(57)【要約】【課題】移動経路の変更を従来より簡易に行うことができる無人搬送車、無人搬送車システムおよび無人搬送車の制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】無人搬送車は、送信機に固有の識別情報と送信機の位置情報を含み走行する領域を含む地図情報と、移動先の目的位置を取得する取得部と、送信機から固有の識別情報を含む光信号を撮影し、撮影した画像に基づいて識別情報を取得し、識別情報と地図情報に基づいて自己位置を同定する受信機と、自己位置と、地図情報と、目的位置に基づいて、現在位置から目的位置までの移動経路を演算し、演算した移動経路を走行させる制御部と、を備える。【選択図】図２
2020166458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機に固有の識別情報と前記送信機の位置情報を含み走行する領域を含む地図情報と、移動先の目的位置を取得する取得部と、
前記送信機から固有の前記識別情報を含む光信号を撮影し、撮影した画像に基づいて前記識別情報を取得し、前記識別情報と前記地図情報に基づいて自己位置を同定する受信機と、
前記自己位置と、前記地図情報と、前記目的位置に基づいて、現在位置から前記目的位置までの移動経路を演算し、演算した前記移動経路を走行させる制御部と、
を備える無人搬送車。
【請求項２】
前記制御部は、前記無人搬送車の停止位置、待機位置、および自由走行領域を取得し、取得した前記停止位置、前記待機位置、および前記自由走行領域のうち少なくとも１つを用いて現在位置から前記目的位置までの前記移動経路を演算する、請求項１に記載の無人搬送車。
【請求項３】
障害物を検出するセンサを備え、
前記制御部は、前記センサが検出した検出結果に基づいて、前記障害物の位置を取得し、前記障害物の位置を避けるように、前記センサが検出した際の現在位置から前記目的位置までの経路を再演算して変更し、変更した前記移動経路を走行させる、請求項１または請求項１に記載の無人搬送車。
【請求項４】
送信機に固有の識別情報を光信号で送信する送信機と、無人搬送車と、管理システムと、を備え、
前記管理システムは、
前記送信機に固有の前記識別情報と前記送信機の位置情報を含み前記無人搬送車が走行する領域を含む地図情報を記憶する地図データ記憶部と、
前記地図情報を提示する表示部と、
目的位置と前記地図情報を前記無人搬送車へ送信する管理部と、を備え、
前記無人搬送車は、
前記地図情報と、前記目的位置を取得する取得部と、
前記送信機から固有の前記識別情報を含む光信号を撮影し、撮影した画像に基づいて前記識別情報を取得し、前記識別情報と前記地図情報に基づいて自己位置を同定する受信機と、
前記自己位置と、前記地図情報と、前記目的位置に基づいて、現在位置から前記目的位置までの移動経路を演算し、演算した前記移動経路を走行させる制御部と、を備える、
無人搬送車システム。
【請求項５】
前記管理システムは、利用者が操作した結果を検出する操作部を備え、
前記管理システムの管理部は、前記表示部に表示された前記地図情報に基づいて、前記操作部を前記利用者が操作して前記無人搬送車の移動先である目的位置を設定した結果を取得する、請求項４に記載の無人搬送車システム。
【請求項６】
前記管理システムの管理部は、前記表示部に表示された前記地図情報に基づいて、前記操作部を前記利用者が操作して前記無人搬送車の前記現在位置から移動先である目的位置を設定した経路を取得し、取得した前記経路を前記無人搬送車へ送信し、
前記無人搬送車は、前記管理システムから受信した前記経路を前記移動経路の代わりに使用して走行させる、請求項５に記載の無人搬送車システム。
【請求項７】
取得部が、送信機に固有の識別情報と前記送信機の位置情報を含み走行する領域を含む地図情報と、移動先の目的位置を取得する手順と、
撮影部が、前記送信機から固有の前記識別情報を含む光信号を撮影する手順と、
処理部が、撮影された画像に基づいて前記識別情報を取得し、前記識別情報と前記地図情報に基づいて自己位置を同定する手順と、
制御部が、前記自己位置と、前記地図情報と、前記目的位置に基づいて、現在位置から前記目的位置までの移動経路を演算し、演算した前記移動経路を走行させる手順と、
を含む無人搬送車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人搬送車、無人搬送車システムおよび無人搬送車の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば工場や倉庫内等において、物品を搬送するために、床面上を走行する無人搬送車（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｇｕｉｄｅｄ  ｖｅｈｉｃｌｅ）が利用されている。一般的な無人搬送車は、例えば工場構内の床に施設された誘導用の磁気テープに沿って走行し、停止や分岐などの情報も誘導と同様に磁気テープから得ている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、磁気テープ式の他に、床や壁等に施設された反射板を用いた無人搬送車が提案されている。例えば特許文献２に記載の技術では、無人搬送車が、マーク検出センサによって自動旋回操舵開始マークを検出することにより、走行モードを誘導線追従モードから自動旋回操舵モードに切換える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２１８号公報
【特許文献２】特開２０１６−２１１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１と特許文献２に記載の技術では、テープが床に張り付けられているため運用開始時やレイアウト変更などに対応する経路の変更の際、都度張り直し作業が必要になる。また、誘導テープは、無人搬送車の走行や作業者の歩行などにともなって劣化するため、定期的に検査を行ったり張り替える必要があり、維持管理に手間がかかっていた。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、誘導テープの施工や維持管理の手間を省くことができる無人搬送車、無人搬送車システムおよび無人搬送車の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る無人搬送車＜５＞は、送信機＜２＞に固有の識別情報＜ＩＤ＞と前記送信機の位置情報を含み走行する領域を含む地図情報と、移動先の目的位置を取得する取得部と、前記送信機から固有の前記識別情報を含む光信号を撮影し、撮影した画像に基づいて前記識別情報を取得し、前記識別情報と前記地図情報に基づいて自己位置を同定する受信機＜３＞と、前記自己位置と、前記地図情報と、前記目的位置に基づいて、現在位置から前記目的位置までの移動経路を演算し、演算した前記移動経路を走行させる制御部＜移動経路動作計画部５３＞と、を備える。
【０００８】
（２）また、本発明の一態様に係る無人搬送車において、前記制御部は、前記無人搬送車の停止位置、待機位置、および自由走行領域を取得し、取得した前記停止位置、前記待機位置、および前記自由走行領域のうち少なくとも１つを用いて現在位置から前記目的位置までの前記移動経路を演算するようにしてもよい。
【０００９】
（３）また、本発明の一態様に係る無人搬送車において、障害物を検出するセンサ＜５１＞を備え、前記制御部は、前記センサが検出した検出結果に基づいて、前記障害物の位置を取得し、前記障害物の位置を避けるように、前記センサが検出した際の現在位置から前記目的位置までの経路を再演算して変更し、変更した前記移動経路を走行させる
ようにしてもよい。
【００１０】
（４）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る無人搬送車システム＜１＞は、送信機＜２＞に固有の識別情報＜ＩＤ＞を光信号で送信する送信機と、無人搬送車＜５＞と、管理システム＜６＞と、を備え、前記管理システムは、前記送信機に固有の前記識別情報と前記送信機の位置情報を含み前記無人搬送車が走行する領域を含む地図情報を記憶する地図データ記憶部＜６１＞と、前記地図情報を提示する表示部＜６５＞と、目的位置と前記地図情報を前記無人搬送車へ送信する管理部＜６２＞と、を備え、前記無人搬送車は、前記地図情報と、前記目的位置を取得する取得部＜通信部５２＞と、前記送信機から固有の前記識別情報を含む光信号を撮影し、撮影した画像に基づいて前記識別情報を取得し、前記識別情報と前記地図情報に基づいて自己位置を同定する受信機＜３＞と、前記自己位置と、前記地図情報と、前記目的位置に基づいて、現在位置から前記目的位置までの移動経路を演算し、演算した前記移動経路を走行させる制御部＜移動経路動作計画部５３＞と、を備える。
【００１１】
（５）また、本発明の一態様に係る無人搬送車において、前記管理システムは、利用者が操作した結果を検出する操作部＜６４＞を備え、前記管理システムの管理部は、前記表示部に表示された前記地図情報に基づいて、前記操作部を前記利用者が操作して前記無人搬送車の移動先である目的位置を設定した結果を取得するようにしてもよい。
