JP2019061603A - 情報処理装置、移動装置、および方法、並びにプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
このような自動運転車やロボット等の移動装置が所定経路(パス)に従って移動するためには、自装置の位置や姿勢を正確に把握することが必要である。
例えば、GPSと、IMU(慣性計測装置:Inertial Measurement Unit)を組み合わせた構成や、カメラ撮影画像の特徴点情報から自己位置算出を行うSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)を利用した構成が知られている。
しかし、これらの様々な種類の自己位置算出器は、環境によって精度が大きく変化してしまうという問題がある。
例えば、SLAMは、カメラ撮影画像を利用した処理を行うため、夜間や激しい雨の中のように明瞭な画像を撮影しにくい環境では、算出する位置精度が低下してしまう。
さらに、例えば、自己位置算出器を構成するセンサの故障が発生すると、そのセンサに依存した自己位置算出器は正常に機能しなくなる。
この特許文献1は、利用対象が特定の移動体に限定されることのない汎用性の高いユニット化した位置検出装置を開示している。
しかし、このようなユニット化した位置検出装置であっても、1つの位置検出アルゴリズムを適用している以上、環境に応じて検出精度が大きく変化してしまうという問題がある。
自己位置を算出する複数の自己位置算出器と、
前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合部を有し、
前記自己位置統合部は、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する情報処理装置にある。
自己位置を算出する複数の自己位置算出器と、
前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合部と、
自己位置統合部の算出した最終自己位置を利用して移動装置の行動を決定する計画部と、
前記計画部の決定した行動に従って移動装置の動作を制御する動作制御部を有し、
前記自己位置統合部は、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する移動装置にある。
情報処理装置において実行する情報処理方法であり、
複数の自己位置算出器の各々が、自己位置を算出する複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部が、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合ステップを有し、
前記自己位置統合ステップは、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出するステップである情報処理方法にある。
移動装置において実行する移動装置制御方法であり、
複数の自己位置算出器の各々が、自己位置を算出する複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部が、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合ステップと、
計画部が、自己位置統合部の算出した最終自己位置を利用して移動装置の行動を決定する計画ステップと、
動作制御部が、前記計画部の決定した行動に従って移動装置の動作を制御する動作制御ステップを有し、
前記自己位置統合ステップは、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する移動装置制御方法にある。
情報処理装置において情報処理を実行させるプログラムであり、
複数の自己位置算出器の各々に、自己位置を算出させる複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部に、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出させる自己位置統合ステップを実行させ、
前記自己位置統合ステップにおいて、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する処理を実行させるプログラムにある。
移動装置において移動装置制御処理を実行させるプログラムであり、
複数の自己位置算出器の各々に、自己位置を算出させる複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部に、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出させる自己位置統合ステップと、
計画部に、自己位置統合部の算出した最終自己位置を利用して移動装置の行動を決定させる計画ステップと、
動作制御部に、前記計画部の決定した行動に従って移動装置の動作を制御させる動作制御ステップを実行させ、
前記自己位置統合ステップにおいて、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する処理を実行させるプログラムにある。
具体的には、例えば、自己位置を算出する複数の自己位置算出器と、複数の自己位置算出器の算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合部を有する。自己位置統合部は、複数の自己位置算出器対応の算出自己位置を、各算出器のセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、複数の標準自己位置から最終自己位置を算出する。自己位置統合部は、移動装置の外部環境、複数の自己位置算出器の利用センサの故障情報、リソースの利用状況等の環境情報に応じて、最終自己位置を算出する。
本構成により、自己位置を算出する複数の自己位置算出器の算出自己位置に基づいて最終的に1つの装置位置情報を取得可能とした構成が実現される。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
1.自己位置算出処理に利用する自己位置算出器と座標系について
2.相対位置ツリーについて
3.複数の異なる自己位置算出器を利用して様々な環境下で高精度な自己位置算出を可能とした構成について
4.移動装置の実行する処理のシーケンスについて
5.移動装置の構成例について
6.情報処理装置の構成例について
7.本開示の構成のまとめ
まず、図1以下を参照して、本開示の処理、すなわち移動装置の自己位置を算出する処理に利用する自己位置算出器と座標系について説明する。
移動装置10は、図1に示す起点Sから終点Eまで、予め規定された移動経路(パス)に沿って移動する。
例えば、ロボット(歩行型、走行型)や、ドローン等の飛行体、あるいは船舶、潜水艦等の水上、水中を移動する装置等、様々な移動装置に適用可能である。
(1)GPS(Global Positioning System)、あるいはGNSS(Global Navigation Satellite System)からの受信信号と、IMU(慣性計測装置:Inertial Measurement Unit)を組み合わせた自己位置算出器。
(2)カメラ撮影画像に基づいて自己位置推定を行うSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)を利用した自己位置算出器。
(4)パルス状のレーザ光を用いて周囲情報を取得するライダー(LiDAR:Light Detection and Ranging,Laser Imaging Detection and Ranging)やソナーの観測結果と高精度3次元地図とのマッチングにより自己位置を推定するNDT(Normal Distributions Transform)を用いた自己位置算出器。
なお、上述した(1)〜(4)の自己位置算出器は代表的な自己位置算出器の例を説明したものであり、本開示の処理では、これら(1)〜(4)の機器に限らず、その他の様々な自己位置算出器を利用することが可能である。
図1に示す移動装置10は、例えば、これら(1)〜(4)の自己位置算出器、あるいはその他の自己位置算出器の少なくとも2つ以上の異なる自己位置算出器を備えている。
なお、自己位置算出器による算出情報は、移動装置10の位置情報、または位置情報と姿勢情報の組み合わせのいずれかである。
図1に示す地図には、以下の3つの座標系を示している。
(1)地図座標系
(2)自己位置座標系
(3)装置座標系
以下、これらの座標系について説明する。
地図座標系は、地図上に設定した点を原点(地図原点)とした座標系である。
図1に示す地図原点21が地図座標の原点(Xa,Ya,Za)=(0,0,0)である。
地図原点21から右方向に向かう軸が地図座標系のX軸であり、Xa軸として示している。
地図原点21から上方向に向かう軸が地図座標系のY軸であり、Ya軸として示している。
なお、図には、X軸、Y軸のみを示しているが、Z軸も存在し、Z軸は、紙面に垂直に上向きに設定される。
このように、地図座標系は、地図に設定された固定点を地図原点とした座標系である。
自己位置座標系は、移動装置10の移動経路の一点、例えば図に示す起点Sを原点(自己位置原点)とした座標系である。
