JP5105595B2 - Travel route determination map creation device and travel route determination map creation method for autonomous mobile body - Google Patents
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Description
本発明は、自律して走行する移動体の走行経路を決めるのに用いる自律走行移動体の走行経路決定用地図作成装置及び走行経路決定用地図作成方法に関するものである。 The present invention relates to a travel route determination map creation device and a travel route determination map creation method for an autonomous travel mobile body used to determine the travel route of a mobile body traveling autonomously.
上記した自律走行移動体としては、例えば、工場や病院での運搬や、施設周辺屋外における警備などの作業を行う走行ロボットがあるほか、人的活動を支援する人間型ロボットがある。
これらのロボットにおいて、自律走行を実現するためには、いずれも移動経路決定用の地図を作成する必要があるが、従来では、複数のセンサなどの外界計測手段で得た外界情報と、デッドレコニングなどの手段で得た自己位置情報とに基づいて走行経路を決める地図を作成するようにしていた(例えば、特許文献1〜4参照)。
As the above-described autonomous traveling mobile body, for example, there are traveling robots that carry out operations such as transportation in factories and hospitals, security in the outdoors around the facility, and humanoid robots that support human activities.
In order to realize autonomous traveling in these robots, it is necessary to create a map for determining a moving route. Conventionally, external information obtained by external measuring means such as a plurality of sensors and dead reckoning are used. A map for determining a travel route based on the self-location information obtained by such means as described above is created (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
しかしながら、上記した走行ロボットや人間型ロボットは、いずれも高速の自律移動を前提としたものではないので、高速自律走行には適さない。
近年、高速で自律走行を行う移動体として、レーザレンジファインダやミリ波レーダなどの外界計測手段を多数搭載した移動体の研究開発が進められている(例えば、非特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development of a mobile body equipped with a large number of external measuring means such as a laser range finder and a millimeter wave radar has been promoted as a mobile body that autonomously travels at high speed (see, for example, Non-Patent Document 1).
上記した移動体に高速の自律走行を行わせるためには、外界計測手段で得た外界情報に基づいて、より少ない遅延時間で走行制御に適した整合性のある地図を連続的に作成する必要があるが、多数の外界計測手段で得る外界情報は、一般的にはいずれも異なるレートで且つ非同期に、そして、異なる遅延時間で取得されることから、高速移動中は、互いに異なる場所で計測したデータとなる。 In order to allow the above-mentioned moving body to perform high-speed autonomous traveling, it is necessary to continuously create a consistent map suitable for traveling control with less delay time based on the external environment information obtained by the external measurement means. However, external information obtained by a large number of external measurement means is generally acquired at different rates, asynchronously, and with different delay times, so it is measured at different locations during high-speed movement. Data.
したがって、これらの外界計測手段で得る外界情報に基づいて整合性のある地図を連続的に作成するにあたって、外界情報の処理に要する遅延分を如何にして補償するかが従来の課題となっていた。
本発明は、上述した従来の課題に着目してなされたもので、多数の外界計測手段で得る外界情報の処理に要する遅延分を補償することができ、その結果、高速の自律走行に適した走行経路決定用地図を安定して作成することが可能である自律走行移動体の走行経路決定用地図作成装置及び走行経路決定用地図作成方法を提供することを目的としている。
Therefore, in the continuous creation of a consistent map based on the outside world information obtained by these outside world measuring means, it has been a conventional problem how to compensate for the delay required for processing the outside world information. .
The present invention has been made paying attention to the above-described conventional problems, and can compensate for the delay required for processing the outside world information obtained by a large number of outside world measuring means, and as a result, is suitable for high-speed autonomous driving. An object of the present invention is to provide a travel route determination map creation device and a travel route determination map creation method for an autonomous mobile vehicle that can stably create a travel route determination map.