【００１２】
（６）また、本発明の一態様に係る無人搬送車において、前記管理システムの管理部は、前記表示部に表示された前記地図情報に基づいて、前記操作部を前記利用者が操作して前記無人搬送車の前記現在位置から移動先である目的位置を設定した経路を取得し、取得した前記経路を前記無人搬送車へ送信し、前記無人搬送車は、前記管理システムから受信した前記経路を前記移動経路の代わりに使用して走行させるようにしてもよい。
【００１３】
（７）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る無人搬送車の制御方法は、取得部が、送信機に固有の識別情報と前記送信機の位置情報を含み走行する領域を含む地図情報と、移動先の目的位置を取得する手順と、撮影部＜３１＞が、前記送信機から固有の前記識別情報を含む光信号を撮影する手順と、処理部＜３２＞が、撮影された画像に基づいて前記識別情報を取得し、前記識別情報と前記地図情報に基づいて自己位置を同定する手順と、制御部＜移動経路動作計画部５３＞が、前記自己位置と、前記地図情報と、前記目的位置に基づいて、現在位置から前記目的位置までの移動経路を演算し、演算した前記移動経路を走行させる手順と、を含む。
【発明の効果】
【００１４】
上述した（１）、（４）または（７）によれば、送信機が送信する光信号を用いるようにしたので、誘導テープの施工や維持管理の手間を省くことができる。
【００１５】
また、上述した（２）によれば、利用者によって設定された停止位置、待機位置、および自由走行領域に基づいて、現在位置から目的位置までの移動経路を自律的に移動することができる。
また、上述した（３）によれば、新たな障害物を発見した場合に、新たな障害物を避けるように移動経路を変更することができる。
【００１６】
また、上述した（４）〜（６）によれば、管理システム上で容易に経路や目的位置の変更が可能となるため、任意のタイミングで例えば工程変更に合わせ日に何度でも自由に経路切り替えができる。また、上述した（４）〜（６）によれば、また，稼働エリア内を自由に移動できることから、ループ軌道や複線の設定を行わなくても複数台の無人搬送車のすれ違いなどの自律的な経路移動による同時稼働が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る光信号を用いた無人搬送車システムの構成例を示す図である。
【図２】実施形態に係る無人搬送車と管理システムの構成例を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る地図データ記憶部が記憶する送信機に関する情報例を示す図である。
【図４】実施形態に係る指示情報例を示す図である。
【図５】実施形態に係る送信機と受信機の構成例を示すブロック図である。
【図６】実施形態に係るビーコン信号の“０”と“１”の発光パターンを示す図である。
【図７】実施形態におけるビーコン信号の構成例を示す図である。
【図８】実施形態に係るメインデータセットに重畳されるサブデータセットの例を示す図である。
【図９】実施形態に係る送信機が行う送信処理手順のフローチャートである。
【図１０】実施形態に係る送信機からの光を含む画像を撮影部の全感度領域で撮影した画像例を示す図である。
【図１１】実施形態に係る光学系にフィルタ処理を行った後撮影した画像例を示す図である。
【図１２】実施形態に係る“０”の発光パターンにおける消灯と点灯の判定例を示す図である。
【図１３】実施形態に係る“１”の発光パターンにおける消灯と点灯の判定例を示す図である。
【図１４】実施形態に係る判定基準例を示す図である。
【図１５】実施形態に係る撮影された画像に対して行う処理を説明するための図である。
【図１６】実施形態に係る受信機の処理部が行う画像処理手順のフローチャートである。
【図１７】実施形態に係る撮影された画像における座標を示す図である。
【図１８】実施形態に係るカメラ座標を示す図である。
【図１９】実施形態におけるカメラ座標とワールド座標を示す図である。
【図２０】天井に取り付けられている複数の送信機からの光を撮影した際の画像のイメージ図である。
【図２１】実施形態に係る地図上の自己位置を示す図である。
【図２２】実施形態に係る受信機が行う位置同定の処理手順のフローチャートである。
【図２３】実施形態に係る地図情報、移動経路、停止位置、待機位置、目的位置、自由走行範囲の例を示す図である。
【図２４】レイアウト変更に伴う移動経路の変更例を示す図である。
【図２５】実施形態に係る無人搬送車が行う処理手順のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
［位置同定システムの構成］
まず、光信号を用いた無人搬送車システムの構成例を説明する。
図１は、本実施形態に係る光信号を用いた無人搬送車システム１の構成例を示す図である。図１に示すように、光信号を用いた無人搬送車システム１は、送信機２ａ，２ｂ，２ｃ，…、無人搬送車５、および管理システム６を備える。なお、以下の説明において、送信機２ａ，２ｂ，２ｃ，…のうちの１つを特定しない場合は送信機２という。
【００２０】
送信機２は、送信機２の識別情報（ＩＤ）を含む送信データを発光と消灯によってビーコン信号（符号ｇ１）を送信する。送信機２の構成については図５を用いて後述する。
【００２１】
無人搬送車５は、管理システム６から受信した地図情報と移動先等の情報と、送信機２が送信したビーコン信号を撮影した画像に基づいて抽出した識別情報と、無人搬送車５が備えるセンサが検出した検出結果とに基づいて無人走行を行う。無人搬送車５は、送信機２が送信したビーコン信号を撮影した画像に基づいて自己位置同定を行い、同定した自己位置を示す情報を、例えば無線通信で管理システム６へ送信する。なお、自己位置には、地図上における座標と方向（方位角ω、仰角θ）が含まれている。無人搬送車５の構成については図２と図５を用いて後述する。また、無人搬送車５が行う自己位置同定方法については後述する。なお、無人搬送車５は、不図示の車輪、ブレーキ等の機構部も備える。また、無人搬送車５は、不図示の例えば二次電池、充電制御部等も備え、二次電池の電力を各部に供給する。そして、二次電池への充電は、例えば充電ステーションで行う。
【００２２】
管理システム６は、例えば工場内の地図情報を格納する。また、管理システム６は、例えば作業者の操作に応じて、無人搬送車５の移動先の目的位置などの指示と地図情報を、例えば無線通信で無人搬送車５に送信する。管理システム６は、無人搬送車５から受信した自己位置を示す自己位置情報に基づいて、地図上に無人搬送車５の現在位置と移動方向を表示させる。管理システム６の構成については図２を用いて後述する。
【００２３】
［無人搬送車５と管理システム６の構成例］
次に、無人搬送車５と管理システム６の構成例を説明する。
図２は、本実施形態に係る無人搬送車５と管理システム６の構成例を示すブロック図である。
無人搬送車５は、受信機３、センサ５１、通信部５２（取得部）、移動経路動作計画部５３（制御部）、および駆動部５４を備える。また、受信機３は、撮影部３１と処理部３２を備える。
管理システム６は、地図データ記憶部６１、管理部６２、通信部６３、操作部６４、および表示部６５を備える。
【００２４】
まず、無人搬送車５の各機能部について説明する。
受信機３は、送信機２から受信したビーコン信号に基づいて自己位置を求める。受信機３は、求めた自己位置を移動経路動作計画部５３に出力する。受信機３は、移動経路動作計画部５３が出力する地図情報を取得し、取得した地図情報に基づいて自己位置を同定する。受信機３の構成については、図５を用いて後述する。
【００２５】
センサ５１は、例えば接触を検出する接触センサである。センサ５１は、検出した検出結果を移動経路動作計画部５３に出力する。
【００２６】
通信部５２は、管理システムが送信した管理情報（地図情報、指示情報を含む）を受信し、受信した管理情報を移動経路動作計画部５３に出力する。通信部５２は、移動経路動作計画部５３が出力する自己位置情報を管理システム６に送信する。
【００２７】
移動経路動作計画部５３は、受信機３が出力する自己位置情報を通信部５２に出力する。
移動経路動作計画部５３は、通信部５２が出力する地図情報と指示情報と、受信機３が出力する自己位置情報と、センサ５１が出力する検出結果に基づいて駆動指示を生成し、生成した駆動指示を駆動部５４に出力する。移動経路動作計画部５３は、通信部５２が出力する地図情報を受信機３に出力する。
【００２８】
駆動部５４は、移動経路動作計画部５３が出力する駆動指示に応じて、不図示の車輪やブレーキ等の動作を制御する。
【００２９】
次に、管理システム６の各機能部について説明する。
