SVERIGE (12) PATENTSKRIFT (13) C2 (1l) 511 504 (19) SE (51) Internationell klass 6 GO1S 5/08, GO5D 1/03 - - PATENT- OCH REGISTRERINGSVERKET (86) lngivningsdag för ansökan (21) Patentansöknings- (45) Patent meddelat 1999-10-11 numme r (41) Ansökan allmänt tillgänglig 1999-04-18 9703779-0 (22) Patentansökan inkom 1997-10-17 Ansökan inkommen som: (24) Löpdag 1997-10-17 (62) Stamansökans nummer X svensk patentansökan (86) Internationell ingivningsdag fullföljd internationell patentansökan med nummer om europeisk patent (83) Deposition av mikroorganism omvandlad europeisk patentansökan med nummer (30) Prioritetsuppgifter (73) PATENTHAVARE Apogeum AB, Box 55 430 40 Särö SE (72) UPPFINNARE Fredrik Holmquist, Göteborg SE (74) OMBUD Hansson Thyresson Patentbyrå AB (54) BENÄMNING Sätt och anordning för associering av anonyma reflektorer till detekterade vinkellägen (56) ANFÖRDA PUBLIKATIONER: WO Al 95/29380 (GO1C 3/00), US A 5 367 458 (364-424.02) (57) SAMMANDRAG: Sätt och anordning vid associering av anonyma reflektorer (R1-R11) till detekterade vinkellägen, varvid a) de anonyma reflektorema ordnas i positioner i ett transportområde, b) reflektorpositioner för reflektorema (R.,-F1 11 ) lagras i första minnesorgan (20), c) en stråle (B) utsänds från en emissionskälla (13) hos ett fordon (10) över en söksektor, d) reflekterade signaler från reflekterande föremål tas emot på fordonet (10), e) vinkelläge mot reflekterande föremål i förhållande till en referensriktning (D) hos fordonet (10) fortlöpande detekteras genom detektororgan (18) vid strålens passage över söksektom och motsvarande vinkelvärde bestäms, f) åtminstone ett över söksektom bestämt vinkelvärde lagras i ett andra minnesorgan (21). Avstånden mellan reflektorer (N-N I ) och en referenspunkt på fordonet (10) bestäms fortlöpande genom ett styrorgan (19). En relation mellan avståndsvärdena och motsvarande avstånd mellan lagrade reflektorpositioner och antagen position för fordonet bestäms genomstyrorganet (19), varvid association medges om relationen ligger inom ett förväntat intervall. Siffrorna inom parentes anger internationell identifieringskod, INID-kod. Bokstav inom klammer anger internationell dokumentkod.
1 511 504 UPPFINNINGSOMRÅDET 5 Uppfinningen avser sätt och anordning vid associering av anonyma reflektorer (R 1-R11 ) till detekterade vinkellägen i enlighet med patentkravet 1 respektive patentkravet 11. TEKNIKENS STÅNDPUNKT 10 Förarlösa fordon används i många industrisammanhang, t.ex. i form av truckar för transport av gods i fabriks- och lagermiljöer. Enligt ett vanligt förekommande system läggs magnetslingor eller liknande ut längs truckarnas transportvägar. Till följd av höga initialkostnader och svårigheter att i ef- 15 terhand modifiera de banor som truckarna följer har system med utplacerade ljusreflektorer utvecklats. Enligt vissa kända system används reflektorer med identitet, dvs organ på fordonet kan direkt på basis av den reflekterade signalen avgöra vilken unik reflektor signalen kommer ifrån. Sådan system kan vara snabba och 20 effektiva, men de unika reflektorema är förhållandevis kostsamma. Det finns också begränsningar vad gäller avläsningsavstånd och liknande. Ett navigeringssystem med helt anonyma reflektorer i form av reflexband eller liknande visas och beskrivs i US-A-4811228. Reflektorerna saknar identitet, men är noga bestämda till sin position. Positionen för respektive 25 reflektor lagras ombord på fordonet tillsammans med relevanta koordinater för transportområdet. En ljuskälla ombord på fordonet sänder ut en koncentrerad laserstråle, som sveps runt i ett transportområde. Reflektioner från reflektorer och andra föremål uppfångas och ger bäring till en möjlig reflektor. Initialt med stillastående fordon vidtas följande åtgärder för associering 30 av bäring eller vinkellägen till fysiska reflektorer med fordonet placerat i en känd position. Tre vinkelvärden med lämplig spridning över söksektorn utväljs. Vinkelvärdena associeras till reflektorer och en position för fordonet
