JPS62174675A - 車両の位置計測方式 - Google Patents
車両の位置計測方式Info
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- JPS62174675A JPS62174675A JP1472986A JP1472986A JPS62174675A JP S62174675 A JPS62174675 A JP S62174675A JP 1472986 A JP1472986 A JP 1472986A JP 1472986 A JP1472986 A JP 1472986A JP S62174675 A JPS62174675 A JP S62174675A
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- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 9
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- 238000010276 construction Methods 0.000 description 11
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は車両位置の計測方式に係り、特に車両の走行
路が頻繁に変り、かつ路面が整地でない土木作業現場に
おける建設車両の位置計測に用いて好適なものである。
路が頻繁に変り、かつ路面が整地でない土木作業現場に
おける建設車両の位置計測に用いて好適なものである。
(従来の技術)
従来の走行車両の位置計測方式は次のように分類される
。すなわち (A)走行車両が外部の支援施設を利用して位置を検出
する方式。
。すなわち (A)走行車両が外部の支援施設を利用して位置を検出
する方式。
(A)−(1)固定径路方式・・・・・・走行車両の走
路に埋設したケーブルまたは走路面上に固定した光学テ
ープにより走行車両を誘導、あるいは走路に沿って放射
されるレーザビームにより走行車両を誘導する方式。
路に埋設したケーブルまたは走路面上に固定した光学テ
ープにより走行車両を誘導、あるいは走路に沿って放射
されるレーザビームにより走行車両を誘導する方式。
(A)−(2)半固定径路方式・・・・・・走行車両の
走路面上に置いたマークを利用して走行車両を誘導する
方式。
走路面上に置いたマークを利用して走行車両を誘導する
方式。
(A)−(3)自由径路方式・・・・・・外部支援施設
の基準点から走行車両に至る方角及び距離を計測しなが
ら、自由な径路を誘導する方式であって、計測手段とし
ては電波、レーザまたは超音波が用いられ、計測方式と
しては次の2方式がある。すなわち (A) −(3)−(i)円弧方式・旧・・第8図(a
)においてa及びbは地上の2基準点であり、pは位置
計測の対象である走行車両の位置である。
の基準点から走行車両に至る方角及び距離を計測しなが
ら、自由な径路を誘導する方式であって、計測手段とし
ては電波、レーザまたは超音波が用いられ、計測方式と
しては次の2方式がある。すなわち (A) −(3)−(i)円弧方式・旧・・第8図(a
)においてa及びbは地上の2基準点であり、pは位置
計測の対象である走行車両の位置である。
−例として電波を用いた場合について説明する。
p点から電波を送信し、a点及びb点で受信し。
受信と同時に返信しこれをp点で受信すれば。
電波がpa間及びpb間を往復する時間を測定すること
により、p点の位置が決定されるものである。
により、p点の位置が決定されるものである。
(A) (3) −(ii)双曲線方式・・・・・
・第8図fb)において、a、b及びCは地上の3基準
点であり、pは位置計測の対象である走行車両の位置で
ある。−例として電波を用いた場合について説明する。
・第8図fb)において、a、b及びCは地上の3基準
点であり、pは位置計測の対象である走行車両の位置で
ある。−例として電波を用いた場合について説明する。
a点及びb点で同時刻T0に電波を送信し、p点におい
て時刻T、及びTbに受信したとすれば、■を電波の伝
播速度として次式が成り立つ。
て時刻T、及びTbに受信したとすれば、■を電波の伝
