JP6947592B2 - Map generator and map generator and control device - Google Patents
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Description
本技術は、移動体を目標点に向かって移動させる制御に用いられる地図を生成する装置と方法、および移動体を制御する制御装置に関する。 The present technology relates to a device and a method for generating a map used for controlling the movement of a moving body toward a target point, and a control device for controlling the moving body.
無人車両のような移動体が自律移動するために、移動体に地図生成装置と経路生成部と制御部が設けられる。地図生成装置は、移動体の現在位置と移動の目標点と障害物の位置とを組み込んだ地図を生成する。経路生成部は、この地図に基づいて、障害物に干渉せずに移動体の現在位置から目標点に向かう移動経路を生成する。制御部は、生成された移動経路を移動体が移動するように移動体を制御する(例えば特許文献1)。 In order for a moving body such as an unmanned vehicle to move autonomously, the moving body is provided with a map generator, a route generator, and a control unit. The map generator generates a map that incorporates the current position of the moving object, the target point of movement, and the position of an obstacle. Based on this map, the route generation unit generates a movement route from the current position of the moving body to the target point without interfering with obstacles. The control unit controls the moving body so that the moving body moves along the generated movement path (for example, Patent Document 1).
目標点は、例えば、最終的な目標位置へ至る前に移動体が通過する複数の経由点のうち、移動体が次に通過する経由点である。複数の経由点は、例えば、地図生成装置の記憶部に記憶された地図に設定される。 The target point is, for example, a waypoint through which the moving body passes next among a plurality of waypoints through which the moving body passes before reaching the final target position. The plurality of waypoints are set in the map stored in the storage unit of the map generator, for example.
障害物の位置は、移動体に設けた障害物センサにより検出される。障害物センサは、例えばレーザ光を走査することにより障害物の位置を検出するレーザレーダである。障害物センサが検出した障害物の位置は、上述の地図に組み込まれる。 The position of the obstacle is detected by an obstacle sensor provided on the moving body. The obstacle sensor is a laser radar that detects the position of an obstacle by, for example, scanning a laser beam. The location of the obstacle detected by the obstacle sensor is incorporated into the map described above.
移動体の現在位置は、移動体に設けた位置検出装置により求められる。例えば、位置検出装置は、電波受信部と処理部と内界センサと推定部を含む。電波受信部は、GPS衛星のような測位衛星から電波を受信する。処理部は、受信した電波に基づいて移動体の位置と向きを求める。内界センサは、移動体の動作状態(例えば走行用車輪の回転速度や移動体の向き)を検出する。推定部は、処理部が求めた移動体の位置および向きと、内界センサが検出した動作状態とに基づいて、カルマンフィルタにより移動体の現在位置を推定する(例えば特許文献2)。
なお、位置検出装置は、内界センサを用いずに、測位衛星からの電波に基づいて移動体の現在位置を求める場合もある。
The current position of the moving body is determined by a position detecting device provided on the moving body. For example, the position detecting device includes a radio wave receiving unit, a processing unit, an internal sensor, and an estimating unit. The radio wave receiving unit receives radio waves from a positioning satellite such as a GPS satellite. The processing unit obtains the position and orientation of the moving body based on the received radio wave. The internal sensor detects the operating state of the moving body (for example, the rotational speed of the traveling wheel and the orientation of the moving body). The estimation unit estimates the current position of the moving body by a Kalman filter based on the position and orientation of the moving body obtained by the processing unit and the operating state detected by the internal sensor (for example, Patent Document 2).
The position detection device may obtain the current position of the moving object based on the radio wave from the positioning satellite without using the internal sensor.
上述のように求めた移動体の現在位置も、地図に組み込まれる。経路生成部は、この地図において、障害物に干渉せずに移動体の現在位置から目標点に向かう移動経路を生成する。 The current position of the moving object obtained as described above is also incorporated into the map. In this map, the route generation unit generates a movement route from the current position of the moving body to the target point without interfering with obstacles.
しかし、測位衛星からの電波の受信状況によって、位置検出装置が求める現在位置の精度が低下する場合がある。例えば、電波受信部が、測位衛星から送信され構造物(例えば建物)で反射した電波と、このような反射をせずに測位衛星から直接伝播して来た電波の両方を受信する場合がある。この場合、両方の電波に基づいて、移動体の現在位置が求められるので、その精度が低下する。 However, depending on the reception status of radio waves from the positioning satellite, the accuracy of the current position required by the position detection device may decrease. For example, the radio wave receiving unit may receive both radio waves transmitted from the positioning satellite and reflected by a structure (for example, a building) and radio waves directly propagated from the positioning satellite without such reflection. .. In this case, since the current position of the moving body is obtained based on both radio waves, the accuracy is lowered.
その結果、上述の地図において、移動体の現在位置と障害物との相対位置の精度が低下する可能性がある。 As a result, in the above-mentioned map, the accuracy of the relative position between the current position of the moving body and the obstacle may decrease.
そこで、本技術の目的は、移動体の現在位置と移動の目標点と障害物の位置を組み込んだ地図を生成する場合に、地図において、移動体と障害物との相対的な位置関係を精度よく表わすことを可能にすることにある。 Therefore, the purpose of this technology is to accurately determine the relative positional relationship between the moving object and the obstacle in the map when generating a map that incorporates the current position of the moving object, the target point of movement, and the position of the obstacle. It is to make it possible to express well.
上述の目的を達成するため、本技術による地図生成装置は、移動体を目標点に向けて移動させる制御に用いられる地図を生成する装置であって、移動体の動作状態を検出する内界センサと、移動体から障害物の位置を検出する障害物センサと、動作状態に基づいて移動体の第1現在位置を求める第1検出装置と、第1現在位置と障害物の位置との相対位置を表わす地図を生成する地図生成部と、測位衛星からの電波に基づいて移動体の第2現在位置を求める第2検出装置と、第2現在位置と与えられた目標点との相対位置を求める相対位置検出部と、を備える。地図生成部は、求められた相対位置に基づいて目標点を地図に設定する。 In order to achieve the above object, the map generator according to the present technology is a device that generates a map used for controlling the movement of a moving object toward a target point, and is an internal sensor that detects the operating state of the moving object. The obstacle sensor that detects the position of the obstacle from the moving body, the first detection device that obtains the first current position of the moving body based on the operating state, and the relative position between the first current position and the position of the obstacle. A map generator that generates a map representing It includes a relative position detection unit. The map generation unit sets the target point on the map based on the obtained relative position.
上述の目的を達成するため、本技術による地図生成方法は、移動体を目標点に向けて移動させる制御に用いられる地図を生成する方法であって、次の処理(a)〜(g)を行う。
(a)移動体の動作状態を、移動体に設けた内界センサで検出する。
(b)移動体から障害物の位置を検出する。
(c)動作状態に基づいて移動体の第1現在位置を求める。
(d)第1現在位置と障害物の位置との相対位置を表わす地図を生成する。
(e)測位衛星からの電波に基づいて移動体の第2現在位置を求める。
(f)第2現在位置と、与えられた目標点との相対位置を求める。
(g)この相対位置に基づいて目標点を地図に設定する。
In order to achieve the above object, the map generation method according to the present technology is a method of generating a map used for controlling the movement of a moving object toward a target point, and the following processes (a) to (g) are performed. conduct.
(A) The operating state of the moving body is detected by an internal sensor provided on the moving body.
(B) Detect the position of an obstacle from a moving body.
(C) The first current position of the moving body is obtained based on the operating state.
(D) Generate a map showing the relative position between the first current position and the position of the obstacle.
(E) Obtain the second current position of the moving object based on the radio waves from the positioning satellite.
(F) Find the relative position between the second current position and the given target point.
(G) A target point is set on the map based on this relative position.