本発明の請求項1に係る発明は、自律して高速(概ね時速50km/h)で走行する移動体の走行経路を決めるのに用いる地図(移動体近傍約100m四方の地図)の作成装置であって、レーザレンジファインダなどのセンサを具備して、前記移動体近傍から遠方にかけての障害の有無を計測する外界計測部と、デッドレコニングなどの手段により前記移動体の自己位置を求める自己位置計測部と、前記外界計測部で得たセンサ座標系外界データにタイムスタンプを付して走行可能領域及び障害による走行不能領域の判定処理を行うと共に、前記自己位置計測部で得た地上座標系(移動体がスタートした位置及び方向を原点とする座標系)自己位置データにタイムスタンプを付して自己位置推定結果を生成するデータ解析部と、前記データ解析部から得たタイムスタンプ付きのセンサ座標系外界データ及び地上座標系自己位置データを時系列に沿って蓄積するリングバッファを具備して、最新のセンサ座標系外界データが計測される毎に前記リングバッファから最新もしくはその近傍の任意時刻における各種データを取り出して、その時点における移動体の位置を認識して地上座標系への座標変換を行って、前記最新のセンサ座標系外界データを逐次反映させた空間的な2次元周期境界条件を有するリングバッファ状のベース地図を作成する地図作成モジュールを具備していると共に、前記地図作成モジュールで作成されたベース地図に基づいて、前記移動体の走行経路を決める走行経路決定モジュールを具備した地図作成部を備え、 前記地図作成部の地図作成モジュールは、走行可能領域へ向けた移動体の走行経路を決めるのに必要な局所地図の要求が前記走行経路決定モジュールから出された段階において、前記走行経路決定モジュールによる経路決定処理時間の長さを考慮して、この経路決定処理時間のうちに前記移動体が到達する位置を起点とした必要な方向を臨む局所地図を前記ベース地図から切り取って前記走行経路決定モジュールに送る構成としたことを特徴としており、この自律走行移動体の走行経路決定用地図作成装置の構成を前述の従来の課題を解決するための手段としている。 The invention according to claim 1 of the present invention is a device for creating a map (map of about 100 m square in the vicinity of a moving body) used to determine the traveling route of a moving body that autonomously travels at a high speed (approximately 50 km / h). In addition, a sensor such as a laser range finder is provided to measure the presence or absence of an obstacle from the vicinity of the moving body to a distance, and self-position measurement for determining the self-position of the moving body by means such as dead reckoning. And a sensor coordinate system outside world data obtained by the outside world measurement unit, a time stamp is attached to determine the runnable area and the inability to run due to obstacles, and the ground coordinate system obtained by the self-position measurement unit ( A data analysis unit that generates a self-position estimation result by attaching a time stamp to the self-position data, and the data analysis Comprises a ring buffer for storing in chronological sensor coordinate system external data and the ground coordinate system location data with a time stamp obtained from the ring buffer every time the latest sensor coordinate system external data is measured Various data at an arbitrary time at or near the latest is taken out from the position, the position of the moving body at that time is recognized, coordinate conversion to the ground coordinate system is performed, and the latest sensor coordinate system external data is sequentially reflected. A map creation module for creating a ring buffer-like base map having a spatial two-dimensional periodic boundary condition; and, based on the base map created by the map creation module, A map creation unit having a travel route determination module for deciding, and the map creation module of the map creation unit is capable of traveling Considering the length of the route determination processing time by the travel route determination module at the stage where a request for a local map required to determine the travel route of the moving body toward the area is issued from the travel route determination module, It is characterized in that it is configured to cut out from the base map a local map facing the required direction starting from the position where the mobile body arrives during this route determination processing time, and send it to the travel route determination module, The configuration of the travel route determination map creation device for the autonomous mobile body is used as means for solving the above-described conventional problems.
この場合、移動体近傍から遠方にかけての障害の有無を計測する外界計測部としては、例えば、レーザレンジファインダやステレオカメラを用いることができるが、センサ個々がそれぞれ性能面の制約を受けることから、互いに特性(レンジや方式)が異なる複数のセンサを組み合わせることが望ましい。
具体的には、直接的に距離や形状情報を取得できるものの計測レートの低さのため近傍情報取得に適したレーザレンジファインダに、精度は劣るものの広角情報取得に適したステレオ視や、物体の属性を識別するテクスチャ等の画像処理を組み合わせることが望ましい。
In this case, for example, a laser range finder or a stereo camera can be used as an external measurement unit that measures the presence or absence of obstacles from the vicinity of the moving object to a distant place, but each sensor is subject to performance limitations. It is desirable to combine multiple sensors with different characteristics (ranges and methods).
Specifically, although the distance and shape information can be obtained directly, the laser range finder suitable for obtaining near-field information due to the low measurement rate, stereo vision suitable for obtaining wide-angle information although it is inferior in accuracy, It is desirable to combine image processing such as texture for identifying attributes.
一方、移動体の自己位置を求めて上記外界計測部による計測地点を明確化する自己位置計測部としては、例えば、デッドレコニングやGPS(グローバル・ポジショニング・システム)を用いることができる。デッドレコニングは、とくにヨー方向のドリフトなどによって絶対位置精度を得ることはできない反面連続性が高い。一方、GPSは、高価なRTK−GPS(Real Time Kinematic GPS)を用いる場合を除いて、数m程度の不連続部分が発生する。 On the other hand, for example, dead reckoning or GPS (Global Positioning System) can be used as the self-position measuring unit that obtains the self-position of the moving body and clarifies the measurement point by the external measurement unit. Dead reckoning, in particular, cannot obtain absolute position accuracy due to drift in the yaw direction, but has high continuity. On the other hand, in the GPS, a discontinuous portion of about several meters is generated except when an expensive RTK-GPS (Real Time Kinematic GPS) is used.