播速度として次式が成り立つ。
pa間の距離 L、=V(T、−TO) −−−−(1
1pb間の距離 L b = V (T b T o
) −−−−−・(2)故に L−−Lb=v(
T−”rb)−・−・(3)(3)式によりT、−T、
を測定すればり、−Lbが計算できる。そして2定点か
らの距離の差が一定である点の軌跡は、その2定点を焦
点とする双曲線であることから、p点はa点及びb点を
焦点とする一つの双曲線(第8図(blの5abp)上
に在ることになる。a点及び0点についても同様の測定
を行なえば、p点はa点及び0点を焦点とする双曲線(
第8図(′b)の51cp)上に在ることになり、p点
の位置は双曲線5abp及びS acpの交点として決
定される。(但し、2つの双曲線の交点は2点あるが、
測定者が推定位置に近い一点を選択すれば良い。) (B)外部支援施設を用いず走行車両の車輪の回転、及
び走行車両に搭載したジャイロによって、走行車両が独
自に自立して距離と方向を計測する方式 (発明が解決しようとする問題点) 建設車両が稼働する土木作業現場では、(a)建設車両
の走路が頻繁に変る。(b)建設車両の走路面が整地で
ない、という悪条件があり、上記(従来の技術)で述べ
た位置計測方式のうち。
1pb間の距離 L b = V (T b T o
) −−−−−・(2)故に L−−Lb=v(
T−”rb)−・−・(3)(3)式によりT、−T、
を測定すればり、−Lbが計算できる。そして2定点か
らの距離の差が一定である点の軌跡は、その2定点を焦
点とする双曲線であることから、p点はa点及びb点を
焦点とする一つの双曲線(第8図(blの5abp)上
に在ることになる。a点及び0点についても同様の測定
を行なえば、p点はa点及び0点を焦点とする双曲線(
第8図(′b)の51cp)上に在ることになり、p点
の位置は双曲線5abp及びS acpの交点として決
定される。(但し、2つの双曲線の交点は2点あるが、
測定者が推定位置に近い一点を選択すれば良い。) (B)外部支援施設を用いず走行車両の車輪の回転、及
び走行車両に搭載したジャイロによって、走行車両が独
自に自立して距離と方向を計測する方式 (発明が解決しようとする問題点) 建設車両が稼働する土木作業現場では、(a)建設車両
の走路が頻繁に変る。(b)建設車両の走路面が整地で
ない、という悪条件があり、上記(従来の技術)で述べ
た位置計測方式のうち。
(A)−(1)固定径路方式及び(A)−(2)半固定
径路方式は、前記(a)建設車両の走路が頻繁に変ると
いう条件により使えない。また、上記(B)外部支援施
設を用いず、走行車両の自立による位置計測方式は、誤
差が累積されるので、前記(b)建設車両の走路面が整
地でないという条件から、土木作業現場への適用は非常
に困難である。
径路方式は、前記(a)建設車両の走路が頻繁に変ると
いう条件により使えない。また、上記(B)外部支援施
設を用いず、走行車両の自立による位置計測方式は、誤
差が累積されるので、前記(b)建設車両の走路面が整
地でないという条件から、土木作業現場への適用は非常
に困難である。
土木作業現場で実用可能なのは、上記(従来の技術)で
述べた位置計測方式のうちの(A)−(3)自由径路方
式であるが、計測手段のうち従来の電波を用いた方式の
ものは船舶用など長距離かつ大規模なものには適するが
、高価であり、測位精度もあまり良くない。また、計測
方式については次の問題点がある。
述べた位置計測方式のうちの(A)−(3)自由径路方
式であるが、計測手段のうち従来の電波を用いた方式の
ものは船舶用など長距離かつ大規模なものには適するが
、高価であり、測位精度もあまり良くない。また、計測
方式については次の問題点がある。
(A)−(3) −(i)円弧方式は、2基準点に対し
、建設車両1台の測位しか行なえない。
、建設車両1台の測位しか行なえない。
(A) (3) (ii)双曲線方式は複数台
の建設車両の測位が可能であるが、3基準点を必要とし
、かつ基準点相互間(第8図(blOa点とb点及びa
点と0点)で同期をとる必要があり複雑かつ高価になる
という問題点を有するものである。
の建設車両の測位が可能であるが、3基準点を必要とし
、かつ基準点相互間(第8図(blOa点とb点及びa
