学ビーコンと、移動体に設けられ、各光学ビーコンからの光の発光パターンに含まれる識別情報から少なくとも３つの光学ビーコンを識別するとともに、この識別した各光学ビーコンからの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて移動体の位置を検出する検出手段を備え、複数の光学ビーコンのうちいくつかは、発光順序が自己よりも１つ前の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識して発光する従属光学ビーコンであって、これら従属光学ビーコンは、発光順序が自己よりも１つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識しなければ再度発光し、この再発光動作を予め設定した回数繰り返しても１つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識できなければ発光順序が自己よりも１つ後の光学ビーコンが異常であると判断することにある。

本発明によれば、移動体の移動空間に複数の光学ビーコンを設けることで移動体に対する校正登録作業を不要にし、また、移動体の小型化、消費電力の低減化を図ったものにおいて、さらに、各光学ビーコン相互間で光の受け継ぎができない状態が発生しても光の受け継ぎを繰り返すことで一時的な障害物の介在に対処でき、各光学ビーコン相互間で光の受け継ぎができない状態が長時間継続したときに初めて異常を判断することでシステムの発光リレー動作の信頼性を向上できる位置検出システムを提供できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１に示すように、１は大型商店などの建物で、床、壁、天井で覆われ移動空間を形成している。この建物１の床面に移動体２が移動自在に配置されている。

前記建物１の内壁上部や天井に、少なくとも３つの光学ビーコン、例えば、７個の光学ビーコン♯０〜♯６を分散して取付けている。これらの光学ビーコン♯０〜♯６は、発光素子として、例えば、赤外線光を発する発光ダイオードを用いており、それぞれの取付け位置を平面座標で表している。そして、前記移動体２に設けられた後述する検出ユニットの位置データメモリに各光学ビーコン♯０〜♯６の取付け位置を表す平面座標を記憶するようにしている。

前記各光学ビーコン♯０〜♯６から発せられる赤外線光は、壁面の平坦部に取付けられている場合には、同一平面上で最大１８０度の範囲で左右方向に拡がり、かつ、下方向にも一定の角度で拡がるようになっている。また、壁面の角部に取付けられている場合には、同一平面上で９０度あるいは２７０度の範囲で左右方向に拡がり、かつ、下方向にも一定の角度で拡がるようになっている。また、天井に取付けられている場合には、同一平面上で最大３６０度の範囲で左右方向に拡がり、かつ、下方向にも一定の角度で拡がるようになっている。なお、ここでは、光学ビーコン♯０，♯１，♯３〜♯６を壁面の平坦部に取付け、光学ビーコン♯２を天井に取付けている。

前記各光学ビーコン♯０〜♯６には、符号（♯０〜♯６）順にそのまま対応する発光順位が予め定められている。そして、各光学ビーコン♯０〜♯６のうち、発光順位が１番目の光学ビーコン♯０を除く残りの光学ビーコン♯１〜♯６は、自己以外の複数の光学ビーコン、少なくとも発光順位が１つ前の光学ビーコン及び１つ後の光学ビーコンから発せられる光の到達領域に存在している。

そして、前記各光学ビーコン♯１〜♯６は、発光順序が１つ前の光学ビーコンから発せられる発光パターン光を受光することにより発光動作を開始する従属光学ビーコンを構成し、順次発光動作をリレー形式で引き継いで行うようになっている。前記従属光学ビーコン♯１〜♯６は、発光順序が自己よりも１つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識しなければ再度発光し、この再発光動作を予め設定した回数繰り返しても１つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識できなければ発光順序が自己よりも１つ後の光学ビーコンが異常であると判断するようになっている。

発光順位が１番目の光学ビーコン♯０は、基準光学ビーコンとして、一定周期で発光を繰返すもので、図２に示すように、発光パターン生成部１０、タイマ１１、ＩＤ設定部１２及び発光ダイオード１３により構成されている。前記発光パターン生成部１０及びタイマ１１は発光制御部を構成している。

