JP6308452B2 - Measuring device, measuring system, measuring method, and measuring program - Google Patents
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Description
本発明は、計測装置、計測システム、計測方法、及び計測プログラムに関する。 The present invention relates to a measurement device, a measurement system, a measurement method, and a measurement program.
従来、光を用いた光通信システムが提案されている。光通信システムでは、送信装置はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）等の発光素子を備え、強度変調された光を発光素子によって発することによって情報を送信する。受信装置は、フォトダイオードを備え、送信装置によって発せられた光を受光し復調することによって情報を受信する。具体的には、受信装置は、強度変調された光によって構成される搬送波の１周期の間に、フォトダイオードにおける光電変換によって生じた電荷を複数回読み出すことによって、強度変調に応じた復調を行う。 Conventionally, an optical communication system using light has been proposed. In an optical communication system, a transmission device includes a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode), and transmits information by emitting intensity-modulated light by the light emitting element. The receiving device includes a photodiode and receives information by receiving and demodulating light emitted by the transmitting device. Specifically, the receiving apparatus performs demodulation in accordance with the intensity modulation by reading the charge generated by the photoelectric conversion in the photodiode a plurality of times during one period of the carrier wave constituted by the intensity-modulated light. .
自発光した変調光の反射光を画素ごとに位相と振幅を検出し距離計測を行うカメラが提案されている(例えば特許文献１参照)。
また、信号光を送って，信号光を受信した側が自らのIDを付与して一定時間の遅れ時間で送り返すことで複数の対象との距離計測を行うシステムが提案されている（例えば特許文献２参照）。
さらに、信号が往復する時間を計測するために変調光の位相差を利用する方法が提案されている（例えば特許文献３参照）。
A camera has been proposed that measures the distance by detecting the phase and amplitude of the reflected light of the self-emitted modulated light for each pixel (see, for example, Patent Document 1).
In addition, a system has been proposed in which signal light is transmitted, and the side that has received the signal light gives its own ID and sends it back at a delay time of a certain time to measure distances from a plurality of objects (for example, Patent Document 2). reference).
Furthermore, a method that uses the phase difference of modulated light to measure the time that the signal reciprocates has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、多数のカメラがあると相互の干渉が発生する。また、特許文献２に記載の技術では、複数の移動体が存在する場合が考慮されていない。さらに、特許文献３に記載の技術では、複数の移動体について考慮されていない。
However, in the technique described in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、複数の移動体を考慮した計測を行うことができる計測装置、計測システム、計測方法、及び計測プログラムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a measuring device, a measuring system, a measuring method, and a measuring program capable of performing measurement in consideration of a plurality of moving objects. Yes.
（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る計測装置は、光信号を送信する他装置と光通信を行う計測装置であって、搬送波の生成に用いられるクロック信号を生成する発振器と、前記クロック信号を用いて第１角周波数（ω １ ）の搬送波の第１送信情報を第１の強度（ｙ １ ）の光信号で送信する送信部と、複数の画素を備え、前記第１送信情報に対する応答であり第２角周波数（ω ２ ）の搬送波であり前記他装置が送信する第２送信情報であって、前記他装置が送信する光信号の強度が第２の強度（ｙ ２ ）であり、前記他装置が有する受光部で観測した前記第１送信情報の光信号の強度が第３の強度（ｙ ２−１ ）であり、前記第２の強度（ｙ ２ ）と前記第３の強度（ｙ ２−１ ）との第１位相差（Δω ２−１ ）を含む前記第２送信情報を前記複数の画素で受光する受光部と、前記受光部で観測した前記第２送信情報の光信号の強度が第４の強度（ｙ １−２ ）であり、前記第１の強度（ｙ １ ）と前記第４の強度（ｙ １−２ ）との位相差が第２位相差（Δω ２−１ ）であり、前記他装置が送信した第２送信情報に含まれる前記第１位相差（Δω ２−１ ）と前記第２位相差（Δω ２−１ ）との和（ΔΩ）と、自装置の搬送波の前記第１角周波数（ω １ ）と、自装置の搬送波の前記第１角周波数（ω１）と前記他装置の搬送波の前記第２角周波数（ω ２ ）の差（Ｏ ２ ）と、自装置の搬送波の波長（λ １ ）と、に基づいて距離情報を求める距離算出部と、を備え、前記送信部は、複数の前記他装置から前記第２送信情報を受信した場合、自装置が送信する前記第１送信情報の送信周期と前記他装置それぞれが送信する前記第２送信情報それぞれの送信周期を、装置を識別するための識別情報である識別子が大きい方の送信周期を小さい方の周期に一致させることで同期を取った後、情報の送受信を行う。 (1) In order to achieve the above object, a measurement apparatus according to one aspect of the present invention is a measurement apparatus that performs optical communication with another apparatus that transmits an optical signal, and generates a clock signal used for generation of a carrier wave. An oscillator, a transmission unit that transmits first transmission information of a carrier wave having a first angular frequency (ω 1 ) using an optical signal having a first intensity (y 1 ) using the clock signal, and a plurality of pixels, a second transmission information carrier der Ri said other device of the second angular frequency is the response to the first transmission information (omega 2) is transmitted, the strength intensity of the second optical signal the other device transmits (Y 2 ), the intensity of the optical signal of the first transmission information observed by the light receiving unit included in the other device is a third intensity (y 2-1 ), and the second intensity (y 2 ) said containing said third intensity first phase difference between the (y 2-1) (Δω 2-1) A light receiving portion for receiving the second transmission information in the plurality of pixels, the intensity of the optical signal of the second transmission information observed by the light receiving portion is a fourth intensity (y 1-2), the first intensity phase difference is a second phase difference between the (y 1) and the fourth intensity (y 1-2) are ([Delta] [omega 2-1), wherein the said other device is included in the second transmission information which is transmitted 1 the phase difference between ([Delta] [omega 2-1) and the second phase difference sum of (Δω 2-1) (ΔΩ), and the carrier of the device itself first angular frequency (omega 1), the carrier of the device itself distance the the difference between the first angular frequency (omega 1) and the other device the second angular frequency of the carrier wave (ω 2) (O 2) , the carrier wave of the own device (lambda 1), on the basis comprising a distance calculation unit for obtaining the information, the said transmission unit, upon receiving the second transmission information from the plurality of other devices, sending the first host device transmits The second transmission information each transmission period, each transmission cycle and the other device transmits information to match the transmission period of the person identifier is large is identification information for identifying the device to the period of the smaller After synchronizing with, information is sent and received.
（２）本発明に係るその他の様態は、前記第１送信情報が、自装置を識別する第１識別情報を含み、前記受光部は、前記第２送信情報に他装置に対応する第２識別情報が含まれている場合に前記第２送信情報が前記第１送信情報に対する応答であると判別するようにしてもよい。 ( 2 ) According to another aspect of the present invention, the first transmission information includes first identification information for identifying the own device, and the light receiving unit includes a second identification corresponding to the other device in the second transmission information. When information is included, it may be determined that the second transmission information is a response to the first transmission information .
（３）本発明に係るその他の様態は、前記距離算出部は、前記第２識別情報と、前記受光部によって受信された前記第２送信情報を受信したときの受信した信号の位相に基づく該第２識別情報に対応する前記第２位相差とが関連付けられた情報を記憶する記憶部を備え、前記送信部は、前記第２識別情報が前記記憶部に記憶されている場合、前記第１識別情報のみを送信し、前記距離算出部は、前記記憶部に記憶させた位相差を示す情報を、所定の時間経過後、消去するようにしてもよい。 ( 3 ) According to another aspect of the present invention, the distance calculation unit is configured based on the phase of the received signal when the second identification information and the second transmission information received by the light receiving unit are received. a storage unit for storing information the second phase difference associated with that corresponding to the second identification information, and the transmission unit, when the second identification information is stored in the storage unit, the first Only the identification information may be transmitted, and the distance calculation unit may delete the information indicating the phase difference stored in the storage unit after a predetermined time has elapsed .
（４）本発明に係るその他の様態は、送信データに対して変調を行う変調部を備え、前記変調部は、自装置の基準信号の位相に対して送信データに応じた位相変化をさせる期間、無信号状態に制御するようにしてもよい。 ( 4 ) Another aspect of the present invention includes a modulation unit that modulates transmission data, and the modulation unit performs a phase change corresponding to the transmission data with respect to the phase of the reference signal of the device itself. The control may be performed in a no-signal state .
（５）本発明に係るその他の様態は、受信された送信データを復調する復調器を備え、前記受光部は、前記受信された送信データの振幅と位相とを検出し、前記復調器は、前記無信号状態の期間の１つ前のサンプリングタイミング且つ前記振幅が減少していないときの位相を、前記無信号状態の期間における前記受信された送信データの位相として決定し、前記決定された位相に基づいて近接する位相の位相差に基づいて前記送信データを復調するようにしてもよい。 ( 5 ) Another aspect of the invention includes a demodulator that demodulates received transmission data, the light receiving unit detects an amplitude and a phase of the received transmission data, and the demodulator The sampling timing immediately before the no-signal state period and the phase when the amplitude does not decrease are determined as the phase of the received transmission data in the no-signal state period, and the determined phase The transmission data may be demodulated based on a phase difference between adjacent phases .
（６）本発明に係るその他の様態は、前記復調器は、前記複数の画素が同じ値の前記識別情報を受光している場合、同一の前記識別情報が含まれる光信号を同じクラスとしてクラス分けし、前記クラス分けした同じクラスの領域の中心を重心位置として決定するようにしてもよい。 (6) Other aspects of the present invention, the case that receives the identification information, the same class optical signal containing identical the identification information before Symbol demodulator, before Symbol plurality of pixels have the same value And the center of the classified region of the same class may be determined as the barycentric position.
（７）本発明に係るその他の様態は、前記復調器は、前記受光部の前記複数の画素に対して、前記搬送波に含まれるリーダフレームを探索し、リーダフレームが検出された位置をビット読み出しの開始位置にするようにしてもよい。 (7) Other aspects of the present invention, the demodulator, to the plurality of pixels of the photodetection unit, searches the reader frames included in the carrier, the bit read the position of the reader frame is detected You may make it be the starting position.
（８）本発明に係るその他の様態は、複数の前記他装置に対応する第２識別情報を受信したとき、送信した信号に対する応答、算出された距離、及び受信された信号の強度のうち少なくとも１つに基づいて応答する順番を決定する応答順位決定部を備えるようにしてもよい。 ( 8 ) According to another aspect of the present invention, when receiving second identification information corresponding to a plurality of other devices, at least one of a response to a transmitted signal, a calculated distance, and a received signal strength You may make it provide the response order | rank determination part which determines the order which responds based on one.
（９）本発明に係るその他の様態の計測システムは、第１計測装置は、搬送波の生成に用いられるクロック信号を生成する第１発振器と、前記第１発振器が生成したクロック信号を用いて第１角周波数の搬送波の第１送信情報を第１の強度の光信号で送信する第１送信部と、複数の画素を備え、前記第１送信情報に対する応答であり第２角周波数の搬送波であり第２計測装置が送信する第２送信情報であって、前記第２計測装置が送信する光信号の強度が第２の強度であり、前記第２計測装置が有する第２受光部で観測した前記第１送信情報の光信号の強度が第３の強度であり、前記第２の強度と前記第３の強度との第１位相差を含む前記第２送信情報を前記複数の画素で受光する第１受光部と、前記第１受光部で観測した前記第２送信情報の光信号の強度が第４の強度であり、前記第１の強度と前記第４の強度との位相差が第２位相差であり、前記第２計測装置が送信した前記第２送信情報に含まれる前記第１位相差と前記第２位相差との和と、当該第１計測装置の搬送波の前記第１角周波数と、当該第１計測装置の搬送波の前記第１角周波数と前記第２計測装置の搬送波の前記第２角周波数の差と、自装置の搬送波の波長と、に基づいて距離情報を求める第１距離算出部と、を備え、複数の前記第２計測装置それぞれは、搬送波の生成に用いられるクロック信号を生成する第２発振器と、複数の画素を備え、前記第１計測装置から光信号である前記第１送信情報を前記複数の画素で受光する第２受光部と、前記第２受光部で観測した前記第１送信情報の光信号の強度が第３の強度と、前記第２計測装置が送信する光信号の第４の強度との位相差である第１位相差を求める位相差算出部と、前記第１送信情報への応答である第２送信情報に前記位相差算出部が算出した前記第１位相差を含めて、前記第２発振器が生成したクロック信号を用いて第２角周波数の搬送波で光信号を送信する第２送信部と、を備え、前記第１送信部は、複数の前記第２計測装置から前記第２送信情報を受信した場合、前記第１送信情報の送信周期と前記第２計測装置それぞれが送信する前記第２送信情報の送信周期を、装置を識別するための識別情報である識別子が大きい方の送信周期を小さい方の周期に一致させることで同期を取った後、情報の送受信を行う。 ( 9 ) In another aspect of the measurement system according to the present invention, the first measurement device uses a first oscillator that generates a clock signal used for generating a carrier wave, and a clock signal generated by the first oscillator . A first transmission unit that transmits first transmission information of a carrier wave of one angular frequency with an optical signal of a first intensity and a plurality of pixels , and is a response to the first transmission information and is a carrier wave of a second angular frequency Ri and a second transmission information that sends a second measurement device, the intensity of the optical signal and the second measuring device is transmitted a second intensity, observed by the second light receiving portion in which the second measuring device has It was a strength intensity of the third optical signal of the first transmission information, receiving the second transmission information which includes a first phase difference between the third intensity and the second intensity in the plurality of pixels the first light receiving portion and said second transmission information observed by said first light receiving portion for The intensity of the optical signal is the fourth intensity, the phase difference between the fourth intensity from the first intensity is the second phase difference, the second transmission information in which the second measuring device transmits the sum of said second phase difference between the first phase difference included, the first measurement and the first angular frequency of the carrier wave of the device, the first angular frequency and the second carrier of the first measuring device and the difference between the second angular frequency of the carrier wave of the measuring apparatus, comprising a carrier wavelength of the device itself, a first distance calculating unit that calculates the distance information based on the respective plurality of the second measuring device, A second oscillator that generates a clock signal used to generate a carrier wave; and a second light receiving unit that includes a plurality of pixels, and receives the first transmission information that is an optical signal from the first measurement device by the plurality of pixels. The intensity of the optical signal of the first transmission information observed by the second light receiving unit is a third strong intensity. And a phase difference calculation unit for obtaining a first phase difference that is a phase difference between the fourth intensity of the optical signal transmitted by the second measuring device and second transmission information that is a response to the first transmission information Including a first phase difference calculated by the phase difference calculation unit, and a second transmission unit for transmitting an optical signal using a carrier wave having a second angular frequency using the clock signal generated by the second oscillator. When the second transmission information is received from a plurality of the second measurement devices, the first transmission unit transmits the transmission period of the first transmission information and the second transmission information transmitted by each of the second measurement devices . The transmission cycle is synchronized by matching the transmission cycle with the larger identifier, which is identification information for identifying the device, with the smaller cycle, and then the information is transmitted and received.
