JP2010210634A - 地理的軌道の軌跡を割り出すための方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軌道に関するデータを測定するためのデータ収集装置に一組の車載センサが備えられ、当該装置の移動の間に物理的測定データをサンプル様式で収集することを可能にし、収集した測定データから方位プロファイル、ピッチ・プロファイル、距離プロファイルおよびロール・プロファイルを割り出すことができるようにする。当該装置が軌道の出発位置から終点位置まで移動する間、測定データが、後の評価のために、メモリに記憶される。プロファイルを割り出し、それらプロファイルから軌跡を割り出すべく収集した測定データを評価する前に、少なくとも当該装置の第1および第2のセンサの測定データに対して誤差補償が適用される。
【選択図】図1
Description
・温度計を内蔵した、方位およびピッチ角(Wy、Wz)を測定するための2軸機械式回転ジャイロ、
・ロール角(Wx)の動的測定のための振動構造ジャイロ、
・装置のxyz変位を測定するための少なくとも4つの加速度計であって、1つ(Ax)が装置の長手軸すなわちx軸に沿って向けられ、他の3つ(Ayz000、Ayz120およびAyz240)が、x軸に事実上直交するyz平面に星型構成で取りつけられた加速度計、
・例えばダクトの入口、出口、および随意により中間位置に配置された高周波ビーコン(高周波コイル)の測定のためのセンサ、
・装置の軸に沿った地磁気を測定するための磁力計(Mx、MyおよびMz)、
・1つ(T1)は、機械式回転ジャイロに取り付けられ、1つ(T2)は、変位加速度計に取り付けられた温度測定のための2つの温度計(T)、
・出発点に対する移動距離を測定するための走行距離計または他の装置、
・測定したサンプルを格納するためのメモリ、
・装置に動力を与えるための充電式電池。
・この装置は、好ましくは、DN40(内径32.6mm)のダクト、またはより細く、あるいはより太いダクト内で独立して動作することができる。
・データ収集装置の温度の安定化を可能にし、そのことは5分間のデータをアップロードすることによって確認できる。
・出発位置において、いくつかの較正テストを毎日実行する。
VxSqrt(Wy2×Wz2) < トリガ値
を使用して行なわれ、ここでVx(速度)は、走行距離計または他の速度測定装置から得られる。トリガ値は、前較正結果から得られる。
Ayz変動 < トリガ値
にもとづき、トリガ値は前較正の結果から導出される。
計算されたXYZ − 測定されたXYZ < リミット
なる条件に要約することができる。適切なリミットは、例えばすべての軸について10cmであるが、このリミットを、より広く選択してもよく、より狭く選択してもよい。
・軌跡を、軌道の測定された出発位置、終点位置および/または中間位置の座標に対する計算された出発、終点および/または中間点座標の偏差について補正し、測定された座標の間の軌跡点に比例補正を加えるためのアルゴリズム;
・例えば川または他の対象物など、軌道の外にある対象物の測定された座標に整列するように軌跡を補正するアルゴリズム;
・例えば軌道の屈曲部の最大または標準湾曲(例えば、30°、45°、・・・)、軌道の直線部の最小長さ、あるいは掘削パイプの場合には、標準長さを有するパイプ部分の溶接部間の距離、または他の物理的制約など、軌道の物理的な拘束条件へと軌跡を補正するための1つ以上のアルゴリズム。
1=方位およびピッチについて正確に知られている。
2=方位のみについて正確に知られている。
3=ピッチのみについて正確に知られている。
4=ピッチおよび方位の両者について一般的表示が使用できる。
5=方位のみについて一般的表示が使用できる。
6=ピッチのみについて一般的表示が使用できる。
7=この点の後は、情報が入手できない。
計算されたXYZ − 測定されたXYZ < リミット
なる条件に要約することができる。適切なリミットは、例えばすべての軸について10cmであるが、このリミットを、より広く選択してもよく、より狭く選択してもよい。
Claims (14)
- コンピュータにおけるソフトウェアで実現される処理工程を実行することにより、所定の出発位置と所定の終点位置とを有する地理的軌道の軌跡を割り出すための方法であって、
a)一組の車載センサを共通のクロック信号に同期させた状態で備えているデータ収集装置を、前記出発位置から前記終点位置まで移動させて、データ収集装置の移動の間に物理的測定データをサンプリング収集するステップと、
b)前記収集した測定データを補償するステップと、
c)前記補償済みの測定データにもとづき、前記データ収集装置の方位プロファイル、ピッチ・プロファイル、距離プロファイルおよびロール・プロファイルを割り出すステップと、
d)前記方位プロファイル、前記ピッチ・プロファイル、前記距離プロファイルおよび前記ロール・プロファイルにもとづいて前記軌跡を割り出すステップとを有する方法において、
前記出発位置から前記終点位置までの前記データ収集装置の移動の間、前記物理的測定データのすべてが記憶され、該記憶された測定データの取り出し後でかつ前記プロファイルの割り出しの前に、前記ステップb)は、
b1)前記一組のセンサうちの互いに異なる物理量を測定している少なくとも第1および第2のセンサの測定データにもとづいて、共通の物理量に関する少なくとも第1および第2の軌道パラメータをそれぞれ割り出すステップと、
b2)該第1の軌道パラメータと該第2のパラメータを比較することにより、該第1と第2の軌道パラメータ間の偏差を算出するステップと、