本技術によると、地図は、移動体に設けた障害物センサと内界センサによる検出に基づいて生成される。すなわち、地図は、測位衛星からの電波の受信状況に影響されない情報に基づいて生成される。この点で、地図において、移動体の現在位置と障害物との相対的な位置関係を精度よく表わすことができる。 According to the present technology, the map is generated based on the detection by the obstacle sensor and the internal sensor provided in the moving body. That is, the map is generated based on the information that is not affected by the reception status of the radio waves from the positioning satellite. In this respect, the relative positional relationship between the current position of the moving body and the obstacle can be accurately represented on the map.
一方、測位衛星からの電波を利用しない場合には、内界センサの検出に誤差があると、内界センサの検出に基づく移動体の現在位置に誤差が生じ、その結果、地図において現在位置と目標点との相対位置の精度が低下する。
これに対し、本技術によると、測位衛星からの電波に基づく移動体の現在位置と目標点との相対位置を求め、この相対位置に基づいて、目標点を地図に設定する。これにより、内界センサの検出に誤差が生じても、この誤差が、地図において移動体の現在位置と目標点との相対位置に与える影響を抑えることができる。
On the other hand, when radio waves from positioning satellites are not used, if there is an error in the detection of the internal sensor, an error will occur in the current position of the moving object based on the detection of the internal sensor, and as a result, the current position will be displayed on the map. The accuracy of the position relative to the target point is reduced.
On the other hand, according to the present technology, the relative position between the current position of the moving body and the target point based on the radio wave from the positioning satellite is obtained, and the target point is set on the map based on this relative position. As a result, even if an error occurs in the detection of the internal sensor, it is possible to suppress the influence of this error on the relative position between the current position of the moving body and the target point on the map.
本技術の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 An embodiment of the present technology will be described with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to common parts in each figure, and duplicate description is omitted.
[第1実施形態]
図1は、本技術の第1実施形態による地図生成装置10が設けられる移動体20を示す。図2は、地図生成装置10の構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a
移動体20は、走行用の車輪1を有し、この車輪1が回転駆動されることにより地表面2を走行する車両であってよい。代わりに、移動体20は、クローラにより地上を走行する走行装置、または他の移動装置であってもよい。
The moving
地図生成装置10は、移動体20に設けられる。地図生成装置10は、内界センサ3と障害物センサ5と第1検出装置7と地図生成部9と第2検出装置13と相対位置検出部15を備える。
The
内界センサ3は、移動体20の動作状態を検出する。本実施形態では、動作状態は、移動体20において検出された情報であって、移動体20の移動方向(向き)と移動距離を求めるのに用いられる情報である。動作状態は、移動体20の外部(例えば衛星航法システムの測位衛星)から受信した情報を含まなくてよい。本実施形態では、動作状態は、移動体20の移動速度(以下で単に速度という)と角速度を含む。本実施形態では、角速度は、移動体20に固定された軸回りの移動体20の回転速度を意味してよい。本実施形態では、角速度は、移動体20のヨー方向(ヨー軸回り)の角速度であるが、本技術はこれに限定されない。
The
内界センサ3は、本実施形態では、速度検出部3aと角速度検出部3bを含む。速度検出部3aは、移動体20の速度を検出する。速度検出部3aは、一例では、上述した車輪1の回転速度を計測し、この回転速度と、既知である当該車輪1の外径とに基づいて移動体20の速度を検出する。角速度検出部3bは、移動体20の角速度を検出する。角速度検出部3bは、ジャイロセンサを用いて構成されたものであってよい。
In the present embodiment, the
障害物センサ5は、移動体20から障害物の位置を検出する。本実施形態では、障害物センサ5は、移動体20から見た計測範囲に対して計測を行うことにより、計測範囲に存在する障害物の位置を表わす障害物データを取得する。計測範囲は、例えば移動体20の進行方向側の範囲(図1(B)の破線で囲んだ範囲)であってもよいし、移動体20の周囲であってもよい。本実施形態では、この障害物データは、障害物の位置の座標を、移動体20に固定されたセンサ座標系で表わしたデータであり、センサ座標系の原点は、例えば当該障害物データを取得した時(以下で単に計測時という)の移動体20の位置である。障害物センサ5による障害物データの取得は、移動体20の移動中に繰り返し行われる。
The
障害物センサ5は、例えばレーザレーダである。レーザレーダ5は、計測範囲に対してレーザ光(例えばパルスレーザ光)を走査して、物体表面の反射点からの反射レーザ光に基づいて、障害物の位置を表わす障害物データを取得する。レーザレーダ5は、例えばLidar(Light Detection and Ranging)またはLRF(Laser Range Finder)と呼ばれる機器であってよい。なお、障害物センサ5は、計測範囲を撮像することにより画像データを取得し、この画像データを処理することにより障害物の位置を表わす障害物データを取得するものであってもよい。
The
第1検出装置7は、内界センサ3が検出した動作状態に基づいて、移動体20の現在位置(以下で第1現在位置という)を求める。この第1現在位置は、後述の第1座標系Srで表わされる。本実施形態では、速度検出部3aが検出した速度と、角速度検出部3bが検出した角速度とに基づいて、移動体20の第1現在位置を求める。例えば、第1検出装置7は、当該角速度の時間積分値から移動体20の進行方向を求めつつ、各時点で求めた当該進行方向と各時点で速度検出部3aが検出した速度とに基づいて、移動体20の第1現在位置を求める。
The
地図生成部9は、障害物センサ5が検出した障害物の位置に基づいて、第1検出装置7が検出した第1現在位置と当該障害物の位置との相対位置が表わされた地図Mrを生成する。より詳しくは、地図生成部9は、障害物センサ5が検出した障害物の位置と、この検出時に第1検出装置7が求めた第1現在位置とから、当該障害物の位置と当該第1現在位置との相対位置を取得し、この相対位置と当該第1現在位置とに基づいて、当該障害物の位置を地図Mrに設定する。したがって、地図Mrには、障害物センサ5が計測時に検出した障害物の位置と、当該計測時に第1検出装置7が検出した第1現在位置とが表わされる。地図生成部9は、地図更新部9aと地図記憶部9bと位置更新部9cを含む。
The
地図更新部9aは、障害物センサ5が上述の障害物データを取得する度に、この障害物データが表わす障害物の位置の座標を、座標変換して地図記憶部9bに記憶されている地図Mrに追加する。この座標変換は、上述のセンサ座標系から第1検出装置7で使用される座標系(すなわち後述の第1座標系Sr)への変換である。また、この座標変換は、障害物データの取得時の第1現在位置と、内界センサ3が検出した動作状態から得た移動体20の向きとに基づいて行われる。これにより、地図更新部9aは、地図記憶部9bに第1座標系Srで記憶されている地図Mrを更新する。したがって、現時点において、地図記憶部9bの地図Mrには、過去の各時点で取得された障害物データが表わす障害物の位置の座標が組み込まれている。なお、初期の状態では、地図記憶部9bの地図Mrには、障害物の位置の座標が組み込まれていなくてもよいし、既知の障害物(例えば建物)の位置が組み込まれていてもよい。
Each time the
位置更新部9cは、第1検出装置7が時々刻々と検出した移動体20の第1現在位置を、地図記憶部9bに記憶されている地図Mrに表わす。これにより、位置更新部9cは、第1現在位置、障害物の位置、および後述の目標点を含む情報を一つの地図Mrとして表わして経路生成部11に出力する。この地図Mrにおいては、第1現在位置と障害物の位置との相対位置が表わされている。
あるいは、位置更新部9cは、上述の地図Mrを、第1現在位置を中心(例えば原点)とする座標系の地図に変換し、変換後の地図から第1現在位置と次の目標点(すなわち後述する目標点)を含む局所範囲を局所地図Mcとして抽出し、この局所地図Mcを経路生成部11に出力してもよい。
The
Alternatively, the