自律走行移動体の走行経路決定用地図のようなローカルマップには、絶対位置精度よりも移動体と外界との相対位置精度の方が必要とされることから、自己位置データは、デッドレコニングで得られるような連続性の高いデータが望ましい。
この際、デッドレコニングデータ及びGPSデータからそれぞれ得られる自己位置データを併用し、カルマンフィルタなどの無限インパルス応答フィルタを用いて連続的で且つ絶対位置での自己位置データを推定するように成すことも可能である。
Local maps, such as the travel route determination map for autonomously moving vehicles, require relative position accuracy between the moving object and the outside world rather than absolute position accuracy. Highly continuous data that can be obtained is desirable.
At this time, self-position data obtained from dead reckoning data and GPS data can be used in combination, and continuous and absolute position self-position data can be estimated using an infinite impulse response filter such as a Kalman filter. It is.
上記した外界計測部において、特性が異なる複数のセンサを組み合わせる場合、これらのセンサが取得するデータは、いずれもセンサ座標系外界データであり、これらのデータは、更新レートやデータ処理の遅延時間が異なるため、最終的に一枚の地図を作成する際には整合性をとる必要がある。
一方、自己位置計測部で取得するデータは、地上座標系自己位置データであり、このデータは、センサ座標系外界データと非同期にそして異なるレートで取得されることから、センサ座標系外界データと整合性をとる必要がある。
When a plurality of sensors having different characteristics are combined in the above-described external measurement unit, the data acquired by these sensors are all sensor coordinate system external data, and these data include the update rate and the data processing delay time. Because they are different, it is necessary to ensure consistency when creating a single map.
On the other hand, the data acquired by the self-position measuring unit is the ground coordinate system self-position data, and this data is acquired asynchronously and at a different rate from the sensor coordinate system external data, so it matches the sensor coordinate system external data. It is necessary to take sex.
本発明の自律走行移動体の走行経路決定用地図作成装置では、外界計測部によって非同期に取得されるセンサ座標系外界データ及び自己位置計測部によって非同期に取得される地上座標系自己位置データに対して、データ解析部で高精度(1msec未満)のタイムスタンプをそれぞれ付すことで走行中にいつどこで取得したデータであるかを正しく管理し、地図作成部の地図作成モジュールにおいて整合性のある一枚のベース地図を作成するものとなっている。 In the travel route determination map creation device of the autonomous mobile body of the present invention, the sensor coordinate system external data acquired asynchronously by the external measurement unit and the ground coordinate system self-position data acquired asynchronously by the self-position measurement unit In addition, the data analysis unit correctly manages when and where the data was acquired while traveling by attaching high-accuracy (less than 1 msec) time stamps. To create a base map.
上記地図作成部は、ベース地図を地上座標系で管理し、走行経路決定モジュールにおいて走行経路を決定するに際しては、地上座標系における位置及び必要な方向を指定することにより、地図作成モジュールからその位置及び必要な方向の正確な相対的地図が得られるものとなっている。
上記地図作成部の地図作成モジュールでは、走行経路決定モジュールによる経路決定処理中に移動体の位置及び進む方位の変化が発生する場合であったとしても、すなわち、経路決定制御周期内に移動体の位置及び進む方位の変化が発生する場合であったとしても、実際に制御が開始される時点に移動体が到達する位置を推定して、この到達位置を起点とした必要な方向を臨む局所地図をベース地図から切り取って走行経路決定モジュールに送るようにしているので、移動体からの正確な相対的地図を用いた走行経路の決定及び制御が可能になる。
The map creation unit manages the base map in the ground coordinate system, and when determining the travel route in the travel route determination module, by specifying the position in the ground coordinate system and the required direction, And an accurate relative map of the required direction.
In the map creation module of the map creation unit, even if there is a change in the position of the moving body and the heading direction during the route determination process by the travel route determination module, Even if there is a change in position and advancing direction, a local map that estimates the position where the mobile body arrives when control is actually started and faces the required direction from this arrival position Is cut from the base map and sent to the travel route determination module, so that the travel route can be determined and controlled using an accurate relative map from the moving body.
