説明

移動体隊形計測装置

【課題】
隊形をなして走行している移動体群のお互いの相対位置関係を簡便に高精度計測できる移動体隊形計測装置を提供する。
【解決手段】移動体が走行コース上に置かれた第1の通過帯を横切ったタイミングから第2の向きの異なった通過帯を横切ったタイミングまでの間に移動した3次元移動距離を算出して、第1通過帯をその移動距離相当量を平行移動して第2通過帯との交点を、移動体の3次元初期位置として算出し、その後、移動体が移動した3次元移動距離を初期位置に加算する事で移動体の現在位置を算出する位置計測装置を各移動体に備え、各移動体の現在位置データを車車間通信手段で共有し、各移動体はそれぞれ自移動体を原点とし、他移動体の相対位置を表現する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動体が隊形をなして走行している状況において、お互いの相対位置関係を計測する装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、移動体が隊形をなして走行している状況において、お互いの相対位置関係を計測する装置としては、船舶ではPPI表示のレーダ装置が用いられている。陸上の移動体では、衛星測位システムを使ったRTK−GPSが使われているのが現状である。GPSを使った場合、その測位頻度が1秒から50ミリ秒間隔と少ないのでGPS測位装置と慣性航法装置を組み合わせたシステムが主に利用される。
【0003】
GPS測位装置と慣性航法装置を組み合わせたシステムとしては、例えば、特許文献1がある。
【特許文献1】特許公表2003−536077車車間通信システムの一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献2がある。
【特許文献2】特開2001−283381号公報移動体隊形計測を利用したシステムとしては、例えば、特許文献3がある。
【特許文献3】特開2001−341548号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、RTK−GPSで高精度な位置を求める為にはいわゆるオンザフライと呼ばれる整数バイアスを決定するための初期化のための時間が必要であり、移動体の走行試験などの際には初期化がまだ完了していないなどの不具合が生じることがある。またRTK−GPSは測量機器並の高価格であり、さらに無線データリンクが必要であるなどと簡便に利用できるものでは無い。
【0005】
ところで、移動体の制動距離計測や旋回半径計測などの用途においては、既にRTK−GPSに代わって安価な1周波単独GPSを使った搬送波位相変化量による移動距離計測が行なわれている。これらの用途の場合には計測対象移動体自身の相対移動距離が計測出来れば良く、原点については対象移動体の任意の位置を原点にする事で不具合は生じない。しかし複数の移動体の隊形を計測する場合には、各移動体の位置の計測値は同じ位置を原点とする必要がある。この方法として、移動体それぞれを定められた原点位置まで移動し初期化を行なう方法が考えられるが、それら移動体をセンチメートルの精度で原点位置に誘導する事は現実的では無い。
【0006】
本発明は、斯かる実情に鑑み、高精度な位置計測を簡便に実現し移動体が走行している状況において各移動体の計測位置の原点を同じくし、お互いの相対位置関係を計測できる移動体隊形計測装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、移動体の3次元移動距離を算出する移動距離計測手段と、前記移動体が走行コース上に置かれた通過帯を横切ったタイミングを検出する通過検出手段と、前記走行コース上の少なくとも2箇所に前記通過帯を第1通過帯、第2通過帯としてお互いの向きが異なる様に設置し、前記移動体が第1通過帯を横切ったタイミングから第2通過帯を横切ったタイミングまでの間に移動した3次元移動距離を前記移動距離計測手段で算出して、第1または第2のいずれか一方の通過帯をその移動距離相当量だけ平行移動し、平行移動した通過帯と他方の通過帯との交点を、前記移動体の初期位置データとして算出する初期位置算出手段と、前記他方の通過帯を横切ってから現時点までに前記移動体が移動した3次元移動距離を前記移動距離計測手段で算出して前記初期位置データに加算する事で前記移動体の現在位置データを算出する現在位置算出手段と、前記移動体の前記現在位置データを各移動体間で共有するための車車間通信手段と、各移動体ではそれぞれ自移動体を原点として他移動体の相対位置を算出する相対位置算出手段とを有することを特徴とする移動体隊形計測装置にかかるものである。
【0008】
上記装置によれば、以下のような作用が得られる。
【0009】