地図記憶部9bに記憶されている地図Mrは、第1座標系Srにおいて障害物の位置座標を表わしたデータである。本実施形態では、第1座標系Srを相対精度優先座標系と呼ぶ。相対精度優先座標系Srとは、測位衛星からの電波の受信状況に影響されずに、移動体20と障害物との相対位置を表わした座標系を意味する。地図記憶部9bの地図Mrにおける障害物の位置は、移動体20から見た障害物の位置を表わす障害物データに基づいている。また、地図Mrにおける移動体20の第1現在位置は、移動体20の動作状態に基づいている。したがって、地図Mrでは、移動体20と障害物との位置関係が、測位衛星からの電波の受信状況に影響されない点で、精度よく表わされているといえる。
The map Mr stored in the map storage unit 9b is data representing the position coordinates of obstacles in the first coordinate system Sr. In the present embodiment, the first coordinate system Sr is referred to as a relative precision priority coordinate system. The relative precision priority coordinate system Sr means a coordinate system that represents the relative positions of the moving
電波受信部12は、移動体20に設けられ、衛星航法システム(例えばGPS)の測位衛星からの電波を受信する。
The radio
第2検出装置13は、電波受信部12が受信した電波に基づいて移動体20の現在位置(以下で第2現在位置という)を求める。第2検出装置13は、本実施形態では、地表面2に固定された第2座標系Saにおける移動体20の第2現在位置を求める。本実施形態では、第2座標系Saを絶対精度優先座標系と呼ぶ。絶対精度優先座標系Saとは、内界センサ3による情報の誤差の蓄積が影響されないように(又は当該誤差の蓄積を抑えて)移動体20の現在位置を表わした座標系を意味する。なお、第2検出装置13は、電波受信部12が受信した電波に基づいて求めた移動体20の位置と向きと、内界センサ3が検出した上述の動作状態とに基づいて、ベイズフィルタ(例えばカルマンフィルタ)を用いて、移動体20の第2現在位置を求めてもよい。
The
相対位置検出部15は、絶対精度優先座標系Saにおいて、第2検出装置13が求めた第2現在位置と、予め与えられた1つ又は複数の目標点との相対位置を求める。目標点は、移動体20がこれから通過する位置である。一例では、目標点は、移動体20が次に通過する経由点である。すなわち、移動体20が最終的な目標位置に到達する前に通過する複数の経由点が絶対精度優先座標系Saにおいて予め定められており、これら複数の経由点のうち、移動体20が次に通過する経由点が目標点である。
The relative
目標点を定めるために、一例では、図2に示すように、地図生成装置10には記憶装置17と入力装置19が設けられている。記憶装置17は、絶対精度優先座標系Saで表わした地図Ma(例えば広域地図)を記憶している。人が、入力装置19を操作することにより、1つ又は複数の目標点を当該地図Maに定めることができる。入力装置19は、例えばGUI(グラフィカルユーザーインターフェース)を利用したものであってよい。
In order to determine the target point, in one example, as shown in FIG. 2, the
相対位置検出部15は、本実施形態では、第2現在位置と目標点との相対位置を設定頻度で求める。ここで、「設定頻度で求める」とは、一定時間が経過する度に、一定距離を移動体20が移動する度に、または、一定の数の目標点(経由点)を移動体20が通過する度に、相対位置検出部15が上記相対位置を求めることを意味してよい。なお、設定頻度は、本技術の具体的適用に応じて適宜に設定されてよい。例えば、設定頻度は、地図更新部9aが地図Mrを更新する頻度より少なくてよい。この場合、設定頻度は、地図更新部9aが地図Mrを更新する頻度の1/3以下、1/5以下、1/10以下、または1/20以下であってよいが、これらに限定されない。
In the present embodiment, the relative
地図生成部9の目標点設定部9dは、相対位置検出部15により上述の相対位置が求められる度に、当該相対位置に基づいて、1つ又は複数の目標点を地図Mrに設定する。本実施形態では、地図Mrにおいて第1現在位置と第2現在位置が同一であるとして、目標点設定部9dは、相対位置検出部15が求めた相対位置と、第1現在位置とに基づいて、1つ又は複数の目標点を地図Mrに設定する。すなわち、目標点設定部9dは、第1検出装置7が求めた第1現在位置に基づいて、相対位置検出部15が求めた上記相対位置を、第2現在位置が第1現在位置に一致するように相対精度優先座標系Srの相対位置に変換し、変換後の相対位置に基づいて1つ又は複数の目標点を地図Mrに設定する。なお、この座標変換は、第1現在位置、および、座標系Saの向きと座標系Srの向きとの関係に基づいて行われる(後述のS61〜S63で詳しく説明する)。
The target
移動体20は、地図Mr又は地図Mrから抽出された局所地図Mcに設定された次の目標点へ向けて移動するように制御される。そのために、本実施形態では、移動体20には、経路生成部11と制御部21が設けられている。経路生成部11は、地図生成装置10(すなわち位置更新部9c)が生成した地図Mr又は局所地図Mcに基づいて、次の目標点に向かう移動体20の移動経路を生成する。すなわち、経路生成部11は、地図Mr又は局所地図Mcにおいて、障害物に干渉せずに次の目標点に向かう移動経路を生成する。
The moving
制御部21は、生成された移動経路に基づいて移動体20の移動を制御する。すなわち、制御部21は、生成された移動経路を移動体20が移動するように移動体20を制御する。この制御において、例えば、制御部21は、移動体20としての車両のアクセル、ブレーキ、ステアリング、変速機などをそれぞれ操作する複数のアクチュエータの動作を制御する。なお、移動体20は、制御部21により自律移動するように構成されていてもよいし、他の構成を有していてもよい。なお、移動体20は、一時的に、移動体20の外部から(例えば移動方向が)遠隔操縦されてもよい。
経路生成部11と制御部21は、移動体20の制御装置30を構成する。
The
The route generation unit 11 and the
図3は、上述した地図生成装置10を用いた地図生成方法と経路生成処理を示すフローチャートである。地図生成方法は、移動体20の移動中に行われる。地図生成方法は、図3(A)の地図生成処理と、図3(B)の現在位置検出処理と、図3(C)の目標点設定処理とを含む。
FIG. 3 is a flowchart showing a map generation method and a route generation process using the
<地図生成処理>
地図生成処理は、ステップS1,S2を含む。ステップS1では、障害物センサ5により上述の障害物データを取得する。ステップS2では、地図更新部9aにより、上述のように、ステップS1で取得した障害物データに基づいて、地図記憶部9bに記憶されている地図Mrを更新する。地図生成処理は、地図生成周期で繰り返し行われる。
<Map generation process>
The map generation process includes steps S1 and S2. In step S1, the above-mentioned obstacle data is acquired by the
<現在位置検出処理>
現在位置検出処理は、ステップS3,S4を含む。ステップS3では、内界センサ3により移動体20の動作状態を検出する。ステップS4では、ステップS3で検出した動作状態に基づいて、第1検出装置7により、相対精度優先座標系Sr(地図Mr)における移動体20の第1現在位置を求める。現在位置検出処理は時々刻々と繰り返し行われる。したがって、ステップS4では、前回のステップS4を行った時点からの移動体20の移動距離と移動方向を動作状態に基づいて求め、これら移動距離と移動方向、および前回のステップS4で求めた第1現在位置に基づいて、新たな第1現在位置を求める。
<Current position detection process>
The current position detection process includes steps S3 and S4. In step S3, the operating state of the moving
<目標点設定処理>
目標点設定処理は、ステップS5〜S7を含み、相対位置検出部15により実行される。
ステップS5では、第2検出装置13により、測位衛星からの電波に基づいて移動体20の第2現在位置を求める。
ステップS6では、相対位置検出部15により、ステップS5で求めた第2現在位置と予め与えられた目標点との相対位置を求める。
ステップS7では、ステップS6で求められた相対位置を、第1検出装置7が検出した第1現在位置などに基づいて、相対精度優先座標系Srの相対位置に変換し、変換後の相対位置に基づいて、目標点設定部9dにより、地図記憶部9bに記憶されている地図Mrにおいて、目標点を設定する。この時、地図Mrにおいて過去に設定された目標点がある場合には、当該目標点は、削除されるか、若しくは今後の移動経路生成には用いられない。
目標点設定処理(すなわちステップS5〜S7)は上述の設定頻度で繰り返し行われる。
<Target point setting process>
The target point setting process includes steps S5 to S7 and is executed by the relative
In step S5, the
In step S6, the relative
In step S7, the relative position obtained in step S6 is converted to the relative position of the relative accuracy priority coordinate system Sr based on the first current position detected by the
The target point setting process (that is, steps S5 to S7) is repeated at the above-mentioned setting frequency.