2 bestäms på basis av de antagna reflektoremas kända position. Om fordonets på detta sätt bestämda position överensstämmer med den kända positionen, associeras övriga vinkelvärden. Åtgärderna upprepas för varje möjlig kombination av tre vinkelvärden, och en kombination associationer med god 5 överensstämmelse för fordonets position väljs. Fortlöpande under fordonets rörelse vidtas följande åtgärder för associering av vinkellägen till fysiska reflektorer: Ett detekterat vinkelläge jämförs med möjliga vinkellägen till lagrade positioner för reflektorer, och detta vinkelläge associeras till fysisk reflektor, som ger god överensstämmelse med 10 en reflektors lagrade position. Efter det att vinkellägen eller bäringar till reflektorer har kunnat associerats till faktiska reflektorer kan positionsbestämning och navigering ske på olika sätt. Initialt används triangulering. Med viss kunskap om förväntad position vid ett mätningstillfälle kan andra metoder används under den fortsatta 15 körningen. Det förarlösa fordonet är också försett med utrustning för fortlöpande uppdatering av hur fordonet rör sig, t.ex. genom odometri. I första hand bestäms fortlöpande den sträcka som fordonet rört sig mellan mätningstillfällena, men även fordonets rörelse under styrning i svängar och dess rörelseriktning bestäms. Mätning kan t.ex. ske med avseende på driv- 20 hjulens, eller andra hjuls, rotation, som omräknas till avstånd. Även vridningsläget för fordonets styrhjul bestäms lämpligen fortlöpande. Data beträffande sträcka och riktning utnyttjas som grund vid positionsbestämning och navigering. För att det i US-A-4811228 beskrivna systemet ska uppnå bästa 25 prestanda erfordras stort antal reflektorer. Eftersom beräkning av många kombinationer erfordras, innan en säker associering kan göras, blir beräkningstiden lång. Denna nackdel kan ytterligare förvärras genom att många uppfångade reflekterade signaler härrör från andra källor än de anonyma till sina positioner kända reflektorerna, t.ex. metallföremål eller fönster. 30 Det vore därför önskvärt att i ett system av den typ beskrivs i US-A-4811228 förbättra möjligheterna att filtrera bort oönskade reflektioner,
3 511 504 öka effektiviteten vid associeringen samt minska antalet erforderliga reflektorer. UPPFINNINGEN I SAMMANFATTNING 5 Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma sätt och anordning vid associering av anonyma reflektorer (R 1-R11 ) till detekterade vinkellägen, varvid ovan angivna nackdelar undviks, samtidigt som de önskade förbättringarna uppnås. Dessa syften uppnås genom att uppfinningen erhållit de i pa- 10 testkraven 1 respektive 11 angivna särdragen. Enligt uppfinningen bestäms i samband med att en reflekterad signal tas emot ombord på fordonet aktuellt avstånd till det föremål varifrån signalen har reflekterats. Avståndet jämförs med motsvarande avstånd mellan en referenspunkt hos fordonet i en antagen position och den lagrade positionen 15 för en möjlig reflektor. Avståndsinformationen används för att möjliggöra säkrare bedömning av reflektorns identitet. Ytterligare säkerhet kan uppnås om fylligare information om reflektorerna insamlas i förväg och är tillgänglig vid bedömning av reflektoremas identitet. T.ex. kan i förväg fastställas hur intensiteten i en från reflektorn re- 20 flekterad signal varierar med infallsvinkel och avstånd till referenspunkten på fordonet. Vidare kan även sveptiden över reflektorn bestämmas. Detta kan gälla olika typer av reflektorer, både med avseende på reflektorernas form och av vilket material de är tillverkade. En annan fördel som kan uppnås enligt uppfinningen är att positionsbestämningen kan ske snabbare och med 25 större säkerhet, även initialt, utan någon kännedom om aktuell position. Ytterligare fördelar och särdrag hos uppfinningen framgår av efterföljande beskrivning, ritningar och osjälvständiga patentkrav.
