JPH0726854B2 - 無人車の位置検出装置 - Google Patents
無人車の位置検出装置Info
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- JPH0726854B2 JPH0726854B2 JP62323369A JP32336987A JPH0726854B2 JP H0726854 B2 JPH0726854 B2 JP H0726854B2 JP 62323369 A JP62323369 A JP 62323369A JP 32336987 A JP32336987 A JP 32336987A JP H0726854 B2 JPH0726854 B2 JP H0726854B2
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- JP
- Japan
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- signal
- optical system
- pattern
- video
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Navigation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、無人車の位置検出装置に係り、特に無人車の
走行位置，走行速度および移動距離を検出する無人車の
位置検出装置に関する。
走行位置，走行速度および移動距離を検出する無人車の
位置検出装置に関する。
B.発明の概要 本発明は、無人車の車体に走行状態を検出する検出器を
設置して種々の走行状態を検出する無人車の位置検出装
置において、 前記車体に光学系センサを設け、該光学系センサの検出
信号を１次元の空間フィルタ手段で処理し、その出力か
ら車体の２次元の位置，速度，車体の進行方向を検出す
ることにより、 検出精度に優れた無人車の位置検出装置を得るものであ
る。
設置して種々の走行状態を検出する無人車の位置検出装
置において、 前記車体に光学系センサを設け、該光学系センサの検出
信号を１次元の空間フィルタ手段で処理し、その出力か
ら車体の２次元の位置，速度，車体の進行方向を検出す
ることにより、 検出精度に優れた無人車の位置検出装置を得るものであ
る。
C.従来の技術 従来、無人搬送車などの無人走行車の自動運転にあたっ
て、走行路上に電磁誘導線や光学式反射テープを布設し
て走行ガイドを形成する方式や、車軸，計測輪にエンコ
ーダやタコジェネレータを取り付けて、車輪の回転に応
じたパルス又はアナログ電圧から無人車の速度，移動距
離を計測する方式がある。
て、走行路上に電磁誘導線や光学式反射テープを布設し
て走行ガイドを形成する方式や、車軸，計測輪にエンコ
ーダやタコジェネレータを取り付けて、車輪の回転に応
じたパルス又はアナログ電圧から無人車の速度，移動距
離を計測する方式がある。
D.発明が解決しようとする問題点 従来の種々な位置検出装置においては、路面に誘導線や
反射テープ等を布設する走行路の加工を必要とし、その
加工作業が面倒であると共に、路面の凹凸，外力等によ
る車輪のスリップや車輪の摩粍により精度良い計測が出
来なかった。
反射テープ等を布設する走行路の加工を必要とし、その
加工作業が面倒であると共に、路面の凹凸，外力等によ
る車輪のスリップや車輪の摩粍により精度良い計測が出
来なかった。
E.問題点を解決するための手段 本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、車体
の底面部に配設され走行路面のパターンを撮取する第１
の光学系と、該第１の光学系により撮取した映像パター
ンを所定の周期でサンプリングして映像パターン信号を
得る第１の映像検出部と、該第１の映像検出部の映像パ
ターン信号と予め設定された三角関数設定信号を乗算
し、該乗算信号を積分演算して三角関数パターン信号を
得る第１のフィルタ演算手段と、前記車体の進行方向軸
心に関して前記第１の光学系から所定間隔を置いて前記
車体の底面部に配設され走行路面のパターンを撮取する
第２の光学系と、該第２の光学系により撮取した映像パ
ターンを所定の周期でサンプリングして映像パターン信
号を得る第２の映像検出部と、前記第１の映像検出部と
第２の映像検出部の前記第１の光学系と第２の光学系の
走行路面に対する各移動角と円弧半径にもとづく映像パ
ターン信号と予め設定された三角関数設定信号を乗算
し、該乗算信号を積分演算して三角関数パターン信号を
得る第２のフィルタ演算手段と、前記第１のフィルタ演
算手段と第２のフィルタ演算手段の三角関数パターン信
号をもとに乗算処理して前記車体の移動距離信号を算出
し、該移動距離信号を微分演算して速度信号を算出する
