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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-03-23
(45)【発行日】2022-03-31
(54)【発明の名称】移動体位置検出システムおよび移動体位置検出方法
(51)【国際特許分類】
G05D 1/02 20200101AFI20220324BHJP
G01S 17/42 20060101ALI20220324BHJP
【ＦＩ】
G05D1/02 J
G01S17/42
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020124175
(22)【出願日】2020-07-21
(65)【公開番号】P2022020917
(43)【公開日】2022-02-02
【審査請求日】2020-07-21
(73)【特許権者】
【識別番号】711003749
【氏名又は名称】株式会社Ｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
(74)【代理人】
【識別番号】110002941
【氏名又は名称】特許業務法人ぱるも特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 滋樹
(72)【発明者】
【氏名】赤谷 憲司
【審査官】今井 貞雄
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１２０６２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１８３９１９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｄ １／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動体が走行する領域に設置されたサインポストに設けられ、識別情報がマーカ情報として定義されたマーカ、前記移動体に搭載され、前記マーカにレーザ光を照射する測距レーザ、前記マーカの前記マーカ情報および前記マーカごとの絶対位置座標が格納されたマーカ情報記憶部、走行する前記移動体の前記測距レーザによって前記マーカを検出して前記マーカに定義されたマーカ情報を導出するマーカ検出部、前記マーカ検出部で得られた前記マーカ情報と前記マーカ情報記憶部に格納されている前記マーカ情報に基づき前記移動体の自己位置を演算する絶対位置演算部を備え、前記マーカは、前記測距レーザの出力変化に前記マーカの前記マーカ情報を与えるパッシブプレートであることを特徴とする移動体位置検出システム。
【請求項2】
前記移動体の車速に基づいて前記移動体の移動距離を演算する移動距離演算部、前記移動体の旋回角度を演算する旋回角度演算部、前記移動距離演算部からの移動距離と前記旋回角度演算部からの旋回角度に基づき前記移動体の移動量を演算する移動量演算部、前記移動量演算部の演算出力および前記絶対位置演算部からの出力に基づき前記移動体の相対移動位置と絶対位置による自己位置を推定する自己位置推定部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動体位置検出システム。
【請求項3】
前記マーカは、前記マーカ情報を与える穴を基材の表面に設けたパッシブプレートであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動体位置検出システム。
【請求項4】
前記マーカは、前記マーカ情報を与える突起部を基材の表面に設けたパッシブプレートであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動体位置検出システム。
【請求項5】
前記マーカは、基材とは反射率が異なる素材で前記マーカ情報を与えるパッシブプレートであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動体位置検出システム。
【請求項6】
前記測距レーザは、前記マーカに対して走査動作を行うことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の移動体位置検出システム。
【請求項7】
移動体が走行する領域に設置されたサインポストに設けられ、識別情報がマーカ情報として定義されたマーカ、前記移動体に搭載され、前記マーカにレーザ光を照射する測距レーザ、前記マーカの前記マーカ情報および前記マーカごとの絶対位置座標が格納されたマーカ情報記憶部、走行する前記移動体の前記測距レーザによって前記マーカを検出して前記マーカに定義されたマーカ情報を導出するマーカ検出部、前記マーカ検出部で得られた前記マーカ情報と前記マーカ情報記憶部に格納されている前記マーカ情報に基づき前記移動体の自己位置を演算する絶対位置演算部を備え、前記マーカ検出部は、前記マーカのマーカ端検出時の前記マーカと前記移動体までの測距距離および前記マーカのマーカ端通過時の前記マーカと前記移動体までの測距距離から前記マーカに対する前記移動体の方位を演算することを特徴とする移動体位置検出システム。
【請求項8】
測距レーザによって測距したマーカと移動体までの距離の長さと、前記移動体の移動距離によって、前記移動体が走行する移動領域に設置されたマーカのマーカ情報を演算するステップと、前記マーカのマーカ端検出時の前記マーカと前記移動体までの測距距離および前記マーカのマーカ端通過時の前記マーカと前記移動体までの測距距離から前記マーカに対する前記移動体の方位を演算するステップと、前記マーカ情報を取得したか否を判定するステップと、前記マーカ情報を取得した場合は、当該マーカに対応したマーカ情報である識別情報の座標データを取得するステップと、前記マーカ情報である識別情報の座標データに測距距離および方位を加算した絶対位置、絶対方位の情報を用いて自己位置を演算するステップを含むことを特徴とする移動体位置検出方法。