図1に示す自己位置原点22が自己位置座標の原点(Xb,Yb,Zb)=(0,0,0)である。
自己位置原点22から右方向に向かう軸が自己位置座標系のX軸であり、Xb軸として示している。
自己位置原点22から上方向に向かう軸が自己位置座標系のY軸であり、Yb軸として示している。
なお、図には、X軸、Y軸のみを示しているが、Z軸も存在し、Z軸は、紙面に垂直に上向きに設定される。
このように、自己位置座標系は、移動装置10の移動経路の一点、例えば図に示す起点Sを原点(自己位置原点)とした座標系である。
装置座標系は、移動装置10内の一点、例えば図に示す移動装置10に示す装置原点23を原点とした座標系である。
図1に示す装置原点23が装置座標の原点(Xc,Yc,Zc)=(0,0,0)である。
装置原点23から右方向に向かう軸が装置座標系のX軸であり、Xc軸として示している。
装置原点23から上方向に向かう軸が装置座標系のY軸であり、Yc軸として示している。
なお、図には、X軸、Y軸のみを示しているが、Z軸も存在し、Z軸は、紙面に垂直に上向きに設定される。
このように、装置座標系は、移動装置10内の一点を原点(装置原点)とした座標系である。
次に、図2を参照して、移動装置10に対する複数の自己位置算出器の装着例について説明する。
図2に示す例は、以下の3つの自己位置算出器を装着した例である。
自己位置算出器P31、
自己位置算出器Q32、
自己位置算出器R33、
これらの3つの自己位置算出器が移動装置10の異なる場所に装着されている。
しかし、これら3つの自己位置算出器の移動装置10に対する装着位置はそれぞれ異なる位置である。
装置座標系(Xc,Yc,Zc)における各自己位置算出器の装着位置は、以下の通りである。
自己位置算出器P31の装着位置は、(Xc,Yc,Zc)=(Px,Py,Pz)である。
自己位置算出器Q32の装着位置は、(Xc,Yc,Zc)=(Qx,Qy,Qz)である。
自己位置算出器R33の装着位置は、(Xc,Yc,Zc)=(Rx,Ry,Rz)である。
従って、複数の異なる自己位置算出器の算出する位置情報を利用して、移動装置10の1つの最終的な位置情報を算出するためには、複数の異なる自己位置算出器の算出位置情報を統合する処理を行うことが必要となる。
本開示の処理では、複数の異なる自己位置算出器の算出位置情報を統合する処理を行うために、複数の異なる座標系の関係や、座標原点とオブジェクトの位置関係等を定義した相対位置ツリーを用いる。
以下、この相対位置ツリーについて説明する。
図1を参照して説明した地図原点21と、装置原点23の相対位置、
装置原点23と、図2を参照して説明した自己位置算出器またはその利用センサの相対位置、さらに、
移動装置10やセンサと、移動装置10の障害物となり得る人、標識、交通信号などと相対位置、
これら様々な異なる座標系の相対位置関係や、座標原点とオブジェクトの相対位置関係を把握することが必要となる。
なお、以下において、相対位置関係は相対位置とも言う。
なお、1つの座標系の原点を基準とした相対位置関係と、その逆関係、すなわち座標系の原点ではない方を基準とした相対位置とは、相互変換可能であり、ある1つの相対位置を取得することと、その相対位置の逆関係を取得することは同義である。
例えば、
(a)装置原点と自己位置算出器(センサ)との相対位置、
(b)自己位置算出器(センサ)と人との相対位置、
これらの2種類の相対位置を取得できれば、
(c)装置原点と人の相対位置、
を算出することができる。
例えば、
(Pa)地図原点と自己位置算出器P(カメラセンサ)との相対位置、
(Pb)装置原点と自己位置算出器P(カメラセンサ)との相対位置、
これらの2つの異なる相対位置に基づいて、
(Pc)地図原点と装置原点との相対位置、
を算出することができる。
(Ra)地図原点と自己位置算出器R(GPSアンテナ)との相対位置、
(Rb)装置原点と自己位置算出器R(GPSアンテナ)との相対位置、
これらの2つの異なる相対位置に基づいて、
(Rc)地図原点と装置原点との相対位置、
を算出することができる。
自己位置算出器P(カメラセンサ)を用いて算出した「(Pc)地図原点と装置原点との相対位置」と、
自己位置算出器R(GPSアンテナ)を用いて算出した「(Rc)地図原点と装置原点との相対位置」、
これら2つの相対位置は、本来、同じ相対位置でなければならないが、各自己位置算出器の位置算出アルゴリズムや、センサ装着位置の違い等に起因して異なる値となる場合がある。
このような問題を解決するために、「相対位置ツリー」が利用される。
図3(1)に示すように、相対位置ツリーはノードをリンクで接続したツリー構造を有する。
相対位置ツリーは、例えば自律型移動を行う移動装置の記憶部に格納される。
ノードを接続するリンクは、そのリンクによって接続された2つのノード間の相対位置情報を記録情報として保持することを意味する。すなわち、例えばリンク接続されたツリー上部の親ノードに対するツリー下部の子ノードの相対位置が記録情報として記憶部に格納されている。
(a)地図原点と信号との相対位置、
(b)地図原点と装置原点との相対位置、
例えば、図1に示す地図原点21、信号12、装置原点23との間の相対位置を設定した相対位置ツリーである。
なお、地図原点21の位置を示す3次元座標情報と、信号12の位置を示す3次元座標情報は、同じ座標系、例えば地図座標系を用いた情報である。
このリンク(b)の相対位置情報は、具体的には、例えば、地図原点21の位置を示す3次元座標情報と、装置原点23の位置を示す3次元座標情報との対応データによって構成される。
なお、地図原点21の位置を示す3次元座標情報と、装置原点23の位置を示す3次元座標情報は、同じ座標系、例えば地図座標系を用いた情報である。
(a)地図原点と信号との相対位置、
(b)地図原点と装置原点との相対位置、
これら(a),(b)2つの相対位置が規定された相対位置ツリーを利用することで、
(c)装置原点と信号との相対位置、
を算出することができる。
なお、相対位置ツリー構造はオープンソースのロボティクスフレームワークであるROS(Robot Operating System)などで採用されている。
相対位置ツリーの更新処理を実行するモジュール、すなわち、相対位置ツリー更新モジュールが必要となる。
図4に示す装置は以下の構成要素を有する。
相対位置ツリーの更新処理を実行する相対位置ツリー更新モジュール41,42、
相対位置ツリーを格納した記憶部43、
記憶部43に格納された相対位置ツリーを利用して様々な相対位置情報を取得する相対位置利用モジュール44〜46。
記憶部43に格納された相対位置ツリーは、様々な相対位置利用モジュール44〜46によって読み出され、各座標系の原点と物(オブジェクト)間の相対位置や、移動装置と、障害物間の相対位置情報等が取得され、利用される。相対位置情報の利用態様は、例えば、先に図3(2)を参照して説明した処理等である。
自己位置算出器は、先に説明したように、様々な種類がある。すなわち、例えば以下のような機器である。
(1)GPS、あるいはGNSSと、IMUを組み合わせた自己位置算出器、
(2)SLAMを利用した自己位置算出器。
(3)オドメトリ(車輪オドメトリ)を適用した自己位置算出器。
(4)ライダー(LiDAR)やソナーを用いた自己位置算出器。
例えば、SLAMは、カメラ撮影画像を適用した処理を行うため、夜や激しい雨の中のような環境等、周囲の明瞭な画像を撮影しにくい環境では、算出する位置精度が低下してしまう。
また、例えば高層ビルが多い環境等、GPS衛星からのデータの届きにくい環境では、GPS利用システムによって算出される位置精度が低下する。
また、センサの故障によって、そのセンサに依存した自己位置算出器は正常に機能しなくなる。
図5を参照して、この問題について説明する。
図5に示す装置は、図4と同様、以下の構成要素を有する。
相対位置ツリーの更新処理を実行する相対位置ツリー更新モジュール47,48、
相対位置ツリーを格納した記憶部43、
記憶部43に格納された相対位置ツリーを利用して様々な相対位置情報を取得する相対位置利用モジュール44〜46、
その他の構成は、図4を参照して説明した構成と同様の構成である。
生成する更新情報は、
ツリー構成情報P=地図原点と自己位置原点と装置原点との相対位置
である。
生成する更新情報は、
ツリー構成情報Q=地図原点と自己位置原点と装置原点との相対位置
である。
ツリー構成情報P=地図原点と自己位置原点と装置原点との相対位置
と、
相対位置ツリー更新モジュールQ(自己位置算出器Q)48の生成した更新情報、すなわち、
ツリー構成情報Q=地図原点と自己位置原点と装置原点との相対位置
これら2つの更新情報は相対位置ツリーの同一ノード間の相対位置情報である。
すなわち、2つの相対位置ツリー更新モジュールが同じ更新情報を生成する更新情報の競合が発生する。
しかし、2つの相対位置ツリー更新モジュールP(自己位置算出器P)47と相対位置ツリー更新モジュールQ(自己位置算出器Q)48は、それぞれ異なるアルゴリズムを適用した位置情報算出処理を行うモジュールであり、さらに、位置算出用のセンサ取り付け位置も異なっている。
従って、これら2つのモジュールが算出した情報は一致せず、差が発生する場合がある。
このような不整合が発生すると、相対位置利用モジュールにおける相対位置を利用した処理にも実際の相対位置と誤差が生じ、移動装置の自己位置の認識が正しく行われない可能性がある。
