JP2013508712A - 弾性非線形フィルタリングを介した同時的な位置特定およびマッピング用の方法 - Google Patents
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Abstract
Description
σiは、観測iの位置測定における不確実性に対応する。
σiおよびσjは、観測iおよびjの位置測定における不確実性にそれぞれ対応する。
σiは、観測iの位置測定における不確実性に対応する。
PC=PI+Qopt
Qopt=−[M+C]−1・C・PI
式中、MおよびCは、検討される瞬間におけるメッシュのノード数と次元が等しい2つの正方行列を表し、これらの行列は、予めゼロに初期化される。
行列Mの確立は、2段階で徐々に実行される。
− 行列の対角線上に位置する成分(i,i)であって、対角線の成分が、観測iに関連する各ノードの、その固定部へのリンクを特徴付ける成分(i,i)の値が、次の関係に基づいて計算される第1の段階。
M(i,i)=M(I,I)+kA(i)であり、KA(i)=1/σi 2とする。
− 観測iおよび観測jのノード間に存在するリンクを特徴付ける行列の各成分(i,j)の値が、次の関係に基づいて計算される第2の段階。
M(i,i)=M(i,i)+kL(i,j)
M(j,j)=M(j,j)+kL(i,j)
および
M(i,j)=M(i,j)−kL(i,j)
M(j,i)=M(j,i)−kL(i,j)
であり、
KL(i,j)=1/σij 2
および
とする。
行列Cの確立は、2段階で徐々に実行される。
− 観測iに関連するノードと接点kに関連するノードとの間に存在するリンクを特徴付ける行列の各成分(i,k)の値が、次の関係に基づいて計算される第1の段階。
C(i,i)=C(i,i)+kC(i,k)
C(Nobs+k,Nobs+k)=C(Nobs+k,Nobs+k)+kC(i,k)
C(i,Nobs+k)=C(i,Nobs+k)−kC(i,k)
C(Nobs+k,i)=C(Nobs+k,i)−kC(i,k)
であり、
KC(i,k)=1/σi 2
とする。
式中、Nobsは、実行される観測の数を表す。
式中、Kiは、このリンクによって形成されるスプリングの剛性であり、ηiおよびεiは、それぞれ、リンクの初期長さおよび最終長さを表す。
M(i,i)=M(i,i)+KA(i)
式中、KA(i)は、次の関係、
によって与えられる、ノードを地面にインクするリンクの剛性を表す。
式中、σiは、観測Oi用の位置不確実性を表す。
式中、σijは、
によって定義される、位置における相対的不確実性を表す。
σiおよびσjは、観測iおよびjに関連するノードの位置の測定における不確実性にそれぞれ対応する。
M(i,i)=M(i,i)+KL(i,j)
M(j,j)=M(j,j)+KL(i,j)
および
M(i,j)=M(i,j)−KL(i,j)
M(j,i)=M(j,i)−KL(i,j)
式中、σiは、観測Oi用の位置不確実性を表す。
C(i,i)=C(i,i)+KC(i,k)
C(i,k+Nbobs)=C(i,k+Nbobs)−KC(i,k)
C(k+Nbobs,i)=C(k+Nbobs,i)−KC(i,k)
C(k+Nbobs,k+Nbobs)=C(k+Nbobs,k+Nbobs)+KC(i,k)
Qopt=−[M+C]−1・C・PI
PC=PI+Qopt
Claims (9)
- 海底上に配備されたビークルにより担持されたソナー検出システムによって前記海底上で観測された物体の絶対位置の推定および動的補正のための方法であって、物体が、その音響陰影の観測によって検出され、この観測が、架空物体または接点の生成をもたらし、その推定位置が、最初は、それをもたらしかつ前記検出物体を表す前記観測に関連する位置である方法において、前記方法が、次の段階、
− 時間の経過中に実行される前記観測に基づいて架空メッシュを構成することに存する第1の段階(31)であって、前記メッシュが、実行された各観測を、位置が前記観測の位置であるノード(41、44)により表現すること、および架空の弾性リンク(46、47)を介して前記ノードを一緒に接続することによって構成され、新しい観測が、第1の架空の弾性リンク(43)によって、前記海底に位置する架空の固定点(42)に接続されるノード(41)であって、架空の弾性リンクセットを介して前記既存メッシュに統合されるノード(41)に関連付けられ、これらのリンク(46、47)のそれぞれが、検討される前記観測に時間的に先行する観測に対応する前記メッシュのノード(44、45)に前記ノード(41)を接続し、さらに、新しい観測に関連するノード(41)が、別の架空の弾性リンクによって、この新しい観測に対応する接点(48)に関連する前記ノード、すなわち位置が前記観測サイトの位置であるノード(それは、最初に前記新しい観測の前記ノードと併合されたので図には示していない)に連結され、このように確立された前記弾性リンクが、前記様々なノードの位置を考慮して、それらが接続される前記ノードにどんな張力も及ぼさないような初期長さを有する第1の段階(31)と、