と共に、前記移動距離信号と前記第１の光学系と第２の
光学系との設置間隔をもとに前記車体の進行方向角度を
算出する手段によって無人車の位置，速度，方向を検出
する。
の底面部に配設され走行路面のパターンを撮取する第１
の光学系と、該第１の光学系により撮取した映像パター
ンを所定の周期でサンプリングして映像パターン信号を
得る第１の映像検出部と、該第１の映像検出部の映像パ
ターン信号と予め設定された三角関数設定信号を乗算
し、該乗算信号を積分演算して三角関数パターン信号を
得る第１のフィルタ演算手段と、前記車体の進行方向軸
心に関して前記第１の光学系から所定間隔を置いて前記
車体の底面部に配設され走行路面のパターンを撮取する
第２の光学系と、該第２の光学系により撮取した映像パ
ターンを所定の周期でサンプリングして映像パターン信
号を得る第２の映像検出部と、前記第１の映像検出部と
第２の映像検出部の前記第１の光学系と第２の光学系の
走行路面に対する各移動角と円弧半径にもとづく映像パ
ターン信号と予め設定された三角関数設定信号を乗算
し、該乗算信号を積分演算して三角関数パターン信号を
得る第２のフィルタ演算手段と、前記第１のフィルタ演
算手段と第２のフィルタ演算手段の三角関数パターン信
号をもとに乗算処理して前記車体の移動距離信号を算出
し、該移動距離信号を微分演算して速度信号を算出する
と共に、前記移動距離信号と前記第１の光学系と第２の
光学系との設置間隔をもとに前記車体の進行方向角度を
算出する手段によって無人車の位置，速度，方向を検出
する。
F.実施例 以下に本発明の実施例を図面によって説明する。第１図
は本発明の実施例に係る無人車の位置検出装置のブロッ
ク図であって、10は無人車の車体、12は走行車輪、20A
は車体10の底面部11において無人車の進行軸心（Ｘ軸）
に関して底面部11の一方の側端部（Ｙ軸上）に配設され
た第１の光学系、20Bは第１の光学系20Aから所定距離Ｄ
を置いて底面部11の他方の側端部（Ｙ軸上）に配設され
た第２の光学系である。30Aは第１の光学系20Aの映像信
号を入力とする第１の映像検出部、同じく20Bは第２の
光学系、30Bは第２の映像検出部、100は処理ユニットで
あって、これらにより検出処理部が構成される。第２図
に示すように、第1,第２の映像検出部30A,30Bはライン
センサ31,読出回路32およびアナログ／ディジタル変換
器（A/D変換器）33によって構成されている。
は本発明の実施例に係る無人車の位置検出装置のブロッ
ク図であって、10は無人車の車体、12は走行車輪、20A
は車体10の底面部11において無人車の進行軸心（Ｘ軸）
に関して底面部11の一方の側端部（Ｙ軸上）に配設され
た第１の光学系、20Bは第１の光学系20Aから所定距離Ｄ
を置いて底面部11の他方の側端部（Ｙ軸上）に配設され
た第２の光学系である。30Aは第１の光学系20Aの映像信
号を入力とする第１の映像検出部、同じく20Bは第２の
光学系、30Bは第２の映像検出部、100は処理ユニットで
あって、これらにより検出処理部が構成される。第２図
に示すように、第1,第２の映像検出部30A,30Bはライン
センサ31,読出回路32およびアナログ／ディジタル変換
器（A/D変換器）33によって構成されている。
処理ユニット100としてマイクロコンピュータ90を用
い、このマイクロコンピュータ90は中央処理部（CPU）9
1,ランダムアクセスメモリ（RAM）92,リードオンリメモ
リ（ROM）93およびバス94によって構成されている。路
面のパターンを光学系を介してCCDによって検出し、そ
の出力をA/D変換器を通してマイクロコンピュータ90に
入力して、その値と、予め計算してROM93に格納してお
いた設定パターンをもとに、演算処理を実行する。
い、このマイクロコンピュータ90は中央処理部（CPU）9
1,ランダムアクセスメモリ（RAM）92,リードオンリメモ
リ（ROM）93およびバス94によって構成されている。路
面のパターンを光学系を介してCCDによって検出し、そ
の出力をA/D変換器を通してマイクロコンピュータ90に
入力して、その値と、予め計算してROM93に格納してお
いた設定パターンをもとに、演算処理を実行する。
次に、上記構成の位置検出装置の動作について説明す
る。
る。
光学系20A,20Bは第８図，第９図に示すように、シリン
ダーレンズ21,24によってラインセンサ31と平行な方向
については該ラインセンサ31上に結像し、垂直な方向に
対してはラインセンサ31が焦点になるようにレンズ系が
構成されている。
ダーレンズ21,24によってラインセンサ31と平行な方向
については該ラインセンサ31上に結像し、垂直な方向に
対してはラインセンサ31が焦点になるようにレンズ系が
構成されている。