（１０）本発明のその他の態様の計測方法は、搬送波の生成に用いられるクロック信号を生成する発振器と、複数の画素を有する受光部と、光信号を送信する送信部と、距離情報を求める距離算出部を有し、光信号を送信する他装置と光通信を行う計測装置の計測方法であって、前記送信部が、前記クロック信号を用いて第１角周波数の搬送波の第１送信情報を第１の強度の光信号で送信する送信手順と、前記受光部が、前記第１送信情報に対する応答であり前記他装置が送信する第２送信情報であって、前記他装置が送信する光信号の強度が第２の強度であり、前記他装置が有する受光部で観測した前記第１送信情報の光信号の強度が第３の強度であり、前記第２の強度と前記第３の強度との第１位相差を含む前記第２送信情報を前記複数の画素で受光する受光手順と、前記送信部が、複数の前記他装置から前記第２送信情報を受信した場合、自装置が送信する前記第１送信情報の送信周期と前記他装置それぞれが送信する前記第２送信情報それぞれの送信周期を、装置を識別するための識別情報である識別子が大きい方の送信周期を小さい方の周期に一致させることで同期を取った後、情報の送受信を行う送信手順と、前記距離算出部が、前記受光手順で観測した第２送信情報の光信号の強度が第４の強度であり、前記第１の強度と前記第４の強度との位相差が第２位相差であり、前記他装置が送信した第２送信情報に含まれる前記第１位相差と前記第２位相差との和と、自装置の搬送波の前記第１角周波数と、自装置の搬送波の前記第１角周波数と前記他装置の搬送波の第２の角周波数の差と、自装置の搬送波の波長と、に基づいて距離情報を求める距離算出手順と、を含む。 ( 10 ) A measuring method according to another aspect of the present invention obtains distance information from an oscillator that generates a clock signal used for generating a carrier wave, a light receiving unit having a plurality of pixels, a transmission unit that transmits an optical signal, and the like. A measurement method of a measurement apparatus having a distance calculation unit and performing optical communication with another device that transmits an optical signal, wherein the transmission unit uses the clock signal to transmit first transmission information of a carrier wave having a first angular frequency and a transmission step of transmitting a first intensity of the optical signal, the light receiving portion, wherein Ri response der to said first transmission information other device is a second transmission information to be transmitted, the other device transmits The intensity of the optical signal is the second intensity, the intensity of the optical signal of the first transmission information observed by the light receiving unit of the other device is the third intensity, and the second intensity and the third intensity the double said second transmission information including the first phase difference between the intensity A light receiving procedure for receiving by a pixel, the transmission unit, when receiving the second transmission information from a plurality of said other devices, respectively transmission period and the other device of the first transmission information when the device itself transmits the transmission The transmission cycle of each of the second transmission information to be transmitted is synchronized by matching the transmission cycle having the larger identifier, which is identification information for identifying the device, with the cycle having the smaller identifier, and then transmits / receives information The intensity of the optical signal of the second transmission information observed by the transmission procedure and the distance calculation unit in the light reception procedure is the fourth intensity, and the phase difference between the first intensity and the fourth intensity is the first intensity. a second phase difference, said first phase difference other device is included in the second transmission information which is transmitted and the sum of the second phase difference, said first angular frequency of the carrier wave of the own device, the own device The first angular frequency of the carrier of the second and the second of the carrier of the other device The distance calculation procedure which calculates | requires distance information based on the difference of the angular frequency of this, and the wavelength of the carrier wave of an own apparatus.
（１１）本発明に係るその他の様態の計測プログラムは、計測装置のコンピュータに、搬送波の生成に用いられるクロック信号を生成する発振器が生成したクロック信号を用いて第１角周波数の搬送波の第１送信情報を第１の強度の光信号で送信する送信手順と、前記第１送信情報に対する応答であり他装置が送信する第２送信情報であって、前記他装置が送信する光信号の強度が第２の強度であり、前記他装置が有する受光部で観測した前記第１送信情報の光信号の強度が第３の強度であり、前記第２の強度と前記第３の強度との第１位相差を含む前記第２送信情報を前記複数の画素で受光する受光手順と、複数の前記他装置から前記第２送信情報を受信した場合、自装置が送信する前記第１送信情報の送信周期と前記他装置それぞれが送信する前記第２送信情報それぞれの送信周期を、装置を識別するための識別情報である識別子が大きい方の送信周期を小さい方の周期に一致させることで同期を取った後、情報の送受信を行う送信手順と、前記受光手順で観測した第２送信情報の光信号の強度が第４の強度であり、前記第１の強度と前記第４の強度との位相差が第２位相差であり、前記他装置が送信した第２送信情報に含まれる前記第１位相差と前記第２位相差との和と、自装置の搬送波の前記第１角周波数と、自装置の搬送波の前記第１角周波数と前記他装置の搬送波の第２角周波数の差と、自装置の搬送波の波長と、に基づいて距離情報を求める距離算出手順と、を実行させる。 ( 11 ) In another aspect of the measurement program according to the present invention, the first measurement of the first angular frequency carrier using the clock signal generated by the oscillator that generates the clock signal used for generation of the carrier wave is performed on the computer of the measurement device . a second transmission information and transmission procedure to transmit the transmission information in the first intensity of the optical signal, the response der Ri another device for said first transmission information transmitting intensity of the optical signal the other device transmits Is the second intensity, the intensity of the optical signal of the first transmission information observed by the light receiving unit of the other device is the third intensity, and the second intensity and the third intensity are A light receiving procedure for receiving the second transmission information including one phase difference by the plurality of pixels, and transmission of the first transmission information transmitted by the own device when the second transmission information is received from the plurality of other devices. The cycle and each of the other devices The transmission cycle of each of the second transmission information to be transmitted is synchronized by matching the transmission cycle with the larger identifier, which is identification information for identifying the device, with the cycle with the smaller identifier, and then transmits and receives information. The intensity of the optical signal of the second transmission information observed in the transmission procedure to be performed and the light receiving procedure is the fourth intensity, and the phase difference between the first intensity and the fourth intensity is the second phase difference. the other device is the first phase difference included in the second transmission information transmitted and the sum of said second phase difference, said first angular frequency of the carrier wave of the own device, the first carrier of the device itself the difference between the second angular frequency of the carrier wave of the angular frequency the other device, and the wavelength of the carrier wave of the own device, a distance calculation procedure for obtaining the distance information based on, is executed.
上述した（１）、（９）、（１０）又は（１１）の構成によれば、同時に複数の移動体の相対距離と移動体に関する情報が獲得できる。
上述した（２）又は（３）の構成によれば、送信情報及び計算量を削減できる。
上述した（４）、（５）又は（６）の構成によれば、受信信号から位相を算出するときのノイズを低減することができる。
上述した（７）の構成によれば、信号を正確に読み出すことができる。
上述した（８）の構成によれば、複数の移動体に対して優先順位を付けられるので、移動体間で正確な通信を行うことができる。
上述した（１）〜（１１）の構成によれば、電波で発生したマルチパスや干渉が生じない。さらに、発光源を面や線とすることで距離による信号強度の低下が低下し狭いダイナミックレンジでも距離計測が可能となる。また、同時に複数台の移動体が存在しても混信しない。
According to the configuration of (1), ( 9 ), ( 10 ), or ( 11 ) described above, it is possible to simultaneously acquire the relative distances of a plurality of moving bodies and information on the moving bodies.
According to the configuration of (2) or (3) described above, transmission information and calculation amount can be reduced.
According to the configuration of (4), (5) or (6) described above, noise when calculating the phase from the received signal can be reduced.
According to the configuration of (7) described above, the signal can be read accurately .
According to the configuration of the above mentioned (8), since prioritized to a plurality of mobile, it is possible to perform accurate communication between the mobile.
According to the configurations (1) to ( 11 ) described above, multipath and interference generated by radio waves do not occur. Further, by using a light source as a surface or a line, a decrease in signal intensity due to distance is reduced, and distance measurement is possible even in a narrow dynamic range. Moreover, even if there are a plurality of moving bodies at the same time, no interference occurs.
［第１実施形態］
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る計測システム１の構成を表すシステム構成図である。図１に示すように、計測システム１は、第１端末１０及び第２端末２０を備えている。以下の例では、第１端末１０が第１車両に搭載され、第２端末２０が第２車両に搭載されているとして説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating a configuration of a
また、第１端末１０は、符号器１１、発振器１２、変調器１３（変調部）、投光器１４（送信部、第１送信部）、レンズ１５、受光部１６（受光部、第１受光部）、復調器１７（位相算出部）、復号器１８、及び演算部１９（距離算出部、応答順位決定部）を備えている。第２端末２０は、符号器２１、発振器２２、変調器２３（変調部）、投光器２４（送信部、第２送信部）、レンズ２５、受光部２６（受光部、第２受光部）、復調器２７（位相算出部）、復号器２８、及び演算部２９（距離算出部、応答順位決定部）を備えている。
また、以下の例では、第１端末１０と第２端末２０の構成が同じ場合を説明するが、構成は異なっていてもよい。また、以下の説明では、第１端末１０を例に説明する。
The
Moreover, although the following example demonstrates the case where the structure of the
符号器１１は、送信情報を符号化してビット列を生成し、生成したビット列を変調器１３に出力する。また、符号器１１は、演算部１９から入力された車両情報や応答信号を送信情報とし符号化してビット列を生成し、生成したビット列を変調器１３に出力する。
発振器１２は、変調器１３及び復調器１７で用いるクロック信号を生成し、生成したクロック信号を変調器１３及び復調器１７に出力する。
The
The
変調器１３は、符号器１１から入力されたビット列を、ＤＢＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、８ＤＰＳＫ、π／２−ＤＢＰＳＫ、π／４−ＤＱＰＳＫ等の方式に従って、発振器１２から入力されたクロック信号を用いて変調して搬送波を生成する。変調器１３は、生成した搬送波を投光器１４に出力する。
The
投光器１４は、変調器１３によって生成された搬送波に基づいて強度変調された光（強度変調光）を発光する。投光器１４は、例えば高レート（繰り返し周波数）の可視光パルスを放射することのできる発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）又はレーザダイオードを用いて構成される。また、投光器１４は、高レートの赤外線パルスを放射する発光ダイオードを用いて構成されてもよい。
The
レンズ１５は、他の端末から発光された強度変調光及び環境光を含む光束を通過させ、受光部１６に結像させる。なお、レンズ１５と受光部１６との間に、光学的なフィルタを備えるようにしてもよい。
受光部１６は、複数の画素が二次元に配列された構造を有し、画素によって受光した光に応じた電荷を発生させて蓄積し、所定のタイミングで蓄積した電荷を復調器１７へ出力する。
The
The
復調器１７は、受光部１６から入力された電荷に基づいて、受光部１６が備える全ての画素毎に搬送波の振幅を算出する。また、復調器１７は、算出した振幅が所定の閾値を超えた画素及びその周囲の画素についてのみ、搬送波の位相を算出する。また、復調器１７は、算出した位相に基づいて復調を行い、他の端末から送信されたビット列を生成する。また、復調器１７は、生成したビット列及び算出した搬送波の位相を復号器１８に出力する。
The
復号器１８は、復調器１７によって生成されたビット列を復号し、復号した送信情報を演算部１９に出力する。
演算部１９は、復号器１８から入力された他の端末からの送信情報から、識別子、速度、方位を示す各情報、及び搬送波の位相情報を抽出する。演算部１９は、他の端末から送信情報を受信したことに応じて、受信した搬送波の周波数と同じ周波数の変調光に、受信したときの位相情報、自端末の識別子、自端末の移動速度、及び自端末の方位を示す情報を載せて応答信号として送信するように、符号器１１に出力する。
The
The
図２は、本実施形態に係る受光部１６の構成の概略を表す概略図である。受光部１６は、複数の画素３２１と、垂直走査回路３２２、水平走査回路３２３、読み出し回路３２４を備える。画素３２１は、二次元マトリックス状に配置され、レンズ１５を通過した光を受けて電荷を生成し蓄積する。各画素３２１に蓄積された電荷に応じた電圧レベルは、垂直走査回路３２２及び水平走査回路３２３による制御に応じて、読み出し回路３２４によって読み出され、読み出された電圧レベルは読み出し回路３２４から復調器１７へ出力される。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an outline of the configuration of the
図３は、本実施形態に係る受光部１６に用いられる画素３２１の構成を表す構成図である。画素３２１は、４つの微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄを備える。各微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄは光電変換素子を用いて構成される。また、画素３２１は、４つの電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄと、各電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄに対応する振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄを備える。４つの微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄは、電荷移送領域３２１３及び振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄを介して、電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄに接続される。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating the configuration of the
微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄにおける光電変換によって生成された電荷は、よりポテンシャルの低い電荷移送領域３２１３へ移動する。振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄのうちの一つが開かれると、電荷移送領域３２１３から、開かれたゲートＴｘａ〜Ｔｘｄに対応する電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄの一つに電荷が移動する。そして、各電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄに移動した電荷は、各電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄによって所定のタイミングまで蓄積される。そして、蓄積された電荷は、所定のタイミングで読み出し電極３２１４ａ〜３２１４ｄから、読み出し回路３２４を介して復調器１７へ読み出される。
The charges generated by the photoelectric conversion in the
また、画素３２１は、各電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄに隣接するリセットゲートＲａ〜Ｒｄ及びリセット電極３２１５ａ〜３２１５ｄを備える。リセットゲートＲａ〜Ｒｄが開かれると、リセット電極３２１５ａ〜３２１５ｄに加えられている電圧Ｖによって、電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄが充電されてリセット状態となる。このリセット処理は、受光部１６の全画素３２１の全電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄに対して同時に行われる。
The
図４は、図３の画素３２１の等価回路を表す図である。図４において、微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄは、フォトダイオード及びコンデンサＣ０ａ〜Ｃ０ｄの対として表される。電荷移送領域３２１３は、コンデンサＣＴとして表される。振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄにそれぞれ隣接する電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄは、コンデンサＣａ〜Ｃｄとして表される。これらのコンデンサは、リセットゲートＲａ〜ＲｄのＦＥＴトランジスタがオンになることによって電圧Ｖで充電される。この動作は、前述したリセット処理であり、電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄの状態を、微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄによって生成される電荷を蓄積する前の状態（初期状態）に戻すための処理である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the
電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＦＥＴ）Ｌａ〜Ｌｄは、レベルシフト・トランジスタである。電界効果トランジスタＬａ〜Ｌｄは、読み出しゲートＴａ〜Ｔｄが開かれるとコンデンサＣａ〜Ｃｄにホールドされている電荷に応じた電流をそれぞれ読み出し回路３２４を介して復調器１７へ送り出す。
Field effect transistors (FETs) La to Ld are level shift transistors. When the read gates Ta to Td are opened, the field effect transistors La to Ld send currents corresponding to the charges held in the capacitors Ca to Cd to the
なお、４つの微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄ及び電荷移送領域３２１３は、Ｐ型領域（Ｐ−ｗｅｌｌ）に埋め込まれた一体的なＮ型領域によって形成することができる。この一体的なＮ型領域の上方に遮光幕（遮光マスク）が設けられ、画素３２１の各構成のうち微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄだけに光が入るように構成される。
The four
ここで、図５を用いて画素３２１の動作について説明する。図５は、本実施形態に係る画素３２１の動作を表すタイミングチャートである。
以下の説明において、搬送波が正弦波の場合、１周期とは搬送波を構成する正弦波の１周期分の時間を表し一定の値である。図５において、画素３２１による露光は２００周期分の時間行われ、その後に２００周期分の時間をかけて読み出し回路３２４による読み出し処理が行われる。また、以下の説明において、露光が行われる時間を「露光タイム」と呼び、読み出しが行われる時間を「読み出しタイム」と呼ぶ。１フレームの時間（フレームタイム）は、露光タイムと読み出しタイムとの和である。
Here, the operation of the
In the following description, when the carrier wave is a sine wave, one cycle represents a time corresponding to one cycle of the sine wave constituting the carrier wave, and is a constant value. In FIG. 5, the exposure by the
まず、露光が開始される直前に画素３２１は、リセットゲートＲａ〜Ｒｄを開くとともに４つの振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄを開いて、電荷移送領域３２１３及び電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄをリセットする（充電する）。露光タイムが開始すると、画素３２１は、振り分けゲートＴｘａを開いて、４つの微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄで生成される電荷を、電荷移送領域３２１３を介して電荷蓄積領域３２１２ａ（コンデンサＣａ）に蓄える。
First, immediately before the start of exposure, the
次に、画素３２１は、露光タイムが開始してから１／４周期が経過する前に振り分けゲートＴｘａを閉じ、１／４周期経過のタイミングで振り分けゲートＴｘｂを開き、４つの微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄで生成される電荷を、電荷移送領域３２１３を介して電荷蓄積領域３２１２ｂ（コンデンサＣｂ）に蓄える。次に、画素３２１は、露光タイムが開始してから２／４周期が経過するときに振り分けゲートＴｘｂを閉じ、２／４周期経過のタイミングで振り分けゲートＴｘｃを開き、４つの微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄで生成される電荷を、電荷移送領域３２１３を介して電荷蓄積領域３２１２ｃ（コンデンサＣｃ）に蓄える。次に、画素３２１は、露光タイムが開始してから３／４周期が経過するときに振り分けゲートＴｘｃを閉じ、３／４周期経過のタイミングで振り分けゲートＴｘｄを開き、４つの微小変換部３２１１ａ〜３２１１ｄで生成される電荷を、電荷移送領域３２１３を介して電荷蓄積領域３２１２ｄ（コンデンサＣｄ）に蓄える。そして、画素３２１は、露光タイムが開始してから１周期が経過するときに振り分けゲートＴｘｄを閉じる。
Next, the
画素３２１は、こうして１周期分の処理を終えると、次の周期の露光処理を開始し、各振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄを１／４周期毎に開いて電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄに電荷を繰り返し蓄積する露光処理を２００回繰り返す。このとき、画素３２１は露光タイムが開始してから２００周期分の露光が完了するまでリセット処理は行わない。そのため、コンデンサＣａ〜Ｃｄには各周期の処理で受け取る電荷が逐次積分されていく。２００周期分の露光タイムが終了すると、読み出しタイムが開始し読み出しゲートＴａ〜Ｔｄが開かれる。レベルシフト・トランジスタＬａ〜ＬｄのゲートにはコンデンサＣａ〜Ｃｄの電圧が加えられているため、それぞれのコンデンサの電圧レベルに応じた電流が復調器１７に流れる。復調器１７は、各読み出しゲートＴａ〜Ｔｄから読み出された電圧レベルに基づいて、搬送波の振幅及び位相を算出する。なお、図７に示した例では、露光タイムは、例えば２００μ秒、読み出しタイムは、例えば２００μ秒である。
After completing one cycle of processing, the
次に、搬送波の振幅と位相について説明する。まず、図６を用いて、搬送波が正弦波の例を説明する。
図６は、第１実施形態に係る画素３２１から読み出された４つの電圧レベルに基づいて正弦波である搬送波の振幅及び位相を算出するための概略を表す概略図である。図６に表される波形は搬送波を構成する１周期分の正弦波を表し、Ｃ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）は、それぞれ画素３２１の電荷蓄積領域３２１２ａ〜３２１２ｄから読み出された電圧レベル、則ち１／４周期毎の搬送波の強度を表す。復調器１７は、Ｃ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）を次式（１）に代入することによって、搬送波の振幅Ｒを算出する。
Next, the amplitude and phase of the carrier wave will be described. First, an example in which the carrier wave is a sine wave will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an outline for calculating the amplitude and phase of a carrier wave that is a sine wave based on the four voltage levels read from the
なお、式（１）において、Ｂは、次式（２）である。なお、Ｂは、図６に示すように、搬送波の中心レベルである。 In the formula (1), B is the following formula (2). Note that B is the center level of the carrier wave as shown in FIG.
