JP2020503082A - マップに基づいて電磁センサの位置及び/又は配向を特定するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
を特定することを含み、(a、b、c)は、第1の組の格子点における格子点であり、以下の条件
を満たし、式中、
は、HDマップにおける格子点(a、b、c)における計算されたEM場強度である、
の疑似逆行列である。
とVとの差が、計算される。格子点(A、B、C)は、
とVとの差が最小である、第1の組の格子点の中から、第1の格子点として選択される。
を特定することを含み、(d、e、f)は、第2の組の格子点の格子点であり、第1の格子点(A、B、C)から近傍(例えば、所定の距離内)に位置し、以下の条件:
を満たし、式中、
は、HDマップにおける格子点(d、e、f)における計算されたEM場強度である、
の疑似逆行列である。
とVとの差が、計算される。第2の格子点(D、E、F)は、
とVとの差が最小である、第2の組の格子点の中から選択される。
は、EMセンサの配向に関係する。
を特定することを含み、(a、b、c)は、第1の組の格子点における格子点であり、以下の条件
を満たし、式中、
は、HDマップにおける格子点(a、b、c)における計算されたEM場強度である、
の疑似逆行列である。
とVとの差が、計算される。格子点(A、B、C)は、
とVとの差が最小である、第1の複数の格子点の中から、第1の格子点として選択される。
を特定することを含み、(d、e、f)は、第2の組の格子点内の格子点であり、第1の格子点(A、B、C)から近傍(所定の距離内)に位置し、以下の条件:
を満たし、式中、
は、HDマップにおける格子点(d、e、f)における計算されたEM場強度である、
の疑似逆行列である。
とVとの差が、計算される。第2の格子点(D、E、F)は、
とVとの差が最小である、第2の複数の格子点の中から選択される。
は、EMセンサの配向に関係する。
式中、B(r)は、線形部分Cによって影響される格子点rにおけるEM強度であり、μ0は、真空透過性の磁気定数であり、4π×10−7V・s/(A・m)であり、
は線形部分Cに積分された線の記号であり、Iは、線形部分Cを通過する電流の大きさであり、dlは、その大きさが線形部分Cの微分要素の電流方向における長さであるベクトルであり、r’は、線形部分Cの微分要素dlから格子点rへの変位ベクトルであり、×は、2つのベクトル間のクロス積を表すベクトル記号である。線形部分Cは単純な線であり、アンテナの各ループは複数の線形部分を含むので、格子点rにおける総EM強度は、アンテナの全ての線形部分によって影響されるEM強度の合計であり得る。更に、複数のアンテナによる格子点rにおけるEM強度は、同様に計算される。換言すれば、格子点rにおける全EM強度は、1つのアンテナについて3つの異なる軸(例えば、x軸、y軸、及びz軸)での3つの計算値を含み、9つのアンテナが存在する場合には9つのアンテナについて、9組の3つの計算値を含み得る。一態様では、計算されたEM強度は、9×3行列の形態で表すことができる。
式中、Eは誤差値であり、αはカウンタであり、Nはアンテナの数であり、(a、b、c)は粗座標系内の格子点であり、
は、α番目のアンテナによって影響される(a、b、c)における予想EM場強度を含む、1×3行列であるベクトルであり、「・」は、2つのベクトル間のドット積の記号であり、
はEMセンサの配向であり、Vαは、α番目のアンテナによって影響されるピックアップを含む、1×1行列であるベクトルであり、bはゲイン重みを制御するパラメータであり、gはEMセンサのゲインである。一態様では、パラメータbは、EMセンサのゲインが既知であり、一定であるときに使用される。パラメータbの値は、誤差関数で大きくなりすぎないように選択され得る。別の態様では、EMセンサのゲインが既知でない場合、パラメータbはゼロに設定されてもよく、又はゲイン二乗値g2は、配向ベクトル
の二乗ノルムに等しいとされる。