4 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen ska nu närmare beskrivas med hjälp av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka 5 FIG 1 är en schematisk perspektivvy av ett vid utnyttjande av uppfinningen användbart förarlöst fordon, FIG 2 är en schematisk planvy ovanifrån över del av ett arbetsområde för ett förarlöst fordon, vilket är försett med organ enligt ett utförande av uppfinningen, 10 FIG 3 visar schematiskt hur en signal kan utformas för att möjliggöra avståndsmätning, FIG 4 visar schematiskt hur amplituden i en reflekterad signal varierar med infallsvinkeln för inkommande ljus, FIG 5 visar schematiskt hur amplituden i en reflekterad signal varierar med 15 avståndet mellan ljuskälla/detektor och reflekterande föremål, FIG 6 visar schematiskt hur varaktigheten i en reflekterad signal varierar med avståndet mellan ljuskälla/detektor och reflekterande föremål vid vinkelrätt infall och FIG 7 är en förstoring av planvyn i FIG 2. 20 UPPFINNINGEN Det i FIG 1 visade fordonet 10 är utförd som en truck. Upptill på en driv- och styrenhet 14 är en emissionskälla 13 anordnad. Emissionskällan 25 sänder ut en stråle B, som företrädesvis i ett plan sveper runt i det transportområde som fordonet ska röra sig i. Strålen kan vara av olika beskaffenhet och t.ex. utgöras av ljus, annan elektromagnetisk strålning eller annan strålning. Det är också möjligt att låta strålen punktvis, eller i sektorer, belysa olika delar av transportområdet under olika tidsintervall. I ett föredraget utfö- 30 rande är emissionskällan en ljuskälla och den utsända strålningen är en koncentrerad laserstråle. I det visade utförandet är fordonet försett med organ för styrning med hjälp av odometri. Bland dessa organ ingår hjul 15, varav något eller några
5 511 504 utgörs av drivhjul, vilka är förbundna med drivenheten 14, och något eller några utgörs av styrhjul, med vilkas hjälp fordonet styrs in i önskad rörelsebana. Något eller några av hjulen är därtill försett med organ för mätning av hjulets rotation, varigenom fordonets tillryggalagda sträcka fortlöpande kan 5 bestämmas. Styrhjulets eller styrhjulens vinkelläge bestäms fortlöpande med vinkelmätorgan, så att fordonets riktning och rörelseriktning fortlöpande kan bestämmas. I utföranden som saknar styrning med hjälp av odometri kan drivenheten 14 och hjulen vara utförda på annat sätt. Motsvarande styregenskaper kan åstadkommas med t.ex. gyro, acceleratorer och liknande anord- 10 ningar. Ombord på fordonet 10 är en emissionskälla 13 med styrorgan 19 anordnad. Företrädesvis innefattar emissionskällan 13 en laser eller annat organ med förmåga att avge en koncentrerad ljusstråle B. Strålen B kan fås att rotera runt i en söksektor som kan omfatta en sluten cirkel. Den roterande 15 funktionen kan åstadkommas genom att ljusstrålen B leds genom roterande optiska organ, som speglar och prismor, eller genom att ljuskällan roteras. Ombord på fordonet finns också anordnade mottagarorgan, som innefattar ett ljuskänsligt riktningsberoende detektororgan 18. Detektororganets 18 position utgör lämpligen fordonets referenspunkt. En vinkelgivare avger fortlö- 20 pande en vinkelsignal som anger ljusstrålens B riktning i förhållande till en referensriktning D hos fordonet. Minnesorgan 20 är anordnade för lagring av data beträffande transportområde och reflektorer. Detektororganet 18, styrorganet 19 och minnesorganet 20 är operativt förbundna med varandra. Lämpligen är minnesorganet 20 anordnat tillsammans med detektororgan 18 25 och styrorgan 19 ombord på fordonet 10. Enligt uppfinningen ordnas reflektorer på väl definierade platser i transportområdet. I utförandet enligt FIG 2 har ett flertal reflektorer R 1 -R 11 11 avgränsat transportområde i en la- placerats ut i en del av ett av väggar gerlokal eller liknande. Ett förarlöst fordon 10 rör sig genom transportområdet 30 utefter en förutbestämd bana 12. Banan 12 är enkelt ändringsbar, t.ex. vid
6 ombyggnad av lagerlokalen, genom ändring i motsvarande data i ett minnesorgan, företrädesvis ett halvledarminne eller magnetiskt minne. Reflektorerna R 1-R11 är i det visade utförandet identiska. Deras position är noga fastställd i förväg och lagrad i ett minnesorgan tillsammans med 5 övrig relevant information om transportområdet och de banor fordonet 10 är tänkt att följa. Lämpligen används någon form av CAD-system för beskrivning och definition av transportområde och position för reflektorema. Även i andra utföranden är det möjligt att utföra reflektorema R 1 -R 11, så att de genom den signal som reflekteras därifrån inte direkt kan identifieras eller as- 10 socieras till motsvarande i minnesorganet lagrade reflektorer. Enligt ett föredraget utförande innefattar reflektorerna plana skivor eller band av retroreflekterande reflexmaterial. Lämpligen har reflektorerna mindre utsträckning horisontellt än vertikalt för att därigenom vara skarpt avgränsade i sidled. För att en säker reflektion ska erhållas från en reflektor bör infallsvinkeln för 15 strålen B vara mindre än p från normalriktningen N. Enligt ett annat utförande används cylindriska retroreflektorer. Denna typ av reflektorer anordnas företrädesvis, så att cylinderaxeln ligger vinkelrätt mot det plan som strålen rör sig i. Strålen B kommer därvid att ges god reflektion runt hela periferin utmed horisontalplanet. 