【請求項9】
移動体の車速によって移動体の移動距離を演算するステップと、移動体の方位変化量から前記移動体の旋回角度を演算するステップと、前記移動距離と前記方位変化量を用いて前記移動体の移動量を演算するステップと、測距レーザによって測距したマーカと前記移動体までの距離の長さと、前記移動体の移動距離によって、前記移動体が走行する移動領域に設置されたマーカのマーカ情報を演算するステップと、前記マーカのマーカ端検出時の前記マーカと前記移動体までの測距距離および前記マーカのマーカ端通過時の前記マーカと前記移動体までの測距距離から前記マーカに対する前記移動体の方位を演算するステップと、前記マーカ情報を取得したか否を判定するステップと、前記マーカ情報を取得していない場合は、自己位置推定の動作を繰り返すステップと、前記マーカ情報を取得した場合は、当該マーカに対応したマーカ情報である識別情報の座標データを取得するステップと、前記マーカ情報である識別情報の座標データに測距距離および方位を加算した絶対位置、絶対方位の情報を用いて自己位置を演算するステップを含むことを特徴とする移動体位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、移動体位置検出システムおよび移動体位置検出方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
移動体、例えば、自動車の走行位置を検出する方法として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を使った測位法、ジャイロセンサと車速センサを利用した自律航法、並びにこれらを組み合わせる機能を備えた方法がある。
また、屋内を走行する無人搬送車あるいは倉庫での在庫管理の効率化のために有人フォークリフトの自己位置を測定、検出するニーズが高まっている。
屋内の移動体位置検出方法として、超音波センサ方式、ＩＭＥＳ（Ｉｎｄｏｏｒ Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）方式、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）方式、レーザスキャン方式などが知られている。
例えば、屋内における測位システムとして、特許文献１における自律超音波屋内測位システムにおいては、建屋の天井に設置された超音波位置ビーコン送信装置と、位置ビーコンを受信し、受信した位置ビーコンからそれ自身の位置を計算する超音波位置ビーコン受信装置を備えている。
また、屋内を走行する無人搬送車あるいは倉庫での在庫管理の効率化のために有人フォークリフトの自己位置を測定、検出するニーズが高まっている。
屋内の移動体位置検出方法として、超音波センサ方式、ＩＭＥＳ（Ｉｎｄｏｏｒ Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）方式、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）方式、レーザスキャン方式などが知られている。
例えば、屋内における測位システムとして、特許文献１における自律超音波屋内測位システムにおいては、建屋の天井に設置された超音波位置ビーコン送信装置と、位置ビーコンを受信し、受信した位置ビーコンからそれ自身の位置を計算する超音波位置ビーコン受信装置を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００９－２８８２４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
既存の屋内移動体位置検出方法では、屋内倉庫など建物側に複数の高価な位置検知用機器を設置する必要がある。また、これらの機器を設置する場合は、電源配線などの工事が必要となり、運用中の倉庫あるいは工場などに設置する場合に利便性が悪く、コストがかかるいという問題がある。
また、カーナビゲーションシステムによる移動体の位置推定に用いる自律航法（移動量を検出し相対位置を推定）では、移動量の累積誤差が蓄積するため、ＧＰＳを利用できない屋内では自律航法のみで絶対位置を特定することは不可能である。このため、屋内測位システムに自律航法を用いるには、定期的に絶対位置の補正処理が必要となる。この補正処理のため、絶対位置を定義したサインポストを設け、移動体がサインポストを何らかの手法で検出することが必要となる。
特許文献１では、天井に複数の超音波送信器を設置するために電源配線などの工事を要するため、運用中の倉庫などに簡易設置することができない。
また、カーナビゲーションシステムによる移動体の位置推定に用いる自律航法（移動量を検出し相対位置を推定）では、移動量の累積誤差が蓄積するため、ＧＰＳを利用できない屋内では自律航法のみで絶対位置を特定することは不可能である。このため、屋内測位システムに自律航法を用いるには、定期的に絶対位置の補正処理が必要となる。この補正処理のため、絶対位置を定義したサインポストを設け、移動体がサインポストを何らかの手法で検出することが必要となる。
特許文献１では、天井に複数の超音波送信器を設置するために電源配線などの工事を要するため、運用中の倉庫などに簡易設置することができない。
【0005】
本願は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、絶対位置を検出するための設備を簡素化できる高精度な絶対位置検出処理を用いた移動体位置検出システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願に開示される移動体位置検出システムは、移動体が走行する領域に設置されたサインポストに設けられ、識別情報がマーカ情報として定義されたマーカ、移動体に搭載され、マーカにレーザ光を照射する測距レーザ、マーカのマーカ情報およびマーカごとの絶対位置座標が格納されたマーカ情報記憶部、走行する移動体の測距レーザによってマーカを検出してマーカに定義されたマーカ情報を導出するマーカ検出部、マーカ検出部で得られたマーカ情報とマーカ情報記憶部に格納されているマーカ情報に基づき移動体の自己位置を演算する絶対位置演算部を備え、マーカは、測距レーザの出力変化にマーカのマーカ情報を与えるパッシブプレートである。