ステップS6は、ステップS61〜S63を含む。
ステップS61では、絶対精度優先座標系Saにおいて、ステップS5で求めた第2現在位置Paと、予め与えられた目標点Pwaとの相対位置ΔPaを求める。
Step S6 includes steps S61 to S63.
In step S61, in the absolute precision priority coordinate system Sa, the relative position ΔPa between the second current position Pa obtained in step S5 and the target point Pwa given in advance is obtained.
ステップS62では、絶対精度優先座標系Saの相対位置ΔPaを、移動体座標系Smにおける相対位置ΔPmに変換する。ここで、移動体座標系Smは、現在の移動体20に固定された座標系であり、現在の移動体20の位置(すなわち最新の第2現在位置)が原点である。ステップS62におけるΔPaの変換は、ΔPaを示すベクトルの座標変換であってよく、並行移動と回転を組み合わせた変換である。これについて、並行移動は、ステップS5で求めた最新の第2現在位置(ベクトルΔPaの始点)を移動体座標系Smの原点に一致させる移動であり、回転は、絶対精度優先座標系Saにおける移動体座標系Smの向きに基づいて行われる。移動体座標系Smの向きは、移動体20において互いに離れた2箇所に設けた2つの電波受信部12が受信した測位衛星からの電波に基づいて、絶対精度優先座標系Saにおいて求めたものであってよい。
In step S62, the relative position ΔPa of the absolute precision priority coordinate system Sa is converted to the relative position ΔPm in the mobile coordinate system Sm. Here, the moving body coordinate system Sm is a coordinate system fixed to the current moving
ステップS63では、移動体座標系Smの相対位置ΔPmを、相対精度優先座標系Srにおける相対位置ΔPrに変換する。この変換は、ΔPmを示すベクトルの座標変換であってよく、並行移動と回転を組み合わせた変換である。これについて、並行移動は、ステップS5で求めた最新の第2現在位置(ベクトルΔPmの始点)を相対精度優先座標系Srにおける最新の第1現在位置に一致させる移動であり、回転は、移動体座標系Smと相対精度優先座標系Srの向きの相違に基づいて行われる。例えば、相対精度優先座標系Srが過去の時点における移動体20に固定された座標系である場合には、移動体座標系Smと相対精度優先座標系Srの向きの相違は、当該過去の時点における移動体20の向きと、当該過去の時点から現在まで角速度検出部3bが検出した角速度の時間積分値とに基づいて求めたものであってよい。
In step S63, the relative position ΔPm of the moving body coordinate system Sm is converted into the relative position ΔPr in the relative accuracy priority coordinate system Sr. This transformation may be a coordinate transformation of a vector indicating ΔPm, and is a transformation that combines translation and rotation. Regarding this, the translation is a movement in which the latest second current position (starting point of the vector ΔPm) obtained in step S5 is matched with the latest first current position in the relative precision priority coordinate system Sr, and the rotation is a moving object. This is performed based on the difference in orientation between the coordinate system Sm and the relative precision priority coordinate system Sr. For example, when the relative accuracy priority coordinate system Sr is a coordinate system fixed to the moving
上述のステップS7では、目標点設定部9dは、ステップS63で求めた相対位置ΔPrに基づいて、目標点Pwrを地図Mrに設定する。この時、ΔPrを表わすベクトルの始点である第2現在位置を地図Mrにおける最新の第1現在位置に一致させた場合に当該ベクトルの終点となる位置が目標点として設定されてよい。
In step S7 described above, the target
<経路生成処理>
経路生成処理は、図3(D)のようにステップS8,S9を含む。ステップS8では、現在位置検出処理(ステップS4)で求められた最新の移動体20の第1現在位置を、地図生成処理により更新された地図記憶部9bの最新の地図Mrに表わす処理を行う。この処理は、位置更新部9cにより行われる。
ステップS9では、ステップS8により第1現在位置が表わされた最新の地図Mr(又は当該地図Mrから得た上述の局所地図Mc)において、第1現在位置から次の目標点に移動体20が向かうための移動経路を、経路生成部11により生成する。経路生成処理は、経路生成周期で繰り返し行われる。
<Route generation process>
The route generation process includes steps S8 and S9 as shown in FIG. 3 (D). In step S8, the first current position of the latest moving
In step S9, in the latest map Mr (or the above-mentioned local map Mc obtained from the map Mr) whose first current position is represented by step S8, the moving
<移動体の制御>
経路生成処理で生成された移動経路は、次の経路生成処理で新たに生成されるまで、移動体20の制御に用いられる。例えば、制御部21は、この移動経路と、速度検出部3aが検出した速度と、角速度検出部3bが検出した角速度に基づいて、移動体20の移動を時々刻々と制御する。これにより、移動体20は当該移動経路上を移動するように制御される。例えば、制御部21は、次の処理(i)〜(iii)を繰り返し行う。
(i)角速度検出部3bが検出した角速度の時間積分値から移動体20の進行方向を求め、当該進行方向と、各時点で求めた当該進行方向と各時点で速度検出部3aが検出した速度とに基づいて、移動体20の現在位置を求める。
(ii)求めた移動体20の現在位置と、上述の移動経路とのずれを求める。
(iii)求めたずれを無くすように、すなわち、上述の移動経路を移動体20が移動するように移動体20を制御する。
<Control of moving body>
The movement route generated in the route generation process is used for controlling the moving
(I) The traveling direction of the moving
(Ii) The deviation between the current position of the obtained moving
(Iii) The moving
(第1実施形態の効果)
以下は、第1実施形態による効果の一例であり、本技術を限定するものではない。
(Effect of the first embodiment)
The following is an example of the effect of the first embodiment, and does not limit the present technology.
地図Mrは、移動体20に設けた障害物センサ5と内界センサ3による検出に基づいて生成される。すなわち、地図Mrは、測位衛星からの電波の受信状況に影響されない情報に基づいて生成される。この点で、地図Mrにおいて、移動体20の現在位置と障害物との相対的な位置関係を精度よく表わすことができる。したがって、このような精度のよい地図Mrに基づく移動経路生成が実現される。
The map Mr is generated based on the detection by the
図4は、この効果の一例を示す説明図である。図4(A)は、測位衛星からの電波に基づく移動体20の現在位置が組み込まれた地図を示し、図4(B)は、本実施形態の場合の地図Mrを示す。図4(A)(B)において、複数の三角印は、それぞれ破線で囲んだ時点t1〜t3の移動体20の現在位置を示し、正方形の印は次の目標点を示す。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of this effect. FIG. 4A shows a map incorporating the current position of the
図4(A)では、移動体20の現在位置は、時点t1では正しく、次の時点t2では電波の受信状況の悪化により正しい現在位置(実線の三角印)からずれた現在位置(破線の三角印)になり、次の時点t3では、電波の受信状況の正常化により正しくなっているとする。この場合、同じ障害物が、時点t1と時点t2とで別々の障害物として検出されて地図Mrに組み込まれてしまう。その結果、時点t3で、本来は直線となるはずの移動経路が、誤って組み込まれた左側の障害物を回避するように曲線状になってしまう。
In FIG. 4A, the current position of the moving
図4(B)では、移動体20の本来の位置と障害物の位置が図4(A)と同じあるとする。図4(B)では、移動体20の現在位置は、時点t1,t2,t3のいずれでも正しくなるので、時点t3で目標点へ真っ直ぐ向かう移動経路が生成される。
In FIG. 4B, it is assumed that the original position of the moving
本実施形態では、さらに、測位衛星からの電波に基づく移動体20の第2現在位置と目標点との相対位置を求め、この相対位置に基づいて、目標点を地図に設定する。これにより、内界センサ3の検出に誤差が生じても、この誤差の影響を抑えることができる。
In the present embodiment, further, the relative position between the second current position of the moving
言い換えると、本実施形態は、相対精度優先座標系Srと絶対精度優先座標系Saについて、一方の座標系の利点で他方の座標系の不利な点を補ったものである。詳しくは、次の(1)(2)の通りである。 In other words, the present embodiment compensates for the advantages of one coordinate system and the disadvantages of the other coordinate system for the relative precision priority coordinate system Sr and the absolute precision priority coordinate system Sa. The details are as follows (1) and (2).
