JP6366182B2 - 遠隔操縦システムと遠隔操縦方法 - Google Patents
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また、特許文献2、3は、本発明に関連する技術である。
しかし、衛星通信装置を備えた無人移動体が遮蔽物(例えばビル等)による通信途絶箇所に入ると、衛星通信装置を用いた遠隔操縦は不可能となる。
(1)先導役としての前方車両と後方車両をペア構成とし、通信途絶が想定される箇所では、一方が衛星通信を維持した状態で、相互に電波を中継する。
(2)後方車両が常に前方車両の通信中継を行う。後方車両が通信途絶箇所を通過する際には、前方車両の軌跡を自律的に辿ることにより通過する。
(3)自ら搭載するセンサで通信途絶箇所を事前に予測し、通信途絶箇所を回避して通過しない。
(2)の方式の場合は、通信途絶箇所が分からない後方車両の遠隔操縦が突然できなくなる。この場合、遠隔操縦ができない、無人移動体は自律走行可能でない限り、走行できなくなる。しかし、無人移動体の自律走行は、現時点で未だに確立されておらず、実用化までに多くの技術課題がある。
(3)の方式の場合、事前に通信途絶箇所を予測する手段として、車両に搭載したレーザセンサによる周囲の地形のモデル化と電波伝搬シミュレーションによる電波伝搬予測法が知られている(例えば、特許文献2)。
また、車両に搭載したカメラ画像の信号処理による衛星通信障害予測により通信途絶領域を推測する手段も知られている(例えば、特許文献3)。
しかし特許文献2、3の手段は、いずれも、車両搭載センサ(カメラやレーザ装置)による信号処理が、対象物(例えば障害物)までの距離、天候、昼夜等の影響を受けやすく、誤検知や信号処理の困難性により遠隔操縦不能となる。
通信衛星を介して前記後方車両を遠隔操縦し、かつ後方車両を介して前記前方車両を間接的に遠隔操縦する遠隔操縦装置と、を備え、
前記前方車両と前記後方車両は、互いに制御信号を通信する無線通信装置と、位置補正用の静止衛星からの補正信号を受信して自己位置を検出するDGPS受信機とを有しており、
前記後方車両は、さらに前記通信衛星を介して前記遠隔操縦装置と前記制御信号を通信する衛星通信装置を有し、
前記遠隔操縦装置は、前記前方車両による前記補正信号の受信途絶により、後方車両と遠隔操縦装置との通信を維持したまま、前記後方車両による前記通信衛星との通信途絶位置を予測する予測装置を有する、ことを特徴とする遠隔操縦システムが提供される。
前記予測装置は、前記前方車両による前記MTSAT1衛星と前記MTSAT2衛星の受信途絶位置間の水平距離と、前記前方車両の進行方位とから、前記通信衛星との通信途絶位置を算出する。
通信衛星を介して前記後方車両を遠隔操縦し、かつ後方車両を介して前記前方車両を間接的に遠隔操縦する遠隔操縦装置と、を準備し、
前記前方車両と前記後方車両は、互いに制御信号を通信する無線通信装置と、位置補正用の静止衛星からの補正信号を受信して自己位置を検出するDGPS受信機とを有しており、
前記後方車両は、さらに前記通信衛星を介して前記遠隔操縦装置と前記制御信号を通信する衛星通信装置を有し、
前記遠隔操縦装置により、前記前方車両による前記補正信号の受信途絶により、後方車両と遠隔操縦装置との通信を維持したまま、前記後方車両による前記通信衛星との通信途絶位置を予測する、ことを特徴とする遠隔操縦方法が提供される。
前記前方車両による前記MTSAT1衛星と前記MTSAT2衛星の受信途絶位置間の水平距離と、前記前方車両の進行方位とから、前記通信衛星との通信途絶位置を算出する。
前記前方車両による前記補正信号の受信が再確立された後、前記通信衛星との通信途絶位置から前記補正信号の受信の再確立位置までの前方車両の軌跡を辿って後方車両を移動させる。
また、前方車両と後方車両は、互いに制御信号を通信する無線通信装置を有しているので、遠隔操縦装置により、通信衛星と後方車両の無線通信装置を介して前方車両を遠隔操縦することができる。
従って、衛星通信装置を全車両に搭載する必要がなく、かつ遠隔操縦装置により、自律走行ができない2台の無人移動体(前方車両と後方車両)の遠隔操縦が可能である。
また、前方車両が補正信号の受信途絶を検出しても、後方車両は、前方車両の後方を所定距離以上離れて走行するので、補正用の静止衛星からの補正信号を受信して自己位置を精度よく検出することができる。
この図において、本発明の遠隔操縦システムは、前方車両100aと後方車両100bとからなり遠隔操縦される無人移動体100と、遠隔操縦装置120と、を備える。遠隔操縦装置120は、通信衛星Sを介して後方車両100bを遠隔操縦し、かつ後方車両100bを介して前記前方車両100aを間接的に遠隔操縦する。
後方車両100bは、前方車両100aの後方を所定距離以上離れて走行する。「所定距離」は、前方車両100aが位置補正用の静止衛星Tからの補正信号の受信途絶を検出した際に、後方車両100bが通信衛星Sを介して遠隔操縦装置120との通信を維持できる距離に設定する。