また、本発明の自律走行移動体の走行経路決定用地図作成装置において、地図作成部が、タイムスタンプ付きのセンサ座標系外界データ及び地上座標系自己位置データを時系列に沿って蓄積するリングバッファを具備している構成としているので、時系列方向のリングバッファを用いることにより、既に取得したデータに対して最新データ近傍の任意時刻におけるデータにアクセス可能となり、また、空間方向のリングバッファを用いてベース地図のデータ構造として2次元周期境界条件を採用することで無限軌道を作成し得ることとなり、連続して走行する場合に地上座標系のベース地図を連続的に保持可能となる。 Further, in the travel route determination map creation device for an autonomous travel mobile body according to the present invention, the map creation unit accumulates time-stamped sensor coordinate system external data and ground coordinate system self-position data in time series. By using a time-series direction ring buffer, it becomes possible to access data at an arbitrary time near the latest data with respect to already acquired data, and a spatial direction ring buffer is used. By adopting a two-dimensional periodic boundary condition as the data structure of the base map, an endless track can be created, and the base map of the ground coordinate system can be continuously held when continuously running.
一方、本発明の請求項2に係る発明は、自律して走行する移動体の走行経路を決めるのに用いる地図の作成方法であって、レーザレンジファインダなどのセンサにより、前記移動体近傍から遠方にかけての障害の有無を計測すると共に、デッドレコニングなどの手段により前記移動体の自己位置を求め、前記センサで得たセンサ座標系外界データにタイムスタンプを付して走行可能領域及び障害による走行不能領域の判定処理を行うと共に、前記デッドレコニングなどの手段で得た地上座標系自己位置データにタイムスタンプを付して自己位置推定結果を生成し、これに続いて、タイムスタンプ付きの前記センサ座標系外界データ及び地上座標系自己位置データを時系列に沿ってリングバッファに蓄積し、最新のセンサ座標系外界データを計測する毎に前記リングバッファから最新もしくはその近傍の任意時刻における各種データを取り出して、その時点における移動体の位置を認識して地上座標系への座標変換を行って、前記最新のセンサ座標系外界データを逐次反映させた空間的な2次元周期境界条件を有するリングバッファ状のベース地図を作成し、このリングバッファ状のベース地図に基づいて走行可能領域へ向けた移動体の走行経路を決めるのに必要な局所地図を求める段階において、前記走行経路を決定するのに要する時間の長さを考慮して、この走行経路決定処理時間のうちに前記移動体が到達する位置を起点とした必要な方向を臨む部分を前記ベース地図から切り取って前記走行経路を決めるのに必要な局所地図とする構成としている。
On the other hand, the invention according to
この自律走行移動体の走行経路決定用地図作成方法において、非同期に取得されるセンサ座標系外界データ及びこれと同じく非同期に取得される地上座標系自己位置データに対して、高精度(1msec未満)のタイムスタンプをそれぞれ付すことで走行中にいつどこで取得したデータであるかを正しく管理することで、整合性のある一枚のベース地図を作成し得るものとなっている。 In this map generation method for determining a travel route of an autonomous mobile body, high accuracy (less than 1 msec) is obtained for sensor coordinate system external data acquired asynchronously and ground coordinate system self-position data acquired asynchronously in the same manner. It is possible to create a single consistent base map by correctly managing when and where the data is acquired while traveling by attaching each time stamp.
上記ベース地図は地上座標系で管理され、走行経路を決定するに際しては、地上座標系における位置及び必要な方向を指定することにより、その位置及び必要な方向の正確な相対的地図が得られるものとなっている。
そして、上記走行経路の決定処理中に移動体の位置及び進む方位の変化が発生する場合であったとしても、すなわち、走行経路の決定制御周期内に移動体の位置及び進む方位の変化が発生する場合であったとしても、実際に制御が開始される時点に移動体が到達する位置を推定して、この到達位置を起点とした必要な方向を臨む部分をベース地図から切り取って走行経路を決めるのに必要な局所地図とするようにしているので、移動体からの正確な相対的地図を用いた走行経路の決定及び制御が可能になる。
The above-mentioned base map is managed in the ground coordinate system, and when determining the travel route, by specifying the position in the ground coordinate system and the required direction, an accurate relative map of the position and the required direction can be obtained. It has become.
Even if a change in the position and advancing direction of the moving object occurs during the travel route determination process, that is, a change in the position and advancing direction of the moving object occurs within the travel route determination control cycle. Even if it is a case, the position where the moving body arrives at the time when the control is actually started is estimated, and the part facing the necessary direction starting from this arrival position is cut out from the base map to Since a local map necessary for determination is used, it is possible to determine and control a travel route using an accurate relative map from a moving object.