地図データ記憶部６１は、地図情報を記憶する。なお、地図情報には、送信機２の識別情報と、送信機２が取り付けられているワールド座標系における位置（以下、ビーコン座標という）が関連付けられている。なお、地図情報には、例えば工場の壁やレイアウトを示す地図を含み、例えば建屋構造体のＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）データに基づいて作成された地図である。また、地図データ記憶部６１は、利用者（作業者）によって設定された操作結果に基づく指示情報も記憶する。なお、指示情報は、例えば管理部６２が記憶するようにしてもよい。さらに地図情報には、工場のレイアウトに基づいて無人搬送車５の運行に対して障害となる障害物の位置も関連付けている。
【００３０】
管理部６２は、操作部６４が出力する操作結果を取得する。操作結果には、無人搬送車５に対する停止位置、待機位置、目的位置、自由走行範囲等の情報が含まれている。なお、停止位置、待機位置、目的位置、自由走行範囲については図２３を用いて後述する。管理部６２は、操作結果に基づいて無人搬送車５に対する指示情報を生成し、生成した指示情報と地図データ記憶部６１が記憶する地図情報を通信部６３に出力する。管理部６２は、通信部６３が出力する自己位置情報と、地図データ記憶部６１が記憶する地図情報と、操作結果に基づいて、無人搬送車５の現在位置を地図上に示す画像を生成する。管理部６２は、生成した画像を表示部６５に出力する。
【００３１】
通信部６３は、管理部６２が出力する情報（地図情報、指示情報）を管理情報として無人搬送車５へ送信する。通信部６３は、無人搬送車５が送信した自己位置情報を受信し、受信した自己位置情報を管理部６２に出力する。
【００３２】
操作部６４は、例えば表示部６５上に設けられているタッチパネルセンサである。操作部６４は、利用者が操作した操作結果を検出し、検出した操作結果を管理部６２に出力する。
【００３３】
表示部６５は、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置等である。表示部６５は、管理部６２が出力する画像を表示する。
【００３４】
［地図データ記憶部６１が記憶する情報］
次に、地図データ記憶部６１が記憶する情報の例を、図３と図４を用いて説明する。
図３は、本実施形態に係る地図データ記憶部６１が記憶する送信機２に関する情報例を示す図である。図３のように、地図データ記憶部６１は、送信機２のＩＤ（識別情報）に、送信機２が設置されている地図上の座標を関連付けて記憶する。なお、送信機２のＩＤは、送信機２毎に固有のものである。
なお、地図データ記憶部６１は、無人搬送車５が走行する範囲の地図情報を記憶する。
【００３５】
図４は、本実施形態に係る指示情報例を示す図である。図４のように、指示情報は、無人搬送車５の番号に、停止位置、待機位置、目的位置等が関連付けられている。なお、待機位置等は複数であってもよい。
【００３６】
［送信機２と受信機３の構成例］
次に、送信機２と受信機３それぞれの構成例を説明する。なお、以下の説明では、図１に示した送信機２ａ，２ｂ，２ｃ，…の構成が同じ場合を説明する。なお、送信機２ａ，２ｂ，２ｃ，…の構成は、異なっていてもよい。
【００３７】
図５は、本実施形態に係る送信機２と受信機３の構成例を示すブロック図である。
送信機２は、送信情報生成部２１（生成部）、エンコーダ２２（生成部）、送信部２３、発光部２４を備える。
受信機３は、撮影部３１、処理部３２を備える。処理部３２は、露光制御部３２１、画像処理部３２２、記憶部３２３、判定部３２４、デコーダ３２５、ＣＡＬデータ記憶部３２６、方向演算部３２７、自己位置演算部３２９、および接続部３３０を備える。
【００３８】
図５に示すように、本実施形態の送信機２と受信機３は、従来技術とは異なり、送信機２は互いに非同期であり、かつ受信機３とも非同期である。このため、本実施形態では、送信機２同士は、互いに同期信号の送受信を行わない。また、本実施形態では、送信機２と受信機３も、互いに同期信号の送受信を行わない。
【００３９】
送信機２は、固有のビーコン信号（符号ｇ１）を発光と消灯によって送信する。なお、従来技術とは異なり、送信機２は互いに非同期であり、かつ受信機３とも非同期である。このため、送信機２同士は、互いに同期信号の送受信を行わない。また、送信機２と受信機３も、互いに同期信号の送受信を行わない。なお、送信部２３が取り付けられているワールド座標系における位置は既知である。
【００４０】
送信情報生成部２１は、送信情報を生成して、生成した送信情報をエンコーダ２２に出力する。なお、送信情報には、送信機２を識別するための識別情報（ＩＤ）が含まれている。また、送信情報には、ビーコン座標を示す情報が含まれていてもよい。
【００４１】
エンコーダ２２は、送信情報生成部２１が出力する送信情報を、後述するようにエンコード処理して送信データを生成する。エンコーダ２２は、生成した送信データを送信部２３に出力する。なお、後述するように、送信データにおける１ビットは、例えば６単位（６つの所定時間）のＨ（ハイ）レベルとＬ（ロー）レベルによって構成されている。また、１セットのメインデータには、後述するようにスタートビットと、データビットと、パリティビットが含まれている。なお、単位および送信データの構成等については後述する。
【００４２】
送信部２３は、エンコーダ２２が出力する送信データに基づいて、Ｈレベルの信号に対して発光部２４を点灯するように制御し、Ｌレベルの信号に対して発光部２４を消灯するように制御することで、ビーコン信号を送信するように制御する。なお、送信部２３は、発光部２４に供給する電流値または電圧値を制御することで点灯と消灯を制御する。
【００４３】
発光部２４は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）であり、送信部２３の制御に応じて点灯と消灯を行うことで、ビーコンを送信する。なお、光源の波長は、例えば赤外線（ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｒａｙｓ））である。なお、光源の波長は赤外線に限らない。
【００４４】
受信機３は、受信したビーコン信号から送信情報を抽出する。また、受信機３は、複数の送信機２から受信したビーコン信号に基づいて、自己位置を求める。なお、受信機３は、各送信機２の位置情報を、ビーコン信号から取得してもよく、外部装置（不図示）から取得してもよく、予め地図データ記憶部３２８に記憶させておいてもよい。
【００４５】
撮影部３１は、露光制御部３２１の制御に応じて送信データを１単位のフレームレートで撮影を行い、撮影した画像を処理部３２に出力する。撮影部３１は、慣性センサ（不図示）、距離センサ（不図示）等を備えている。撮影部３１は、センサが検出した検出結果を自己位置演算部３２９に出力する。
処理部３２は、撮影された画像に対して画像処理を行って送信情報を抽出する。
【００４６】
露光制御部３２１は、撮影部３１の露光タイミングを制御する。なお、露光タイミングについては後述する。
【００４７】
画像処理部３２２は、撮影部３１が撮影した画像を取得し、取得した画像を記憶部３２３に記憶させる。画像処理部３２２は、取得した画像に対して画像処理を行う。なお、画像処理については後述する。画像処理部３２２は、画像処理した結果を判定部３２４と方向演算部３２７に出力する。画像処理部３２２が出力する結果には、カメラ座標におけるビーコン信号による輝点の座標（ｕ，ｖ）が含まれている。なお、撮影された画像等については後述する。
【００４８】
記憶部３２３は、撮影された画像を記憶する。記憶部３２３は、撮影された画像に含まれる各信号に対応する画素領域がＨレベルであるかＬレベルであるかを判定するための画像に対する閾値を記憶する。記憶部３２３は、送信情報のビットの判定に用いられる判定基準を記憶する。なお、判定基準については後述する。記憶部３２３は、画像処理に必要な情報を記憶する。記憶部３２３は、デコードに必要な情報を記憶する。
【００４９】
判定部３２４は、画像処理部３２２が出力する画像処理された画像に対して、記憶部３２３が記憶する閾値に基づいて、撮影された画像に含まれる各信号に対応する画素領域がＨレベルであるのかＬレベルであるのか判定する。判定部３２４は、判定した判定結果をデコーダ３２５に出力する。
【００５０】
デコーダ３２５は、記憶部３２３が記憶する判定基準に基づいて、ビットが“０”の発光パターンであるのか、“１”の発光パターンであるのか判定する。なお、“０”の発光パターンと“１”の発光パターンについては後述する。デコーダ３２５は、判定した結果に基づいて、ビーコン信号から情報を抽出する（デコードする）。デコーダ３２５は、抽出した情報を自己位置演算部３２９と接続部３３０に出力する。
【００５１】
ＣＡＬデータ記憶部３２６は、撮影部３１が有するレンズや撮像素子等の組み合わせに固有のキャリブレーションデータを記憶する。
【００５２】
方向演算部３２７は、ＣＡＬデータ記憶部３２６が記憶するキャリブレーションデータを用いて、画像処理部３２２が出力する画像処理された画像に基づいて、ビーコン信号が送信された方向を演算する。なお、方向の演算方法については後述する。方向演算部３２７は、演算した方向を示す方向情報を自己位置演算部３２９に出力する。なお、方向演算部３２７が出力する方向情報には、撮影部３１に対するビーコン信号の方向（方位角ω、仰角θ）が含まれている。
【００５３】
