(57)【要約】【課題】空間の電波伝搬におけるマルチパスの影響を受けることなく、測位システムの固定局の位置を正確に計測するためのことができる固定局の位置計測システム等を提供する。【解決手段】出力装置は、固定局及び移動局を備え両局間で送受信される無線信号の伝搬時間に基づいて該移動局の位置を演算する測位システムの固定局と、自装置との距離を導出するための固定局画像データを出力する出力装置であって、側面を対向して配された２つのレンズと、該レンズ夫々から入射された前記固定局を含む画像データを出力する出力部とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定局及び移動局を備え両局間で送受信される無線信号の伝搬時間に基づいて該移動局の位置を演算する測位システムの固定局と、自装置との距離を導出するための固定局画像データを出力する出力装置であって、
側面を対向して配された２つのレンズと、
該レンズ夫々から入射された前記固定局を含む画像データを出力する出力部と
を備えることを特徴とする出力装置。
【請求項２】
前記固定局と自装置との方位角を検出する方位角検出部と、
前記固定局と自装置との仰角を検出する仰角検出部とを備え、
前記出力部は、前記方位角検出部が検出した方位角、及び前記仰角検出部が検出した仰角に関するデータを出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の出力装置。
【請求項３】
請求項２に記載の出力装置と、
前記出力装置の出力部から出力された画像データの画像処理を行い、該画像処理の結果に基づき前記出力装置から前記固定局までの距離を導出し、導出した前記固定局までの距離、前記出力装置の出力部から出力された前記方位角、仰角、及び前記出力装置が設置されている座標に基づいて、前記固定局の位置の座標を導出する導出部と
を備えることを特徴とする位置計測システム。
【請求項４】
前記導出部による画像処理は、前記２つのレンズ夫々から入射された被写体の画像データ夫々を画素単位で相対移動させて比較し、該被写体に含まれる固定局夫々に対応した画素の差異の絶対値の総和が、最小値となる移動量を出力する処理を含み、
前記導出部は、出力した移動量、前記レンズの焦点距離、前記レンズ夫々の中心間の距離、及び前記レンズの焦点位置に配されたイメージセンサの画素のピッチに基づいて、前記出力装置から前記固定局までの距離を導出する
ことを特徴とする請求項３に記載の位置計測システム。
【請求項５】
前記出力装置は、筐体を備え、
前記導出部は、該筐体内に設けられている
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の位置計測システム。
【請求項６】
前記固定局には、目印部が設けられてあり、
前記導出部は、該目印部に関する画像データに基づいて、前記移動量を出力する
ことを特徴とする請求項４に記載の位置計測システム。
【請求項７】
コンピュータに、
側面を対向して配された２つのレンズ夫々から入射された固定局を含む被写体の画像データを取得し、
前記２つのレンズを含む出力装置と前記固定局との方位角及び仰角に関するデータを取得し、
取得した前記被写体の画像データに基づき前記出力装置から前記固定局までの距離を導出し、
導出した前記距離、取得した前記方位角と仰角に関するデータ、及び前記出力装置が設置されている座標に基づいて、前記固定局の位置の座標を導出する
処理を実行させるプログラム。
【請求項８】
固定局及び移動局を備え両局間で送受信される無線信号の伝搬時間に基づいて該移動局の位置を演算する測位システムの固定局の位置の座標の計測方法において、
側面を対向して配された２つのレンズ夫々から入射された前記固定局を含む被写体の画像データを取得し、
前記２つのレンズを含む出力装置と前記固定局との方位角及び仰角に関するデータを取得し、
取得した前記被写体の画像データに基づき前記出力装置から前記固定局までの距離を導出し、
導出した前記距離、取得した前記方位角と仰角に関するデータ、及び前記出力装置が設置されている座標に基づいて、前記固定局の位置の座標を導出する
固定局の位置の座標の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の固定局と移動局とを備え、両局間で送受信される無線信号の伝搬時間に基づいて移動局の位置を演算する測位システムの固定局の位置を計測するための出力装置、位置計測システム、コンピュータプログラム及び固定局の位置の座標の計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の固定局から送信される無線信号（電波）を受信して移動局の位置を演算する測位システムがある。移動局は、無線信号の送信時点及び受信時点の時間差、即ち固定局及び移動局間の無線信号の伝搬時間を算出する。当該伝搬時間は、各固定局と、移動局との距離に相当する。各固定局の座標は既知となっており、移動局の座標及び移動局が備える時計の誤差も含めた３つの値を未知数として、３つの固定局からの無線信号を受信して得た連立方程式を解くことによるＧＰＳ測位法、又は双曲線航法等によって、移動局の位置を演算することができる。