そのため、相対位置ツリーを適用する構成では、複数の異なるアルゴリズムによる自己位置算出器を利用する構成を適用することが困難となるという問題がある。
なお、異なるアルゴリズムを適用した複数の自己位置算出器を利用した構成に限らず、同一のアルゴリズムを適用した複数の自己位置算出器を利用した場合であっても、各自己位置算出器の取り付け位置の違いや、各自己位置算出器の測定精度の違い、測定誤差等により、それぞれの算出器の算出値にずれが発生するという問題が生じる。
次に、上述した問題を解決した構成、すなわち、相対位置ツリーを適用した構成において、複数の異なる自己位置算出器を利用して様々な環境下で高精度な自己位置算出を可能とした構成について説明する
なお、以下の実施例では、複数の異なるアルゴリズムを適用した自己位置算出器を利用した構成について説明するが、本開示の処理は、複数の異なるアルゴリズムを適用した自己位置算出器を利用する構成に限らず、同じアルゴリズムを適用した複数の自己位置算出器を利用する構成にも適用可能である。
この相対位置ツリーにおいてノード間に接続リンクが設定されている場合、そのノード間の相対位置情報が記憶部に格納されている。
図6に示す構成では、以下の2つの相対位置更新モジュールを示している。
相対位置ツリー更新モジュールP(自己位置算出器P)56、
相対位置ツリー更新モジュールQ(自己位置算出器Q)57、
これら2つのモジュールである。
算出した自己位置に基づいて、相対位置ツリーの更新情報、すなわち、図6に示すツリー構成情報Pを生成して、相対位置ツリーの一部のリンクに相当する相対位置情報の更新処理を行おうとする。
具体的には、図6に示すように、ツリー構成情報Pは、自己位置原点と装置原点のノード間の相対位置情報の更新情報によって構成される。
算出した自己位置に基づいて、相対位置ツリーの更新情報、すなわち、図6に示すツリー構成情報Qを生成して、相対位置ツリーの一部のリンクに相当する相対位置情報の更新処理を行おうとする。
具体的には、図6に示すように、ツリー構成情報Qは、自己位置原点と装置原点のノード間の相対位置情報の更新情報によって構成される。
相対位置ツリー更新モジュールP(自己位置算出器P)56、
相対位置ツリー更新モジュールQ(自己位置算出器Q)57、
これら2つのモジュールは、いずれも、同じノード間の相対位置情報を更新情報として生成する。
カメラ装着位置は、図2を参照して説明した例と同様、車上部の中央である。
相対位置ツリー更新モジュールP(自己位置算出器P)56は、SLAMに従ったアルゴリズムを適用してカメラ54の位置を、装置原点として算出してしまう。
この場合のセンサ装着位置は、図2を参照して説明した例と同様、車輪の中心である。
相対位置ツリー更新モジュールQ(自己位置算出器Q)57は、オドメトリを用いた位置算出アルゴリズムを適用して車輪中心55の位置を、装置原点として算出してしまう。
相対位置ツリー更新モジュールP(自己位置算出器P)56、
相対位置ツリー更新モジュールQ(自己位置算出器Q)57、
これら2つのモジュールは、それぞれ異なる位置に取り付けられたセンサ(カメラ、車輪中心部の回転&方向計測器)の情報に基づいて、異なるアルゴリズムを適用して装置原点の位置算出を行っており、結果として、各モジュールの算出したツリー構成情報(更新情報)が一致せず競合してしまうことになり、相対位置ツリーの更新処理ができなくなる。
図7は、本開示の処理において利用する相対位置ツリーの構成例を示す図である。
図7に示す相対位置ツリーは、地図原点71、自己位置原点72、装置原点73、カメラ74、車輪中心75、自己位置算出器P原点76、自己位置算出器Q原点77、これらの7つのノードによって構成される。ノード間の接続リンクは、リンク設定ノード間の相対位置情報が記憶部に格納されていることを意味する。
このツリーが、移動装置内の記憶部に格納されている相対位置ツリーとなる。
本開示の処理において利用する相対位置ツリーは、この従来型の相対位置ツリーにさらに、最下位ノードとして、自己位置算出器P原点76、自己位置算出器Q原点77、これらの2つのノードを追加した構成である。
自己位置算出器Pは、例えば、カメラ74の撮影画像に基づいてSLAMアルゴリズムにより自己位置算出を実行する自己位置算出器である。
自己位置算出器Qは、例えば、車輪中心75に装着された車輪回転&方向計測装置の計測結果に基づいてオドメトリアルゴリズムにより自己位置算出を実行する自己位置算出器である。
図8には、この時の自己位置算出器P原点と、自己位置算出器Q原点の例を示している。
また、自己位置算出器Q原点は、起点位置Sにおける移動装置の自己位置算出器Qのセンサ位置に相当する車輪中心位置とする。
このような自己位置算出器原点を設定することで、その後、移動装置10が移動した場合、各自己位置算出器の移動状態、すなわち、現在の自己位置算出器の位置と自己位置算出器原点との相対位置を正確に取得することが可能となる。
このリンクに対応する相対位置情報の具体例について、図9を参照して説明する。
図9の起点位置Sの移動装置10の自己位置算出器Pのセンサであるカメラの位置が自己位置算出器P原点である。
この原点位置を(Xp,Yp)=(0,0)とする。
なお、本例では、説明を簡略化するため、移動装置10はZ軸方向(垂直方向)には移動しないものとして説明する。
自己位置算出器Pのセンサであるカメラのノードであるカメラ74と、自己位置算出器P原点76のノードとのリンク接続構成である。
すなわち、図9の左側の2つのノード間のリンク部に示す(−Xpc,−Ypc,0)がカメラ74に対する自己位置算出器P原点の相対位置情報として記憶部に記録し、かつ更新すべきデータである。
この記録、更新処理を行うのが、相対位置ツリー更新モジュールとして機能する自己位置算出器P自身である。
図10の中央部には、先に図7を参照して説明した本開示の処理において利用する相対位置ツリーを示している。
すなわち、地図原点71、自己位置原点72、装置原点73、カメラ74、車輪中心75、自己位置算出器P原点76、自己位置算出器Q原点77、これらの7つのノードによって構成される相対位置ツリーである。
相対位置ツリー更新モジュールP,78は、自己位置算出器Pに相当する。
また、相対位置ツリー更新モジュールQ,79は、自己位置算出器Qに相当する。
図11には、以下の2つの相対位置ツリー更新モジュールを示している。
相対位置ツリー更新モジュールP,78は、自己位置算出器Pに相当し、自己位置算出器センサPを利用して、アルゴリズムPを適用した自己位置算出処理を行う。
相対位置ツリー更新モジュールQ,79は、自己位置算出器Qに相当し、自己位置算出器センサQを利用して、アルゴリズムQを適用した自己位置算出処理を行う。
自己位置算出器Pセンサと自己位置算出器P原点とのノード接続構成のみを対象とした相対位置ツリー更新処理を行う。
一方、相対位置ツリー更新モジュールQ,79は、記憶部82に格納された相対位置ツリーの一部、すなわち、
自己位置算出器Qセンサと自己位置算出器Q原点とのノード接続構成のみを対象とした相対位置ツリー更新処理を行う。
なお、図11に示す例では、相対位置ツリー更新モジュールを2つとした例を示しているが、3以上の設定でも同様の処理が可能であり、データ競合を発生させることなく、相対位置ツリーの更新処理を行うことができる。
相対位置ツリーの更新処理は、さらに上位ノードについても実行する必要がある。
なお、装置原点73と、その下位ノードのセンサノード(カメラ74、車輪中心75)間の相対位置は、変更されないので更新処理が不要である。
自己位置統合部80は、移動装置10内に設けられた処理部である。
自己位置統合部80の実行する処理について、図13以下を参照して説明する。
読出し対象データは、図13に示すように、
装置原点73、カメラ74、車輪中心75、自己位置算出器P原点76、自己位置算出器Q原点77、これらのノードによって構成されるデータ、すなわち、各ノード間の相対位置情報を含むデータである。
図には、各ノードを結ぶリンクa〜dを示しているが、自己位置統合部80は、これらのリンク対応の相対位置情報を記憶部82から取得する。
この状況分析部83は、移動装置10の一構成要素であり、例えば移動装置10の外部の明るさ、視界等の環境、さらに各センサの動作状態等を分析し、この分析結果を自己位置統合部80に入力する。
しかし、これらの自己位置算出器の算出する位置情報は、環境によって精度が大きく変化してしまうという問題がある。
例えば、SLAMは、カメラ撮影画像を適用した処理を行うため、夜や激しい雨の中のような環境等、周囲の明瞭な画像を撮影しにくい環境では、算出する位置精度が低下してしまう。
また、例えば高層ビルが多い環境等、GPS衛星からのデータの届きにくい環境では、GPS利用システムによって算出される位置精度が低下する。
なお、前述したように、本開示の処理は、異なるアルゴリズムを適用した複数の自己位置算出器を利用した構成に限らず、同一のアルゴリズムを適用した複数の自己位置算出器を利用した構成においても適用可能である。同一のアルゴリズムを適用した複数の自己位置算出器を利用した構成においても、各自己位置算出器の取り付け位置の違いや、各自己位置算出器の測定精度の違い、測定誤差等により、それぞれの算出器の算出値にずれが発生する場合がある。