また、本発明の自律走行移動体の走行経路決定用地図作成方法は、タイムスタンプ付きの前記センサ座標系外界データ及び地上座標系自己位置データを時系列に沿ってリングバッファに蓄積し、最新のセンサ座標系外界データを計測する毎に前記リングバッファから最新もしくはその近傍の任意時刻における各種データを取り出して、その時点における移動体の位置を認識して地上座標系への座標変換を行って、前記最新のセンサ座標系外界データを逐次反映させた空間的な2次元周期境界条件を有するリングバッファ状のベース地図を作成する構成としており、このような構成とすることで、無限軌道を作成し得ることとなり、連続して走行する場合に地上座標系のベース地図を連続的に保持可能となる。 Further, the travel route determination mapping method autonomous moving body of the present invention, accumulated in the ring buffer along the sensor coordinate system external data and the ground coordinate system location data with timestamps in a time series, the latest Each time the sensor coordinate system outside world data is measured, various data at the latest time or in the vicinity thereof are extracted from the ring buffer , the position of the moving object at that time is recognized, and the coordinate conversion to the ground coordinate system is performed. the has the most current configuration to create a ring buffer-shaped base map having successively reflecting the spatial two-dimensional periodic boundary condition sensor coordinate system external data, with such a configuration, the track The base map of the ground coordinate system can be continuously held when the vehicle continuously runs.
本発明の請求項1に係る自律走行移動体の走行経路決定用地図作成装置及び請求項2に係る自律走行移動体の走行経路決定用地図作成方法では、それぞれ上記した構成としたから、多数の外界情報の処理や経路決定に要する遅延分を補償することができ、したがって、高速の自律走行に適した走行経路決定用地図を安定して作成することが可能であり、これにより、最終結果として安定した走行制御が可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
Since the travel route determination map creation device for the autonomous mobile body according to claim 1 and the travel route determination map creation method for the autonomous mobile body according to
また、本発明の請求項1に係る自律走行移動体の走行経路決定用地図作成装置及び請求項2に係る自律走行移動体の走行経路決定用地図作成方法では、有限のメモリ上においても連続的に地図を保持することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
Continuous addition, in the autonomous moving body in the travel path determination map creation method according to the autonomous moving body travel path determination map creation device and
以下、本発明に係る自律走行移動体の走行経路決定用地図作成装置及び走行経路決定用地図作成方法を図面に基づいて説明する。
図1〜図6は、本発明に係る自律走行移動体の走行経路決定用地図作成装置の一実施形態を示しており、この実施形態では、自律走行移動体が自律走行車である場合を例に挙げて説明する。
Hereinafter, a travel route determination map creation device and a travel route determination map creation method for an autonomous mobile body according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1-6 has shown one Embodiment of the map creation apparatus for the traveling route determination of the autonomous traveling mobile body which concerns on this invention, In this embodiment, the case where an autonomous traveling mobile body is an autonomous traveling vehicle is shown as an example. Will be described.
図1及び図2に示すように、この走行経路決定用地図作成装置1は、特に近距離情報取得用としたレーザレンジファインダ11,広角情報取得に適したステレオカメラ12及び他のセンサ類13を具備して、自律走行車Cの近傍から遠方にかけての障害の有無を計測する外界計測部10と、デッドレコニング用のホイルオドメータ21,ヨーレートセンサ22及びGPS23を具備して、自律走行車Cの自己位置を求める自己位置計測部20と、外界計測部10で得たセンサ座標系外界データ及び自己位置計測部20で得た地上座標系(自律走行車Cがスタートした位置及び方向を原点とする座標系) 自己位置データが入出力回路2を介して入力されるデータ解析部30と、このデータ解析部30とLAN3を介して接続する地図作成部40を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, this travel route determination map creation device 1 includes a laser range finder 11 for acquiring short-range information, a
この場合、外界計測部10は自律走行車Cの前端部(図2左端部)に搭載され、一方、自己位置計測部20はデータ解析部30,地図作成部40及び後述する車体制御部60とともに自律走行車Cの後端部(図2右端部)に搭載されており、この自律走行車Cの後端部にはGPS23用のアンテナ24が配置してある。