この誤差関数は、粗座標系又は微座標系内の位置を特定するのに有用である。一態様では、誤差関数は、上記の式(2)又は(3)に限定されず、当業者が容易に理解するであろう任意の誤差関数であり得る。
但し、本開示の範囲から逸脱しないことを前提とする。例えば、誤差関数Eは以下のとおりであってもよい、
式中、
は、記号の内側のベクトルのL1又はL2ノルムをそれぞれ表す。
を含み、このベクトルは、540において、以下のように特定されてもよい。
式中、
は、
の擬似逆行列であり、Vはピックアップを含む。一実施例では、アンテナ組立体内のアンテナの総数が9である場合、
は9×3行列であり、
は3×9行列であり、Vは9×1行列である。したがって、粗座標系内の格子点(a、b、c)
において、
により配向行列を表す列ベクトルである3×1行列が得られる。
Claims (40)
- 電磁(EM)体積内でナビゲートされるEMセンサの位置又は配向のうちの少なくとも1つを特定するための方法であって、
メモリから、前記EM体積の第2の複数の格子点の各格子点における計算されたEM場強度を取得することと、
アンテナ組立体によってEM場を生成することと、
前記EMセンサから測定されたEM場強度を受信することと、
前記測定されたEM場強度及び高密度(HD)マップに基づいて、前記EM体積の第1の複数の格子点から第1の格子点を特定することと、
前記第1の格子点を初期条件として使用して、前記HDマップに基づいて、前記EMセンサの前記位置又は前記配向のうちの少なくとも1つを特定することと、を含み、
前記第2の複数の格子点が、前記第1の複数の格子点を含む、方法。 - 前記アンテナ組立体が、少なくとも6つのアンテナを備え、前記アンテナの各々が、複数のループを備える、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のループが、幾何学的構成を有する、請求項2に記載の方法。
- 前記HDマップが、前記EM体積内の前記第2の複数の格子点の各格子点に対する計算されたEM場強度を含む、請求項3に記載の方法。
- 前記計算されたEM場強度が、前記少なくとも6つのアンテナのそれぞれの前記幾何学的構成に基づく、請求項4に記載の方法。
- 前記HDマップが、前記第2の複数の格子点の各格子点における前記計算されたEM場強度の擬似逆行列を更に含む、請求項4に記載の方法。
- 前記第1の格子点を特定することが、
配向ベクトル
を特定することであって、(a、b、c)は、前記第1の複数の格子点における格子点であり、以下の条件:
を満たし、式中、
は、前記HDマップにおける格子点(a、b、c)における計算されたEM場強度である、
の擬似逆行列である、特定することと、
とVとの差を計算することと、
前記第1の格子点として、
とVとの差が最小である、前記第1の複数の格子点の格子点(A、B、C)を選択することと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記位置又は前記配向のうちの少なくとも1つを特定することが、
配向ベクトル
を特定することであって、(d、e、f)は、前記第2の複数の格子点における格子点であり、前記第1の格子点(A、B、C)から所定の距離内に位置し、以下の条件:
を満たし、式中、
は、前記HDマップにおける格子点(d、e、f)における計算されたEM場強度である、
の疑似逆行列である、特定することと、
とVとの差を計算することと、
前記第2の複数の格子点の中から、
とVとの差が最小である第2の格子点(D、E、F)を選択することと、を含む、請求項1に記載の方法。 -
が、前記EMセンサの前記配向に関連する、請求項8に記載の方法。 - 前記第2の格子点(D、E、F)が、前記EMセンサの位置である、請求項9に記載の方法。
- 電磁(EM)体積内でナビゲートされるEMセンサの位置又は配向のうちの少なくとも1つを特定するためのシステムであって、
前記EM体積内でEM場を放射するように構成されたアンテナ組立体と、
前記EM場に基づいてEM場強度を測定するように構成された前記EMセンサと、