20 I andra utföranden används lämpliga befintliga föremål som reflektorer. Ordnandet av reflektorer innebär i sådana utföranden att lämpliga föremål väljs ut och att föremålens position noga bestäms. Ljusstrålen B sveps runt med vinkelhastigheten co och reflekteras från reflektorerna R 1 -R 11 och andra föremål 0, t.ex. rör eller fönster 17 eller före- 25 mål på pelare 16, och en reflekterad signal mottas ombord på fordonet i mottagarorgan, som innefattar en ljuskänslig detektor. Den ljuskänsliga detektorn registrerar också intensiteten hos den mottagna signalen i samband med att vinkelgivaren registrerar vid vilken vinkel i förhållande till referensriktningen D ett reflekterande föremål befinner sig. I ett föredraget utförande 30 registreras aktuell vinkel då den reflekterande signalen börjar uppfångas, men även andra förlopp är möjliga. Signaler motsvarande ett värde på den
7 511 504 aktuella vinkeln och ett inkommande intensitetsvärde för ett visst antal reflexionssignaler lagras i minnesorgan, t.ex. ombord på fordonet. Principen för navigering av det förarlösa fordonet 10 i utförandet enligt FIG 2 är att en initial lägesbestämning görs med hjälp av tre till reflektorer 5 associerade vinkelvärden. Med stillastående fordon och bäring till tre reflektorer kan fordonets position bestämmas mycket noggrant, t.ex. med triangulering. Det förlopp som därvid kan användas innefattar följande åtgärder. Tre vinkelvärden med lämplig spridning över söksektorn utväljs. Vinkelvärdena associeras till möjliga reflektorer och en möjlig position för fordonet bestäms 10 på basis av de antagna reflektoremas kända position. Om fordonets på detta sätt bestämda position ligger inom någon del av transportområdet associeras övriga vinkelvärden till lagrade reflektorpositioner. Antalet vinkelvärden som inte kan associeras, dvs som avviker alltför mycket från förväntade vinkelvärden till lagrade reflektorpositioner, bestäms. Om antalet avvikande vin- 15 kelvärden är större än ett viss värde förkastas den bestämda positionen för fordonet. För de vinkelvärden som ligger inom ett visst vinkelintervall kring förväntade vinkelvärden lagras ett statusvärde eller godhetstal i ett minnesorgan. Åtgärderna upprepas för varje möjlig kombination av tre vinkelvärden, och en kombination associationer med bästa överensstämmelse för 20 fordonets position väljs. Lämpligen väljs den position som innebär lägsta medelavvikelse för de övriga vinkelvärdena. Under fordonets förflyttning därefter längs banan 12 sker lägesbestämning och navigering på annorlunda sätt, främst därför att fordonets position är väsentligen känd. Vid varje lägesbestämningstillfälle används i första 25 hand det senast avlästa vinkelvärdet, som ger en bäring mot en reflektor. I position P, i FIG 2 används bäring eller vinkelvärde till reflektorn R3. Härvid ges information om läget endast med avseende på en linje. Informationen ställs mot den genom bestick eller dödräkning bestämda positionen, som därvid korrigeras, med avseende på den noggrant bestämda riktningen till 30 reflektorn R3. I position P. 1 utnyttjas reflektorn R6 vid lägesbestämningen, och eftersom reflektorn R6 ligger vinkelförskjuten i förhållande till den tidigare
8 använda reflektorn R3 kommer den nya riktningsinformationen att kraftigt öka säkerheten vid positionsbestämningen och korrigeringen av den genom dödräkning, eller odometri, bestämda positionen. En motsvarande ny bestämning görs i position P. 2 med reflektorn R8 som utgångspunkt. Lämpligen 5 väljs ny reflektor vid varje bestämningstillfälle, så att säkerheten vid positionsbestämningen blir så hög som möjligt. I det aktuella transportområdet finns också ett flertal föremål 0, vilka reflekterar det från fordonet utsända ljuset och/eller sänder ut ljus, som av mottagarorganet ombord på fordonet kan uppfattas som en möjlig reflektor. 10 Information om sådana föremål och element lagras företrädesvis tillsammans med information om reflektorernas position och kan utnyttjas vid navigering. Information beträffande andra störande och navigeringen försvårande element i transportområdet som väggar 11 och pelare 16 och liknande föremål, vilka kan dölja en reflektor, kan också lagras. 15 I samband med att en reflekterad signal inkommer till mottagarorganet ombord på fordonet bestäms också avståndet till det reflekterande föremålet. Olika mätförfaranden kan därvid användas. I ett utförande enligt uppfinningen är den utsända ljussignalen modulerad, t.ex. på det sätt som anges i FIG 3. Periodtiden T är i detta fall 500ns (2MHz). Den fasförskjutning som upp- 20 står mellan utsänd signal I och mottagen signal II motsvarar tiden At och kan direkt omräknas till (det dubbla) avståndet till reflektorn. Den valda periodtiden T möjliggör avståndsmätning upp till 75m. Därtill bestäms den varaktighet under vilken den reflekterade signalen inkommer. Varaktigheten är ett mått på det reflekterande föremålets storlek sett från fordonet. 25 Avståndet kan också mätas på andra sätt och med andra organ än det som används vid riktningsbestämningen. Det är t.ex. möjligt att använda annan elektromagnetisk strålning eller ultraljud för avståndsmätningen. Tillsammans med information om varje reflektors position lagras också information avseende reflektionsegenskaper vid olika infallsvinklar och hur 30 intensiteten i reflekterat ljus varierar med avståndet mellan reflektor och detektor.