また、センサの故障によって、そのセンサに依存した自己位置算出器は正常に機能しなくなる。
なお、環境情報には、移動装置の外部環境、複数の自己位置算出器の利用センサの故障情報、リソースの利用状況等が含まれる。
自己位置統合部80は、移動装置の外部の様子やセンサ情報、リソース情報等を環境情報として入力して、これらの情報を参照して、相対位置ツリーの更新情報を生成する。
標準自己位置とは、装置原点73の位置に相当する。この装置原点73の位置算出は、すなわち、自己位置原点と、装置原点との相対位置の算出処理にも相当する。
すなわち、図13のステップS13内に示す相対位置ツリーの一部構成である自己位置原点72と、装置原点73の各ノード間の相対位置情報(リンクK)を算出する処理に相当する。
図14に示す例は、自己位置算出器Pに対応する標準自己位置P,88の算出例である。
なお、自己位置統合部80は、ステップS12aにおいて、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置の算出処理を行う。
図14に示す例は、その中の1つの自己位置算出器Pに対応する標準自己位置P,88の算出例である。
相対位置ツリーの更新処理は、逐次、実行されるが、図14に示す例では、時間T1において移動装置10が現在位置Cにいる時点において、自己位置算出器Pに対応する標準自己位置P,88を算出して、算出値に基づいて相対位置ツリー更新処理を行う場合の例である。
図14に示す例では、時間T1の装置原点73(t1)の位置である。
図14に示す時間T1の現在位置Cの装置原点73(t1)の位置を算出すればよい。
この相対位置は、時間T1における相対位置ツリー内のリンクKによって示される相対位置である。これは、すなわち、図13のステップS13に示す相対位置ツリーの自己位置原点72と、装置原点73の各ノード間の相対位置情報(リンクK)に相当する。
図14の起点位置Sにおける自己位置原点72と、装置原点73との接続線が時間T0におけるリンクK(t0)に相当し、図14の起点位置Sにおける自己位置原点72と、現在位置Cの装置原点73との接続線が時間T1におけるリンクK(t1)となる。
図14には、時間T1の相対位置情報としてリンクa(t1)として示している。
図14には、時間T1の相対位置情報としてリンクb(t1)として示している。
この初期化処理時差分算出データ90は、移動装置10の初期化処理において算出してメモリに格納する。
すなわち、移動装置10は、移動開始前に、自己位置算出器P原点76と、自己位置原点72との差分(相対位置)を計測してメモリに格納する処理を実行する。
具体的な処理シーケンスについては、後段で、図19、図20に示すフローチャートを参照して説明する。
前述したように、標準自己位置P,88は図14に示す現在位置Cの装置原点73(t1)の位置に相当し、これは起点位置Sの移動装置10の自己位置原点位置72(t0)との相対位置として算出することができる。
この相対位置は、時間T1における相対位置ツリー内のリンクK(t1)によって示される相対位置である。
リンクK(t1)と、リンクa(t1)と、リンクb(t1)、および初期化処理時算出差分データ90の4本の線は、閉じた四角形を構成している。
また、リンクa(t1)と、リンクb(t1)、および初期化処理時算出差分データ90の3本の線各々が結ぶ2つの頂点間の相対位置は既知である。
具体的には、以下の各頂点間の相対位置が既知である。
(1)リンクa(t1)が接続する頂点、すなわち、時間T1の現在位置Cの標準自己位置P,88(=装置原点73(t1))と、カメラ74との相対位置、
(2)リンクb(t1)が接続する頂点、すなわち、時間T1の現在位置Cにおけるメラ74と、時間T0の起点位置Sの自己位置算出器P原点76との相対位置、
(3)初期化処理時算出差分データ90が接続する頂点、すなわち、時間T0の起点位置Sの自己位置算出器P原点76と、自己位置原点72との相対位置、
これら、の頂点間の相対位置が全て既知である。
自己位置原点72に対する標準自己位置P,88(=装置原点73(t1))の相対位置であるリンクK(t1)は、以下の既知の3つの相対位置(相対位置1〜3)を加算することで算出できる。
(相対位置1)自己位置原点72に対する自己位置算出器P原点76との相対位置、
(相対位置2)自己位置算出器P原点76に対するカメラ74の相対位置、
(相対位置3)カメラ74に対する標準自己位置P,88(=装置原点73(t1))の相対位置、
このリンクK(t1)で示される相対位置情報が、自己位置検出器P対応の標準自己位置P(t1),88、すなわち、現在位置Cにおける装置原点73の位置を示す。
自己位置統合部80は、この図14を参照して説明した処理に従って、自己位置検出器P対応の標準自己位置P(t1),88を算出する。
図15、図16を参照して、異なる処理例について説明する。
図15に示す処理と、図14に示す処理例との差異は、図14を参照して説明した初期化処理時算出差分データ90を、2つの差分データに分割した点である。
図15においては、以下の2つの差分データを初期化処理時算出差分データとしている。
(1)時間T0の起点位置Sの自己位置算出器P原点76と、装置原点73(t0)との相対位置に相当する初期化処理時算出差分データ1,91
(2)時間T0の起点位置Sの装置原点73(t0)と、自己位置原点72との相対位置に相当する初期化処理時算出差分データ2,92
これら2つの差分データの加算値は、図14を参照して説明した初期化処理時算出差分データ90に相当する。
図16に示す処理例は、時間T0の起点位置Sにおいて、移動装置10の自己位置原点72と、装置原点73(t0)とを一致させて設定した例である。
この場合、図16に示すように、
(1)時間T0の起点位置Sの自己位置算出器P原点76と、自己位置原点72(=装置原点73(t0))との相対位置に相当する初期化処理時算出差分データ1,91
この差分データのみを用いて標準自己位置P(t1),88を算出することが可能となる。
このように、標準自己位置P(t1),88の算出処理としては、様々な処理が可能となる。
標準自己位置Qの算出処理は、図13に示す記憶部82から取得した相対位置ツリーのリンクc,d対応の相対位置情報を用いて行うことができる。
自己位置統合部80が算出する全ての自己位置検出器対応の標準自己位置は、すべて現在位置Cにおける装置原点73の位置(自己位置原点72との相対位置)であり、本来は、同じ位置情報でなければならない。
例えば自己位置算出器Pは、SLAMアルゴリズムに従った自己位置算出を実行し、自己位置算出器Qは、オドメトリアルゴリズムに従った自己位置算出を実行している。
また、暗い環境では、カメラ撮影画像を用いたSLAMアルゴリズムに従った位置算出処理の精度が低下するといった、環境に応じた精度変化も発生する。
また、センサの故障等による精度低下も発生し得る。
具体的には、例えば以下の(a)〜(c)の3種類の処理態様がある。
(a)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から1つの標準自己位置を選択してツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
(b)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成(フュージョン)して、ツリー更新に適用する標準自己位置を生成する処理。
(c)上記、(a),(b)の処理を状況に応じて切り替えて、ツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
(a)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から1つの標準自己位置を選択してツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
この処理(a)の具体例について説明する。
この処理(a)は、さらに、図17に示すように(a1)〜(a4)の4つの処理態様に細分類することができる。
以下、これらの処理について説明する。
この処理例の具体例は、例えば以下の通りである。
(例1)ステレオカメラを搭載し、ステレオカメラの撮影画像に基づくSLAMを実行している場合、SLAM対応の標準自己位置を最優先に選択する。
(例2)センサとしてLiDARを搭載している場合は、NDTによって算出された標準自己位置を最優先に選択する。
この処理の具体例は、例えば以下の通りである。
(例1)レーザ光の反射オブジェクトの少ない環境では、NDTによる位置検出精度が低下するので、NDT以外の自己位置算出器対応の標準自己位置を選択する。
(例2)夜や特徴点の少ない環境ではカメラ撮影画像を用いるSLAMによる位置算出精度が低下するので、SLAM以外の自己位置算出器対応の標準自己位置を選択する。
(例3)タイヤのスリップ等が発生しやすい場所の場合、車輪オドメトリを適用した位置算出精度が低下するので、オドメトリ以外の自己位置算出器対応の標準自己位置を選択する。
この処理の具体例は、例えば以下の通りである。
(例1)省電力モードの場合、消費電力料の少ない車輪オドメトリを適用した自己位置算出器対応の標準自己位置を選択。なお、NDTは精度が高いが計算量が多く、消費電力が大きくなるので、省電力モードでは利用しない。
