JPH04204184A - 電波測量による車両位置検出装置 - Google Patents
電波測量による車両位置検出装置Info
- Publication number
- JPH04204184A JPH04204184A JP33423890A JP33423890A JPH04204184A JP H04204184 A JPH04204184 A JP H04204184A JP 33423890 A JP33423890 A JP 33423890A JP 33423890 A JP33423890 A JP 33423890A JP H04204184 A JPH04204184 A JP H04204184A
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- Japan
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- vehicle
- station
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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〕
この発明は電波測量（双曲線方式）による車両位置検出
装置に関する。
装置に関する。
従来、ダンプトラックなどの有人車両の運転支援システ
ムや無人走行車の走行システムにおいて、電波測量（双
曲線方式）によって車両の誘導を行なう技術がある。
ムや無人走行車の走行システムにおいて、電波測量（双
曲線方式）によって車両の誘導を行なう技術がある。
この電波測量方式においては、電波を送信する、主局お
よび２つの従局を地上に設置し、車両に設置された車載
局でこれら電波を受信し、主局と一方の従局との受信時
間差と、主局と他方の従局との受信時間差とを求め、こ
れらの受信時間差に基ずいて２次元平面上における車両
の２次元位置を検出するようにしており、該検出された
車両位置と車両の目標経路に応じて車両が誘導走行され
る。
よび２つの従局を地上に設置し、車両に設置された車載
局でこれら電波を受信し、主局と一方の従局との受信時
間差と、主局と他方の従局との受信時間差とを求め、こ
れらの受信時間差に基ずいて２次元平面上における車両
の２次元位置を検出するようにしており、該検出された
車両位置と車両の目標経路に応じて車両が誘導走行され
る。
この種の誘導システムにおいては、車両の２次元位置を
正確に検出することが不可欠であり、その検出精度を最
大ならしめるためには、上記主局および２つの従局は同
一２次元平面上に設置されることが必須となる。
正確に検出することが不可欠であり、その検出精度を最
大ならしめるためには、上記主局および２つの従局は同
一２次元平面上に設置されることが必須となる。
しかし、地形の起伏がある場所で、上記電波測量を実施
する場合、上記主局および２つの従局を完全に同一平面
上に設置することは事実上不可能であり、また車両にお
いても地形の起伏のある場所を走行するため、車載局に
おける電波受信位置が同一２次元平面上になることはあ
り得ない。
する場合、上記主局および２つの従局を完全に同一平面
上に設置することは事実上不可能であり、また車両にお
いても地形の起伏のある場所を走行するため、車載局に
おける電波受信位置が同一２次元平面上になることはあ
り得ない。
このように、電波送受信位置に高低差が生じた場合には
、位置検出精度が劣化し、誘導システムの信頼性を著し
く損なわせる問題がある。
、位置検出精度が劣化し、誘導システムの信頼性を著し
く損なわせる問題がある。
そこで、特開昭６３−３００９８２号においては、車両
