(57)【要約】【課題】移動物体の侵入を監視するエリアを簡便且つ任意に設定することが可能な、移動物体の侵入監視装置及びその方法を提供すること。【解決手段】本発明の移動物体の侵入監視装置は、空間上に任意の仮想平面を設定する、仮想平面設定手段と、前記仮想平面上の任意の領域を監視範囲として設定する、監視範囲設定手段と、移動物体に取り付けられるセンサから受信した測位情報を前記仮想平面上に投影して仮想平面上の投影位置を算出する、投影手段と、前記測位情報及び投影位置に基づいて前記監視範囲への移動物体の侵入の有無を判定する侵入判定手段と、を少なくとも具備して構成する。【選択図】図１
2010066804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間上に任意の仮想平面を設定する、仮想平面設定手段と、
前記仮想平面上の任意の領域を監視範囲として設定する、監視範囲設定手段と、
移動物体に取り付けられたセンサから受信した測位情報を前記仮想平面上に投影して仮想平面上の投影位置を算出する、投影手段と、
前記測位情報及び投影位置に基づいて前記監視範囲への移動物体の侵入の有無を判定する侵入判定手段と、を少なくとも具備してなる、
移動物体の侵入監視装置。
【請求項２】
前記侵入判定手段が、前記投影位置が前記監視範囲内に有るか否かの検出結果、並びに前記投影位置と前記センサとの間の距離情報に基づいて、前記監視範囲への移動物体の侵入の有無を判定することを特徴とする、請求項１に記載の移動物体の侵入監視装置。
【請求項３】
空間上に任意の仮想平面を設定するステップと、
前記仮想平面上の任意の領域を監視範囲として設定するステップと、
移動物体の測位情報を前記仮想平面上に投影して仮想平面上の投影位置を算出し、
前記測位情報及び投影位置に基づいて前記監視範囲への移動物体の侵入の有無を判定するステップと、を少なくとも有する、
移動物体の侵入監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、移動物体の侵入監視装置及びその方法に関し、特に重機などの移動に際し、制限エリアへの当該重機の侵入を監視するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
施工現場近くに重要施設（鉄道、高圧線、空港）などがある場合、重機などの稼働エリアを制限し、安全に配慮しながら施工を行うことが一般的である。
【０００３】
そのような場合、制限エリアの境界に何らかの装置（カメラ、超音波、レーザなど）を設置して監視を行うが、当該装置を設置するための場所の確保が必要となり、また、制限エリアを上空の何もない場所に設定したい場合には、当該制限エリアの近傍に前記監視装置を設置することができないという問題がある。
【０００４】
特許文献１にはＧＰＳを利用した監視域内の移動体の安全管理システムに係る発明であって、監視域内の重機及び作業員等にＧＰＳ測位装置を取り付け、移動体の接近検知域相互間の交差を交差検出手段により検出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１６００６８号公報
【０００５】
ＧＰＳ等の測位センサを用いた制限エリアへの侵入監視は、制限エリアの三次元情報をメッシュ状にブロック化するなどして予め設定しておく必要がある。しかし、この場合制限エリアが地面に対して水平又は垂直の場合には設定できるが、制限エリアが斜めに傾斜している場合には設定が複雑となり、容易に実施することが困難となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、移動物体の侵入を監視するエリアを簡便且つ任意に設定することが可能な、移動物体の侵入監視装置及びその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】
前記目的を達成すべく、本願発明は、空間上に任意の仮想平面を設定する、仮想平面設定手段と、前記仮想平面上の任意の領域を監視範囲として設定する、監視範囲設定手段と、移動物体に取り付けられたセンサから受信した測位情報を前記仮想平面上に投影して仮想平面上の投影位置を算出する、投影手段と、
前記測位情報及び投影位置に基づいて前記監視範囲への移動物体の侵入の有無を判定する侵入判定手段と、を少なくとも具備してなる、移動物体の侵入監視装置を提供することをその要旨とする。