この処理の具体例は、例えば以下の通りである。
(例1)通常は、カメラ撮影画像を用いたSLAM対応の標準自己位置を選択するが、カメラ故障時は、車輪オドメトリ対応の標準自己位置を選択する。
(b)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成(フュージョン)して、ツリー更新に適用する標準自己位置を生成する処理。
(c)上記、(a),(b)の処理を状況に応じて切り替えて、ツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
これらの処理(b),(c)の具体例について説明する。
処理(b)は、さらに、図18に示すように(b1)〜(b2)の2つの処理態様に細分類することができる。
以下、これらの処理について説明する。
この処理の具体例は、以下の通りである。
(例1)SLAM対応の標準自己位置と、車輪オドメトリ対応の標準自己位置について、カルマンフィルタによる確率統合処理を行い、最終的な出力用の標準自己位置を算出する。
この処理の具体例は、以下の通りである。
(例1)SLAM対応の標準自己位置と、車輪オドメトリ対応の標準自己位置について、予め規定した比率で合成処理を行い、最終的な出力用の標準自己位置を算出する。
(c)上記、(a),(b)の処理を状況に応じて切り替えて、ツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
について説明する。
この処理は、
(c1)算出器の標準自己位置から選択された1つの標準自己位置と合成(フュージョン)標準自己位置の切り替えを行う処理である。
具体例は、以下の通りである。
従って、各自己位置算出器の利用センサの故障が検出されていない場合は合成値を出力し、センサの故障が発生した場合は、故障していないセンサを利用した自己位置算出器対応の標準自己位置を選択して出力する。
(a)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から1つの標準自己位置を選択してツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
(b)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成(フュージョン)して、ツリー更新に適用する標準自己位置を生成する処理。
(c)上記、(a),(b)の処理を状況に応じて切り替えて、ツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
自己位置原点72と、装置原点73とのノード接続構成の更新処理を行う。
すなわち、ステップS13では、ステップS12bで決定した標準自己位置を、記憶部82に格納された相対位置ツリーの自己位置原点72と装置原点73間のリンクK対応の相対位置情報として格納する。
なお、記憶部82に格納された相対位置ツリーの更新処理は、移動装置10の移動に伴い、逐次、定期的に実行され、常に、最新の移動装置10の位置に対応したデータに書き換えられることになる。
相対位置ツリー利用モジュールは、例えば移動装置10の移動経路を決定する行動決定部などである。
次に、図19、図20に示すフローチャートを参照して、移動装置の実行する処理のシーケンスについて説明する。
データ処理部は例えばCPU等のプログラム実行機能を有するハードウェアを備えている。
以下、フローチャートの各ステップの処理について説明する。
まず、移動装置は、ステップS101において、移動装置の自己位置原点を設定する。
自己位置原点は、先に図1を参照して説明したように、例えば、移動装置の出発地である起点S等に設定される。
なお、図1の例は、自己位置原点の設定例の一例であり、この他の点、例えば、地図原点を自己位置原点として設定することも可能である。
ただし、自己位置原点は、移動装置の移動に伴って移動することのない固定点として設定することが必要である。
次に、ステップS102において、移動装置に装着された全ての自己位置算出器の初期化処理が完了したか否かを確認する。
移動装置には、様々な異なるアルゴリズムに従って自己位置を算出する複数の自己位置算出器が装着されている。
(1)GPS、あるいはGNSSと、IMUを組み合わせた自己位置算出器、
(2)SLAMを利用した自己位置算出器。
(3)オドメトリ(車輪オドメトリ)を適用した自己位置算出器。
(4)ライダー(LiDAR)やソナーを用いた自己位置算出器。
完了している場合は、ステップS106に進む。
未完了の機器がある場合は、ステップS103に進む。
ステップS102において、初期化処理の完了していない自己位置算出器があると判定された場合、初期化処理の完了していない自己位置算出器について、ステップS103〜S105の処理を実行して初期化処理を行う。
この初期化処理対象の自己位置算出器を自己位置算出器Aとする。
次に、ステップS104において、自己位置算出器Aの原点とステップS101で設定した自己位置原点との差分をメモリに記録する。
この処理は、先に図14を参照して説明した初期化処理時算出差分データ90の算出処理に相当する。
例えば先に図14を参照して説明した例では、起点位置S(出発地)において実行する。
図14における自己位置算出器Pが初期化処理対象となる自己位置算出器である場合、ステップS104において算出する差分は、自己位置算出器P原点76と、自己位置原点72との差分に相当する。すなわち、自己位置算出器P原点76と自己位置原点72との相対位置である。
なお、先に、図14〜図16を参照して説明したように、初期化処理時算出差分データには、いくつかのバリエーションがあり、図14〜図16のいずれかにおいて説明した初期化処理時算出差分データを算出してメモリに記録すればよい。
ステップS104の処理が完了すると、ステップS105において自己位置算出器Aの初期化処理を完了し、ステップS102に戻り、初期化処理の完了していないその他の自己位置算出器について、ステップS103〜S105の処理を実行する。
ステップS102において、全ての自己位置算出器についての初期化処理が完了したと判定すると、ステップS106に進む。
ステップS106では、自己位置算出処理を終了するか否かを判定し、処理終了と判定した場合は処理を終了する。
自己位置算出処理を実行中の場合は、ステップS107に進む。
ステップS107において、自己位置統合部80は、移動装置に装着した全ての自己位置算出器の算出した自己位置、すなわち現在の自己位置を取得する。
(P)カメラ撮影画像に基づくSLAMアルゴリズムを実行する自己位置算出器Pの算出した自己位置。
(Q)車輪中心に装着した車輪回転&方向検出器の検出情報に基づくオドメトリアルゴリズムを実行する自己位置算出器Q。
自己位置統合部80は、これらの複数の自己位置算出器各々の算出した複数の自己位置(現在値)を取得する。
次に、自己位置統合部80は、ステップS108において、各自己位置算出器の算出した自己位置を、全て、標準自己位置(装置原点位置に相当)に変換する。
標準自己位置とは、移動装置の中心部、例えば装置原点の現在位置に相当する位置情報である。
この自己位置から標準自己位置への変換処理に際しては、各自己位置算出器のセンサ位置と装置原点との差分(相対位置)を考慮した処理を行う。
リンクaの値は、起点位置Sにおいて実行した初期化処理、すなわち、ステップSS103〜S105において実行した初期化処理において算出され、メモリに格納されている値である。
例えば、図12〜図14を参照して説明した例では、以下の2つの自己位置算出器の算出した2つの算出自己位置がある。
(P)カメラ撮影画像に基づくSLAMアルゴリズムを実行する自己位置算出器Pの算出した自己位置。
(Q)車輪中心に装着した車輪回転&方向検出器の検出情報に基づくオドメトリアルゴリズムを実行する自己位置算出器Q。
従って、全ての自己位置算出器の算出自己位置から得られる標準自己位置は一致する位置情報、すなわち、1つの装置原点(=例えば車両中心)の位置情報が算出されるべきであるが、実際は、これらの値は一致することなく、各自己位置算出器対応の算出自己位置から求められる標準自己位置は一致しない値となる。
具体的には、夜や特徴点の少ない環境ではカメラ撮影画像を用いるSLAMによる位置算出精度が低下する。また、タイヤのスリップ等が発生しやすい場所の場合、車輪オドメトリを適用した位置算出精度が低下する。
ステップS108において、複数の自己位置算出器の算出自己位置の変換データである標準自己位置を算出すると、次に、自己位置統合部80は、ステップS109において、最終的な出力情報、すなわち、相対位置ツリー更新情報として、1つの標準自己位置を含む出力情報の決定処理を行うため、環境情報を入力する。
この状況分析部83は、移動装置10の一構成要素であり、例えば移動装置10の外部の明るさ、視界等の環境、さらに各センサの動作状態、リソース利用状況等を分析し、この分析結果を自己位置統合部80に入力する。
しかし、これらの自己位置算出器の算出する位置情報は、環境によって精度が大きく変化してしまうという問題がある。
例えば、SLAMは、カメラ撮影画像を適用した処理を行うため、夜や激しい雨の中のような環境等、周囲の明瞭な画像を撮影しにくい環境では、算出する位置精度が低下してしまう。