前記タイマ１１は、前記光学ビーコン♯０の発光の繰返しの基準となる一定周期、すなわち、一定時間ｔ1をカウントする。この一定周期は、残りの従属光学ビーコンである光学ビーコン♯１〜♯６の発光パターンの発光に要する時間の総和よりも長く設定されている。前記ＩＤ設定部１２は、光学ビーコン♯０に固有の識別情報であるＩＤコードを設定するもので、操作者による操作によりＩＤコードを可変できるようになっている。

前記発光パターン生成部１０は、タイマ１１が一定時間ｔ１をカウントする毎に、所定周波数のキャリア信号を変調し、その変調信号（パルス信号）により、先頭の起動情報として特定の発光パターンを有する開始信号を生成し、続いて、前記ＩＤ設定部１２の設定に応じたＩＤコードを生成し、これら開始信号及びＩＤコードに応じて発光ダイオード１３を発光させる。そして、発光パターン光の発光動作は、開始信号の立ち上がりからＩＤコードの終了までの一定時間ｔaが確保されている。すなわち、ｔaは発光パターン光の発光動作時間である。

前記ＩＤ設定部１２で設定されるＩＤコードは一定時間ｔbに収まる３ビットの２進数値であり、前記光学ビーコン♯０用として“０（000）”が設定されている。前記一定時間ｔa、ｔbは、前記発光パターン生成部１０内のクロック信号のカウントにより設定される。

前記各光学ビーコン♯１〜♯６は、自己以外の光学ビーコンから発せられる発光パターン光のうち、予め定められている発光順位が１つ前の光学ビーコンから発せられる発光パターン光をその光に含まれているＩＤコードからそれぞれ判別し、その判別した発光パターン光を受けることにより動作して発光するようになっている。

前記光学ビーコン♯１〜♯６の制御回路はそれぞれ同じ構成になっている。前記光学ビーコン♯１の制御回路は、図３に示すように、自己以外の光学ビーコンから発せられる発光パターン光を受けるフォトダイオード等の受光素子２０、この受光素子２０の受光信号に含まれている開始信号及びＩＤコードを判別する信号判別部２１、この信号判別部２１で開始信号及びＩＤコードが判別された場合に、この判別されたＩＤコードとＩＤメモリ２３内の第１の特定ＩＤコード（発光順位が１つ前の光学ビーコン＃０のＩＤコード）及びＩＤメモリ２３内の第２の特定ＩＤコード（発光順位が１つ後の光学ビーコン＃２のＩＤコード）をそれぞれ比較する比較部２２を設けている。

前記比較部２２の比較結果を発光パターン生成部２４に供給している。前記発光パターン生成部２４には、タイマ２５、ＩＤ設定部２６、発光素子である発光ダイオード２７及びカウンタ２８が接続されている。前記タイマ２５は、発光動作を開始するまでの時間ｔ2およびこの時間ｔ2と発光パターン生成部２４による発光パターンの発光動作時間ｔaとの加算時間（ｔ2＋ｔa）をカウントするようになっている。前記カウンタ２８は、自己の発光動作の回数をカウントするようになっている。

前記信号判別部２１、比較部２２、ＩＤメモリ２３、発光パターン生成部２４及びタイマ２５は発光制御部を構成している。
前記ＩＤ設定部２６は、光学ビーコン♯１に固有の識別情報であるＩＤコードを設定するもので、操作者による操作により可変できるようになっている。前記発光パターン生成部２４は、前記比較部２２の比較において、信号判別部２１で判別されるＩＤコードとＩＤメモリ２３内の第１の特定ＩＤコードとが一致した場合にタイマ２５を動作させ、このタイマ２５が所定時間ｔ2をカウントすると、所定周波数のキャリア信号を変調し、その変調信号（パルス信号）により、特定の発光パターンを有する開始信号を生成し、続いて、ＩＤ設定部２６の設定に応じたＩＤコードを生成し、これら開始信号及びＩＤコードに応じて発光ダイオード２７を発光させる。

また、前記発光パターン生成部２４は、この発光に引き続き、前記タイマ２５を動作させて、所定時間（ｔ2＋ｔa）をカウントし、その所定時間内の前記比較部２２の比較において、信号判定部２１で判定されるＩＤコードとＩＤメモリ２３内の第２の特定ＩＤコードとが一致しない場合、再度、自己の発光動作終了時から所定時間ｔ2後に、同じ開始信号及びＩＤコードに応じて発光ダイオード２７を発光させる。

