JPS6367867B2

JPS6367867B2 -

Info

Publication number: JPS6367867B2
Application number: JP56159863A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Tsumura
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-10-06
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1988-12-27
Also published as: JPS5860272A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は移動物体の経路指示装置に関し、た
とえば水平方向および垂直方向に移動可能な飛行
機などの移動物体が予め定められた経路にしたが
つて移動するための指示信号発生するような移動
物体の経路指示装置に関する。

たとえば、航空機などが移動すべきあらかじめ
定められた経路にしたがつて移動できるように指
示を与えることができれば大変便利である。

それゆえに、この発明の主たる目的は、そのよ
うな要求を満たし得る新規な移動物体の経路指示
装置を提供することである。

この発明を要約すれば、移動物体に対して主と
して進路を規定するため第１の面と、その第１の
面とは異なりかつ主として高さを規定するための
第２の面とが交わる線に関連する経路を移動物体
が移動できるように指示するための移動物体の経
路指示装置であつて、第２の面に対して交差する
方向であつてかつ移動経路から所定距離離れた位
置から指向性の鋭い第１の信号を走査して第１の
走査面を形成するとともに、第１の面に対して交
差する方向であつてかつ移動経路から所定距離離
れた位置から指向性の鋭い第２の信号を走査して
第２の走査面を形成し、移動物体には移動方向お
よび第１の走査面のそれぞれに対して交差する方
向に延びるように第１の検知手段を配置し、走査
された第１の信号を第１の検知手段によつて検知
するとともに、移動方向および第２の走査面のそ
れぞれに対して交差する方向に延びるように第２
の検知手段を配置し、走査された第２の信号を第
２の検知手段によつて検知し、第１の検知手段の
検知信号に基づいて進路に対する移動物体のずれ
を判別するとともに、第２の検知手段の検知信号
に基づいて、規定された高さに対する移動物体の
ずれを判別するように構成したものである。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は以下に図面を参照して行なう詳細な説明から
一層明らかとなろう。

第１Ａ図および第１Ｂ図はこの発明の一実施例
の原理を説明するための図解図である。図におい
て、地上には航空機１の水平方向における移動経
路を指示するための第１のレーザビーム発生装置
２ａが設けられる。このレーザビーム発生装置２
ａは地上から上方に向けてレーザビーム２０ａを
走査して走査面を形成する。また、航空機１の上
下方向における移動方向を指示するための第２の
レーザビーム発生装置２ｂが地上に設けられる。
このレーザビーム発生装置２ｂは鋭い指向性を有
するレーザビーム２０ｂをたとえば水平方向に順
次走査する。

航空機１には、垂直方向および水平方向に走査
されるレーザビーム２０ａ，２０ｂをそれぞれ検
知するための検知器（図示せず）が設けられる。
そして、これらの検知出力に基づいて、航空機１
が水平面および垂直面に対してずれを生じている
か否かを判別する。

第２Ａ図および第２Ｂ図はレーザビームを走査
する装置を示す図である。

第２Ａ図および第２Ｂ図を参照して、レーザビ
ーム発生器２１は指向性の鋭いレーザビーム２０
を発生するものである。ハウジング２２内には第
２Ｂ図に示すように、その回転軸に反射ミラー２
４が取付けられたモータ２３が内蔵される。そし
て、レーザビーム発生器２１で発生されたレーザ
ビームはハウジング２２に形成された穴を通過し
て反射ミラー２４で順次反射されて第１図に示し
たレーザビーム２０ａあるいは２０ｂによつて走
査面を形成する。

第３図は移動物体の一例としての航空機の外観
斜視図である。図において、航空機１は第３図に
示すように、水平翼としての主翼１１および水平
尾翼１４と、垂直尾翼１３とを含む。主翼１１に
はフラツプ１４が設けられ、水平尾翼１２には昇
降舵１５が設けられ、垂直尾翼１３には方向舵１
６が設けられている。主翼１１の下側水平面には
垂直方向に走査されるレーザビーム２０ａを検知
するための検知器３１が設けられる。なお、この
検知器３１は主翼１１に設けることなく、水平尾
翼１２の下側水平面に設けるようにしてもよい。
垂直尾翼１３には水平方向に走査されるレーザビ
ーム２０ｂを検知するための検知器３２が設けら
れる。なお、検知器３１および３２は、たとえば
太陽電池などが用いられる。