また、例えば高層ビルが多い環境等、GPS衛星からのデータの届きにくい環境では、GPS利用システムによって算出される位置精度が低下する。
また、センサの故障によって、そのセンサに依存した自己位置算出器は正常に機能しなくなる。
自己位置統合部80は、移動装置の外部の様子やセンサ情報、さらには、リソースの利用状況等を環境情報として入力して、これらの情報を参照して、相対位置ツリーの更新情報を生成する。
自己位置統合部80は、ステップS110において、ステップS109で入力した環境情報に基づいて、標準自己位置(装置原点)の位置情報を含む相対位置ツリー更新情報の出力態様を決定する。
(a)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から1つの標準自己位置を選択してツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
(b)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成(フュージョン)して、ツリー更新に適用する標準自己位置を生成する処理。
(c)上記、(a),(b)の処理を状況に応じて切り替えて、ツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
なお、図17、図18を参照して説明したように、上記(a),(b)には、それぞれさらに複数の処理態様((a1)〜(a4),(b1)〜(b2))があり、自己位置統合部80は、入力した環境情報に基づいて、そのいずれの出力態様とするかについても決定する。
(a)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から1つの標準自己位置を選択してツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
を実行することを決定した場合は、ステップS111の処理を実行する。
(b)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成(フュージョン)して、ツリー更新に適用する標準自己位置を生成する処理。
を実行することを決定した場合は、ステップS112の処理を実行する。
(c)上記、(a),(b)の処理を状況に応じて切り替えて、ツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
を実行することを決定した場合は、ステップS113〜S115の処理を実行する。
自己位置統合部80が、環境情報に基づいて、
(a)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から1つの標準自己位置を選択してツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
を実行することを決定した場合は、ステップS111の処理を実行する。
具体的には、先に図12、図13を参照して説明した相対位置ツリーの更新処理であり、選択標準自己位置(=装置原点位置)は、装置原点ノード73の位置情報に相当する。
選択した1つの標準自己位置は、装置原点73の位置情報、具体的には、自己位置原点72の位置に対する装置原点73の相対位置であり、図13のステップS13中のノード構成中に示すリンクKに対応する相対位置情報である。
すなわち、ステップS111では、選択した1つの標準自己位置を、記憶部82に格納された相対位置ツリーの自己位置原点72と装置原点73間のリンクK対応の相対位置情報として格納する。
一方、ステップS110において、自己位置統合部80が、環境情報に基づいて、
(b)複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成(フュージョン)して、ツリー更新に適用する標準自己位置を生成する処理。
を実行することを決定した場合は、ステップS112の処理を実行する。
この場合、合成(フュージョン)標準自己位置(=装置原点位置)は、装置原点ノード73の位置情報に相当する。
すなわち、ステップS112では、合成(フュージョン)標準自己位置を、記憶部82に格納された相対位置ツリーの自己位置原点72と装置原点73間のリンクK対応の相対位置情報として格納する。
さらに、ステップS110において、自己位置統合部80が、環境情報に基づいて、
(c)上記、(a),(b)の処理を状況に応じて切り替えて、ツリー更新に適用する標準自己位置を決定する処理。
を実行することを決定した場合は、ステップS113〜S115の処理を実行する。
なお、複数の自己位置算出器対応の標準自己位置から1つの標準自己位置を選択する処理は、先に図17を参照して説明したように複数の処理((a1)〜(a4))があり、自己位置統合部80は、環境情報に応じて処理態様を決定して実行する。
次に、ステップS114では、自己位置統合部80が、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置の合成処理(フュージョン)を実行して1つの合成標準自己位置を算出する。
なお、複数の自己位置算出器対応の標準自己位置から1つの合成(フュージョン)標準自己位置を生成する処理には、先に図18を参照して説明したように複数の処理((b1)〜(b2))があり、自己位置統合部80は、環境情報に応じて処理態様を決定して実行する。
次に、自己位置統合部80は、ステップS113で選択した選択標準自己位置と、ステップS114で算出した合成標準自己位置を、環境情報に応じて切り替えて出力する。
出力情報は、相対位置ツリー更新情報である。
すなわち、ステップS115では、選択標準自己位置、または合成(フュージョン)標準自己位置を、記憶部82に格納された相対位置ツリーの自己位置原点72と装置原点73間のリンクK対応の相対位置情報として格納する。
具体的には、例えば、先に図18を参照して説明した(c)の(例1)、(例2)のような処理態様となる。
ステップS106では、自己位置算出処理を終了するか否かを判定し、終了する場合は、処理を終了する。
自己位置算出処理を継続する場合は、ステップS107以下の処理をくりかえし実行する。
この処理を繰り返すことで、記憶部に格納された相対位置ツリーは、常に最新の状態、すなわち、移動装置の移動位置に応じた位置情報を格納した状態に更新されることになる。
相対位置利用モジュールは、例えば移動装置の移動経路(パス)を決定する行動計画部等である。例えば行動計画部は、記憶部に格納された最新の相対位置ツリーの情報を利用して自己位置を確認し、その後の進路を決定する処理などを実行する。
次に、図21を参照して移動装置の構成例について説明する。
図21は、上述した処理を実行する移動装置に装着可能な移動体制御システムの一例である車両制御システム100の概略的な機能の構成例を示すブロック図である。
記憶部111は、自車の車体構造データなども記憶する。例えば、自車原点から各センサの相対位置を記憶する。
自己位置算出器は例えばGNSS信号およびIMUから自車の位置姿勢を推定する技術、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術、車輪回転数およびステアリング角から自車の位置姿勢を推定するオドメトリ(車輪オドメトリ)技術、LiDARの観測結果と高精度3次元地図のマッチングによる自己位置同定技術NDT(normal distributions transform)などがある。
正常に動作している自己位置算出器の数は車外情報検出部、車両状態検出部または状況認識部からのデータまたは信号の種類によって設計時、起動時または実行時に増減することがある。例えばLiDARの入力が取得できるかどうかによってNDTが正常に動作できるかどうかが変わる。
また、自己位置算出器182は、必要に応じて、自己位置の推定に用いるローカルマップ(以下、自己位置推定用マップと称する)を生成する。自己位置推定用マップは、例えば、SLAM等の技術を用いた高精度なマップとされる。自己位置算出器182は、自己位置推定用マップを記憶部111に記憶させる。
自己位置統合部182は、状況分析部133から環境情報を入力する。例えば、移動装置の外部状況である明るさや視界等の外部状況や、各センサの稼働状況、故障状況、あるいはリソース利用状況等の環境情報を入力し、この環境情報に応じて決定した統合手法を適用して、1つの自己位置を算出する。
統合手法は複数の自己位置算出器の算出した自己位置を統合して統合自己位置を計算する手法である。例えば条件に応じて1つの自己位置算出器の算出した自己位置に基づいて算出した標準自己位置を選択する処理や、複数の自己位置算出器の算出した自己位置に基づいて算出した標準自己位置を合成(フュージョン)する処理などがある。詳細は、先に図17、図18を参照して説明した通りである。
自己位置統合部182は、統合自己位置を示すデータを状況分析部133のマップ解析部151、交通ルール認識部152、及び、状況認識部153等に供給する。
図21は、上述した処理を実行する移動装置内に装着可能な移動体制御システムの一例である車両制御システム100の構成であるが、先に説明した実施例に従った処理は、例えば複数の自己位置算出器対応のセンサ、例えばカメラ等の様々なセンサの検出情報をPC等の情報処理装置に入力してデータ処理を行い、相対位置ツリーの更新情報を生成して情報処理装置内の記憶部に格納された相対位置ツリーの更新を行う構成とすることも可能である。
