JPH07151540A - 位置測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 気象条件の影響を受けない電磁波を「ふく
射」させ、反射板で反射させた電磁波または新規に発射
された電磁波を選び出し、直接に受信した電磁波と比較
することで自己の位置を測定する。 【構成】 定位置に発信装置２を設置し測定しようとす
る扇形方向に電磁波を発射させる。測定点１は「ふく
射」された電磁波の中で直接電磁波を受ける一方、定位
置に設置された反射板により反射された電磁波または発
信装置２の電磁波を受けて新規に発射された電磁波を受
信して双方の電磁波間の角度と遅延時間を測定した結果
に、定位置に設置された発信装置２と反射板の間の距離
を基本として三角法の計算により発信装置２と反射板に
対する測定点１の位置を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業領域内を自由に動
き回る作業車が作業の基準となる自己の正確な位置を知
るための測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自己の現在位置を知るために従来よりも
っとも広く用いられているのは天文学による測量で、今
日では天候に左右されない人工衛星を使った方法が用い
られている。 地上での作業はより正確さを要求される
ため光学測量あるいは電磁波またはレザー光線による測
量が用いられている。

【０００３】光学測量は目視によるため作業が遅く測量
結果をもって操作回路に接続するのは困難である。電磁
波を発信させ反射波を測定する電磁波測距儀で距離を算
出する方法は、電気回路のためそのまま操作回路に接続
できる利点を持っているが、付近の物体に反射する影響
を受けるため光学的に目標を定めなければならない。

【０００４】レザー光線の直進性を利用して目標物に対
する角度を測定する方法はもっとも正確であるが、距離
が遠くなると空中に浮遊する塵埃により光線が散逸し地
表面における気温斑により空気密度が斑となって直進性
が損なわれ正確さを欠く。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】物象的影響を受けない
電磁波を使用し、目標物外の不要な反射波を無視できる
点である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】作業領域の一端に電磁波
を「ふく射」する発信装置を備え、一定距離をもった他
端に電磁波を反射させる反射板を設置して、発信装置よ
り「ふく射」された電磁波の一は直接測定点に達し、他
の一は反射板により反射してより測定点に達する。

【０００７】二方向より入力した電磁波は到達距離の差
から時間差が生じ電磁波の伝播速度から換算して到達距
離の差を知り、到達方向より二方向間の角度を測定して
三角法の原理より測定点の位置を知ることを実現した。

【０００８】

【実施例】図１は、測定点における測定方法の構成を示
したもので、図２は、本発明により作業車の行動を実施
例として説明したものである。 図３（イ）および
（ロ）はそれぞれ発信装置より発射される電磁波の二形
態を示したもので、図４および図５は測定点における受
信波形の形態を示したものである。

【０００９】図１に示したように、固定した発信装置２
より電磁波を発信し、測定点１で直接飛来する電磁波７
と、固定させた反射板３に向かった電磁波５が反射して
測定点１に至る反射波６を受信して、測定点１で到来し
た電磁波７と反射波６の比較により相互の遅延時間と電
磁波の到来方向より角度４を測定する。

【００１０】発信装置２より発射される電磁波の形態の
実施例として図３に示した。図中（イ）は、距離測定の
ためパルス３８を発射する電磁波の先頭におき後尾に方
向探知のための特定周波３９を続けて発射する形態を示
し、図中（ロ）は、方向探知の特定周波３９の途中に距
離測定のためのパルス３８を設けた形態を示した。

【００１１】図４は、発射装置２より図３（イ）の形態
による電磁波が発射され測定点１における受信波形の形
態を示したもので、電磁波７より入力した受信波形はパ
ルス４０および特定周波４２となり、反射波６より入力
した受信波形は距離の差により生じた遅延時間４４のず
れをもってパルス４１と特定周波４３となって現出す
る。

【００１２】同様に発信装置２より図３（ロ）の形態に
よる電磁波が発射され測定点１における受信波形の形態
は図５に示したように直接受信したパルス４５と特定周
波４７および遅延した反射波のパルス４６と特定周波４
８によって現出される。

【００１３】遅延時間は、発信装置２から測定点１に至
る距離よりも発信装置２から反射板３を介して測定点１
に至る距離のほうが長いので、電磁波の伝播速度より遅
延時間を双方の距離の差に換算できる。