にジャイロセンサを配設し、このジャイロセンサの検出
出力（鉛直方向の角速度）を積分することで車両の鉛直
方向座標を求め、該求めた鉛直方向座標と前記主局およ
び２つの従局からの電波の受信時間差とに基ずき車両の
３次元位置を検出するようにしている。
にジャイロセンサを配設し、このジャイロセンサの検出
出力（鉛直方向の角速度）を積分することで車両の鉛直
方向座標を求め、該求めた鉛直方向座標と前記主局およ
び２つの従局からの電波の受信時間差とに基ずき車両の
３次元位置を検出するようにしている。
しかしながら、ジャイロセンサは累積誤差を生じるもの
であるため、この累積誤差を適当な間隔で補正する必要
がある。この累積誤差を補正する方法として、当該エリ
アの３次元位置情報を含む電波を送信するサインポスト
を適応な間隔で配設し、これらサインポストからの３次
元位置情報を車両側で受信することで累積誤差を補正す
る方法が考えられるが、建設機械などが用いられる作業
現場では必ずしもサインポストを設置できる環境にある
とは限らない。また、サインポストを設置できたとして
も補正精度を向上させるためにはサインポストを狭い間
隔て多数個設置しなくてはならず、さらにこのようにサ
インポストを多数個設置したときは、これらのサインポ
ストが障害物となって車両軌道が大きく制限されるとい
う問題がある。
であるため、この累積誤差を適当な間隔で補正する必要
がある。この累積誤差を補正する方法として、当該エリ
アの３次元位置情報を含む電波を送信するサインポスト
を適応な間隔で配設し、これらサインポストからの３次
元位置情報を車両側で受信することで累積誤差を補正す
る方法が考えられるが、建設機械などが用いられる作業
現場では必ずしもサインポストを設置できる環境にある
とは限らない。また、サインポストを設置できたとして
も補正精度を向上させるためにはサインポストを狭い間
隔て多数個設置しなくてはならず、さらにこのようにサ
インポストを多数個設置したときは、これらのサインポ
ストが障害物となって車両軌道が大きく制限されるとい
う問題がある。
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、移
動体の３次元位置計測を正確になし得る電波測量による
車両位置検出装置を提供することを目的とする。
動体の３次元位置計測を正確になし得る電波測量による
車両位置検出装置を提供することを目的とする。
この発明では、電波測量用の電波を送信する主局および
２つの従局を所定の位置関係で配設するとともに、前記
主局および２つの従局から送信された電波を受信する受
信手段を移動体に設け、前記受信手段二寄って受信され
た各電波の受信時間差に基ずき車両の位置を検出するよ
うにした電波測量による車両位置検出装置において、電
波を送信する少なくとも３つのＧＰＳ衛星を設けるとと
もに、前記移動体に、前記３つのＧＰＳ衛星から送信さ
れる電波を受信するＧＰＳ電波受信手段と、前記受信手
段で受信された各電波の受信時間差および前ｉ己ＧＰＳ
電波受信手段で受信されたＧＰＳ衛星からの電波の受信
時間差に基ずいて移動体の３次元位置を検出する位置演
算手段とを具えるようにする。
２つの従局を所定の位置関係で配設するとともに、前記
主局および２つの従局から送信された電波を受信する受
信手段を移動体に設け、前記受信手段二寄って受信され
た各電波の受信時間差に基ずき車両の位置を検出するよ
うにした電波測量による車両位置検出装置において、電
波を送信する少なくとも３つのＧＰＳ衛星を設けるとと
もに、前記移動体に、前記３つのＧＰＳ衛星から送信さ
れる電波を受信するＧＰＳ電波受信手段と、前記受信手
段で受信された各電波の受信時間差および前ｉ己ＧＰＳ
電波受信手段で受信されたＧＰＳ衛星からの電波の受信