復調器１７は、全ての画素３２１毎に振幅Ｒを算出し、振幅Ｒが所定の閾値を超えた画素３２１（輝点画素）及びその周囲の画素３２１についてのみ、位相θを算出する。以下、輝点画素及びその周囲の画素３２１をまとめて「処理対象画素」という。一般的な環境光は、強度がほとんど変化しないため、その振幅Ｒは非常に小さくゼロに近い値となる。これに対し、強度変調光は他の端末である第２端末２０によって人為的に強度を周期的に変化させて振幅Ｒが大きな値となるように発光されるため、第１端末１０と第２端末２０との距離に応じて減衰はするものの、所定の閾値以上の値になる。そのため、復調器１７が上記のように閾値を用いて処理対象画素を検出することによって、強度変調光が受光された画素３２１に限って位相θを算出し、強度変調光の位相θのみを算出することが可能となる。このとき、復調器１７は、複数の処理対象画素から算出された位相の値が異なる場合、各値の平均値や代表値などを算出し、算出された値を位相θとして取り扱う。なお、上記の閾値は、他の端末によって発光される強度変調光の振幅と、想定される第１端末１０及び第２端末２０の距離に応じて予め復調器１７に設定される。また、復調器１７は、処理対象画素が検出されない場合、前回の処理で算出された位相θを出力するように構成されても良いし、光が遮られた等の原因に起因する信号の欠落によるエラーが発生したと判定するように構成されても良いし、ターミナルフレームの代わりに信号の終端として検出するように構成されてもよい。
The
上述したように、復調器１７は、処理対象画素から得られたＣ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）及び式（１）で算出された振幅Ｒ及び式（２）で算出されたＢの値を次式（３）に代入することによって、搬送波の位相θを算出する。
As described above, the
なお、式（３）において、位相θは、１／４周期毎の搬送波の強度に応じて次式（４）のような値になる。 In the equation (3), the phase θ takes a value as in the following equation (4) according to the strength of the carrier wave for every ¼ period.
次に、図７を用いて、搬送波がパルス波の例を説明する。
図７は、第１実施形態に係る画素３２１から読み出された4つの電圧レベルに基づいてパルス波である搬送波の振幅及び位相を算出するための概略を表す概略図である。図７に表される波形は搬送波を構成する１周期分のパルス波を表し、Ｃ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）は、電圧レベル、則ち１／４周期毎の搬送波の強度を表す。復調器１７は、Ｃ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）を次式（５）に代入することによって、搬送波の振幅Ｒを算出する。なお、搬送波は、図７に示すように、中心レベルであるＢを中心に、正方向及び負方向が振幅Ｒの波形である。また、中心レベルのＢは、式（２）と同様である。
Next, an example in which the carrier wave is a pulse wave will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an outline for calculating the amplitude and phase of a carrier wave that is a pulse wave based on four voltage levels read from the
式（５）において、分母のＭＩＮ（・・・）は、（・・・）内の最小値を選択する。またＭは、式（６）である。 In equation (5), the minimum value in (...) is selected as the denominator MIN (...). M is Equation (6).
式（６）において、ＭＡＸ（・・・）は、（・・・）内の最大値を選択する。すなわち、式（５）及び（６）のように、パルス波の場合、復調器１７は、１／４周期毎の搬送波の強度の中の最大値と最小値との差の平均値である。なお、式（５）において、位相θは、１／４周期毎の搬送波の強度に応じて次式（７）のような値になる。
In Expression (6), MAX (...) selects the maximum value in (...). That is, as in the equations (5) and (6), in the case of a pulse wave, the
図８は、本実施形態の復調器１７によって生成される復調テーブルの一例を説明する図である。図８に示すように、復調テーブルには、ｉｎｄｅｘ、搬送波の振幅、搬送波の位相、代表位相、位相変化、及びｂｉｔ値が関連付けられている。なお、ｉｎｄｅｘは、図８におけるサンプリングタイムの値である。また、代表位相とは、搬送波の位相情報がないとき、１サンプルタイム前の位相である。また、ｂｉｔ値は、ビット列である。なお、振幅の値は、例であり、１が最大値であってもよく、同様に０が最小値であってもよい。または、振幅の値は、１が最大値でなくてもよく、同様に０が最小値でなくてもよい。また、振幅の値は、予め定められている複数の閾値を用いて決定された値である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a demodulation table generated by the
例えば、図８の３行目のようにｉｎｄｅｘが３のとき、振幅が１、位相が１５度、代表位相が１５度である。
次に、図８の４行目のようにｉｎｄｅｘが４のとき、振幅が０、位相が不定であるため、１つ前のサンプルタイムである１つ前のｉｎｄｅｘが３のときの位相を代表位相とする。この結果、代表位相は１５度である。
次に、図８の５行目のようにｉｎｄｅｘが５のとき、振幅が１、位相が６０度、代表位相が６０度である。ｉｎｄｅｘが４と５では、代表位相が１５度から６０度に変化し、すなわち位相が４５度増えている。上述したように、この位相差はビット列“００”に対応する。ノイズなどの誤差により検出した位相差には誤差があるため、位相差は、４５度に対して数度の誤差が発生する。
For example, as shown in the third row of FIG. 8, when the index is 3, the amplitude is 1, the phase is 15 degrees, and the representative phase is 15 degrees.
Next, as shown in the fourth row of FIG. 8, when the index is 4, the amplitude is 0, and the phase is indefinite, so the phase when the previous index, which is the previous sample time, is 3, is representative. Phase. As a result, the representative phase is 15 degrees.
Next, as shown in the fifth row of FIG. 8, when the index is 5, the amplitude is 1, the phase is 60 degrees, and the representative phase is 60 degrees. When the index is 4 and 5, the representative phase changes from 15 degrees to 60 degrees, that is, the phase increases by 45 degrees. As described above, this phase difference corresponds to the bit string “00”. Since there is an error in the detected phase difference due to an error such as noise, the phase difference has an error of several degrees with respect to 45 degrees.
次に、図８の６行目のようにｉｎｄｅｘが６のとき、振幅が０、位相が不定であるため、１つ前のサンプルタイムである１つ前のｉｎｄｅｘが５のときの位相を代表位相とする。この結果、代表位相は６０度である。
次に、図８の７行目のようにｉｎｄｅｘが７のとき、振幅が１、位相が１９５度、代表位相が１９５度である。ｉｎｄｅｘが６と７では、代表位相が６０度から１９５度に変化し、すなわち位相が１３５度増えている。上述したように、この位相差はビット列“０１”に対応する。
Next, as shown in the sixth line of FIG. 8, when the index is 6, the amplitude is 0, and the phase is indefinite, so the phase when the previous index, which is the previous sample time, is 5, is representative. Phase. As a result, the representative phase is 60 degrees.
Next, as shown in the seventh row of FIG. 8, when the index is 7, the amplitude is 1, the phase is 195 degrees, and the representative phase is 195 degrees. When the index is 6 and 7, the representative phase changes from 60 degrees to 195 degrees, that is, the phase increases by 135 degrees. As described above, this phase difference corresponds to the bit string “01”.
このように、復調器１７は、生成した復調テーブルを用いて、位相変化の値を算出または推定し、算出または推定した位相変化の値に基づいて、ビット列を算出する。
なお、復調器１７は、図８に示した位相の値等の情報を、所定の時間経過後に消去するようにしてもよい。
As described above, the
The
図９は、本実施形態に係る搬送波の位相変化とサンプリングタイミングの一例のタイミングチャートである。図９において、横軸が経過時間を表し、縦軸が搬送波の各フレームにおける位相を表し、８ビットのビット列“００”，“０１”，“１０”，“１１”が送信される。また、図８において、曲線４０１は搬送波の経過時間に対する位相の変化を表し、符号４０２で囲まれた領域の画像は、サンプリングタイミングを表している。また、横軸において、時刻ｔ１からｔ２の期間であるΔｔを、１目盛り（１ ｔｉｃｋ）と呼ぶ。そして、図８に示した例では、サンプルタイミングは、この１目盛りの時刻の間と一致している。また、１目盛りは、例えば約２００μ秒である。
また、図８に示すように、本実施形態における送信信号は、π／４ ＤＱＰＳＫであるとする。リーダフレームは、位相変化がない期間を４目盛り以上継続させる。データに応じて、位相変化させ、位相変化させた後は、３目盛り分、同じ位相の信号を継続する。位相変化の間に１目盛り分の無信号期間を設ける。なお、サンプリングタイムが１は、図８におけるｉｎｄｅｘが１に対応し、サンプリングタイムがｎは、図８におけるｉｎｄｅｘがｎに対応する。
FIG. 9 is a timing chart of an example of the phase change of the carrier wave and the sampling timing according to the present embodiment. In FIG. 9, the horizontal axis represents elapsed time, the vertical axis represents the phase of each frame of the carrier wave, and 8-bit bit strings “00”, “01”, “10”, “11” are transmitted. In FIG. 8, a
As shown in FIG. 8, it is assumed that the transmission signal in this embodiment is π / 4 DQPSK. The leader frame continues a period of 4 scales or more during which there is no phase change. After changing the phase according to the data, the signal having the same phase is continued for three scales after the phase change. A signal-free period of one division is provided between the phase changes. Note that when the sampling time is 1, the index in FIG. 8 corresponds to 1, and the sampling time n corresponds to the index in FIG.
まず、時刻ｔ１〜ｔ７の期間（リーダフレームタイムともいう）、リーダフレームが一定の位相（図９に示した例では１５度）で送信される。このリーダフレームの位相は、復調器１７によって初期位相として算出される。
リーダフレームタイムが終了すると、時刻ｔ７〜ｔ８の期間、位相が１５度から６０度に変化する。その後、３目盛り分である時刻ｔ８〜ｔ１１の期間、第１フレームが一定の位相（図８に示した例では６０度）で送信される。リーダフレームと第１フレームとの位相差がビット列を表し、時刻ｔ８における位相差は＋π／４（＋４５度）である。このため、ビット列は“００”である。なお、位相を変える期間は、無信号期間である。
First, during a period from time t 1 to t 7 (also referred to as leader frame time), the leader frame is transmitted at a constant phase (15 degrees in the example shown in FIG. 9). The phase of the leader frame is calculated as an initial phase by the
When the reader frame time is completed, the period of
次に、第１フレームのフレームタイムが終了すると、時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間、位相が６０度から１９５度に変化する。その後、時刻ｔ１２〜ｔ１５の期間、第２フレームが一定の位相（図８に示した例では１９５度）で送信される。第１フレームと第２フレームとの位相差が次のビット列を表し、時刻ｔ１２における位相差は＋３π／４（＋１３５度）であり“０１”を表す。
次に、第２フレームのフレームタイムが終了すると、時刻ｔ１５〜ｔ１６の期間、位相が１９５度から１５０度に変化する。その後、時刻ｔ１６〜ｔ１９の期間、第３フレームが一定の位相（図８に示した例では１５０度）で送信される。第２フレームと第３フレームとの位相差が次のビット列を表し、時刻ｔ１６における位相差が−π／４（−４５度）であり“１０”を表す。
Next, when the frame time of the first frame ends, the phase changes from 60 degrees to 195 degrees during the period of time t 11 to t 12 . Thereafter, the period of
Next, when the frame time of the second frame ends, the period of
次に、第３フレームのフレームタイムが終了すると、時刻ｔ１９〜ｔ２０の期間、位相が１５０度から１５度に変化する。その後、時刻ｔ２０〜ｔ２３の期間、第４フレームが一定の位相（図８に示した例では１５度）で送信される。第３フレームと第４フレームとの位相差が次のビット列を表し、時刻ｔ２０における位相差が−３π／４（−１３５度）であり“１１”を表す。
そして、第４フレームのフレームタイムが終了すると、送信されるビット列は以上であるため、時刻ｔ２３以降のターミナルフレームがターミナルフレームタイムの間、最後のビット列を表すフレーム（この場合は第４フレーム）と同じ位相で送信される。
Next, when the frame time of the third frame is completed, the period of
When the frame time of the fourth frame ends, since the bit string to be transmitted is greater than or equal to, during and subsequent terminal frame time t 23 is a terminal frame time, frame representing the last bit string (in this case, fourth frame) Are transmitted in the same phase.