前記ＩＤ設定部２６で設定されるＩＤコードは３ビットの２進数値であり、前記光学ビーコン♯１用として“１（001）”が設定されている。なお、光学ビーコン♯２〜♯６のＩＤコードとしては、“２（010）”“３（011）”“４（100）”“５（101）”“６（110）”がそれぞれ設定されている。

前記各光学ビーコン♯０〜♯６のそれぞれのＩＤコードとＩＤメモリ２３内の第１の特定ＩＤコード（発光順位が１つ前の光学ビーコンのＩＤコード）及びＩＤメモリ２３内の第２の特定ＩＤコード（発光順位が１つ後の光学ビーコンのＩＤコード）との対応関係は図４に示すようになっている。

すなわち、光学ビーコン♯０は、ＩＤメモリ２３内に第１の特定ＩＤコードは設定せず、第２の特定ＩＤコードとして１つ後の光学ビーコン＃１のＩＤコード「１」を設定している。光学ビーコン♯１は、ＩＤメモリ２３内に第１の特定ＩＤコードとして発光順位が１つ前の光学ビーコンのＩＤコード「０」を設定し、第２の特定ＩＤコードとして１つ後の光学ビーコン＃２のＩＤコード「２」を設定している。

光学ビーコン♯２は、ＩＤメモリ２３内に第１の特定ＩＤコードとして発光順位が１つ前の光学ビーコンのＩＤコード「１」を設定し、第２の特定ＩＤコードとして１つ後の光学ビーコン＃３のＩＤコード「３」を設定している。他の光学ビーコン＃３〜＃５も同様にＩＤメモリ２３内に第１の特定ＩＤコードとして発光順位が１つ前の光学ビーコンのＩＤコード「２」〜「４」を設定し、第２の特定ＩＤコードとして１つ後の光学ビーコンのＩＤコード「４」〜「６」を設定している。そして、光学ビーコン♯６は、ＩＤメモリ２３内に第１の特定ＩＤコードとして発光順位が１つ前の光学ビーコンのＩＤコード「５」を設定し、第２の特定ＩＤコードとしては何も設定しない状態になっている。

図５は光学ビーコン♯０〜♯６の発光動作タイミングを示すタイミング図である。
前記光学ビーコン♯０は、一定時間ｔ1毎に発光して開始信号及びＩＤコードからなる発光パターンを発光する。

前記光学ビーコン♯１は、発光順序が１つ前の光学ビーコン♯０の発光パターン光を監視し、発光順序が１つ前の光学ビーコン♯０のＩＤコードを認識した場合に、光学ビーコン♯０の発光パターン光の発光が終了したＴ0のタイミングから一定時間ｔ2後に自己の発光パターン光の発光を開始する。

前記光学ビーコン＃２は、発光順序が１つ前の光学ビーコン♯１の発光パターン光を監視し、発光順序が１つ前の光学ビーコン♯１のＩＤコードを認識した場合に、光学ビーコン♯１の発光パターン光の発光が終了したＴ1のタイミングから一定時間ｔ2後に自己の発光パターン光の発光を開始する。

前記光学ビーコン＃２が発光パターン光の発光を開始すると、前記光学ビーコン♯１がその発光パターン光を受光し、光学ビーコン♯２のＩＤコードを認識する。こうして、光学ビーコン♯１は自己の発光が光学ビーコン♯２に伝達されたとして発光パターン光の繰り返し発光動作を行わない。

前記光学ビーコン＃３は、発光順序が１つ前の光学ビーコン♯２の発光パターン光を監視し、発光順序が１つ前の光学ビーコン♯２のＩＤコードを認識した場合に、光学ビーコン♯２の発光パターン光の発光が終了したタイミングから一定時間ｔ2後に自己の発光パターン光の発光を開始する。

こうして発光が光学ビーコン＃２から光学ビーコン＃３へ、光学ビーコン＃３から光学ビーコン＃４へ、光学ビーコン＃４から光学ビーコン＃５へ、光学ビーコン＃５から光学ビーコン＃６へと順次達される。そして、光学ビーコン＃６が、発光順序が１つ前の光学ビーコン♯５のＩＤコードを認識した場合に、光学ビーコン♯５の発光パターン光の発光が終了したタイミングＴ5から一定時間ｔ2後に自己の発光パターン光の発光を開始する。