点と0点)で同期をとる必要があり複雑かつ高価になる
という問題点を有するものである。
(問題点を解決するための手段及び作用)地上の基準と
なる2箇所の地点にレーザ発光装置を設置し、レーザ発
光器を定速回転させ。
なる2箇所の地点にレーザ発光装置を設置し、レーザ発
光器を定速回転させ。
その際該定速回転に同期して9例えば北位を基準とした
方位角に応じた変調を行なったレーザ光を発光する。
方位角に応じた変調を行なったレーザ光を発光する。
位置を計測しようとする車両については、該車両上の見
通しのきく位置に、レーザ受光装置を載置し、基準とし
た前記2箇所のレーザ発光装置からのレーザ光を、該車
載のレーザ受光装置で受けて得るレーザ光の2つの方位
データを測定することにより、該車両の位置を決定でき
。
通しのきく位置に、レーザ受光装置を載置し、基準とし
た前記2箇所のレーザ発光装置からのレーザ光を、該車
載のレーザ受光装置で受けて得るレーザ光の2つの方位
データを測定することにより、該車両の位置を決定でき
。
2箇所の基準点に対し複数台の移動車両の位置を計測で
きるものである。
きるものである。
(実施例)
以下図面に基づいてこの発明の実施例について説明する
。
。
第2図はレーザ発光装置20の一臭体例の概略図であり
1脚25を有する筐体24には、モータ23によって定
速回転されるターンテーブル22を介して、レーザ発光
器21が回転可能なように枢着される。○はレーザ発光
器21の回転中心線を示す。26はレーザ光変調装置で
、ケーブル27により筺体24を介してレーザ発光器2
1に接続される。
1脚25を有する筐体24には、モータ23によって定
速回転されるターンテーブル22を介して、レーザ発光
器21が回転可能なように枢着される。○はレーザ発光
器21の回転中心線を示す。26はレーザ光変調装置で
、ケーブル27により筺体24を介してレーザ発光器2
1に接続される。
尚、レーザ光変調装置26について付記すると。
レーザ光の周波数を変えることは現在の技術では困難で
あり、レーザ発光器21のシャッタをごく短時間毎に開
閉し、この開閉の時間間隔を変えることによりレーザ光
の点滅の周波数を変えるものであるが、このシャツタ開
閉時間間隔(換言すればレーザ光の点滅周波数、以下単
にレーザ光の周波数と記す)を変える装置がレーザ光変
調装置26である。もちろん、レーザ光そのものの周波
数を変えても差支えないことは言うまでもない。
あり、レーザ発光器21のシャッタをごく短時間毎に開
閉し、この開閉の時間間隔を変えることによりレーザ光
の点滅の周波数を変えるものであるが、このシャツタ開
閉時間間隔(換言すればレーザ光の点滅周波数、以下単
にレーザ光の周波数と記す)を変える装置がレーザ光変
調装置26である。もちろん、レーザ光そのものの周波
数を変えても差支えないことは言うまでもない。
28は近接スイッチで、レーザ光線が基準方位(この実
施例では北位)を向いたときにONになるように設定さ
れ、ターンテーブル22が1回転する毎にレーザ光変調
装置26に対しリセット信号を出すようになっている。
施例では北位)を向いたときにONになるように設定さ
れ、ターンテーブル22が1回転する毎にレーザ光変調
装置26に対しリセット信号を出すようになっている。
レーザ発光装置20は9脚25の長さを調節することに
より、レーザ発光器21の回転中心線Oが垂直になるよ
うに、地上に設置されるので2回転するレーザ光線は一
つの水平面を形成することになる。
より、レーザ発光器21の回転中心線Oが垂直になるよ
うに、地上に設置されるので2回転するレーザ光線は一
つの水平面を形成することになる。
この第2図に例示したレーザ発光装置20は従来技術を
組合せて成るものであり、詳細説明は省略する。
組合せて成るものであり、詳細説明は省略する。
第3図はレーザ発光装置20から発光されたレーザ光周
波数F(Hz)と、レーザ光線方位角β(rad)とを
関係づける一興体例の説明図である。
波数F(Hz)と、レーザ光線方位角β(rad)とを
関係づける一興体例の説明図である。
図において、レーザ光線が北位を向いている時はβ=0
で、かつレーザ光周波数は最低のF。
で、かつレーザ光周波数は最低のF。
であって、レーザ光線が水平面内で回転するにつれて周
