JP7384137B2 - 測位装置 - Google Patents
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Description
電磁波を用いて測位対象物の位置を測定する測位装置であって、
測位対象物である移動端末(30、30A)と、
互いに異なる既知の位置に設置され、移動端末との間での双方向通信が可能な3つ以上の複数の固定端末(40A、40B、40C、40D、40E)と、
移動端末の位置測定を行う制御装置(50)と、を備え、
固定端末は、固定端末と移動端末との間の双方向通信により移動端末との距離を第1端末間距離として算出可能であって、移動端末から固定端末への単方向通信により移動端末との距離を第2端末間距離として算出可能になっており、
制御装置は、複数の固定端末の位置および複数の固定端末で算出した第2端末間距離に基づいて移動端末の位置を測定する測位処理を行うとともに、所定の許容精度条件が成立する際に算出された第1端末間距離と第2端末間距離とを比較し、第1端末間距離と第2端末間距離との差分に基づいて固定端末それぞれの時刻または当該時刻に準ずる物理量を同期させる同期処理を行い、
許容精度条件は、複数の固定端末を中心とし第1端末間距離を半径とする仮想円が3つ以上の交点で交差するとともに、交点同士の距離である交点間距離のうち小さいものから3つ目までが所定の基準値以下となる際に成立する条件となっている。
本実施形態について、図1~図17を参照して説明する。本実施形態では、本開示の測位装置10を、無人搬送車AGV(Automated Guided Vehicleの略)によってワーク等を自動的に搬送する工場や倉庫のFA(Factory Automationの略)システムに適用した例について説明する。
以下、測位装置10の概略構成を説明する。図1に示すように、測位装置10は、室内の所定エリアPAにおいて移動端末30の位置を測定する。本実施形態では、所定エリアPAが移動端末30の位置を測定する測位空間である。測位装置10は、トリガ用無線機20、移動端末30、複数の固定端末40A、40B、40C、40D、制御装置50等を備えている。
以下、第1端末間距離D1を算出するための双方向測距処理について図6、図7、図8を参照しつつ説明する。図6は、固定端末40A、40B、40C、40DのICチップ43が実行する双方向測距処理の流れを示すフローチャートである。図6に示す処理は、所定エリアPAに移動端末30が位置する場合に、周期的または不定期に固定端末40A、40B、40C、40Dによって実行される。
上述の数式F1では、光速をLSと表記している。なお、上記の数式F1に示す「Tr1-Ts1」は、図8に示すトータル時間ΔTaに相当する。
次に、第2端末間距離D2を算出するための単方向測距処理について図9、図10、図11を参照しつつ説明する。図9は、移動端末30が実行する単方向測距処理の流れを示すフローチャートである。図9に示す処理は、所定エリアPAに移動端末30が位置する場合に、周期的または不定期に移動端末30によって実行される。
上述の数式F2では、光速をLSと表記している。なお、上記の数式F1に示す「ΔTc」は、第2トリガ信号の送信時刻Ts2の時刻である。
制御装置50は、移動端末30の位置を測定する測位処理を実行する。この測位処理については、図12を参照しつつ説明する。図12に示す測位処理は、制御装置50によって周期的または不定期に実行される。
以下、制御装置50が実行する同期処理について図17を参照して説明する。図17に示す同期処理は、制御装置50によって周期的または不定期に実行される。
次に、第2実施形態について、図18、図19を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
第2実施形態では、移動端末30の移動用アンテナ31Aとして互いに直交する3つの方向に向いたものを例示したが、移動端末30は、これに限定されない。移動端末30は、例えば、図20に示すように、互いに直交する3つの方向に姿勢を変化させることが可能な移動用アンテナ31Bを備えていてもよい。
次に、第3実施形態について、図21~図23を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
第3実施形態では、移動端末30および複数の携帯型移動端末30Aのうち、移動端末30を基準端末としたものを例示したが、基準端末は、移動端末30に限らず、複数の携帯型移動端末30Aの1つであってもよい。
次に、第4実施形態について、図24を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
第4実施形態では、同期処理が行われてから所定期間が経過した後に移動端末30が特定位置を通過したか否かを判定するものを例示したが、これに限定されない。制御装置50は、例えば、同期処理が行われてから所定期間が経過したか否かを判定することなく、移動端末30が特定位置を通過したか否かを判定するようになっていてもよい。すなわち、図24の同期処理において、ステップS600の処理は必須ではなく省略されていてもよい。この場合であっても、第1端末間距離D1の算出を繰り返す必要がないので、同期処理に要する時間を短縮させることができる。
次に、第5実施形態について、図25~図27を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
30 移動端末
30A 携帯型移動端末
40A、40B、40C、40D、40E 固定端末
50 制御装置
Claims (11)