(1)地図Mrを表わす相対精度優先座標系Srでは、第1検出装置7が検出した移動体20の第1現在位置と障害物との相対位置の精度が高いという利点がある。一方、この相対精度優先座標系Srでは、この移動体20の第1現在位置の誤差が内界センサ3の検出誤差により蓄積されると、移動体20と目標点との相対位置の精度が低下する可能性があるので、不利である。この不利な点は、絶対精度優先座標系Saにおいて求めた移動体20と目標点との相対位置に基づいて目標点を地図Mrに設定することにより抑えられる。
(1) The relative accuracy priority coordinate system Sr representing the map Mr has an advantage that the accuracy of the relative position between the first current position of the moving
(2)第2検出装置13が用いる絶対精度優先座標系Saでは、測位衛星からの電波を利用して検出した移動体20の第2現在位置と目標点との相対位置が表わされている。したがって、この相対位置には、内界センサ3の検出誤差の影響が無いか又は少ないという利点がある。一方、絶対精度優先座標系Saでは、測位衛星からの電波の受信状況が悪化すると、移動体20と障害物第との相対位置の精度が下がる可能性があるので、不利である。この不利な点は、相対精度優先座標系Srにおいて求めた移動体20の第1現在位置と障害物の位置との相対位置を地図Mrに組み込むことにより抑えられる。
(2) In the absolute precision priority coordinate system Sa used by the
また、相対位置検出部15が、測位衛星からの電波に基づく移動体20の第2現在位置と目標点との相対位置を設定頻度で求める。この相対位置が求められる度に、地図生成部9は、この相対位置を、第1検出装置7が検出した第1現在位置などに基づいて、相対精度優先座標系Srの相対位置に変換し、変換後の相対位置に基づいて目標点を地図Mrに設定する。したがって、動作状態に基づく第1現在位置の誤差の蓄積が原因で、地図Mrにおける第1現在位置と目標点との相対位置が、これに対応する実際の相対位置から大きくずれることを防止できる。
Further, the relative
上述のように、相対位置検出部15は、絶対精度優先座標系(第2座標系)Saにおいて、第2現在位置P2aと目標点Ptaとの相対位置ΔPaを求め、ΔPaを、現在の移動体20に固定された移動体座標系Smにおける相対位置ΔPmに変換し、ΔPmを、相対精度優先座標系(第1座標系)Srにおける相対位置ΔPrに変換する。このような座標変換により、地図Mrを表わす相対精度優先座標系Srにおいて、移動体20の第2現在位置P2aに対する目標点Ptaを示すΔPrが得られる。したがって、地図生成部9は、測位衛星からの電波に基づくΔPrに基づいて、地図Mrに目標点を設定できる。
As described above, the relative
[第2実施形態]
図5は、本技術の第2実施形態による地図生成装置10を示すブロック図である。第2実施形態について、以下で説明しない点は第1実施形態と同じである。
第2実施形態では、第1検出装置7の構成が第1実施形態と異なる。図6は、第1検出装置7の構成を示すブロック図である。第2実施形態では、第1検出装置7は、速度検出部3aが検出した速度を補正し、角速度検出部3bが検出した角速度を補正し、補正された速度と角速度に基づいて移動体20の第1現在位置を検出する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a block diagram showing a
In the second embodiment, the configuration of the
第1検出装置7は、速度取得部7a、速度補正データ算出部7b、速度補正部7c、向き変化取得部7d、角速度補正データ算出部7e、角速度補正部7f、および位置算出部7gを備える。
The
速度取得部7aは、電波受信部12が受けた測位衛星からの電波に基づいて、移動体20の速度を求める。この速度は、内界センサ3からの情報によらずに求められたものであってよい。
The
速度補正データ算出部7bは、内界センサ3の速度検出部3aが検出した速度と、速度取得部7aが求めた速度とに基づいて、速度補正に用いる速度補正データを求める。速度補正データは、速度検出部3aが検出した速度と速度取得部7aが求めた速度との差または比率を表わすものであってよい。
The speed correction
速度補正部7cは、速度補正データ算出部7bが求めた速度補正データに基づいて、内界センサ3の速度検出部3aが検出した速度を補正する。
The speed correction unit 7c corrects the speed detected by the
向き変化取得部7dは、移動体20において互いに離れた2箇所に設けた2つの電波受信部12が受けた測位衛星からの電波に基づいて、移動体20の向きの変化を求める。この向きの変化は、内界センサ3からの情報によらずに求められたものであってよい。
The orientation
角速度補正データ算出部7eは、内界センサ3の角速度検出部3bが検出した角速度と、向き変化取得部7dが求めた向きの変化(例えば移動体20の角速度)とに基づいて、角速度補正に用いる角速度補正データを求める。角速度補正データは、角速度検出部3bが検出した角速度と、向き変化取得部7dが求めた角速度との差または比率を表わすものであってよい。
The angular velocity correction
角速度補正部7fは、角速度補正データ算出部7eが求めた角速度補正データに基づいて、内界センサ3の角速度検出部3bが検出した角速度を補正する。
The angular
位置算出部7gは、速度補正部7cにより補正された速度と、角速度補正部7fにより補正された角速度とに基づいて、移動体20の第1現在位置を算出する。位置算出部7gは、算出した第1現在位置を地図生成部9(位置更新部9c)に入力する。
The
図7は、第2実施形態における補正処理を示すフローチャートである。この補正処理は、速度を補正するためのステップS11〜S17と、角速度を補正するためのステップS21〜S27と、補正した速度と角速度から第1現在位置を求めるステップS28を含む。 FIG. 7 is a flowchart showing the correction process in the second embodiment. This correction process includes steps S11 to S17 for correcting the speed, steps S21 to S27 for correcting the angular velocity, and steps S28 for obtaining the first current position from the corrected speed and the angular velocity.
<速度補正処理>
ステップS11とステップS12は並行して行われる。ステップS11では、速度取得部7aにより、測位衛星からの電波に基づいて、移動体20の速度を求める。ステップS12では、内界センサ3の速度検出部3aにより、移動体20の速度を求める。
<Speed correction processing>
Step S11 and step S12 are performed in parallel. In step S11, the
ステップS13では、移動体20の動作に関する条件(以下、動作条件という)が満たされる時を条件満足時として、ステップS11とステップS12を行った時が条件満足時であるかを判断する。すなわち、ステップS11とステップS12を行った時に、動作条件が満たされていたかを判断する。 In step S13, it is determined whether the condition is satisfied when the condition related to the operation of the moving body 20 (hereinafter referred to as the operating condition) is satisfied, and the condition is satisfied when the steps S11 and S12 are performed. That is, it is determined whether or not the operating conditions are satisfied when step S11 and step S12 are performed.