そして、自律走行車Cにおける車体駆動部50の操舵手段51は、ドライバ52及び入出力回路4を介して車体制御部60と接続していると共に、車体駆動部50の車速制御手段53は、コンバータ54及び入出力回路4を介して車体制御部60と接続しており、この車体制御部60には、地図作成部40からの制御信号がLAN3を介して入力されるようになっている。
In this case, the
The steering means 51 of the vehicle
上記データ解析部30は、図3にも示すように、外界計測部10で得た距離データ等のセンサ座標系外界データに1msec未満のタイムスタンプを付して走行可能領域及び障害による走行不能領域の判定処理を行う障害物検出モジュール30Aを有していると共に、自己位置計測部20で得た車速やヨーレート等による地上座標系自己位置データに同じくタイムスタンプを付して自己位置推定結果を生成する自己位置情報生成モジュール30Bを有している。
As shown in FIG. 3, the
また、上記地図作成部40は、データ解析部30から得た各種データに添付されているタイムスタンプに基づいて、ベース地図を作成する地図作成モジュール40Aを有していると共に、この地図作成モジュール40Aで作成されたベース地図に基づいて、自律走行車Cの走行経路を決める走行経路決定モジュール40Bを有している。
この実施形態において、地図作成部40の地図作成モジュール40Aは、図4に示すように、データ解析部30から得たタイムスタンプ付きのセンサ座標系外界データ(レーザレンジファインダデータ11a,画像処理データ12a,他のセンサデータ13a)及び地上座標系自己位置データ21aを時系列に沿って蓄積するリングバッファ31〜34を具備している。
The
In this embodiment, the
この地図作成モジュール40Aでは、図5に示すように、自己位置データリングバッファ34内から最新の地上座標系自己位置データ21a1を取り出して、その自己位置データ21a1のタイムスタンプより過去のセンサ座標系外界データ11a1,12a1(図5では他のセンサデータ13a省略)を探索し、過去のセンサ座標系外界データ11a1,12a1のタイムスタンプにもっとも近い地上座標系自己位置データ21a2,21a3を探索して、それぞれの外界データをベース地図の正しい地上座標系位置に反映するようになっている。
In this
すなわち、最新のセンサ座標系外界データ11a1,12a1が計測される毎にその時点における自律走行車Cの位置を認識して地上座標系への座標変換を行って、最新のセンサ座標系外界データ11a1,12a1を逐次反映させた整合性のある一枚のベース地図を作成するようになっている。なお、図5の符号Xは上記探索一回毎の更新量、符号Yは前回マップ更新位置を示している。 That is, each time the latest sensor coordinate system external data 11a1, 12a1 is measured, the position of the autonomous vehicle C at that time is recognized and coordinate conversion to the ground coordinate system is performed, so that the latest sensor coordinate system external data 11a1 is obtained. , 12a1 are sequentially reflected to create a consistent base map. In addition, the code | symbol X of FIG. 5 has shown the update amount per said search, and the code | symbol Y has shown the last map update position.
この地図作成モジュール40Aでは、ベース地図のデータ構造を空間的な2次元周期境界条件としている都合上、図6に概念的に示すように、これらのデータを一度使用した後に自律走行車Cが移動して、再度同一地点のデータを利用することとなるため、連続的な領域の初期化が必要である。具体的には、ベース地図上において、地図更新が有効な領域に加えて、地図の更新周期内における自律走行車Cの移動距離以上のマージンを設け、移動方向の反対側にあたる領域、又は、移動方向の領域にあたるデータの初期化を逐次行う。
In this
これにより、ベース地図上の自律走行車C近傍の領域であれば、任意の地上座標の位置を指定すれば、ベース地図内のその位置に保持されるセンサ座標系外界データにアクセス可能となる。
さらに、この実施形態において、地図作成部40の地図作成モジュール40Aは、図7に示すように、走行経路決定モジュール40Bから走行可能領域へ向けた自律走行車Cの走行経路Rを決めるのに必要な局所地図の要求が位置T2で出された段階において、この走行経路決定モジュール40Bによる経路決定処理時間の長さを考慮して、この経路決定処理時間のうちに自律走行車Cが到達する位置T3を起点とした必要な方向を臨む局所地図Zpをベース地図Zbから切り取って走行経路決定モジュール40Bに送るようになっている。
Thus, if the position of an arbitrary ground coordinate is designated in the vicinity of the autonomous vehicle C on the base map, the sensor coordinate system external data held at that position in the base map can be accessed.
Furthermore, in this embodiment, the
つまり、走行経路決定モジュール40Bによる経路決定処理中に自律走行車Cの位置及び進む方位の変化が発生したり、経路決定から実際に車体駆動部50の動作開始までに遅延が生じたりした場合であったとしても、言い換えれば、経路決定制御周期内に自律走行車Cの位置及び進む方位の変化が発生する場合であったとしても、実際に制御が開始される時点に自律走行車Cが到達する位置T3を推定して、この到達位置T3を起点とした必要な方向を臨む局所地図Zpをベース地図Zbから切り取って走行経路決定モジュール40Bに送るようにしているので、自律走行車Cからの正確な相対的地図を用いた走行経路Rの決定及び制御が可能になる。
That is, when the position of the autonomous vehicle C and the direction of travel are changed during the route determination process by the travel
次に、上記した自律走行車Cの走行経路決定用地図の作成要領を説明する。
まず、データ解析部30は、外界計測部10から得た距離データ等のセンサ座標系外界データ及び自己位置計測部20から得た車速やヨーレート等による地上座標系自己位置データに、センサデバイスの処理及び通信遅延分を考慮した正しいタイムスタンプを添付する。
Next, a procedure for creating the travel route determination map of the autonomous vehicle C described above will be described.