【０００３】
位置計測システムを構築するにあたり、各固定局の座標を既知とするためには、各固定局の座標を計測する必要がある。各固定局の座標を計測するため、複数の固定発信器を既知の座標に配置し、これら複数の固定発信器から各固定局（基地局）へ発信された電波の伝搬時間と、固定発信器夫々の既知の位置とに基づいて、各固定局の位置を算出する固定局位置算出方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／１２６６９４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、空間の電波伝搬では、電波の反射等により２つ以上の伝搬経路となるマルチパスが発生する場合があるため、固定局の座標を正確に計測することが困難となる問題点がある。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、空間の電波伝搬におけるマルチパスの影響を受けることなく、測位システムの固定局の位置を正確に計測するためのことができる固定局の位置計測システム等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る出力装置は、固定局及び移動局を備え両局間で送受信される無線信号の伝搬時間に基づいて該移動局の位置を演算する測位システムの固定局と、自装置との距離を導出するための固定局画像データを出力する出力装置であって、側面を対向して配された２つのレンズと、該レンズ夫々から入射された前記固定局を含む画像データを出力する出力部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本態様にあたっては、出力装置は、２つのレンズ、これらレンズから入射された固定局を含む被写体の画像データを出力する出力部を備える。従って、空間の電波伝搬におけるマルチパスの影響を受けることなく、出力装置から固定局までの距離を導出するためのデータを取得することができる。
【０００９】
本開示の一態様に係る出力装置は、前記固定局と自装置との方位角を検出する方位角検出部と、前記固定局と自装置との仰角を検出する仰角検出部とを備え、前記出力部は、前記方位角検出部が検出した方位角、及び前記仰角検出部が検出した仰角に関するデータを出力することを特徴とする。
【００１０】
本態様にあたっては、出力部は、固定局と自装置との方位角及び仰角に関するデータを出力するので、固定局と自装置との方位角及び仰角が０°以外の場合であっても、固定局の位置を計測するための位置計測データを取得することができる。
【００１１】
本開示の一態様に係る位置計測システムは、本開示の一態様の出力装置と、前記出力装置の出力部から出力された画像データの画像処理を行い、該画像処理の結果に基づき前記出力装置から前記固定局までの距離を導出し、導出した前記固定局までの距離、前記出力装置の出力部から出力された前記方位角、仰角、及び前記出力装置が設置されている座標に基づいて、前記固定局の位置の座標を導出する導出部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本態様にあたっては、固定局の位置計測システムは、出力装置の出力部から出力された被写体の画像データの画像処理を行い、画像処理結果に基づき、出力装置から固定局までの距離を導出する導出部を備える。導出部は、出力装置から固定局までの距離、固定局との方位角及び仰角に基づき固定局の座標を導出する。従って、光学的手段によって座標を計測することで、空間の電波伝搬におけるマルチパスの影響を受けることなく、固定局の位置を正確に計測することができる。
【００１３】
本開示の一態様に係る位置計測システムは、前記導出部による画像処理は、前記２つのレンズ夫々から入射された被写体の画像データ夫々を画素単位で相対移動させて比較し、該被写体に含まれる固定局夫々に対応した画素の差異の絶対値の総和が、最小値となる移動量を出力する処理を含み、前記導出部は、出力した移動量、前記レンズの焦点距離、前記レンズ夫々の中心間の距離、及び前記レンズの焦点位置に配されたイメージセンサの画素のピッチに基づいて、前記出力装置から前記固定局までの距離を導出することを特徴とする。
【００１４】
本態様にあたっては、２つのレンズ夫々から入射された被写体の画像データ夫々を画素単位で相対移動させて比較し、当該比較結果に基づき導出した移動量、前記レンズの焦点距離、前記レンズ夫々の中心間の距離、及びイメージセンサの画素のピッチに基づいて、出力装置から固定局までの距離を導出するので、簡易な方法で固定局までの距離を導出することができる。
【００１５】
本開示の一態様に係る位置計測システムは、前記出力装置は、筐体を備え、前記導出部は、該筐体内に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本態様にあたっては、位置計測システムは、出力装置は筐体を備え、この筐体内には、導出部が配されているので、位置計測システムの移動又は設置を効率的に行うことができる。