【発明の効果】
【0007】
本願の移動体位置検出システムによれば、ＧＰＳ受信できない環境下でも移動体の自己位置を安価で高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態１に係る移動体位置検出システムの概略構成を示す斜視図である。
【図2】実施の形態１に係る移動体位置検出システムにおける位置検出装置の一例を示すブロック図である。
【図3】実施の形態２に係る移動体位置検出システムにおける位置検出装置の一例を示すブロック図である。
【図4】実施の形態１、２に係る移動体位置検出システムにおけるマーカの一例を示す斜視図である。
【図5】実施の形態１、２に係る移動体位置検出システムにおけるマーカの他の例を示す斜視図である。
【図6】実施の形態１、２に係る移動体位置検出システムにおけるマーカの他の例を示す斜視図である。
【図7】実施の形態１、２に係る移動体位置検出システムにおける測距レーザの出力イメージを示す図である。
【図8】実施の形態１、２に係る移動体位置検出システムによるマーカと移動体の方位差を演算する一例を示す図である。
【図9】実施の形態１に係る移動体位置検出システムにおける絶対位置検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図10】実施の形態２に係る移動体位置検出システムにおける移動体位置検出方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、実施の形態に係る移動体位置検出システムを図面に基づいて説明する。各図において、同一または相当部分については、同一符号を付している。
【0010】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る移動体位置検出システムの概略構成を示す斜視図である。無人搬送車、フォークリフト、台車などの移動体３が走行する倉庫、配送センタ等の建屋の屋内には、移動体３が移動する領域の特定場所にサインポスト１Ａ、１Ｂ、１Ｃが設置されている。サインポスト１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、各サインポストの識別情報がマーカ情報として組み込まれたマーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃが設置されている。
移動体３には、位置検出装置４、設置台５に保持された測距レーザ６が設けられている。測距レーザ６は、移動体３がサインポスト１Ａ、１Ｂ、１Ｃの前を通過する際に当該サインポストのマーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃにレーザ光を照射することができる。
図１は、実施の形態１に係る移動体位置検出システムの概略構成を示す斜視図である。無人搬送車、フォークリフト、台車などの移動体３が走行する倉庫、配送センタ等の建屋の屋内には、移動体３が移動する領域の特定場所にサインポスト１Ａ、１Ｂ、１Ｃが設置されている。サインポスト１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、各サインポストの識別情報がマーカ情報として組み込まれたマーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃが設置されている。
移動体３には、位置検出装置４、設置台５に保持された測距レーザ６が設けられている。測距レーザ６は、移動体３がサインポスト１Ａ、１Ｂ、１Ｃの前を通過する際に当該サインポストのマーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃにレーザ光を照射することができる。
【0011】
図２は、実施の形態１に係る移動体位置検出システムにおける位置検出装置４の構成を示すブロックである。位置検出装置４は、マーカ検出部４１、マーカ情報記憶部４２、絶対位置演算部４３を有している。
マーカ検出部４１は、測距レーザ６の測距パターンからマーカ識別情報を検出する。
マーカ情報記憶部４２には、移動体３が走行する移動領域の走行経路の主要箇所に設置されたサインポスト１Ａ、１Ｂ、１Cのマーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃに定義された当該マーカの識別情報とマーカ毎の絶対位置座標が格納されている。即ち、マーカ情報記憶部４２には、移動体３が走行する移動領域の走行経路に沿ってマーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃがあらかじめ対応付けされた地図情報に相当するものが保存されている。例えば、各マーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ毎に定義された識別情報と絶対位置座標をマーカ情報として格納されている。
絶対位置演算部４３は、マーカ情報記憶部４２に記憶されているマーカ情報とマーカ検出部４１によって得られたマーカ情報を照合し一致する場合に、マーカ検出部４１で得られた相対距離と相対角度を、マーカ情報記憶部４２の絶対位置と絶対方位に加算し、移動体３の絶対位置、絶対方位を検出する。
マーカ検出部４１は、測距レーザ６の測距パターンからマーカ識別情報を検出する。
