JP2023112658A - 制御システム、制御方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】3次元空間における移動体の移動経路に関する経路情報を生成可能な制御可能なシステムを提供する。【解決手段】緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化し、前記空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成する。【選択図】 図21
Description
本発明は、制御システム、制御方法、及びコンピュータプログラム等に関するものである。
近年、世界では自律走行モビリティや空間認識システムなどの技術革新に伴い、異なる組織や社会の構成員の間でデータやシステムをつなぐ全体像(以下、デジタルアーキテクチャ)の開発競争が激化している。
デジタルアーキテクチャを活用することで、自律走行モビリティや空間認識システムはより多くの情報を取得することができるようになるとともに、自己以外の外部デバイス及びシステムと連携してより大きな課題を解決することができるようになる。これを実現するためには、現実世界の空間とデジタル情報を結び付ける技術が必要である。
従来から、現実世界の空間とデジタル情報を結び付ける技術として、特許文献1のような技術がある。特許文献1では、ユーザの提供する時空間管理データに従って単一のプロセッサが時空間領域を時間及び空間で分割して、複数の時空間分割領域を生成している。
又、時空間分割領域の時間及び空間の近傍性を考慮して、複数の時空間分割領域の各々を一意に識別するための、一次元の整数値で表現される識別子を割り当てている。そして、その識別子が近い時空間分割領域のデータが記憶装置上で近くに配置されるように、時系列データの配置を決定する時空間データ管理システムが開示されている。
しかしながら、上記特許文献1においては、生成された領域に関するデータを識別子で把握できるのはそれを生成したプロセッサ内でのみである。よって、異なるシステムのユーザがその時空間分割領域の情報を活用することができない。
そこで、本発明は、3次元空間における移動体の移動経路に関する経路情報を生成可能な制御可能なシステムを提供することを1つの目的とする。
本発明の1側面としての制御システムは、
緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化するフォーマット化手段と、
前記フォーマット化手段から取得した前記空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成する制御手段と、を有することを特徴とする。
緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化するフォーマット化手段と、
前記フォーマット化手段から取得した前記空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、3次元空間における移動体の移動経路に関する経路情報を生成可能な制御可能なシステムを提供することが出来る。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。尚、各図において、同一の部材又は要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。
尚、実施形態においては自律移動体の制御に適用した例について説明するが、移動体はユーザが移動体の移動に関して少なくとも1部を操作可能なものであっても良い。即ち、例えばユーザに対して移動経路等に関する各種表示等を行い、その表示を参照してユーザが移動体の運転操作の一部を行う構成であっても良い。
図1は本発明の実施形態にかかる自律移動体制御システムの全体構成例を示す図である。図1に示すように、本実施形態の自律移動体制御システム(制御システムと略すこともある。)は、システム制御装置10、ユーザインターフェース11、自律移動体12、経路決定装置13、変換情報保持装置14、センサノード15等を備える。尚、ここで、ユーザインターフェース11はユーザ端末装置を意味する。
尚、本実施形態では、図1に示される各装置はインターネット16を介して、後述される夫々のネットワーク接続部によって接続されている。しかし、例えば、LAN(Local Area Network)等の他のネットワークシステムを用いてもかまわない。 又、システム制御装置10、ユーザインターフェース11、経路決定装置13、変換情報保持装置14等の一部は同一装置として構成しても構わない。
システム制御装置10、ユーザインターフェース11、自律移動体12、経路決定装置13、変換情報保持装置14、センサノード15は夫々、コンピュータとしてのCPUや、記憶媒体としてのROM、RAM、HDD等からなる情報処理装置を含んでいる。各装置の機能及び内部構成の詳細については後に説明する。
次に、前記自律移動体制御システムによって提供されるサービスアプリケーションソフトウェア(以下、アプリと略す。)について説明する。尚、説明にあたっては、先ず、ユーザが位置情報を入力する際にユーザインターフェース11に表示される画面イメージを図2(A)、(B)を用いて説明する。
続いて、ユーザが自律移動体12の現在位置を閲覧する際のユーザインターフェース11に表示される画面イメージを図3(A)、図3(B)を用いて説明する。これらの説明により、前記自律移動体制御システムにおいて、どのようにしてアプリの操作がされるのかを例を用いて説明する。