走行中の移動体の3次元移動距離は移動距離計測手段によって、たとえば0.01秒毎に計測される。この移動距離計測値を初期位置決定時から初期位置に積算していけば、移動体の現在位置が0.01秒毎に算出される。時速10Kmで走行する移動体では0.01秒毎に約3cm移動するが、車両など一般の移動体の大きさに比べ十分な精度で現在位置を得る事ができる。この精度で第1の通過帯を横切ったタイミングから第2の向きの異なった通過帯を横切ったタイミングまでの間に移動体が移動した3次元移動距離を算出して、第1通過帯をその移動距離相当量だけ平行移動して第2通過帯との交点を初期位置として求めれば、それぞれの移動体に対して原点を同じくした、共通の座標系における移動体位置を与える事ができる。この共通の座標系におけるそれぞれの移動体位置を共有すれば各移動体は他移動体との相対位置関係を算出する事が可能となる。
【0010】
なお、第1通過帯を平行移動する代わりに第2通過帯を平行移動しても同じ作用が得られる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の移動体隊形計測装置によれば、複数の移動体の運動状態を共通の座標系の上で把握するシステムを安価で簡便に実現する事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【0013】
図1は本発明の一構成例を示すブロック図で、
移動体の3次元移動距離を算出する移動距離計測手段1と、前記移動体が走行コース上に置かれた通過帯を横切ったタイミングを検出する通過検出手段2と、前記走行コース上の少なくとも2箇所に前記通過帯を第1通過帯、第2通過帯としてお互いの向きが異なる様に設置し、前記移動体が第1通過帯を横切ったタイミングから第2通過帯を横切ったタイミングまでの間に移動した3次元移動距離を移動距離計測手段1で算出して、第1または第2のいずれか一方の通過帯をその移動距離相当量だけ平行移動し、平行移動した通過帯と他方の通過帯との交点を、前記移動体の初期位置データとして算出する初期位置算出手段3と、前記他方の通過帯を横切ってから現時点までに前記移動体が移動した3次元移動距離を移動距離計測手段2で算出して前記初期位置データに加算する事で前記移動体の現在位置データを算出する現在位置算出手段4と、前記移動体の前記現在位置データを各移動体間で共有するための車車間通信手段5と、各移動体ではそれぞれ自移動体を原点として他移動体の相対位置を算出する相対位置算出手段6とで構成されている。
【0014】
移動距離計測手段1はたとえば、公知のGPS測位装置と慣性航法装置によって構成される。もし、移動体の加速度が大きくなければ、GPS測位装置だけであっても良い。
通過検出手段2はたとえば、公知の反射型光電センサと走行コース上に置かれた光電センサ用反射板を用いた通過帯によって構成される。
初期位置算出手段3および、現在位置算出手段4はたとえば、データ処理用コンピュータで実行される処理プログラムで実現される。
車車間通信手段5はたとえば、公知の無線LANで実現される。
他移動体の相対位置算出手段6はたとえば、データ処理用コンピュータで実行される処理プログラムで実現され、他移動体位置データと自移動体位置データおよび自移動体の進行方向又は前方方向データから算出される。
【0015】
なお、GPS測位装置の衛星信号受信アンテナと反射型光電センサのセンサ部については、それらの位置関係が既知となる状態で取り付けられており、移動体が走行コース上に設置された第1通過帯を横切ったタイミングから第2通過帯を横切ったタイミングまでの移動距離が移動体の移動方向に拘わらず正確に計測出来る様にしてある。
【0016】
つぎに、初期位置算出手段3が初期位置を算出する手順を図2,図3を用いて説明する。
説明を容易にするため図2においては、第1通過帯を東西方向、第2通過帯を南北方向に設置し、第2通過帯の南端は第1通過帯の西端から東へPEメートル、北へPNメートルの地点に在るとし、走行コースの原点位置は第2通過帯の南端と定め、走行コースは水平であるとする。
【0017】
ここで、通過検出手段2が移動体が第1通過帯を通過した事と第2通過帯を通過した事を検出し、そのタイミングを移動距離計測手段1に伝える。移動距離計測手段1では通過検出手段2から伝えられたタイミング間に移動した距離が東へDEメートル、北へDNメートルで有る事を算出し、結果を初期位置算出手段3に伝える。初期位置算出手段3では第1通過帯と第2通過帯の位置関係と移動距離から、本移動体の初期位置は原点から東へ零メートル、北へ(DN−PN)メートルであると算出する。因みに移動体は第1通過帯の西端から(PE−DE)メートルの所を通過した事が解る。
【0018】
図2では、通過帯を走行コースの東西軸と南北軸に平行に設置したが、一般的には2つの通過帯は平行にしない限り任意に設置して良い。測位精度を良くするためには、できるだけ通過帯のそれぞれが直交する様に配置するのが良い。図3では第1通過帯を北東(45度)方向、第2通過帯を北西(315度)方向に設置し、第2通過帯の南端は第1通過帯の西端から東へPEメートル、北へPNメートルの地点に在るとし、走行コースの原点位置は第2通過帯の南端と定め、2つの通過帯を通過する間の移動距離が東へDEメートル、北へDNメートルで有ったとする。