そして、光学ビーコン＃６が一定時間ｔaにわたる発光パターン光の発光を終了し、その後、所定時間が経過すると、光学ビーコン＃０が発光パターン光の発光を開始してから一定時間ｔ1が経過するので、光学ビーコン＃０は再び開始信号及びＩＤコードからなる発光パターンを発光するようになる。
このようにして、各光学ビーコン♯０〜♯６は問題が発生しなければ、それぞれ１回の発光動作で順次引継ぎが行われることになる。

これに対し、図６に示すように、光学ビーコン＃２が光学ビーコン＃１からの発光パターン光を受光し、光学ビーコン＃１のＩＤコード「１」を認識すると、開始信号及びＩＤコード「２」からなる自己の発光パターン光の発光を開始する。このとき、カウンタ２８は自己の発光パターン光の発光回数「１」をカウントする。そして、光学ビーコン＃３からの発光パターン光に含まれるＩＤコードを監視する。

しかし、何らかの原因で、発光順序が１つ後の光学ビーコン＃３が光学ビーコン＃２の発光パターン光を受光できない事態が発生すると、光学ビーコン＃３が発光動作を開始しないので、光学ビーコン＃２は光学ビーコン＃３からの発光パターン光に含まれる光学ビーコン＃３のＩＤコードを認識することはできない。

このときには、光学ビーコン＃２は自己の発光パターン光の発光を終了してから所定時間（ｔ2＋ｔa＋ｔ2）経過した後に再度発光パターン光の発光を開始する。このとき、カウンタ２８は自己の発光パターン光の発光回数「２」をカウントする。そして、再び光学ビーコン＃３からの発光パターン光に含まれるＩＤコードを監視する。

そして、今回も光学ビーコン＃２が光学ビーコン＃３のＩＤコードを認識することができなければ、光学ビーコン＃２は自己の２回目の発光パターン光の発光を終了してから所定時間（ｔ2＋ｔa＋ｔ2）経過した後に再度発光パターン光の発光を開始する。このとき、カウンタ２８は自己の発光パターン光の発光回数「３」をカウントする。そして、再び光学ビーコン＃３からの発光パターン光に含まれるＩＤコードを監視する。

光学ビーコン＃２において、例えば、発光パターン光の発光を３回繰り返しても光学ビーコン＃３のＩＤコードを認識することができなければ光学ビーコン＃３に異常が発生していると判断する設定が行われていれば、３回目の発光パターン光の発光によっても光学ビーコン＃３のＩＤコードを認識することができなかったときには、光学ビーコン＃２は光学ビーコン＃３に異常が発生していると判断し、以降の発光パターン光の発光を停止する。

これにより、光学ビーコン＃３が故障して発光動作ができない場合には、光学ビーコン＃２の必要以上の発光動作を抑えることができ、エネルギーの省力化やシステムの長寿命化を図ることができる。

また、図７に示すように、光学ビーコン＃２が２回目の発光パターン光の発光したときに、光学ビーコン＃３が光学ビーコン＃２の発光パターン光を受光し、光学ビーコン＃２のＩＤコード「２」を認識すると、光学ビーコン＃３は開始信号及びＩＤコード「３」からなる自己の発光パターン光の発光を開始する。これにより、光学ビーコン＃２は光学ビーコン＃３からの発光パターン光を受光し、含まれているＩＤコード「３」を認識する。

こうして、光学ビーコン♯２は自己の発光が光学ビーコン♯３に伝達されたとして発光パターン光の繰り返し発光動作を行わない。これにより、例えば、光学ビーコン♯２から光学ビーコン＃３への光の伝搬が障害物で一時的に遮られることが発生した場合、障害物が除去されることで光学ビーコン♯２から光学ビーコン♯３への光の伝達が行われると、それを認識して光学ビーコン＃３が故障した場合と区別することができる。こうして一時的な障害物の介在に対処できる。