光学系20A,20Bの映像信号はそれぞれ第1,第２の映像検
出部30A,30Bで検出され、マイクロコンピュータ90に入
力される。
出部30A,30Bで検出され、マイクロコンピュータ90に入
力される。
すなわち、ラインセンサ31は、多数の光電変換素子を車
体進行方向に連続的に結合したもので、照射面の照度分
布を各素子により検知し、各素子が変換した電気的出力
を第1,第２の映像検出部30A,30Bへ送出する。
体進行方向に連続的に結合したもので、照射面の照度分
布を各素子により検知し、各素子が変換した電気的出力
を第1,第２の映像検出部30A,30Bへ送出する。
まず照明によって路面上に光を照射して照射面を形成す
る。照射面には、路面の凹凸によって照度の不均一なム
ラ模様ができ、この照度分布がレンズを通してラインセ
ンサ上に投影される。レンズは長さＰ、幅Ｗの光を集光
するように構成されている。ラインセンサには、ムラ模
様が投影されて、これを構成する各光学光電変換素子が
照度の強弱に応じた電気的出力を空間フィルタへ送出す
る。以上の動作を一定の短時間ΔＴごとに断続して行う
と、その時間の前後の照度分布の移動量ΔＰが求められ
る。
る。照射面には、路面の凹凸によって照度の不均一なム
ラ模様ができ、この照度分布がレンズを通してラインセ
ンサ上に投影される。レンズは長さＰ、幅Ｗの光を集光
するように構成されている。ラインセンサには、ムラ模
様が投影されて、これを構成する各光学光電変換素子が
照度の強弱に応じた電気的出力を空間フィルタへ送出す
る。以上の動作を一定の短時間ΔＴごとに断続して行う
と、その時間の前後の照度分布の移動量ΔＰが求められ
る。
概略的には、第２図に示すように、路面80のパターンを
光学系20A（20B）を介して映像検出部30A（30B）によっ
て検出し、その出力をマイクロコンピュータ90に入力す
る。
光学系20A（20B）を介して映像検出部30A（30B）によっ
て検出し、その出力をマイクロコンピュータ90に入力す
る。
マイクロコンピュータ90においては入力値と、予め計算
し、予めROM93に格納して置いた設定パターンを用いて
積和演算を行う。設定パターンは、映像検出部30A（30
B）のラインセンサ31の素子数とピッチで決まる周期分
のデータを持っている。CPU91はこのデータをもとに演
算処理して車の移動距離を算出し、この移動距離を時間
で微分演算処理して速度を求める。また、車の動きに比
べて充分小さい周期で位置を検出するときは、検出処理
部の１周期での移動距離測定値の差から車の方向の変化
を求め、その変化の平均値でその期間を走行したものと
して車体の位置を求める。
し、予めROM93に格納して置いた設定パターンを用いて
積和演算を行う。設定パターンは、映像検出部30A（30
B）のラインセンサ31の素子数とピッチで決まる周期分
のデータを持っている。CPU91はこのデータをもとに演
算処理して車の移動距離を算出し、この移動距離を時間
で微分演算処理して速度を求める。また、車の動きに比
べて充分小さい周期で位置を検出するときは、検出処理
部の１周期での移動距離測定値の差から車の方向の変化
を求め、その変化の平均値でその期間を走行したものと
して車体の位置を求める。
第３図に示すように、車がＸ−Ｙ平面上で１サンプリン
グの間に位置Ｆから位置Ｇに移動した時、円弧上に移動
するものと見なして、この間のB,C点の移動した距離を
r,lとすると、円の半径Ｒ及び進行方向の変化Δθを求
めると、 Δθ＝（ｌ−ｒ）/D …（３） Ｒ＝（ｌ＋ｒ）・D/（ｌ−ｒ） …（４） となる。但し、ｒ＞ｌのときは第３図のものと反対側に
円の中心がきて、Ｒ＜０となる。また、車体10の現在の
角度θnは、 θn＝θn-1＋Δθ …（５） となる。ここでθn-1が前回のサンプリング時の角度で
ある。またＡ点の位置（xn，yn）は、 Xn＝Xn-1＋Ｒ・sinΔθ・cosθn-1 …（６） Yn＝Yn-1＋Ｒ・（１−cosθ）・sinθn-1 …（７） となり、Ｂ、Ｃ点それぞれについて移動距離を求め、
（１）〜（７）式によって車体の位置を算出し、第４図
に示すように車の軌跡を求める。
グの間に位置Ｆから位置Ｇに移動した時、円弧上に移動
するものと見なして、この間のB,C点の移動した距離を
r,lとすると、円の半径Ｒ及び進行方向の変化Δθを求
めると、 Δθ＝（ｌ−ｒ）/D …（３） Ｒ＝（ｌ＋ｒ）・D/（ｌ−ｒ） …（４） となる。但し、ｒ＞ｌのときは第３図のものと反対側に
円の中心がきて、Ｒ＜０となる。また、車体10の現在の
角度θnは、 θn＝θn-1＋Δθ …（５） となる。ここでθn-1が前回のサンプリング時の角度で
ある。またＡ点の位置（xn，yn）は、 Xn＝Xn-1＋Ｒ・sinΔθ・cosθn-1 …（６） Yn＝Yn-1＋Ｒ・（１−cosθ）・sinθn-1 …（７） となり、Ｂ、Ｃ点それぞれについて移動距離を求め、