第４図はこの発明の一実施例の概略ブロツク図
である。図において、主翼１１に設けられた検知
器３１の検知信号は増幅器４１で所定のレベルま
で増幅されて水平方向制御回路５１に与えられ
る。この水平方向制御回路５１は、検知器３１の
検知信号に基づいて、経路に対する航空機１の第
１の面内すなわち水平面内における左右の方向の
ずれを判別するものである。そして、水平方向制
御回路５１はその判別結果に基づいて方向舵操舵
機構６１を制御する。また、垂直尾翼１３に配列
された検知器３２の検知信号は増幅器４２に与え
られて増幅される。増幅器４２の出力信号は垂直
方向制御回路５２に与えられる。この垂直方向制
御回路５２は、水平方向に走査されるレーザビー
ム２０ｂの検知信号に基づいて、経路に対する航
空機１の第１の面内すなわち垂直面における上下
方向のずれを判別する。そして、垂直方向制御回
路５２はその判別結果に基づいて昇降舵操舵機構
６２を制御する。

次に、動作について説明する。主翼１１に設け
られている検知器３１は垂直方向に走査されるレ
ーザビーム２０ａを検知する。そして、レーザビ
ーム２０ａを航空機１のほぼ中央部で検知してい
れば、水平方向制御回路５１は方向舵操舵機構６
１を制御しない。しかし、たとえば左側の主翼１
１の検知器３１がレーザビーム２０ａを検知して
いれば、水平方向制御回路５１は方向舵１６を左
側に操舵するように方向舵制御回路６１を制御す
る。逆に、右側の主翼１１の検知器３１がレーザ
ビーム２０ａを検知していれば、水平方向制御回
路５１は方向舵１６によつて航空機１が右側に操
舵するように方向舵操舵機構６１を制御する。

また、垂直尾翼１３に設けられている検知器３
２は水平方向に走査されるレーザビーム２０ｂを
検知する。この検知器３２の検知信号は増幅器４
２で増幅されて、垂直方向制御回路５２に与えら
れる。そして、垂直方向制御回路５２は増幅器４
２の出力信号に基づいて垂直方向の経路に対する
航空機１のずれを判別し、レーザビーム２０ｂに
よつて形成される第２の面すなわち水平面よりも
下がつていれば上昇するように昇降舵操舵機構６
２を制御し、水平面よりも上がつていれば下降す
るように昇降舵操舵機構６２を制御する。

上述のごとく、この実施例によれば、移動物体
としての航空機１を水平方向に操舵するだけでな
く垂直方向にも操舵することができる。

なお、前述の実施例では、航空機１の水平方向
および垂直方向の両方の操舵を制御するようにし
たが、これに限ることなくいずれか一方のみであ
つてもよい。

さらに、上述の実施例では、垂直面および水平
面にレーザビーム２０ａおよび２０ｂを走査する
ようにした。しかし、これに限ることなく、レー
ザビーム２０ａ，２０ｂのそれぞれの周波数を異
ならせて、それぞれが交差するように斜め上方に
向けて走査するようにしてもよい。そして、航空
機１には、たとえば主翼１１の下面にそれぞれが
前記周波数の異なる２つのレーザビーム２０ａ，
２０ｂを検知し得る２組の検知器を平行に配列す
ればよい。

第５Ａ図は航空機１の経路にレーザビームを走
査するレーザビーム発生装置の他の例を示す図で
ある。この第５Ａ図は地上の或る固定された位置
から上方に向けて複数のレーザビームを異なる周
波数で走査するようにしたものである。すなわ
ち、前述の第３図に示すごとく、主翼１１には検
知器３１が設けられているが、航空機１の移動経
路がレーザビーム２０ａによつて走査される経路
よりも大幅にずれると、検知器３１はレーザビー
ム２０ａを検知することができない。このような
場合、地上のレーザビーム発生装置２ｃから複数
のレーザビーム２０ａないし２０ｆを異なる周波
数で平行に走査するようにしておけば、たとえ経
路からずれたとしてもいずれかのレーザビームを
検知する確率が高くなる。そして、検知したレー
ザビームの周波数を判別し、経路からどの程度ず
れているかを判別されるようにすればよい。

第５Ｂ図はこの発明の一実施例をヘリコプタに
搭載した場合の一例を示す図である。図におい
て、ヘリコプタ９には、水平尾翼９１と垂直尾翼
９２とが設けられている。水平尾翼９１には、前
述の第１Ａ図に示す垂直方向に走査されるレーザ
ビーム２０ａを検知する検知器９３が設けられ
る。また、垂直尾翼９２には、同様にして水平方
向に走査されるレーザビーム２０ｂを検知するた
めの検知器９４が設けられる。そして、検知器９
３，９４の検知信号に基づいて、メインロータ９
５のピツチおよびテールロータ９６の回転ピツチ
を制御することによつて、ヘリコプタ９を予め定
める経路に沿つて飛行させることができる。