尚、本説明において、便宜上、地図表示は二次元の平面で説明するが、本実施の形態において、ユーザは「高さ」も含めた3次元的な位置指定が可能であり、「高さ」情報を入力することもできる。即ち、本実施形態によれば3次元地図を生成することができる。
図2(A)はユーザが位置情報を入力する際の入力画面の例を示す図、図2(B)は使用する自律移動体を選択するための選択画面の例を示す図である。ユーザがユーザインターフェース11の表示画面を操作して、インターネット16にアクセスし、自律移動体制御システムの例えば経路設定アプリを選択すると、システム制御装置10のWEBページが表示される。
WEBページに先ず表示されるのは、自律移動体12を移動させる際に、出発地、経由地、到着地を設定するための出発地、経由地、到着地の入力画面40である。入力画面40には使用する自律移動体(モビリティ)の一覧を表示させるための一覧表示ボタン48があり、ユーザが一覧表示ボタン48を押下すると、図2(B)で示すようにモビリティの一覧表示画面47が表示される。
ユーザは先ず、一覧表示画面47において使用する自律移動体(モビリティ)を選択する。一覧表示画面47においては例えばM1~M3のモビリティが選択可能に表示されているが、数はこれに限定されない。
ユーザがM1~M3のいずれかのモビリティをクリック操作等によって選択すると、自動的に図2(A)の入力画面40に戻る。又、一覧表示ボタン48には、選択されたモビリティ名が表示される。その後ユーザは出発地として設定する場所を「出発地」の入力フィールド41に入力する。
又、ユーザは経由地として設定する場所を「経由地1」の入力フィールド42に入力する。尚、経由地は追加可能となっており、経由地の追加ボタン44を1回押下すると、「経由地2」の入力フィールド46が追加表示され、追加する経由地を入力することができる。
経由地の追加ボタン44を押下する度に、「経由地3」、「経由地4」のように、入力フィールド46が追加表示され、追加する経由地を複数地点入力することができる。又、ユーザは到着地として設定する場所を「到着地」の入力フィールド43に入力する。尚、図には示していないが、入力フィールド41~43、46等をクリックすると、文字を入力するためのキーボード等が一時的に表示され、所望の文字を入力可能になっている。
そして、ユーザは決定ボタン45を押下することにより、自律移動体12の移動経路を設定することができる。図2の例では、出発地として”AAA”、経由地1として”BBB”、到着地として”CCC”と設定している。入力フィールドに入力する文言は、例えば住所等であっても良いし、緯度/経度情報や店名や電話番号などの、特定の位置を示すための位置情報を入力できるようにしても良い。
図3(A)は自律移動体の現在位置を確認するための画面の例を示す図、図3(B)は自律移動体の現在位置を確認する際の地図表示画面の例を示す図である。図3(A)の50は確認画面であり、図2(A)のような画面で自律移動体12の移動経路を設定した後に、不図示の操作ボタンの操作をすることによって表示される。確認画面50では、自律移動体12の現在位置が例えば現在地56のように、ユーザインターフェース11のWEBページに表示される。従ってユーザは容易に現在位置を把握できる。
又、ユーザは更新ボタン57を押下することにより、画面表示情報を更新して最新状態を表示することができる。又、ユーザは経由地/到着地変更ボタン54を押下することにより、出発地、経由地、到着地を変更することができる。即ち、「出発地」の入力フィールド51、「経由地1」の入力フィールド52、「到着地」の入力フィールド53に夫々再設定したい場所を入力することで変更することができる。
図3(B)には、図3(A)の地図表示ボタン55を押下した場合に、確認画面50から切り替わる地図表示画面60の例が示されている。地図表示画面60では、現在地62の位置を地図上で表示することによって、自律移動体12の現在地をよりわかりやすく確認する。又、ユーザが戻るボタン61を押下した場合には、図3(A)の確認画面50に表示画面を戻すことができる。
以上のように、ユーザはユーザインターフェース11の操作により、自律移動体12を所定の場所から所定の場所まで移動するための移動経路を容易に設定できる。尚、このような経路設定アプリは、例えばタクシーの配車サービスや、ドローンの宅配サービスなどにも適用することができる。
次に図1における10~15の構成例と機能例に関して図4を用いて詳細に説明する。図4は、図1の各装置の内部構成例を示したブロック図である。図4において、ユーザインターフェース11は操作部11-1、制御部11-2、表示部11-3、情報記憶部(メモリ/HD)11-4、ネットワーク接続部11-5を備える。
操作部11-1は、タッチパネルやキーボタンなどで構成されており、データの入力のために用いられる。表示部11-3は例えば液晶画面などであり、経路情報やその他のデータを表示するために用いられる。
図2、図3において示したユーザインターフェース11の表示画面は表示部11-3に表示される。ユーザは表示部11-3に表示されたメニューを用いて、経路の選択、情報の入力、情報の確認等を行うことができる。つまり操作部11-1及び表示部11-3はユーザが実際に操作をするための操作用のインターフェースを提供している。尚、操作部11-1と表示部11-3を別々に設ける代わりに、タッチパネルによって操作部と表示部を兼用しても良い。
制御部11-2は、コンピュータとしてのCPUを内蔵し、ユーザインターフェース11における各種アプリの管理や、情報入力、情報確認などのモード管理を行い、通信処理を制御する。又、システム制御装置内の各部における処理を制御する。