自己位置演算部３２９は、撮影部３１が出力する検出結果と、方向演算部３２７が出力する方向情報を取得する。自己位置演算部３２９は、検出結果と、方向情報と、接続部３３０が出力する地図情報を用いて、送信機２の自己位置を演算する。自己位置演算部３２９は、演算した位置を示す位置情報を接続部３３０に出力する。自己位置演算部３２９が出力する位置情報には、ワールド座標系における自己位置（ｘ，ｙ，ｚ，θｚ）が含まれている。なお、位置の演算方法については後述する。
【００５４】
接続部３３０は、例えば画像表示装置である。接続部３３０は、デコーダ３２５が出力する情報と、自己位置演算部３２９が出力する位置情報を移動経路動作計画部５３に出力する。接続部３３０は、移動経路動作計画部５３が出力する地図情報を自己位置演算部３２９に出力する。
【００５５】
［送信データの構成］
次に、送信データの構成について、図６〜図７を用いて説明する。
まず、本実施形態におけるビーコン信号の発光パターンを説明する。
図６は、本実施形態に係るビーコン信号の“０”と“１”の発光パターンを示す図である。図６において、横軸は経過時間であり、縦軸は信号のレベル（Ｈレベル、Ｌレベル）である。なお、“０”と“１”は、ビーコン信号におけるビットである。本実施形態では、図６に示すようにビットを発光部２４の発光時間の長短（光信号）で表現する。また、以下の説明では、１ビットは６単位の通信時間である。なお、１単位は、所定時間であり、図６においてｔｎ（ｎは１以上の整数）〜ｔｎ＋１の期間である。
【００５６】
時刻ｔ１〜ｔ７の期間の信号が“０”の発光パターンである。“０”の発光パターンは、時刻ｔ１〜ｔ３の期間が点灯（Ｈレベル）であり、時刻ｔ３〜ｔ７の期間が消灯（Ｌレベル）である。すなわち、“０”の発光パターンは、２単位時間が点灯であり、４単位時間が消灯である。
【００５７】
また、時刻ｔ１１〜ｔ１７の期間の信号が“１”の発光パターンである。“１”の発光パターンは、時刻ｔ１１〜ｔ１５の期間が点灯（Ｈレベル）であり、時刻ｔ１５〜ｔ１７の期間が消灯（Ｌレベル）である。すなわち、“１”の発光パターンは、４単位時間が点灯であり、２単位時間が消灯である。
【００５８】
このように、送信機２のエンコーダ２２は、“０”に対して“ＨＨＬＬＬＬ”に変換（エンコード）し、“１”に対して“ＨＨＨＨＬＬ”に変換（エンコード）する。そして、送信機２の送信部２３は、Ｈレベルに対して発光部２４を点灯するように制御し、Ｌレベルに対して発光部２４を消灯するように制御する。
【００５９】
なお、図６に示した例では、“０”と“１”の発光パターンがＨレベルから開始される例を説明したが、これに限らない。例えば、“０”の発光パターンがＬレベルから開始され、４単位の消灯後に２単位の点灯であってもよく、“１”の発光パターンがＬレベルから開始され、２単位の消灯後に４単位の点灯であってもよい。また、Ｈレベルが消灯であり、Ｌレベルが点灯であってもよい。
【００６０】
次に、ビーコン信号の構成例を説明する。
図７は、本実施形態におけるビーコン信号の構成例を示す図である。図７において、符号ｇ５が示す図は、ビーコン信号に対する発光部２４への制御電圧の測定値例を示している。また、符号ｇ７が示す図は、符号ｇ５のビーコン信号のうち、メインデータセットを示している。なお、図７において、横軸は経過時間であり、符号ｇ５の縦軸は信号レベル［Ｖ］であり、符号ｇ７の縦軸は信号レベル（ＨレベルとＬレベル）である。
【００６１】
図７に示すように、ビーコン信号のメインデータセットは、スタートビット（Ｓｔａｒｔ，Ｓ）と、データビット（Ｄａｔａ）と、パリティビット（Ｐａｒｉｔｙ，Ｐ）とで構成されている。図６のルールで作成されたデータビットは、“１”、“０”、“１”、“１”、“０”、“０”、“０”、“１”であり、パリティビットが“１”である。
【００６２】
スタートビットは、１ビット（６単位）であり、データビットの前に設けられている。また、スタートビットは、連続した消灯信号であり、図７に示す例では６単位の消灯である。
データビットは、スタートビットの後に連続して設けられ、例えば８ビット以上の情報を有する。なお、データビットには、エラー検出符号や、エラー訂正符号が含まれていてもよい。
パリティビットは、１ビット（６単位）であり、データビットに連続して設けられ、例えば奇数パリティである。パリティビットは、パリティ自身を含め、ビット全体で“１”の個数が奇数となるように設定されている。なお、６単位の場合の受信機３における露光については、図１０と図１１を用いて後述する。
なお、図７に示した例では、１ビットが６単位の例を示したが、１ビットは例えば６単位以下であってもよく、６単位以上であってもよい。
【００６３】
［サブデータセット］
次に、サブデータセットの例を説明する。
ビーコン信号は、図７に示したメインデータセットに加え、さらにメインデータセットに重畳されるサブデータセットを有している。図３を用いて説明したＭＡＰ  ＩＤは、例えばこのサブデータセットに記述されている。図８は、本実施形態に係るメインデータセットに重畳されるサブデータセットの例を示す図である。なお、図８に示す例では、メインデータの１ビット（６単位）に対し、サブデータは１ビット（６０単位）とする例である。
【００６４】
図８に示す例では、メインデータセットは、スタートビット（１ビット）、データビット（４８ビット）およびパリティビット（１ビット）の計５０ビットである。そして、データビットとパリティビットにサブデータが重畳されている。符号ｇ１１は、２ビット目のデータビットを拡大して示した図である。また、図８の例は、サブデータセットの重畳に、メインデータセットの正転＝１、反転＝０を用いた場合である。
【００６５】
まず、スタートビットは、１ビット＝サブデータの６０単位が全て点灯状態である。
次に、サブデータビットは、データビットが“１”の発光パターンである符号ｇ１２が正転であり、データビットが“０”の発光パターンである符号ｇ１３が逆転である。
そして、パリティビットは“０”の発光パターンであるので逆転である。
なお、スタートビットの６０単位の間は、メインデータの送信を不可とする。
【００６６】
図８に示したように、メインデータセットの正転と反転を繰り返し送信することで、メインデータにサブデータを重畳して連続送信するこができる。このサブデータセットに、例えば処理頻度の低い情報を割り当てることで、常時処理が必要な情報を、より高速に取得することが可能である。
【００６７】
なお、図８に示したデータビットのビット数や、サブデータの単位数は一例であり、これに限らない。また、サブデータセットの重畳は、メインデータセットの正転＝０、反転＝１であってもよい。また、サブデータの１ビットは、５０単位以下であってもよく、５０単位以上であってもよい。
【００６８】
［送信機の送信処理］
次に、送信機２が行う送信処理手順例を説明する。
図９は、本実施形態に係る送信機２が行う送信処理手順のフローチャートである。
【００６９】
（ステップＳ１）送信情報生成部２１は、送信情報を生成する。
【００７０】
（ステップＳ２）エンコーダ２２は、送信情報生成部２１が出力する送信情報をエンコード処理して送信データを生成する。なお、エンコーダ２２は、サブデータが含まれている場合、サブデータも含めてエンコード処理を行う。また、上述したように、送信データには、スタートビットとデータビットとパリティビットが含まれる。このため、エンコーダ２２は、エンコード処理の際、スタートビットをデータビットの前に付与し、さらにパリティビットを計算して、計算したパリティビットをデータビットの後に付与する。
【００７１】
（ステップＳ３）送信部２３は、エンコーダ２２が出力する送信データを基づいて、Ｈレベルのデータに対して発光部２４を点灯するように制御し、Ｌレベルのデータに対して発光部２４を消灯するように制御することで、ビーコン信号を送信するように制御する。
【００７２】
［受信機の画像処理］
次に、受信機３が行う画像処理について説明する。
図１０は、本実施形態に係る送信機からの光を含む画像を撮影部の全感度領域で撮影した画像例を示す図である。図１０において、符号ｇ１０１は、ビーコンの輝点の画像であり、符号ｇ１０２とｇ１０３はダウンライト照明による光の画像である。このように、受信機３が撮影した画像には、送信機２以外の他の光源による画像が撮影される場合がある。なお、図１０では、説明のために白と黒とを反転させている。
【００７３】
図１１は、本実施形態に係る光学系にフィルタ処理を行った後撮影した画像例を示す図である。なお、図１１に示す例は、図９に示した撮影された画像に対して、ＩＲ帯域を通過させるＢＰＦ（バンドパスフィルタ）を用いた後の画像である。すなわち、本実施形態では、撮影部３１が有する撮像素子の前段の光学系でＢＰＦをかけている。この理由は、撮影部３１が白黒の撮影装置の場合は、撮影後に輝度情報となってしまうためである。また、図１１では、説明のために白と黒とを反転させている。符号ｇ１２１は、ビーコン信号の輝点の画像であり、符号ｇ１２２とｇ１２３はダウンライト照明による光の画像である。このように、本実施形態では、ＢＰＦを用いることで、不要な可視光照明による画像を除去または減衰させることができ検出精度を向上させることができる。なお、処理部３２は、さらに例えばクラスタリング処理等を行って、面積が閾値以上の白領域の画像を抽出することで、符号ｇ１２２やｇ１２３の領域の画像を除去するようにしてもよい。