マーカ情報記憶部４２には、移動体３が走行する移動領域の走行経路の主要箇所に設置されたサインポスト１Ａ、１Ｂ、１Cのマーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃに定義された当該マーカの識別情報とマーカ毎の絶対位置座標が格納されている。即ち、マーカ情報記憶部４２には、移動体３が走行する移動領域の走行経路に沿ってマーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃがあらかじめ対応付けされた地図情報に相当するものが保存されている。例えば、各マーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ毎に定義された識別情報と絶対位置座標をマーカ情報として格納されている。
絶対位置演算部４３は、マーカ情報記憶部４２に記憶されているマーカ情報とマーカ検出部４１によって得られたマーカ情報を照合し一致する場合に、マーカ検出部４１で得られた相対距離と相対角度を、マーカ情報記憶部４２の絶対位置と絶対方位に加算し、移動体３の絶対位置、絶対方位を検出する。
【0012】
図４は、マーカ２（図１における２Ａ、２Ｂ、２Ｃに相当している。以下同様）の構成の一例を示している。
マーカ２は、移動体３の走行方向における幅寸法ＭＬをあらかじめ規定したものであり、且つ、マーカ２の基材表面２０には当該マーカのマーカ情報を定義するための部分として複数の穴２１ａ～２１ｄが形成されている。このマーカ２は、マーカ毎に複数の穴２１ａ～２１ｄの幅寸法を特定して、その大きさに特徴を付けて設けることで、それぞれのマーカにマーカ情報としての識別情報であるＩＤを定義することができ、複数のマーカを判別できるようにしたものである。このマーカ情報は、位置検出装置４のマーカ情報記憶部４２にも格納されている。
マーカ２は、移動体３の走行方向における幅寸法ＭＬをあらかじめ規定したものであり、且つ、マーカ２の基材表面２０には当該マーカのマーカ情報を定義するための部分として複数の穴２１ａ～２１ｄが形成されている。このマーカ２は、マーカ毎に複数の穴２１ａ～２１ｄの幅寸法を特定して、その大きさに特徴を付けて設けることで、それぞれのマーカにマーカ情報としての識別情報であるＩＤを定義することができ、複数のマーカを判別できるようにしたものである。このマーカ情報は、位置検出装置４のマーカ情報記憶部４２にも格納されている。
【0013】
図５は、マーカ２の他の構成例を示している。マーカ２のマーカ情報を与える部分として、図４に示した穴２１ａ～２１ｄの代わりにマーカ２の基材表面２０に突起部（凸部）２２ａ～２２ｄを設けて測距レーザ６とマーカ２間の距離に変化を与えることで測距距離を変更するものである。
【0014】
図６は、マーカ２の他の構成例を示している。マーカ２のマーカ情報を与える部分として、図４に示した穴２１ａ～２１ｄの代わりにレーザ光を吸収する素材のシート２３ａ～２３ｄをマーカ２の基材表面２０に貼り付けて、測距レーザ６がマーカ２を走査した際に、レーザ反射光に強弱を与え測距レーザ６の測距距離を変更するものである。
【0015】
図７は、測距レーザ６の出力イメージを示した図である。
移動体３に取付けた測距レーザ６は常に測距状態としておき、マーカ２（図１に示されたマーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、以下同様）の横を移動体３が水平に走行してマーカ２を測距レーザ６で走査した際の測距レーザ６の出力変化を示したものである。マーカ２の幅寸法ＭＬの範囲における測距レーザ６の出力分布は、穴２１ａ～２１ｄを有しないマーカ２の基材表面２０からの反射による出力はＰ１、Ｐ２のように同じとなり、穴２１ａ～２１ｄを有する部分では、サインポスト１（図１における１Ａ、１Ｂ、１Ｃに相当している。以下同様）の表面からの反射となって距離が長くなるので、出力はＰ３のように、Ｐ１、Ｐ２よりも減少する。即ち、マーカ２に対して水平に移動体３が走行しているため、マーカ２の穴２１ａ～２１ｄが存在しない部分での測距距離Ｌ１、Ｌ２は同一となる。なお、測距レーザによっては、距離が長くなるほど、出力が増加するものもある。
なお、図５、図６に示したマーカ２についても、突起部２２ａ～２２ｄあるいはシート２３ａ～２３ｄによって測距レーザ６の出力分布が変化する。
移動体３に取付けた測距レーザ６は常に測距状態としておき、マーカ２（図１に示されたマーカ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、以下同様）の横を移動体３が水平に走行してマーカ２を測距レーザ６で走査した際の測距レーザ６の出力変化を示したものである。マーカ２の幅寸法ＭＬの範囲における測距レーザ６の出力分布は、穴２１ａ～２１ｄを有しないマーカ２の基材表面２０からの反射による出力はＰ１、Ｐ２のように同じとなり、穴２１ａ～２１ｄを有する部分では、サインポスト１（図１における１Ａ、１Ｂ、１Ｃに相当している。以下同様）の表面からの反射となって距離が長くなるので、出力はＰ３のように、Ｐ１、Ｐ２よりも減少する。即ち、マーカ２に対して水平に移動体３が走行しているため、マーカ２の穴２１ａ～２１ｄが存在しない部分での測距距離Ｌ１、Ｌ２は同一となる。なお、測距レーザによっては、距離が長くなるほど、出力が増加するものもある。
なお、図５、図６に示したマーカ２についても、突起部２２ａ～２２ｄあるいはシート２３ａ～２３ｄによって測距レーザ６の出力分布が変化する。
【0016】
図８は、マーカ２と移動体３の自己位置の方位差を演算する際の一例を示した図である。
移動体３に取付けた測距レーザ６は常に測距状態としておき、マーカ２の横を移動体３が斜めに走行してマーカ２を測距レーザ６で走査した際の測距レーザ６の出力変化を示したものである。マーカ２の幅寸法ＭＬの範囲における測距レーザ６の出力分布は、穴２１ａ～２１ｄを有しないマーカの基材表面２０からの反射による出力はＰ１、Ｐ２のように移動体３と距離が長くなるに応じて減少し、穴２１ａ～２１ｄを有する部分では、サインポスト１の表面からの反射となって距離が長くなるので、出力はＰ３のように、その距離に応じてＰ１、Ｐ２よりも減少する。