波数は直線的に増加し1丁度−回転後に周波数は最高の
F、に達し、第2図の近接スイッチ28のリセット信号
により再び周波数F0に戻ってまた同じ波形を繰返すこ
とにより、レーザ光の方角βと、レーザ光周波数fが次
式のように関係づけられる。
波数は直線的に増加し1丁度−回転後に周波数は最高の
F、に達し、第2図の近接スイッチ28のリセット信号
により再び周波数F0に戻ってまた同じ波形を繰返すこ
とにより、レーザ光の方角βと、レーザ光周波数fが次
式のように関係づけられる。
第4図にレーザ受光装置40の一具体例の概略を示す。
図においてレーザ受光部41は1例えばアモルファスシ
リコンから成る受光素子を板状に形成して正n角柱(n
≧3)に構成したものであり1図では正3角柱に構成し
たものを示す。
リコンから成る受光素子を板状に形成して正n角柱(n
≧3)に構成したものであり1図では正3角柱に構成し
たものを示す。
このレーザ受光部41を構成する受光面は、水平保持装
置42により、レーザ受光装置4oが車両に搭載された
ときに該車両の傾斜、地面の凹凸に関係なく常に垂直に
なるように構成されている。
置42により、レーザ受光装置4oが車両に搭載された
ときに該車両の傾斜、地面の凹凸に関係なく常に垂直に
なるように構成されている。
第1図はこの発明の車両位置計算方式の説明図である。
図においてA及びBは、地上の基準となる2箇所の地点
に設置されたレーザ発光装置20の位置を示し、それぞ
れ第2図の0に対応する。Pは位置を計測しようとする
車両上に設置されたレーザ受光装置40の位置を示し、
第4図のレーザ受光部41の正3角柱の軸中心に対応す
る。第1図において、A点を原点とする直角座標軸をA
−xyとし、X軸の負の方向を北位とし2図のように符
号り、β^及びβBを定めれば、P点の座標x、yは次
式で求められる。
に設置されたレーザ発光装置20の位置を示し、それぞ
れ第2図の0に対応する。Pは位置を計測しようとする
車両上に設置されたレーザ受光装置40の位置を示し、
第4図のレーザ受光部41の正3角柱の軸中心に対応す
る。第1図において、A点を原点とする直角座標軸をA
−xyとし、X軸の負の方向を北位とし2図のように符
号り、β^及びβBを定めれば、P点の座標x、yは次
式で求められる。
L 1丁
sin (π−(π−βA)−8g) sinβ。
故に。
X=τマcos (π−βA)
y=τ下5in(π−βA)
β。及びβ6は、それぞれ対応する周波数fA及びf、
とすれば(4)式より として求められるので結局f^及びr、を測定すること
により、P点の座標x、yが求められる。
とすれば(4)式より として求められるので結局f^及びr、を測定すること
により、P点の座標x、yが求められる。
第5図はこの発明の土木作業現場における一実施例の概
要説明図である。図において、51及び52はそれぞれ
土木作業中の建設車両、53及び54はそれぞれ第2図
で説明したレーザ発光装置で地上の位置計測の基準とな
る2地点に置がれる。55及び56はそれぞれ建設車両
51及び52上に設置されたレーザ受光装置であって、
第4図で説明したレーザ受光装置4oと同じ物である0
作業現場管理事務所57内には車両位置管理装置58及
び無線機59が設置されている。6o及び61はそれぞ
れ建設車両51及び52上に設置された無線機であって
、それぞれ無線[59との間で通信連絡を行なうように
成っている。62及び63はそれぞれレーザ発光装置5
3及び54と、車両位置管理装置58とを結ぶ電気信号
ケーブルであって、レーザ発光装置53及び54が発光
するレーザが、同時に例えば北位を向き、かつ同じ速さ
で回転するように電気信号を送るためのものである。こ
のことは例えばレーザ受光装置55に、同時刻に2箇所
のレーザ発光装置53及び54がらのレーザ光が入射す
るのを防ぐためである。
要説明図である。図において、51及び52はそれぞれ
土木作業中の建設車両、53及び54はそれぞれ第2図
で説明したレーザ発光装置で地上の位置計測の基準とな
る2地点に置がれる。55及び56はそれぞれ建設車両
51及び52上に設置されたレーザ受光装置であって、
第4図で説明したレーザ受光装置4oと同じ物である0
作業現場管理事務所57内には車両位置管理装置58及