【００１７】
本開示の一態様に係る位置計測システムは、前記固定局には、目印部が設けられてあり、前記導出部は、該目印部に関する画像データに基づいて、前記移動量を出力する
ことを特徴とする。
【００１８】
本態様にあたっては、固定局には、目印部が設けられてあり、導出部は、該目印部に関する画像データに基づいて、移動量を出力するので、相対移動した画素単位での比較の精度を向上させ、より正確な移動量を出力することができる。
【００１９】
本開示の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、側面を対向して配された２つのレンズ夫々から入射された固定局を含む被写体の画像データを取得し、前記２つのレンズを含む出力装置と前記固定局との方位角及び仰角に関するデータを取得し、取得した前記被写体の画像データに基づき前記出力装置から前記固定局までの距離を導出し、導出した前記距離、取得した前記方位角と仰角に関するデータ、及び前記出力装置が設置されている座標に基づいて、前記固定局の位置の座標を導出する処理を実行させる。
【００２０】
本態様にあたっては、プログラムは、コンピュータを上述の位置計測システムとして機能させることができ、空間の電波伝搬におけるマルチパスの影響を受けることなく、固定局の位置を計測することができる。
【００２１】
本開示の一態様に係る固定局の位置の座標の計測方法は、固定局及び移動局を備え両局間で送受信される無線信号の伝搬時間に基づいて該移動局の位置を演算する測位システムの固定局の位置の座標の計測方法において、側面を対向して配された２つのレンズ夫々から入射された前記固定局を含む被写体の画像データを取得し、前記２つのレンズを含む出力装置と前記固定局との方位角及び仰角に関するデータを取得し、取得した前記被写体の画像データに基づき前記出力装置から前記固定局までの距離を導出し、導出した前記距離、取得した前記方位角と仰角に関するデータ、及び前記出力装置が設置されている座標に基づいて、前記固定局の位置の座標を導出する。
【００２２】
本態様にあたっては、固定局を含む被写体の画像データを取得し、取得した画像データ等に基づいて固定局の位置の座標を計測する方法を用いることにより、空間の電波伝搬におけるマルチパスの影響を受けることなく、固定局の位置を計測することができる。
【発明の効果】
【００２３】
空間の電波伝搬におけるマルチパスの影響を受けることなく、測位システムの固定局の位置を正確に計測するためのことができる固定局の位置計測システム等を提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１に係る測位システムの一構成例を示す模式図である。
【図２】実施形態１に係る固定局の一構成例を示すブロック図である。
【図３】実施形態１に係る移動局の一構成例を示すブロック図である。
【図４】実施形態１に係る出力装置の一構成例を示すブロック図である。
【図５】実施形態１に係る位置計測システムの一構成例を示すブロック図である。
【図６】位置計測システムによる固定局の位置の計測に関する説明図である。
【図７】固定局の模式的斜視図である。
【図８】夫々のレンズによる固定局の画像データに関する説明図である。
【図９】実施形態１に係る演算部の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本実施形態に関する測位システム４０の固定局４２の位置計測システムＳは、当該測位システム４０を倉庫、工場等の所定の領域内に構築するにあたり用いられるものであり、以下にその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る測位システムの一構成例を示す模式図である。本発明は、当該測位システム４０を構築するにあたり、測位システム４０に含まれる複数の固定局４２の座標を計測するものである。そこで、まずは、測位システム４０の概要について、図１に基づいて説明する。
【００２７】
測位システム４０は、領域内に適宜配置され、無線信号を送信する３つの固定局４２、各固定局４２による無線信号の送信を制御する送信制御装置４４及び搬送装置４１に搭載され、固定局４２からの無線信号を受信する移動局４３を備える。測位システム４０は、固定局４２から送信された無線信号の伝搬時間及び固定局４２の位置を示す座標に基づいて、搬送装置４１が自身の位置を測位する。
【００２８】
固定局４２は、搬送装置４１の移動経路に干渉しないように、適宜箇所に離隔配置されている。各固定局４２は、送信制御装置４４と通信可能に有線接続されている。各固定局４２は、送信制御装置４４の制御に従って動作する。固定局４２は、移動局４３の位置演算に必要な無線信号を異なるタイミングで、所定の順番で送信している。固定局４２夫々の位置を示す座標は、測位システム４０を構築するにあたり計測してあり、計測された座標は、測位システム４０の制御部が読み取り可能な記憶部１７等に記憶されている。
【００２９】