（１）〜（７）式によって車体の位置を算出し、第４図
に示すように車の軌跡を求める。
第５図は本発明の第２実施例を示し、30Aは第１の光学
系20Aの映像信号を入力とする第１の映像検出部、40Aは
第１の映像検出部30Aの映像検出信号を入力とする第１
の空間フィルタ、50Aは第１の演算処理部で、第１の空
間フィルタ40Aのフィルタ出力信号をもとに演算処理し
て無人車の移動距離，速度および現在位置を算出する。
これらの第１の光学系20A,第１の映像検出部30A,第１の
空間フィルタ40Aおよび第１の演算処理部50Aによって第
１の検出処理部60Aが構成される。同じく、20Bは第２の
光学系、30Bは第２の映像検出部、40Bは第２の空間フィ
ルタ、50Bは第２の演算処理部であって、これらにより
第２の検出処理部60Bが構成される。
系20Aの映像信号を入力とする第１の映像検出部、40Aは
第１の映像検出部30Aの映像検出信号を入力とする第１
の空間フィルタ、50Aは第１の演算処理部で、第１の空
間フィルタ40Aのフィルタ出力信号をもとに演算処理し
て無人車の移動距離，速度および現在位置を算出する。
これらの第１の光学系20A,第１の映像検出部30A,第１の
空間フィルタ40Aおよび第１の演算処理部50Aによって第
１の検出処理部60Aが構成される。同じく、20Bは第２の
光学系、30Bは第２の映像検出部、40Bは第２の空間フィ
ルタ、50Bは第２の演算処理部であって、これらにより
第２の検出処理部60Bが構成される。
第１の検出処理部60Aと第２の検出処理部60Bは、第２図
に示すように同じ構成要素によって構成されている。す
なわち、第２図に示すように、第1,第２の映像検出部30
A,30Bはラインセンサ31,読出回路32およびアナログ／デ
ィジタル変換器（A/D変換器）33によって構成されてい
る。第1,第２の空間フィルタ40A,40Bは掛算部41a,41b,
パターン設定部42a,42b,積分演算部43a,43bによって構
成されている。
に示すように同じ構成要素によって構成されている。す
なわち、第２図に示すように、第1,第２の映像検出部30
A,30Bはラインセンサ31,読出回路32およびアナログ／デ
ィジタル変換器（A/D変換器）33によって構成されてい
る。第1,第２の空間フィルタ40A,40Bは掛算部41a,41b,
パターン設定部42a,42b,積分演算部43a,43bによって構
成されている。
第1,第２の演算処理部50A,50Bはローパスフィルタ51a,5
1b,三角関数演算部52,位相演算部53,和算部54,掛算部5
5,微分演算部56および回転軌跡演算部（ｍ演算部）70に
よって構成されている。ｍ演算部70は、第３図に示すよ
うに、正弦波信号演算部71a,71b,掛算部72a,72b,前回値
保持部であるデータ保持部73a〜73c,和算部74a,74bによ
って構成されている。
1b,三角関数演算部52,位相演算部53,和算部54,掛算部5
5,微分演算部56および回転軌跡演算部（ｍ演算部）70に
よって構成されている。ｍ演算部70は、第３図に示すよ
うに、正弦波信号演算部71a,71b,掛算部72a,72b,前回値
保持部であるデータ保持部73a〜73c,和算部74a,74bによ
って構成されている。
次に、上記構成の位置検出装置の動作につてい説明す
る。
る。
光学系20A,20Bは第８図，第９図に示すように、シリン
ダーレンズ21,24によってラインセンサ31と平行な方向
については該ラインセンサ31上に結像し、垂直な方向に
対してはラインセンサ31が焦点になるようにレンズ系が
構成されている。光学系20A,20bの映像信号はそれぞれ
第1,第２の映像検出部30A,30Bで検出され、第1,第２の
空間フィルタ40A,40Bに入力される。空間フィルタ40A,4
0Bは路面の光学的にランダムなパターンから特定の空間
的な周波数成分を検出し、その時間的な挙動を調べるこ
とにより路面との相対的な車体の位置と速度を計測す
る。
ダーレンズ21,24によってラインセンサ31と平行な方向
については該ラインセンサ31上に結像し、垂直な方向に
対してはラインセンサ31が焦点になるようにレンズ系が
構成されている。光学系20A,20bの映像信号はそれぞれ
第1,第２の映像検出部30A,30Bで検出され、第1,第２の
空間フィルタ40A,40Bに入力される。空間フィルタ40A,4
0Bは路面の光学的にランダムなパターンから特定の空間
的な周波数成分を検出し、その時間的な挙動を調べるこ
とにより路面との相対的な車体の位置と速度を計測す
る。
ラインセンサ31からの出力は読出回路32を通過した後、
空間フィルタ40A（40B）に入力されることになる。空間
フィルタ40A（40B）は、光学的にランダムな周波数から