【０００８】
また、前記発明において、前記侵入判定手段が、前記投影位置が前記監視範囲内に有るか否かの検出結果、並びに前記投影位置と前記センサとの間の距離情報に基づいて、前記監視範囲への移動物体の侵入の有無を判定することにより、移動物体の侵入を監視することを特徴とする。
【０００９】
また、本願発明は、空間上に任意の仮想平面を設定するステップと、前記仮想平面上の任意の領域を監視範囲として設定するステップと、移動物体の測位情報を前記仮想平面上に投影して仮想平面上の投影位置を算出し、前記測位情報及び投影位置に基づいて前記監視範囲への移動物体の侵入の有無を判定するステップと、を少なくとも有する、移動物体の侵入監視方法を提供することをその要旨とする。
【００１０】
前記の各発明において、仮想平面の設定数に制限はなく、三次元空間上にあらゆる平面（水平面、垂直面、任意の傾斜面など）を設定してもよい。
また、本願発明における移動物体には、重機等の機材に限らず、人間や他の動物等も含まれる。例えば、移動物体を人間とした場合、作業員の立ち入り禁止エリアへの侵入に応用することができ、移動物体を人間や重機の組み合わせとした場合、作業員と重機との接近を防止するための監視装置として応用することも可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、下記の効果のうち、少なくとも何れか一つを得ることができる。
（１）移動物体の侵入を監視するエリアを任意の仮想平面で設定することができ、侵入を制限する領域（侵入禁止エリア）の細かな設定がより容易に実行できる。
（２）従来の監視システムと比較して複雑な計算式を用いることなく移動物体の侵入を監視できるため、簡易な設備で監視を行うことが可能となる。
（３）移動物体のセンサの位置から仮想平面への投影位置までの距離と、投影位置が監視範囲内に有るか否かを複合的に判定することで、より精度の高い侵入監視が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本願発明を以下の実施例に基づいて説明する。
ただし、以下の説明はあくまで一実施例であって、本願発明の範囲を本実施例の内容に制限することを目的とするものではない。
【実施例】
【００１３】
本実施例では、三次元空間上に二つの仮想平面を設定する場合の移動物体の侵入監視装置及び侵入監視方法について説明する。
【００１４】
＜１＞全体構成
図１は、本発明の侵入監視装置１の概略図である。
侵入監視装置１は、予備段階として仮想平面上に設定された監視範囲を空間内に予め設定しておき、移動物体２に取り付けられたセンサ３から受信した測位座標情報とシステム上で設定された監視範囲に基づいて、移動物体２が当該監視範囲によって設定された侵入禁止エリア内に侵入したかどうかを判定するものである。
図１においては、センサ３にＧＰＳを用い、侵入監視装置との情報の送受信に衛星４による無線通信を用いているが、その他の測位センサ（自動追尾式ＴＳ、無線ＬＡＮ網、ＰＨＳ網、又は携帯電話網を利用した測位センサ）、並びに周知の有線・無線通信網を用いた情報の送受信を用いることもできる。
【００１５】
＜２＞侵入監視装置の構成
次に、侵入監視装置１の構成を図１を参照しながら説明する。
侵入監視装置１は、ＰＣなどの一般的な情報処理装置によって構成され、キーボードや、マウスなどの入力装置と、ディスプレイなどの出力装置と、空間上に任意の仮想平面を設定する、仮想平面設定手段１１と、前記仮想平面上の任意の領域を監視範囲として設定する、監視範囲設定手段１２と、移動物体に取り付けられるセンサから受信した測位情報を前記仮想平面上に投影して仮想平面上の投影位置を算出する、投影手段１３と、前記測位情報及び投影位置に基づいて前記監視範囲への移動物体の侵入の有無を判定する侵入判定手段１４と、を少なくとも有する。
【００１６】
＜３＞事前設定
侵入監視装置１の事前設定について説明する。
図２は、監視範囲を設定するための情報処理を示すフローチャートである。
侵入監視装置１は、ユーザからの入力に基づき、現場を再現した三次元空間上に仮想平面を設定する（ｓ１００）。その後、ユーザからの入力に基づき、前記仮想平面上に移動物体の侵入を検知する監視範囲を設定する（ｓ１１０）ことにより、三次元空間上に移動物体の侵入を検知するための境界を設定するものである。。
【００１７】