9 511 504 FIG 4 visar schematiskt hur reflektorns reflektionsegenskaper kan variera vid olika infallsvinklar i förhållande till reflektoms normalriktning N, om en plan reflex används. Vid 0 grader sker maximal reflektion och vid ±13 har reflektionsförmågan sjunkit till ett lägre tröskelvärde. På X-axeln visas infalls- 5 vinkeln i grader, och på Y-axeln visas amplituden. FIG 5 visar schematiskt hur intensiteten i det reflekterade ljuset avtar med avståndet mellan reflektor och detektor. På X-axeln visas avståndet, och på Y-axeln visas amplituden. FIG 6 visar schematiskt hur varaktigheten i det reflekterade ljuset avtar med avståndet mellan reflektor och detektor. De i FIG 4, FIG 5 och FIG 6 åskåd- 10 liggjorda sambanden finns lagrade som referensvärden i minnesorgan, t.ex. i form av tabeller eller beräkningssteg, så att sambanden kan utnyttjas vid bedömning av om en till detektorn inkommande signal verkligen härrör från en reflektor. Information om andra reflekterande föremål, som t.ex. blanka rör och fönster, kan lagras på likartat sätt. Företrädesvis lagras information om 15 referensvärden under en inledande fas och inte i samband med associering eller navigering. Då plana reflexer används jämförs den varaktighet under vilken en reflekterad signal inkommer med motsvarande referensvärde och ger därvid ett mått på det reflekterande föremålets vridningsvinkel i förhållande till referens- 20 punkten på fordonet. Bedömningen av om en inkommande signal verkligen härrör från en reflektor och i så fall vilken reflektor det kan vara fråga om sker i flera steg. I ett första steg förkastas sådana signaler som härrör från föremål som befinner sig längre bort från fordonet än ett förutbestämt men ändringsbart högsta 25 avstånd. En liknande filtrering kan ske beträffande sådana föremål som ligger alltför nära fordonet. Den mottagna signalens varaktighet bestäms också, varvid varaktighet utanför ett visst intervall medför att signalen inte beaktas under följande steg och inte kommer att leda till associering till en reflektor. Intervallet har grän- 30 ser, vilka ges initialvärden, men vilka därefter kan anpassas till aktuella förutsättningar. Varaktigheten motsvarar den vinkel som detekteringsorganet eller
10 motsvarande optiska organ hinner rotera, medan den reflekterade signalen mottags. I sin tur motsvarar detta den från detekteringsorganet synliga delen av det reflekterande föremålet i rotationsplanet. En i detta avseende alltför långvarig signal kan t.ex. vara resultatet av reflexion från en näraliggande 5 vägg med starkt reflekterande ytbeläggning. På liknande sätt faller signaler med intensitetsvärden utanför ett visst intervall bort. Intervallet har gränser, vilka ges initialvärden, men vilka därefter kan anpassas till aktuella förutsättningar. En uppsättning referensvärden hos använda reflektorer avseende den 10 reflekterade signalens varaktighet och intensitet i beroende av olika avstånd mellan reflektor och detektor lagras i förväg. Referensvärdena används bland annat för att kompensera uppmätta varaktighetsvärden och intensitetsvärden med avseende på avståndet, så att urvalet av använda reflektionssignaler blir gynnsamt. 15 De reflexioner som uppfyller ovan ställda villkor betraktas fortsättningsvis som möjliga reflektorsignaler, vilka för den efterföljande navigeringen ska associeras till de i minnesorganet lagrade reflektorerna. Lämpligen ges dessa reflektorsignaler statusvärden, i beroende av hur väl de överensstämmer med en nominell reflexsignal, eller signatur, från en känd reflektor. 20 De kända reflektorernas position finns som angivits ovan lagrade i minnesorgan. Kopplingen mellan en reflexion och en verklig reflektor görs med en antagen position för fordonet som utgångspunkt. Normalt under gång är den antagna eller förväntade positionen bestämd genom odometri, men även andra metoder kan användas. Under antagande att en reflekterad 25 signal härrör från en bestämd reflektor tas hänsyn till följande faktorer. * Om det uppmätta avståndet ligger i ett förutbestämt första intervall från avståndet mellan fordonspositionen och reflektom.