時間差に基ずいて移動体の３次元位置を検出する位置演
算手段とを具えるようにする。
かかる本発明の構成によれば、ＧＰＳ電波受信手段で受
信されたＧＰＳ衛星からの電波の受信時間差に基ずいて
移動体の高さ位置が求められる。
信されたＧＰＳ衛星からの電波の受信時間差に基ずいて
移動体の高さ位置が求められる。
このようにして求めた高さ位置によって前記主局および
２つの従局から送信された電波にもとすく電波測量の２
次元位置が補正される。
２つの従局から送信された電波にもとすく電波測量の２
次元位置が補正される。
以下、この発明を添付図面に示す実施例にしたがって詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は、本発明が適用される地形起伏がある作業現場
の一例を示す概略図である。
の一例を示す概略図である。
同図において、車両１はその積み荷を降ろすホッパ部２
を始点として切羽部３まで走行し、ここで土砂などの積
荷が積み込まれる。そして、車両１は再びホッパ部２へ
戻り、ここで積荷を降ろす作業が行なわれる。
を始点として切羽部３まで走行し、ここで土砂などの積
荷が積み込まれる。そして、車両１は再びホッパ部２へ
戻り、ここで積荷を降ろす作業が行なわれる。
上記車両が走行する領域外で、車両１を見通すことがで
きる適宜の場所には、主局４、従局５．６がそれぞれ設
置されて゛いる。
きる適宜の場所には、主局４、従局５．６がそれぞれ設
置されて゛いる。
さらに、上空（地球上空の約数刃ｋｍ）には、この場合
４個のＧＰＳ衛星７〜１０が打ち上げられていて、これ
らＧＰＳ衛星７〜１ｏはそれぞれ地上に向けて電波を送
信する。ＧＰＳは（グローバル・ボジショニング・シス
テム；全地球域測位システム）の略で、このＧＰＳシス
テムは近年、陸海空の移動体の２次元、３次元位置を計
測するシステムとしてその利用が注目されている。
４個のＧＰＳ衛星７〜１０が打ち上げられていて、これ
らＧＰＳ衛星７〜１ｏはそれぞれ地上に向けて電波を送
信する。ＧＰＳは（グローバル・ボジショニング・シス
テム；全地球域測位システム）の略で、このＧＰＳシス
テムは近年、陸海空の移動体の２次元、３次元位置を計
測するシステムとしてその利用が注目されている。
第２図は、主に車両側の構成を示すブロック図であり、
車両１には、地上に設置された主局４および従局５．６
からの電波を受信する車載局１゜と、前記ＧＰＳ衛星７
〜１ｏがらの電波を受信するＧＰＳ受信局２０か設けら
れている。ＧＰＳ受信局２０は、４つのＧＰＳ衛星７〜
１ｏがらＧＰＳ受信局２０に到達する各電波の時間差を
用いて車両１の３次元位置（ｘ、ｙ、Ｈ）を求め、これ
ら３次元位置（ｘ、ｙ、Ｈ）のながの高さ位置ＨをＣＰ
Ｕ４０に入力する。
車両１には、地上に設置された主局４および従局５．６
からの電波を受信する車載局１゜と、前記ＧＰＳ衛星７
〜１ｏがらの電波を受信するＧＰＳ受信局２０か設けら
れている。ＧＰＳ受信局２０は、４つのＧＰＳ衛星７〜
１ｏがらＧＰＳ受信局２０に到達する各電波の時間差を
用いて車両１の３次元位置（ｘ、ｙ、Ｈ）を求め、これ
ら３次元位置（ｘ、ｙ、Ｈ）のながの高さ位置ＨをＣＰ
Ｕ４０に入力する。
例えばＧＰＳ受信局２０では、ＧＰＳ衛星７および８か
らＧＰＳ受信局２０に到達する電波の時間差と、ＧＰＳ
衛星７および９がらＧＰＳ受信局２０に到達する電波の
時間差と、ＧＰＳ衛星７および１０からＧＰＳ受信局２
０に到達する電波の時間差とを求め、これら３つの時間
差とＧＰＳ衛星７〜１０の位置に基すき車両１の位置（
ｘ、ｙ。
らＧＰＳ受信局２０に到達する電波の時間差と、ＧＰＳ
衛星７および９がらＧＰＳ受信局２０に到達する電波の
時間差と、ＧＰＳ衛星７および１０からＧＰＳ受信局２
