JP4237657B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体の位置検出技術に関し、特に、貨物の搬送を行う移動体の位置検出に関する。

例えば、特開平０１−２１４５０４号公報、及び特開平０３−３６１９９号公報に記載の技術では、位置検出のためのタグから位置情報を読み取ることにより、移動体の位置検出を行っていた。
特開平０１−２１４５０４号公報 第１３頁〜１８頁、第１図 特開平０３−３６１９９号公報

しかし、上記の従来の技術では、タグを座標位置に設置するため位置検出の分解能に対応させてタグの設置が必要であり、既設の設備にたいして実施する場合設置費用が増大するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、比較的少数のタグを用いて高い位置分解能を得ることを目的とする。

本発明に係る位置検出装置は、
移動体に搭載され、移動体の位置を検出する位置検出装置であって、
位置情報を提供する位置情報提供装置からの受信が可能な受信可能位置に移動体が所在しているときに、前記位置情報提供装置の位置を示す位置情報を前記位置情報提供装置から受信する位置情報受信部と、
移動体が受信可能位置から移動した場合に、移動体の移動速度及び移動加速度の少なくともいずれかを検出する速度検出部と、
前記速度検出部が検出した移動体の移動速度及び移動加速度の少なくともいずれかに基づき、移動体が受信可能位置から移動した移動距離及び移動方向を算出し、算出した移動距離及び移動方向と前記位置情報受信部が受信した位置情報に示された前記位置情報提供装置の位置に基づいて移動体の移動後の位置を算出する位置算出部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、位置情報提供装置からの位置情報に加えて、移動体の速度検出又は加速度検出を行って移動体の位置を検出するため、位置情報提供装置間の移動を補完することができ、これにより、位置情報提供装置間の距離を大きく取ることができ、位置情報提供装置の設置数を削減でき、位置情報提供装置の設置コストを削減することができる。

実施の形態１．
図１は本実施の形態に係る位置検出装置２０を含む全体の構成を示す図である。

図１において、１は所定の位置に設置され、設置位置の座標位置を通知する位置ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグである。２は移動体である。２０は移動体に搭載された位置検出装置である。位置ＲＦＩＤタグ１は、図１に示すように、移動体２が移動する範囲内、すなわち、位置検出を要する範囲内の複数箇所に予め配置されており、それぞれが各位置ＲＦＩＤタグ１の座標位置を示すＲＦＩＤ位置情報を送信する。位置ＲＦＩＤタグ１は、いわゆるパッシブ型のＲＦＩＤタグ、アクティブ型のＲＦＩＤタグのいずれであってもよい。なお、位置ＲＦＩＤタグ１は、位置情報提供装置の例に相当する。

位置検出装置２０は、ＲＦＩＤ読取部３、速度検出部４、位置算出部５、位置比較部６、情報記憶部１１を備える。ＲＦＩＤ読取部３は、位置ＲＦＩＤタグ１から所定距離内に所在する場合にＲＦＩＤ位置情報を受信することができる。ＲＦＩＤ読取部３は位置情報受信部の例に相当する。速度検出部４は、移動体の移動速度の検出を行う。位置算出部５は、速度検出部４により検出された移動体の移動速度から移動体の現在位置を算出する。位置比較部６は、所定の場合に、位置算出部５により算出された移動体の位置と、ＲＦＩＤ読取部３が受信したＲＦＩＤ位置情報に示された位置とを比較し、位置補正のための補正情報を生成する。情報記憶部１１は、ＲＦＩＤ読取部３により受信されたＲＦＩＤ位置情報、位置算出部５により算出された移動体の位置、位置比較部６により生成された補正情報を記憶する。

なお、位置検出装置２０は、図示していないが、例えばマイクロプロセッサ等のＣＰＵ、半導体メモリ等や磁気ディスク等の記録手段を有する計算機により実現することができる。記録手段に、位置検出装置２０に含まれる各構成要素の機能を実現するプログラムを記録し、ＣＰＵがこれらのプログラムを読み込むことにより位置検出装置２０の動作を制御し、各構成要素の機能を実現することも可能である。