− 2つの観測が同一の物体に関係すると考えられる場合に、これらの観測を単一接点に関連付けることによって、これらの観測を融合させることに存する第2の段階(32)であって、前記単一接点の位置が、前記2つの融合される観測に依存し、前記融合が、最初に前記観測に対応する前記接点に関連する前記ノードを、形成された前記新しい接点に関連するノード(56)と交換することによって、前記メッシュのレベルで明示され、このノードが、観測に関連する前記ノードを、その接点に関連する前記ノードに最初に接続する前記架空リンク(53、54)を介して、前記対応する観測に関連する前記ノード(51、52)に連結され、前記メッシュへの、この共通ノード(56)の導入が、前記種々の架空の弾性リンクによって前記メッシュの他のノードに伝達されかつ前記メッシュを構成する前記ノードの位置の修正によって解消される張力を、前記融合された観測に関連する前記ノード(51、52)に対して誘発し、各ノードの前記修正された位置が、前記観測に、または検討される前記ノードに関連する前記接点に割り当てられる第2の段階(32)と、
を実行し、
前記第1の段階が、海底解析動作の持続期間全体を通して実行されるのに対して、前記第2の段階が、2つの観測の融合が決定されるごとに実行されることを特徴とする方法。 - 特定の観測が、実際の位置が分かっている物体に対応すると見なされる場合に、前記第2の段階の変形であって、この観測に対応する前記接点に関連する前記ノードの位置を修正して、それが、この物体の位置を決定的に占めるようにすることに存する第2の段階の変形が実行されることと、観測および周知の物体の関連付けが、前記メッシュに対して、したがって他の観測および接点の位置に対して、2つの観測の融合と同じ効果があることとを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の段階後に実行され、かつ前記観測の位置の更新された推定に基づいて前記ビークルの前記推定位置を再計算することに存する補足的な段階を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 観測の融合によって課された応力伝播が、前記メッシュを構成する前記様々なノードの前記位置の修正によって明示され、前記様々なノードの初期位置のベクトルPIであって、そのサイズが、新しい観測が実行されるにつれて時間の経過中に変わり、かつその成分がN成分のリストを形成するベクトルPIが定義され、第1のNobs成分が、観測に関連する前記ノードに関係し、最後のN−Nobs成分が、接点に関連する前記ノードに関係し、各成分が、前記メッシュへのノードの導入に基づいてそのノードによって占められる位置に対応し、前記様々なノードの補正された位置のベクトルPCが、新しい観測が実行されかつ融合が行われるにつれて時間の経過中にサイズが変わる前記メッシュを所与の瞬間に構成し、前記ベクトルPCが、ベクトルPIに基づいて次の関係によって定義され、
PC=PI+Qopt
式中、Qoptが、最適なノード移動のベクトルを表し、その成分のそれぞれが、前記補正された位置のベクトルの対応する成分を決定するために、前記初期位置のベクトルPIの対応する成分に適用される補正項に対応し、前記ベクトルQoptの各成分が、検討される瞬間における前記全体的メッシュの構成、および前記ノードを一緒に接続する前記架空の弾性リンクの特性に依存す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。 - 前記最適なノード移動のベクトルQoptが、次の関係によって定義され、
Qopt=−[M+C]−1・C・PI
式中、MおよびCが、検討される瞬間におけるの前記メッシュのノード数と次元が等しい2つの正方行列を表し、これらの行列が、予めゼロに初期化され、
前記行列Mの確立が、2段階、すなわち、
− 前記行列の対角線上に位置する成分(i,i)であって、前記対角線の成分が、観測iに関連する各ノードの、その固定部へのリンクを特徴付ける成分(i,i)の値が、次の関係に基づいて計算される第1の段階と、
M(i,i)=M(I,I)+kA(i)
(KA(i)=1/σi 2とする)
− 観測iおよび観測jのノード間に存在するリンクを特徴付ける前記行列の各成分(i,j)の値が、次の関係に基づいて計算される第2の段階と、
M(i,i)=M(i,i)+kL(i,j)
M(j,j)=M(j,j)+kL(i,j)
および
M(i,j)=M(i,j)−kL(i,j)
M(j,i)=M(j,i)−kL(i,j)
(KL(i,j)=1/σij 2
および
とする)
で徐々に実行され、
行列Cの確立が、2段階、すなわち、
− 観測iに関連する前記ノードと接点kに関連する前記ノードとの間に存在するリンクを特徴付ける前記行列の各成分(i,k)の値が、次の関係に基づいて計算される第1の段階で徐々に実行され、
C(i,i)=C(i,i)+kC(i,k)
C(Nobs+k,Nobs+k)=C(Nobs+k,Nobs+k)+kC(i,k)
C(i,Nobs+k)=C(i,Nobs+k)−kC(i,k)
C(Nobs+k,i)=C(Nobs+k,i)−kC(i,k)
(KC(i、k)=1/σi 2とする)
式中、Nobsが、実行される観測の数を表すことを特徴とする、請求項7に記載の方法。 - 海底ゾーンの非リアルタイムマッピングの方法であって、このマッピングが、検討される海底ゾーンの観測動作中であって、ソナーが前記検出物体の位置を測定する観測動作中に、ソナー検出システムによって観測された物体の位置に基づいて実行される方法において、前記マッピングが、記憶された観測に基づいて請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法を実行し、このように再計算された前記観測の位置が、検討される前記ゾーンの地図に書き入れるために用いられることを特徴とする方法。
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