０に到達する電波の時間差とを求め、これら３つの時間
差とＧＰＳ衛星７〜１０の位置に基すき車両１の位置（
ｘ、ｙ。
Ｈ）を演算する。なお、ＧＰＳ衛Ｍ７〜１０の位置は各
衛星の軌道情報に基ずき予め求められている。
衛星の軌道情報に基ずき予め求められている。
ＣＰＵ４０は、車載局１０の受信出力を用いて、主局４
および従局５から車載局１０に到達する電波の時間差Δ
１１と、主局４および従局６から車載局１０に到達する
電波の時間差Δ（２とを求め、これらの時間差Δ！１、
Δ１２および前記ＧＰＳ受信局２０から入力された高さ
位置Ｈに基ずいて車両の３次元位置を検出するものであ
る。
および従局５から車載局１０に到達する電波の時間差Δ
１１と、主局４および従局６から車載局１０に到達する
電波の時間差Δ（２とを求め、これらの時間差Δ！１、
Δ１２および前記ＧＰＳ受信局２０から入力された高さ
位置Ｈに基ずいて車両の３次元位置を検出するものであ
る。
ここで、この実施例における３次元位置の検出原理を第
３図に基ずいて説明する。
３図に基ずいて説明する。
同図に示すように、空間（Ｘ、Ｙ、Ｚ）座標内に主局４
、従局５，６が設置され、車両１の位置を計測するもの
とする。この場合、主局４を座標の原点とし、従局５は
Ｘｚ平面内にあるものとしても一般性を失わないので、
図中のような座標とした。
、従局５，６が設置され、車両１の位置を計測するもの
とする。この場合、主局４を座標の原点とし、従局５は
Ｘｚ平面内にあるものとしても一般性を失わないので、
図中のような座標とした。
主局 −（０，０，０）
従局 −（ｂ、０．ｃ） ・・・■従局 −（
ｄ、ｅ、ｆ） さて、車両１の位置を（ｘ、ｙ、ｚ）とすると、電波測
量（双曲線方式）では主局４−車両１間の距ＮＬ１と従
局５−車両１間の距離Ｌ２との差ΔＬ１、および上記距
離Ｌｌと従局６−車両１間の距離Ｌ３との差ΔＬ２を用
いて車両１の位置を算出するので、下式■■が成立する
。
ｄ、ｅ、ｆ） さて、車両１の位置を（ｘ、ｙ、ｚ）とすると、電波測
量（双曲線方式）では主局４−車両１間の距ＮＬ１と従
局５−車両１間の距離Ｌ２との差ΔＬ１、および上記距
離Ｌｌと従局６−車両１間の距離Ｌ３との差ΔＬ２を用
いて車両１の位置を算出するので、下式■■が成立する
。
・・・■
・・・■
なお、前記時間差Δ１１．Δ；２は、上記へＬｌ。
ΔＬ２にそれぞれ対応する。
ここで、上記■■式より下式■■がそれぞれ成立する。
ＪＪ−乙ゴ］］了
＝ （２ｂｃ＋２ｃｚ＋ΔＬｌ ２−ｂ２−Ｃ２）／２
ΔＬｌ− ・・・■ −（２ｄｘ＋２ｅｙ＋２ｆ ｚ＋ΔＬ２２−ｄ２− ２
−ｆ２）／２ΔＬ２ ・・・■ さらに■式−■式より下式■が成立する。
ΔＬｌ− ・・・■ −（２ｄｘ＋２ｅｙ＋２ｆ ｚ＋ΔＬ２２−ｄ２− ２
−ｆ２）／２ΔＬ２ ・・・■ さらに■式−■式より下式■が成立する。
ｙ−（ΔＬ２／２ｅΔＬｌ）（［２ｘ（ｂΔＬ２−ｄΔ
Ｌｌ）／ΔＬ２ ］ ＋ ［２Ｈ（ｃΔＬ２−ｆΔＬ１
）／ΔＬ２］ ＋ΔＬ１２−ｂ ２−Ｃ２）＜ΔＬ２２
−ｄ２−Ｃ２−ｆ２）／２ｅ ・・・■ ただし、上記０式において、車両１の２式分はＧＰＳ受
信局２０で算出した高さ位置Ｈを用いているので、ｚ−
Ｈを代入゛している。
Ｌｌ）／ΔＬ２ ］ ＋ ［２Ｈ（ｃΔＬ２−ｆΔＬ１
）／ΔＬ２］ ＋ΔＬ１２−ｂ ２−Ｃ２）＜ΔＬ２２
−ｄ２−Ｃ２−ｆ２）／２ｅ ・・・■ ただし、上記０式において、車両１の２式分はＧＰＳ受
信局２０で算出した高さ位置Ｈを用いているので、ｚ−
Ｈを代入゛している。
そして、上記０式を■式に代入し、Ａｘ２＋ＢＸ＋Ｃ−
０の形に整理すると、 Ａ−ｆ（ｂΔＬｌ−ｄΔＬｌ）２＋ｅ２ （ΔＬＬ