図２は、実施形態１に係る固定局４２の一構成例を示すブロック図である。複数の固定局４２は同一構成であるため、一の固定局４２の構成を説明する。固定局４２は、送信アンテナ４２１、基準時計４２３、拡散符号発生器４２４、搬送波発生器４２６、乗算器４２５及び増幅器４２７を備える。
【００３０】
基準時計４２３は、現在の時間に相当する計時信号を発振し、拡散符号発生器４２４へ出力する。固定局４２の基準時計４２３は、送信制御装置４４の制御によって同期している。
【００３１】
拡散符号発生器４２４は、基準時計４２３が発振する計時信号に同期して、信号をスペクトラム拡散させるための拡散符号を発生させ、発生させた拡散符号の信号を乗算器４２５へ出力する。拡散符号は例えば疑似雑音符号であり、拡散符号発生器４２４は、基準時計４２３が発振する計時信号を参照し、所定時点を起点にして拡散符号の発生を開始し、拡散符号の信号を出力する。拡散符号は、複数の固定局４２で共通であり、各固定局４２は電波を時分割で送信する。
【００３２】
搬送波発生器４２６は、ミリ波の搬送波に係る信号を発生させ、発生させた搬送波の信号を乗算器４２５へ出力する。ミリ波は周波数が３０〜３００ＧＨｚの電波である。実施形態１に係る搬送波発生器４２６は、例えば６０ＧＨｚの搬送波に係る信号を出力する。
【００３３】
乗算器４２５は、拡散符号発生器４２４から出力された拡散符号の信号と、搬送波発生器４２６から出力された搬送波の信号とを乗算することによって、スペクトラム拡散変調された信号を生成し、スペクトラム拡散変調された信号を増幅器４２７へ出力する。
スペクトラム拡散変調された信号は、基準時計４２３に同期して発生した拡散符号を用いて変調された信号であるため、固定局４２から当該信号が送信される送信時の情報を含むことになる。なお、移動局４３の位置を正確に演算するために必要な補助的な情報があれば、当該情報を含む信号をスペクトラム拡散変調して出力するように構成しても良い。
【００３４】
増幅器４２７は、乗算器４２５から出力された信号を増幅させ、増幅させた信号を送信アンテナ４２１へ出力することによって、スペクトラム拡散変調されたミリ波の電波を移動局４３へ送信させる。
【００３５】
図３は、実施形態１に係る移動局４３の一構成例を示すブロック図である。移動局４３は、例えば、搬送装置４１に搭載されており、移動局４３は搬送装置４１と共に移動する。移動局４３は、受信アンテナ４３１、増幅器４３２、発振器４３４、混合器４３３、時計４３７、逆拡散符号発生器４３６、相関器４３５、及び制御部４３８を備える。
【００３６】
受信アンテナ４３１は増幅器４３２に接続されており、各固定局４２から送信された電波を受信し、受信して得た信号を増幅器４３２へ出力する。
【００３７】
増幅器４３２は、受信アンテナ４３１が電波を受信して得た信号を増幅させ、増幅された信号を混合器４３３へ出力する。
【００３８】
発振器４３４は、受信アンテナ４３１が受信した信号の周波数を変換するための信号を混合器４３３へ発振する素子である。
【００３９】
混合器４３３は、増幅器４３２から出力された信号と、発振器４３４から出力された信号とを混合することによって、周波数変換を行う。混合器４３３にて周波数変換された信号は、増幅され、図示しないフィルタを通じて相関器４３５へ出力される。
【００４０】
時計４３７は、固定局４２の基準時計４２３と同期して、現在の時間に相当する計時信号を発振し、逆拡散符号発生器４３６へ出力する。ただし、移動局４３の時計４３７は、固定局４２の基準時計４２３と必ずしも正確に同期していないため、時間の補正を要する。
【００４１】
逆拡散符号発生器４３６は、スペクトラム拡散変調された信号を逆拡散するための逆拡散符号を、時計４３７が発振する計時信号に同期して発生させ、発生した逆拡散符号の信号を相関器４３５へ出力する。逆拡散符号発生器４３６は、複数の各固定局４２でスペクトラム拡散変調された信号を逆拡散するための逆拡散符号をそれぞれ発生させることができ、逆拡散符号の信号を相関器４３５へ出力する。逆拡散符号は、例えば各固定局４２で用いられる拡散符号を時間反転させた信号であり、逆拡散符号発生器４３６は、時計４３７が発振する計時信号を参照し、所定時点を起点にして逆拡散符号の発生を開始し、逆拡散符号の信号を出力する。
【００４２】
相関器４３５は、混合器４３３から出力された信号と、逆拡散符号発生器４３６から出力された逆拡散符号の信号とを比較することによって、受信した信号に重畳している拡散符号と、逆拡散符号発生器４３６から出力された逆拡散符号との相関を取る。そして、相関器４３５は、各符号の相関が最大になる時点を求めることによって、受信した電波の送信時及び受信時の時間差、即ち固定局４２及び移動局４３間の電波の伝搬時間を特定し、特定された伝搬時間を制御部４３８へ出力する。また、相関器４３５は、各符号の相関が最大になった時の相関の大きさを示す相関値を制御部４３８へ出力する。更に、相関器４３５は、電波の送信元の固定局４２を示す情報を制御部４３８へ出力する。固定局４２は所定のタイミングで電波を順次送信しており、移動局４３は、固定局４２から送信された電波の受信タイミングから、相関値最大に係る電波の送信元である固定局４２を特定することができる。なお、各固定局４２がそれぞれ固有の拡散符号でスペクトラム拡散変調させた電波を送信している場合、相関器４３５は相関値が最大になる逆拡散符号を判別することによって、電波の送信元である固定局４２を特定しても良い。また、電波に固定局４２の識別子を含ませ、相関器４３５が電波に含まれる識別子に基づいて、電波の送信元である固定局４２を特定するように構成しても良い。