＜３−１＞仮想平面の設定方法
仮想平面設定手段１１による仮想平面の設定方法について説明する。
仮想平面設定手段１１は、ユーザからの入力によって設定された任意の三点に基づき、当該三点から特定される平面を仮想平面として設定する。
図３は、仮想平面の設定イメージ図である。
本実施例における仮想平面の設定は、三次元空間上に二つの仮想平面（第一仮想平面５、第二仮想平面６）を設定することにより行われる。
第一仮想平面５は、地面と水平な面との間で鋭角を形成するように傾斜させた平面であり、第二仮想平面６は、地面と水平な面との間で垂直に傾斜させた平面である。
【００１８】
＜３−２＞第一仮想平面の設定例
図４は、第一仮想平面５を算出するためのイメージ図である。
三次元上の仮想平面は、平面上の三点を求めることにより設定できる。
第一仮想平面５は、地面と水平な面に対して鋭角を形成するように傾斜させた平面であるため、地上で高さが同じになる任意の二点であるＡ点、Ｂ点で測定し、次に傾き方向に高さが既知なＣ点で測定する。
それぞれの測定値に既知の高さ座標を与えることにより、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’点を求める。この三点から下記の平面方程式が求まる。
【００１９】
【数１】
2010066804.tif 000003
【００２０】
＜３−３＞第二仮想平面の設定例
図５は、第二仮想平面６を算出するためのイメージ図である。
第二仮想平面６は、地面と水平な面に対して垂直に傾斜させた平面であるため、地面と交わる垂直平面上の２点Ａ，Ｂの座標とその直上にあるＣ点の座標を定義することにより、垂直平面が求まる。
【００２１】
＜３−４＞監視範囲の設定例
監視範囲設定手段１２による監視範囲の設定方法について、図３を参照しながら説明する。監視範囲設定手段１２は、仮想平面上の複数且つ任意の点をユーザからの入力によって設定し、当該複数の点を直線で連結した領域を監視範囲として設定する。本実施例では、第一仮想平面５上に設定された領域が、第１監視範囲５１、第二仮想平面６上に設定された領域が、第２監視範囲６１として設定されている。
【００２２】
＜４＞移動物体の侵入監視手順
図６は、移動物体２の侵入を感知するための情報処理を示すフローチャートである。
侵入監視装置１は、移動物体２に取り付けられたセンサ３から送信された測位情報を受信する（ｓ２００）と、当該測位情報から前記仮想平面上の投影点を算出する（ｓ２１０）。また、前記算出した投影点と、センサの測位情報に基づいてセンサと仮想平面との距離を算出する（ｓ２２０）。
次に、前記投影点が仮想平面上の監視範囲上に有るか否かの情報、並びにセンサ３と前記投影点との距離に基づき、進入禁止エリアへの移動物体の侵入の有無を判定（ｓ２３０）し、警報機に指令を通知する（ｓ２４０）。前記一連の情報処理を行うことにより、移動物体２の侵入をリアルタイムで検出するものである。
【００２３】
＜４−１＞仮想平面上への投影点の算出
前記監視範囲の設定後は、移動物体２に取り付けたセンサ３からの測位座標を受信し、当該測位情報と前記仮想平面の情報に基づいて、センサ３の仮想平面上の投影点を算出する。仮想平面への投影は、設定された仮想平面毎に行うことができる。
移動物体２に取り付けたセンサ３からの測位座標をｐ0（ｘ0，ｙ0，z0）とし、平面方程式をａ・ｘ＋ｂ・ｙ＋ｃ・ｚ＋ｄ＝０とした時の、当該測位座標を平面投影した座標は、以下の式により求まる。
【００２４】
【数２】
2010066804.tif 000004
【００２５】
＜４−２＞投影点までの距離の算出
図７は、センサと平面投影上の位置との距離を示す図である。
上記の式により求めた第一仮想平面５上の投影点５２の座標とセンサ３からの測位座標に基づいて、センサ３から第一仮想平面５までの距離Ｌを、また、第二仮想平面６上の投影点６２の座標とセンサ３からの測位座標に基づいて、センサ３から第二仮想平面６までの距離Ｈを算出することができる。
【００２６】
＜４−３＞投影点が監視範囲上に有るか否かの判定方法
図８は投影点が監視範囲上に有るか否かを判定する方法の一例を示す図である。
監視範囲７が図８（ａ）に示すように単純凸の閉じた形状である場合には、当該範囲を三角形に分割し、その面積の総和を算出しておく（面積Ｓ）。
