JPH02238319A - 光ビームを用いた移動体の位置計測方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は移動体の位置計測方法、詳しくは基準位置から
移動体に至る距離及びその方位を光ビームを用い測定す
る方法に間する． 〔従来の技術〕 移動体の位置計測手段の１つとして、光ビームを用いる
方法があり、本発明者は先にその方法を提案した（特開
昭５９−１３５３０４号公報）。この方法において基点
から移動体までの距離の測定に当たっては、基点から所
定間隔離れた２点からそれぞれ平行した光ビームを発し
、かつ基点を中心に一定速度で回転させ、移動体には光
センサを備え、２本の光ビームの受光時間間隔から測定
するものである。また移動体の方位の測定に当たっては
、基点から２本の光ビームを発し、かつ基点を中心とし
て一定速度で回転させ、２本の光ビーム間の角度Ｋ（θ
）に逆間数と受光時間閏隔及び光ビームの角速度とによ
り方位を測定するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記の方法は移動体に対する距離測定と方位の測
定とは別個の手段で１個の装置で両者を測定することが
できず、何れか一方のみしか計測できない等の欠点があ
る． 本発明は上記方法の改良に間し、移動体に至る距離とそ
の方位を同時に計測可能とすることを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するための本発明の移動体の位置計測方
法は、２個の基点からそれぞれ光ビームを平行に回転放
射させ、かつ上記基点のうち１個は回転中心上に配置し
、移動体上には上記２本の光ビームを基点方向に放射光
に平行に反射させるコーナキュープを設け、基点側には
この反射光を受け、かつ経路を変更するハーフミラーと
、この経路変更された光ビームを受光する光センサと、
光ビームを回転放射させる際の起点となるように定めら
れた基準方位設定手段を持ち、前記光センサで２本の光
ビームのコーナキューブからの反射光の時間間隔を計測
することにより基点から移動体までの距離を算出し、同
時に回転放射された光ビームが起点を通過した時点から
移動体のコーナキューブから反射されて光センサで受光
されるまでの時間の計測により移動体の方位を算出する
ようにしたものである． 〔作　用〕 回転する２個の平行光ビームの移動体からの反射光を受
光する時間間隔から基点から移動体までの距離を測定す
ることができる。また回転する光ビームが基準の起点を
通過した時点と移動体からの反射光受光までの時間差に
より方位が測定できる． 〔実施例〕 図は本発明方法の概要を示す。移動体Ｗの位置を測定す
る位置測定装置１は、一定角速度Ｗで回転する回転体２
と、この回転体上に設けろれ光ビームＬｌ，Ｌ２を発光
する２個の基点３，４及び移動体Ｗ上に設けられるコー
ナキューブ５を備える．１個の基点３は回転体２の回転
中心位置に、また他の基点４は基点３と問隔ａを存して
回転体２上に設けられ、光ビームＬｌ，Ｌ２を回転体２
と同一平面上にかつ放射状に平行に投光する． この回転体２は移動体Ｗと同一平面上に配置し、コーナ
キューブ５は基点３．４からの入射光ビームを１８０°
反転し、それぞれ基点３，４側に反射する．またこの回
転体２上には光ビームＬｌ，Ｌ２の光軸上に上記反射光
を分岐するハーフミラー６，７と、分岐された光を受光
する光センサ８を設ける． なおＮは基準方位とし、Ａは回転体２の光ビームＬ１を
この基準方位Ｎに適合するための基準方位設定手段であ
り、この設定手段としては基準方位Ｎ上の任意の起点Ｂ
を設け、光ビームＬ１が基準方位Ｎと合致したとき光セ
ンサ８により起点Ｂからの光Ｌ３、あるいは光ビームＬ
！の反射光Ｌ３を検知するようにしたものである．この
設定手段は前記に限らず他の手段でも可能なのは勿論で
ある． 第３図は上記光センサ８の１例を示す。この光センサ８
は並設したフォトダイオードａｌ，ａ２，ａ３及びｂｌ
，ｂ２，ｂ３よりなる。

ａｌ〜　ａ３は光ビーム受光用とし、ｂｌ〜ｂ３は外部
乱光の影響を除去するために設けたものである．なおこ
のフォトダイオードａｌ〜　ａ３は並列として協同して
光ビームＬｌ．Ｌ２及び起点Ｂからの光を受光するよう
にしてもよく、あるいはフォトダイオードａ１は光ビー
ムＬｌ受光用、またａ２は光ビームＬ２受光用、ａ３は
起点Ｂからの光の受光用としてもよい。この場合には基
準方位設定手段Ａは起点Ｂとハーフミラー６及びフォト
ダイオード＆３とからなる。

ただしこの基準方位設定手段Ａはこれに限るものでなく
基準方位Ｎと光ビームＬｌとが合致したことを検知する
ものであれば機械的あるいはその他適宜の手段により行
なうようにしてもよい。