なお、この発明は前述のような航空機１やヘリ
コプタ９のような移動物体に限ることなく、ミサ
イルなどの飛行体にも適用することができる。

第６Ａ図ないし第６Ｃ図はこの発明の他の実施
例を示す図である。この実施例はブルドーザ７に
よつてたとえば道路などを整地する場合などに有
効に利用されるものである。まず、第６Ａ図を参
照して、ブルドーザ７はキヤタピラ７１と可動部
材としてのブレード７３とを含む、キヤタピラ７
１は地上を走行するとともに、水平方向の移動方
向を変えるためのものである。ブレード７３は土
砂を排除するためのものであり、このブレード７
３の垂直方向における操舵角を制御するために可
動部材制御手段としての油圧シリンダ７２が設け
られる。ブルドーザ７の後部には、検知器８１と
８２とが設けられる。

一方、ブルドーザ７の移動経路に沿つてレーザ
ビーム発生装置２ｇから垂直方向にレーザビーム
２０ｇが走査されて走査面が形成され、同様にし
て水平方向にはレーザビーム発生装置２ｈからレ
ーザビーム２０ｈが走査されて走査面が形成され
る。垂直方向に走査されるレーザビーム２０ｇは
前記検知器８１で検知され、水平方向に走査され
るレーザビーム２０ｈは前記検知器８２によつて
検知される。

第７図はブルドーザ７に搭載される経路指示装
置の概略ブロツク図である。図において、検知器
８１の検知信号は増幅器４３に与えられて増幅さ
れる。増幅器４３の出力信号は水平方向制御回路
５３に与えられる。水平方向制御回路５３は検知
器８１の検知信号に基づいてキヤタピラ駆動機構
６３を制御する。このキヤタピラ駆動機構６３は
左右のキヤタピラ７１，７１の回転を制御するた
めのものである。また、検知器８２の検知信号は
増幅器４４に与えられて増幅される。そして、増
幅器４４の出力信号は垂直方向制御回路５４に与
えられる。垂直方向制御回路５４は検知器８２の
検知信号に基づいて油圧シリンダ駆動機構６４を
制御する。この油圧シリンダ駆動機構６４は油圧
シリンダ７２を駆動して、ブレード７３の垂直方
向の回転角度を制御するためのものである。

次に、動作について説明する。水平方向に配列
された複数の検知器８１のうち中央部の検知器が
レーザビーム２０ｇを検知したときには、水平方
向制御回路５３はキヤタピラ駆動機構６３を制御
しない。しかし、検知器８１のうち左右の検知器
がレーザビーム２０ｇを検知すると、水平方向制
御回路５３はキヤタピラ駆動機構６３を制御す
る。すなわち、右側の検知器がレーザビーム２０
ｇを検知すると、水平方向制御回路５３はキヤタ
ピラ駆動機構６３によつて右側のキヤタピラ７１
の回転を停止して左側のキヤタピラ７１を回転あ
るいは左右のキヤタピラの回転に差をつけるかあ
るいは回転方向に制御して、ブルドーザ７を右に
操舵する。逆に、左側の検知器がレーザビーム２
０ｇを検知すると、水平方向制御回路５３はキヤ
タピラ駆動機構６３を制御してブルドーザ７を右
側に操舵する。

また、垂直方向に配列された検知器８２の中央
部の検知器がレーザビーム２０ｈを検知すると、
垂直方向制御回路５４は油圧シリンダ駆動機構６
４を制御して、ブレード７３の垂直方向における
角度をある一定の角度に保持する。しかし、たと
えば検知器８２のうち上側の検知器がレーザビー
ム２０ｈを検知すると、垂直方向制御回路５４は
ブレード７３によつて土砂を排除し過ぎたものと
判別し、油圧シリンダ７２を駆動してブレード７
３を上方に向くように角度を制御する。逆に、下
側の検知器がレーザビーム２０ｈを検知すると、
垂直方向制御回路５４はブレード７３が下方を向
くようにその角度を制御する。

上述のごとく、この実施例によれば、道路など
を整地するときに、整地しようとする道路に沿つ
てレーザビーム２０ｇ，２０ｈを走査すれば、予
め定められた経路にしたがつて予め定められた高
さで極めて正確に道路を整地することができる。
また、この実施例では、垂直面および水平面にレ
ーザビーム２０ｇ，２０ｈを走査するようにして
いるので、複数台のブルドーザ７が経路に沿つて
道路を整地する場合において、各ブルドーザ７が
他のブルドーザによつてレーザビーム２０ｇ，２
０ｈを妨害されることなく検知できる。