このように、各光学ビーコン＃０〜＃６の相互間で光の受け継ぎができない状態が発生しても光の受け継ぎを繰り返すことで一時的な障害物の介在に対処でき、各光学ビーコン相互間で光の受け継ぎができない状態が３回の発光動作を繰り返しても継続されるという長時間継続したときに初めて異常を判断することでシステムの発光リレー動作の信頼性を向上できる。

一方、前記移動体２は、光学ビーコン♯０〜♯６からの入射光に含まれているＩＤコードから少なくとも３つの光学ビーコンを識別し、識別した各光学ビーコンからの光の方向を検出し、この検出結果に基づく演算により自己の位置を検出する機能を有する。

前記移動体２の制御部は、図８に示す構成になっている。すなわち、受光部３０、光点位置計測部３１、入射角度計算部３２、自己位置演算部３３、コード検知部３４、位置データメモリ３５を有する検出手段を設けている。

受光部３０は、光学ビーコン♯０〜♯６から発せられた光を入射部３６に入射し、二次元光学センサ３７に集光する。前記入射部３６は、図９に示すように、絞り板３６ａを有し、その絞り板３６ａの開口（絞り）に入射する光をレンズ３６ｂにより二次元光学センサ３７に集光して、二次元光学センサ３７の上面に集光点を形成する。

前記光点位置計測部３１は、前記二次元光学センサ３７における各集光点を計測する。前記入射角度計算部３２は、前記光点位置計測部３１で計測される各集光点と二次元光学センサ３７の上面の中心位置に立つ中心軸との間の距離に基づいて、前記入射部３６への該当する光学ビーコンからの入射光の入射角度をそれぞれ計算する。

前記二次元光学センサ３７としては、例えばＰＳＤ（Position Sensitive Detector）と称される位置センサが採用される。この位置センサは、集光点の受光強度の重心位置を検知するもので、その重心位置に応じた電圧レベルの信号を出力する。すなわち、集光点の受光強度の重心位置のＸ，Ｙ座標がＸc，Ｙcであれば、電圧レベルＶＸc，ＶＹcの信号が位置センサから出力される。そして、この重心位置Ｘc，Ｙcを用いた下式で得られる角度の方向に、発光元の光学ビーコンが存在することが分かる。

tan^−１(Ｙc／Ｘc)±π
前記コード検知部３４は、前記入射部３６への各入射光に含まれている開始信号及びＩＤコードを前記二次元光学センサ３７の出力により検知する。前記位置データメモリ３５は、前記光学ビーコン♯０〜♯６の位置データをその光学ビーコン♯０〜♯６のＩＤコードに対応付けて記憶している。

前記自己位置演算部３３は、コード検知部３４で開始信号が検知される毎に、同コード検知部３４で検知されるＩＤコードに基づいて前記位置データメモリ３５を参照し、この参照により前記入射部３６へ入射する３つの光の発光元である３つの光学ビーコンを識別し、この識別結果及び前記入射角度計算部３２の算出結果から前記入射部３６へ入射する３つの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて、例えば、三角測量の一種である後方交会法を使用して演算を行い、当該移動体２の位置を検出する。

前記移動体２は、自己位置演算部３３で検出される位置を蓄積して記憶するための蓄積メモリ３８を有している。この蓄積メモリ３８の記憶内容に基づき、前記移動体２の移動経路を解析することが可能になる。

また、前記移動体２は、例えば、自律走行可能な移動ロボットとしての使用を可能にするため、コントローラ４０、走行ユニット４１、マップデータメモリ４２、移動ルートプログラムメモリ４３を有している。

前記マップデータメモリ４２は、建物１内の移動空間のマップデータを記憶している。前記移動ルートプログラムメモリ４３は、当該移動体２の移動ルートを指定するための移動ルートプログラムを記憶している。前記コントローラ４０は、前記移動ルートプログラムメモリ４３内の移動ルートプログラムに従い、かつ前記自己位置演算部３３の検出位置と前記マップデータメモリ４２内のマップデータとの照合により、走行ユニット４１を駆動制御する。

このように、ＩＤコードを含む発光パターンで発光する複数の光学ビーコン♯０〜♯６を移動体２の移動空間に分散して設け、移動体２では、光学ビーコン♯０〜♯６から到達して入射する光のＩＤコードから少なくとも３つの光学ビーコンを識別するとともに、識別した各光学ビーコンからの入射光の入射角度を算出し、これら識別結果及び算出結果から入射光の方向を検出する。そして、検出結果に基づく演算によって移動体２の位置を検出する。