【００７４】
［受信機側の点灯と消灯の判定］
次に、消灯と点灯の判定例について、図１２〜図１４を用いて説明する。
図１２は、本実施形態に係る“０”の発光パターンにおける消灯と点灯の判定例を示す図である。図１３は、本実施形態に係る“１”の発光パターンにおける消灯と点灯の判定例を示す図である。図１４は、本実施形態に係る判定基準例を示す図である。図１２と図１３において、横軸は経過時間であり、縦軸は信号レベル（ＨレベルとＬレベル）である。
【００７５】
また、図１２と図１３において、符号ｇ２０１とｇ２２１は、発光部２４の点灯と消灯を表す。符号ｇ２０２とｇ２２２は、第１ケースにおける撮影装置の露光タイミングである。符号ｇ２０３とｇ２２３は、第２ケースにおける撮影装置の露光タイミングである。符号ｇ２０４とｇ２２４は、第３ケースにおける撮影装置の露光タイミングである。符号ｇ２０９と符号２２９が示す範囲は、ＨレベルとＬレベルの判定結果を示す。
【００７６】
なお、図１２と図１３は、露光時間が５／６単位の例である。この露光時間および露光タイミングは、受信機３の露光制御部３２１が制御する。また、発光部２４と撮影部３１のフレームレートの周波数のズレは、撮影部のレートを１００とすると９８．３３〜１０１．６６（±１．６６％）が許容される。ただし、図１２と図１３は、発光部２４と撮影部３１のフレームレートの周波数完全一致した場合の図である。
【００７７】
図１２と図１３の第１ケース〜第３ケースでは、５／６単位の露光時間のうち、１／６単位以上の入光があったらＨと判定する。
【００７８】
符号ｇ２０２とｇ２２２の第１ケースの場合は、発光部２４の立ち上がりタイミングと、露光時間の立ち上がりタイミングが一致している例である。符号ｇ２０２のように、第１ケースでは、“０”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が２個であり、消灯（Ｌレベル）が４個であると判定される。符号ｇ２２２のように、第１ケースでは、“１”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が４個であり、消灯（Ｌレベル）が２個であると判定される。
【００７９】
符号ｇ２０３とｇ２２３の第２ケースの場合は、発光部２４の立ち上がりタイミングと、露光時間の立ち上がりタイミングが２／６単位（１２０［ｄｅｇ］）進んでいる例である。符号ｇ２０３のように、第２ケースでは、“０”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が３個であり、消灯（Ｌレベル）が３個であると判定される。符号ｇ２２３のように、第２ケースでは、“１”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が５個であり、消灯（Ｌレベル）が１個であると判定される。
【００８０】
符号ｇ２０４とｇ２２４の第３ケースの場合は、発光部２４の立ち上がりタイミングと、露光時間の立ち上がりタイミングが４／６単位（２４０［ｄｅｇ］）進んでいる例である。符号ｇ２０４のように、第３ケースでは、“０”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が３個であり、消灯（Ｌレベル）が３個であると判定される。符号ｇ２２４のように、第３ケースでは、“１”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が５個であり、消灯（Ｌレベル）が１個であると判定される。
【００８１】
次に、記憶部３２３が記憶する判定基準について説明する。
なお、ここでは、説明が煩雑になることを避けるため、上述したサブデータ処理を除外してメインデータのデコード処理について説明する。
図１４に示すようにＨレベルの個数が０個の場合、受信機３のデコーダ３２５は、スタートビット（Ｓｔａｒｔ  ｂｉｔ）と見なす、または光量不足等によりＩＤ（識別情報）読み取りができない（不可）とみなす。Ｈレベルの個数が１個の場合、デコーダ３２５は、光量不足等によりＩＤ（識別情報）読み取りができない（不可）とみなす。また、Ｈレベルの個数が２個以上、３個以下の場合、デコーダ３２５は、“０”とみなす。Ｈレベルの個数が４個以上、５個以下の場合、デコーダ３２５は、“１”とみなす。Ｈレベルの個数が６個の場合、デコーダ３２５は、光量過剰等によりＩＤ（識別情報）読み取りができない（不可）とみなす、または発光部２４以外の光源であるとみなす。これらの判定基準は、受信機３の記憶部３２３が記憶している。なお、図１３に示した判定基準は、１ビットが６単位の場合である。このため、判定基準は、１ビットが６単位以外の場合、１ビットの単位数に合わせて設定される。
【００８２】
このように、第１ケース〜第３ケースの“０”の発光パターンと“１”の発光パターンは、図１３に示した判定基準に基づいて、“０”または“１”が適切に判定される。例えば奇数パリティと合わせ解読不能な信号列であることを識別する。
【００８３】
次に、受信機３が撮影した画像に対して行う処理例を説明する。
図１５は、本実施形態に係る撮影された画像に対して行う処理を説明するための図である。なお、図１５に示す例では、データビットが８ビットの例である。受信機３の撮影部３１は、発光パターンを、１ビットあたり６枚、１０（＝１＋８＋１）ビットに対して計６０枚撮影する。なお、図１５は白と黒とを反転してある。
また、符号ｇ３０１が示す領域の画像（０１〜０６）は、スタートビットの発光パターンを撮影した画像である。符号ｇ３０２〜ｇ３０９が示す領域の画像（０７〜１２、１３〜１８、１９〜２４、２５〜３０、３１〜３６、３７〜４２、４３〜４８、４９〜５４、５５〜６０）は、１ビット目〜８ビット目の発光パターンを撮影した画像である。
【００８４】
１単位目（０１）がＬ、２単位目（０２）がＬ、…、６単位目（０６）がＬである。このため、受信機３の判定部３２４は、１〜６単位をスタートビットであると判定する。
【００８５】
続けて、判定部３２４は、データビットの１ビット目の１単位目（０７）〜６単位目（１２）の順に判定する。判定部３２４は、ＨＨＨＨＬＬ、すなわちＨが４個のため“１”と判定する。
続けて、判定部３２４は、データビットの２ビット目の１単位目（０８）〜６単位目（１８）の順に判定する。判定部３２４は、ＨＨＬＬＬＬ、すなわちＨが２個のため“０”と判定する。
【００８６】
以下、判定部３２４は、３ビット目、…、８ビット目を順に判定する。
続けて、判定部３２４は、符号ｇ３１０の１単位目（５５）〜６単位目（６０）の順に判定する。判定部３２４は、ＨＨＨＨＬＬ、すなわちＨが４個のため“１”と判定する。なお、判定部３２４は、符号ｇ３１０に続いて、符号ｇ３０１のＬＬＬＬＬＬの発光パターン、すなわちスタートビットを受信した際、そのスタートビットの前のビットをパリティビットであると判定する。または、データビット長が予め決められている場合、判定部３２４は、所定のデータビットの後に付与されているビットをスタートビットであると判定する。
【００８７】
図１５に示したように、発光パターンが輝点（図１５では黒点）として連続画像に撮影されるため、処理部３２は、これらの画像に対してＨかＬかを判定した後、ビット毎に“０”か“１”を判定する。そして、受信機３の処理部３２は、判定結果を用いて、ビーコン信号に含まれるデータに対してデコードを行うことができる。
【００８８】
なお、上述したように、本実施形態では、送信機２は、送信機２のタイミングでビーコン信号を送信する。そして、受信機３は、送信機２からの同期信号を用いずに画像から送信データに対してデコードを行う。このように、受信機３が、送信機２からの同期信号を用いずに画像に対してデコードを行える理由は、上述したようにビーコン信号の信号列（メインデータセット）の構成を、１ビットを複数単位で構成し、ＨレベルとＬレベルの発光の組み合わせ（“０”の発光パターンをＨＨＬＬＬＬ、“１”の発光パターンをＨＨＨＨＬＬ）で定義したためである。また、受信機３が、送信機２からの同期信号を用いずに画像に対してデコードを行える理由は、データｎビットと、スタートビット（１ビット）とパリティビット（１ビット）で構成したためである。
なお、本実施形態の位置同定精度は、送信機２の設置数と受信機３の撮影部３１の画素数に依存するが、例えば２０ｃｍ以下が可能である。
【００８９】
［画像処理手順］
次に、受信機３の処理部３２が行う画像処理手順例を説明する。
図１６は、本実施形態に係る受信機３の処理部３２が行う画像処理手順のフローチャートである。
【００９０】
（ステップＳ１０１）撮影部３１は、露光制御部３２１の制御に基づいて撮影する。
【００９１】
（ステップＳ１０２）画像処理部３２２は、撮影された多値（例えばグレースケール、２５６階調）の画像を２値化する。
【００９２】