構成される反射光から、任意の周波数成分を抽出し、そ
の時系列的な変化から、位相空間において移動距離に対
応するベクトルを求めるものである。即ち、読出回路32
を通過した信号Ｐは、A/D変換器33でデジタル信号に変
換されるが、フーリエ級数に展開すると次の様になる。
空間フィルタ40A（40B）に入力されることになる。空間
フィルタ40A（40B）は、光学的にランダムな周波数から
構成される反射光から、任意の周波数成分を抽出し、そ
の時系列的な変化から、位相空間において移動距離に対
応するベクトルを求めるものである。即ち、読出回路32
を通過した信号Ｐは、A/D変換器33でデジタル信号に変
換されるが、フーリエ級数に展開すると次の様になる。
但し、x0は時刻ｔにおける車輌の位置、 ｘは読出回路から読み出されるラインセンサ内の位置で
あり、x0を基準とする、 ｋ＝２π/L,i＝0,1,2…， Ｌはラインセンサの測定範囲である。
あり、x0を基準とする、 ｋ＝２π/L,i＝0,1,2…， Ｌはラインセンサの測定範囲である。
そして、フーリエ係数Ai(x0)，Bi(x0)は次式で示され
る。
る。
このような信号Ｐにそれぞれ空間フィルタとして、下式
に示す特定周波数の余弦波，正弦波S1，S2を乗算し、所
定範囲で積分する。
に示す特定周波数の余弦波，正弦波S1，S2を乗算し、所
定範囲で積分する。
S1＝Ｆ・cos（ｎ・ｋ・ｘ） …（11） S2＝Ｆ・sin（ｎ・ｋ・ｘ） …（12） ここで、ラインセンサからの出力Ｐは、路面や環境等の
条件が一定の反射光によるものであれば、あるｎ次の成
分については３角関数的に連続して変化するはずであ
り、例えば下式で示されることになる。
条件が一定の反射光によるものであれば、あるｎ次の成
分については３角関数的に連続して変化するはずであ
り、例えば下式で示されることになる。
Pn（ΔＬ）＝Ｇ・sin（ｎ・ｋ・ΔＬ＋φ） …（15） 従って、ｎ次のフーリエ係数An，Bnは次の様に求められ
る。
る。
同様にして Bn(x0)＝Ｇ・cos（nkx0＋φ） …（17） （16）（17）式を上記（13）（14）式に代入して整理す
ると次式となる。
ると次式となる。
a(x0)＝（FL/2）・Gcos（nkx0＋φ） …（18） b(x0)＝（FL/2）・Gsin（nkx0＋φ） …（19） このようにして得られるa(x0)，b(x0)は、三角関数に振
動するものであり、その後移動距離演算部へ入力され
る。
動するものであり、その後移動距離演算部へ入力され
る。
ここで、移動距離演算部は、a(x0)，b(x0)を２次元の座
標とするベクトルＡの第４図を示す位相平面上での原点
を中心とする回転角ρを求める。即ち、第４図に示すよ
うにa(x0)，b(x0)を２次元の座標とするベクトルＡは、
移動距離x0に比例した回転角nkx0で回転する。次に関係
式が成り立つ。
標とするベクトルＡの第４図を示す位相平面上での原点
を中心とする回転角ρを求める。即ち、第４図に示すよ
うにa(x0)，b(x0)を２次元の座標とするベクトルＡは、
移動距離x0に比例した回転角nkx0で回転する。次に関係
式が成り立つ。
nkx0＋φ＝２πｍ＋ρ …（20） 但し、ｍは原点を中心とした回転数、 ρ＝arctan（ｂ（x0）/a（x0））、 （０≦ρ≦２π） φは初期値つまりρt＝0である。
従って、（13）式を変形すれば、求めようとする移動距
離x0が次式で示される。
離x0が次式で示される。
x0＝ｍ・ｐ＋（ρ−φ）p/2π …（21） 概略的には、第６図に示すように、路面80のパターンを
光学系20A（20B）を介して映像検出部30A（30B）によっ
て検出し、その出力を空間フィルタ40A（40B）に入力す
る。空間フィルタにおいては入力値と、予め計算し、予
め設定して置いた設定パターンを用いて積和演算を行
う。ここでは、正弦波パターン用いている。設定パター
ンは、映像検出部30A（30B）のラインセンサ31の素子数
とピッチで決まる周期分のデータを持っている。空間フ
ィルタの出力を演算処理部50A（50B）で演算処理して車
の移動距離を算出し、この移動距離を時間で微分して速
度を求める。また、車の動きに比べて充分小さい周期で
位置を検出するときは、２つの検出処理部の１周期での
移動距離測定値の差から車の方向の変化を求め、その変
化の平均値でその期間を走行したものとして車体の位置
を求める。
光学系20A（20B）を介して映像検出部30A（30B）によっ
て検出し、その出力を空間フィルタ40A（40B）に入力す
る。空間フィルタにおいては入力値と、予め計算し、予
め設定して置いた設定パターンを用いて積和演算を行
う。ここでは、正弦波パターン用いている。設定パター
ンは、映像検出部30A（30B）のラインセンサ31の素子数