【００４３】
制御部４３８は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶部、入出力ポート等を有するコンピュータである。記憶部は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等の不揮発性メモリであり、移動局４３の位置演算及び時間補正に係る処理をＣＰＵに実行するためのコンピュータプログラムを記憶している。制御部４３８は、コンピュータプログラムを実行することにより、伝搬時間、相関値等の情報に基づいて、移動局４３の位置を演算する。
【００４４】
図４は、実施形態１に係る出力装置１の一構成例を示すブロック図である。出力装置１は、筐体１５を備え、筐体１５内には、２つのレンズ１０、レンズ１０の焦点位置に配された２つのイメージセンサ１１、イメージセンサ１１に入射された被写体の画像データを出力する２つの出力部１２、方位角センサ１３、及び仰角センサ１４が設けられている。
【００４５】
レンズ１０夫々は、例えば凸レンズ等の光学レンズである。レンズ１０夫々は、互いの中心軸が平行となるようにレンズ１０夫々の側面を対向させ、両中心の間隔が所定の距離（Ｌ）となるように筐体１５内に配置されている。レンズ１０夫々は、出力装置１を床又は地面等に設置した場合、正面視にて左右又は上下に並設されるように、筐体１５内に配置されている。
【００４６】
イメージセンサ１１夫々は、レンズ１０夫々の焦点位置となるように筐体１５内に配置してある。イメージセンサ１１は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等であり、レンズ１０から入射された光を受光し、複数の画素によって受光した光を露光することによって撮像し、撮像した画像を出力部１２に出力する。イメージセンサ１１の画素数、画素のピッチは、撮像する画像の解像度に合わせて適宜決定される。
【００４７】
出力部１２は、イメージセンサ１１から出力された画像（アナログ信号）をデジタル変換するＡＤ変換部１２１、及びＡＤ変換部１２１により変換された画像データ（デジタル信号）を記憶するメモリ部１２２を含む。
【００４８】
ＡＤ変換部１２１は、入力されたアナログ信号を一定時間ごとに区切ってサンプリングし、サンプリングした値をデジタル信号に変換できるように量子化し、量子化された値を予め指定された２進数の桁数で出力する。ＡＤ変換部１２１は、サンプリングレート及び分解能に応じて、フラッシュ形、パイプライン形等の方式が適宜決定される。
【００４９】
メモリ部１２２は、例えばＲＡＭ（Random access memory）等の揮発性記メモリにより構成され、ＡＤ変換部１２１によってデジタル信号に変換された画像データを記憶する。メモリ部１２２に記憶された画像データは、出力部１２に設けられている接続コネクタ（図示せず）によって接続されている外部機器に出力される。
【００５０】
方位角センサ１３は、例えば、ジャイロスコープ又はジャイロセンサーで構成され、出力装置１を固定局４２に向けるにあたり、設定された基準となる方位に対し出力装置１を水平に回転した回転角を、固定局４２の方位角（θ）として出力する。出力装置１を水平に回転するにあたって、出力装置１は、モータ等による回転駆動部を備えていてもよい。
【００５１】
仰角センサ１４は、例えば、ジャイロスコープ又はジャイロセンサーで構成され、出力装置１を固定局４２に向けるにあたり、重力に対し垂直方向を基準（０°）として出力装置１を上下に回動させた回動角を、固定局４２の仰角（φ）として出力する。出力装置１を上下に回動するにあたって、出力装置１は、モータ等による回動駆動部を備えていてもよい。
【００５２】
図４に示すごとく、出力部１２に接続される外部機器は、例えば通信装置２２又は外部記憶媒体２１を含む。通信装置２２は、例えば携帯端末又は無線子機であり、４Ｇ又はＷＩＦＩ等に準拠した通信プロトコルで外部ネット（図示せず）に接続し、出力部１２から出力された画像データを所定のコンピュータ（図示せず）等に送信する。外部記憶媒体２１は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等であり、出力部１２から出力された画像データを記憶して所定のコンピュータ（図示せず）等に接続することで、当該コンピュータは、画像データを読み出すことができる。
【００５３】
通信装置２２及び外部記憶媒体２１は、方位角センサ１３及び仰角センサ１４とも接続されており、方位角センサ１３及び仰角センサ１４が出力したデータも、通信装置２２及び外部記憶媒体２１に入力される。通信装置２２及び外部記憶媒体２１は、入力された方位角センサ１３及び仰角センサ１４のデータについても、画像データと同様にコンピュータに転送する。