なお第１図において、９は回転体２の中心即ち基点３と
移動体Ｗのコーナキューブ５間の距離、θは基準方位Ｎ
と移動体Ｗのコーナキューブ５間の角度（移勤体Ｗの方
位という）とする．なお光ビームＬｌ．Ｌ２の間隔ａは
移動体Ｗに至る距離９に比し極めて小さいものとする．
上記構成において、先ず移動体Ｗまでの距離９の測定要
領について説明する．回転体２を矢符方向に回転するに
伴い光ビームＬｌ，Ｌ２は順次移動体Ｗに投光され、コ
ーナキューブ５により反射した光はハーフミラー６．７
を介して順次光センサ８に到達する．光センサ８による
両反射光の受光時間間隔をｔｌとすると、ｔ　　ｌ＝　
　ａ　　／ｗ　　−　　Ｑ　　　＝　　（１）従ってこ
の時間間隔ｔｌを測定することにより、（１）式から、 距Ｊ１ＩＱ＝ａ／ｗ−ｔｌ により計測することができる． 次に移動体Ｗの方位θを測定する方法について述べる．
この場合は、一方の基点３による光ビームＬｌのみによ
フて行なう．この光ビームＬｌが基準方位Ｎに一致した
とき、起点Ｂからの投光、または光ビームＬ１の起点Ｂ
からの反射光は光センサ８に受光される．この受光時を
基準とし、回転体２が回転し移動体Ｗのコーナキュープ
５により反射された光を光センサ８により受光した時ま
での時間（回転時間）をｔ２とすると、 θ＝Ｗφｔ２ 従って時間ｔ２を測定することにより移動体Ｗの方位θ
を算出することができる．このようにして受光時間間隔
ｔｌと回転時間ｔ２とを測定することにより移動体Ｗま
での距離と方位とを同時に算出することができる． 次にその測定の具体例を第４図及び第５図に基づいて説
明する．第４図は時間問隔計測回路１０のブロック回路
図である．この計測回路ｌＯは上述の光センサ８、波形
整形回路ｌ１、カウンタ制御回路ｌ２、カウント回路ｌ
３、クロック発振回路１４及び演算用マイクロコンピュ
ータｌ５を含む。第６図は第４図における各部の動作波
形図である． 先ず前記距離２の測定において回転体２の回動に伴いコ
ーナキューブ５からの反射光ビームＬｌ，Ｌ２はパルス
光となって光センサ８に与えられ、光センサ８は間隔を
存して２個のパルス信号ＰＩ．Ｐ２を波形整形回路１ｌ
に印加する。この波形整形回路ｌ１は動作速度の速いＴ
ＴＬ回路とし、信号Ｑｌ，Ｑ２に整形した後、カウンタ
制御回路ｌ２に印加する。カウンタ制御回路ｌ２は最初
の信号Ｑｌによりスタート信号Ｓｌを、また後の信号Ｑ
２によりストップ信号Ｓ２を発生し、これをカウント回
路１３の一方人力として与える．一方カウント回路１３
の他方人力としてクロック発信回路ｌ４からクロックパ
ルスＳ３が与えられているので、カウント回路ｌ３は上
記スタート信号Ｓ１とストップ信号Ｓ２　　（何れもパ
ルス信号）間の時間に応じたクロックパルスを計数する
．このカウント出力はマイクロコンピュータ１５に与え
られ、受光時間間隔ｔｌが算出される。そして前述の演
算式で移動体Ｗまでの距離が求められる．演算結果は例
えばＬＥＤディスプレー１６に示される． 次に移動体Ｗの方位即ち回転時間ｔ２は次のように求め
られる。前述の基準方位設定手段Ａにより光ビームＬｌ
が基準方位Ｎに一致したときにパルス光Ｌ３が発生し、
光センサ８に与えられパルス信号Ｐ３を波形整形回路１
ｌに印加する．これに該当する信号Ｑ３がカウンタ制御
回路ｌ２に与えられ、カウンタ制御回路ｌ２はスタート
信号Ｓ４をカウント回路ｌ３に印加する．カウント回路
１３はクロックパルスＳ３を基準としてカウントを間始
し、前記スタート信号Ｓｔをストップ信号としてクロッ
クパルス数を計数し、回転時間ｔ２が算出される．そし
て前述の演算式で移動体Ｗの方位が求められ、演算結果
は距離算定のときと同様に例えばＬＥＤディスブ−Ｌ，
−１６に表示される． 〔発明の効果〕 本発明の光ビームを用いた移動体の位置計測方法による
ときは、回転体から放射される２本の光ビームが移動体
において反射され、この両光ビームの反射光を受光する
時間間隔からの移動体までの距離測定と、１個の光ビー
ムを回転体中心から放射し、基準方位への投光と移動体
への投光との時間問隔からの方位測定とを行なうように
したから、上記距離及び方位を同時に測定することがで
きる．従って従来方法における距離測定と方位測定とは
別個の方法であり、同時測定は困難で２種の測定手段が
必要であるのに比較して両者の測定を迅速かつ簡単に行
なうことができる．

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法の概要を示すもので、第１図は位置計測
の原理図、第２図はコーナキューブの作用説明図、第３
図は光センサの平面図、第４図は時間間隔計測回路のブ
ロック回路図、第５図はカウンタ制御回路の入出力とク
ロツクバルスどの関係説明図である。 １は位置測定装置、２は回転体、３，４は基点、５はコ
ーナキューブ、６，７はハーフミラＡは基準方位設定手
段、Ｂは起点、Ｌｌ，Ｌ２は光ビーム、Ｗは移動体であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２個の基点からそれぞれ光ビームを平行に回転放射させ
   、かつ上記基点のうち１個は回転中心上に配置し、移動
   体上には上記２本の光ビームを基点方向に放射光に平行
   に反射させるコーナキューブを設け、基点側にはこの反
   射光を受け、かつ経路を変更するハーフミラーと、この
   経路変更された光ビームを受光する光センサと、光ビー
   ムを回転放射させる際の起点となるように定められた基
   準方位設定手段を持ち、前記光センサで２本の光ビーム
   のコーナキューブからの反射光の時間間隔を計測するこ
   とにより基点から移動体までの距離を算出し、同時に回
   転放射された光ビームが起点を通過した時点から移動体
   のコーナキューブから反射されて光センサで受光される
   までの時間の計測により移動体の方位を算出することを
   特徴とする光ビームを用いた移動体の位置計測方法。