動作条件は、予め設定されており、移動体20の動作が安定していることを表わすための条件である。動作条件は、次の(1)〜(3)を含む。本実施形態では、動作条件は、次の(1)〜(3)からなる。以下で、ステップS11とステップS12を行った時間期間を、サンプル取得時間という。
(1)サンプル取得時間(例えば1秒)における移動体20の速度の変化量が、予め定めた速度変化用の基準値以下である。
(2)サンプル取得時間おける移動体20の向きの変化量が、予め定めた向き変化用の基準値以下である。
(3)移動体20の速度(サンプル取得時間における速度の絶対値の最低値)が、予め定めた速度用の基準値以上である。
The operating conditions are preset and are conditions for indicating that the operation of the moving
(1) The amount of change in the speed of the moving
(2) The amount of change in the orientation of the moving
(3) The speed of the moving body 20 (the minimum value of the absolute value of the speed at the sample acquisition time) is equal to or higher than the predetermined reference value for the speed.
上記(1)と(3)における「移動体20の速度」は、速度検出部3aが検出した速度であってもよいし、電波受信部12が受信した電波に基づいて検出された速度であってもよい。上記(2)における「移動体20の向きの変化量」は、角速度検出部3bが検出した角速度の時間積分値であってよい。
The "velocity of the moving
ステップS13において、動作条件が満たされた場合、ステップS14へ進み、そうでない場合には、ステップS11とステップS12を再び行う。 In step S13, if the operating conditions are satisfied, the process proceeds to step S14, and if not, steps S11 and S12 are performed again.
ステップS14では、ステップS11で検出した速度と、ステップS12で求めた速度とに基づいて、速度補正データ算出部7bにより、速度補正に用いる速度補正データのサンプルを求める。一例では、サンプルは、次の式で表わされる補正ゲインGvである。
Gv=L1/L2
ここで、L1は、サンプル取得時間にわたって、速度取得部7aが検出した速度を時間で積分した値である。L2は、サンプル取得時間にわたって、内界センサ3の速度検出部3aが検出した速度を時間で積分した値である。
In step S14, the speed correction
Gv = L1 / L2
Here, L1 is a value obtained by integrating the speed detected by the
ステップS15では、速度補正データ算出部7bにより設定数の上記サンプルを求めたかを判断する。設定数(2以上の数)のサンプルを求めた場合には、ステップS16へ進み、そうでない場合には、ステップS11、S12に戻り、上述の処理を繰り返す。
In step S15, it is determined whether the speed correction
ステップS16では、速度補正データ算出部7bにより、設定数のサンプルに基づいて速度補正データを求める。本実施形態では、ステップS16において、設定数のサンプルの平均値を速度補正データとして求める。ただし、ロバスト平均手法を用いて速度補正データを求めてもよい。これにより、設定数のサンプルのうち、これら設定数のサンプルの平均値から大きく外れたものを考慮せずに速度補正データを求めることができる。
In step S16, the speed correction
ステップS16が行われたら、ステップS17に進むとともに、上述のステップS11、S12を再び行う。すなわち、ステップS17を後述のように行いつつ、上述のステップS11〜S16の処理を繰り返す。 When step S16 is performed, the process proceeds to step S17, and steps S11 and S12 described above are performed again. That is, the process of steps S11 to S16 described above is repeated while performing step S17 as described later.
ステップS17では、ステップS16で求めた速度補正データに基づいて、速度補正部7cにより、内界センサ3の速度検出部3aが検出した速度を補正する。補正された速度は位置算出部7gに入力される。これについて、速度補正部7cは、次のステップS16が行われるまで、直前のステップS16で求められた速度補正データに基づいて、速度検出部3aにより時々刻々と検出される速度を補正し、補正後の速度を位置算出部7gに時々刻々と入力する。
In step S17, the speed correction unit 7c corrects the speed detected by the
上述のサンプルが上述の補正ゲインGvである場合には、速度補正部7cは、速度検出部3aが検出した速度に、ステップS16で求めた速度補正データ(補正ゲインGvに相当)を乗算することにより当該速度を補正する。
When the above-mentioned sample has the above-mentioned correction gain Gv, the speed correction unit 7c multiplies the speed detected by the
<角速度補正処理>
ステップS21とステップS22は並行して行われる。ステップS21では、向き変化取得部7dにより、測位衛星からの電波に基づいて、移動体20の向きの変化を求める。ステップS22では、内界センサ3の角速度検出部3bにより、移動体20の角速度を求める。
<Angular velocity correction processing>
Step S21 and step S22 are performed in parallel. In step S21, the orientation
ステップS23では、ステップS21とステップS22を行った時に、上述の動作条件が満たされていたかを判断する。なお、角速度補正処理においては、動作条件に関する上述のサンプル取得時間は、ステップS21とステップS22を行った時間期間を意味する。 In step S23, it is determined whether or not the above-mentioned operating conditions are satisfied when step S21 and step S22 are performed. In the angular velocity correction process, the above-mentioned sample acquisition time regarding the operating conditions means the time period during which steps S21 and S22 are performed.
ステップS23において、動作条件が満たされた場合、ステップS24へ進み、そうでない場合には、ステップS21とステップS22を再び行う。なお、ステップS23とステップS13とは、別々に行われずに、上述したステップS13がステップS23を兼ねていてよい。 In step S23, if the operating conditions are satisfied, the process proceeds to step S24, and if not, steps S21 and S22 are performed again. Note that step S23 and step S13 are not performed separately, and the above-mentioned step S13 may also serve as step S23.
ステップS24では、ステップS21で検出した向きの変化と、ステップS22で求めた角速度とに基づいて、角速度補正データ算出部7eにより、角速度補正データのサンプルを求める。一例では、サンプルは、次の式で表わされるオフセット量θoffである。
θoff=(Δθr−Δθa)/T
ここで、θoffは、角速度検出部3bによる計測値の原点のずれ(オフセット)を表わす。Δθrは、サンプル取得時間にわたって、内界センサ3の角速度検出部3bが検出した角速度を時間で積分した値である。Δθaは、サンプル取得時間の開始時点で向き変化取得部7dが求めた移動体20の向きと、サンプル取得時間の終了時点で向き変化取得部7dが求めた移動体20の向きとの差である。Tは、サンプル取得時間(時間の長さ)である。
In step S24, the angular velocity correction
θ off = (Δθr−Δθa) / T
Here, θ off represents the deviation (offset) of the origin of the value measured by the angular
ステップS25では、角速度補正データ算出部7eにより設定数の上記サンプルを求めたかを判断する。設定数(2以上の数)のサンプルを求めた場合には、ステップS26へ進み、そうでない場合には、ステップS21、S22に戻り、上述の処理を繰り返す。
In step S25, it is determined whether the set number of the above samples has been obtained by the angular velocity correction
ステップS26では、角速度補正データ算出部7eにより、設定数のサンプルに基づいて角速度補正データを求める。本実施形態では、ステップS26において、設定数のサンプルの平均値を角速度補正データとして求める。この時、上述のロバスト平均手法を用いて角速度補正データを求めてもよい。
In step S26, the angular velocity correction
ステップS26が行われたら、ステップS27に進むとともに、上述のステップS21、S22を再び行う。すなわち、ステップS27を後述のように行いつつ、上述のステップS21〜S26の処理を繰り返す。 When step S26 is performed, the process proceeds to step S27, and steps S21 and S22 described above are performed again. That is, the process of steps S21 to S26 described above is repeated while performing step S27 as described later.