プロセッサと、
前記EM体積の第2の複数の格子点の各格子点における計算されたEM場強度を記憶し、かつプロセッサ実行可能命令を記憶する、メモリと、を備え、前記命令は、前記プロセッサによって実行されるとき、前記プロセッサに、
前記メモリから、前記第2の複数の格子点の各格子点における前記計算されたEM場強度を取得することと、
前記測定されたEM場強度及び前記HDマップに基づいて、前記EM体積の第1の複数の格子点から第1の格子点を特定することと、
前記第1の格子点を初期条件として使用して、前記HDマップに基づいて、前記EMセンサの前記位置又は前記配向のうちの少なくとも1つを特定することと、を実行させ、
前記第2の複数の格子点が、前記第1の複数の格子点を含む、システム。 - 前記アンテナアセンブリが、少なくとも6つのアンテナを備え、前記アンテナの各々が、複数のループを備える、請求項11に記載のシステム。
- 前記複数のループが幾何学的構成を有する、請求項12に記載のシステム。
- 前記HDマップが、前記EM体積内の前記第2の複数の格子点の各格子点に対する計算されたEM場強度を含む、請求項13に記載のシステム。
- 前記計算されたEM場強度が、前記少なくとも6つのアンテナの前記それぞれの幾何学的構成に基づく、請求項14に記載のシステム。
- 前記HDマップが、前記第2の複数の格子点の各格子点における前記計算されたEM場強度の擬似逆行列を更に含み得る、請求項14に記載のシステム。
- 前記第1の格子点を特定することが、
配向ベクトル
を特定することであって、(a、b、c)は、前記第1の複数の格子点における格子点であり、以下の条件:
を満たし、式中、
は、前記HDマップにおける格子点(a、b、c)における計算されたEM場強度である、
の擬似逆行列である、特定することと、
とVとの差を計算することと、
前記第1の格子点として、
とVとの差が最小である、前記第1の複数の格子点の格子点(A、B、C)を選択することと、を含む、請求項11に記載のシステム。 - 前記位置又は前記配向のうちの少なくとも1つを特定することが、
配向ベクトル
を特定することであって、(d、e、f)は、前記第2の複数の格子点における格子点であり、前記第1の格子点(A、B、C)から所定の距離内に位置し、以下の条件:
を満たし、式中、
は、前記HDマップにおける格子点(d、e、f)における計算されたEM場強度である、
の疑似逆行列である、特定することと、
とVとの差を計算することと、
前記第2の複数の格子点の中から、
とVとの差が最小である第2の格子点(D、E、F)を選択することと、を含む、請求項11に記載のシステム。 -
- 前記第2の格子点(D、E、F)が前記EMセンサの位置である、請求項19に記載のシステム。
- アンテナ組立体によって電磁(EM)場が生成されるEM体積内のEMセンサの位置又は配向のうちの少なくとも1つを特定するための高密度(HD)マップを生成するための方法であって、
測定デバイスから前記EM体積の第1の複数の格子点の各格子点で測定されたEM場強度を受信することと、
前記アンテナ組立体のアンテナの幾何学的構成に基づいて、前記EM体積の第2の複数の格子点の各格子点におけるEM場強度を計算することと、
前記第1の複数の格子点の各格子点における前記測定されたEM場強度、及び前記第2の複数の格子点の各格子点における前記計算されたEM場強度に基づいて、前記HDマップを生成することと、を含む、方法。 - 前記アンテナ組立体が、前記EM場の構成要素として少なくとも6つのEM波形を生成する、請求項21に記載の方法。
- 前記EM場強度が、前記少なくとも6つのEM波形の各々について、3つの軸座標系に沿って計算される、請求項22に記載の方法。
- 前記EM場強度が、それぞれ、前記3つの軸に対応する3つのコイルを有するセンサによって測定される、請求項23に記載の方法。
- 前記第2の複数の格子点が、前記第1の複数の格子点の各格子点を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記HDマップを生成することが、