−１）ｌ／ｅ２ΔＬ１２ Ｂ−２αβ−（ｂγ／２ΔＬ１２） Ｃ−ｂ ＋Ｈ−（γ／４ΔＬ１２） ただしここで、 ａ−（ｂΔＬ２−ａΔＬｌ）／ｅΔＬ１β−（ΔＬ２／
２ｅΔＬｌ ） （［２Ｈ（ｃΔＬ２−ｆΔＬ１）／
ΔＬ２］ ＋ΔＬ１２−ｂ２−ｃ２）−（ΔＬ２２−
ｄ２−ｅ２− ｆ ” ） ／ ２ ｅ ７−２ＣＨ＋ΔＬｌ ”−ｂ２−ｃ２ したがって、２次方程式の解の公式より、ｘ−（−Ｂ±
ＪＢ２−４ＡＣ）／２Ａ ・・・■ が成立する。
０の形に整理すると、 Ａ−ｆ（ｂΔＬｌ−ｄΔＬｌ）２＋ｅ２ （ΔＬＬ
−１）ｌ／ｅ２ΔＬ１２ Ｂ−２αβ−（ｂγ／２ΔＬ１２） Ｃ−ｂ ＋Ｈ−（γ／４ΔＬ１２） ただしここで、 ａ−（ｂΔＬ２−ａΔＬｌ）／ｅΔＬ１β−（ΔＬ２／
２ｅΔＬｌ ） （［２Ｈ（ｃΔＬ２−ｆΔＬ１）／
ΔＬ２］ ＋ΔＬ１２−ｂ２−ｃ２）−（ΔＬ２２−
ｄ２−ｅ２− ｆ ” ） ／ ２ ｅ ７−２ＣＨ＋ΔＬｌ ”−ｂ２−ｃ２ したがって、２次方程式の解の公式より、ｘ−（−Ｂ±
ＪＢ２−４ＡＣ）／２Ａ ・・・■ が成立する。
上記２次方程式の解は２個存在するが、ΔＬｌ。
ΔＬ２の正負符号などから最適な一方の解Ｘを選択し、
このＸを先の第０式に代入することて座標値ｙを求める
ことができる。
このＸを先の第０式に代入することて座標値ｙを求める
ことができる。
ＣＰＵ４０では、上述した原理に基ずき車両１の３次元
位置を測定する。
位置を測定する。
すなわち、ＣＰＵ４０ては、車両１がホッパ部２からス
タートすると、ＧＰＳ受信局３０がら車両１の高さＨを
取り込む。また、ＣＰＵ４０では車載局２０の出力に基
ずいて上記電波の時間差Δ１１、Δ１２を求め、これら
によって上記距離ΔＬｌ。
タートすると、ＧＰＳ受信局３０がら車両１の高さＨを
取り込む。また、ＣＰＵ４０では車載局２０の出力に基
ずいて上記電波の時間差Δ１１、Δ１２を求め、これら
によって上記距離ΔＬｌ。
ΔＬ２を求める。
そして、ＣＰＵ４０は先の第■式、および上記高さＨ１
距離ΔＬｌ、 ΔＬ２に基ずき、車１ｉｆｉｉｌのＸ座
標Ｘを演算し、さらにこの座標値Ｘと第０式から車両１
のＹ座標ｙを演算する。
距離ΔＬｌ、 ΔＬ２に基ずき、車１ｉｆｉｉｌのＸ座
標Ｘを演算し、さらにこの座標値Ｘと第０式から車両１
のＹ座標ｙを演算する。
ＣＰＵ４０では、このようにして車両１の３次元座標（
ｘ、ｙ、Ｈ）を求め、該求めた３次元位置（ｘ、ｙ、Ｈ
）の予め設定された目標軽路に対するコースずれ量およ
び姿勢角を求め、これらコースずれ量および姿勢角が零
になるよう車両１の操舵制御を実行する。
ｘ、ｙ、Ｈ）を求め、該求めた３次元位置（ｘ、ｙ、Ｈ
）の予め設定された目標軽路に対するコースずれ量およ
び姿勢角を求め、これらコースずれ量および姿勢角が零
になるよう車両１の操舵制御を実行する。
なお、実施例では、ＧＰＳ衛星を４個用い、これら４個
のＧＰＳ衛星衛星型波を受信することで車両１の３次元
位置を演算するようにしたが、車両社１の高さ位置のみ
を知るためには、ＧＰｓ衛星は最低３個で良い。ただし
、４このＧＰＳ衛星を用いた場合は、車両１の３次元位
置を演算できるので、例えば、地上局からの電波による
電波測量装置が動作しなくても車両１の３次元位置が得
られる事になり安全性や制御性の面で有利である。
のＧＰＳ衛星衛星型波を受信することで車両１の３次元
位置を演算するようにしたが、車両社１の高さ位置のみ
を知るためには、ＧＰｓ衛星は最低３個で良い。ただし
、４このＧＰＳ衛星を用いた場合は、車両１の３次元位
置を演算できるので、例えば、地上局からの電波による
電波測量装置が動作しなくても車両１の３次元位置が得
られる事になり安全性や制御性の面で有利である。
以上説明したようにこの発明によれば、ＧＰＳ衛星から
の電波の受信時間差に基ずいて移動体の高さ位置を求め