即ち、マーカ２に対して移動体３が斜めに走行しているため、マーカ端検出時の測距距離Ｌ１と、マーカ端通過時の測距距離Ｌ２とは異なるので、マーカ２に対する移動体３の傾きの角度θをａｒｃｃｏｓ（Ｌ１－Ｌ２）／ＭＬの演算により求めることができ、その結果、移動体３がマーカ２に対して何度の方位差で走行しているかを検出することができる。
これにより、マーカ２の穴とマーカ２の表面部の割合が何％短く反応するかを計算することで、マーカ２のマーカ情報である識別情報を検出することが可能となる。これらの処理は、マーカ検出部４１によって実行される。図５、図６に示したマーカ２を用いた場合でも同様である。
移動体３に取付けた測距レーザ６は常に測距状態としておき、マーカ２の横を移動体３が斜めに走行してマーカ２を測距レーザ６で走査した際の測距レーザ６の出力変化を示したものである。マーカ２の幅寸法ＭＬの範囲における測距レーザ６の出力分布は、穴２１ａ～２１ｄを有しないマーカの基材表面２０からの反射による出力はＰ１、Ｐ２のように移動体３と距離が長くなるに応じて減少し、穴２１ａ～２１ｄを有する部分では、サインポスト１の表面からの反射となって距離が長くなるので、出力はＰ３のように、その距離に応じてＰ１、Ｐ２よりも減少する。
即ち、マーカ２に対して移動体３が斜めに走行しているため、マーカ端検出時の測距距離Ｌ１と、マーカ端通過時の測距距離Ｌ２とは異なるので、マーカ２に対する移動体３の傾きの角度θをａｒｃｃｏｓ（Ｌ１－Ｌ２）／ＭＬの演算により求めることができ、その結果、移動体３がマーカ２に対して何度の方位差で走行しているかを検出することができる。
これにより、マーカ２の穴とマーカ２の表面部の割合が何％短く反応するかを計算することで、マーカ２のマーカ情報である識別情報を検出することが可能となる。これらの処理は、マーカ検出部４１によって実行される。図５、図６に示したマーカ２を用いた場合でも同様である。
【0017】
実施の形態１では、測距レーザ６の出力変化にマーカ２のマーカ情報を与える部分となる形状あるいは反射率の異なる素材を組み合わせたパッシブプレートをマーカとしてサインポスト１に設け、これを安価な測距レーザで検出することで、絶対位置検出を実現することができる。
また、パッシブプレートを用いることで、サインポスト側には電源等が不要であり、インフラ導入コストを抑制することができる。また、電池交換なども不要であることからメンテナンスフリーとなる。
移動体側には、測距レーザ６を用いることで、マーカ２までの距離を検出することができるため、より高精度な位置検出が実現可能である。通常のバーコードリーダでは、サインポストは検出できても、サインポストとの相対距離は検出できない。
また、パッシブプレートを用いることで、サインポスト側には電源等が不要であり、インフラ導入コストを抑制することができる。また、電池交換なども不要であることからメンテナンスフリーとなる。
移動体側には、測距レーザ６を用いることで、マーカ２までの距離を検出することができるため、より高精度な位置検出が実現可能である。通常のバーコードリーダでは、サインポストは検出できても、サインポストとの相対距離は検出できない。
【0018】
実施の形態１の構成によれば、測距レーザ６がマーカ２を通過した時点で絶対的な自己位置を検出することができるため、屋内でも安価で高精度な自己位置検出が可能である。
測距レーザ６のレーザ光は円形のスポットとなるため、マーカを認識するためには移動体３がマーカ２の端から端までを走行することで、走査を完了する。
測距レーザ６がマーカ２を認識するために、マーカ２の基材からの反射区間の距離と、マーカ２の基材以外の部分（図４においては、穴２１ａ～２１ｄの部分）の反射区間の距離を移動距離から測定すること、かつマーカ端から通過後のマーカ端までの距離を測定し、その間の測定距離内にマーカ情報記憶部４２に登録した識別情報から、該当する識別情報のマーカを抽出しマーカ情報記憶部４２に定義したマーカの座標から測距レーザ６との距離を用いて、自己位置を検出する。
測距レーザ６がマーカ２を通過した時点でマーカ２の全体の幅寸法ＭＬを測定した結果、その距離があらかじめ登録しているマーカサイズよりも短い場合、移動体３はマーカ２に対して斜めの角度θで走行していることが計算でき、また最初のマーカ端までの距離と最後のマーカ端との測距距離Ｌ１、Ｌ２を用いても傾斜角度が計算できることから、これらの測定結果から自己位置の検出と共に自己方位の検出もあわせて実施する。
測距レーザ６のレーザ光は円形のスポットとなるため、マーカを認識するためには移動体３がマーカ２の端から端までを走行することで、走査を完了する。
測距レーザ６がマーカ２を認識するために、マーカ２の基材からの反射区間の距離と、マーカ２の基材以外の部分（図４においては、穴２１ａ～２１ｄの部分）の反射区間の距離を移動距離から測定すること、かつマーカ端から通過後のマーカ端までの距離を測定し、その間の測定距離内にマーカ情報記憶部４２に登録した識別情報から、該当する識別情報のマーカを抽出しマーカ情報記憶部４２に定義したマーカの座標から測距レーザ６との距離を用いて、自己位置を検出する。
測距レーザ６がマーカ２を通過した時点でマーカ２の全体の幅寸法ＭＬを測定した結果、その距離があらかじめ登録しているマーカサイズよりも短い場合、移動体３はマーカ２に対して斜めの角度θで走行していることが計算でき、また最初のマーカ端までの距離と最後のマーカ端との測距距離Ｌ１、Ｌ２を用いても傾斜角度が計算できることから、これらの測定結果から自己位置の検出と共に自己方位の検出もあわせて実施する。
【0019】
測距レーザ６は固定ビーム式のため、移動体３がマーカ２の前を通過することで初めてマーカ認識が可能となるが、測距レーザ６の設置台５を水平方向に可動な構造にすることで、測距レーザ６が自動で左右に走査するバーコードリーダのような動作を行うものでも良い。
固定ビーム式の場合は、移動体３がマーカ２を通過して初めて、位置、方位の検出タイミングが確定するが、測距レーザ６が自動で走査動作するものの場合は、移動体３がマーカ２の付近に接近すれば、マーカ２を検出でき、かつ端面の手前と奥までの距離を測定することで、検出タイミングを広い範囲で実施することが可能となる。