（ステップＳ１０３）画像処理部３２２は、２値化された画像に対してクラスタリング処理を行う。なお、画像処理部３２２は、クラスタリング処理を行うクラスタごとに画素数、縦横比および充填率等の属性を付加する。なお、画像処理部３２２は、例えば記憶部３２３が記憶する閾値以上の画素に対してクラスタリング処理を行う。
【００９３】
（ステップＳ１０４）画像処理部３２２は、クラスタリング処理を行った結果に基づいて、光源候補の領域の画像を抽出する。なお、画像処理部３２２は、ステップＳ１０３で付加した属性に基づいて光源候補を抽出する。
【００９４】
（ステップＳ１０５）画像処理部３２２は、系列で光源候補が蓄積されたら光源候補を追跡する。なお、画像処理部３２２は、追跡に必要なデータを記憶部３２３に記憶させる。例えば、画像処理部３２２は、例えば６フレーム後を探して近傍（例えば５画素×５画素）に類似の光源があれば同一の光源と仮定してその間の信号強度を抽出する。画像処理部３２２は、ＨレベルとＬレベルに不適切な強度であれば信号候補から外す。画像処理部３２２は、現時刻から後の時刻に見つかった光源を基準にしてその後の光源を探すことを光源が見つからなくなるまで繰り返す。
【００９５】
以下、判定部３２４は、画像処理された結果に基づいてＨレベルとＬレベルを判定する。そして、判定部３２４は、１ビットにおけるＨレベルの個数に基づいて“０”の発光パターンであるか“１”の発光パターンであるか判定する。続けて、デコーダ３２５は、画像処理部３２２が追跡した信号列について信号列の長さを検証し、必要に応じてエラー訂正もしくはエラー検出信号を利用して信号を補正して、送信情報を得る。
【００９６】
なお、上述した画像処理手順は一例であり、これに限らない。画像処理部３２２は、画像処理において、例えばエッジ検出、特徴量検出等の処理を行ってもよい。
【００９７】
［方向の演算方法］
次に、受信機３が行うビーコン信号の方向の演算方法について、図１７と図１８を用いて説明する。
図１７は、本実施形態に係る撮影された画像における座標を示す図である。図１７において、水平方向をＵ軸方向、垂直方向をＶ軸方向とする。符号ｇ４０１は、撮影された画像内のビーコン信号の輝点を表す。ビーコン信号の輝点の座標（ｕ，ｖ）を、以下、輝点座標という。
【００９８】
本実施形態では、受信機３の処理部３２は、輝点座標（ｕ，ｖ）からビーコン信号が送信された方向（方位角ω，仰角θ）を演算する。なお、方向演算部３２７は、ビーコン信号の方向を計算する際に、ＣＡＬデータ記憶部３２６が記憶するキャリブレーションデータを使用する。
【００９９】
図１８は、本実施形態に係るカメラ座標を示す図である。
図１８に示すように、カメラ座標の原点をカメラ光学中心とする。例として，複数のレンズからなる光学系においては物側主点とする。さらに、カメラ座標軸をＸｃ，Ｙｃ，Ｚｃとする。また、カメラ座標は、−Ｙｃ方向を撮影部３１前方とし且つ移動体前方とし、＋Ｚｃ方向を天井方向とする左手系とする。
【０１００】
輝点座標（ｕ，ｖ）（図１７）に対し、内部パラメータならびにレンズ歪みの補正データを使用することで，カメラ座標上の点に変換する。
ビーコン信号の輝点座標（ｕ，ｖ）と、ビーコン信号のカメラ座標系での座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）（以下、ビーコン座標ともいう）との関係は次式（１）で表される。
【０１０１】
【数１】
2020166458.tif 000003
【０１０２】
ただし、式（１）において、（ｆｘ，ｆｙ）はピクセル単位の焦点距離であり、（Ｃｘ，Ｃｙ）はピクセル単位の光学的中心（主点）であり、Ｓはスケールファクタである。カメラレンズの半径方向と円周方向の歪みが、このＸｃ，Ｙｃ，Ｚｃに反映されている。
半径方向の歪み係数ｋと円周方向の歪み係数ｐを用いて、カメラ座標系における拡張表記すると次式（２）のように表すことができる。
【０１０３】
【数２】
2020166458.tif 000004
【０１０４】
式（２）において、Ｘｃにおけるｘ’（１＋ｋ１ｒ２＋ｋ２ｒ４＋ｋ３ｒ６）の項と、Ｙｃにおけるｙ’（１＋ｋ１ｒ２＋ｋ２ｒ４＋ｋ３ｒ６）の項は、撮影部３１が有するレンズによる歪み成分の内、半径方向の歪みを表している。また、Ｘｃにおける｛２ｐ１ｘ’ｙ’＋ｐ２（ｒ２＋２ｘ’２）｝の項と、Ｙｃにおける｛ｐ１（ｒ２＋２ｙ’２）＋２ｐ２ｘ’ｙ’｝の項は、撮影部３１が有するレンズによる歪み成分の内、円周方向の歪みを表している。
【０１０５】
方向演算部３２７は、例えば規定画像や送信機２の配置パターンを用いたキャリブレーションターゲットによるカメラキャリブレーションを行う。そして、方向演算部３２７は、既知の座標に対応する理論上の撮像内座標と実際に撮影された座標とを比較してｋ値とｐ値を決定する。これにより、本実施形態によれば、レンズの歪みが算出されるカメラ座標に与える影響を除去することができるので、以降の自己位置算出を精度良く行うことができる。
カメラ座標系におけるビーコン信号の方向（方位角ω，仰角θ）は、次式（３）のように表すことができる。
【０１０６】
【数３】
2020166458.tif 000005
【０１０７】
［自己位置の演算方法］
次に、受信機３が行う自己位置の演算方法について、図１９〜図２１を用いて説明する。
図１９は、本実施形態におけるカメラ座標とワールド座標を示す図である。図１９では、２つの送信機２ａ，２ｂを用いて説明する。（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）がワールド座標系であり、（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）がカメラ座標系である。符号ｇ４２１は、カメラ座標系における送信機２ａの座標（Ｘ１ｃ，Ｙ１ｃ，Ｚ１ｃ）、ワールド座標系における送信機２ａの座標（Ｘ１ｗ，Ｙ１ｗ，Ｚ１ｗ）を表している。符号ｇ４２２は、カメラ座標系における送信機２ｂの座標（Ｘ２ｃ，Ｙ２ｃ，Ｚ２ｃ）、ワールド座標系における送信機２ｂの座標（Ｘ２ｗ，Ｙ２ｗ，Ｚ２ｗ）を表している。また、ワールド座標系におけるカメラ座標系の原点Ｏｃの座標を（ｔ１，ｔ２，ｔ３）とする。
【０１０８】
式（１）で演算したカメラ座標系におけるビーコン座標と、既知のワールド座標系におけるビーコン座標を複数使用すると、回転行列と併進行列を求められる。従って、ワールド座標系を使用した既知の地図上での自己位置を算出することができる。
【０１０９】
ここで、カメラ座標系からワールド座標系への変換は、３次元アフィン変換により行う。この変換に使用される変換行列の各値は、参照するビーコン信号を必要数確保すれば算出可能である。しかしながら、実施形態では位置同定に必要な，Ｘ，Ｙ，θｚのみに限定し、他のパラメータはセンサからの入手や固定値とした。
ワールド座標とカメラ座標との関係は、要素ｒｎｍからなる回転行列と、要素ｔｎからなる併進行列を用いて、次式（４）のように表すことができる。
【０１１０】
【数４】
2020166458.tif 000006
【０１１１】
回転行列要素であるｒ１１〜ｒ３３は、カメラ座標がワールド座標系に対して，Ｘｗ軸周りにα、Ｙｗ軸周りにβ、Ｚｗ軸周りにγ回転しているとした場合の変数であるとする。
ここでαとβは、例えば移動体や撮影部３１に内蔵された慣性センサの、重力に対する値を用いて取得することができる。また、ｔ３も、床面との距離センサより取得可能である。
この結果、位置同定のために求めなければならない変数は、ｔ１（Ｘ），ｔ２（Ｙ）と、Ｚｗ軸周りの回転角度γ（θＺ）となる。
ここで、ワールド座標系におけるビーコン座標は既知であるため、複数の送信機２を用いて連立方程式を解き，撮影部３１の撮影位置と方向を得ることができる（自己位置と方向の同定）。
【０１１２】
図２０は、天井に取り付けられている複数の送信機２からの光を撮影した際の画像のイメージ図である。符号ｇ４３１が示す領域は、撮影部３１によって撮影された画像である。符号ｇ４３３が示す領域は、送信機２が天井に取り付けられている部屋の外形を示している。また、符号ｇ４４１〜ｇ４４５は、各送信機２が送信したビーコン信号を示している。また、受信機３は、受信した送信データに対してデコードを行い、符号ｇ４４１の送信機２のＩＤ（識別情報）がＩＤ１、符号ｇ４４２の送信機２のＩＤがＩＤ２、符号ｇ４４３の送信機２のＩＤがＩＤ３、符号ｇ４４４の送信機２のＩＤがＩＤ４を得る。図２０の例では、撮影範囲以外であったため、受信機３は、符号ｇ４４５のＩＤを取得できていない。
【０１１３】
上述したように、各送信機２のワールド座標系における位置は既知である。そして、受信機３は、ビーコン信号を受信できた送信機２のＩＤを送信データから取得し、かつ方向を演算して求める。さらに、複数の送信機２の位置から、自己位置を同定する。この結果、図２０に示すように、ワールド座標系における受信機３の位置が同定される。なお、図２０において、紙面の上側を受信機３の後方（ＲＥＡＲ）とし、紙面の下側を受信機３の前方（ＦＲＯＮＴ）とする。
【０１１４】