11 511 504 * Om amplituden, eller intensiteten, hos den mottagna signalen ligger i ett förutbestämt andra intervall från förväntad amplitud med hänsyn till den med avståndet sjunkande amplituden, t.ex. enligt diagrammet i FIG 5. * Om varaktigheten hos den mottagna signalen ligger i ett förutbestämt 5 tredje intervall från förväntad varaktighet med hänsyn till reflektorns avstånd till fordonet. * Om den uppmätta bäringen ligger i ett förutbestämt fjärde intervall från förväntad bäring i förhållande till fordonets referensriktning. * Om intensiteten hos den mottagna signalen ligger i ett förutbestämt femte 10 intervall från förväntad intensitet med hänsyn till en vinkelställning hos ett använt plant reflekterande föremål, varvid vinkelställningen bestäms genom förhållandet mellan bestämd varaktighet och en på det aktuella avståndet förväntad varaktighet. 15 Faktorerna vägs samman och resulterar i ett värde som motsvarar en sannolikhet att överensstämmelse föreligger. Faktorerna kan bedömas i annan ordningsföljd än den som angivits ovan. Likaså kan olika vikt läggas vid de olika faktorerna. Företrädesvis har bäringen stor betydelse vid associering av en reflekterad signal till en känd reflektor. Associationer görs fortlöpande 20 under drift, och normalt hinner flera associationer göras mellan två på varandra följande positionsbestämningar. En sen association, eller företrädesvis den senast gjorda associationen, med godkänd överenskommelse utnyttjas fortsättningsvis vid positionsbestämningen. En dator, företrädesvis ombord på fordonet 10, har tillgång till informa- 25 tion som insamlats och lagrats beträffande fordonets styrgeometriska särdrag. Baserat på distans- och styrvinkelinformation och fordonets rörelsemodell beräknas i datorn med vissa tidsintervall fordonets förflyttning. Därpå sker med hjälp av Kalman-filter uppdatering av positionen. Bäringen från denna framräknade position till den valda reflektom jämförs med det aktuella
12 uppmätta vinkelvärdet. Skillnaden mellan bäringen och vinkelvärdet utnyttjas för korrigering av positionen i den riktning vinkelmätningen ger möjlighet till. Positionsbestämningen med hjälp av vinkelberäkning ger högre noggrannhet än odometri. Positionsosäkerheten kan ses som ellips i x/y-planet, 5 som växer om endast odometrin används och som "plattas till" i tvärriktningen till reflektorn vid positionsbestämning med hjälp av reflektorvinkel. Därav följer att det är lämpligt att använda reflektorvinklar som fördelar sig ungefär jämnt kring varvet. En övervakning av positionsosäkerheten sker kontinuerligt. Om osäkerheten blir för stor, bringas vagnen att stanna. 10 När fordonet 10 befinner sig i position P n., i FIG 7 kommer ett antal reflektioner att nå detekteringsorganet under strålens B svepning under en mätperiod. I FIG 7 är reflexionerna från verkliga reflektorer markerade med streckade linjer, medan reflexionerna från andra föremål är markerade med punktstreckade linjer. Från reflektorema R2, R3, R4, R6 och R 11 kommer an- 15 vändbara signaler, och det är signalen från R6 som används, vilket markeras med heldragen linje. Under strålens B svepningsrörelse inkommer också signaler från föremålen 0 1, 0 2, 0 3, 0 5 och 06. Signalema från föremålet 0 3 R6 skulle kunna förväxlas, åtminstone i någon position längs och reflektorn banan 12, men genom avståndsmätningen och övrig signalbehandling mins- 20 kar dramatiskt risken att förväxling sker. Pelaren 16 skymmer i denna positon reflektom R 10, och det är lämpligt och fördelaktigt att i nämnda minnesorgan lagra även information om denna typ av sikthinder. Inför åtgärden att associera en reflektion till en reflektor kan sådan information utnyttjas för att utesluta vissa reflektorer redan från början. 25 På liknande sätt är i position P n+2 signaler från reflektorerna R2, R3, R 1 0 och Ra möjliga att använda. Därtill kommer störande signaler från föremålen 0 1, 0 2, 0 4, 0 6 och 0 7. Även i denna position kan risken för förväxling mellan reflektor och annat föremål kraftigt minska, om hänsyn tas till de uppmätta avstånden och den reflekterade signalens signatur. 30