び無線機59が設置されている。6o及び61はそれぞ
れ建設車両51及び52上に設置された無線機であって
、それぞれ無線[59との間で通信連絡を行なうように
成っている。62及び63はそれぞれレーザ発光装置5
3及び54と、車両位置管理装置58とを結ぶ電気信号
ケーブルであって、レーザ発光装置53及び54が発光
するレーザが、同時に例えば北位を向き、かつ同じ速さ
で回転するように電気信号を送るためのものである。こ
のことは例えばレーザ受光装置55に、同時刻に2箇所
のレーザ発光装置53及び54がらのレーザ光が入射す
るのを防ぐためである。
第6図は第4図で説明した。車両に搭載されたレーザ受
光装置4oの水平保持装置42を制御するための一興体
例のブロック図であるが、この発明には重要でないので
説明は省略する。
光装置4oの水平保持装置42を制御するための一興体
例のブロック図であるが、この発明には重要でないので
説明は省略する。
第7図はこの発明の受光位置及び周波数検出部ブロック
図の一興体例である。レーザ受光部41は第4図で説明
したレーザ受光部41と同じ物である。第7図において
受光点へ入ったレーザ光は受光素子により電流に変換さ
れ、レーザ受光部41の上部(H)及び下部(L)の長
さに対応した電流値となってそれぞれ電流電圧変換器7
1及び72へ入り、それぞれ対応した電圧値に変換され
てBPF (バンドパスフィルタ)73または74でノ
イズを消去されて周波数・電圧変換器75及び整流回路
76または77へ入る。第2図で説明したようにレーザ
光線は変調(換言すれば点滅)されているので2周波数
・電圧変換器75へ入る電圧は周期的に変動するもので
あり、この周波数に相当した電圧となってLPF (ロ
ーパスフィルタ)78を経て電圧VFが得られる。周波
数・電圧変換器75の代りに周波数(パルス)カウンタ
81を用いてパルス数Fを計測してもよい。整流回路7
6または77へ入った電圧はLPF79または80を経
て電圧V11及びvLが得られる。
図の一興体例である。レーザ受光部41は第4図で説明
したレーザ受光部41と同じ物である。第7図において
受光点へ入ったレーザ光は受光素子により電流に変換さ
れ、レーザ受光部41の上部(H)及び下部(L)の長
さに対応した電流値となってそれぞれ電流電圧変換器7
1及び72へ入り、それぞれ対応した電圧値に変換され
てBPF (バンドパスフィルタ)73または74でノ
イズを消去されて周波数・電圧変換器75及び整流回路
76または77へ入る。第2図で説明したようにレーザ
光線は変調(換言すれば点滅)されているので2周波数
・電圧変換器75へ入る電圧は周期的に変動するもので
あり、この周波数に相当した電圧となってLPF (ロ
ーパスフィルタ)78を経て電圧VFが得られる。周波
数・電圧変換器75の代りに周波数(パルス)カウンタ
81を用いてパルス数Fを計測してもよい。整流回路7
6または77へ入った電圧はLPF79または80を経
て電圧V11及びvLが得られる。
電圧VFまたはパルス数Fは、第5図の車両位置管理装
置58内の中央演算処理装置(CP U)へ入って必要
なデータ処理され、電圧v1及び■、は第6図の受光位
置演算部61へ入ってデータ処理されるものである。
置58内の中央演算処理装置(CP U)へ入って必要
なデータ処理され、電圧v1及び■、は第6図の受光位
置演算部61へ入ってデータ処理されるものである。
(発明の効果)
この発明は上述のようにして成るので、建設車両が稼働
する土木作業現場のように、(a)車両の走行が頻繁に
変り、(b)車両の走路面が不整地。
する土木作業現場のように、(a)車両の走行が頻繁に
変り、(b)車両の走路面が不整地。
という悪条件のもとでも、2箇所の基準点にし一ザ発光
装置を設置するだけで、レーザ受光装置を搭載した複数
台の走行車両の位置計測が容易かつ安価に可能になる。
装置を設置するだけで、レーザ受光装置を搭載した複数
台の走行車両の位置計測が容易かつ安価に可能になる。
更に1箇所の作業現場管理事務所において、広範囲にわ
たる複数台の作業車両の位置を把握できるので、適切な
作業指示を出すことができて5作業の大幅な能率向上及
び安全確保が可能となり、更には作業の無人化も期待で
きるというすぐれた効果を奏するものである。