ステップS27では、ステップS26で求めた角速度補正データに基づいて、速度補正部7cにより、内界センサ3の角速度検出部3bが検出した角速度を補正する。補正された角速度は位置算出部7gに入力される。これについて、角速度補正部7fは、次のステップS26が行われるまで、直前のステップS26で求められた角速度補正データに基づいて、角速度検出部3bにより時々刻々と検出される角速度を補正し、補正後の角速度を位置算出部7gに時々刻々と入力する。
In step S27, the speed correction unit 7c corrects the angular velocity detected by the angular
角速度補正データが上述のオフセット量θoffである場合には、角速度補正部7fは、角速度検出部3bが検出した角速度に、ステップS26で求めたオフセット量θoffを加算することにより当該角速度を補正する。
When the angular velocity correction data is the above-mentioned offset amount θ off , the angular
ステップS28では、ステップS17で時々刻々と入力される補正後の速度と,ステップS27で時々刻々と入力される補正後の角速度とに基づいて、移動体20の第1現在位置を時々刻々と算出する。位置算出部7gは、算出した第1現在位置を、移動体20の第1現在位置として地図生成部9(位置更新部9c)に時々刻々と入力する。
In step S28, the first current position of the moving
(第2実施形態による効果)
第2実施形態では、第1実施形態の効果に加えて、以下の効果が得られる。以下は、第2実施形態による効果の一例であり、本技術を限定するものではない。
(Effect of the second embodiment)
In the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects can be obtained. The following is an example of the effect of the second embodiment, and does not limit the present technology.
第2実施形態では、内界センサ3の速度検出部3aが検出した速度と、測位衛星からの電波に基づいて速度取得部7aが求めた速度とに基づいて、速度補正データを求める。この速度補正データに基づいて、内界センサ3の速度検出部3aが検出した速度を補正し、補正後の速度に基づいて第1現在位置を算出する。したがって、速度検出部3aによる検出誤差が第1現在位置に与える影響を抑えることができる。例えば、速度検出部3aが、車輪1の外径と車輪1の回転数に基づいて移動体20の速度を求める場合に、車輪1のタイヤ空気圧の低下により車輪1の外径が変化して、速度検出部3aによる検出誤差が生じる。この誤差が第1現在位置に与える影響を上述の補正により抑えることができる。
In the second embodiment, the speed correction data is obtained based on the speed detected by the
同様に、角速度検出部3bによる検出誤差が第1現在位置に与える影響を、上述の角速度補正データによる補正により抑えることができる。
Similarly, the influence of the detection error by the angular
上述のように、速度補正データのサンプルを複数求め、これら複数のサンプルから速度補正データを求めるので、信頼性の高い速度補正データが得られる。 As described above, since a plurality of speed correction data samples are obtained and the speed correction data is obtained from these plurality of samples, highly reliable speed correction data can be obtained.
各サンプルは、移動体20の動作が安定していることを示す上述の動作条件を満たす時に得られたものである。これにより、信頼性が一層高い速度補正データが得られる。
角速度補正データについても同様である。
Each sample was obtained when the above-mentioned operation conditions indicating that the operation of the moving
The same applies to the angular velocity correction data.
本技術は上述した実施の形態に限定されず、本技術の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 The present technology is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various changes can be made within the scope of the technical idea of the present technology.
1 車輪、2 地表面、3 内界センサ、3a 速度検出部、3b 角速度検出部、5 障害物センサ(レーザレーダ)、7 第1検出装置、7a 速度取得部、7b 速度補正データ算出部、7c 速度補正部、7d 向き変化取得部、7e 角速度補正データ算出部、7f 角速度補正部、7g 位置算出部、9 地図生成部、9a 地図更新部、9b 地図記憶部、9c 位置更新部、9d 目標点設定部、10 地図生成装置、11 経路生成部、12 電波受信部、13 第2検出装置、15 相対位置検出部、17 記憶装置、19 入力装置、20 移動体、21 制御部、30 制御装置、Mr 相対精度優先座標系の地図、Ma 絶対精度優先座標系の地図、Sr 第1座標系(相対精度優先座標系)、Sa 第2座標系(絶対精度優先座標系)、Sm 移動体座標系 1 Wheel, 2 Ground surface, 3 Internal sensor, 3a Speed detector, 3b Angle velocity detector, 5 Obstacle sensor (laser radar), 7 First detector, 7a Speed acquisition unit, 7b Speed correction data calculation unit, 7c Speed correction unit, 7d direction change acquisition unit, 7e angular velocity correction data calculation unit, 7f angular velocity correction unit, 7g position calculation unit, 9 map generation unit, 9a map update unit, 9b map storage unit, 9c position update unit, 9d target point Setting unit, 10 map generator, 11 route generator, 12 radio wave receiver, 13 second detector, 15 relative position detector, 17 storage device, 19 input device, 20 mobile unit, 21 control unit, 30 control device, Mr Relative Accuracy Priority Coordinate System Map, Ma Absolute Accuracy Priority Coordinate System Map, Sr 1st Coordinate System (Relative Accuracy Priority Coordinate System), Sa 2nd Coordinate System (Absolute Accuracy Priority Coordinate System), Sm Moving Body Coordinate System
Claims (11)
前記移動体の動作状態を検出する内界センサと、
前記移動体から障害物の位置を検出する障害物センサと、
前記動作状態に基づいて前記移動体の第1現在位置を求める第1検出装置と、
前記第1現在位置と前記障害物の前記位置との相対位置を表わす地図を生成する地図生成部と、
測位衛星からの電波に基づいて前記移動体の第2現在位置を求める第2検出装置と、
前記第2現在位置と、与えられた前記目標点との相対位置を求める相対位置検出部と、を備え、
前記地図生成部は、当該求められた相対位置に基づいて前記目標点を前記地図に設定する、地図生成装置。 A device that generates a map used to control the movement of a moving object toward a target point.
An internal sensor that detects the operating state of the moving body and
An obstacle sensor that detects the position of an obstacle from the moving body,
A first detection device that obtains the first current position of the moving body based on the operating state, and
A map generation unit that generates a map showing a relative position between the first current position and the position of the obstacle.
A second detection device that obtains the second current position of the moving object based on radio waves from the positioning satellite, and
A relative position detecting unit for obtaining a relative position between the second current position and a given target point is provided.
The map generation unit is a map generation device that sets the target point on the map based on the obtained relative position.
前記障害物センサが検出した障害物の位置と、当該検出時に求められた前記第1現在位置とから、当該障害物の位置と当該第1現在位置との相対位置を取得し、当該相対位置と当該第1現在位置とに基づいて、当該障害物の位置を前記地図に設定し、
前記相対位置検出部が求めた前記相対位置と、前記第1現在位置とに基づいて、前記目標点を前記地図に設定する、請求項1に記載の地図生成装置。 The map generator
From the position of the obstacle detected by the obstacle sensor and the first current position obtained at the time of the detection, the relative position between the position of the obstacle and the first current position is acquired, and the relative position and the relative position are obtained. Based on the first current position, the position of the obstacle is set on the map,
The map generation device according to claim 1, wherein the target point is set on the map based on the relative position obtained by the relative position detection unit and the first current position.
該相対位置が求められたら、前記地図生成部は、該相対位置に基づいて前記目標点を前記地図に設定する、請求項1または2に記載の地図生成装置。 The relative position detection unit obtains the relative position at a set frequency, and obtains the relative position.
The map generation device according to claim 1 or 2, wherein when the relative position is obtained, the map generation unit sets the target point on the map based on the relative position.
前記第1検出装置は、
前記測位衛星からの電波に基づいて、前記移動体の速度を求める速度取得部と、
前記速度検出部が検出した前記移動体の速度と、前記速度取得部が求めた速度とに基づいて、速度補正データを求める速度補正データ算出部と、
前記速度補正データに基づいて、前記内界センサの前記速度検出部が検出した速度を補正する速度補正部と、
補正された前記速度に基づいて、前記移動体の前記第1現在位置を算出する位置算出部とを備える、請求項1、2または3に記載の地図生成装置。 The internal sensor includes a speed detection unit that detects the speed of the moving body, and the speed is included in the operating state.