とピッチで決まる周期分のデータを持っている。空間フ
ィルタの出力を演算処理部50A（50B）で演算処理して車
の移動距離を算出し、この移動距離を時間で微分して速
度を求める。また、車の動きに比べて充分小さい周期で
位置を検出するときは、２つの検出処理部の１周期での
移動距離測定値の差から車の方向の変化を求め、その変
化の平均値でその期間を走行したものとして車体の位置
を求める。
さらに詳しくは、第６図に示すように、路面80の映像信
号を光学系20A（20B）を介して映像検出部30A（30B）に
入力する。映像検出部30A（（30B）においてはラインセ
ンサ31がその映像を検出し、その映像検出信号を読出回
路32が読み出し、その映像検出信号をA/D変換して空間
フィルタ40A（40B）に入力する。空間フィルタ40A（40
B）においては、掛算部41aで映像検出部30A（30B）から
の映像検出信号とパターン設定部42aの正弦波パターン
設定信号を掛け合わせると共に、掛算部41bで映像検出
信号とパターン設定部42bの余弦波パターン設定信号を
掛け合わせる。さらに第１の掛算部41aの掛算信号を積
分演算部43aで積分しその積分信号ａを出力すると共
に、掛算部41bの掛算信号を第２の積分演算部43bで積分
し、その積分信号ｂを出力する。
号を光学系20A（20B）を介して映像検出部30A（30B）に
入力する。映像検出部30A（（30B）においてはラインセ
ンサ31がその映像を検出し、その映像検出信号を読出回
路32が読み出し、その映像検出信号をA/D変換して空間
フィルタ40A（40B）に入力する。空間フィルタ40A（40
B）においては、掛算部41aで映像検出部30A（30B）から
の映像検出信号とパターン設定部42aの正弦波パターン
設定信号を掛け合わせると共に、掛算部41bで映像検出
信号とパターン設定部42bの余弦波パターン設定信号を
掛け合わせる。さらに第１の掛算部41aの掛算信号を積
分演算部43aで積分しその積分信号ａを出力すると共
に、掛算部41bの掛算信号を第２の積分演算部43bで積分
し、その積分信号ｂを出力する。
演算処理部50A（50B）においては、積分信号をローパス
フィルタ51aに通して信号Saを得ると共に、積分信号S2
をローパスフィルタ51bに通して信号Sbを得る。信号Sa
とSbはそれぞれ三角関数演算部52と回転軌跡演算部（ｍ
演算部）70に入力される。三角関数演算部52は信号Saと
Sbをもとに演算し、出力ρ＝arctan（Sb/Sa）を算出す
る。位相演算部53は入力ρと初期位相φをもとに（ρ−
φ）/2πを算出する。
フィルタ51aに通して信号Saを得ると共に、積分信号S2
をローパスフィルタ51bに通して信号Sbを得る。信号Sa
とSbはそれぞれ三角関数演算部52と回転軌跡演算部（ｍ
演算部）70に入力される。三角関数演算部52は信号Saと
Sbをもとに演算し、出力ρ＝arctan（Sb/Sa）を算出す
る。位相演算部53は入力ρと初期位相φをもとに（ρ−
φ）/2πを算出する。
ｍ演算部70では、第３図に示す如く、信号Saが正弦波信
号演算部71aを通して掛算部72aとデータ保持部73aに導
かれ、信号Sbは正弦波信号演算部71bを通して和算部74b
とデータ保持部73bに導かれる。掛算部72bはデータ保持
部73aからの前回のサンプリング値と現在のサンプリン
グ値を乗算する。和算部74は現在のサンプリング値とデ
ータ保持部73bの前回のサンプリング値を和算する。掛
算部72bは掛算部72aの乗算値と和算部74bの和算値とを
乗算し、和算部74aは掛算部72bの現在の乗算値とデータ
保持部73cによる前回値を加算してｍ信号を出力する。
号演算部71aを通して掛算部72aとデータ保持部73aに導
かれ、信号Sbは正弦波信号演算部71bを通して和算部74b
とデータ保持部73bに導かれる。掛算部72bはデータ保持
部73aからの前回のサンプリング値と現在のサンプリン
グ値を乗算する。和算部74は現在のサンプリング値とデ
ータ保持部73bの前回のサンプリング値を和算する。掛
算部72bは掛算部72aの乗算値と和算部74bの和算値とを
乗算し、和算部74aは掛算部72bの現在の乗算値とデータ
保持部73cによる前回値を加算してｍ信号を出力する。
さらに演算処理部50A（50B）においては、第６図に示す
如く、和算部54がｍ演算部70のｍ信号と位相演算部53の
位相信号を和算し、この和算部54の加算値と空間フィル
タのピッチ（周期）Ｐを掛け算して移動距離を算出する
と共に、この移動距離信号を微分演算部56に入力して速
度を算出する。
如く、和算部54がｍ演算部70のｍ信号と位相演算部53の
位相信号を和算し、この和算部54の加算値と空間フィル
タのピッチ（周期）Ｐを掛け算して移動距離を算出する
と共に、この移動距離信号を微分演算部56に入力して速