前記第1の複数の格子点の各格子点における、前記測定されたEM場強度と前記計算されたEM場強度との間の誤差を計算することと、
前記第1の複数の格子点の各格子点における前記計算された誤差に基づいて、前記第2の複数の格子点の各格子点に対する誤差を補間することと、
前記補間された誤差及び前記計算されたEM場強度を、前記第2の複数の格子点の各格子点に追加して、前記HDマップを生成することと、を含む、請求項25に記載の方法。 - 前記誤差が、前記第1の複数の格子点の各格子点における前記測定されたEM場強度と前記計算されたEM場強度との差に基づいて計算される、請求項26に記載の方法。
- 前記誤差が、前記測定されたEM場強度と前記3つの軸に沿った計算されたEM場強度との間の差のL1又はL2ノルムのうちの少なくとも1つに基づく、請求項26に記載の方法。
- 前記第2の複数の格子点の各格子点における前記計算されたEM場強度の擬似逆行列を計算することを更に含む、請求項21に記載の方法。
- 前記HDマップが、前記第2の複数の格子点の各格子点における前記計算されたEM場強度の擬似逆行列を更に含む、請求項29に記載の方法。
- アンテナ組立体によって電磁(EM)場が生成されるEM体積内のEMセンサの位置又は配向のうちの少なくとも1つを特定するための高密度(HD)マップを生成するための装置であって、
プロセッサと、
プロセッサ実行可能命令を記憶するメモリと、を備え、前記命令は、前記プロセッサによって実行されるとき、前記プロセッサに、
測定デバイスから、前記EM体積の第1の複数の格子点の各格子点における測定されたEM場強度を受信することと、
前記アンテナ組立体のアンテナの幾何学的構成に基づいて、前記EM体積の第2の複数の格子点の各格子点におけるEM場強度を計算することと、
前記第1の複数の格子点の各格子点における前記測定されたEM場強度と、前記第2の複数の格子点の各格子点における前記計算されたEM場強度に基づいて、前記HDマップを生成することと、を含む、を実行させる、装置。 - 前記アンテナ組立体が、前記EM場の構成要素として少なくとも6つのEM波形を生成する、請求項31に記載の装置。
- 前記EM場強度が、前記少なくとも6つのEM波形の各々に対する3つの軸座標系に沿って計算される、請求項32に記載の装置。
- 前記EM場強度が、前記3つの軸にそれぞれ対応する3つのコイルを有するセンサを用いて測定される、請求項33に記載の装置。
- 前記第2の複数の格子点が、前記第1の複数の格子点の各格子点を含む、請求項31に記載の装置。
- 前記HDマップを生成することが、
前記測定されたEM場強度と前記計算されたEM場強度との間の誤差を、前記第1の複数の格子点の各格子点で計算することと、
前記第1の複数の格子点の各格子点における前記計算された誤差に基づいて、前記第2の複数の格子点の各格子点に対する誤差を補間することと、
前記補間された誤差及び前記計算されたEM場強度を前記第2の複数の格子点の各格子点に追加して、前記HDマップを生成することと、を含む、請求項35に記載の装置。 - 前記誤差が、前記第1の複数の格子点の各格子点における前記測定されたEM場強度と前記計算されたEM場強度との間の差に基づいて計算される、請求項36に記載の装置。
- 前記誤差が、前記測定されたEM場強度と前記3つの軸に沿った前記計算されたEM場強度との間の差のL1又はL2ノルムのうちの少なくとも1つである、請求項36に記載の装置。
- 前記メモリが、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記第2の複数の格子点の各格子点における前記計算されたEM場強度の擬似逆行列を計算させる命令を更に記憶する、請求項31に記載の装置。
- 前記HDマップが、前記第2の複数の格子点の各格子点における前記計算されたEM場強度の擬似逆行列を更に含み得る、請求項39に記載の装置。
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