次に、図６及び図７を参照しながら、位置検出装置２０の動作を説明する。

まず、ＲＦＩＤ読取部３は、ＲＦＩＤ位置情報が受信可能か否か、つまり、移動体２が位置ＲＦＩＤタグからのＲＦＩＤ位置情報を受信可能な位置に所在しているか否かを判断する（Ｓ６０１）。ＲＦＩＤ位置情報が受信可能であれば、Ｓ６０２に進み、受信ができない場合は、Ｓ６０５に進む。Ｓ６０２では、ＲＦＩＤ読取部３がＲＦＩＤ位置情報を受信し（位置情報受信ステップ）、更に、同じＲＦＩＤ位置情報が情報記憶部１１に記憶されているか否かを確認し（Ｓ６０３）、記憶されていればＳ６０５に進み、記憶されていなければ、Ｓ６０４で、情報記憶部１１に当該ＲＦＩＤ位置情報を記憶する。

また、速度検出部４は移動体２の移動の有無を監視しており（Ｓ６０５）、移動体２の移動が検出できなければ（Ｓ６０５でＮｏ）、Ｓ６０１に処理を戻し、移動体２の移動を検出した場合（Ｓ６０５でＹｅｓ）は、Ｓ６０６において、速度検出部４は移動体２が停止するまで縦方向、横方向それぞれの移動速度を検出し（速度検出ステップ）、移動体が停止した際に（Ｓ６０７でＹｅｓ）に、位置算出部５が移動距離及び移動方向を算出する（位置算出ステップ）（Ｓ６０８）。具体的には、速度検出部４より、縦方向、横方向のそれぞれの速度信号を受取り、この速度を時間積分することにより位置ＲＦＩＤタグからの移動距離及び移動方向を求める。そして、Ｓ６０４で記憶したＲＦＩＤ位置情報、Ｓ６０８で算出した移動距離及び移動方向から現在の移動体の位置を計算する（位置算出ステップ）（Ｓ６０９）。

次に、位置算出部５は、情報記憶部１１に補正情報が記憶されているか否かを判断し（Ｓ６１０）、補正情報が記憶されている場合は、補正情報を用いて誤差の補正を行う（Ｓ６１１）。これにより、移動体のより正確な位置が算出できる。

次に、ＲＦＩＤ読取部３が、現在の位置、つまり移動体２が移動後に停止している現在の位置で、ＲＦＩＤ位置信号が受信可能か否かを判断し（Ｓ６１２）、ＲＦＩＤ位置情報の受信ができない場合は、Ｓ６１７に進み、Ｓ６０９又はＳ６１１で算出された移動体の位置を情報記憶部１１に記憶して処理を終了する。Ｓ６１７で記憶された位置情報は、次に移動体２が移動した際に、移動後の位置を特定するための起点の位置情報として用いられる。一方、ＲＦＩＤ位置情報を受信できる場合は、Ｓ６１３で、ＲＦＩＤ読取部３は、ＲＦＩＤ位置情報を受信し（位置情報受信ステップ）、位置比較部６が、Ｓ６１３で受信されたＲＦＩＤ位置情報に示された位置と、Ｓ６０９又はＳ６１１で算出された移動体の位置とを比較し（Ｓ６１４）、誤差傾向を解析し、解析結果を示す補正情報を生成し（Ｓ６１５）、情報記憶部１１が、Ｓ６１３で受信したＲＦＩＤ位置情報とＳ６１５で生成した補正情報とを記憶する（Ｓ６１６）。この補正情報は、Ｓ６１１で説明したように、次に移動体が移動したときに、移動後の位置の測定の際に誤差補正に用いられる。