13 511 504 PATENTKRAV 1. Sätt vid associering av anonyma reflektorer (R 1-R11 ) till detekterade vin- 5 kellägen, varvid a) de anonyma reflektorema ordnas i positioner i ett transportområde, b) reflektorpositioner för reflektorerna (R 1-R 11 ) lagras i minnesorgan, c) en stråle (B) utsänds från ett fordon (10) över en söksektor, d) reflekterade signaler från reflekterande föremål tas emot på fordonet (10), 10 e) vinkelläge mot reflekterande föremål i förhållande till en referensriktning (D) hos fordonet (10) fortlöpande detekteras vid strålens passage över söksektorn och motsvarande vinkelvärde bestäms, f) åtminstone ett över söksektom bestämt vinkelvärde lagras, 15 kännetecknat av att avstånden mellan reflekterande föremål och en referenspunkt på fordonet (10) fortlöpande mäts och att en relation mellan uppmätta avstånd och motsvarande avstånd mellan lagrade reflektorpositioner och antagen position för fordonet bestäms, 20 varvid association mellan reflekterande föremål och reflektorer (R 1 - R ) medges om relationen ligger inom ett förväntat intervall. 2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att varaktighet hos reflekterade signaler fortlöpande detekteras vid strå- 25 lens passage över söksektom och värde på varaktigheten bestäms, att en relation mellan värdet på varaktigheten och ett förväntat värde bestäms och att association medges, om relationen ligger inom ett förväntat intervall. 30 3. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av
14 att förväntad varaktighet hos reflekterad signal vid olika avstånd mellan reflektor och referenspunkt på fordonet fastställs i form av varaktighetsreferensvärden, att varaktighet hos reflekterade signaler fortlöpande detekteras vid strå- 5 lens passage över söksektorn och värde på varaktigheten bestäms, att en relation mellan varaktighetsreferensvärdet och uppmätt varaktighetsvärde bestäms och att association medges, om relationen ligger inom ett förväntat intervall. 10 4. Sätt enligt kravtkännetecknat av att förväntad intensitet hos reflekterad signal vid olika avstånd mellan reflektor och referenspunkt på fordonet fastställs i form av intensitetsreferensvärden, att ett intensitetsvärde hos reflektioner från reflekterande föremål be- 15 stäms, att relationen mellan det bestämda intensitetsvärdet och ett förväntat intensitetsvärde hos en reflekterad signal på det uppmätta avståndet bestäms och att association medges, om relationen ligger inom förväntat intervall. 20 5. Sätt enligt krav 2, kännetecknat av att reflektorerna (R 1 -R 11 ) utförs plana, att förväntad intensitet hos reflekterad signal från en reflektor (R 1 -R 11 ) vid olika avstånd fastställs i form av intensitetsreferensvärden, 25 att förväntad varaktighet hos reflekterad signal från en reflektor (R 1-R 11 ) vid olika avstånd fastställs i form av varaktighetsreferensvärden, att förväntad intensitet hos reflekterad signal från en reflektor (R 1 -R 11 ) med avseende på vinkelställning hos reflektom (R 1 -R 11 ) i förhållande till en normalriktning fastställs i form av en vinkelfaktor, 30 att en vinkelställning hos reflektorerna (R 1-R 11 ) i förhållande till synvinkeln till fordonet (10) bestäms på basis av förhållandet mellan detekterad varaktighet och varaktighetsreferensvärdena,
15 511 504 att förväntat intensitetsvärde från en reflektorer (R 1-R 11 ) på det uppmätta avståndet från referenspunkten justeras med hänsyn till intensitetsreferensvärdet och vinkelfaktom och att association medges, om intensiteten hos den reflekterade signalen 5 ligger inom ett förutbestämt intervall kring det justerade intensitetsvärdet. 6. Sätt enligt krav 5, kännetecknat av att intensitetsreferensvärden vid olika avstånd lagras som värden i en 10 tabell, att varaktighetsreferensvärden vid olika avstånd lagras i en tabell och att vinkelfaktorer vid olika vinklar lagras i en tabell, varvid tabellerade värden används vid bedömning om association ska medges. 15 7. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att den utsända strålen (B) moduleras, att den mottagna från föremål i transportområdet kommande reflektionen jämförs med den utsända strålen med avseende på tidsfördröjning och 20 att avståndet mellan fordon (10) och föremålet bestäms på basis av tidsfördröjningen mellan visst fasläge hos utsänd stråle och motsvarande fasläge hos mottagen stråle. 8. Sätt enligt krav 7, kännetecknat av 25 att den utsända signalen moduleras med fyrkantvåg med en frekvens på omkring 2MHz. 30 9. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att den utsända strålen (B) är en laserstråle. 10. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att den utsända strålen (B) utgörs av mikrovågsstrålning.