このような方式で移動体２の位置を検出するので、従来のような敷設後に移動体を所定の位置に置いて校正登録作業などの初期設定を行う必要はなく、面倒な作業を不要にできる。また、移動体２に可動式の走査器を設ける必要がないので移動体２の小型化を図ることができる。

各光学ビーコン♯０〜♯６の発光については、常に発光させることなく、所定の順序で一定期間のみ発光動作させるので、光学ビーコン♯０〜♯６の発光に要する消費電力が少なくてすみ、省エネルギー効果が得られる。しかも、光学ビーコン♯０〜♯６が同時に発光しないので、移動体２側の受光システムが複雑化することはない。

光学ビーコン♯０は定期的に発光し、かつ光学ビーコン♯１〜♯６は自己以外の光学ビーコン（発光順序が１つ前の光学ビーコン）から発せられる光を受けて順に発光するので、光学ビーコン♯０〜♯６の相互を配線接続する必要がない。よって、構成の簡略化およびコストの低減が図れる。

光学ビーコン♯０が発光する周期を他の光学ビーコン♯１〜♯６の発光パターンの総和より長くしているので、通常の動作を行っている場合には、複数の光学ビーコンが同時に発光することが抑制される。このため、移動体２および光学ビーコン♯１〜♯６の受光部での検出精度を向上させることができる。なお、光学ビーコン＃０の発光周期を、他の光学ビーコン＃１〜＃６が所定回数繰り返し再発光した場合の発光パターンの総和より長くしておくことも可能である。このようにすれば、複数の光学ビーコンが同時に発光することを確実に防止して、移動体２および光学ビーコン＃１〜＃６の受光部での検出精度をより向上させることができる。

また、ＩＤ設定部１２，２６によって光学ビーコン♯０〜♯６のＩＤコードを可変設定できるので、光学ビーコン♯０〜♯６の構成を共通化することができる。すなわち、光学ビーコン♯０は図２の構成を有し、光学ビーコン♯１〜♯６は図３の構成を有しているが、両者は部品数、制御機能、符合が異なるだけで、基本的なハードウェアは同じである。このように、光学ビーコン♯０〜♯６の基本的なハードウェアを共通化できることにより、コストの低減が図れる。

光学ビーコン♯０〜♯６から発せられる光の最初に、起動情報として特定の発光パターンを有する開始信号が含まれている。移動体２の自己位置演算部３３は、その開始信号に応じてＩＤコードの認識態勢に入り、ＩＤコードを的確に認識することができる。この点でも、位置検出の精度および信頼性が向上する。

なお、この実施の形態では、光学ビーコン♯１〜♯６において、第１の特定ＩＤコード（発光順位が１つ前の光学ビーコンのＩＤコード）及び第２の特定ＩＤコード（発光順位が１つ後の光学ビーコンのＩＤコード）を保存するＩＤメモリ２３を設けたが、比較部２２にＩＤ設定部２６の設定情報を与えることで、第１、第２の特定ＩＤコードを比較部２２内で計算により容易に算出できる場合はＩＤメモリ２３を省略してもよい。

（第２の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。この実施の形態は、図１０に示すように、移動体２の制御部に、二次元光学センサ３７よりも応答性の良好な、例えばフォトダイオードからなる受光素子３９を設けた点にある。その他の構成は前述した第１の実施の形態と同様である。
前記受光素子３９は光学ビーコン♯０〜♯６からの発光パターン光を受光し、受光して得られる電気信号をコード検知部３４に供給している。

このような構成においては、光学ビーコン♯０〜♯６からの発光パターン光に含まれる開始信号及びＩＤコードは受光素子３９によって応答性よく受光されるので、コード検知部３４は光学ビーコンのＩＤコードをより確実に検知できる。なお、その他の作用効果は前述した第１の実施の形態と同様である。

（第３の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。この実施の形態は光学ビーコン♯１〜♯６の制御回路に発光順序が自己よりも１つ後の光学ビーコンが異常であると判断したときには、その旨を報知する異常報知手段を設けた点にある。