以上の図６、図７の処理を前提にして、移動体２の移動ルートごとに処理の手順を説明する。

まず、移動体２がいずれかの位置ＲＦＩＤタグの近傍の位置から、いずれの位置ＲＦＩＤタグからも遠い位置に移動する場合について説明する。この場合は、まず、移動前の位置は位置ＲＦＩＤタグの近傍なので、位置ＲＦＩＤタグからのＲＦＩＤ位置情報から移動前の正確な座標位置が分かる。そして、移動体がいずれの位置ＲＦＩＤタグからも遠い別の位置に移動した際に、測定した移動速度から移動距離及び移動方向を算出し、移動前の正確な座標位置と算出した移動距離及び移動方向から移動後の座標位置を算出することができる。この時点で、補正情報が記憶されていれば、補正情報による誤差補正をすることも可能である。なお、この場合は、移動後の位置が位置ＲＦＩＤタグから遠いので、ＲＦＩＤ位置情報を受信することができず、移動後の位置では、補正情報は生成されない。

次に、移動体２がいずれの位置ＲＦＩＤタグからも遠い位置から、いずれかの位置ＲＦＩＤタグの近傍の位置に移動する場合について説明する。この場合は、移動前の位置では位置ＲＦＩＤタグからのＲＦＩＤ位置情報は受信できないが、当該位置に移動してきた際に当該位置の座標位置を算出している。移動体が位置ＲＦＩＤタグの近傍に移動した際に、測定した移動速度から移動距離及び移動方向を算出し、移動前の位置において算出していた移動前の座標位置と算出した移動距離及び移動方向から移動後の座標位置を算出することができる。この時点で、補正情報が記憶されていれば、補正情報による誤差補正をすることも可能である。また、この場合は、移動後の位置は位置ＲＦＩＤタグの近傍なので、位置ＲＦＩＤタグからのＲＦＩＤ位置情報を受信して、移動後の正確な座標位置を得るとともに、算出した移動後の座標位置と比較して補正情報を生成する。

次に、移動体２がいずれかの位置ＲＦＩＤタグの近傍の位置から、別のいずれかの位置ＲＦＩＤタグの近傍の位置に移動する場合について説明する。移動前の位置は位置ＲＦＩＤタグの近傍なので、位置ＲＦＩＤタグからのＲＦＩＤ位置情報から移動前の正確な座標位置が分かる。そして、移動体が別の位置ＲＦＩＤタグの近傍に移動した際に、測定した移動速度から移動距離及び移動方向を算出し、移動前の正確な座標位置と算出した移動距離及び移動方向から移動後の座標位置を算出する。この時点で、補正情報が記憶されていれば、補正情報による誤差補正をすることも可能である。また、この場合は、移動後の位置も位置ＲＦＩＤタグの近傍なので、移動後の位置ＲＦＩＤタグからのＲＦＩＤ位置情報を受信して、移動後の正確な座標位置を得るとともに、算出した移動後の座標位置と比較して補正情報を生成する。

次に、移動体２がいずれの位置ＲＦＩＤタグからも遠い位置から、いずれの位置ＲＦＩＤタグからも遠い別の位置に移動する場合について説明する。この場合は、移動前の位置では位置ＲＦＩＤタグからのＲＦＩＤ位置情報は受信できないが、当該位置に移動してきた際に当該位置の座標位置を算出している。そして、移動体がいずれの位置ＲＦＩＤタグからも遠い別の位置に移動した際に、測定した移動速度から移動距離及び移動方向を算出し、移動前の位置において算出していた移動前の座標位置と算出した移動距離及び移動方向から移動後の座標位置を算出することができる。この時点で、補正情報が記憶されていれば、補正情報による誤差補正をすることも可能である。なお、この場合は、移動後の位置が位置ＲＦＩＤタグから遠いので、ＲＦＩＤ位置情報を受信することができず、移動後の位置では、補正情報は生成されない。

以上のように、本実施の形態によれば、位置ＲＦＩＤタグによるＲＦＩＤ位置情報のみでなく速度検出に基づく移動距離、移動方向の算出により、位置ＲＦＩＤタグ間の移動を補完するようにしているので、位置ＲＦＩＤタグ間の距離を大きく取ることができ、位置ＲＦＩＤタグの設置数を削減できるため工事の際の設置コストを削減することができる。