受信機３は、図２１に示すように、同定した自己位置を地図上の座標に変換する。図２１は、本実施形態に係る地図上の自己位置を示す図である。図２１において、横軸はＸ軸であり、縦軸はＹ軸である。また、図２１に示す例は、４つの送信機２を撮影して、ＩＤを取得できた場合の例である。なお、ＩＤが５の送信機２（図２０の符号ｇ４４５）は、撮影範囲外であったため撮影できていない。図２１に示す例の自己位置は、例えばＸｗ＝２８５５、Ｙｗ＝３１４０、θｚ＝３０３度である。
【０１１５】
このように、本実施形態によれば、受信機３を起動して画像を撮影すれば即時に自己位置の座標と向きが得られる。また、本実施形態によれば、図２１に示すように送信機２のＩＤに紐付けた地図を得ることができる。
【０１１６】
［位置同定の処理手順］
次に、受信機３が行う位置同定の処理手順例を説明する。
図２２は、本実施形態に係る受信機３が行う位置同定の処理手順のフローチャートである。
【０１１７】
（ステップＳ２０１）撮影部３１は、露光制御部３２１の制御に応じて撮影する。
（ステップＳ２０２）画像処理部３２２は、撮影された画像に対して画像処理（図１６のステップＳ１０２〜Ｓ１０５）の処理を行う。
【０１１８】
（ステップＳ２０３）判定部３２４は、画像処理部が出力する情報に基づいて、判定処理を行って、ビーコン信号による画像を確定する。続けて、デコーダ３２５は、ビーコン信号からＩＤを含む送信データを抽出する。これにより、デコーダ３２５は、ビーコン信号のＩＤを確定する。
【０１１９】
（ステップＳ２０４）方向演算部３２７は、画像処理部が出力する情報と、ＣＡＬデータ記憶部３２６が記憶するキャリブレーション情報と、上述した式（１）、式（２）を用いて、カメラ座標系におけるビーコン信号の位置（ビーコン座標）を確定する。続けて、方向演算部３２７は、画像処理部が出力する情報を用いて、上述した式（３）によってビーコン信号の方向（撮影部３１から見た送信機２の方向）を演算する。
【０１２０】
（ステップＳ２０５）自己位置演算部３２９は、デコーダ３２５が出力する送信データを取得する。続けて、自己位置演算部３２９は、ＩＤを２つ以上検出できたか否かを判別する。自己位置演算部３２９は、ＩＤを２つ以上検出できたと判別した場合（ステップＳ２０５；ＹＥＳ）、ステップＳ２０６の処理に進める。自己位置演算部３２９は、ＩＤを２つ以上検出できていないと判別した場合（ステップＳ２０５；ＮＯ）、ステップＳ２０１の処理に戻る。
【０１２１】
（ステップＳ２０６）自己位置演算部３２９は、撮影部３１が出力する検出結果と、方向演算部３２７が出力する方向情報を取得する。続けて、自己位置演算部３２９は、検出結果と、方向情報と、接続部３３０が出力する地図情報を用いて、上述した式（４）によって送信機２の自己位置を演算して同定する。
【０１２２】
以上のように、本実施形態では、測位のための基準となるビーコン信号に点光源の光信号を使用した。本実施形態のビーコン信号は、ユニークなＩＤ（識別情報）を持ち、既知の座標に複数設置される。本実施形態では、撮影部３１によりビーコン信号を撮影することで、各ビーコン信号の識別と撮影部３１からの方位を取得するようにした。そして、本実施形態では、この撮影データと既知のビーコン信号の座標データ（ビーコン座標）から現在の自己位置（カメラ撮影位置）を推定するようにした。
【０１２３】
本実施形態によれば、ビーコン信号に光を使用することにより、鏡面以外では電波のようなマルチパスの影響がないため、設置後の設置環境個別のキャリブレーションが不要である。また、本実施形態によれば、電波の様に他の機器との干渉やノイズの影響を受けにくい。
【０１２４】
［地図情報、移動経路、停止位置、待機位置、目的位置、自由走行範囲］
次に、地図情報、移動経路、停止位置、待機位置、目的位置、自由走行範囲について、図２３と図２４を参照して説明する。
図２３は、本実施形態に係る地図情報、移動経路、停止位置、待機位置、目的位置、自由走行範囲の例を示す図である。
符号ｇ５００は、建屋構造体のＣＡＤデータに基づいて作成された地図情報であり、管理システム６の表示部６５に表示される画像でもある。なお、地図情報には、無人搬送車５の自己位置は含まれていない。
符号ｇ５３１は、地図の原点（０，０，０）を示す。また、符号ｇ５４１は、壁や仕切りを示す。
【０１２５】
黒で塗りつぶした符号ｇ５３１等の黒い丸印は、送信機２を示す。図２３に示すように、送信機２は、建屋の例えば天井に複数個設置されている。この設置位置（ビーコン座標）は、原点に対する位置として設定されている。
【０１２６】
符号ｇ５０１、ｇ５０７、およびｇ５１１は、例えば動作開始位置であり待機位置でもある。
符号ｇ５０２、ｇ５０３、ｇ５１２およびｇ５１３は、停止位置である。
【０１２７】
符号ｇ５０４、およびｇ５１４は、移動経路である。なお、符号ｇ５０４の移動経路は例えば第１の無人搬送車５の移動経路であり、符号ｇ５１４の移動経路は例えば第２の無人搬送車５の移動経路である。
【０１２８】
符号ｇ５０５、ｇ５０８、およびｇ５１５は、自己位置（含む方向）を示している。
符号ｇ５０６およびｇ５１６は、自由走行範囲であり、例えば無人搬送車４同士のすれ違いや障害物回避のためにルート設定可能な範囲である。
【０１２９】
図２４は、レイアウト変更に伴う移動経路の変更例を示す図である。図２４に示す例は、例えばレイアウト変更に伴って、作業者が図２３の符号ｇ５０４の移動経路の一部を、符号ｇ５６１から符号ｇ５６２へ変更した例である。このような変更を、作業者は、表示部６５に表示された地図上で、作業者が操作部６４を操作して設定する。また、符号ｇ５６４は、図２３の移動経路ｇ５０４の一部（符号ｇ５０２〜ｇ５６３の間）を廃止した例を示している。
【０１３０】
上述したように、停止位置、待機位置、目的位置および自由走行範囲は、作業者（利用者）によって設定される。また、自己位置は、無人搬送車５の受信機３が演算して求めた情報である。地図情報は、管理システム６が記憶する情報である。また、移動経路は、表示部６５に表示された地図上で、作業者が操作部６４を操作して設定する。
【０１３１】
本実施形態では、送信機２からのビーコン信号を用いたので、従来のように床に無人搬送車５を誘導するための磁気テープを施設する必要が無いため、長期運用による誘導部材の劣化が生じない。
また本実施形態によれば、自由走行範囲を設定できるので、この領域は自由経路走行となり複線経路設定不要となる。
さらに、本実施形態によれば、レイアウト変更等があった場合でも、従来のように磁気テープの施設を変更する必要が無く、地図上の移動経路の修正のみで容易に変更可能である。
【０１３２】
［無人搬送車の処理例］
次に、無人搬送車５が行う処理例を説明する。
図２５は、本実施形態に係る無人搬送車５が行う処理手順のフローチャートである。
【０１３３】
（ステップＳ５０１）無人搬送車５は、作業者の操作に応じて、無人搬送車５をオン状態に設定し、受信機３と通信部５２をオン状態にする。
【０１３４】
（ステップＳ５０２）無人搬送車５の移動経路動作計画部５３は、管理システム６から地図情報を取得する。なお、取得の際、無人搬送車５は、管理システム６に対して地図情報の送信をリクエストする指示を送信するようにしてもよい。また、無人搬送車５は、最新の地図情報を取得できない場合、過去に取得した地図情報や予め記憶している地図情報を用いてもよい。
【０１３５】
（ステップＳ５０３）移動経路動作計画部５３は、管理システム６から目的位置等を含む指示情報を取得する。なお、取得の際、無人搬送車５は、管理システム６に対して指示情報の送信をリクエストする指示を送信するようにしてもよい。このように、移動経路動作計画部５３は、少なくとも目的位置を取得する。なお、移動経路動作計画部５３は、待機位置、停止位置等も取得するようにしてもよい。
【０１３６】
（ステップＳ５０４）移動経路動作計画部５３は、指示情報に目的位置が含まれているか否かを判別する。移動経路動作計画部５３は、指示情報に目的位置が含まれていると判別した場合（ステップＳ５０４；ＹＥＳ）、ステップＳ５０６の処理に進める。移動経路動作計画部５３は、指示情報に目的位置が含まれていないと判別した場合（ステップＳ５０４；ＮＯ）、ステップＳ５０５の処理に進める。
【０１３７】
（ステップＳ５０５）移動経路動作計画部５３は、無人搬送車５の運行を終了し、受信した指示情報に含まれる停止位置か待機位置に停止させる。処理後、移動経路動作計画部５３は、運行処理を終了する。
【０１３８】
（ステップＳ５０６）移動経路動作計画部５３は、送信機２のビーコン信号を撮影してビーコン信号を取得する。続けて、移動経路動作計画部５３は、ビーコン信号を撮影した画像に基づいて送信機２のＩＤを取得する。続けて、移動経路動作計画部５３は、取得したＩＤと、管理システム６から取得した地図情報に含まれるＩＤと座標に基づいて、ステップＳ２０１〜Ｓ２０６（図２２）のように現在位置を同定する。なお、無人搬送車５は、同定した現在位置を自己位置情報として管理システム６に送信する。
【０１３９】
（ステップＳ５０７）移動経路動作計画部５３は、取得した指示方法と地図情報と現在位置に基づいて、現在位置から目的位置までの移動経路を演算する。
【０１４０】