b3)前記算出した第1と第2の軌道パラメータ間の偏差にもとづいて前記第1および第2のセンサの測定データ間の偏差を求めることにより、前記第1および前記第2のセンサの前記測定データの誤差補償を決定するステップと、
b4)該誤差補償によって、前記第1および前記第2のセンサの前記測定データを補正するステップを有していることを特徴とする方法。 - 制御された環境にて前記データ収集装置を所定の軌道に沿って移動させ、該所定の軌道に沿った移動の際に収集された測定データを、該所定の軌道についての予め既知の座標データと比較することによって、前記ステップb4)において適用される誤差補償は、前記軌道パラメータの比較により決定された誤差補償に加えて、更に、初期誤差補償を含み、該初期誤差補償は前記データ収集装置を前較正することにより決定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記方位、ピッチ、ロールおよび距離のプロファイルの少なくとも1つが、前記一組のセンサにおいて、互いに異なるセンサ群に属するセンサによってそれぞれ収集された第1と第2の測定データ部分を結合させることによって割り出され、前記第1と第2の測定データ部分は互いに補完的であることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記補完的である測定データの第1および第2の部分が、前記互いに異なるセンサ群に属するセンサの性能特性にもとづく選択および/または組み合わせによって結合されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 軌道の出発位置、終点位置および/または1つ以上の所定の中間位置において、前記データ収集装置を所定の時間にわたって留め置くステップをさらに有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記測定データのサンプリングごとに増大する誤差は、前記出発位置における留置期間において収集した該センサの測定データ及び前記終点位置における留置期間において収集した該センサの測定データと比較することにより補正し、前記少なくとも1つのセンサの測定データを補償するステップをさらに有していることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記データ収集装置は少なくとも1つの温度センサを備え、少なくとも1つの他のセンサの測定データを、温度変化について補償するステップをさらに有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記軌道の少なくとも1つの位置についての座標を割り出すステップと、前記方位プロファイルおよび/または前記ピッチ・プロファイルおよび/または前記ロール・プロファイルおよび/または前記距離プロファイルを、前記少なくとも1つの位置についての座標について補償するステップをさらに有していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記出発位置、終点位置および/または1つ以上の所定の中間位置について座標を割り出すことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記軌道の出発位置および/または終点位置において前記データ収集装置の方位、ピッチおよびロールをそれぞれ測定するステップと、前記方位プロファイル、前記ピッチ・プロファイルおよび前記ロール・プロファイルを、前記出発および終点位置において前記測定した方位、ピッチおよびロールからの偏差についてそれぞれ補償するステップをさらに有していることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ステップd)にて割り出した軌跡を、軌道形状を制約する軌道拘束条件および/または軌道に関する所定の座標を示す地理的情報について補償するステップをさらに有していることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記軌道拘束条件および/または地理的情報が、軌道の出発位置、終点位置および/または1つ以上の中間位置の座標、軌道の外の対象物の座標、軌道の屈曲部の最大曲率、及び軌道の所定直線部の最小長さのうちの少なくとも1つを含んでいることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記ステップd)が、前記方位プロファイル、前記ピッチ・プロファイル、前記距離プロファイルおよび前記ロール・プロファイルにもとづき、出発から終点までの前向き軌跡を割り出すこと、前記方位プロファイル、前記ピッチ・プロファイル、前記距離プロファイルおよび前記ロール・プロファイルにもとづき、終点から出発までの後ろ向き軌跡を割り出すこと、および該前向きおよび後ろ向き軌跡を平均軌跡へと組み合わせることを含んでいることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ステップa)〜d)が少なくとも1回繰り返され、前記データ収集装置の各回の移動中に収集された測定データから軌跡が割り出され、該軌跡を最終の軌跡へと組み合わせるステップをさらに有していることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
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