【００５４】
このように構成された出力装置１は、固定局４２と出力装置１との距離を導出するために用いられ、レンズ１０夫々から入射された固定局４２を含む被写体の画像データを出力することができる。
【００５５】
出力装置１に接続した通信装置２２又は外部記憶媒体２１を介して、出力した画像データ、方位角センサ１３及び仰角センサ１４からのデータを、画像処理機能を有するコンピュータ等に転送することによって、画像処理を行い固定局４２の位置の座標を計測することができる。固定局４２の位置の座標を計測するための演算については、後述する。
【００５６】
なお、本実施形態において、出力部１２は２つ備えるとしているが、これに限定されない。出力部１２を一つとし、当該一つの出力部１２が、夫々のイメージセンサ１１からの出力を受付け、いずれかのイメージセンサ１１からの出力であるかを区別してメモリ部１２２に記憶し、通信装置２２又は外部記憶媒体２１に出力する構成としてもよい。
【００５７】
図５は、実施形態１に係る位置計測システムＳの一構成例を示すブロック図である。位置計測システムＳは、出力装置１、画像処理等を行う演算部１６、記憶部１７、及び入出力インターフェイス１８を備える。演算部１６、記憶部１７、及び入出力インターフェイス１８は、出力装置１の筐体１５内に設けられている。
【００５８】
出力装置１は、位置計測システムＳのモジュールとして構成され、出力装置１から出力された画像データ、方位角及び仰角に関するデータを演算部１６が処理できるように、演算部１６と通信可能に接続されている。
【００５９】
演算部１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等により構成してあり、記憶部１７に予め記憶されたプログラム３１Ｐ及びデータを読み出して実行することにより、種々の制御処理及び演算処理等を行う。演算部１６は、プログラム３１Ｐを実行することによって、後述する導出部（画像処理部及び計測部）として機能する。演算部１６は、画像データを処理するにあたり、記憶部１７に当該画像データ等を記憶するようにしてある。
【００６０】
記憶部１７は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、又はＲＡＭ等の揮発性メモリにより構成してあり、プログラム３１Ｐ及び処理時に参照するデータがあらかじめ記憶してある。記憶部１７に記憶されたプログラム３１Ｐは、演算部１６が読み取り可能な記録媒体３１から読み出されたプログラム３１Ｐを記憶したものであってもよい。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部コンピュータからプログラム３１Ｐをダウンロードし、記憶部１７に記憶させたものであってもよい。記憶部１７が記憶するデータには、固定局を撮像した際の出力装置１の位置の座標に関するデータが含まれる。
【００６１】
入出力インターフェイス１８は、外部装置と通信を行うためのインターフェイス群であり、例えば、ＵＳＢ、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）、ＲＳ２３２Ｃ（Recommended Standard 232）、ＩＥＥＥ８０２．３及びＤＳＵＢ等の規格化された通信インターフェイスである。入出力インターフェイス１８には、液晶ディスプレイ等の表示部３２が接続され、表示部３２には、入出力インターフェイス１８を介して出力された演算部１６からの操作メニュー、画像データ及び演算結果に関するデータが表示される。
【００６２】
位置計測システムＳは、画像処理部及び計測部からなる導出部を有する。上述のごとく、演算部１６は、プログラム３１Ｐを実行することによって、導出部（画像処理部及び計測部）として機能する。
【００６３】
画像処理部は、２つのレンズ１０夫々から入射された２つの被写体の画像データを取得し、両画像データを画素単位で相対移動させて比較する。被写体夫々は、固定局４２を含んでいる。画像処理部は、比較対象として、予め設定されている固定局４２の形状に基づいて、当該固定局４２が露光されている画素単位で比較する処理を行う。固定局４２の形状は、位置計測システムＳの操作者が、例えば所定の設定機能部（ウィンドウ設定部）を操作することによって設定され、設定された固定局４２の形状は、記憶部１７に記憶される。
【００６４】
画像処理部は、記憶部１７に記憶されている夫々の画像データを読み出し、一方の画像データに含まれている固定局４２に対応する画素信号を取得し、当該画素信号を固定局４２までの距離を演算するための基準信号とする。固定局４２に対応する画素信号の取得は、予め設定された固定局４２の形状に基づいて行われる。次に画像処理部は、他方の画像データに含まれている固定局４２に対応する画素信号を取得し、一方の画素信号（基準信号）との比較する処理を行う。比較する処理は、一方の画素信号（基準信号）に対し、他方の画素信号を１画素ずつ順次にシフトさせ、順次にシフトさせる毎に両画素毎の信号の差の絶対値の総和を演算する処理を含む。シフトした回数に応じて複数の総和が演算され、画像処理部は、当該演算結果となる複数の総和夫々とシフト量夫々とを関連付けて記憶部１７に記憶する。画像処理部は、順次にシフトする処理の終了後、記憶した複数の総和夫々において、最小値の総和となった画素のシフト量を、固定局４２までの距離を演算するためのシフト量（ｎ画素）として確定する。