この場合、移動体３がマーカ２を通過しなくても測距レーザ６の走査範囲にマーカ２が存在すれば絶対位置検出が可能となる。
固定ビーム式の場合は、移動体３がマーカ２を通過して初めて、位置、方位の検出タイミングが確定するが、測距レーザ６が自動で走査動作するものの場合は、移動体３がマーカ２の付近に接近すれば、マーカ２を検出でき、かつ端面の手前と奥までの距離を測定することで、検出タイミングを広い範囲で実施することが可能となる。
この場合、移動体３がマーカ２を通過しなくても測距レーザ６の走査範囲にマーカ２が存在すれば絶対位置検出が可能となる。
【0020】
実施の形態１における移動体位置検出システムは、移動体が走行する領域に設置されたサインポストに設けられ、識別情報がマーカ情報として定義されたマーカ、移動体に搭載され、マーカにレーザ光を照射する測距レーザ、マーカのマーカ情報およびマーカごとの絶対位置座標が格納されたマーカ情報記憶部、走行する移動体の測距レーザによってマーカを検出してマーカに定義されたマーカ情報を導出するマーカ検出部、マーカ検出部で得られたマーカ情報とマーカ情報記憶部に格納されているマーカ情報に基づき移動体の自己位置を演算する絶対位置演算部を備えたことを特徴とする。
【0021】
実施の形態２．
図３は、実施の形態１に係る移動体位置検出システムにおける位置検出装置に自律航法機能を組み合わせた場合の位置検出装置４の構成を示すブロックである。位置検出装置４は、移動体３に搭載されており、図２に示したマーカ検出部４１、マーカ情報記憶部４２、絶対位置演算部４３の他に、移動距離演算部４４、旋回角度演算部４５、移動量演算部４６、自己位置推定部４７を有している。マーカ検出部４１、マーカ情報記憶部４２、絶対位置演算部４３の機能は、実施の形態１と同様である。
図３は、実施の形態１に係る移動体位置検出システムにおける位置検出装置に自律航法機能を組み合わせた場合の位置検出装置４の構成を示すブロックである。位置検出装置４は、移動体３に搭載されており、図２に示したマーカ検出部４１、マーカ情報記憶部４２、絶対位置演算部４３の他に、移動距離演算部４４、旋回角度演算部４５、移動量演算部４６、自己位置推定部４７を有している。マーカ検出部４１、マーカ情報記憶部４２、絶対位置演算部４３の機能は、実施の形態１と同様である。
【0022】
移動距離演算部４４は、無人搬送車、フォークリフト、台車などの移動体３に搭載された車速センサ７によって得られた移動体３の車輪の移動距離に従い発生する車速パルスから相対移動距離を演算する。
旋回角度演算部４５は、移動体３に搭載されたジャイロセンサ８によって得られた移動体３のヨー方向の方位変化量から移動体３の旋回角度を演算する。
移動量演算部４６は、移動距離演算部４４と旋回角度演算部４５の演算結果出力に基づき移動体３の移動量である相対移動ベクトルを演算する。
移動距離演算部４４、旋回角度演算部４５および移動量演算部４６、自己位置推定部４７は自律航法の基本機能を果たしている。
自己位置推定部４７は、移動量演算部４６からの出力により、移動体３の相対的位置を推定する。即ち、自己位置推定部４７は、絶対位置演算部４３によって得られた移動体３の絶対位置および絶対方位に自己位置を更新することで移動体３の自己位置を補正する機能を有している。
旋回角度演算部４５は、移動体３に搭載されたジャイロセンサ８によって得られた移動体３のヨー方向の方位変化量から移動体３の旋回角度を演算する。
移動量演算部４６は、移動距離演算部４４と旋回角度演算部４５の演算結果出力に基づき移動体３の移動量である相対移動ベクトルを演算する。
移動距離演算部４４、旋回角度演算部４５および移動量演算部４６、自己位置推定部４７は自律航法の基本機能を果たしている。
自己位置推定部４７は、移動量演算部４６からの出力により、移動体３の相対的位置を推定する。即ち、自己位置推定部４７は、絶対位置演算部４３によって得られた移動体３の絶対位置および絶対方位に自己位置を更新することで移動体３の自己位置を補正する機能を有している。
【0023】
実施の形態２では、測距レーザ６の出力変化にマーカ２のマーカ情報を与える部分となる形状あるいは反射率の異なる素材を組み合わせたパッシブプレートをマーカとしてサインポスト１に設け、これを安価な測距レーザで検出することで、絶対位置検出を実現することができる。
また、パッシブプレートを用いることで、サインポスト側には電源等が不要であり、インフラ導入コストを抑制することができる。また、電池交換なども不要であることからメンテナンスフリーとなる。
移動体側には、測距レーザ６を用いることで、マーカ２までの距離を検出することができるため、より高精度な位置検出が実現可能である。通常のバーコードリーダでは、サインポストは検出できても、サインポストとの相対距離は検出できない。
また、パッシブプレートを用いることで、サインポスト側には電源等が不要であり、インフラ導入コストを抑制することができる。また、電池交換なども不要であることからメンテナンスフリーとなる。
移動体側には、測距レーザ６を用いることで、マーカ２までの距離を検出することができるため、より高精度な位置検出が実現可能である。通常のバーコードリーダでは、サインポストは検出できても、サインポストとの相対距離は検出できない。
【0024】
実施の形態２の構成によれば、測距レーザ６がマーカ２を通過した時点で絶対的な自己位置を検出することができるため、屋内でも安価で高精度な自己位置検出が可能である
車速パルスは予め搭載する機器に１パルスあたりの移動距離を定義しておく。
測距レーザ６のレーザ光は円形のスポットとなるため、マーカを認識するためには移動体３がマーカ２の端から端までを走行することで、走査を完了する。
測距レーザ６がマーカ２を認識するために、マーカ２の基材からの反射区間の距離と、マーカ２の基材以外の部分（図４においては、穴２１ａ～２１ｄの部分）の反射区間の距離を車速パルスによる移動距離から測定すること、かつマーカ端から通過後のマーカ端までの距離を測定し、その間の測定距離内にマーカ情報記憶部４２に登録した識別情報から、該当する識別情報のマーカを抽出しマーカ情報記憶部４２に定義したマーカの座標から測距レーザ６との距離を用いて、自己位置を検出する。