なお、上述の実施例では、ブルドーザ７の後部
に検知器８１，８２を設けるようにした。しか
し、ブルドーザ７の前部にも検知器８１，８２と
同様のものを設けるようにしてもよい。そして、
前部と後部の検知器の検知信号に基づいて、経路
に対するブルドーザ７の左右および上下の移動方
向のずれを判別するようにしてもよい。

また、上述の実施例では、この発明をブルドー
ザに適用した場合について説明したが、移動物体
としてクレーン車に適用するようにしてもよい。
すなわち、クレーンのアームの操舵角度を制御す
るようにレーザビームを走査することも可能であ
る。

第８図はこの発明の他の実施例のレーザビーム
発生装置を説明するための図であり、第９図はこ
の発明の他の実施例に含まれる反射ミラー駆動部
を示す図であり、第１０図は同じくレーザビーム
発生装置の概略ブロツク図である。

この第８図ないし第１０図に示す実施例は、そ
れぞれの曲率が異なる複数の連続した曲線上に経
路を描くように、レーザビーム発生装置２ｉから
レーザビーム２０ｉを走査するものである。この
ために、反射ミラー駆動部２５は第９図に示すよ
うに反射ミラー２４をＸ軸方向およびＹ軸方向に
駆動可能に構成される。すなわち、反射ミラー２
４は指示部材２５１によつてＸ軸方向およびＹ軸
方向に回動可能に保持される。そして、反射ミラ
ー２４はＸ軸駆動部２５２によつてＸ軸方向に回
転可能に駆動され、Ｙ軸駆動部２５３によつてＹ
軸方向に回転駆動される。

第１０図を参照して、操作部２６はＸ軸駆動部
２５２およびＹ軸駆動部２５３を手動的な操作に
よつて所定の角度だけ反射ミラー２４をＸ軸方向
およびＹ軸方向に回転させるものである。操作部
２６によつて手動的に反射ミラー２４がＸ軸方向
およびＹ軸方向に回転駆動されたとき、そのとき
のＸ軸データおよびＹ軸データがメモリ２７に与
えられる。操作部２６は手動および自動を切替え
るための切替スイツチが設けられていて、自動に
切替えると手動的に反射ミラー駆動部２５を制御
するのが禁止され、かつ読出回路２８が能動化さ
れる。読出回路２８はメモリ２７に記憶されてい
るＸデータおよびＹデータを読出して反射ミラー
駆動部２５に与えるものである。反射ミラー駆動
部２５は読出回路２８からＸ軸データおよびＹ軸
データが与えられると、Ｘ軸駆動部２５２によつ
て反射ミラー２４をＸ軸を中心にして所定の角度
だけ回動させかつＹ軸駆動部２５３によつてＹ軸
を中心にして所定の角度だけ反射ミラー２４を回
動させる。

次に動作について説明する。まず、第８図に示
すように予め任意の経路に沿つて線を描いてお
く。そして、操作部２６を操作して、反射ミラー
２４が経路２００のいずれかの点を向くように反
射ミラー駆動部２５を制御する。このときのＸ軸
データおよびＹ軸データがメモリ２７に記憶され
る。この動作を繰り返し、経路２００上の複数の
点をテイーチングしてそれぞれの点におけるＸ軸
データおよびＹ軸データをメモリ２７に記憶させ
る。経路２００の各点におけるＸ軸データおよび
Ｙ軸データをメモリ２７に記憶させると、操作部
２６を自動に切替える。すると、読出回路２８は
メモリ２７から各点におけるＸ軸データおよびＹ
軸データを読出して反射ミラー駆動部２５に与え
る。反射ミラー駆動部２５はＸ軸データおよびＹ
軸データが与えられたことにより、それぞれのデ
ータに基づいて、Ｘ軸駆動部２５２およびＹ軸駆
動部２５３によつて反射ミラー２４のＸ軸および
Ｙ軸を中心にしてそれぞれの角度を制御する。し
たがつて、反射ミラー２４はメモリ２７から読出
されたＸ軸データおよび半軸データに基づいて順
次経路２００上に、レーザビーム発生器２１から
発生されたレーザビームを反射ミラー２４で反射
させる。

したがつて、この実施例によれば、経路が単な
る直線や単純な曲線に限ることなく、複雑な曲線
であつても容易に描くことができ、この経路にし
たがつてたとえばブルドーザなどに移動すべき方
向の指示を与えることができる。