実施の形態２．
以上の実施の形態１では、速度を検出していたが、次に速度検出の代替として加速度を検出する実施の形態を示す。

図２は、本実施の形態に係る位置検出装置２０の構成例を示す構成図である。

図２において、４Ａは移動体２に搭載され、移動体２の加速度検出を行う加速度検出部、５Ａは移動体に搭載され加速度検出部からの信号により位置を求める位置算出部である。

次に動作について説明する。ＲＦＩＤ読取部３、位置比較部６、情報記憶部１１の動作は、実施の形態１と同様である。位置算出部５Ａは加速度検出部４Ａからの縦方向、横方向それぞれの加速度信号を受取り、この加速度を時間により二階積分することにより位置ＲＦＩＤタグからの移動距離、移動方向を求めて現在の位置を計算する。この点以外は、実施の形態１と同じであり、詳細な説明は省略する。

通常、車輪を有する移動体の場合、車輪もしくは駆動系の回転数などを求めることにより速度検出を行うが、一般的に速度検出装置を後付けすることは困難である。加速度を検出することにより加速度検出装置を移動体に緊密に固定するだけで設置可能となり設置のコストを低減することができ、また速度検出のための仕組みが用意されていない移動体に対しても設置することができる。

実施の形態３．
以上の実施の形態２では、縦横の加速度検出部を用いていたが、次に移動体の前後に移動体の進行方向と直交する方向の加速度を検出する手段を設け、移動体の旋回を検出する実施の形態を示す。

図３において４Ｂおよび４Ｃは、それぞれ移動体の前後に搭載され、移動体の進行方向に対して直交する方向の加速度をそれぞれ検出する加速度検出部。５Ｂは移動体に搭載され加速度検出部４Ｂおよび加速度検出部４Ｃからの信号の差分により移動体の旋回を求めるとともに、加速度検出部４Ａが求めた進行方向への加速度を時間により二階積分することにより位置ＲＦＩＤタグからの移動距離、移動方向を求めて現在の位置を計算する位置算出部である。図３では、移動体２に相当する部分のみを抜き出してある。また、図３の左側の図では、作図上の理由から、説明に直接関係のない要素は描画を省略している。

次に動作について説明する。ＲＦＩＤ読取部３、位置比較部６、情報記憶部１１の動作は、実施の形態１、２と同様である。位置算出部５Ｂは進行方向に直交する加速度検出部４Ｂ、４Ｃから得られる加速度の差分と予め設定された加速度検出部４Ｂ、４Ｃ間の距離から移動体の旋回方向と旋回量を求め、移動体の向きを算出するとともに、加速度検出部４Ａからの加速度信号によりその向きでの移動量を算出する。この点以外は、実施の形態１と同じであり、詳細な説明は省略する。

通常の車両のように一方向にのみ前進後進する機構と操舵装置の組合せからなる移動体で、移動距離を検出するために移動体の姿勢（向いている方向）を検出する必要がある場合に、ジャイロ等の姿勢検出を行う部品を別途付加することなく姿勢検出を行い位置を算出することができる。

実施の形態４．
以上の実施の形態２では、縦横の加速度検出部を用いていたが、次に移動体の左右に移動体の進行方向の加速度を検出する手段を設け、移動体の旋回を検出する実施の形態を示す。

図４において４Ｄおよび４Ｅは、それぞれ移動体の左右に搭載され、移動体の進行方向の加速度をそれぞれ検出する加速度検出部である。５Ｃは移動体に搭載され加速度検出部４Ｄおよび加速度検出部４Ｅからの信号の差分により移動体の旋回を求めるとともに、加速度検出部４Ｄと加速度検出部４Ｅからの進行方向への加速度の平均値を求めてこの加速度を時間により二階積分することにより位置ＲＦＩＤタグからの移動距離、移動方向を求めて現在の位置を計算する位置算出部である。図４では、移動体に相当する部分を抜き出してある。また、図４の左側の図では、作図上の理由から、説明に直接関係のない要素は描画を省略している。

次に動作について説明する。ＲＦＩＤ読取部３、位置比較部６、情報記憶部１１の動作は、実施の形態１、２と同様である。位置算出部５Ｃは進行方向に直交する加速度検出部４Ｄ、４Ｅから得られる加速度の差分と予め設定された加速度検出部４Ｄ、４Ｅ間の距離から移動体の旋回方向と旋回量を求め、移動体の向きを算出するとともに、加速度検出部４Ｄ、４Ｅから得られる加速度信号の平均値によりその向きでの移動量を算出する。この点以外は、実施の形態１と同じであり、詳細な説明は省略する。