すなわち、光学ビーコン＃１の制御回路は、図１１に示すように、発光パターン生成部２４に異常報知手段２９を接続している。この構成は他の光学ビーコン＃２〜＃６の制御回路についても同様である。前記異常報知手段２９としては、可視ＬＥＤやディスプレイなどの視覚的な報知手段であっても、ブザーやスピーカなどの聴覚的な報知手段であってもよい。また、システムを管理しているサーバなどに無線や有線で報知する手段であってもよい。

このような構成においては、例えば、図６に示すように、光学ビーコン＃２が光学ビーコン＃３に対して発光パターン光を３回発光したにも拘わらず光学ビーコン＃３からのＩＤコードを認識できなかったときには、発光パターン生成部２４は光学ビーコン＃３に異常が発生したと判断して繰返していた発光パターン光の発光動作を停止する。

同時に、発光パターン生成部２４は異常報知手段２９に信号を送り、光学ビーコン＃３に異常が発生したことを、視覚的に、あるいは聴覚的に、あるいはサーバを介して使用者に報知する。

このように異常報知手段２９を使用して使用者に異常が発生した光学ビーコンを知らせることができるので、光学ビーコンの異常発生に対して修理等の迅速な対処ができシステムの稼働率低下を極力防止できる。なお、その他の作用効果は前述した第１の実施の形態と同様である。

（第４の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
この実施の形態においては、少なくとも各光学ビーコン♯２〜♯６は、自己の発光する発光パターン光が発光順位の１つ前の光学ビーコンは勿論、２つ前の光学ビーコンまで届くように設定されている。また、少なくとも各光学ビーコン♯０〜♯４は、自己の発光する発光パターン光が発光順位の１つ後の光学ビーコンは勿論、２つ後の光学ビーコンまで届くように設定されている。

そして、前記各光学ビーコン♯１〜♯６は、発光順序が１つ前の光学ビーコンは勿論、２つ前の光学ビーコンから発せられる発光パターン光に１つ前の光学ビーコンのＩＤコードがあれば発光動作を開始するようになっている。

また、少なくとも前記各光学ビーコン♯０〜♯４は、発光順序が１つ後の光学ビーコンに対して３回、発光パターン光の発光動作を行っても発光順序が１つ後の光学ビーコンからの発光パターン光の受光が無ければ、ＩＤコードを自己のＩＤコードから発光順序が１つ後の光学ビーコンのＩＤコードに切替えて発光パターン光の発光動作を行うようになっている。その他の構成については前述した第１の実施の形態と同様である。

このような構成においては、図１２に示すように、光学ビーコン＃２が光学ビーコン＃１からの発光パターン光を受光し、光学ビーコン＃１のＩＤコード「１」を認識すると、開始信号及びＩＤコード「２」からなる自己の発光パターン光の発光を開始する。このとき、カウンタ２８は自己の発光パターン光の発光回数「１」をカウントする。そして、光学ビーコン＃３からの発光パターン光に含まれるＩＤコードを監視する。

そして、今回も光学ビーコン＃３のＩＤコードを認識することができなければ光学ビーコン＃３に異常が発生していると判断し、発光パターン光に含まれるＩＤコードを自己のＩＤコード「２」から、ＩＤメモリ２３の第２の特定ＩＤコードとして設定されている光学ビーコン＃３のＩＤコード「３」に切替えて発光パターン光の発光を行う。

これにより、光学ビーコン＃３に異常が発生して発光動作ができない状態にあっても、発光順位が２つ後の光学ビーコン＃４は光学ビーコン＃２からの発光パターン光を受光し、その中に含まれているＩＤコード「３」を認識して発光動作を開始するようになる。このように、発光動作が途切れることなく継続することができ、システムの稼働率低下を防止できる。そして、光学ビーコン＃３の異常が障害物の介在等一時的なもので、光学ビーコン＃０〜＃６の発光動作が一周して次に光学ビーコン＃２が発光動作を開始するまでに光学ビーコン＃３の異常が解決されると、次には通常通りに光学ビーコン＃３が発光することになる。また、光学ビーコン＃３の異常が故障による場合はこの光学ビーコン＃３を常に外して発光動作の引継ぎが継続されることになる。