次に、搬送波に含まれる送信情報の例を説明する。
図１０は、本実施形態に係る送信情報の一例を説明する図である。なお、図１０に示す送信情報は、１２８ビットの例を示したが、ビット数はこれに限られない。図１０に示す例では、４０ビットは、端末の識別情報（ＩＤ）であり、４０ビットが応答ＩＤである。なお、応答ＩＤとは、受信した端末の識別子である。また、１ビットが途中の位相を示す情報であり、１５ビットが位相を示す情報である。なお、途中の位相を示す情報とは、１つの識別子に対して複数の位相測定結果がある場合、順番に位相を示す情報を送信し、途中のデータの場合に１にしておき、最後の位相を示す情報の場合に０にすることを示す情報である。例えば、第１端末１０が、複数の他の端末と同時に情報の送受信を行っているような場合に、このビットは用いられる。このようなマルチパス対策については、後述する。さらに、残り３２ビットは、付加情報である。この付加情報には、車両の運動情報、送信情報を識別するためのカウント値、位相測定をしたときの受信した情報のカウント値などを含めてもよい。
Next, an example of transmission information included in the carrier wave will be described.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of transmission information according to the present embodiment. In addition, although the transmission information shown in FIG. 10 showed the example of 128 bits, the number of bits is not restricted to this. In the example shown in FIG. 10, 40 bits is terminal identification information (ID), and 40 bits is a response ID. The response ID is an identifier of the received terminal. Further, 1 bit is information indicating a phase in the middle, and 15 bits is information indicating a phase. Note that the information indicating the phase in the middle means that when there are a plurality of phase measurement results for one identifier, the information indicating the phase is transmitted in order, and is set to 1 in the case of the data in the middle. In the case of information indicating, this is information indicating that it is set to 0. For example, this bit is used when the
次に、計測システムの処理手順について説明する。以下の説明では、第１端末１０が処理を行うとして説明する。
図１１は、本実施形態に係る送信信号の読み取り手順処理を表すフローチャートである。
（ステップＳ１）復調器１７は、算出した位相に基づいて復調を行う。次に、復調器１７は、復調した送信信号に含まれるリーダフレームを検出する。また、演算部１９は、このリーダフレームを受信したとき、自装置の位相を測定する。なお、リーダフレーム期間における位相の算出方法については後述する。復調器１７は、リーダフレームを検出後、処理をステップＳ２に進める。
（ステップＳ２）復調器１７は、送信信号に含まれるビット列の情報を読み取る。
以上で、送信信号の読み取り手順処理を終了する。なお、復調器１７は、ステップＳ１とＳ２の処理を同時に行うようにしてもよい。
Next, the processing procedure of the measurement system will be described. In the following description, it is assumed that the
FIG. 11 is a flowchart showing transmission signal reading procedure processing according to the present embodiment.
(Step S1) The
(Step S2) The
The transmission signal reading procedure process is thus completed. Note that the
次に、リーダフレームの検出処理について説明する。図１２は、本実施形態に係るリーダフレームの検出処理を表すフローチャートである。
（ステップＳ１１）受光部１６は、リーダフレームの領域を探索時間の間（例えば２００μ秒の間）露光を行う。なお、探索時間とは、リーダフレームを検出するために露光する時間であり、リーダフレームタイムに応じて予め第１端末１０に設定される時間である。具体的には、探索時間は、サンプリング定理に基づき、リーダフレームタイムの半分の時間よりも短く設定される。ステップＳ１１終了後、ステップＳ１２に進める。
Next, reader frame detection processing will be described. FIG. 12 is a flowchart showing a reader frame detection process according to this embodiment.
(Step S11) The
（ステップＳ１２）復調器１７は、受光部１６から入力された電荷に基づいて、受光部１６が備える全ての画素の一部の領域における搬送波の振幅を算出する。なお、読み出す領域については、後述する。復調器１７は、ステップＳ１２終了後、処理をステップＳ１３に進める。
（ステップＳ１３）復調器１７は、算出した振幅が所定の閾値を超えた明るい画素があるか否かを判別する。復調器１７は、明るい画素があると判別した場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進み、明るい画素がないと判別した場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、ステップＳ１５に進む。
(Step S <b> 12) The
(Step S13) The
（ステップＳ１４）復調器１７は、算出した振幅が所定の閾値を超えた明るい画素及びその周囲の画素について、搬送波の位相を算出する。復調器１７は、ステップＳ１４終了後、処理を終了する。
（ステップＳ１５）復調器１７は、読み出し領域を移動させ、ステップＳ１１に戻る。この際、光源が発光していない期間に露光していることを回避するために、読み出し領域の移動は２回に１回行ったり、移動が重なるように移動させてもよい。
(Step S14) The
(Step S15) The
ここで、読み出し領域と、読み出し領域の移動について図１３〜図１７を用いて説明する。図１３は、本実施形態に係る読み出し領域の移動の一例を説明する図である。図１４は、本実施形態に係る読み出し領域の移動の他の例を説明する図である。また、図１３及び図１４において、紙面に対して横方向をｘ軸方向、ｘ軸に対して垂直な方向をｙ軸方向とする。図１３及び図１４において、符号５００で示す領域の画像は、図２で説明した受光部１６の全ての画素３２１をｘ軸方向及びｙ軸方向に並べて示した画像である。
Here, the reading area and the movement of the reading area will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a diagram for explaining an example of the movement of the read area according to the present embodiment. FIG. 14 is a diagram for explaining another example of the movement of the read area according to the present embodiment. In FIGS. 13 and 14, the horizontal direction with respect to the paper surface is defined as the x-axis direction, and the direction perpendicular to the x-axis is defined as the y-axis direction. 13 and 14, the image of the area denoted by
図１３において、符号５１１で示す画像は、読み出し領域を示す画像である。図１３に示す例では、復調器１７は、読み出し領域を、矢印５２１のように、ｘ軸方向に移動させて、図１２に示した処理を繰り返す。矢印５２１のように移動させ、画像５００の右端に達した後、復調器１７は、矢印５２２に示すように、読み出し領域を画像５００におけるｘ軸方向の左に戻す。このとき、復調器１７は、読み出し領域は、ｙ軸方向にｙ１だけ移動させる。そして、復調器１７は、矢印５２３に示すように、ｘ軸方向に移動させて、図１２に示した処理を繰り返す。なお、読み出し領域が右下端に達したら左上端に戻す。
In FIG. 13, an image indicated by
図１４において、符号５１２で示す画像は、読み出し領域を示す画像である。図１４に示す例では、復調器１７は、読み出し領域を、矢印５３１のように、ｙ軸方向に移動させて、図１２に示した処理を繰り返す。なお、読み出し領域が下端に達したら上端に戻す。
なお、図１３及び図１４に示した読み出し領域及び読み出し領域の移動は一例であり、これに限られない。例えば、図１４において、ｙ軸方向に長い読み出し領域を、ｘ軸方向に移動させるようにしてもよい。
In FIG. 14, an image denoted by
Note that the reading area and the movement of the reading area illustrated in FIGS. 13 and 14 are examples, and the present invention is not limited to this. For example, in FIG. 14, a readout region that is long in the y-axis direction may be moved in the x-axis direction.
図１５は、リーダフレームの読み出し領域とビット読み出し領域の一例を説明する図である。符号５１１に示す画像は、リーダフレームを示す画像である。また、符号５４１及び５４２に示す画像は、ビット読み取り領域を示す画像である。ステップＳ２（図１１）において、ビット読み取り領域を検出できた場合、復調器１７は、図１５に示すようにビット読み取り領域を決定するようにしてもよい。また、このビット読み取り領域は、後述するビット読み取り処理に応じて領域を補正させるようにしてもよい。
また、図１４に示した例においても、復調器１７は、ビット読み取り領域を決定するようにしてもよい。
FIG. 15 is a diagram for explaining an example of the reading area and the bit reading area of the leader frame. An image indicated by
Also in the example shown in FIG. 14, the
図１６は、リーダフレームの読み出し領域とビット読み出しを並列処理する一例を説明する図である。図１６に示すように、リーダフレームの読み出し領域は、図１４と同様に、順次、ｙ軸方向に上から下に向かって移動させていく。そして、ビット読み出し領域は、リーダフレームが検出された位置を、読み出し開始位置として、繰り返し読み出すようにしてもよい。これにより、ビット読み出しを全画素走査しなくてよいため、演算量を低減することができる。 FIG. 16 is a diagram for explaining an example in which the reading area of the leader frame and the bit reading are processed in parallel. As shown in FIG. 16, the reading area of the leader frame is sequentially moved from the top to the bottom in the y-axis direction, as in FIG. Then, the bit read area may be repeatedly read with the position where the leader frame is detected as the read start position. Thereby, since it is not necessary to scan all pixels in the bit readout, the amount of calculation can be reduced.
次に、ビット読み取り処理について説明する、図１７は、本実施形態に係るビット読み取り手順処理のフローチャートである。
（ステップＳ１０１）復調器１７は、カウント用のｎに１を代入する。復調器１７は、ステップＳ１０１の処理終了後、処理をステップＳ１０２に進める。
（ステップＳ１０２）受光部１６は、ビット読み取り領域の探索時間の間（例えば２００μ秒の間）露光を行う。ステップＳ１０２終了後、ステップＳ１０３に進める。
Next, the bit reading process will be described. FIG. 17 is a flowchart of the bit reading procedure process according to this embodiment.
(Step S101) The
(Step S102) The
（ステップＳ１０３）復調器１７は、受光部１６から入力された電荷に基づいて、受光部１６が備える全ての画素の一部の領域（部分）における送信信号を読み取る。なお、復調器１７は、例えば、読み出した領域（部分）内の輝度が最大値の画素の位置、または所定のしきい値以上の明るい画素の領域の重心を求める。次に、復調器１７は、次の読み出し領域（部分）は、例えば、求めた重心を中心とする領域に決定する。復調器１７は、ステップＳ１０３終了後、処理をＳ１０４に進める。
（ステップＳ１０４）復調器１７は、算出した振幅が所定の閾値を超えた画素及びその周囲の画素についてのみ、搬送波の位相を算出し、算出した搬送波の位相を復調器１７が有する記憶部のテーブルに記憶させる。復調器１７は、ステップＳ１０４終了後、処理をＳ１０５に進める。
(Step S <b> 103) The
(Step S104) The
（ステップＳ１０５）復調器１７は、カウント用のｎに１を加算する。復調器１７は、ステップＳ１０５の処理終了後、処理をステップＳ１０６に進める。
（ステップＳ１０６）復調器１７は、テーブルに記憶させた位相の値が変化しているか否かを判別する。復調器１７は、位相の値が変化していると判別した場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に戻し、位相の値が変化していないと判別した場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、ステップＳ１０７に進む。なお、復調器１７は、送信信号の信号出力が得られない場合、図９で説明したように１目盛り分前の位相情報を保持する。なお、ステップＳ１０３の部分読み出しから位相変化の判定までの所要時間は、例えば２００μ秒とする。
(Step S105) The
(Step S106) The
（ステップＳ１０７）復調器１７は、カウント用のｎが３より大きいか否かを判別する。復調器１７は、カウント用のｎが３より大きいと判別した場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、処理を終了し、カウント用のｎが３未満であると判別した場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、ステップＳ１０２に戻る。
以上で、ビット読み取り手順処理を終了する。
(Step S107) The
This completes the bit reading procedure process.
例えば、図９に示したサンプリングタイミングで位相を計測する例を説明する。
復調器１７は、リーダフレームである時刻ｔ１〜ｔ７の期間、ステップＳ１１〜Ｓ１５（図１２）を繰り返してサンプリングタイミングが１〜３のときの位相を計測する。この結果、図８のように、ｉｎｄｅｘが１〜３のとき、１５度の位相が算出される。この位相は、発振器１２と搬送波との位相差である。
次に、復調器１７は、データが送信されている時刻ｔ７〜ｔ２０の期間、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７（図１７）を繰り返してサンプリングタイミングが４〜１０のときの位相を計測する。この結果、ｉｎｄｅｘが４〜１０のとき、位相は、図８のように算出される。
次に、復調器１７は、第４フレーム及びターミネータである時刻ｔ２０以降、サンプリングタイミングが１１〜１４のときの位相を計測する。この結果、図８のように、ｉｎｄｅｘが１１〜１４のとき、１５度の位相が算出される。
For example, an example in which the phase is measured at the sampling timing shown in FIG.
Then, the
Then, the
ここで、サンプリングタイミングが、図９と比較して０．５目盛り分ずれている場合について説明する。図１８は、本実施形態に係る搬送波の位相変化とサンプリングタイミングの他の例のタイミングチャートである。図１９は、本実施形態の復調器１７によって生成される復調テーブルの他の例を説明する図である。
図１８において、符号４０２で示す画像の領域は、サンプリングタイミングを示す画像の領域である。搬送波のタイミング、位相は、図９と同じである。復調器１７は、図１８に示したサンプリングタイミングで、搬送波の振幅を取得し、搬送波の位相を算出する。
Here, a case where the sampling timing is shifted by 0.5 scale compared to FIG. 9 will be described. FIG. 18 is a timing chart of another example of carrier wave phase change and sampling timing according to the present embodiment. FIG. 19 is a diagram for explaining another example of the demodulation table generated by the
In FIG. 18, an image area denoted by
図１８のサンプリングタイミングで搬送波の位相を取り込んだ場合、復調テーブルは、図１９のようになる。
図１９に示すように、例えば１行目のように、ｉｎｄｅｘが１のとき、振幅が０．５、位相が１５度、代表位相が１５度である。図８と異なり、無信号状態で位相が変化しているタイミングで取得できていない。このような場合、復調器１７は、同じ位相が続いていて、前の代表位相が無く且つ振幅が減少していなければ、そのときの位相を代表位相に決定する。そして、復調器１７は、代表位相が変化した近接する２つの代表位相の差を求めて、位相変化に決定する。一例として、ｉｎｄｅｘが４のとき、代表位相が１５度であり、ｉｎｄｅｘが５のとき、代表位相が６０度である。このため、復調器１７は、ｉｎｄｅｘが５の代表位相の６０度から、ｉｎｄｅｘが４の代表位相の１５度を減算して、位相変化の＋４５度を求める。なお、ｂｉｔ値の設定方法は、図８と同じである。振幅が０．５のｉｎｄｅｘ１とｉｎｄｅｘ４の値からサンプリングタイミングが０．５目盛ずれていることが推定できるため、サンプリングタイミングを調整することが可能である。
以上の処理によって、本実施形態によれば、サンプリングタイミングがずれていても、図８と同じ８ビットのビット列“００”，“０１”，“１０”，“１１”を得ることができる。
When the carrier phase is captured at the sampling timing of FIG. 18, the demodulation table is as shown in FIG.
As shown in FIG. 19, for example, as shown in the first row, when the index is 1, the amplitude is 0.5, the phase is 15 degrees, and the representative phase is 15 degrees. Unlike FIG. 8, it cannot be acquired at the timing when the phase changes in the no-signal state. In such a case, the
By the above processing, according to the present embodiment, even if the sampling timing is shifted, the same 8-bit bit string “00”, “01”, “10”, “11” as in FIG. 8 can be obtained.