通常の車両のように一方向にのみ前進後進する機構と操舵装置の組合せからなる移動体で、移動距離を検出するために移動体の姿勢（向いている方向）を検出する必要がある場合に、ジャイロ等の姿勢検出を行う部品を別途付加することなく姿勢検出を行い位置を算出することができる。

実施の形態５．
位置ＲＦＩＤタグを倉庫内の棚、倉庫床面に配置し、移動体としてフォークリフトなどの貨物搬送機を使用し、新たに貨物パレットや貨物にＲＦＩＤタグを貼付し、搬送機と管理サーバを簡易無線通信により接続する実施の形態を示す。

図５において、１は倉庫床面または棚に設置され位置を示す位置ＲＦＩＤタグ、２はフォークリフトなどの搬送機（移動体）、３は搬送機に搭載され位置ＲＦＩＤおよび貨物ＲＦＩＤを読取るためのＲＦＩＤ読取部、４は搬送機に搭載され速度検出を行う速度検出部、５は搬送機に搭載され速度検出部からの信号により位置を求める位置算出部、６は搬送機に搭載されＲＦＩＤ読取部からの信号により補正情報を生成する位置比較部、７は貨物あるいは貨物パレット、８は貨物あるいは貨物パレットに設置され貨物固有の貨物ＩＤ情報（ＲＦＩＤ貨物識別情報）を発信する貨物ＲＦＩＤタグ、９は搬送機に搭載され位置算出部および位置比較部から得られる位置情報を管理サーバに伝達するための通信部、１０は通信手段を有し搬送機からの位置情報に基いて貨物の位置を管理する管理サーバである。ここで、本実施の形態では、ＲＦＩＤ読取部３は、位置情報受信部及び貨物識別情報受信部として機能する。また、管理サーバ１０は、管理装置の例に相当する。

次に動作について説明する。位置ＲＦＩＤタグ１からのＲＦＩＤ位置情報および速度検出部４を用いて搬送機の位置検出を行うことは実施の形態１と同様である。搬送機は貨物あるいは貨物パレットを積み降ろしする際、ＲＦＩＤ読取部３が、その貨物ＲＦＩＤタグから発信される貨物ＩＤ情報（ＲＦＩＤ貨物識別情報）を受信し、得られた貨物ＩＤ情報と検出された自搬送機の位置情報と荷積みあるいは荷降ろしの情報を通信部９を経由して管理サーバ１０に通知する。管理サーバ１０は搬送機から受信した貨物ＩＤ情報と搬送機位置と荷の積み降ろし情報を元に貨物の管理データベースを更新し、その貨物の現在位置を管理する。また、搬送機は定期的に自位置を管理サーバに送信することにより、管理サーバでは個々の搬送機位置を常時把握する。

本構成とすることにより、搬送機操作作業者に対して作業指示する際、運搬の運び元位置と運び先位置を指示することが可能となり作業者による貨物の確認を不要とすることができる。また、貨物の積み降ろしの際、搬送機により貨物ＲＦＩＤを読取ることができるため対象貨物の誤りを自動的に確認することができ、位置情報が付加されていることにより運搬先の誤りを自動的に確認することができる。また、管理サーバで搬送機位置を把握することにより、貨物移動に対して効率的に搬送機の割り振りを行うことができる。

実施の形態５は実施の形態１をもとに説明したが、実施の形態２〜４についても同様である。

また、以上では、位置情報提供装置の例として、位置ＲＦＩＤタグを用いて説明したが、位置情報を提供できるデバイスであれば、位置ＲＦＩＤタグに限定されない。

実施の形態１に係る位置検出装置の例を示す図。 実施の形態２に係る位置検出装置の例を示す図。 実施の形態３に係る位置検出装置の例を示す図。 実施の形態４に係る位置検出装置の例を示す図。 実施の形態１に係る位置検出装置の例を示す図。 実施の形態１に係る位置検出装置の処理例を示すフローチャート図。 実施の形態１に係る位置検出装置の処理例を示すフローチャート図。