この距離は、例えば後述する水平距離Lであるが、これに限定されず任意に設定することができる。
後方車両100bの走行は、前方車両100aの軌跡を辿る追従であるのが好ましいが、これに限定されず任意に走行することができる。
静止衛星Tからの補正信号とは、GPSの誤差補正データ(ディファレンシャル補正)である。
GPS(グローバル・ポジショニング・システム)は、米国が運用する衛星航法システムである。GPS受信機は、GPS衛星からの電波を使って、受信機とGPS衛星との間の距離を測定し、位置を計算する。
DGPS(ディファレンシャルGPS)は、MTSAT1衛星とMTSAT2衛星の誤差補正データ(ディファレンシャル補正)を用いて、GPS受信機の精度を高めたシステムである。
遠隔操縦装置120は、例えばコンピュータ(PC)であり、無人移動体100を遠隔操縦するための表示装置、キーボード、操舵レバー(ジョイスティック等)を有する。
遠隔操縦装置120は、さらに予測装置122を有する。予測装置122は前方車両100aによる補正信号(MTSAT1衛星とMTSAT2衛星の誤差補正データ)の受信途絶により、後方車両100bと遠隔操縦装置120との通信を維持したまま、後方車両100bによる通信衛星Sとの通信途絶位置Cを予測する。
以下、初めに前方車両100aと後方車両100bの共通部分を説明する。
車両制御用コンピュータ10は、さらに遠隔操縦装置120から送信される操作情報に基づいて、モータドライバ21を介して操舵用アクチュエータ22及びブレーキ/アクセル用アクチュエータ23を作動、停止させる機能を有している。
ステレオカメラ32は、遠距離で且つ広角情報取得に適した例えば1対のカメラである。またレーザセンサ34は、近距離情報取得に適した例えばレーザレンジファインダである。ステレオカメラ32とレーザセンサ34は、LAN11を介して車両制御用コンピュータ10に接続されている。
自律制御用コンピュータ30は、LAN11を介して車両制御用コンピュータ10に接続されている。
この軌跡追従機能により、後方車両100bは、前方車両100aによる補正信号の受信が再確立された後、通信衛星Sとの通信途絶位置Cから補正信号の受信の再確立位置(図示せず)までの前方車両100aの軌跡を辿って移動する。
この図に示すように、前方車両100aが先行し、後方車両100bは前方車両100aから所定距離以上離れて走行する。好ましくは、後方車両100bは、前方車両100aの走行軌跡を辿って追従する。
また、δは、前方車両100aの北方向(真北)に対する進行方位であり、DGPS受信機104からリアルタイムに得られる。
この図において、Oは衛星通信及びMTSAT1衛星、MTSAT2衛星に対する遮蔽点の平面位置である。
また、式(1)〜(4)から、式(5)が導かれる。
従って、前方車両100aと後方車両100bの間隔は、北方向に向かう場合は、上記距離L以上離れるのが好ましく、南方向に向かう場合は、距離L以下であってもよい。
実際問題としては、前方車両100aのDGPS状態が途絶える地点A,Bを知るだけでも、衛星通信途絶に備えた制御の準備を始められるため、実運用上のメリットは大きい。
この図において、本発明の遠隔操縦方法は、S1〜S6の各ステップからなる。
無人移動体100は、上述したように、前方車両100aとその後方を所定距離以上離れて走行する後方車両100bとからなり、遠隔操縦装置120により遠隔操縦される。
遠隔操縦装置120は、通信衛星Sを介して後方車両100bを遠隔操縦し、かつ後方車両100bを介して前記前方車両100aを間接的に遠隔操縦する。
また、前方車両100aと後方車両100bは、互いに制御信号を通信する無線通信装置102を有しており、ステップS2において、遠隔操縦装置120により、通信衛星Sと無線通信装置102を介して前方車両100aを遠隔操縦する。
なお、ステップS1とステップS2の順序は逆でもよく、同時であってもよい。
ステップS3における位置補正用の静止衛星Tは、DGPSのSBAS方式であるMTSAT1衛星とMTSAT2衛星である。従って、補正信号の受信途絶位置は、上述したA点とB点である。
すなわち、ステップS4において、前方車両100aによるMTSAT1衛星とMTSAT2衛星の受信途絶位置A,Bの距離Lと、前方車両100aの進行方位δとから、上述した式(5)により、通信衛星Sとの通信途絶位置Cを算出する。
この探索は、通信衛星Sと無線通信装置102を介する遠隔操縦が可能な範囲で、元のコースを戻ってもよく、或いはそのまま前進してもよい。
なお、後方車両100bの軌跡追従機能は、必須ではなく、これを用いずに、通信途絶箇所を回避してもよい。
以下、ステップS1に戻り、S1〜S6の各ステップを繰り返して走行する。