First, the
続いて、このタイムスタンプが付されたセンサ座標系外界データに基づいて、データ解析部30の障害物検出モジュール30Aにより、走行可能領域及び障害による走行不能領域の判定処理を行う。具体的には、レーザレンジファインダ11により得られたセンサ座標系距離データに基づいて、路面に対して高さを有する領域を障害物と判定する。
一方、自己位置推定のための自己位置計測部20で得た車速やヨーレート等による地上座標系自己位置データを受け取る自己位置情報生成モジュール30Bは、これらの地上座標系自己位置データを受け取った時点で、同じくセンサデバイスの処理及び通信遅延分を考慮した正しいタイムスタンプを添付して、自己位置推定結果を生成する。具体的には、車速度とヨーレートとの積分によるデッドレコ情報を生成する。
Subsequently, based on the sensor coordinate system external world data to which the time stamp is attached, the obstacle detection module 30A of the
On the other hand, the self-position information generation module 30B that receives the ground coordinate system self-position data based on the vehicle speed, the yaw rate, etc. obtained by the self-
次いで、地図作成部40の地図作成モジュール40Aでは、タイムスタンプ付きのセンサ座標系外界データ(レーザレンジファインダデータ11a,画像処理データ12a,他のセンサデータ13a)及び地上座標系自己位置データ21aをデータ解析部30から受け取って、リングバッファ31〜34にそれぞれ蓄積する。このとき、任意の保持データに対して、タイムスタンプを索引としてアクセス可能となっている。
Next, in the
そして、地図作成部40の地図作成モジュール40Aでは、最新のセンサ座標系外界データが計測される毎に、タイムスタンプに基づいてその時点における自律走行車Cの位置を正しく認識して地上座標系への座標変換を行い、最新のセンサ座標系外界データを逐次反映させた整合性のあるベース地図を連続的に作成する。
次いで、地図生成モジュール40Aは、走行経路決定モジュール40Bから走行可能領域へ向けた自律走行車Cの走行経路Rを決めるのに必要な局所地図の要求が位置T2で出された段階において、この走行経路決定モジュール40Bによる経路決定処理時間の長さを考慮して、この経路決定処理時間のうちに自律走行車Cが到達する位置T3を起点とした必要な方向を臨む局所地図Zpをベース地図Zbから切り取って走行経路決定モジュール40Bに送る。
Then, each time the latest sensor coordinate system outside world data is measured, the
Next, the
この走行経路決定モジュール40Bでは、その局所地図Zpに基づいて走行経路Rを決定して指令信号を車体制御部60に出力し、車体制御部60において操舵角度及び速度を決定して車体駆動部50の操舵手段51及び車速制御手段53に制御信号を出力すると、自律走行車Cの走行経路Rに沿った自律走行が成されることとなる。
上記した一実施形態では、自律走行移動体が自律走行車である場合を示したが、これに限定されるものではない。
The travel
In the above-described embodiment, the case where the autonomous mobile body is an autonomous vehicle is shown, but the present invention is not limited to this.
1 自律走行移動体の走行経路決定用地図作成装置
10 外界計測部
11 レーザレンジファインダ
20 自己位置計測部
30 データ解析部
31〜34 リングバッファ
40 地図作成部
40A 地図作成モジュール
40B 走行経路決定モジュール
C 自律走行車(自律走行移動体)
R 走行経路
T3 自律走行車が到達する位置
Zb ベース地図
Zp 局所地図
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
R Travel route T3 Position where autonomous vehicle reaches Zb Base map Zp Local map
Claims (2)
レーザレンジファインダなどのセンサを具備して、前記移動体近傍から遠方にかけての障害の有無を計測する外界計測部と、
デッドレコニングなどの手段により前記移動体の自己位置を求める自己位置計測部と、
前記外界計測部で得たセンサ座標系外界データにタイムスタンプを付して走行可能領域及び障害による走行不能領域の判定処理を行うと共に、前記自己位置計測部で得た地上座標系自己位置データにタイムスタンプを付して自己位置推定結果を生成するデータ解析部と、
前記データ解析部から得たタイムスタンプ付きのセンサ座標系外界データ及び地上座標系自己位置データを時系列に沿って蓄積するリングバッファを具備して、最新のセンサ座標系外界データが計測される毎に前記リングバッファから最新もしくはその近傍の任意時刻における各種データを取り出して、その時点における移動体の位置を認識して地上座標系への座標変換を行って、前記最新のセンサ座標系外界データを逐次反映させた空間的な2次元周期境界条件を有するリングバッファ状のベース地図を作成する地図作成モジュールを具備していると共に、前記地図作成モジュールで作成されたベース地図に基づいて、前記移動体の走行経路を決める走行経路決定モジュールを具備した地図作成部を備え、
前記地図作成部の地図作成モジュールは、走行可能領域へ向けた移動体の走行経路を決めるのに必要な局所地図の要求が前記走行経路決定モジュールから出された段階において、前記走行経路決定モジュールによる経路決定処理時間の長さを考慮して、この経路決定処理時間のうちに前記移動体が到達する位置を起点とした必要な方向を臨む局所地図を前記ベース地図から切り取って前記走行経路決定モジュールに送る
ことを特徴とする自律走行移動体の走行経路決定用地図作成装置。 A map creation device used to determine the travel route of a mobile object that travels autonomously,
An external measurement unit that includes a sensor such as a laser range finder, and measures the presence or absence of obstacles from the vicinity of the moving body to a distance,
A self-position measuring unit for obtaining the self-position of the moving body by means such as dead reckoning;
A time stamp is attached to the sensor coordinate system external data obtained by the external measurement unit to perform a determination process of a travelable region and a travel impossible region due to a fault, and the ground coordinate system self-position data obtained by the self-position measurement unit A data analysis unit for generating a self-position estimation result with a time stamp,