図２０は、無信号期間がない場合の搬送波における復調テーブルの例を説明する図である。図２０の復調テーブルは、無信号期間がない場合の搬送波を、図１９と同様に、半目盛り分ずれているサンプリングタイミングで取得した場合の各値の例である。なお、無信号期間がないので、搬送波の波形は図１８とは異なり、時刻ｔ７で位相が１５度から６０度に変化し、時刻ｔ７〜ｔ１１の期間が、第１フレームである。時刻ｔ１１で位相が６０度から１９５度に変化し、時刻ｔ１１〜ｔ１５の期間が、第２フレームである。時刻ｔ１５で位相が１９５度から１５０度に変化し、時刻ｔ１５〜ｔ１９の期間が、第３フレームである。さらに、時刻ｔ１９で位相が１５０度から１５度に変化し、時刻ｔ１９〜ｔ２３の期間が、第４フレームである。
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a demodulation table in a carrier wave when there is no signalless period. The demodulation table in FIG. 20 is an example of each value when a carrier wave without a no-signal period is acquired at a sampling timing shifted by half a scale, as in FIG. Since there is no no-signal period, the carrier wave differs from the FIG. 18, the phase is changed to 60 degrees from 15 degrees at the time t 7, the period of
無信号期間がないときに、図１８のサンプリングタイミングで搬送波の位相を取り込んだ場合、復調テーブルは、図２０のようになる。図２０に示すように、取得される位相は、１５度、６０度、１５０度、１９５度以外に、３８度、１７１度、６８度が取得される。この場合、復調器１７は、２つ前の位相間の差を算出して位相変化に決定する。具体的には、復調器１７が、ｉｎｄｅｘが３の位相の１５度から、２つ前のｉｎｄｅｘが１の位相の１５度を減算して、位相変化の０度を求める。以下同様に、復調器１７が、ｉｎｄｅｘが４の位相の３８度から、２つ前のｉｎｄｅｘが２の位相の１５度を減算して、位相変化の２３度を求める。
この場合、ｂｉｔ値の設定方法は、位相変化が＋４５度のとき“００”、＋１３５度のとき“０１”、−４５度のとき“１０”、−１３５度のとき“１１”とし、それ以外の位相変化を利用しない。なお、ノイズやタイミングのずれ量によって、たとえば、ｉｎｄｅｘ４での位相変化が２３ではなくて４０になることがあり、無信号期間がある場合に比べてノイズに対する許容範囲が狭くなっている。このため、無信号期間がない場合では、例えば、信号にチェックサムを示す情報を付加する等の対策が必要である。
When the phase of the carrier wave is captured at the sampling timing of FIG. 18 when there is no signalless period, the demodulation table is as shown in FIG. As illustrated in FIG. 20, 38 degrees, 171 degrees, and 68 degrees are acquired as phases other than 15 degrees, 60 degrees, 150 degrees, and 195 degrees. In this case, the
In this case, the bit value setting method is “00” when the phase change is +45 degrees, “01” when the phase change is +135 degrees, “10” when the phase change is −45 degrees, “11” when the phase change is −135 degrees, and so on. Do not use the phase change. Note that, for example, the phase change at
次に、第１端末１０が、複数の他の端末からの信号を検出した場合について説明する。なお、この例では、他の端末は３個あり、おのおのの端末には、識別子（ＩＤ）が０００００００１、００００００１０、００００００１１として割り当てられているとする。
図２１は、本実施形態に係る受光部１６が３個の端末から識別子を受光したときの状態を説明する図である。符号５５１が示す画像は、識別子（ＩＤ）が０００００００１の端末から受光した識別子に基づく画像である。符号５５２が示す画像は、識別子（ＩＤ）が００００００１０の端末から受光した識別子に基づく画像である。符号５５３が示す画像は、識別子（ＩＤ）が００００００１１の端末から受光した識別子に基づく画像である。
Next, a case where the
FIG. 21 is a diagram illustrating a state when the
図２２は、本実施形態に係る識別子（ＩＤ）の検出タイミングを説明する図である。図２２において、横軸は経過時間である。符号６０１が示す領域の画像は、識別子が０００００００１からの搬送波の画像である。符号６０２が示す領域の画像は、識別子が００００００１０からの搬送波の画像である。符号６０３が示す領域の画像は、識別子が００００００１１からの搬送波の画像である。
また、符号６１１が示す画像は、リーダフレームの画像である。符号６１２が示す画像は、第１フレームの画像であり、符号６１３が示す画像は、第２フレームの画像である。符号６１４が示す画像は、第３フレームの画像であり、符号６１５が示す画像は、第４フレームの画像である。
FIG. 22 is a diagram for explaining the detection timing of the identifier (ID) according to this embodiment. In FIG. 22, the horizontal axis represents elapsed time. The image in the area indicated by
An image indicated by
このように、３個の端末の識別子は、各端末が各々、非同期で投光器から発光している。
この場合、他の端末は、例えば識別子の００００００１をビット列として送信する。このため、符号６０１が示す領域の画像のタイミングで、さらに識別子に応じた位相の変化が発生する。第１端末１０の復調器１７は、図８等で説明したように、搬送波の位相を算出し、算出した位相に基づいて代表位相を決定する。そして決定した代表位相に基づいて、位相変化を算出し、算出した位相変化に基づいて、ビット列を求める。
復調器１７は、他の識別子の搬送波についても同様の処理を行ってビット列を求める。
As described above, the identifiers of the three terminals are emitted from the projectors asynchronously at the respective terminals.
In this case, the other terminal transmits, for example, the identifier “0000001” as a bit string. For this reason, a phase change corresponding to the identifier further occurs at the timing of the image in the region indicated by
The
次に、識別子（ＩＤ）の検出の処理手順について説明する。図２３は、本実施形態に係る識別子（ＩＤ）の検出の処理手順のフローチャートである。例えば、図２１に示した例では、異なる識別子（ＩＤ）が検出された例を説明したが、複数の画素３２１に、同じ識別子（ＩＤ）が検出された場合、以下の処理を行う。
（ステップＳ２０１）復調器１７は、同一の識別子をまとめて、クラスタリング処理を行う。例えば、近接する同程度の輝度を１つの集まりとしてクラスタにまとめる。
（ステップＳ２０２）復調器１７は、同一の識別子をまとめたクラスタに対して、重心位置を算出し、算出した重心位置をクラスタの代表位値に決定する。
Next, an identifier (ID) detection processing procedure will be described. FIG. 23 is a flowchart of a processing procedure for detecting an identifier (ID) according to the present embodiment. For example, in the example illustrated in FIG. 21, an example in which different identifiers (ID) are detected has been described. However, when the same identifier (ID) is detected in a plurality of
(Step S201) The
(Step S202) The
次に、図１に示した第１端末１０と第２端末２０とで通信を行うことで端末間の距離を算出する手順を説明する。図２４は、本実施形態に係る通信手順のフローチャートである。なお、以下の説明では、第１端末１０は、移動体Ａに搭載され、第２端末２０は、移動体Ｂに搭載されている。このため、以下の説明では、第１端末１０が備える各機能部を移動体Ａの機能部とも言い、第２端末２０が備える各機能部を移動体Ｂの機能部とも言う。なお、移動体は、例えば車両である。
Next, a procedure for calculating the distance between the terminals by performing communication between the
（ステップＳ３０１）移動体Ａの投光器１４は、変調された自装置の識別子（ＩＤ）を用いて、速度を示す情報、及び方位を示す情報を発光することで送信する。移動体Ａの演算部１９は、情報を送信した時、時間の計測を開始する。ステップＳ３０１終了後、処理はステップＳ３０２に進む。
（ステップＳ３０２）移動体Ｂの受光部２６は、移動体Ａからの識別子（ＩＤ）を含む情報を受信する。ステップＳ３０２終了後、処理はステップＳ３０３に進む。
(Step S301) The
(Step S302) The
（ステップＳ３０３）移動体Ｂの演算部２９は、受信した情報から移動体Ａの識別子（ＩＤ）と搬送波の周波数を抽出する。次に、移動体Ｂの演算部２９は、移動体Ａが送信した情報に含まれるリーダフレームを受信したときの自装置の発振器２２が生成した基準クロックとの位相差を第１位相情報として算出する。次に、移動体Ｂの演算部２９は、抽出した移動体Ａの識別子に、自装置の識別子と算出した第１位相情報と自装置の速度を示す情報と自装置の方位を示す情報とを付加した情報を、受信した搬送波と同じ周波数の変調波を用いて送信する。ステップＳ３０３終了後、処理はステップＳ３０４に進む。
（ステップＳ３０４）移動体Ａは、移動体Ｂからの情報を受信する。なお、移動体Ａは、自装置の識別子（ＩＤ）を含む信号を受信した場合、ステップＳ３０１で送信した送信信号への応答信号であると解釈する。移動体Ａの演算部１９は、時間の計測を終了し、計測した時間をステップＳ３０１で情報を送信してからステップＳ３０４で応答を受信するまでの伝達時間とする。ステップＳ３０４終了後、処理はステップＳ３０５に進む。
(Step S303) The
(Step S304) The moving object A receives information from the moving object B. In addition, when the mobile unit A receives a signal including the identifier (ID) of the own device, the mobile unit A interprets it as a response signal to the transmission signal transmitted in step S301. The calculating
（ステップＳ３０５）移動体Ａの演算部１９は、移動体Ｂが送信した情報に含まれるリーダフレームを受信したときの位相情報を、受信した第１位相情報によって補正することで第２位相情報を算出する。なお、この第２位相情報は、光が移動体Ａから移動体Ｂまで到達し、さらに移動体Ｂから移動体Ａに戻ってくるまでに要した伝達時間によって発生した位相変化である。次に、移動体Ａの演算部１９は、算出した第２位相情報に基づいて、移動体Ａと移動体Ｂとの相互の位置情報に変換し、移動体Ａと移動体Ｂとの距離を算出する。なお、位相差から距離への変換については、後述する。
（ステップＳ３０６）移動体Ａの演算部１９は、自装置と移動体Ｂとの位相差を演算部１９が有する記憶部に記憶させる。ステップＳ３０６終了後、処理はステップＳ３０７に進む。
(Step S305) The
(Step S306) The
（ステップＳ３０７）移動体Ｂの演算部２９は、自装置の識別子（ＩＤ）を送信する。ステップＳ３０７終了後、処理はステップＳ３０８に進む。
（ステップＳ３０８）移動体Ａの演算部１９は、移動体Ｂから送信された識別子（ＩＤ）を受信する。
（ステップＳ３０９）移動体Ａの演算部１９は、ステップＳ３０５と同様の処理を行い、位相差を距離に変換する。
以上で、端末間の距離を算出する手順の処理を終了する。
(Step S307) The
(Step S308) The
(Step S309) The
Above, the process of the procedure which calculates the distance between terminals is complete | finished.
上述した手順によれば、自装置の識別子（ＩＤ）が含まれる信号を受信したとき、自装置が発した信号への応答であると判別する。そして、受信した信号に含まれる位相情報を距離情報に変換する。なお、送受信時、移動体ＡとＢとが備えている発振器１２と発振器２２と間の位相差を得ることができるので、ステップＳ３０６以降、識別子の送受信を行うステップＳ３０１やＳ３０２の処理を省略して、装置間の位相差が所定の値以上まで大きくなるまでステップＳ３０７（図２４）のみを一方的に移動体Ｂから移動体Ａに送信するようにしてもよい。
According to the above-described procedure, when a signal including the identifier (ID) of the own device is received, it is determined that the response is to the signal issued by the own device. And the phase information contained in the received signal is converted into distance information. Since the phase difference between the
次に、位相差を距離に変換する方法を説明する。
まず、移動体Ａと移動体Ｂによる発光源の強度を、ｙ１、ｙ２とする。また、移動体Ａの角周波数をω１、移動体Ｂの角周波数をω２、移動体Ａの初期位相をα１、移動体Ｂの初期位相をα２、移動体Ｂの角周波数と移動体Ａの角周波数との差をＯ２、移動体Ｂの初期位相と移動体Ａの初期位相との差をＰ２とする。
移動体Ａと移動体Ｂによる発光源の強度ｙ１及びｙ２、動体Ａの角周波数ω１、移動体Ｂの初期位相α２は、次式（８）のように表される。
Next, a method for converting a phase difference into a distance will be described.
First, the intensities of the light emission sources by the moving body A and the moving body B are y 1 and y 2 . Further, the angular frequency of the moving object A is ω 1 , the angular frequency of the moving object B is ω 2 , the initial phase of the moving object A is α 1 , the initial phase of the moving object B is α 2 , and the angular frequency of the moving object B is moved. The difference from the angular frequency of the body A is O 2 , and the difference between the initial phase of the moving body B and the initial phase of the moving body A is P 2 .
The intensity y 1 and y 2 of the light source by the moving object A and the moving object B , the angular frequency ω 1 of the moving object A , and the initial phase α 2 of the moving object B are expressed by the following equation (8).
なお、式（８）において、Ａ１及びＡ２は各々、発光強度ｙ１、ｙ２のパラメータである。また、式（８）において、１を加算している理由は、振幅が正の範囲で振れるように正規化しているためである。この加算される１は、図６、図７、式（２）で説明したＢに相当する。式（８）より、移動体Ｂによる発光源の強度ｙ２は、次式（９）のようになる。 In equation (8), A 1 and A 2 are parameters of the emission intensities y 1 and y 2 , respectively. Further, the reason why 1 is added in the equation (8) is that the amplitude is normalized so as to swing within a positive range. 1 to be added corresponds to B described with reference to FIGS. 6 and 7 and Expression (2). From the equation (8), the intensity y 2 of the light source by the moving body B is expressed by the following equation (9).
移動体Ｂで観測した移動体Ａの信号の強度ｙ２−１が距離に基づかないとすると、移動体Ｂと移動体Ａの距離ｄ２−１（ｔ）を光が伝わる時間Ｔ２−１＝ｄ２−１／ｃ（ただしｃは光速）だけ遅れるので、移動体Ｂで観測した移動体Ａの信号の強度ｙ２−１は、次式（１０）のようになる。 Assuming that the intensity y 2-1 of the signal of the moving object A observed by the moving object B is not based on the distance, the time T 2-1 during which light travels the distance d 2-1 (t) between the moving object B and the moving object A = D 2-1 / c (where c is the speed of light), the signal intensity y 2-1 of the moving object A observed by the moving object B is expressed by the following equation (10).
次に、強度ｙ２とｙ２−１との位相差Δω２−１は、次式（１１）のように表される。 Next, the phase difference Δω 2-1 between the intensities y 2 and y 2-1 is expressed as the following equation (11).
移動体Ａで観測した移動体Ｂの信号の強度ｙ１−２は、同様にＴ１−２＝ｄ１−２／ｃだけ遅れるので、移動体Ａで観測した移動体Ｂの信号の強度ｙ１−２は、次式（１２）のようになる。 Since the signal intensity y 1-2 of the mobile object B observed by the mobile object A is similarly delayed by T 1-2 = d 1-2 / c, the signal strength y of the signal of the mobile object B observed by the mobile object A is y. 1-2 is expressed by the following equation (12).
また、強度ｙ１とｙ１−２との位相差Δω１−２は、次式（１３）のように表される。 Further, the phase difference Δω 1-2 between the strengths y 1 and y 1-2 is expressed as the following equation (13).
算出した２つの位相差の和ΔΩ（＝Δω２−１＋Δω１−２）は、式（１１）と（１３）より、次式（１４）のように表される。 The calculated sum ΔΩ (= Δω 2-1 + Δω 1-2 ) of the two phase differences is expressed by the following equation (14) from the equations (11) and (13).