また、前方車両100aと後方車両100bは、互いに制御信号を通信する無線通信装置102を有しているので、遠隔操縦装置120により、通信衛星Sと無線通信装置102を介して前方車両100aを遠隔操縦することができる。
従って、衛星通信装置106を全車両に搭載する必要がなく、かつ遠隔操縦装置120により、自律走行ができない2台の無人移動体100(前方車両100aと後方車両100b)の遠隔操縦が可能である。
また、前方車両100aが補正信号の受信途絶を検出しても、後方車両100bは、前方車両100aの後方を所定距離以上離れて走行するので、補正用の静止衛星Tからの補正信号を受信して自己位置を精度よく検出することができる。
B MTSAT1衛星の信号が途絶えた地点(受信途絶位置)、
C 後方車両の衛星通信が途切れる地点(通信途絶位置)、
S 通信衛星、T 位置補正用の静止衛星、
φA MTSAT1衛星の経度、φB MTSAT2衛星の経度、
φC 通信衛星の経度、δ 前方車両の北に対する進行方位、
O 衛星通信及びMTSAT1衛星、MTSAT2衛星に対する遮蔽点の平面位置、
a 角度AOB、b 角度BOC、p 点OA間の距離、
q 点OB間の距離、r 点OC間の距離、L 点AB間の水平距離、
X 点BC間の距離、10 車両制御用コンピュータ、11 LAN、
12 アンテナ、13 無線LAN、14 操縦用カメラ、
15 入出力回路、17 バーチカルジャイロ、18 車速パルス、
20 駆動ユニット、21 モータドライバ、
22 操舵用アクチュエータ、
23 ブレーキ/アクセル用アクチュエータ、
30 自律制御用コンピュータ、32 ステレオカメラ、
34 レーザセンサ、100 無人移動体、100a 前方車両、
100b 後方車両、102 無線通信装置、104 DGPS受信機、
106 衛星通信装置、120 遠隔操縦装置、122 予測装置
Claims (6)
- 前方車両とその後方を所定距離以上離れて走行する後方車両とからなり遠隔操縦される無人移動体と、
通信衛星を介して前記後方車両を遠隔操縦し、かつ後方車両を介して前記前方車両を間接的に遠隔操縦する遠隔操縦装置と、を備え、
前記前方車両と前記後方車両は、互いに制御信号を通信する無線通信装置と、位置補正用の静止衛星からの補正信号を受信して自己位置を検出するDGPS受信機とを有しており、
前記後方車両は、さらに前記通信衛星を介して前記遠隔操縦装置と前記制御信号を通信する衛星通信装置を有し、
前記遠隔操縦装置は、前記前方車両による前記補正信号の受信途絶により、後方車両と遠隔操縦装置との通信を維持したまま、前記後方車両による前記通信衛星との通信途絶位置を予測する予測装置を有する、ことを特徴とする遠隔操縦システム。 - 前記位置補正用の静止衛星は、DGPSのSBAS方式であるMTSAT1衛星とMTSAT2衛星であり、
前記予測装置は、前記前方車両による前記MTSAT1衛星と前記MTSAT2衛星の受信途絶位置間の水平距離と、前記前方車両の進行方位とから、前記通信衛星との通信途絶位置を算出する、ことを特徴とする請求項1に記載の遠隔操縦システム。 - 前記後方車両は、前方車両による前記補正信号の受信が再確立された後、前記通信衛星との通信途絶位置から前記補正信号の受信の再確立位置までの前方車両の軌跡を辿って移動する軌跡追従機能を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の遠隔操縦システム。
- 前方車両とその後方を所定距離以上離れて走行する後方車両とからなり遠隔操縦される無人移動体と、
通信衛星を介して前記後方車両を遠隔操縦し、かつ後方車両を介して前記前方車両を間接的に遠隔操縦する遠隔操縦装置と、を準備し、
前記前方車両と前記後方車両は、互いに制御信号を通信する無線通信装置と、位置補正用の静止衛星からの補正信号を受信して自己位置を検出するDGPS受信機とを有しており、
前記後方車両は、さらに前記通信衛星を介して前記遠隔操縦装置と前記制御信号を通信する衛星通信装置を有し、
前記遠隔操縦装置により、前記前方車両による前記補正信号の受信途絶により、後方車両と遠隔操縦装置との通信を維持したまま、前記後方車両による前記通信衛星との通信途絶位置を予測する、ことを特徴とする遠隔操縦方法。 - 前記位置補正用の静止衛星は、DGPSのSBAS方式であるMTSAT1衛星とMTSAT2衛星であり、
前記前方車両による前記MTSAT1衛星と前記MTSAT2衛星の受信途絶位置間の水平距離と、前記前方車両の進行方位とから、前記通信衛星との通信途絶位置を算出する、ことを特徴とする請求項4に記載の遠隔操縦方法。 - 通信衛星と無線通信装置を介して前方車両を遠隔操縦し、
前記前方車両による前記補正信号の受信が再確立された後、前記通信衛星との通信途絶位置から前記補正信号の受信の再確立位置までの前方車両の軌跡を辿って後方車両を移動させる、ことを特徴とする請求項4に記載の遠隔操縦方法。
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