A time-stamped sensor coordinate system outside world data and ground coordinate system self-position data obtained from the data analysis unit are provided in a time series, and each time the latest sensor coordinate system outside world data is measured. To retrieve the latest data from the ring buffer at or near the arbitrary time , recognize the position of the moving object at that time, perform coordinate conversion to the ground coordinate system, and obtain the latest sensor coordinate system external data. The mobile body has a map creation module for creating a ring buffer-like base map having spatially reflected spatial two-dimensional periodic boundary conditions, and based on the base map created by the map creation module, A map creation unit equipped with a travel route determination module that determines the travel route of
The map creation module of the map creation unit is configured so that, when a request for a local map necessary for determining a travel route of a moving body toward the travelable area is issued from the travel route determination module, the travel route determination module In consideration of the length of the route determination processing time, a local map facing the necessary direction starting from the position where the mobile body arrives during the route determination processing time is cut out from the base map and the travel route determination module A map creation device for determining a traveling route of an autonomous traveling moving body.
レーザレンジファインダなどのセンサにより、前記移動体近傍から遠方にかけての障害の有無を計測すると共に、デッドレコニングなどの手段により前記移動体の自己位置を求め、
前記センサで得たセンサ座標系外界データにタイムスタンプを付して走行可能領域及び障害による走行不能領域の判定処理を行うと共に、前記デッドレコニングなどの手段で得た地上座標系自己位置データにタイムスタンプを付して自己位置推定結果を生成し、
これに続いて、タイムスタンプ付きの前記センサ座標系外界データ及び地上座標系自己位置データを時系列に沿ってリングバッファに蓄積し、最新のセンサ座標系外界データを計測する毎に前記リングバッファから最新もしくはその近傍の任意時刻における各種データを取り出して、その時点における移動体の位置を認識して地上座標系への座標変換を行って、前記最新のセンサ座標系外界データを逐次反映させた空間的な2次元周期境界条件を有するリングバッファ状のベース地図を作成し、
このリングバッファ状のベース地図に基づいて走行可能領域へ向けた移動体の走行経路を決めるのに必要な局所地図を求める段階において、前記走行経路を決定するのに要する時間の長さを考慮して、この走行経路決定処理時間のうちに前記移動体が到達する位置を起点とした必要な方向を臨む部分を前記ベース地図から切り取って前記走行経路を決めるのに必要な局所地図とする
ことを特徴とする自律走行移動体の走行経路決定用地図作成方法。 A method of creating a map used to determine the travel route of a mobile object that travels autonomously,
With a sensor such as a laser range finder, the presence or absence of the obstacle from the vicinity of the moving body to the distance is measured, and the self-position of the moving body is determined by means such as dead reckoning,
The sensor coordinate system external world data obtained by the sensor is attached with a time stamp to determine the runnable area and the non-runnable area due to obstacles, and time is taken to the ground coordinate system self-position data obtained by means such as dead reckoning. Generate a self-position estimation result with a stamp,
Following this, the sensor coordinate system outside world data with time stamp and the ground coordinate system self-position data are accumulated in the ring buffer in time series, and from the ring buffer every time the latest sensor coordinate system outside world data is measured. A space in which the latest sensor coordinate system external data is sequentially reflected by extracting various data at the latest time or in the vicinity thereof, recognizing the position of the moving object at that time, performing coordinate conversion to the ground coordinate system A ring buffer-like base map with a typical two-dimensional periodic boundary condition ,
Considering the length of time required to determine the travel route in the step of obtaining a local map necessary for determining the travel route of the mobile body toward the travelable region based on the ring buffer-shaped base map In this travel route determination processing time, a portion facing the necessary direction starting from the position where the mobile body arrives is cut out from the base map to be a local map necessary for determining the travel route. A map creation method for determining a travel route of a featured autonomous mobile vehicle.
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