また、ｔ１は、移動体Ｂが信号を受信した時刻であるため、伝達時間だけ遅れたＴ２−１に等しい。さらに、ｔ２は、移動体Ａが移動体Ｂからの応答信号を受信した時刻であるため、伝達時間と内部処理時間Ｄ２だけ遅れたＴ２−１＋Ｔ１−２＋Ｄ２に置き換えることができる。これらの値を式（１４）に代入すると、式（１４）は次式（１５）のようになる。 Further, t 1, since the moving body B is the time at which a signal has been received is equal to T 2-1 delayed by a transmission time. Furthermore, since t 2 is the time when the moving object A receives the response signal from the moving object B, it can be replaced with T 2-1 + T 1-2 + D 2 delayed by the transmission time and the internal processing time D 2. it can. By substituting these values into the equation (14), the equation (14) becomes the following equation (15).
ここで、内部処理時間を周波数のｎ倍（ｎは１以上の整数）であるとすると、内部処理時間Ｄ２は、次式（１６）で表される。例えば、内部処理時間を予め測定しておき、内部処理時間が周波数のｎ倍になる発振器１２の周波数を、装置の設計者が選択しておく。
Here, when (the
式（１６）を式（１５）に代入すると、式（１５）は次式（１７）のようになる。 Substituting equation (16) into equation (15), equation (15) becomes the following equation (17).
ここで、移動体Ｂの角周波数と移動体Ａの角周波数との差Ｏ２が移動体Ａの角周波数をω１よりはるかに小さい（Ｏ２≪ω１）ならば、式（１７）は、次式（１８）のようになる。 Here, the difference between O 2 and the angular frequency of the moving object A and angular frequency of the mobile B is much less than omega 1 the angular frequency of the moving object A (O 2 «Omega 1) If equation (17) The following equation (18) is obtained.
伝達時間の平均Ｔ１−２￣は、式（１８）より、次式（１９）のように算出できる。 The average transmission time T 1-2 ￣ can be calculated from the equation (18) as the following equation (19).
さらに、距離の平均ｄ１−２￣は、式（１９）より、次式（２０）のように算出できる。 Further, the average distance d 1-2 ￣ can be calculated from the equation (19) as the following equation (20).
なお、式（２０）において、λ１は、移動体Ａの搬送波の波長である。
したがって、ステップＳ３０５及びＳ３０９（図２４）において、演算部１９は、式（２０）を用いて位相差を距離に変換する。
ここで、例えば、応答遅れ時間ｎが１０ｍ秒、角周波数ωが１ＭＨｚである場合、発振器の精度をｐとすると、誤差ｎＯ２／ω１の位相差が０．１％以下になるためには、発振器１２及び２２には、１．６×１０−８程度の精度が必要である。この精度が得られる振動子は、例えばＯＣＸＯ（恒温槽付水晶発振器）である。
In Equation (20), λ 1 is the wavelength of the carrier wave of the moving object A.
Therefore, in Steps S305 and S309 (FIG. 24), the
Here, for example, when the response delay time n is 10 ms and the angular frequency ω is 1 MHz, if the accuracy of the oscillator is p, the phase difference of the error nO 2 / ω 1 is 0.1% or less. The
次に、第１端末１０または第２端末２０を、車両に取り付けるとき、受光部の取り付け一及び発光部の取り付けの例について説明する。
図２５は、本実施形態に係る発光部の取り付け位置の例を説明する図である。なお、発光部とは、少なくとも投光器１４（または投光器２４）を備えている。図２５の符号７０１が示す領域の画像のように、ヘッドライト付近に取り付けられていてもよい。または、符号７０２が示す領域の画像のように、ルーフの周囲に取り付けられていてもよい。あるいは、符号７０３が示す領域の画像のように、テールライトやブレーキランプ付近に取り付けられていてもよい。さらには、発光部は複数あってもよく、複数の発光部が、図２５に示した複数の箇所に取り付けられていてもよい。
Next, when attaching the
FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the attachment position of the light emitting unit according to this embodiment. Note that the light emitting unit includes at least the projector 14 (or the projector 24). Like the image of the area indicated by
図２６は、本実施形態に係る受光部の取り付け位置の例を説明する図である。受光部であるセンサは、少なくともレンズ１５及び受光部１６（またはレンズ１５及び受光部１６）を備えている。センサは、図２６の符号７１１が示す領域の画像のように、車両の前方にノーズカメラとして取り付けられていてもよい。ノーズカメラは、交差点において左右の移動体の検出を行う。また、符号７１２が示す領域の画像のように、サイドミラーの近傍にサイドビューカメラとして取り付けられていてもよい。サイドビューカメラは、後側方の移動体の検出を行う。また、符号７１３が示す領域の画像のように、車両の後方にリアビューカメラとして取り付けられていてもよい。リアビューカメラは、後方の移動体の検出を行う。さらに、符号７１４が示す領域の画像のように、例えばルームミラーの脇に全周囲カメラとして取り付けられていてもよい。全周囲カメラは、全周囲（３６０度）を見渡す。なお、車両内または車両外の左右対称な位置にも全周囲カメラを取り付けるようにしてもよい。これにより、ステレオ視を行いつつ、死角を低減することができる。
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of the attachment position of the light receiving unit according to the present embodiment. The sensor that is the light receiving unit includes at least the
なお、発光部に用いる光源は、例えば赤外線のＬＥＤ（発光ダイオード）と他の可視光（例えば、青色または緑色）の帯域で発光するＬＥＤである。このように、赤外線のＬＥＤに加えて、他の帯域のＬＥＤを発光させることで、人間が見たときに、赤色以外の発光色に見える効果がある。 The light source used for the light emitting unit is, for example, an LED that emits light in a band of infrared LEDs (light emitting diodes) and other visible light (for example, blue or green). In this way, in addition to the infrared LED, the LEDs in other bands are caused to emit light, so that when viewed by humans, there is an effect that the light emission colors other than red are seen.
なお、本実施形態では、第１端末１０が、距離の算出する例を説明したが、第２端末２０が行ってもよい。または、第１端末１０と第２端末２０の両方が距離を算出するようにしてもよい。
In the present embodiment, the example in which the
以上のように、本実施形態の計測装置（第１端末１０または第２端末２０）は、光信号である第１送信情報を送信する送信部（投光器１４または２４）と、第１送信情報に対する応答である第２送信情報であって、第１送信情報が受信されたときの受信した信号の位相に基づく第１位相差情報を含む第２送信情報を受光する受光部（１６または２６）と、受光部によって受信された第２送信情報から第１位相差情報を抽出し、抽出した第１位相差情報に基づいて距離情報を求める距離算出部（演算部１９または２９）と、を備える。
As described above, the measurement device (first terminal 10 or second terminal 20) of the present embodiment has a transmitter (
この構成により、本実施形態の計測装置（第１端末１０または第２端末２０）は、同時に相対位置と情報が獲得できる。また、本実施形態の計測装置（第１端末１０または第２端末２０）は、電波で発生したマルチパスや干渉が生じない。さらに、本実施形態の計測装置（第１端末１０または第２端末２０）は、発光源を面や線とすることで距離による信号強度の低下が低下し狭いダイナミックレンジでも距離計測が可能となる。また、本実施形態の計測装置（第１端末１０または第２端末２０）は、同時に複数台の移動体が存在しても混信しない。
With this configuration, the measurement apparatus (first terminal 10 or second terminal 20) of the present embodiment can acquire the relative position and information at the same time. In addition, the measurement apparatus (first terminal 10 or second terminal 20) of the present embodiment does not cause multipath or interference generated by radio waves. Furthermore, the measurement apparatus (the
［第２実施形態］
第１実施形態では、互いに備えている発振器１２または２２の位相差を把握することで、第１端末１０と第２端末２０とは、情報の送受信を行う例を説明した。本実施形態の第１端末１０と第２端末２０は、端末間の同期を取った後、情報の送受信を行う。
[Second Embodiment]
In 1st Embodiment, the
図２７は、本実施形態に係る通信手順のフローチャートである。
（ステップＳ３０１〜Ｓ３０４）図２４のステップＳ３０１〜３０４と同様の処理を行う。ステップＳ３０４終了後、処理をステップＳ４０１に進める。このとき、ＩＤの大きい方の送信周期を小さい方の周期に一致させる。これによりリーダフレームのタイミングが同じになる。
このステップＳ３０１〜Ｓ３０４の処理を、同期を取ると言う。なお、これらの処理は、周期的に行ってもよい。
（ステップＳ４０１）移動体Ａの演算部１９は、符号器１１、変調器１３、及び投光器１４を介して、応答を依頼する応答依頼信号を移動体Ｂに送信する。並行して、移動体Ａの演算部１９は、移動体Ｂからの応答依頼信号を受信（受光）し、応答依頼信号に含まれるリーダー部の位相差情報を自部に記憶させる。
（ステップＳ４０２）移動体Ｂの演算部２９は、符号器２１、変調器２３、及び投光器２４を介して、応答を依頼する応答依頼信号を移動体Ａに送信する。並行して、移動体Ｂの演算部２９は、移動体Ａからの応答依頼信号を受信（受光）し、応答依頼信号に含まれるリーダー部の位相差情報を自部に記憶させる。
FIG. 27 is a flowchart of a communication procedure according to this embodiment.
(Steps S301 to S304) Processing similar to that of steps S301 to S304 in FIG. 24 is performed. After step S304 ends, the process proceeds to step S401. At this time, the transmission cycle with the larger ID is matched with the cycle with the smaller ID. As a result, the timing of the leader frame becomes the same.
The process of steps S301 to S304 is said to be synchronized. These processes may be performed periodically.
(Step S401) The
(Step S402) The
（ステップＳ４０３）ステップＳ４０１が終了してから所定の時間が経過後、移動体Ａの演算部１９は、移動体Ｂの識別子（ＩＤ）と記憶させた位相差情報とを、応答信号に含めて、符号器１１、変調器１３、及び投光器１４を介して、応答を依頼する指示を移動体Ｂに送信する。応答信号は光通信に限らず無線通信でもよい。このとき付加情報に情報を識別するカウント値があればそれをつけて送ってもよい。この処理によって応答までの時間差が大きい場合でも、どのフレームへの応答か判別できる。
（ステップＳ４０４）ステップＳ４０２が終了してから所定の時間が経過後、移動体Ｂの演算部２９は、移動体Ａの識別子（ＩＤ）と記憶させた位相差情報とを、応答信号に含めて、符号器２１、変調器２３、及び投光器２４を介して、応答を依頼する指示を移動体Ａに送信する。この場合もＳ４０３と同様に応答信号は無線通信でもよい。
(Step S403) After a predetermined time has elapsed from the end of step S401, the
(Step S404) After a predetermined time has elapsed from the end of step S402, the
（ステップＳ４０５）移動体Ａの演算部１９は、ステップＳ３０９（図２４）と同様に、位相差を距離に変換する。
（ステップＳ４０６）移動体Ｂの演算部２９は、ステップＳ３０９（図２４）と同様に、位相差を距離に変換する。
以上で、端末間の距離を算出する手順の処理を終了する。
(Step S405) The
(Step S406) The
Above, the process of the procedure which calculates the distance between terminals is complete | finished.
上述した手順によれば、光信号を発している移動体がいたら、移動体同士で同期を取る。そして、自装置に対する応答信号を受信したとき、応答信号に含まれる位相を記憶させ、さらに応答ビットを立てて通信相手の端末の識別子と軽視区した位相情報を加えて応答する。そして、受信信号の位相差と位相情報から、移動体間の距離を求める。さらに、時間差を置いて位相を測定することによって、発振器の周波数差を測定する。
これにより、本実施形態では、第１実施形態より、端末間の位相差の誤差を低減することができる。
According to the procedure described above, if there is a moving body that emits an optical signal, synchronization is established between the moving bodies. Then, when a response signal for the own device is received, the phase included in the response signal is stored, and further, a response bit is set and the identifier of the communication partner terminal and the phase information neglected are added to respond. And the distance between moving bodies is calculated | required from the phase difference and phase information of a received signal. Further, the frequency difference of the oscillator is measured by measuring the phase with a time difference.
Thereby, in this embodiment, the error of the phase difference between terminals can be reduced from 1st Embodiment.
次に、位相差を距離に変換する方法を説明する。
式（８）〜（１４）までは、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
ｔ１は、移動体Ｂが信号を受信した時刻であるため、伝達時間だけ遅れたＴ２−１に等しい。さらに、ｔ２は、移動体Ａが信号を受信した受信した時刻であるため、伝達時間と同期誤差Ｄ２だけ遅れたＴ１−２＋Ｄ２に置き換えることができる。これらの値を式（１４）に代入すると、式（１４）は次式（２１）のようになる。
Next, a method for converting a phase difference into a distance will be described.
Since Expressions (8) to (14) are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
Since t 1 is the time when the mobile unit B receives the signal, t 1 is equal to T 2-1 delayed by the transmission time. Furthermore, since t 2 is the time when the mobile unit A receives the signal, it can be replaced with T 1-2 + D 2 delayed by the transmission time and the synchronization error D 2 . By substituting these values into equation (14), equation (14) becomes the following equation (21).
ここで、移動体Ｂの角周波数と移動体Ａの角周波数との差Ｏ２が移動体Ａの角周波数ω１よりはるかに小さい（Ｏ２≪ω１）ならば、式（２１）は、次式（２２）のように近似できる。 Here, if the difference O 2 between the angular frequency of the moving object B and the angular frequency of the moving object A is much smaller than the angular frequency ω 1 of the moving object A (O 2 << ω 1 ), the equation (21) is It can be approximated as the following equation (22).
ここで、同期誤差Ｄ２を周波数のｎ倍であるとすると、同期誤差Ｄ２は、次式（２３）で表される。 Here, when the synchronization error D 2 is n times the frequency synchronization error D 2 is expressed by the following equation (23).
式（２３）より、式（１４）は、次式（２４）のようになる。 From Expression (23), Expression (14) becomes like the following Expression (24).
伝達時間Ｔ１−２は、式（２４）より、次式（２５）のように算出できる。 Transmission time T 1-2, from equation (24) can be calculated by the following equation (25).
さらに、距離ｄ１−２は、式（２５）より、次式（２６）のように算出できる。 Furthermore, the distance d 1-2, from equation (25) can be calculated by the following equation (26).
ステップＳ４０５及びＳ４０６（図２７）において、演算部１９は、式（２６）を用いて位相差を距離に変換する。
ここで、例えば、同期誤差nが１００、つまり、１００μ秒、角周波数ωが０．１６×１０６、つまり、１ＭＨｚである場合、発振器の精度をｐとすると、誤差ｎＯ２／ω１の位相差が０．１％以下になるためには、発振器１２及び２２には、１．６×１０−６程度の精度が必要である。この精度が得られる振動子は、例えば携帯端末等に使用されているＴＣＸＯ（温度補償型水晶発振器）である。すなわち、本実施形態によれば、第１実施形態より、安い水晶発振器を用いて、高い精度を確保できる。
In steps S405 and S406 (FIG. 27), the
Here, for example, when the synchronization error n is 100, that is, 100 μs, and the angular frequency ω is 0.16 × 10 6 , that is, 1 MHz, if the accuracy of the oscillator is p, the error is nO 2 / ω 1 In order for the phase difference to be 0.1% or less, the
なお、ステップＳ４０３とＳ４０４においてもそれぞれステップＳ４０１とＳ４０２の処理を重ねて行い、ステップＳ４０３とステップＳ４０４を引き続き行うことで，自分の位置での位相差と相手の位置での位相差が４回得られることから、位相ずれに加えて、移動体Ａと移動体Ｂとが各々備える発振器１２及び２２の周波数のずれも求めることができる。
そして、周波数のずれ量が検出された後、移動体Ａと移動体Ｂとは、ステップＳ４０１とＳ４０２のように互いに送受信を行わなくても、例えば一方から識別子を送信するだけで、距離を算出することができる。
In steps S403 and S404, the processes of steps S401 and S402 are repeated, and steps S403 and S404 are continued, so that the phase difference at the own position and the phase difference at the partner position are obtained four times. Therefore, in addition to the phase shift, the frequency shift of the
Then, after the amount of frequency deviation is detected, the moving object A and the moving object B calculate the distance only by transmitting the identifier from one side, for example, without performing transmission / reception as in steps S401 and S402. can do.