測距レーザ６がマーカ２を通過した時点でマーカ２の全体の幅寸法ＭＬを測定した結果、その距離があらかじめ登録しているマーカサイズよりも短い場合、移動体３はマーカ２に対して斜めの角度θで走行していることが計算でき、また最初のマーカ端までの距離と最後のマーカ端との測距距離Ｌ１、Ｌ２を用いても傾斜角度が計算できることから、これらの測定結果から自己位置の検出と共に自己方位の検出もあわせて実施する。
車速パルスは予め搭載する機器に１パルスあたりの移動距離を定義しておく。
測距レーザ６のレーザ光は円形のスポットとなるため、マーカを認識するためには移動体３がマーカ２の端から端までを走行することで、走査を完了する。
測距レーザ６がマーカ２を認識するために、マーカ２の基材からの反射区間の距離と、マーカ２の基材以外の部分（図４においては、穴２１ａ～２１ｄの部分）の反射区間の距離を車速パルスによる移動距離から測定すること、かつマーカ端から通過後のマーカ端までの距離を測定し、その間の測定距離内にマーカ情報記憶部４２に登録した識別情報から、該当する識別情報のマーカを抽出しマーカ情報記憶部４２に定義したマーカの座標から測距レーザ６との距離を用いて、自己位置を検出する。
測距レーザ６がマーカ２を通過した時点でマーカ２の全体の幅寸法ＭＬを測定した結果、その距離があらかじめ登録しているマーカサイズよりも短い場合、移動体３はマーカ２に対して斜めの角度θで走行していることが計算でき、また最初のマーカ端までの距離と最後のマーカ端との測距距離Ｌ１、Ｌ２を用いても傾斜角度が計算できることから、これらの測定結果から自己位置の検出と共に自己方位の検出もあわせて実施する。
【0025】
実施の形態２における移動体位置検出システムは、移動体の車速に基づいて前記移動体の移動距離を演算する移動距離演算部、移動体の旋回角度を演算する旋回角度演算部、移動距離演算部からの移動距離と旋回角度演算部からの旋回角度に基づき移動体の移動量を演算する移動量演算部、移動量演算部の演算出力および絶対位置演算部からの出力に基づき移動体の相対移動位置と絶対位置による自己位置を推定する自己位置推定部を備えたことを特徴とする。
【0026】
上記の実施の形態によれば、屋内でも予め決められた１パルスあたりの移動距離を用いて自己位置推定を行い、移動体がマーカ通過ごとに累積誤差を初期化して簡易で高精度な自己位置推定が可能なシステムを安価に提供することができる。
【0027】
また、上記の実施の形態では、建屋の屋内を走行する移動体位置検出システムについて説明したが、サインポストを屋外に設置する場合でも同様に適用することが可能である。
【0028】
複数の移動体が存在し、測距レーザ間の誤検知を避けるため、測距レーザ毎に固有の周波数でパルス制御し、その反射パルスを識別することで誤検知を回避することも可能である。
【0029】
図９は、実施の形態１に係る移動体位置検出システムにおける絶対位置検出処理のフローチャートを示す図である。
マーカ検出部４１では、移動体３がマーカを通過した際、マーカと移動体間の相対距離、相対方位を求める。また同時に、マーカの識別情報も検出する（ステップＳ９１）。
マーカの識別情報を取得できたか否かを判断し（ステップＳ９２）、取得できた場合は、識別情報比較処理を実施する（ステップＳ９３）。取得できなかった場合は、マーカ検出処理を継続する（ステップＳ９１）。
ステップＳ９３における識別情報比較処理は、絶対位置演算部４３で、検出したマーカ識別情報とマーカ情報記憶部４２に記憶されているマーカ識別情報の比較を行う。
マーカ識別情報が一致した場合は（ステップＳ９４）、マーカ識別情報の座標データに、マーカ検出部４１で検出したマーカと移動体間の相対距離、相対方位を加算し、移動体の絶対位置、絶対方位を演算する（ステップＳ９６）。移動体３の絶対位置、絶対方位演算後は、マーカ検出処理に戻る（ステップＳ９１）。
マーカ情報を比較した結果、マーカ識別情報が一致しない場合は、マーカ情報記憶部４２に記憶されている全ての識別情報と比較したか否かを判断し（ステップＳ９５）、未だ比較すべき識別情報が残っている場合は、識別情報比較処理を継続する（ステップＳ９３）。マーカ情報記憶部４２にある全てのマーカ情報と一致しない場合は、エラーとして、マーカ検出処理に戻る（ステップＳ９１）。
マーカ検出部４１では、移動体３がマーカを通過した際、マーカと移動体間の相対距離、相対方位を求める。また同時に、マーカの識別情報も検出する（ステップＳ９１）。
マーカの識別情報を取得できたか否かを判断し（ステップＳ９２）、取得できた場合は、識別情報比較処理を実施する（ステップＳ９３）。取得できなかった場合は、マーカ検出処理を継続する（ステップＳ９１）。
ステップＳ９３における識別情報比較処理は、絶対位置演算部４３で、検出したマーカ識別情報とマーカ情報記憶部４２に記憶されているマーカ識別情報の比較を行う。
マーカ識別情報が一致した場合は（ステップＳ９４）、マーカ識別情報の座標データに、マーカ検出部４１で検出したマーカと移動体間の相対距離、相対方位を加算し、移動体の絶対位置、絶対方位を演算する（ステップＳ９６）。移動体３の絶対位置、絶対方位演算後は、マーカ検出処理に戻る（ステップＳ９１）。
マーカ情報を比較した結果、マーカ識別情報が一致しない場合は、マーカ情報記憶部４２に記憶されている全ての識別情報と比較したか否かを判断し（ステップＳ９５）、未だ比較すべき識別情報が残っている場合は、識別情報比較処理を継続する（ステップＳ９３）。マーカ情報記憶部４２にある全てのマーカ情報と一致しない場合は、エラーとして、マーカ検出処理に戻る（ステップＳ９１）。
【0030】