この場合の情報処理装置の具体的なハードウェア構成例について、図22を参照して説明する。
CPU(Central Processing Unit)301は、ROM(Read Only Memory)302、または記憶部308に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行するデータ処理部として機能する。例えば、上述した実施例において説明したシーケンスに従った処理を実行する。RAM(Random Access Memory)303には、CPU301が実行するプログラムやデータなどが記憶される。これらのCPU301、ROM302、およびRAM303は、バス304により相互に接続されている。
なお、入力部306には、センサ321からの入力情報も入力される。
また、出力部307は、移動装置の駆動部322に対する駆動情報も出力する。
入出力インタフェース305に接続されている記憶部308は、例えばハードディスク等からなり、CPU301が実行するプログラムや各種のデータを記憶する。通信部309は、インターネットやローカルエリアネットワークなどのネットワークを介したデータ通信の送受信部として機能し、外部の装置と通信する。
以上、特定の実施例を参照しながら、本開示の実施例について詳解してきた。しかしながら、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本開示の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
(1) 自己位置を算出する複数の自己位置算出器と、
前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合部を有し、
前記自己位置統合部は、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する情報処理装置。
環境情報に応じて、前記複数の標準自己位置から前記最終自己位置の算出態様を決定する(1)に記載の情報処理装置。
前記最終自己位置を適用して決定する移動経路に従った移動を行う移動装置の外部環境、複数の自己位置算出器の利用センサの故障情報、リソースの利用状況の少なくともいずれかの情報を含む(2)に記載の情報処理装置。
環境情報に応じて、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から1つの標準自己位置を選択し、選択した標準自己位置を前記最終自己位置とする(1)〜(3)いずれかに記載の情報処理装置。
環境情報に応じて、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成して1つの標準自己位置を算出し、算出した合成標準自己位置を前記最終自己位置とする(1)〜(4)いずれかに記載の情報処理装置。
環境情報に応じて、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から1つの標準自己位置を選択して選択標準自己位置を決定し、
さらに、環境情報に応じて、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成して1つの合成標準自己位置を算出し、
さらに、環境情報に応じて、前記選択標準自己位置と、前記合成標準自己位置を切り替えて前記最終自己位置とする(1)〜(5)いずれかに記載の情報処理装置。
複数の異なる定義の座標原点、またはオブジェクト位置から構成されるノード間の相対位置を記録した相対位置ツリーを格納した記憶部を有し、
前記自己位置統合部は、
前記前記最終自己位置を、前記相対位置ツリーの更新情報として算出する(1)〜(6)いずれかに記載の情報処理装置。
前記複数の自己位置算出器を装着した移動装置の移動に伴って移動する自己位置算出器対応のセンサ位置情報を有する自己位置算出器対応センサノードと、前記移動装置の移動に伴って移動しない位置情報を有する自己位置算出器原点ノードを有し、各ノード間の相対位置をリンクデータとして有する相対位置ツリーである(7)に記載の情報処理装置。
前記移動装置の装置原点位置を示す1つの装置原点ノードを有し、
前記複数の自己位置算出器各々に対応する複数の自己位置算出器対応センサノードの各々は、前記装置原点ノードとの相対位置を示すリンクによって接続された構成である(8)に記載の情報処理装置。
前記最終自己位置を、前記相対位置ツリーに含まれる装置原点位置の更新情報として算出する(9)に記載の情報処理装置。
前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合部と、
自己位置統合部の算出した最終自己位置を利用して移動装置の行動を決定する計画部と、
前記計画部の決定した行動に従って移動装置の動作を制御する動作制御部を有し、
前記自己位置統合部は、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する移動装置。
環境情報に応じて、前記複数の標準自己位置から前記最終自己位置の算出態様を決定する(11)に記載の移動装置。
前記最終自己位置を適用して決定する移動経路に従った移動を行う移動装置の外部環境、複数の自己位置算出器の利用センサの故障情報、リソースの利用状況の少なくともいずれかの情報を含む(12)に記載の移動装置。
環境情報に応じて、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から選択した1つの選択標準自己位置、または複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成した合成標準自己位置のいずれかを前記最終自己位置とする(11)〜(13)いずれかに記載の移動装置。
複数の異なる定義の座標原点、またはオブジェクト位置から構成されるノード間の相対位置を記録した相対位置ツリーを格納した記憶部を有し、
前記自己位置統合部は、
前記前記最終自己位置を、前記相対位置ツリーの更新情報として算出する(11)〜(14)いずれかに記載の移動装置。
前記複数の自己位置算出器を装着した移動装置の移動に伴って移動する自己位置算出器対応のセンサ位置情報を有する自己位置算出器対応センサノードと、前記移動装置の移動に伴って移動しない位置情報を有する自己位置算出器原点ノードを有し、各ノード間の相対位置をリンクデータとして有する相対位置ツリーである(15)に記載の移動装置。
複数の自己位置算出器の各々が、自己位置を算出する複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部が、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合ステップを有し、
前記自己位置統合ステップは、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出するステップである情報処理方法。
複数の自己位置算出器の各々が、自己位置を算出する複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部が、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合ステップと、
計画部が、自己位置統合部の算出した最終自己位置を利用して移動装置の行動を決定する計画ステップと、
動作制御部が、前記計画部の決定した行動に従って移動装置の動作を制御する動作制御ステップを有し、
前記自己位置統合ステップは、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する移動装置制御方法。
複数の自己位置算出器の各々に、自己位置を算出させる複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部に、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出させる自己位置統合ステップを実行させ、
前記自己位置統合ステップにおいて、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する処理を実行させるプログラム。
複数の自己位置算出器の各々に、自己位置を算出させる複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部に、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出させる自己位置統合ステップと、
計画部に、自己位置統合部の算出した最終自己位置を利用して移動装置の行動を決定させる計画ステップと、
動作制御部に、前記計画部の決定した行動に従って移動装置の動作を制御させる動作制御ステップを実行させ、
前記自己位置統合ステップにおいて、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する処理を実行させるプログラム。