ここで、時刻ＴとＴ’のときに位相差を受信した場合の位相差から距離を推定する方法を説明する。
式（１３）に示した位相差Δω１−２から、時刻ＴとＴ’のときに２回、位相差を受信した場合、受信した２つの位相差の差Δω１−２（Ｔ）−Δω１−２（Ｔ’）は、次式（２７）のようになる。
Here, a method for estimating the distance from the phase difference when the phase difference is received at times T and T ′ will be described.
If the phase difference is received twice at times T and T ′ from the phase difference Δω 1-2 shown in Expression (13), the difference between the two received phase differences Δω 1-2 (T) −Δω 1-2 (T ′) is expressed by the following equation (27).
式（２７）から、移動体Ｂの角周波数と移動体Ａの角周波数との差Ｏ２は、次式（２８）のようになる。すなわち、式（２７）によって、移動体Ａと移動体Ｂとが各々備える発振器１２及び２２の周波数のずれも求めることができる。
From the equation (27), the difference O 2 between the angular frequency of the moving object B and the angular frequency of the moving object A is expressed by the following equation (28). That is, the frequency shift of the
また、式（１３）より、時刻Ｔにおける移動体Ｂの初期位相と移動体Ａの初期位相との差Ｐ２は、次式（２９）のようになる。 Also, from the equation (13), the difference between P 2 between the initial phase and the initial phase of the moving body A of the moving object B at time T is given by the following equation (29).
式（２９）より、任意の時刻Ｔ’’における伝達時間Ｔ’’１−２は、次式（３０）のようになる。 From Expression (29), the transmission time T ″ 1-2 at an arbitrary time T ″ is expressed by the following Expression (30).
任意の時刻Ｔ’’における距離ｄ’’１−２は、式（３０）に光速ｃを乗ずることで算出することができる。従って、演算部１９または２９は、式（２７）によって周波数のずれ量を検出して自部に記憶させた後、記憶させた周波数のずれ量と式（３０）を用いて距離を算出するようにしてもよい。
The distance d ″ 1-2 at an arbitrary time T ″ can be calculated by multiplying Equation (30) by the speed of light c. Accordingly, the
［第３実施形態］
本実施形態では、複数の他装置に対応する識別情報を受信したときの処理を行う例を説明する。
図２８は、本実施形態に係る応答順位判定の手順処理のフローチャートである。なお、以下の処理は、第１端末１０が行うとして説明するが、第２端末２０が行ってもよい。
（ステップＳ５０１）演算部１９は、受光部１６を走査して最初に検出された識別子（ＩＤ）を自部内の記憶部のテーブルに登録する。次に、演算部１９は、登録した識別子（ＩＤ）に対して得点を０として登録する。また、演算部１９は、テーブルに登録した識別子に、応答したことを示す情報を関連付けて登録していく。ステップ５０１終了後、演算部１９は、処理をステップＳ５０２に進める。
[Third Embodiment]
In the present embodiment, an example will be described in which processing is performed when identification information corresponding to a plurality of other devices is received.
FIG. 28 is a flowchart of the procedure for determining the response order according to this embodiment. The following processing is described as being performed by the
(Step S501) The
（ステップＳ５０２）演算部１９は、探索で検出された識別子（ＩＤ）に対して応答信号を送信する。次に、演算部１９は、検出された識別子（ＩＤ）に応答したことを示す情報が関連付けて登録されているか否かを判別する。演算部１９は、検出された識別子（ＩＤ）に応答したことを示す情報が関連付けて登録されていると判別した場合（ステップＳ５０２；ＹＥＳ）、ステップＳ５０３に進み、検出された識別子（ＩＤ）に応答したことを示す情報が関連付けて登録されていないと判別した場合（ステップＳ５０２；ＮＯ）、ステップＳ５０４に進む。
(Step S502) The
（ステップＳ５０３）演算部１９は、識別子（ＩＤ）に５点を加算して記憶させる。ステップＳ５０３終了後、演算部１９は、処理をステップＳ５０５に進める。
（ステップＳ５０４）演算部１９は、識別子（ＩＤ）に１点を加算して記憶させる。ステップＳ５０４終了後、演算部１９は、処理をステップＳ５０５に進める。
（ステップＳ５０５）演算部１９は、検出された識別子（ＩＤ）がテーブルに登録されている最後の識別子（ＩＤ）で有るか否かを判別する。演算部１９は、検出された識別子（ＩＤ）がテーブルに登録されている最後の識別子（ＩＤ）で有ると判別した場合（ステップＳ５０５；ＹＥＳ）ステップＳ５０７に進む。一方、検出された識別子（ＩＤ）がテーブルに登録されている最後の識別子（ＩＤ）ではないと判別した場合（ステップＳ５０５；ＮＯ）、ステップＳ５０６に進む。
(Step S503) The
(Step S504) The
(Step S505) The
（ステップＳ５０６）演算部１９は、次の識別子（ＩＤ）の設定処理を行う。ステップ５０６終了後、演算部１９は、処理をステップＳ５０２に戻す。
（ステップＳ５０７）演算部１９は、テーブルに登録さえた識別子（ＩＤ）のうち、最も得点が高く、且つテーブルの先頭に近い識別子（ＩＤ）を選択する。ステップ５０７終了後、演算部１９は、処理をステップＳ５０８に進める。
（ステップＳ５０８）演算部１９は、ステップＳ５０７で選択した識別子（ＩＤ）の端末に対して応答信号を送信する。応答信号の送信後、演算部１９は、応答した識別子（ＩＤ）に関連付けられている得点を０点にする。
以上で、処理を終了する。
(Step S506) The calculating
(Step S507) The
(Step S508) The
Thus, the process ends.
なお、上記実施形態では、重み付けの例として、ステップＳ５０３で５点、ステップＳ５０４で１点を加算する例を説明したが、これに限られない。重み付けに用いる点は、他の値であってもよい。 In the above embodiment, as an example of weighting, an example in which 5 points are added in step S503 and 1 point is added in step S504 is described, but the present invention is not limited to this. The points used for weighting may be other values.
以上のように、本実施形態の計測装置（第１端末１０または第２端末２０）では、複数の他装置に対応する第２識別情報を受信したとき、送信した信号に対する応答、算出された距離、及び受信された信号の強度のうち少なくとも１つに基づいて応答する順番を決定する応答順位決定部（演算部１９または２９）を備える。
この構成によって、本実施形態の計測装置（第１端末１０または第２端末２０）は、受光部１６が複数の識別子（ＩＤ）を受光した場合であっても、優先順位を付けて応答することができる。また、演算部１９は、受光部１６を探索したときに登録した識別情報（ＩＤ）が見えなくなった後、所定の時間経過後に、テーブルに登録した情報を削除するようにしてもよい。これにより、記憶容量を有効に使用することができる。
As described above, in the measurement device (the
With this configuration, the measuring device (the
図２９は、本実施形態に係るマルチパス対策の一例を説明する図である。
図２９に示すように、符号５００が示す領域の画像には、５つの識別子（ＩＤ）を示す画像がある。この場合、少なくとも１つの光が直接光として検出されているとする。このような場合、前述したように、クラスタリング処理を行い、一定画素範囲内にある識別子（ＩＤ）を、１つの識別子（ＩＤ）とする。そして、１つの識別子（ＩＤ）として位相差の平均値を代表位相に決定する。
また、演算部１９は、各々の識別子（ＩＤ）との距離を演算し、最も距離が短い識別子（ＩＤ）を、直接光により識別子（ＩＤ）とするようにしてもよい。
また、距離を算出した結果、同じ距離の場合、演算部１９は、強度が強い方を直接光による識別子（ＩＤ）とするようにしてもよい。
さらに、距離も強度も同じ場合、演算部１９は、クラスタリングした画素数が多い方を直接光による識別子（ＩＤ）とするようにしてもよい。
FIG. 29 is a diagram illustrating an example of a multipath countermeasure according to the present embodiment.
As shown in FIG. 29, the image of the area indicated by
Moreover, the calculating
As a result of calculating the distance, when the distance is the same, the
Further, when the distance and the intensity are the same, the
［第４実施形態］
図３０は、本実施形態に係る本実施形態に係る計測システム１Ａの構成を表すシステム構成図である。図１に示した計測システム１と同じ機能をする機能部には、同じ符号を用いて説明を省略する。
計測システム１との差異は、第１端末１０ＡがＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）８１１を備え、第２端末２０ＡがＧＰＳ８２１を備えている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 30 is a system configuration diagram illustrating a configuration of a
The difference from the
ＧＰＳ８１１は、衛星から受信した情報に基づいて、クロック信号を生成する。ＧＰＳ８１１は、生成したクロック信号を発振器１２に出力する。このとき使用する衛星は天頂に近い衛星が望ましい。
発振器１２は、ＧＰＳ８１１から入力されたクロック信号に応じて、クロックのタイミングを調整する。
ＧＰＳ８２１は、衛星から受信した情報に基づいて、クロック信号を生成する。ＧＰＳ８２１は、生成したクロック信号を発振器２２に出力する。この場合も使用する衛星は天頂に近い衛星が望ましい。
発振器２２は、ＧＰＳ８２１から入力されたクロック信号に応じて、クロックのタイミングを調整する。
ＧＰＳによってリーダフレームのタイミングの同期をとることで、図２７における同期処理が不要になる。このように周波数をＧＰＳの原子時計に同期させることで発振周波数が原子時計の精度になり距離誤差が減少する。
The
The
The
The
By synchronizing the timing of the leader frame with GPS, the synchronization processing in FIG. 27 is not necessary. By synchronizing the frequency with the GPS atomic clock in this way, the oscillation frequency becomes the accuracy of the atomic clock and the distance error is reduced.
次に、第１端末１０Ａが移動体Ａに取り付けられ、第２端末２０Ａが移動体Ｂに取り付けられているとして、計測システム１Ａの動作について説明する。
移動体Ａは、自己の識別子（ＩＤ）、速度、及び進行方向をデジタル信号として符号化し変調して投光器１４より光信号として送信する。
Next, the operation of the
The moving body A encodes and modulates its own identifier (ID), speed, and traveling direction as a digital signal, and transmits it as an optical signal from the
移動体Ｂでは、レンズ２５を通った光が受光部２６で結像し、タイミング制御器により指示された４系統で複数回サンプリング画像間の差分画像を復調器２７に出力する。なお、各サンプリングでは、露光タイミングと露光時間が指示される。
復調器２７は、変調光が復調器の差分回路を通ることで、復調され振幅と位相を求めて復号器２８に出力する。
復号器２８は、デジタル信号に戻して演算部２９に情報を出力する。
移動体Ｂは、受信した信号の位相情報をのせて光信号として送信する。
In the moving body B, the light passing through the
The
The
The moving body B transmits the received signal as an optical signal with the phase information.
移動体Ａは、移動体Ｂより発光された信号の位相について、移動体Ｂが移動体Ａの光を受信したときの位相情報で補正する。これにより、本実施形態では、光が移動体Ａから移動体Ｂまで到達してから移動体Ａに戻ってくるまでに要した時間により発生した位相変化を算出でき、距離として変換できる。
また、本実施形態では、さらに２次元の面である受光部の角度情報から３次元の位置情報に変換できる。
さらに、本実施形態では、相互の発振器の周波数精度はＧＰＳ（８１１、８２１）により１０−９以下の精度で一致している。
同期しているＧＰＳの衛星番号を付加情報として送信することでＧＰＳに同期していることが互いに認識できるため同期処理を省く助けになる。同じ衛星からの信号が受信できていればその衛星の仰角と方位角から相互の位置における位相差が推定でき、位相差情報を互いに交換しなくても受け取った信号の位相差から距離に変換することも可能である。
The moving object A corrects the phase of the signal emitted from the moving object B with the phase information when the moving object B receives the light from the moving object A. Thereby, in this embodiment, the phase change which generate | occur | produced by the time required for light to return to the moving body A after reaching | attaining the moving body A from the moving body A can be calculated, and it can convert into distance.
In the present embodiment, the angle information of the light receiving unit, which is a two-dimensional surface, can be converted into three-dimensional position information.
Further, in the present embodiment, the frequency accuracy of the mutual oscillators matches with accuracy of 10 −9 or less by GPS (811, 821).
By transmitting the satellite number of the synchronized GPS as additional information, it can be recognized that the GPS is synchronized with each other. If signals from the same satellite can be received, the phase difference at the mutual position can be estimated from the elevation angle and azimuth angle of the satellite, and the phase difference of the received signals is converted into distance without exchanging phase difference information. It is also possible.
なお、第１〜第４実施形態において、第１端末１０（または１０Ａ）または第２端末２０（または２０Ａ）を組み込む機器は、例えば、ロボット、車両、携帯端末等であってもよい。 In the first to fourth embodiments, the device incorporating the first terminal 10 (or 10A) or the second terminal 20 (or 20A) may be, for example, a robot, a vehicle, a portable terminal, or the like.
なお、本発明における計測装置（第１端末１０または１０Ａ、第２端末２０または２０Ａ）の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
A program for realizing the function of the measuring device (first terminal 10 or 10A,
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
１、１Ａ…計測システム、１０、１０Ａ…第１端末、２０、２０Ａ…第２端末、１１、２１…符号器、１２、２２…発振器、１３、２３…変調器（変調部）、１４…投光器（送信部、第１送信部）、２４…投光器（送信部、第２送信部）、１５、２５…レンズ、１６…受光部（受光部、第１受光部）、２６…受光部（受光部、第２受光部）、１７、２７…復調器（位相算出部）、１８、２８…復号器、１９、２９…演算部（距離算出部、応答順位決定部）、８１１、８２１…ＧＰＳ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
搬送波の生成に用いられるクロック信号を生成する発振器と、
前記クロック信号を用いて第１角周波数の搬送波の第１送信情報を第１の強度の光信号で送信する送信部と、
複数の画素を備え、前記第１送信情報に対する応答であり第２角周波数の搬送波であり前記他装置が送信する第２送信情報であって、前記他装置が送信する光信号の強度が第２の強度であり、前記他装置が有する受光部で観測した前記第１送信情報の光信号の強度が第３の強度であり、前記第２の強度と前記第３の強度との第１位相差を含む前記第２送信情報を前記複数の画素で受光する受光部と、
前記受光部で観測した前記第２送信情報の光信号の強度が第４の強度であり、前記第１の強度と前記第４の強度との位相差が第２位相差であり、前記他装置が送信した第２送信情報に含まれる前記第１位相差と前記第２位相差との和と、自装置の搬送波の前記第１角周波数と、自装置の搬送波の前記第１角周波数と前記他装置の搬送波の前記第２角周波数の差と、自装置の搬送波の波長と、に基づいて距離情報を求める距離算出部と、
を備え、
前記送信部は、
複数の前記他装置から前記第２送信情報を受信した場合、自装置が送信する前記第１送信情報の送信周期と前記他装置それぞれが送信する前記第２送信情報それぞれの送信周期を、装置を識別するための識別情報である識別子が大きい方の送信周期を小さい方の周期に一致させることで同期を取った後、情報の送受信を行う
ことを特徴とする計測装置。 A measuring device that performs optical communication with another device that transmits an optical signal,
An oscillator that generates a clock signal used to generate a carrier wave;
A transmission unit that transmits first transmission information of a carrier wave having a first angular frequency using an optical signal having a first intensity using the clock signal ;
Comprising a plurality of pixels, a said the response to the first transmission information second transmission information carrier der the second angular frequency Ri said other device sends the intensity of the optical signal the other device transmits the first The intensity of the optical signal of the first transmission information observed by the light receiving unit included in the other device is a third intensity, and the first phase between the second intensity and the third intensity. A light receiving unit that receives the second transmission information including the difference with the plurality of pixels ;
The intensity of the optical signal of the second transmission information observed by the light receiving unit is a fourth intensity, the phase difference between the first intensity and the fourth intensity is a second phase difference, and the other device There the sum of the second phase difference between the first phase difference in the second transmission information which is transmitted, and the first angular frequency of the carrier wave of the own device, and the first angular frequency of the carrier of the device itself and the difference between the second angular frequency of the carrier wave of said other device, and the wavelength of the carrier wave of the own device, and a distance calculation unit for determining the distance information based on,
With
The transmitter is
When receiving the second transmission information from a plurality of the other apparatuses, the second transmission information each transmission period, each transmission cycle and the other device transmits the first transmission information when the device itself transmits a device A measuring apparatus characterized in that information is transmitted and received after synchronization is achieved by matching a transmission cycle having a larger identifier, which is identification information for identification, with a cycle having a smaller identifier .