度を算出する。
第５図，第３図および第４図に示すように、車体10の底
面部11の中心点をＡ（x,y）とし、車が矢印方向に走行
しているとき、車がＸ−Ｙ平面上にＸ軸に対しθの角度
で移動しているとする。ここで、１サンプリングによる
第1,第２の検出処理部60A,60Bの出力がΔr,Δｌ（位
置）変化したとすると、車体10の進行方向変化Δθは、
サンプリング周期が短いとして、前述の（15）式〜（2
1）式の演算を実行する。
面部11の中心点をＡ（x,y）とし、車が矢印方向に走行
しているとき、車がＸ−Ｙ平面上にＸ軸に対しθの角度
で移動しているとする。ここで、１サンプリングによる
第1,第２の検出処理部60A,60Bの出力がΔr,Δｌ（位
置）変化したとすると、車体10の進行方向変化Δθは、
サンプリング周期が短いとして、前述の（15）式〜（2
1）式の演算を実行する。
第10図，第11図は上述の動作フローを示すもので、第10
図は空間フィルタ40A（40B）の演算フロー、第８図は演
算処理部50A（50B）の演算フローである。
図は空間フィルタ40A（40B）の演算フロー、第８図は演
算処理部50A（50B）の演算フローである。
第10図に示すように、ステップS1でラインセンサ（CC
D）の出力をA/D変換して空間フィルタに入力する。空間
フィルタにおいては、ステップS2に示す如く、窓関数デ
ータ１として正弦波（sin）パターンを読み込み、この
正弦波パターンとCCD出力の積和演算を実行する（ステ
ップS3）。次に、ステップS4に示すように、窓関数デー
タ２として余弦波（cos）パターンを読み込み、この余
弦波パターンとCCD出力の積和演算を行う（ステップS
5）。そして、ステップS6に示すように、ステップS1〜S
5の動作をCCDの素子数例えば2048回繰り返す。
D）の出力をA/D変換して空間フィルタに入力する。空間
フィルタにおいては、ステップS2に示す如く、窓関数デ
ータ１として正弦波（sin）パターンを読み込み、この
正弦波パターンとCCD出力の積和演算を実行する（ステ
ップS3）。次に、ステップS4に示すように、窓関数デー
タ２として余弦波（cos）パターンを読み込み、この余
弦波パターンとCCD出力の積和演算を行う（ステップS
5）。そして、ステップS6に示すように、ステップS1〜S
5の動作をCCDの素子数例えば2048回繰り返す。
第11図に示すように、演算処理部においては空間フィル
タの出力信号ａとｂをそれぞれ１次元のローパスフィル
タに通し（ステップS7,S8）、ステップS9に示す如く、
位相平面上軌跡が第一象現と第四象現の間を移る回数
を、第四象現から第一象現に移る方向を正として、数え
てｎ演算を実行する。次に、ステップS10に示すよう
に、ρ＝arctan（Sb/Sa）を０≦ρ＜２πの範囲で計算
して位相演算を実行し、ステップS11に示すように、ｍ
・Ｐ＋（ρ−Ｐ）/2π・Ｐを算出して距離演算を実行す
ると共に、ステップS12に示すように距離を微分して速
度演算を実行する。
タの出力信号ａとｂをそれぞれ１次元のローパスフィル
タに通し（ステップS7,S8）、ステップS9に示す如く、
位相平面上軌跡が第一象現と第四象現の間を移る回数
を、第四象現から第一象現に移る方向を正として、数え
てｎ演算を実行する。次に、ステップS10に示すよう
に、ρ＝arctan（Sb/Sa）を０≦ρ＜２πの範囲で計算
して位相演算を実行し、ステップS11に示すように、ｍ
・Ｐ＋（ρ−Ｐ）/2π・Ｐを算出して距離演算を実行す
ると共に、ステップS12に示すように距離を微分して速
度演算を実行する。
G.発明の効果 本発明は、以上の如く、車体に光学系センサを設け、車
体の移動角と円弧半径にもとづく該光学系センサの検出
信号を１次元のフィルタ演算手段で処理し、その出力か
ら車体の２次元の位置，速度，進行方向を検出するよう
にしたから、誘導線，反射テープ等の走行路の加工が不
要にして、非接触で計測することができ、路面の凹凸や
外力等によるスリップや車輪の摩粍の影響を受けず精度
良い位置，速度の計測が出来る。
体の移動角と円弧半径にもとづく該光学系センサの検出
信号を１次元のフィルタ演算手段で処理し、その出力か
ら車体の２次元の位置，速度，進行方向を検出するよう
にしたから、誘導線，反射テープ等の走行路の加工が不
要にして、非接触で計測することができ、路面の凹凸や
外力等によるスリップや車輪の摩粍の影響を受けず精度
良い位置，速度の計測が出来る。
第１図は本発明の第１実施例による位置検出装置のブロ
ック線図、第２図は本発明の実施例による検出処理部の
詳細を示すブロックブ図、第３図と第４図は演算方法を
示す説明図、第５図は本発明の第２実施例による位置検
出装置のブロック線図、第６図は検出処理部の詳細を示
すブロック図、第７図は回転軌跡演算部のブロック図、