【0019】
この場合、東をX軸の正方向、北をY軸の正方向とした座標を考えると、第1通過帯は傾きが1で点(PE,PN)を通る直線のグラフy−PN=x−PE上に在り、第2通過帯は傾きが−1で原点を通る直線のグラフy=−x上に在ることが解る。次に第1通過帯を移動距離、東へDEメートル、北へDNメートル平行移動するとこのグラフは
y−(PN+DN)=x−(PE+DE)となり、この場合の初期位置は、このグラフと第2通過帯のグラフy=−xとの交点( ((PE+DE)−(PN+DN))/2、 ((PN+DN)−(PE+DE))/2 )であると算出する。
【0020】
図3では第1通過帯と第2通過帯の向きはそれぞれ北東方向、北西方向とお互いが直交するように配置したが、一般的には平行に配置しない限り任意であり、それぞれの配置は測量などの手段で事前に計測する。
【0021】
つぎに、現在位置算出手段4では第2通過帯を横切ったタイミング以降に移動距離計測手段1が計測した3次元移動距離を初期位置算出手段3が算出した初期位置に加算して現在位置を算出する。
【0022】
この様にして算出された各移動体の現在位置は車車間通信手段5によってそれぞれの移動体に配信される。各移動体では他移動体の相対位置を相対位置算出手段6によって、自移動体を原点とした他移動体の相対位置を算出する。
【0023】
図4では他移動体の相対位置を表現する方法の一例として、自移動体の進行方向軸Yとそれに直行する軸Xで座標系を構成し、他移動体の相対位置を表現している。この場合、たとえば進行方向は3次元移動距離の東方向の変化と北方向の変化の正接をとる事で算出される。他移動体の位置をこの様な座標系で捉える事で、隊形を保つために注目すべき先行車の位置を移動体運転者の視線に合わせた表現とすることができる。なお、ここではY軸を移動体の進行方向にとったが、移動体の前方方向にとることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0024】
本発明の移動体隊形計測装置は、例えばテストコースにおける車両群の走行中の相対位置関係を計測するためのものであり、本発明によれば、移動体が走行している状況において各移動体の計測位置の原点を同じくし、お互いの相対位置関係を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の構成例を示すブロック図である
【図2】初期位置算出手段が初期位置を算出する単純な例の図である
【図3】初期位置算出手段が初期位置を算出する一例の図である
【図4】移動体の相対位置を表現する一例の図である
【符号の説明】
【0026】
1−移動距離計測手段
2−通過検出手段
3−初期位置算出手段
4−現在位置算出手段
5−車車間通信手段
6−相対位置算出手段




【特許請求の範囲】
【請求項1】
各移動体間の相対位置を計測する移動体隊形計測装置において、
移動体の3次元移動距離を算出する移動距離計測手段と、前記移動体が走行コース上に置かれた通過帯を横切ったタイミングを検出する通過検出手段と、前記走行コース上の少なくとも2箇所に前記通過帯を第1通過帯、第2通過帯としてお互いの向きが異なる様に設置し、前記移動体が第1通過帯を横切ったタイミングから第2通過帯を横切ったタイミングまでの間に移動した3次元移動距離を前記移動距離計測手段で算出して、第1または第2のいずれか一方の通過帯をその移動距離相当量だけ平行移動し、平行移動した通過帯と他方の通過帯との交点を、前記移動体の初期位置データとして算出する初期位置算出手段と、前記他方の通過帯を横切ってから現時点までに前記移動体が移動した3次元移動距離を前記移動距離計測手段で算出して前記初期位置データに加算する事で前記移動体の現在位置データを算出する現在位置算出手段と、前記移動体の前記現在位置データを各移動体間で共有するための車車間通信手段と、各移動体ではそれぞれ自移動体を原点として他移動体の相対位置を算出する相対位置算出手段とを有することを特徴とする移動体隊形計測装置。




【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2009−59166(P2009−59166A)
【公開日】平成21年3月19日(2009.3.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−225848(P2007−225848)
【出願日】平成19年8月31日(2007.8.31)
【出願人】(504430293)有限会社バイオスシステム (4)
【Fターム(参考)】