【００６５】
固定局４２までの距離（Ｒ）は、確定したシフト量（ｎ画素）、レンズ１０夫々の中心の間隔（Ｌ）、レンズ１０の焦点距離（ｆ）、及びイメージセンサ１１の画素のピッチ（Ｐ）に基づき、導出することができる。イメージセンサ１１の画素のピッチ（Ｐ）は、解像度等のイメージセンサ１１の解像度等の特性に基づき決定される値である。本実施形態の位置計測システムＳにおいて、例えば、固定局４２までの距離を５０ｍ以内、距離の許容誤差を１０ｃｍ内と仕様を設定する場合、当該仕様に対応できるイメージセンサ１１の解像度に基づき、イメージセンサ１１の画素のピッチ（Ｐ）は、適宜決定される。固定局４２までの距離（Ｒ）を求める算式は、例えば、距離（Ｒ）＝（レンズ１０の焦点距離（ｆ）×レンズ１０夫々の中心の間隔（Ｌ）｝／（確定したシフト量（ｎ画素）×画素のピッチ（Ｐ））である。
【００６６】
計測部は、画像処理部が導出した固定局４２までの距離（Ｒ）、出力装置１が出力した方位角（θ）及び仰角（φ）に関するデータ、固定局４２を撮像した際の出力装置１が設置された位置の座標（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）に基づいて、当該固定居の位置の座標を計測する。出力装置１が設置された位置の座標は、位置計測システムＳの操作者によって入力される。又は、出力装置１は、固定局４２を撮像した際に画像データと同様に出力してもよい。
【００６７】
固定局４２の位置の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める算式は、例えば下記によるものである。
Ｘ＝Ｘ０＋固定局４２までの距離（Ｒ）×ｃｏｓφ×ｓｉｎθ
Ｙ＝Ｙ０＋固定局４２までの距離（Ｒ）×ｃｏｓφ×ｃｏｓθ
Ｚ＝Ｚ０＋固定局４２までの距離（Ｒ）×ｓｉｎφ
【００６８】
図６は、位置計測システムによる固定局の位置の計測に関する説明図である。位置計測システムＳは、固定局４２（１）、固定局４２（２）及び固定局４２（３）の位置の座標を計測する。図６に示すごとく、位置計測システムＳの出力装置１は、固定局４２（１）を向いている。この状態を基準となる方位とした場合、固定局４２（１）の方位角（θ１）は、０°となる。出力装置１を固定局４２（２）に向けた場合、固定局４２（２）の方位角（θ２）は、固定局４２（１）に向いた状態から水平に回転させた回転角によって決定される。固定局４２（３）の方位角（θ３）も同様に固定局４２（１）に向いた状態から水平に回転させた回転角によって決定される。
【００６９】
固定局４２（１）、固定局４２（２）及び固定局４２（３）の仰角夫々（φ１、φ２、φ３）は、重力方向に対し垂直を基準として、決定される。固定局４２（１）、固定局４２（２）及び固定局４２（３）の距離夫々（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）は、画像処理部により導出される。固定局４２（１）の位置の座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、固定局４２（２）の位置の座標（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、固定局４２（３）の位置の座標（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）は、距離夫々（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）、仰角夫々（φ１、φ２、φ３）及び方位角（θ１、θ２、θ３）に基づき上述の算式を用いて、夫々導出することができる。
【００７０】
図７は、固定局４２の模式的斜視図である。図８は、夫々のレンズ１０による固定局４２の画像データに関する説明図である。固定局４２は、矩形の箱体をなし、短手側の端面を平坦な台上に載置されて使用される。一面の上部には、３つの送信アンテナ４２１が突設してある。送信アンテナ４２１は、指向性ホーンアンテナであり、移動局４３を有する搬送装置４１が移動する領域に向けて設けられている。上側の短手側の端面には、目印部４２２が支持棒によって支持されて設けられている。目印部４２２は、短寸の円柱をなし円柱の外周面は、例えば、赤、黄色等の明色となるように塗装等されていることが望ましい。なお、送信アンテナ４２１は、指向性ホーンアンテナに限定されず、無指向性アンテナであってもよい。
【００７１】