The first detection device is
A speed acquisition unit that obtains the speed of the moving object based on the radio waves from the positioning satellite, and
A speed correction data calculation unit that obtains speed correction data based on the speed of the moving body detected by the speed detection unit and the speed obtained by the speed acquisition unit.
Based on the speed correction data, a speed correction unit that corrects the speed detected by the speed detection unit of the internal sensor, and a speed correction unit.
The map generator according to claim 1, 2 or 3, further comprising a position calculation unit that calculates the first current position of the moving body based on the corrected speed.
前記第1検出装置は、
前記測位衛星からの電波に基づいて、前記移動体の向きの変化を求める向き変化取得部と、
前記角速度検出部が検出した前記移動体の角速度と、前記向き変化取得部が求めた前記向きの変化とに基づいて、角速度補正データを求める角速度補正データ算出部と、
前記角速度補正データに基づいて、前記内界センサの前記角速度検出部が検出した角速度を補正する角速度補正部と、
補正された前記角速度に基づいて、前記移動体の前記第1現在位置を算出する位置算出部とを備える、請求項1、2または3に記載の地図生成装置。 The internal sensor includes an angular velocity detection unit that detects the angular velocity of the moving body, and the angular velocity is included in the operating state.
The first detection device is
A direction change acquisition unit that obtains a change in the direction of the moving body based on radio waves from the positioning satellite, and a direction change acquisition unit.
An angular velocity correction data calculation unit that obtains angular velocity correction data based on the angular velocity of the moving body detected by the angular velocity detection unit and the change in orientation obtained by the orientation change acquisition unit.
An angular velocity correction unit that corrects the angular velocity detected by the angular velocity detection unit of the internal sensor based on the angular velocity correction data.
The map generator according to claim 1, 2 or 3, further comprising a position calculation unit that calculates the first current position of the moving body based on the corrected angular velocity.
(A)前記条件満足時に、前記速度検出部は前記移動体の速度を検出し、前記速度取得部は前記移動体の速度を求め、
(B)前記(A)で前記速度検出部が検出した前記移動体の速度と、前記(A)で前記速度取得部が求めた速度とに基づいて、前記速度補正データのサンプルを求め、
(C)互いに異なる前記条件満足時について、前記(A)と(B)を複数回行うことにより前記速度補正データ算出部は、複数の前記サンプルを求め、
(D)前記速度補正データ算出部は、前記複数のサンプルに基づいて前記速度補正データを求める、請求項4に記載の地図生成装置。 When the condition regarding the operation of the moving body is satisfied, the condition is satisfied.
(A) When the conditions are satisfied, the speed detection unit detects the speed of the moving body, and the speed acquisition unit obtains the speed of the moving body.
(B) Based on the speed of the moving body detected by the speed detection unit in (A) and the speed obtained by the speed acquisition unit in (A), a sample of the speed correction data is obtained.
(C) When the conditions are satisfied, which are different from each other, the speed correction data calculation unit obtains a plurality of the samples by performing the above (A) and (B) a plurality of times.
(D) The map generation device according to claim 4, wherein the speed correction data calculation unit obtains the speed correction data based on the plurality of samples.
(A)前記条件満足時に、前記角速度検出部は前記移動体の角速度を検出し、前記向き変化取得部は前記移動体の向きの変化を求め、
(B)前記(A)で前記角速度検出部が検出した前記移動体の角速度と、前記(A)で前記向き変化取得部が求めた前記向きの変化とに基づいて、前記角速度補正データのサンプルを求め、
(C)互いに異なる前記条件満足時について、前記(A)と(B)を複数回行うことにより前記角速度補正データ算出部は、複数の前記サンプルを求め、
(D)前記角速度補正データ算出部は、前記複数のサンプルに基づいて前記角速度補正データを求める、請求項5に記載の地図生成装置。 When the condition regarding the operation of the moving body is satisfied, the condition is satisfied.
(A) When the conditions are satisfied, the angular velocity detection unit detects the angular velocity of the moving body, and the orientation change acquisition unit obtains a change in the orientation of the moving body.
(B) A sample of the angular velocity correction data based on the angular velocity of the moving body detected by the angular velocity detection unit in (A) and the change in orientation obtained by the orientation change acquisition unit in (A). Seeking,
(C) When the conditions are satisfied, which are different from each other, the angular velocity correction data calculation unit obtains a plurality of the samples by performing the above (A) and (B) a plurality of times.
(D) The map generation device according to claim 5, wherein the angular velocity correction data calculation unit obtains the angular velocity correction data based on the plurality of samples.
前記移動体の速度の変化量が、予め定めた速度変化用の基準値以下であること、
前記移動体の向きの変化量が、予め定めた向き変化用の基準値以下であること、および、
前記移動体の速度が、予め定めた速度用の基準値以上であることを含む、請求項6または7に記載の地図生成装置。 The above conditions are
The amount of change in the speed of the moving body is equal to or less than the predetermined reference value for speed change.
The amount of change in the orientation of the moving body is less than or equal to the predetermined reference value for orientation change, and
The map generator according to claim 6 or 7, wherein the speed of the moving body is equal to or higher than a predetermined reference value for speed.
前記相対位置検出部は、
(A)地表に固定された第2座標系Saにおいて、前記第2現在位置P2aと前記目標点Ptaとの相対位置ΔPaを求め、
(B)前記相対位置ΔPaを、現在の前記移動体に固定された移動体座標系Smにおける相対位置ΔPmに変換し、
(C)前記相対位置ΔPmを、前記第1座標系Srにおける相対位置ΔPrに変換し、
前記地図生成部は、
(D)前記相対位置ΔPrに基づいて、前記第1座標系Srでの前記地図において前記目標点Ptrを設定する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の地図生成装置。 The first detection device obtains the first current position P1r in the first coordinate system Sr representing the map based on the operating state.
The relative position detection unit
(A) In the second coordinate system Sa fixed to the ground surface, the relative position ΔPa between the second current position P2a and the target point Pta is obtained.
(B) The relative position ΔPa is converted into the relative position ΔPm in the moving body coordinate system Sm fixed to the current moving body.
(C) The relative position ΔPm is converted into the relative position ΔPr in the first coordinate system Sr.
The map generator
(D) The map generation device according to any one of claims 1 to 8, wherein the target point Ptr is set in the map in the first coordinate system Sr based on the relative position ΔPr.
出力された前記地図又は前記局所地図に基づいて、障害物を回避して前記目標点に向かう移動経路を生成する経路生成部と、
前記移動経路に基づいて前記移動体の移動を制御する制御部と、を備える制御装置。 The map generator according to any one of claims 1 to 9 outputs the map or a local map obtained by extracting the local range including the first current position and the target point from the map.
A route generation unit that avoids obstacles and generates a movement route toward the target point based on the output map or the local map.
A control device including a control unit that controls the movement of the moving body based on the movement path.
(a)前記移動体の動作状態を、移動体に設けた内界センサで検出し、
(b)前記移動体から障害物の位置を検出し、
(c)前記動作状態に基づいて前記移動体の第1現在位置を求め、
(d)前記第1現在位置と前記障害物の前記位置との相対位置を表わす地図を生成し、
(e)測位衛星からの電波に基づいて前記移動体の第2現在位置を求め、
(f)前記第2現在位置と、与えられた目標点との相対位置を求め、
(g)求めた当該相対位置に基づいて前記目標点を前記地図に設定する、地図生成方法。 A method of generating a map used to control the movement of a moving object toward a target point.
(A) The operating state of the moving body is detected by an internal sensor provided on the moving body.
(B) The position of the obstacle is detected from the moving body,
(C) Obtaining the first current position of the moving body based on the operating state,
(D) A map showing the relative position between the first current position and the position of the obstacle is generated.
(E) Obtain the second current position of the moving object based on the radio waves from the positioning satellite.
(F) Find the relative position between the second current position and the given target point.
(G) A map generation method in which the target point is set on the map based on the obtained relative position.
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