- 電磁波を用いて測位対象物の位置を測定する測位装置であって、
前記測位対象物である移動端末(30、30A)と、
互いに異なる既知の位置に設置され、前記移動端末との間での双方向通信が可能な3つ以上の複数の固定端末(40A、40B、40C、40D、40E)と、
前記移動端末の位置測定を行う制御装置(50)と、を備え、
前記固定端末は、前記固定端末と前記移動端末との間の双方向通信により前記移動端末との距離を第1端末間距離として算出可能であって、前記移動端末から前記固定端末への単方向通信により前記移動端末との距離を第2端末間距離として算出可能になっており、
前記制御装置は、複数の前記固定端末の位置および複数の前記固定端末で算出した前記第2端末間距離に基づいて前記移動端末の位置を測定する測位処理を行うとともに、所定の許容精度条件が成立する際に算出された前記第1端末間距離と前記第2端末間距離とを比較し、前記第1端末間距離と前記第2端末間距離との差分に基づいて前記固定端末それぞれの時刻または時刻に準ずる物理量を同期させる同期処理を行い、
前記許容精度条件は、複数の前記固定端末を中心とし前記第1端末間距離を半径とする仮想円が3つ以上の交点で交差するとともに、前記交点同士の距離である交点間距離のうち小さいものから3つ目までが所定の基準値以下となる際に成立する条件となっている測位装置。 - 前記移動端末は、前記電磁波を送受信する移動用アンテナ(31A)を含み、
前記制御装置は、前記移動用アンテナの向きが異なる状態における前記交点間距離を算出して前記交点間距離が小さくなる前記移動用アンテナの向きを特定し、特定した前記移動用アンテナの向きで前記同期処理を行う請求項1に記載の測位装置。 - 前記制御装置は、前記移動端末の床からの高さが所定高さに維持される条件下で前記同期処理を行う請求項1または2に記載の測位装置。
- 前記制御装置は、複数の前記移動端末を所定箇所に集めた状態で前記同期処理を行う請求項1ないし3のいずれか1つに記載の測位装置。
- 前記制御装置は、
複数の前記移動端末のうちの1つを基準端末とし、
前記基準端末については前記第1端末間距離と前記第2端末間距離との差分に基づいて前記固定端末それぞれの時刻または時刻に準ずる物理量を同期させ、
複数の前記移動端末のうち、前記基準端末以外の他の端末については、前記基準端末の前記同期処理に用いた前記第1端末間距離、前記第2端末間距離、および前記基準端末に対する前記他の端末の相対位置に基づいて前記固定端末それぞれの時刻または時刻に準ずる物理量を同期させる請求項4に記載の測位装置。 - 前記制御装置は、
前記許容精度条件を満たす際の前記移動端末の位置を特定位置として記憶し、
前記移動端末が前記特定位置を通過すると、過去に前記移動端末が前記特定位置を通過した際に算出された前記第1端末間距離と改めて算出されて前記第2端末間距離に基づいて前記固定端末それぞれの時刻または時刻に準ずる物理量を同期させる請求項1ないし5のいずれか1つに記載の測位装置。 - 前記制御装置は、
前記許容精度条件を満たす場合において前記交点間距離が前記基準値以下に設定される閾値以下となる際の前記移動端末の位置を特定位置として記憶し、
前記同期処理が行われてから所定期間が経過した後に前記移動端末が前記特定位置を通過すると、過去に前記移動端末が前記特定位置を通過した際に算出された前記第1端末間距離と改めて算出されて前記第2端末間距離に基づいて前記固定端末それぞれの時刻または時刻に準ずる物理量を同期させる請求項1ないし5のいずれか1つに記載の測位装置。 - 前記移動端末の位置を測定する測位空間のうち、前記移動端末を持つ人または前記移動端末が設置された移動体(AGV)が入退場する際に必ず通過する基準箇所に前記固定端末(40E)が設置され、
前記制御装置は、前記移動端末が前記基準箇所を通過する際に前記同期処理を行う請求項1ないし7のいずれか1つに記載の測位装置。 - 前記制御装置は、前記移動端末が前記基準箇所を通過したか否かを検知する通過検知装置(70)によって前記移動端末が前記基準箇所を通過したことが検知されたことをトリガとして前記同期処理を行う請求項8に記載の測位装置。
- 前記通過検知装置は、前記測位空間への人または前記移動体の入退場を検知する入退場管理装置の一部を構成している請求項9に記載の測位装置。
- 前記固定端末には、前記移動端末との間で前記双方向通信による測距を開始するための第1トリガ信号を送信する固定送受信機(42)が搭載され、前記第1トリガ信号の送信時刻または前記第1トリガ信号の送信時刻に準ずるデータを記憶するメモリ(431)が含まれており、
前記移動端末には、前記単方向通信による測距を開始するための第2トリガ信号に加えて前記第2トリガ信号の送信時刻または前記第2トリガ信号の送信時刻に準ずる時刻データを送信する移動送受信機(32)が搭載され、
前記移動送受信機は、前記第1トリガ信号を受信すると前記第1トリガ信号に対する応答信号および前記第1トリガ信号の受信時刻と前記応答信号の送信時刻との時刻差または前記時刻差に準ずる時刻差データを送信するように構成され、
前記固定端末は、前記応答信号を受信すると、前記第1トリガ信号の送信から前記応答信号の受信までの時間から前記第1トリガ信号の受信から前記応答信号の送信までの時間を除いた時間に基づいて前記第1端末間距離を算出し、
前記第2トリガ信号を受信すると前記第2トリガ信号の送信から前記第2トリガ信号の受信までの時間に基づいて前記第2端末間距離を算出する請求項1ないし10のいずれか1つに記載の測位装置。
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