符号の説明

１ 位置ＲＦＩＤタグ、２ 移動体、３ ＲＦＩＤ読取部、４ 速度検出部、５ 位置算出部、６ 位置比較部、７ 貨物または貨物パレット、８ 貨物ＲＦＩＤタグ、９ 通信部、１０ 管理サーバ、１１ 情報記憶部、２０ 位置検出装置。

Claims (5)

1. 貨物の荷積み及び荷降ろしを行う移動体に搭載され、移動体の位置を検出する位置検出装置であって、
   位置情報を提供する位置情報提供装置からの受信が可能な受信可能位置に移動体が所在しているときに、前記位置情報提供装置の位置を示す位置情報を前記位置情報提供装置から受信する位置情報受信部と、
   移動体が受信可能位置から移動した場合に、移動体の移動速度及び移動加速度の少なくともいずれかを検出する速度検出部と、
   前記速度検出部が検出した移動体の移動速度及び移動加速度の少なくともいずれかに基づき、移動体が受信可能位置から移動した移動距離及び移動方向を算出し、算出した移動距離及び移動方向と前記位置情報受信部が受信した位置情報に示された前記位置情報提供装置の位置に基づいて移動体の移動後の位置を算出する位置算出部と、
   貨物を識別するための貨物識別情報を受信する貨物識別情報受信部と、
   前記位置算出部が算出した移動体の位置と、前記貨物識別情報受信部が受信した荷積み又は荷降ろしの対象の貨物の貨物識別情報と、荷積み又は荷降ろしの情報とを、移動体を管理する管理装置に対して送信する通信部とを有することを特徴とする位置検出装置。
2. 前記位置検出装置は、更に、
   前記位置算出部が算出した移動体の位置と、前記位置情報受信部が受信した位置情報に示された位置とを比較する位置比較部を有し、
   前記位置情報受信部は、
   複数の位置情報提供装置のうちのいずれかの位置情報提供装置から位置情報の受信が可能であり、
   前記位置算出部は、
   移動体の位置を算出した後に、いずれかの位置情報提供装置からの受信が可能な受信可能位置に移動体が移動した場合に、受信可能位置への移動後の移動体の位置を算出し、
   前記位置比較部は、
   前記位置算出部が算出した受信可能位置への移動後の移動体の位置と、移動体が受信可能位置へ移動した際に前記位置情報受信部が受信した位置情報に示された位置とを比較し、前記位置算出部の位置算出における誤差傾向を解析し、解析結果を示す補正情報を生成し、
   前記位置算出部は、
   前記位置比較部が補正情報を生成した後は、補正情報を用いて移動体の位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記位置検出装置は、旋回が可能な移動体に搭載され、
   前記速度検出部は、
   移動体の旋回時の移動加速度を検出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
4. 前記速度検出部は、
   移動体の旋回時の移動加速度を少なくとも二方向から検出することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
5. 前記位置情報受信部は、
   貨物の搬送のための棚及び貨物の搬送のための床面の少なくともいずれかに貼付されたＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグを前記位置情報提供装置とし、ＲＦＩＤタグの位置を示すＲＦＩＤ位置情報をＲＦＩＤタグより受信し、
   前記位置算出部は、
   移動体の移動距離及び移動方向と、前記位置情報受信部が受信したＲＦＩＤ位置情報に示されたＲＦＩＤの位置に基づいて移動体の移動後の位置を算出し、
   前記貨物識別情報受信部は、
   貨物及び貨物パレットのいずれかに貼付されたＲＦＩＤタグから貨物を識別するためのＲＦＩＤ貨物識別情報を受信し、
   前記通信部は、
   前記位置算出部が算出した移動体の位置と、前記貨物識別情報受信部が受信した荷積み又は荷降ろしの対象の貨物のＲＦＩＤ貨物識別情報と、荷積み又は荷降ろしの情報とを、移動体を管理する管理装置に対して送信することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。

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