第８図および第９図はそれぞれ光学系の構成図、第10図
は空間フィルタの演算フロー図、第11図は演算処理部の
演算フロー図である。 10…車体、11…車体の底面部、20A…第１の光学系、20B
…第２の光学系、30A…第１の映像検出部、30B…第２の
映像検出部、40A…第１の空間フィルタ、40B…第２の空
間フィルタ、50A…第１の演算処理部、50B…第２の演算
処理部、60A…第１の検出処理部、60B…第２の検出処理
部、90…マイクロコンピュータ、100…処理ユニット。
ック線図、第２図は本発明の実施例による検出処理部の
詳細を示すブロックブ図、第３図と第４図は演算方法を
示す説明図、第５図は本発明の第２実施例による位置検
出装置のブロック線図、第６図は検出処理部の詳細を示
すブロック図、第７図は回転軌跡演算部のブロック図、
第８図および第９図はそれぞれ光学系の構成図、第10図
は空間フィルタの演算フロー図、第11図は演算処理部の
演算フロー図である。 10…車体、11…車体の底面部、20A…第１の光学系、20B
…第２の光学系、30A…第１の映像検出部、30B…第２の
映像検出部、40A…第１の空間フィルタ、40B…第２の空
間フィルタ、50A…第１の演算処理部、50B…第２の演算
処理部、60A…第１の検出処理部、60B…第２の検出処理
部、90…マイクロコンピュータ、100…処理ユニット。
Claims (1)
- 【請求項１】車体の底面部に配設され走行路面のパター
ンを撮取する第１の光学系と、該第１の光学系により撮
取した映像パターンを所定の周期でサンプリングして映
像パターン信号を得る第１の映像検出部と、該第１の映
像検出部の映像パターン信号と予め設定された三角関数
設定信号を乗算し、該乗算信号を積分演算して三角関数
パターン信号を得る第１のフィルタ演算手段と、 前記車体の進行方向軸心に関して前記第１の光学系から
所定間隔を置いて前記車体の底面部に配設され走行路面
のパターンを撮取する第２の光学系と、該第２の光学系
により撮取した映像パターンを所定の周期でサンプリン
グして映像パターン信号を得る第２の映像検出部と、 前記第１の映像検出部と第２の映像検出部の前記第１の
光学系と第２の光学系の走行路面に対する各移動角と円
弧半径にもとづく映像パターン信号と予め設定された三
角関数設定信号を乗算し、該乗算信号を積分演算して三
角関数パターン信号を得る第２のフィルタ演算手段と、 前記第１のフィルタ演算手段と第２のフィルタ演算手段
の三角関数パターン信号をもとに乗算処理して前記車体
の移動距離信号を算出し、該移動距離信号を微分演算し
て速度信号を算出すると共に、前記移動距離信号と前記
第１の光学系と第２の光学系との設置間隔をもとに前記
車体の進行方向角度を算出する手段によって構成したこ
とを特徴とする無人車の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62323369A JPH0726854B2 (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | 無人車の位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62323369A JPH0726854B2 (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | 無人車の位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01163611A JPH01163611A (ja) | 1989-06-27 |
| JPH0726854B2 true JPH0726854B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=18153996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62323369A Expired - Lifetime JPH0726854B2 (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | 無人車の位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726854B2 (ja) |
-
1987
- 1987-12-21 JP JP62323369A patent/JPH0726854B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01163611A (ja) | 1989-06-27 |
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