【００１４】固定された発信装置２と反射板３の設置距
離はあらかじめ定めた距離８を有しその数値は測定点１
に計算の基数として与えられている。

【００１５】測定点１では遅延時間より算出した距離の
差と固定した距離８および角度４をもって三角法の定理
である余弦定理と正弦定理を使って未知であった反射波
６および電磁波７が伝播する距離を導き出すことがで
き、同時に角度９および１０を知り得るので、測定点１
は固定した発信装置２と固定した反射板３を基準にその
位置を知ることができる。

【００１６】測定点１は最初に受信する電磁波７を基準
とし次に受信する反射波６との間で遅延時間を測定する
ので、測定点１、発信装置２、反射板３により形成され
る三角形の範囲内および電磁波５と反射波６を加えた電
磁波到達距離より短い距離をもつ位置に電磁波を反射す
る物体があってはならない。

【００１７】図２により作業領域１１の中の作業車を該
測定点として実施例を説明すれば、作業領域１１の各隅
に電磁波が作業領域内に向かってのみ「ふく射」する発
信装置１２、１３、１４、１５を設置し発信装置１３お
よび１４の中間に反射板１６を発信装置１２および１５
の中間に反射板１７をそれぞれ設置する。

【００１８】作業車１８は、発信装置１５が「ふく射」
する電磁波１９と電磁波２０が反射した反射波２１によ
り自己の位置を知ることができる。正常に測定を行なう
ときの作業車２２は、発信装置１３が「ふく射」する電
磁波２３と電磁波２４および反射した反射波２５により
自己の位置を測定する。

【００１９】もし、発信装置１３が設置されず、作業車
は発信装置１２により自己の位置を測定しようとした場
合、電磁波２６、２７および反射波２８により測定する
ことができるが、作業領域を通り越した所に電磁波２９
を反射する不要な物体３０が存在して反射波３１が生
じ、電磁波２７に反射波２８を加えた電磁波到達距離よ
りも短い距離で反射波３１を受信すると作業車２２は反
射波２８を見失い自己の位置を判断することができな
い。

【００２０】作業領域１１の外に存在する物体による不
要な反射波の現出を防止するため電磁的境界線３２およ
び３３により領域１１をブロック３４、３５、３６、３
７の４個のブロックに分別した。

【００２１】各ブロックは概略正方形に近くなるように
分別され、ブロック３４は発信装置１３と反射板１６に
より測定し、ブロック３５は発信装置１２と反射板１７
により測定し、ブロック３６は発信装置１４と反射板１
６により測定し、ブロック３７は発信装置１５と反射板
１７により測定する。

【００２２】各ブロックに対比する発信装置は作業車が
存在するブロックのみ発信装置を働かせることにより、
不要な反射波は常に正規の反射波よりも長い遅延時間を
もつので、最初に受信した電磁波の次に正規の反射波を
受信し双方の時間差を測定することが可能である。

【００２３】以上説明したように、測定しようとする周
辺に本発明の構成と無関係で電磁波を反射させる反射物
体が可能な限り存在してはならないが、作業領域の都合
で不要な反射物体を取り除くことができない場合もあ
る。

【００２４】周辺の不要な反射物体が撤去不能であれ
ば、発信装置より「ふく射」を受けることで新規な電磁
波を発射する装置を該反射板にかえて設置し、受信して
より新規の電磁波を発射するまでの遅延時間を固定させ
る。

【００２５】このようにして二ヶ所より発射された電磁
波は測定点に至り、新規の電磁波を発射させる遅延時間
を計算に加えて該反射板による測定同様に測定点の位置
を算出し得る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を利用すれ
ば領域内で作業する作業車は常に自己の位置を知ること
ができ、作業車を遠隔操作で働かせるときは操縦者の意
志に加えて自動で細かい作業位置を決めたり、操縦者に
作業車の位置を報知することで操縦が容易となる。 ま
た、作業車にコンピュータを乗せることで作業車は無人
化され、プログラムされた内容を作業領域内で自己の位
置を測定しながら作業を進めることができるので今日の
人的資源の不足を補うことができ社会貢献に大なる効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】「ふく射」された電磁波を直接受信と反射波の
受信により位置測定する構成を示した説明図である。