、この高さ位置によって前記主局および２つの従局から
送信された電波にもとずく電波測量の２次元位置を補正
するようにしたので、サインポストか設置できない作業
現場においても移動体の３次元位置計測を正確になし得
る事ができる。
の電波の受信時間差に基ずいて移動体の高さ位置を求め
、この高さ位置によって前記主局および２つの従局から
送信された電波にもとずく電波測量の２次元位置を補正
するようにしたので、サインポストか設置できない作業
現場においても移動体の３次元位置計測を正確になし得
る事ができる。
第１図はこの発明を適用する作業現場を示す図、第２図
はこの発明の実施例を示すブロック図、第３図は各地上
局の位置を定義する図である。 １・・・車両 ４・・主局 ５，６・・・従局７〜
１０・・ＧＰＳ衛星 ２０・・・車載局３０・・・ＧＰ
Ｓ受信局 ４０・・・ＣＰＵ第１区
はこの発明の実施例を示すブロック図、第３図は各地上
局の位置を定義する図である。 １・・・車両 ４・・主局 ５，６・・・従局７〜
１０・・ＧＰＳ衛星 ２０・・・車載局３０・・・ＧＰ
Ｓ受信局 ４０・・・ＣＰＵ第１区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 電波測量用の電波を送信する主局および２つの従局を所
定の位置関係で配設するとともに、前記主局および２つ
の従局から送信された電波を受信する受信手段を移動体
に設け、前記受信手段によって受信された各電波の受信
時間差に基ずき車両の位置を検出するようにした電波測
量による車両位置検出装置において、 電波を送信する少なくとも３つのＧＰＳ衛星を設けると
ともに、 前記移動体に、 前記３つのＧＰＳ衛星から送信される電波を受信するＧ
ＰＳ電波受信手段と、 前記受信手段で受信された各電波の受信時間差および前
記ＧＰＳ電波受信手段で受信されたＧＰＳ衛星からの電
波の受信時間差に基ずいて移動体の３次元位置を検出す
る位置演算手段と、 を具えるようにした電波測量による車両位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33423890A JPH04204184A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電波測量による車両位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33423890A JPH04204184A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電波測量による車両位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04204184A true JPH04204184A (ja) | 1992-07-24 |
Family
ID=18275092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33423890A Pending JPH04204184A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電波測量による車両位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04204184A (ja) |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33423890A patent/JPH04204184A/ja active Pending
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