前記受光部は、
前記第２送信情報に前記他装置に対応する第２識別情報が含まれている場合に前記第２送信情報が前記第１送信情報に対する応答であると判別する
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。 The first transmission information includes first identification information for identifying the device,
The light receiving unit is
The second transmission information is determined to be a response to the first transmission information when the second identification information corresponding to the other device is included in the second transmission information. The measuring device described.
前記第２識別情報と、前記受光部によって受信された前記第２送信情報を受信したときの受信した信号の位相に基づく該第２識別情報に対応する前記第２位相差とが関連付けられた情報を記憶する記憶部を備え、
前記送信部は、
前記第２識別情報が前記記憶部に記憶されている場合、前記第１識別情報のみを送信し、
前記距離算出部は、
前記記憶部に記憶させた位相差を示す情報を、所定の時間経過後、消去する
ことを特徴とする請求項２に記載の計測装置。 The distance calculation unit
Information in which the second identification information is associated with the second phase difference corresponding to the second identification information based on the phase of the received signal when the second transmission information received by the light receiving unit is received. A storage unit for storing
The transmitter is
When the second identification information is stored in the storage unit, only the first identification information is transmitted,
The distance calculation unit
The measurement apparatus according to claim 2, wherein the information indicating the phase difference stored in the storage unit is deleted after a predetermined time has elapsed.
前記変調部は、
自装置の基準信号の位相に対して送信データに応じた位相変化をさせる期間、無信号状態に制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の計測装置。 A modulation unit that modulates transmission data is provided,
The modulator is
The measurement apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement apparatus is controlled to be in a no-signal state during a period in which a phase change corresponding to transmission data is performed with respect to a phase of a reference signal of the own apparatus.
前記受光部は、前記受信された送信データの振幅と位相とを検出し、
前記復調器は、
前記無信号状態の期間の１つ前のサンプリングタイミング且つ前記振幅が減少していないときの位相を、前記無信号状態の期間における前記受信された送信データの位相として決定し、前記決定された位相に基づいて近接する位相の位相差に基づいて前記送信データを復調する
ことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。 A demodulator for demodulating received transmission data;
The light receiving unit detects the amplitude and phase of the received transmission data;
The demodulator
The sampling timing immediately before the no-signal state period and the phase when the amplitude does not decrease are determined as the phase of the received transmission data in the no-signal state period, and the determined phase The measurement apparatus according to claim 4, wherein the transmission data is demodulated based on a phase difference between adjacent phases based on the measurement data.
前記複数の画素が同じ値の前記識別情報を受光している場合、同一の前記識別情報が含まれる光信号を同じクラスとしてクラス分けし、前記クラス分けした同じクラスの領域の中心を重心位置として決定する
ことを特徴とする請求項５に記載の計測装置。 Before Symbol demodulator,
Wherein if receiving the identification information, classifies an optical signal containing identical the identification information as the same class, the gravity center position the center of the area of the same class that the classification of the previous SL plurality of pixels have the same value The measuring device according to claim 5, wherein the measuring device is determined as follows.
前記受光部の前記複数の画素に対して、前記搬送波に含まれるリーダフレームを探索し、リーダフレームが検出された位置をビット読み出しの開始位置にする
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の計測装置。 The demodulator
To the plurality of pixels of the photodetection unit, it searches the reader frames included in the carrier, according to claim 5 or claim, characterized in that the position where the leader frame is detected at the start of the bit read 6 The measuring device described in 1.
を備えることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の計測装置。 A response for determining a response order based on at least one of the response to the transmitted signal, the calculated distance, and the strength of the received signal when the second identification information corresponding to the plurality of other devices is received measurement device according to claim 2 in any one of claims 7, characterized in that it comprises a rank determination unit.
搬送波の生成に用いられるクロック信号を生成する第１発振器と、
前記第１発振器が生成したクロック信号を用いて第１角周波数の搬送波の第１送信情報を第１の強度の光信号で送信する第１送信部と、
複数の画素を備え、前記第１送信情報に対する応答であり第２角周波数の搬送波であり第２計測装置が送信する第２送信情報であって、前記第２計測装置が送信する光信号の強度が第２の強度であり、前記第２計測装置が有する第２受光部で観測した前記第１送信情報の光信号の強度が第３の強度であり、前記第２の強度と前記第３の強度との第１位相差を含む前記第２送信情報を前記複数の画素で受光する第１受光部と、
前記第１受光部で観測した前記第２送信情報の光信号の強度が第４の強度であり、前記第１の強度と前記第４の強度との位相差が第２位相差であり、前記第２計測装置が送信した前記第２送信情報に含まれる前記第１位相差と前記第２位相差との和と、当該第１計測装置の搬送波の前記第１角周波数と、当該第１計測装置の搬送波の前記第１角周波数と前記第２計測装置の搬送波の前記第２角周波数の差と、自装置の搬送波の波長と、に基づいて距離情報を求める第１距離算出部と、
を備え、
複数の前記第２計測装置それぞれは、
搬送波の生成に用いられるクロック信号を生成する第２発振器と、
複数の画素を備え、前記第１計測装置から光信号である前記第１送信情報を前記複数の画素で受光する第２受光部と、
前記第２受光部で観測した前記第１送信情報の光信号の強度が第３の強度と、前記第２計測装置が送信する光信号の第４の強度との位相差である第１位相差を求める位相差算出部と、
前記第１送信情報への応答である第２送信情報に前記位相差算出部が算出した前記第１位相差を含めて、前記第２発振器が生成したクロック信号を用いて第２角周波数の搬送波で光信号を送信する第２送信部と、
を備え、
前記第１送信部は、
複数の前記第２計測装置から前記第２送信情報を受信した場合、前記第１送信情報の送信周期と前記第２計測装置それぞれが送信する前記第２送信情報の送信周期を、装置を識別するための識別情報である識別子が大きい方の送信周期を小さい方の周期に一致させることで同期を取った後、情報の送受信を行う
ことを特徴とする計測システム。 The first measuring device is
A first oscillator that generates a clock signal used to generate a carrier wave;
A first transmission unit configured to transmit first transmission information of a carrier wave having a first angular frequency using a clock signal generated by the first oscillator as an optical signal having a first intensity ;
Comprising a plurality of pixels, a second transmission information second measuring device Ri carrier der the second angular frequency a response that sends to the first transmission information, the optical signal by the second measuring device sends Is the second intensity, the intensity of the optical signal of the first transmission information observed by the second light receiving unit of the second measuring device is the third intensity, and the second intensity and the second intensity A first light receiving unit that receives the second transmission information including a first phase difference with an intensity of 3 by the plurality of pixels ;
The intensity of the optical signal of the second transmission information observed by the first light receiving unit is a fourth intensity, the phase difference between the first intensity and the fourth intensity is a second phase difference, the sum of said second phase difference between the first phase difference included in the second transmission information in which the second measuring device transmits, to the first angular frequency of the carrier wave of the first measuring unit, the first measurement and the difference between the second angular frequency of the carrier wave of the first angular frequency and the second measuring device of the carrier device, the wavelength of the carrier wave of the own device, the first distance calculating unit that calculates the distance information based on,
With
Each of the plurality of second measuring devices includes
A second oscillator that generates a clock signal used to generate a carrier wave;
A second light receiving unit that includes a plurality of pixels, and receives the first transmission information that is an optical signal from the first measurement device by the plurality of pixels ;
The first phase difference in which the intensity of the optical signal of the first transmission information observed by the second light receiving unit is the phase difference between the third intensity and the fourth intensity of the optical signal transmitted by the second measuring device. A phase difference calculation unit for obtaining
Including the first phase difference the phase difference calculation unit in the second transmission information has been calculated is a response to the first transmission information, the carrier of the second angular frequency using a clock signal which the second oscillator is generated A second transmitter for transmitting an optical signal at
With
The first transmitter is
When the second transmission information is received from a plurality of the second measurement devices , the device is identified with the transmission cycle of the first transmission information and the transmission cycle of the second transmission information transmitted by each of the second measurement devices. Information is sent and received after synchronization is achieved by matching the transmission cycle with the larger identifier, which is identification information for the same, with the smaller cycle.
Measurement system comprising a call.
前記送信部が、前記クロック信号を用いて第１角周波数の搬送波の第１送信情報を第１の強度の光信号で送信する送信手順と、
前記受光部が、前記第１送信情報に対する応答であり前記他装置が送信する第２送信情報であって、前記他装置が送信する光信号の強度が第２の強度であり、前記他装置が有する受光部で観測した前記第１送信情報の光信号の強度が第３の強度であり、前記第２の強度と前記第３の強度との第１位相差を含む前記第２送信情報を前記複数の画素で受光する受光手順と、
前記送信部が、複数の前記他装置から前記第２送信情報を受信した場合、自装置が送信する前記第１送信情報の送信周期と前記他装置それぞれが送信する前記第２送信情報それぞれの送信周期を、装置を識別するための識別情報である識別子が大きい方の送信周期を小さい方の周期に一致させることで同期を取った後、情報の送受信を行う送信手順と、
前記距離算出部が、前記受光手順で観測した第２送信情報の光信号の強度が第４の強度であり、前記第１の強度と前記第４の強度との位相差が第２位相差であり、前記他装置が送信した第２送信情報に含まれる前記第１位相差と前記第２位相差との和と、自装置の搬送波の前記第１角周波数と、自装置の搬送波の前記第１角周波数と前記他装置の搬送波の第２の角周波数の差と、自装置の搬送波の波長と、に基づいて距離情報を求める距離算出手順と、
を含むことを特徴とする計測方法。 Other devices that transmit an optical signal having an oscillator that generates a clock signal used to generate a carrier wave, a light receiving unit having a plurality of pixels, a transmission unit that transmits an optical signal, and a distance calculation unit that obtains distance information A measuring method of a measuring device that performs optical communication with
The transmission unit includes a transmission step of transmitting the first transmission information carrier in the first corner frequency using said clock signal at a first intensity of the optical signal,
The light receiving unit, the response der to the first transmission information Ri said other device is a second transmission information to be transmitted, the intensity of the optical signal the other device transmits is a second intensity, the other device The second transmission information including the first phase difference between the second intensity and the third intensity is an intensity of the optical signal of the first transmission information observed by the light receiving unit included in the first transmission information. A light receiving procedure for receiving light by the plurality of pixels ;
When the transmission unit receives the second transmission information from a plurality of other devices, the transmission period of the first transmission information transmitted by the own device and the transmission of each of the second transmission information transmitted by each of the other devices A transmission procedure for transmitting and receiving information after synchronizing the cycle by matching the transmission cycle of the larger identifier, which is identification information for identifying the device, with the smaller cycle;
The distance calculation unit has a fourth intensity of the optical signal of the second transmission information observed in the light receiving procedure , and a phase difference between the first intensity and the fourth intensity is a second phase difference. There, the sum of the first phase difference other device is included in the second transmission information which is transmitted and said second phase difference, said first angular frequency of the carrier wave of the own device, the carrier of the device itself A distance calculation procedure for obtaining distance information based on the difference between the first angular frequency and the second angular frequency of the carrier wave of the other device and the wavelength of the carrier wave of the own device;
A measurement method comprising:
搬送波の生成に用いられるクロック信号を生成する発振器が生成したクロック信号を用いて第１角周波数の搬送波の第１送信情報を第１の強度の光信号で送信する送信手順と、
前記第１送信情報に対する応答であり他装置が送信する第２送信情報であって、前記他装置が送信する光信号の強度が第２の強度であり、前記他装置が有する受光部で観測した前記第１送信情報の光信号の強度が第３の強度であり、前記第２の強度と前記第３の強度との第１位相差を含む前記第２送信情報を前記複数の画素で受光する受光手順と、
複数の前記他装置から前記第２送信情報を受信した場合、自装置が送信する前記第１送信情報の送信周期と前記他装置それぞれが送信する前記第２送信情報それぞれの送信周期を、装置を識別するための識別情報である識別子が大きい方の送信周期を小さい方の周期に一致させることで同期を取った後、情報の送受信を行う送信手順と、
前記受光手順で観測した第２送信情報の光信号の強度が第４の強度であり、前記第１の強度と前記第４の強度との位相差が第２位相差であり、前記他装置が送信した第２送信情報に含まれる前記第１位相差と前記第２位相差との和と、自装置の搬送波の前記第１角周波数と、自装置の搬送波の前記第１角周波数と前記他装置の搬送波の第２角周波数の差と、自装置の搬送波の波長と、に基づいて距離情報を求める距離算出手順と、
を実行させる計測プログラム。 In the computer of the measuring device,
A transmission procedure for transmitting the first transmission information of the carrier wave of the first angular frequency by the optical signal of the first intensity using the clock signal generated by the oscillator that generates the clock signal used for generating the carrier wave;
A second transmission information other device Ri response der to said first transmission information is transmitted, the a strength intensity of the second other device the optical signal to be transmitted, the observation by a light receiving unit that the other device has It was a strength intensity of the third optical signal of the first transmission information, receiving the second transmission information which includes a first phase difference between the third intensity and the second intensity in the plurality of pixels Light receiving procedure to
When the second transmission information is received from a plurality of other devices, the transmission cycle of the first transmission information transmitted by the own device and the transmission cycle of the second transmission information transmitted by each of the other devices are A transmission procedure for transmitting and receiving information after synchronizing by matching the transmission cycle with a larger identifier, which is identification information for identification, to the smaller cycle;
The intensity of the optical signal of the second transmission information observed in the light receiving procedure is the fourth intensity, the phase difference between the first intensity and the fourth intensity is the second phase difference, and the other device is wherein said first phase difference included in the transmitted second transmission information and the sum of the second phase difference, said first angular frequency of the carrier wave of the own device, and the first angular frequency of the carrier wave of the own device other the difference between the second angular frequency of the carrier wave of the apparatus, the wavelength of the carrier wave of the own device, a distance calculation procedure for obtaining the distance information based on,
A measurement program that executes
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