このとき、移動体２は光学ビーコン＃２の発光パターンに含まれるＩＤコードを監視すれば、光学ビーコン＃３に異常発生によって光学ビーコン＃２がＩＤコードを切替えたことを判断できるので、移動体２は自己の位置を検出する上で光学ビーコン＃３に異常が発生したことを考慮することができ支障は生じない。これにより、さらに信頼性を向上できる。

また、図１３に示すように、光学ビーコン＃２は、発光パターン光に含まれるＩＤコードを自己のＩＤコード「２」から、ＩＤメモリ２３の第２の特定ＩＤコードとして設定されている光学ビーコン＃３のＩＤコード「３」に切替えて発光パターン光の発光を行うときに、その発光パターンのデータフォーマットに故障を示す故障ビットを追加すれば、この発光パターン光を受光する光学ビーコン＃４はＩＤコード「３」を認識するが同時に故障ビットを認識することで、受光したＩＤコード「３」が光学ビーコン＃３からのものではなく光学ビーコン＃２からのものであると判断できる。すなわち、光学ビーコン＃３に異常が発生したことを認識できる。また、移動体２はこの故障ビットを検出することで光学ビーコン＃３に異常が発生したことを容易かつ確実に認識することができる。これにより、移動体２は自己の位置を支障なく検出することができる。これにより、さらに信頼性を向上できる。

なお、その他の作用効果は前述した第１の実施の形態と同様である。
なお、この発明は、前述した各実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るシステム全体の概略構成を示す図。同実施の形態における発光順位が１番目の光学ビーコンの制御部の構成を示すブロック図。同実施の形態における発光順位が２番目の光学ビーコンの制御部の構成を示すブロック図。同実施の形態における各光学ビーコンのＩＤコードと特定ＩＤコードとの対応関係を示す図。同実施の形態における各光学ビーコンの発光動作タイミングを示すタイミング図。同実施の形態において光学ビーコン＃３に異常が発生したときの光学ビーコン＃２の動作を示す信号波形図。同実施の形態において光学ビーコン＃３に発光の引継ぎができたときの光学ビーコン＃２の動作を示す信号波形図。同実施の形態における移動体の制御部の構成を示すブロック図。図８の入射部の構成を示す図。本発明の第２の実施の形態における移動体の制御部の構成を示すブロック図。本発明の第３の実施の形態における発光順位が２番目の光学ビーコンの制御部の構成を示すブロック図。本発明の第３の実施の形態における光学ビーコン＃３に異常が発生したときの光学ビーコン＃２の動作を示す信号波形図。同実施の形態における光学ビーコン＃３に異常が発生したときの光学ビーコン＃２の動作の他の例を示す信号波形図。

符号の説明

１…建物（移動空間）、２…移動体、♯０〜♯６…光学ビーコン、１０，２４…発光パターン生成部、１３，２７…発光ダイオード、２０…受光素子、２３…ＩＤメモリ、２８…カウンタ、３０…受光部、３１…光点位置計測部、３２…入射角度計算部、３３…自己位置演算部。

Claims

移動体の移動空間に分散して設けられ、所定の発光順序で且つそれぞれ自己の識別情報を含む発光パターンで発光する複数の光学ビーコンと、
前記移動体に設けられ、前記各光学ビーコンからの光の発光パターンに含まれる識別情報から少なくとも３つの光学ビーコンを識別するとともに、この識別した各光学ビーコンからの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて前記移動体の位置を検出する検出手段を備え、
前記複数の光学ビーコンのうちいくつかは、発光順序が自己よりも１つ前の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識して発光する従属光学ビーコンであって、これら従属光学ビーコンは、発光順序が自己よりも１つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識しなければ再度発光し、この再発光動作を予め設定した回数繰り返しても１つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識できなければ発光順序が自己よりも１つ後の光学ビーコンが異常であると判断することを特徴とする位置検出システム。
各従属光学ビーコンは、発光順序が自己よりも１つ後の光学ビーコンが異常であると判断したときには、自己の発光パターンの発光を停止させることを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
各従属光学ビーコンは、発光順序が自己よりも１つ後の光学ビーコンが異常であると判断したときには、その旨を報知する異常報知手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。