図８（ｂ）のように、投影点が監視範囲７上にある場合には、前記［数２］を用いて仮想平面上に投影した座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から監視範囲の各点に対し三角形を形成した面積の総和（Ｓ0）は面積Ｓと同じになり、投影座標が監視範囲７上にあることが判定できる。
また、図８（ｃ）のように、投影点が監視範囲７上になく、監視範囲７外にある場合には、前記［数２］を用いて仮想平面上に投影した座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を頂点として監視範囲の各点に対し三角形を形成した面積の総和（Ｓ1）は面積Ｓよりも大きくなり、投影点が監視範囲７外にあることが判定できる。
仮想平面への投影点が監視範囲７上或いは監視範囲７外に有るか否かの判定は、設定された仮想平面毎に行うことができる。
また、投影点が、何れの領域（監視範囲７上又は監視範囲７外）にある場合に警報を通知するか否かは、現場の状況に応じて任意に設定することができる。
。
【００２７】
図９は、監視範囲の分割例を示す図である。
図９（ａ）に示すように監視範囲が凹形の形状である場合には、図９（ｂ）に示すように複数の単純凸形の範囲７１，７２，７３になるように分割して再定義する事で、複雑な形状の監視範囲７の面積を算出することができる。
【００２８】
＜４−４＞最終判定
前記処理によって得られる、仮想平面毎の判定情報及びセンサ３から投影点までの距離情報を組み合わせて行う、最終的な侵入判定方法について説明する。
図１０は、最終的な侵入判定方法を説明するための概略図である。
センサ３が座標３１に位置する場合、投影点５２が第一監視範囲５１内にあり、投影点６２が第一監視範囲６１上にあった場合であっても、センサ３から各投影点までの距離Ｈ１、Ｌ１の長さが一定値以上であるため、侵入許容エリア８にあるものと判定する。
移動物体２が移動によりセンサ３が座標３２に位置する場合には、第一仮想平面５１への投影点５２は変わらないものの、第二仮想平面６への投影点６３が第二監視範囲６１上に無いため、センサ３から各投影点までの距離Ｈ２，Ｌ２が離れていたとしても、侵入禁止エリア９へ侵入したものと判定する。
【００２９】
上記の最終判定方法は本実施例の説明の便宜上、二次元上における判定の一例に限定して説明するものであり、センサ３が侵入許容エリア８或いは侵入禁止エリア９の何れに存在するかは、その他任意な設定により判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の侵入監視装置の概略図。
【図２】仮想平面を設定するため情報処理を示すフローチャート。
【図３】仮想平面の設定イメージ図。
【図４】第一仮想平面を算出するためのイメージ図。
【図５】第二仮想平面を算出するためのイメージ図。
【図６】移動物体の侵入を感知するための情報処理を示すフローチャート。
【図７】センサと平面投影上の位置との距離を示す図。
【図８】投影点が監視範囲上に有るか否かを判定する方法の一例を示す図。
【図９】監視範囲の分割例を示す図。
【図１０】最終的な侵入判定方法を説明するための概略図。
【符号の説明】
【００３１】
１    侵入監視装置
１１  仮想平面設定手段
１２  監視範囲設定手段
１３  投影手段
１４  侵入判定手段
２    移動物体
３    センサ
３１、３２  座標
４    衛星
５    第一仮想平面
５１  第一監視範囲
５２  投影点
６    第二仮想平面
６１  第二監視範囲
６２、６３  投影点
７    監視範囲
８    侵入許容エリア
９    侵入禁止エリア
【図１】
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【図２】
2010066804.tif 000006
【図３】
2010066804.tif 000007
【図４】
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【図５】
2010066804.tif 000009
【図６】
2010066804.tif 000010
【図７】
2010066804.tif 000011
【図８】
2010066804.tif 000012
【図９】
2010066804.tif 000013
【図１０】
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