たる複数台の作業車両の位置を把握できるので、適切な
作業指示を出すことができて5作業の大幅な能率向上及
び安全確保が可能となり、更には作業の無人化も期待で
きるというすぐれた効果を奏するものである。
第1図はこの発明の車両位置計算方式の説明図、第2図
はレーザ発光装置の一興体例の概略図、第3図はレーザ
光の周波数と方位角とを関係づける一興体例の説明図、
第4図はレーザ受光装置の一興体例の概略図、第5図は
この発明の土木作業現場における一実施例の概要説明図
。 第6図はレーザ受光装置の水平保持装置を制御する一興
体例のブロック図、第7図は受光位置及び周波数検出部
の一興体例のブロック図、第8図(al及び(blはそ
れぞれ従来技術の位置計測方式のうちの自由径路方式の
円弧方式及び双曲線方式の説明図である。 20・・・レーザ発光装置、21・・・レーザ発光器。 22・・・ターンテーブル、25・・・脚。 40・・・レーザ受光装置、41・・・レーザ受光部。 42・・・水平保持装置、58・・・車両位置管理装置
。 特許出願人 株式会社小松製作所 代理人 (弁理士)松 澤 統 第1図 12図 第 3 図 0点1t+raと 第8 図(0) 第 8 図(し)
はレーザ発光装置の一興体例の概略図、第3図はレーザ
光の周波数と方位角とを関係づける一興体例の説明図、
第4図はレーザ受光装置の一興体例の概略図、第5図は
この発明の土木作業現場における一実施例の概要説明図
。 第6図はレーザ受光装置の水平保持装置を制御する一興
体例のブロック図、第7図は受光位置及び周波数検出部
の一興体例のブロック図、第8図(al及び(blはそ
れぞれ従来技術の位置計測方式のうちの自由径路方式の
円弧方式及び双曲線方式の説明図である。 20・・・レーザ発光装置、21・・・レーザ発光器。 22・・・ターンテーブル、25・・・脚。 40・・・レーザ受光装置、41・・・レーザ受光部。 42・・・水平保持装置、58・・・車両位置管理装置
。 特許出願人 株式会社小松製作所 代理人 (弁理士)松 澤 統 第1図 12図 第 3 図 0点1t+raと 第8 図(0) 第 8 図(し)
Claims (1)
- 2箇所の基準位置に設置し、それぞれ変調されたレーザ
光を発光するレーザ発光器と、該レーザ光を水平面内に
定速回転させる脚及びターンテーブルより成るレーザ発
光装置と;該レーザ発光装置からのレーザ光を全方向受
光可能なように、多角柱面上にレーザ受光板を貼着した
レーザ受光部と、該レーザ受光部を車両の姿勢に関係な
く垂直に保つ水平保持装置とから成る車載のレーザ受光
装置と;から成ることを特徴とする車両の位置計測方式
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1472986A JPS62174675A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 車両の位置計測方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1472986A JPS62174675A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 車両の位置計測方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62174675A true JPS62174675A (ja) | 1987-07-31 |
Family
ID=11869217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1472986A Pending JPS62174675A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 車両の位置計測方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62174675A (ja) |
-
1986
- 1986-01-28 JP JP1472986A patent/JPS62174675A/ja active Pending
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