JP2022547580A - 表面探知レーダーと深層学習とを使用した改良型ナビゲーションおよび位置決め - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2019年9月13日に出願された米国仮特許出願第62/900,098号に対する優先権およびその利益を主張し、その全体を参照によって本明細書に援用する。
本発明は、概して、車両の位置決めおよびナビゲーションに関連し、より一般には、深層学習技術を使用した精度の改良、およびシステムモニタリングに関連する。
表面探知レーダー(SPR)システムは、ナビゲーションおよび車両の位置決めのために使用されている(例えば、米国特許第8,949,024号を参照。その開示全体が、参照によって本明細書に援用される)。SPRは、GPSの精度をマルチパスまたはシャドウイングが劣化させる環境(都市など)において使用され得るか、または、光学検知アプローチの代替として使用され得る(光学検知アプローチは、暗闇もしくは変化する場面照明を許容し得ず、または、その性能が天候条件の変動によって悪影響を及ぼされ得る)。
本発明の実施形態は、深層学習を使用し、位置決めまたはナビゲーションのためのSPRシステムの性能を改良または判定する。「深層学習」という用語は、複数の層を使用し、未加工の画像からより高いレベルの特徴を段階的に抽出する機械学習アルゴリズムを指す。深層学習は、一般に、人間の脳と同様の手法において情報を処理するニューラルネットワークを伴う。そのネットワークは、並列に稼働し、特定の問題を解決する高度に相互接続された多数の処理要素(ニューロン)からなる。ニューラルネットワークは、例を用いて学習し、ニューラルネットワークは、高いレベルの性能を確実にすることと、訓練時間を低減させることと、システムバイアスを最小化することとを行うために入念に収集され、精選された訓練用の例を用いて適切に訓練されなければならない。
以上の、および以下の詳細な説明は、図面と併せて受け取られると、より容易に理解される。
まず図1Aを参照すると、図1Aは、既定のルート104上を走行する例示的車両102を描写しており、車両102は、本明細書に従った車両ナビゲーションのための地形モニタリングシステム106を提供されている。様々な実施形態において、地形モニタリングシステム106は、車両102の前部(または任意の好適な部分)に固定された地中探知レーダー(GPR)アンテナアレイ110を有するSPRナビゲーションおよび制御システム108を含む。GPRアンテナアレイ110は、一般に、地表面に対して平行に向けられ、走行方向に対して垂直に延びている。ある代替構成では、GPRアンテナアレイ110は、道路の表面により近いかまたは道路の表面に接触している(図1B)。一実施形態では、GPRアンテナアレイ110は、GPR信号を道路に伝送するための空間不変アンテナ素子の線状構成を含み、GPR信号は、道路表面を通って地下領域に伝搬し、上方向に反射され得る。反射されたGPR信号は、GPRアンテナアレイ110内の受信用アンテナ素子によって検出されることができる。様々な実施形態において、検出されたGPR信号は、その後、車両102の通り道に沿って地下領域の1つ以上のSPR画像(例えば、GPR画像)を生成するために処理され、分析される。SPRアンテナアレイ110が表面に接触していない場合、受信される最も強いリターン信号は、道路表面によって引き起こされる反射であり得る。従って、SPR画像は、表面データ(すなわち、地下領域と大気または局所環境との界面に関するデータ)を含み得る。GPR信号を処理するための好適なGPRアンテナ構成およびシステムは、例えば米国特許第8,949,024号に記載され、米国特許第8,949,024号の開示全体は、参照によって本明細書に援用される。
Claims (13)
- 表面下構造を検出し、識別する方法であって、該方法は、
表面探知レーダー(SPR)画像を取得するステップと、
該取得された画像を予測子への入力として使用することによって、該取得された画像における表面下構造をコンピュータによって識別するステップと
を含み、該予測子は、SPR画像における表面下構造を識別するようにコンピュータによって訓練されている、方法。 - 前記予測子は、ニューラルネットワークである、請求項1に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークは、畳み込みニューラルネットワークである、請求項1に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークは、回帰型ニューラルネットワークである、請求項1に記載の方法。
- ルートの横断中、追加のSPR画像を取得するステップと、
前記予測子によって、該SPR画像において、該予測子が認識するように訓練されている表面下特徴を認識するステップと、
該画像における該認識された特徴を該画像が入手されたときに対応する地球座標に関連付け、該地球座標に基づいて、該認識された特徴に対応する表面下構造の電子マップを生成するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 車両によるルートの横断中、追加のSPR画像を取得するステップと、
前記予測子によって、該SPR画像において、該予測子が認識するように訓練されている表面下特徴を認識するステップと、
該認識された特徴を該認識された特徴に対応する地球座標に関連付けるステップと、
少なくとも部分的に該認識された表面下特徴と該認識された表面下特徴の該地球座標とに基づいて、該車両をナビゲートするステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 表面下構造を検出し、識別するためのシステムであって、該システムは、
表面探知レーダー(SPR)画像を取得するためのSPRシステムと、
プロセッサと該プロセッサによって実行可能な電子的に記憶された命令とを含むコンピュータと
を備え、
該コンピュータは、該取得されたSPR画像を分析し、該取得された画像を予測子への入力として使用することによって、該取得されたSPR画像における表面下構造をコンピュータによって識別し、該予測子は、SPR画像における表面下構造を識別するようにコンピュータによって訓練されている、システム。 - 前記予測子は、ニューラルネットワークである、請求項7に記載のシステム。
- 前記ニューラルネットワークは、畳み込みニューラルネットワークである、請求項7に記載のシステム。
- 前記ニューラルネットワークは、回帰型ニューラルネットワークである、請求項7に記載のシステム。
- 車両であって、該車両は、
車両の走行中に表面探知レーダー(SPR)画像を取得するためのSPRシステムと、
プロセッサと該プロセッサによって実行可能な電子的に記憶された命令とを含むコンピュータと
を備え、
該コンピュータは、該取得されたSPR画像を分析し、該取得された画像を予測子への入力として使用することによって、該取得されたSPR画像における表面下構造をコンピュータによって識別し、該予測子は、SPR画像における表面下構造を識別するようにコンピュータによって訓練されている、車両。 - 前記コンピュータは、前記画像における前記認識された特徴を該画像が入手されたときに対応する地球座標に関連付け、該地球座標に基づいて、該認識された特徴に対応する表面下構造の電子マップを生成するように構成されている、請求項11に記載の車両。
- 前記コンピュータは、前記画像における前記認識された特徴を該認識された特徴に対応する地球座標に関連付け、少なくとも部分的に該認識された表面下特徴と該認識された表面下特徴の該地球座標とに基づいて、前記車両をナビゲートするように構成されている、請求項11に記載の車両。
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