図８に示すごとく、２つのレンズ１０から入射された固定局４２を含む被写体の画像データを比較した場合、固定局４２に対応して露光された画素が異なる位置となる。これに対し、目印部４２２の赤、黄色等の明色として、背景の画像と異なる色とすることによって、目印部４２２に対応した画素信号を基準信号とすることで、画素信号の差を顕著化でき、画素の比較精度を向上さえることができる。
【００７２】
図９は、実施形態１に係る演算部の処理手順を示すフローチャートである。位置計測システムＳの演算部１６は、記憶部１７に記憶されているプログラム３１Ｐを実行することによって、以下に示す処理を開始する。
【００７３】
演算部１６は、出力装置１から出力された固定局４２の画像データを取得する（Ｓ１０１）。位置計測システムＳの出力装置１からは、２つのレンズ１０夫々から入射された被写体の画像データが出力される。当該被写体には、固定局４２が含まれている。演算部１６は、出力装置１が出力した画像データ夫々を取得し、記憶部１７に記憶する。
【００７４】
演算部１６は、固定局４２の方位角を取得する（Ｓ１０２）。出力装置１からは、設定された基準となる方位に対し、出力装置１を固定局４２に向けるにあたって水平に回転された回転角に基づき、方位角に関するデータが出力される。演算部１６は、出力装置１が出力した方位角に関するデータを取得し、記憶部１７に記憶する。
【００７５】
演算部１６は、固定局４２の仰角を取得する（Ｓ１０３）。出力装置１からは、重力に対し垂直方向を基準として、出力装置１を上下に回動させた回動角に基づき、仰角に関するデータが出力される。演算部１６は、出力装置１が出力した仰角に関するデータを取得し、記憶部１７に記憶する。
【００７６】
演算部１６は、記憶部１７に記憶してある出力装置１の位置の座標を、記憶部１７から読み出す（Ｓ１０４）。出力装置１の位置の座標は、操作者の操作等によって予め記憶部１７に記憶されている。又は、出力装置１の位置の座標は、出力装置１が画像データを出力した際に、併せて出力されるものであってもよい。
【００７７】
演算部１６は、取得した画像データの画像処理を行い、出力装置１と固定局４２との距離を導出する（Ｓ１０５）。演算部１６は、取得した画像データ夫々から、固定局４２又は固定局４２に設けられた目印部４２２の形状を特定し、特定した固定局４２等に対応する画素を、両画像データ間において比較する処理を行う。比較する処理は、一方の画像データによる画素（画素信号）を基準信号とし、他方の画素を１画素ずつ順位シフトし、両画素毎の信号の差の絶対値の総和を演算する。順位シフトするにあたって、当該絶対値の総和が最小となる時の画素のシフト量を、固定局４２までの距離を演算するためのシフト量（ｎ画素）として確定する。
【００７８】
演算部１６は、記憶部１７に記憶されているレンズ１０夫々の中心の間隔（Ｌ）、レンズ１０の焦点距離（ｆ）、及びイメージセンサ１１の画素のピッチ（Ｐ）を、記憶部１７から読み出す。演算部１６は、確定したシフト量（ｎ画素）、レンズ１０夫々の中心の間隔（Ｌ）、レンズ１０の焦点距離（ｆ）、及びイメージセンサ１１の画素のピッチ（Ｐ）に基づき、固定局４２までの距離（Ｒ）を導出する。
【００７９】
演算部１６は、導出した固定局４２までの距離（Ｒ）、記憶部１７に記憶してある方位角（θ）及び仰角（φ）に関するデータ、出力装置１の位置の座標に基づいて、当該固定局４２の位置の座標を導出する（Ｓ１０６）。
【００８０】
位置計測システムＳは、２つのレンズ１０により撮像した固定局４２を含む画像データに基づいて、固定局４２との距離を計測するため、空間の電波伝搬におけるマルチパスの影響を受けることなく、測位システム４０の固定局４２の位置を正確に計測することができる。
【００８１】
固定局４２には、目印部４２２が設けられてあり、画像処理部は、該目印部４２２に関する画像データに基づいて、移動量を出力するので、相対移動した画素単位での比較の精度を向上させ、より正確な移動量を出力することができる。
【００８２】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８３】
Ｓ  位置計測システム
１  出力装置
１０  レンズ
１１  イメージセンサ
１２  出力部
１２１  ＡＤ変換部
１２２  メモリ部
１３  方位角センサ（方位角検出部）
１４  仰角センサ（仰角検出部）
１５  筐体
１６  演算部（導出部）
１７  記憶部
１８  入出力インターフェイス
２１  外部記憶媒体
２２  通信装置
３１  記録媒体
３１Ｐ  プログラム
３２  表示部
４０  測位システム
４１  搬送装置
４２  固定局
４２１  送信アンテナ
４２２  目印部
４２３  基準時計
４２４  拡散符号発生器
４２５  乗算器
４２６  搬送波発生器
４２７  増幅器
４３  移動局
４３１  受信アンテナ
４３２  増幅器
４３３  混合器
４３４  発振器
４３５  相関器
４３６  逆拡散符号発生器
４３７  時計
４３８  制御部
４４  送信制御装置
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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