なお、上述の実施例では、いずれもレーザビー
ムを走査し、移動物体ではこのレーザビームを検
知するようにしたが、これに限ることなく、その
他の光ビームあるいは超音波などを走査して走査
面を形成し、それによつて移動経路を特定するよ
うにしてもよい。

また、上述のいずれの実施例においてもレーザ
ビームを検知した後水平方向制御回路あるいは垂
直方向制御回路によつて移動物体の水平面および
垂直面における移動方向を自動的に制御するよう
にしたが、これに限ることなく、レーザビームを
検知して移動すべき方向を表示器に表示したりあ
るいは音声で発音するように構成してもよい。

以上のように、この発明によれば、鋭い指向性
を有する第１の信号を走査して第１の走査面を形
成し、同じく鋭い指向性を有する第２の信号を第
１の走査面に交差するように走査して第２の走査
面を形成し、移動物体では第１の走査面を形成す
る第１の走査信号と第２の走査面を形成する第２
の走査信号を検知し、それらの検知信号に基づい
て第１の面と第２の面とによつて規定される経路
に沿つて移動物体が移動しているか否かを判別す
るようにしたので、航空機やブルドーザなどの移
動物体に対して、規定された経路に沿つて移動す
るように指示を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図および第１Ｂ図はこの発明の一実施例
の原理を説明するための図解図である。第２Ａ図
および第２Ｂ図はレーザビームを走査する装置を
示す図である。第３図は移動物体の一例としての
航空機を示す外観斜視図である。第４図は航空機
に搭載される経路指示装置の概略ブロツク図であ
る。第５Ａ図および第５Ｂ図はこの発明の他の実
施例を説明するための図である。第６Ａ図、第６
Ｂ図および第６Ｃ図はこの発明の他の実施例の原
理を説明するための図である。第７図は移動物体
としてのブルドーザに搭載される経路指示装置の
概略ブロツク図である。第８図はこの発明のその
他の実施例を説明するための図である。第９図は
反射ミラー駆動部を示す図である。第１０図は任
意の経路にレーザビームを走査する装置の概略ブ
ロツク図である。図において、１は航空機、１５は昇降舵、１６
は方向舵、２，２ａないし２ｉはレーザビーム発
生装置、２１はレーザビーム発生器、２４は反射
ミラー、３１，３２，８１，８２，９３，９４は
検知器、４１ないし４４は増幅器、５１，５３は
水平方向制御回路、５２，５４は垂直方向制御回
路、６１は方向舵制御回路、６２は昇降舵制御回
路、６３はキヤタピラ制御回路、６４は油圧シリ
ンダ制御回路、７はブルドーザ、７１はキヤタピ
ラ、７２は油圧シリンダ、７３はブレードを示
す。

Claims

【特許請求の範囲】１移動物体に対して、主として進路を規定する
ための第１の面と、前記第１の面とは異なりかつ
主として高さを規定するための第２の面とが交わ
る線に関連する経路を指示するための移動物体の
経路指示装置であつて、前記第２の面に対して交差する方向であつてか
つ前記移動経路から所定距離離れた位置に設けら
れ、指向性の鋭い第１の信号を発生する第１の信
号発生手段、前記第１の面に対して交差する方向であつてか
つ前記移動経路から所定距離離れた位置に設けら
れ、指向性の鋭い第２の信号を発生する第２の信
号発生手段、前記第２の面に対して交差する方向であつてか
つ前記移動経路から所定距離離れた位置に設けら
れ、前記第１の信号発生手段から発生された第１
の信号を走査して第１の走査面を形成する第１の
走査手段、前記第１の面に対して交差する方向であつてか
つ前記移動経路から所定距離離れた位置に設けら
れ、前記第２の信号発生手段から発生された第２
の信号を走査して第２の走査面を形成する第２の
走査手段、前記移動方向および前記第１の走査面のそれぞ
れに対して交差する方向に延びるように前記移動
物体上に設けられ、前記第１の走査手段によつて
走査された第１の信号を検知する第１の検知手
段、前記移動方向および前記第２の走査面のそれぞ
れに対して交差する方向に延びるように前記移動
物体上に設けられ、前記第２の走査手段によつて
走査された第２の信号を検知する第２の検知手
段、前記第１の検知手段の検知信号に基づいて、前
記進路に対する前記移動物体のずれを判別する第
１のずれ判別手段、および前記第２の検知手段の検知信号に基づいて、前
記規定された高さに対する前記移動物体のずれを
判別する第２のずれ判別手段を備えた、移動物体
の経路指示装置。