具体的には、例えば、自己位置を算出する複数の自己位置算出器と、複数の自己位置算出器の算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合部を有する。自己位置統合部は、複数の自己位置算出器対応の算出自己位置を、各算出器のセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、複数の標準自己位置から最終自己位置を算出する。自己位置統合部は、移動装置の外部環境、複数の自己位置算出器の利用センサの故障情報、リソースの利用状況等の環境情報に応じて、最終自己位置を算出する。
本構成により、自己位置を算出する複数の自己位置算出器の算出自己位置に基づいて最終的に1つの装置位置情報を取得可能とした構成が実現される。
Claims (20)
- 自己位置を算出する複数の自己位置算出器と、
前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合部を有し、
前記自己位置統合部は、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する情報処理装置。 - 前記自己位置統合部は、
環境情報に応じて、前記複数の標準自己位置から前記最終自己位置の算出態様を決定する請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記環境情報は、
前記最終自己位置を適用して決定する移動経路に従った移動を行う移動装置の外部環境、複数の自己位置算出器の利用センサの故障情報、リソースの利用状況の少なくともいずれかの情報を含む請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記自己位置統合部は、
環境情報に応じて、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から1つの標準自己位置を選択し、選択した標準自己位置を前記最終自己位置とする請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記自己位置統合部は、
環境情報に応じて、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成して1つの標準自己位置を算出し、算出した合成標準自己位置を前記最終自己位置とする請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記自己位置統合部は、
環境情報に応じて、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から1つの標準自己位置を選択して選択標準自己位置を決定し、
さらに、環境情報に応じて、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成して1つの合成標準自己位置を算出し、
さらに、環境情報に応じて、前記選択標準自己位置と、前記合成標準自己位置を切り替えて前記最終自己位置とする請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記情報処理装置は、さらに、
複数の異なる定義の座標原点、およびオブジェクト位置との相対位置を記録した相対位置ツリーを格納した記憶部を有し、
前記自己位置統合部は、
前記前記最終自己位置を、前記相対位置ツリーの更新情報として算出する請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記相対位置ツリーは、
前記複数の自己位置算出器を装着した移動装置の移動に伴って移動する自己位置算出器対応のセンサ位置情報を有する自己位置算出器対応センサノードと、前記移動装置の移動に伴って移動しない位置情報を有する自己位置算出器原点ノードを有し、各ノード間の相対位置をリンクデータとして有する相対位置ツリーである請求項7に記載の情報処理装置。 - 前記相対位置ツリーは、
前記移動装置の装置原点位置を示す1つの装置原点ノードを有し、
前記複数の自己位置算出器各々に対応する複数の自己位置算出器対応センサノードの各々は、前記装置原点ノードとの相対位置を示すリンクによって接続された構成である請求項8に記載の情報処理装置。 - 前記自己位置統合部は、
前記最終自己位置を、前記相対位置ツリーに含まれる装置原点位置の更新情報として算出する請求項9に記載の情報処理装置。 - 自己位置を算出する複数の自己位置算出器と、
前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合部と、
自己位置統合部の算出した最終自己位置を利用して移動装置の行動を決定する計画部と、
前記計画部の決定した行動に従って移動装置の動作を制御する動作制御部を有し、
前記自己位置統合部は、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する移動装置。 - 前記自己位置統合部は、
環境情報に応じて、前記複数の標準自己位置から前記最終自己位置の算出態様を決定する請求項11に記載の移動装置。 - 前記環境情報は、
前記最終自己位置を適用して決定する移動経路に従った移動を行う移動装置の外部環境、複数の自己位置算出器の利用センサの故障情報、リソースの利用状況の少なくともいずれかの情報を含む請求項12に記載の移動装置。 - 前記自己位置統合部は、
環境情報に応じて、複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置から選択した1つの選択標準自己位置、または複数の自己位置算出器対応の複数の標準自己位置を合成した合成標準自己位置のいずれかを前記最終自己位置とする請求項11に記載の移動装置。 - 前記移動装置は、さらに、
複数の異なる定義の座標原点、またはオブジェクト位置から構成されるノード間の相対位置を記録した相対位置ツリーを格納した記憶部を有し、
前記自己位置統合部は、
前記前記最終自己位置を、前記相対位置ツリーの更新情報として算出する請求項11に記載の移動装置。 - 前記相対位置ツリーは、
前記複数の自己位置算出器を装着した移動装置の移動に伴って移動する自己位置算出器対応のセンサ位置情報を有する自己位置算出器対応センサノードと、前記移動装置の移動に伴って移動しない位置情報を有する自己位置算出器原点ノードを有し、各ノード間の相対位置をリンクデータとして有する相対位置ツリーである請求項15に記載の移動装置。 - 情報処理装置において実行する情報処理方法であり、
複数の自己位置算出器の各々が、自己位置を算出する複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部が、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合ステップを有し、
前記自己位置統合ステップは、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出するステップである情報処理方法。 - 移動装置において実行する移動装置制御方法であり、
複数の自己位置算出器の各々が、自己位置を算出する複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部が、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出する自己位置統合ステップと、
計画部が、自己位置統合部の算出した最終自己位置を利用して移動装置の行動を決定する計画ステップと、
動作制御部が、前記計画部の決定した行動に従って移動装置の動作を制御する動作制御ステップを有し、
前記自己位置統合ステップは、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する移動装置制御方法。 - 情報処理装置において情報処理を実行させるプログラムであり、
複数の自己位置算出器の各々に、自己位置を算出させる複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部に、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出させる自己位置統合ステップを実行させ、
前記自己位置統合ステップにおいて、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する処理を実行させるプログラム。 - 移動装置において移動装置制御処理を実行させるプログラムであり、
複数の自己位置算出器の各々に、自己位置を算出させる複数の自己位置算出ステップと、
自己位置統合部に、前記複数の自己位置算出器の算出した算出自己位置を統合して1つの最終自己位置を算出させる自己位置統合ステップと、
計画部に、自己位置統合部の算出した最終自己位置を利用して移動装置の行動を決定させる計画ステップと、
動作制御部に、前記計画部の決定した行動に従って移動装置の動作を制御させる動作制御ステップを実行させ、
前記自己位置統合ステップにおいて、
前記複数の自己位置算出器の算出した自己位置算出器対応の算出自己位置を、各自己位置算出器の利用センサのセンサ位置を考慮して標準自己位置に変換し、変換結果である複数の標準自己位置を利用して前記最終自己位置を算出する処理を実行させるプログラム。
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