実施の形態１における移動体位置検出方法は、測距レーザによって測距したマーカと移動体までの距離の長さと、移動体の移動距離によって、移動体が走行する移動領域に設置されたマーカのマーカ情報を演算するステップと、マーカ情報を取得したか否を判定するステップと、マーカ情報を取得した場合は、当該マーカに対応したマーカ情報である識別情報の座標データを取得するステップと、マーカ情報である識別情報の座標データに測距距離および方位を加算した絶対位置、絶対方位の情報を用いて自己位置を演算するステップを含むことを特徴とする。
【0031】
図１０は、実施の形態２に係る移動体位置検出システムにおける位置検出方法のフローチャートを示す図である。
まず、車速センサ７で得られた車速パルスからパルス数によって移動体３の移動距離を演算し（ステップＳ１０１）、次にジャイロセンサ８から得た方位変化量から移動体３の旋回角度を演算する（ステップＳ１０２）。
ステップＳ１０１とステップＳ１０２で得た移動距離と方位変化量を用いて移動量演算部４６において移動体３の移動量を演算する（ステップＳ１０３）。
次に、マーカ検出部４１で、移動体３がマーカを通過した際、マーカと移動体間の相対距離、相対方位を求める。また同時に、マーカの識別情報も検出する（ステップＳ１０４）。
マーカの識別情報を取得できたか否かを判断し（ステップＳ１０５）、取得していない場合は、自己位置推定部４７において、移動量演算部４６の移動体３の移動量演算結果を元に自己位置推定の動作を行い（ステップＳ１０６）、その後ステップＳ１０１に戻る。
マーカの識別情報を取得した場合は、実施の形態１における移動体位置検出方法の処理フローチャート（図９）のステップＳ９３～ステップＳ９６と同様の処理をステップＳ１０７（ステップＳ９３に相当）、ステップＳ１０８（ステップＳ９４に相当）、ステップＳ１０９（ステップＳ９５に相当）、ステップＳ１１０（ステップＳ９６に相当）において実施し、移動体の絶対位置、絶対方位を検出する。また、自己位置推定部４７の自己位置情報を検出した絶対値、絶対方位に更新する。
まず、車速センサ７で得られた車速パルスからパルス数によって移動体３の移動距離を演算し（ステップＳ１０１）、次にジャイロセンサ８から得た方位変化量から移動体３の旋回角度を演算する（ステップＳ１０２）。
ステップＳ１０１とステップＳ１０２で得た移動距離と方位変化量を用いて移動量演算部４６において移動体３の移動量を演算する（ステップＳ１０３）。
次に、マーカ検出部４１で、移動体３がマーカを通過した際、マーカと移動体間の相対距離、相対方位を求める。また同時に、マーカの識別情報も検出する（ステップＳ１０４）。
マーカの識別情報を取得できたか否かを判断し（ステップＳ１０５）、取得していない場合は、自己位置推定部４７において、移動量演算部４６の移動体３の移動量演算結果を元に自己位置推定の動作を行い（ステップＳ１０６）、その後ステップＳ１０１に戻る。
マーカの識別情報を取得した場合は、実施の形態１における移動体位置検出方法の処理フローチャート（図９）のステップＳ９３～ステップＳ９６と同様の処理をステップＳ１０７（ステップＳ９３に相当）、ステップＳ１０８（ステップＳ９４に相当）、ステップＳ１０９（ステップＳ９５に相当）、ステップＳ１１０（ステップＳ９６に相当）において実施し、移動体の絶対位置、絶対方位を検出する。また、自己位置推定部４７の自己位置情報を検出した絶対値、絶対方位に更新する。
【0032】
実施の形態２における移動体位置検出方法は、移動体の車速によって移動体の移動距離を演算するステップと、移動体の方位変化量から移動体の旋回角度を演算するステップと、移動距離と方位変化量を用いて移動体の移動量を演算するステップと、測距レーザによって測距したマーカと移動体までの距離の長さと、移動体の移動距離によって、移動体が走行する移動領域に設置されたマーカのマーカ情報を演算するステップと、マーカ情報を取得したか否を判定するステップと、マーカ情報を取得していない場合は、自己位置推定の動作を繰り返すステップと、マーカ情報を取得した場合は、当該マーカに対応したマーカ情報である識別情報の座標データを取得するステップと、マーカ情報である識別情報の座標データに測距距離および方位を加算した絶対位置、絶対方位の情報を用いて自己位置を演算するステップを含むことを特徴とする。
【0033】
上記実施の形態における移動体位置検出方法によれば、測距用レーザがマーカを通過した時点で絶対的な自己位置を推定することができるため、屋内でも安価で高精度の自己位置推定が可能である。
【0034】
なお、位置検出装置４は、ハードウエアとして、プロセッサと記憶装置から構成される。記憶装置は、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクあるいはＳＤカードなどの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサは、記憶装置から展開されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサにプログラムが展開される。また、プロセッサは、演算結果等のデータを記憶装置の不揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置から無線装置などを用いて、外部の管理用コンピュータに自己位置情報を送信してもよい。
【0035】
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【0036】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ サインポスト、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ マーカ、３ 移動体、４ 位置検出装置、６ 測距レーザ、７ 車速センサ、８ ジャイロセンサ、４１ マーカ検出部、４２ マーカ情報記憶部、４３ 絶対位置演算部、４４ 移動距離演算部、４５ 旋回角度演算部、４６ 移動量演算部、４７ 自己位置推定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】