（ステップＳ５０８）移動経路動作計画部５３は、計算した経路に基づいて駆動指示を生成し、生成した駆動指示によって駆動部５４を駆動して移動経路上を移動する。
【０１４１】
（ステップＳ５０９）移動経路動作計画部５３は、センサ５１が出力する検出結果を取得する。続けて、移動経路動作計画部５３は、取得した検出結果に基づいて障害物の有無と障害物の位置を取得する。なお、センサ５１が障害物センサの場合、センサ５１は障害物から所定の範囲に達した際に検出結果を移動経路動作計画部５３に出力する。
【０１４２】
（ステップＳ５１０）移動経路動作計画部５３は、センサ５１から取得した検出結果と地図情報とを比較して、経路上に新たな障害物があるか否かを判別する。移動経路動作計画部５３は、経路上に新たな障害物があると判別した場合（ステップＳ５１０；ＹＥＳ）、ステップＳ５１１の処理に進める。移動経路動作計画部５３は、経路上に新たな障害物がないと判別した場合（ステップＳ５１０；ＮＯ）、ステップＳ５０６の処理に戻る。
【０１４３】
（ステップＳ５１１）移動経路動作計画部５３は、ステップＳ５０６と同様にビーコン信号を取得して現在位置を同定する。なお、無人搬送車５は、新たな障害物の位置を管理システム６に送信するようにしてもよい。また、無人搬送車５は、同定した現在位置を自己位置情報として管理システム６に送信する。続けて、移動経路動作計画部５３は、ステップＳ５０９で取得した障害物の位置を避けるように、現在位置から目的位置までの移動経路を再演算して変更する。
【０１４４】
（ステップＳ５１２）移動経路動作計画部５３は、現在位置が、指示情報に含まれている目的位置と一致するか否かを判別する。移動経路動作計画部５３は、現在位置が目的位置と一致すると判別した場合（ステップＳ５１２；ＹＥＳ）、ステップＳ５１３の処理に進める。移動経路動作計画部５３は、現在位置が目的位置と一致しないと判別した場合（ステップＳ５１２；ＮＯ）、ステップＳ５０８の処理に戻す。
【０１４５】
（ステップＳ５１３）移動経路動作計画部５３は、無人搬送車５の運行を終了し、受信した指示情報に含まれる目的位置に停止させる。処理後、移動経路動作計画部５３は、運行処理を完了し、ステップＳ５０３の処理に戻す。
【０１４６】
なお、無人搬送車５は、図２３と図２４に示したように、同じ敷地内を複数走行していてもよい。この場合、各無人搬送車５は、図２５の処理を行う。
また、図２５を用いて説明した処理は一例であり、これに限らない。例えば、ステップＳ５０３とＳ５０３は同時であっても処理手順が逆であってもよい。
【０１４７】
また、上述した例では、移動計画を無人搬送車５が演算する例を説明したが、移動計画を管理システム６が演算して各無人搬送車５へ送信するようにしてもよい。
例えば無人搬送車５の運行計画を、上位システムである管理システム６が管理するが、無人搬送車５に対して目的地や走行・待機指令だけでなく、各無人搬送車５の経路計算まで行って、無人搬送車５に対し逐次動作指示（直進１０ｍ，右折６０ｄｅｇ等）を行ってもよい。
【０１４８】
なお、常設装置へのアプローチ、例えば無人搬送車５に対する充電ステーションへの位置決めや、高い精度が要求されるトロリーとの自動連結などは、従来の磁気誘導を併用し精度を高めるようにしてもよい。または誘導レールの設置などで、物理的に位置決めしてもよい。
【０１４９】
以上のように、本実施形態では、送信機２からのビーコン信号を用いることで、軌道タイプに変えて無軌道タイプを採用、誘導テープの施工や維持管理の手間を省くようにした。
また本実施形態では、天井に設置された発光源（送信機２）と受信機３（撮影部３１、処理部３２）によるシステムを使用するようにした。
また本実施形態では、各無人搬送車５は、ビーコン座標や移動経路，目的位置候補などが示された独自地図を持っており、目的位置の指示を上位の管理システム６から受けて自律的に走行するようにした。
また本実施形態では、地図情報を管理システム６で管理し、必要時（例えば無人搬送車５の起動時）に自動で無人搬送車５内が記憶する地図情報を更新するようにした。
【０１５０】
これにより、本実施形態によれば、経路の無軌道化により、管理システム６上で容易に経路や目的位置等の変更が可能となる。この結果、本実施形態によれば、任意のタイミングで、例えば工程変更に合わせ日に何度でも自由に経路切り替えができる。また本実施形態によれば、稼働エリア内を自由に移動できることから、ループ軌道や複線の設定を行わなくても、複数台のすれ違いなどの自律的な経路移動による同時稼働が可能である。
【０１５１】
ここで、特許文献１と特許文献２に記載の技術では、磁気テープや反射板が床に設置されているため、自身や他の車両や作業者の歩行によっての劣化を免れない。また、特許文献２に記載の技術では、無人搬送車と反射板間に障害物が多く存在するような環境での稼働が困難であった。
これに対して本実施形態によれば、磁気テープを用いないで光信号を用いるようにしたので、無人搬送車５や作業者に移動による劣化が発生しない。また、本実施形態によれば、無軌道走行のための反射板を用いず、送信機２を例えば天井に設置するため、自己位置認識にＬＲＦ（Ｌａｓｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｆｉｎｄｅｒ；レーザー測距器）と反射板の組み合わせの側方測距に較べ遮蔽物が少ない。
【０１５２】
無軌道化のための自己位置認識システムには電波式がある。しかしながら、電波式では初期キャリブレーションが複雑な点と、受信条件が悪化した場合、誤った位置情報を出力する可能性があり工場で稼働する無人搬送車システムには不適である。
これに対して本実施形態によれば、光学式を用いたため、キャリブレーション不要であり送信機２が遮蔽された場合、測位不能で停止させることができるので、無人搬送車の経路逸脱の危険を避けることができる。
【０１５３】
なお、本発明における無人搬送車システム１の機能の全てまたは一部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより無人搬送車システム１が行う処理の全てまたは一部を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１５４】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【０１５５】
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１…無人搬送車システム、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・…送信機、３…受信機、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，・・・…送信情報生成部、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，・・・…エンコーダ、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，・・・…送信部、２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，・・・…発光部、３１…撮影部、３２…処理部、３２１…露光制御部、３２２…画像処理部、３２３…記憶部、３２４…判定部、３２５…デコーダ、３２６…、ＣＡＬデータ記憶部、３２７…方向演算部、３２９…自己位置演算部、３３０…接続部、５…無人搬送車、５１…センサ、５２…通信部、５３…移動経路動作計画部、５４…駆動部、６…管理システム、６１…地図データ記憶部、６２…管理部、６３…通信部、６４…操作部、６５…表示部
【図１】
2020166458.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020166458.tif 000012
【図７】
2020166458.tif 000013
【図８】
2020166458.tif 000014
【図９】
2020166458.tif 000015
【図１０】
2020166458.tif 000016
【図１１】
2020166458.tif 000017
【図１２】
2020166458.tif 000018
【図１３】
2020166458.tif 000019
【図１４】
2020166458.tif 000020
【図１５】
2020166458.tif 000021
【図１６】
2020166458.tif 000022
【図１７】
2020166458.tif 000023
【図１８】
2020166458.tif 000024
【図１９】
2020166458.tif 000025
【図２０】
2020166458.tif 000026
【図２１】
2020166458.tif 000027
【図２２】
2020166458.tif 000028
【図２３】
2020166458.tif 000029
【図２４】
2020166458.tif 000030
【図２５】
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