【図２】作業領域に設置する発信装置の配置と、位置測
定する作業車の関係を示した説明図である。

【図３】発信装置より「ふく射」される電磁波の波形形
態を表わした説明図である。

【図４】受信した電磁波の波形形態の一を表わした説明
図である。

【図５】受信した電磁波の波形形態の他の一を表わした
説明図である。

【符号の説明】

１ 測定点 ２ 発信装置 ３ 反射板 ４ 電磁波と反射波がなす狭角 ５ 反射板に向かう電磁波 ６ 反射した電磁波 ７ 測定点に直接向かう電磁波 ８ 発信装置と反射板との間の距離 ９ 発信装置より測定点と反射板を望んだ狭角 １０ 反射板より測定点と発信装置を望んだ狭角 １１ 作業の領域 １２ 発信装置 １３ 発信装置 １４ 発信装置 １５ 発信装置 １６ 中間に設置した反射板 １７ 中間に設置した反射板 １８ 測定点である作業車 １９ 作業車に直接向かう電磁波 ２０ 反射板に向かう電磁波 ２１ 反射した電磁波 ２２ 誤差動する作業車 ２３ 作業車に直接向かう電磁波 ２４ 反射板に向かう電磁波 ２５ 反射板により反射した電磁波 ２６ 発信装置より作業車に向かう電磁波 ２７ 反射板に向かう電磁波 ２８ 反射板により反射した電磁波 ２９ 発信装置より測定外反射物に向かう電磁波 ３０ 測定外反射物 ３１ 測定外反射物より反射した電磁波 ３２ 測定範囲を決めるための境界 ３３ 測定範囲を決めるための境界 ３４ ４分割したブロックの一 ３５ ４分割したブロックの一 ３６ ４分割したブロックの一 ３７ ４分割したブロックの一 ３８ 遅延時間測定用パルス ３９ 伝播方向探知用電磁波 ４０ 直接受信した遅延時間測定用パルス ４１ 反射波を受信した遅延時間測定用パルス ４２ 直接受信した伝播方向探知用電磁波 ４３ 反射波を受信した伝播方向探知用電磁波 ４４ 直接受信パルスと反射波受信パルスの遅延時間 ４５ 直接受信した異形態電磁波の遅延時間測定用パ
ルス ４６ 反射波を受信した異形態電磁波の遅延時間測定
用パルス ４７ 直接受信した異形態電磁波の伝播方向探知用電
磁波 ４８ 反射波を受信した異形態電磁波の伝播方向探知
用電磁波

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年７月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【課題を解決するための手段】 作業領域の一端に電磁
波を輻射する発信装置を備え、一定距離をもった他端に
電磁波を反射させる反射板または電磁波を受信してより
新規に電磁波を発射する装置を設置して、発信装置より
輻射された電磁波の一は直接測定点に達し、他の一は反
射点を介して測定点に達する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】 二方向より入力した電磁波は到達距離の
差から時間差が生じ電磁波の伝播速度から換算して到達
距離の差を知り、到達方向より二方向間の角度を測定す
るか又は輻射する電磁波に発射方向をデータとして含む
ことで発信装置および反射点と測定点によって形成され
る三角形の一つの角度を知って三角法の原理より測定点
の位置を知ることを実現した。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】 作業車１８は、発信装置１５が輻射する
電磁波１９と電磁波２０が反射した反射波２１により自
己の位置を知ることができる。正常に測定を行なうとき
の作業車２２は、発信装置１３が輻射する電磁波２３と
電磁波２４および反射した反射波２５により自己の位置
を測定する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】 周辺の不要な反射物体が撤去不能であれ
ば、発信装置より輻射を受けることで新規な電磁波を発
射する装置を該反射板にかえて設置し、受信してより新
規の電磁波を発射するまでの内部遅延時間を固定させ該
内部遅延時間は測定点で測定された遅延時間より減ず
る。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】 本発明は、発信装置および反射点と測定
点によって形成される三角形の定数を求めることにあ
り、既に一辺は固定され他の二辺はそれぞれの距離の差
として知りえたので、形成された三角形の一角を知るこ
とで全ての定数を算出し得る。本文に説明した測定点に
おいて電磁波の到達方向より角度を測定する方法以外
に、発信装置に装着してなる回転するアンテナにより狭
域にして一方向にのみ発射する電磁波にアンテナの回転
角度をデータとして含み、測定点において受信した電磁
波より発信装置を頂点とした角度を知ることができるの
で該形成された三角形の全ての定数を算出し得る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 「ふく射波」の発射装置を定点とし一定
   間隔を離した位置に反射点である反射板をおき測定点に
   おいて二点間の入射角度と、二方向の入力時間の誤差を
   遅延距離におきかえて該入射角度および定点と反射点の
   距離により測定点における位置を算出することを特徴と
   する位置測定方法。
2. 【請求項２】 「ふく射波」を受信することで新規に
   「ふく射波」を発射する装置を該反射板におきかえ、測
   定点において定点より発射された「ふく射波」と反射点
   より発射された新規の「ふく射波」により測定点におけ
   る位置を算出することを特徴とする位置測定方法。