16 11. Anordning för associering av ett flertal i ett transportområde förekommande anonyma reflektorer (R 1-R11 ) till detekterade vinkellägen, innefattande: 5 a) fordon (10) med driv- och styrenhet (14), b) första minnesorgan (20) för lagring av positionerna för reflektorema (R 1 - R 11), c) en emissionskälla (13) för utsändning av en stråle (B) och styrorgan (19) för att föra strålen (B) från fordonet (10) över en söksektor, 10 d) detektororgan (18) för fortlöpande detektering av vinkelläge hos en reflekterad signal i förhållande till en referensriktning (D) hos fordonet (10) vid strålens passage över söksektorn, och för bestämmande av motsvarande vinkelvärde, e) andra minnesorgan (21) för lagring av ett flertal över söksektorn bestämda 15 vinkelvärden, kännetecknad av att styrorganet (19) är utfört att fortlöpande mäta avstånden mellan reflekterande föremål och en referenspunkt på fordonet (10) och lagra 20 motsvarande avståndsvärden i minnesorganet (20) och att styrorganet (19) är utfört att fortlöpande bestämma en relation mellan uppmätta avstånd till reflektorer (R 1 -R 11 ) och motsvarande avstånd mellan lagrade reflektorpositioner och antagen position för fordonet, varvid association medges om relationen ligger inom ett förväntat in- 25 tervall. 12. Anordning enligt krav 11, kännetecknad av att styrorganet (19) är utfört att fortlöpande detektera varaktigheten hos reflekterade signaler vid strålens passage över söksektom samt be- 30 stämma värde på varaktigheten.
17 511 504 13. Anordning enligt krav 11, kännetecknad av att styrorganet (19) är utfört att fortlöpande detektera intensiteten hos reflekterade signaler vid strålens passage över söksektorn samt bestämma värde på intensiteten. 5 14. Anordning enligt krav 11, kännetecknad av att minnesorganet (20) är utfört att lagra förväntad varaktighet hos reflekterad signal vid olika avstånd mellan reflektor och referenspunkt på fordonet som varaktighetsreferensvärden. 10 15. Anordning enligt krav 13, kännetecknad av att minnesorganet (20) är utfört att lagra ett förväntat intensitetsvärde för en från en reflektor (R 1 -R 11 ) reflekterad signal i beroende av avståndet mellan reflektor (R,-R 11 ) och detektororganet (18) som intensitetsrefe- 15 rensvärden. 16. Anordning enligt krav 14 och 15, kännetecknad av att reflektorerna (R 1 -R 11 ) är utförda plana, att styrorganet (19) är utfört att fortlöpande bestämma en vinkelfaktor ge- 20 nom en relation mellan det bestämda värdet på varaktigheten och ett varaktighetsreferensvärde och att styrorganet (19) är utfört att fortlöpande justera det förväntade intensitetsvärdet med hänsyn till vinkelfaktorn och intensitetsreferensvärdet, varvid association medges om en relation mellan det justerade 25 intensitetsvärdet och det bestämda intensitetsvärdet ligger inom ett förväntat intervall. 17. Anordning enligt krav 11, kännetecknad av att driv- och styrenheten (14) är utförd att modulera strålen (B) och 30 att driv- och styrenheten (14) är utförd att bestämma avståndet mellan fordonen (10) och reflektom (R 1-R 11 ) i beroende av tidsförskjutning
18 mellan ett fasläge hos den utsända strålen (B) och motsvarande fasläge hos den reflekterade signalens fasläge.
1/4 Ri 14 7" 15 15 FIG 1 A4 1 r II t 0.- Alt T FIG 3
2/4 O 11 17 N R 1'0 % R 1 1 0 5 16 04 06 n+2 1 h. ". namob". ". 12 17 10 11 FIG 2
3/4 A -90 -fl fl 90 FIG 4 FIG 5 FIG 6
T"~ LO