情報記憶部(メモリ/HD)11-4は、例えばCPUが実行するためのコンピュータプログラム等の、必要な情報を保有しておくためのデータベースである。ネットワーク接続部11-5は、インターネットやLAN、無線LANなどを介して行われる通信を制御する。尚、ユーザインターフェース11は例えばスマートフォンのようなデバイスであっても良いし、タブレット端末のような形態であっても良い。
このように、本実施形態のユーザインターフェース11は、システム制御装置10のブラウザ画面に前記出発地、経由地、到着地を入力画面40として表示し、ユーザによる出発地点、経由地点、到着地点といった位置情報の入力が可能である。更に又、前記ブラウザ画面に前記確認画面50及び地図表示画面60を表示することで、自律移動体12の現在位置を表示することができる。
図4における、経路決定装置13は、地図情報管理部13-1、制御部13-2、位置/経路情報管理部13-3、情報記憶部(メモリ/HD)13-4、ネットワーク接続部13-5、固有識別子管理部13-6を備える。地図情報管理部13-1は、広域の地図情報を保有しており、指定された所定の位置情報に基づいて地図上のルートを示す経路情報を探索するとともに、探索結果の経路情報を位置/経路情報管理部13-3に送信する。
前記地図情報は地形や緯度/経度/高度といった情報を含む3次元の地図情報であると共に、車道、歩道、進行方向、交通規制といった道路交通法に関わる規制情報なども併せて含む。又、例えば時間帯によって一方通行となる場合や、時間帯によって歩行者専用道路となるものなど、時間によって変化する規制情報も、夫々の時間情報とともに含んでいる。制御部13-2は、コンピュータとしてのCPUを内蔵し、経路決定装置13内の各部における処理を制御する。
位置/経路情報管理部13-3は、ネットワーク接続部13-5を介して取得した自律移動体の位置情報を管理するとともに、地図情報管理部13-1に前記位置情報送信し、地図情報管理部13-1から取得した前記探索結果としての前記経路情報を管理する。制御部13-2は、外部システムの要求に従って、位置/経路情報管理部13-3で管理されている前記経路情報を所定のデータ形式に変換するとともに、外部システムに送信する。
以上のように、本実施形態においては、経路決定装置13は、指定された位置情報に基づいて道路交通法等に則した経路を探索し、経路情報を所定のデータ形式で出力できるように構成されている。
図4における、変換情報保持装置14は、位置/経路情報管理部14-1、固有識別子管理部14-2、制御部14-3、フォーマットデータベース14-4、情報記憶部(メモリ/HD)14-5、ネットワーク接続部14-6を備える。位置/経路情報管理部14-1は、ネットワーク接続部14-6を通して取得した所定の位置情報を管理するとともに、制御部14-3の要求に従って前記位置情報を制御部14-3に送信する。制御部14-3は、コンピュータとしてのCPUを内蔵し、変換情報保持装置14内の各部における処理を制御する。
制御部14-3は、位置/経路情報管理部14-1から取得した前記位置情報と、フォーマットデータベース14-4で管理されているフォーマットの情報に基づいて、前記位置情報を前記フォーマットで規定された固有識別子に変換する。そして、固有識別子管理部14-2に送信する。
前記フォーマットについては後に詳しく説明するが、所定の位置を起点とした空間に識別子(以下、固有識別子)を割り振り、固有識別子によって空間を管理するものである。本実施形態においては、所定の位置情報を基に、対応する固有識別子や空間内の情報を取得することができる。
固有識別子管理部14-2は、制御部14-3にて変換した前記固有識別子を管理するとともにネットワーク接続部14-6を通じて送信する。フォーマットデータベース14-4は、前記フォーマットの情報を管理するとともに、制御部14-3の要求に従って、前記フォーマットの情報を制御部14-3に送信する。
又、ネットワーク接続部14-6を通じて取得した前記空間内の情報を前記フォーマットを用いて管理する。変換情報保持装置14は、外部の機器、装置、ネットワークにより取得された前記空間に関する情報を、固有識別子と紐づけて管理する。又、外部の機器、装置、ネットワークに対して固有識別子及びそれに紐づく前記空間に関する情報を提供する。
以上のように、変換情報保持装置14は、所定の位置情報を基に、固有識別子と空間内の情報を取得し、その情報を自身に接続された外部の機器、装置、ネットワークが共有できる状態に管理、提供する。又、変換情報保持装置14は、システム制御装置10に指定された前記位置情報を、前記固有識別子に変換し、システム制御装置10に提供する。
図4において、システム制御装置10は固有識別子管理部10-1、制御部10-2、位置/経路情報管理部10-3、情報記憶部(メモリ/HD)10-4、ネットワーク接続部10-5を備える。位置/経路情報管理部10-3は、地形情報と緯度/経度情報の対応付けをした簡易的な地図情報を保持するとともに、ネットワーク接続部10-5を通して取得した所定の位置情報及び経路情報を管理する。
また位置/経路情報管理部10-3は、前記経路情報を所定の間隔で区切るとともに、区切った場所の緯度/経度といった位置情報を生成することもできる。固有識別子管理部10-1は、前記位置情報及び前記経路情報を前記固有識別子に変換した情報を管理する。制御部10-2は、コンピュータとしてのCPUを内蔵し、システム制御装置10の前記位置情報、前記経路情報、前記固有識別子の通信機能の制御を司り、システム制御装置10内の各部における処理を制御する。
又、制御部10-2は、ユーザインターフェース11にWEBページを提供するとともに、WEBページから取得した所定の位置情報を、経路決定装置13に送信する。又、経路決定装置13から所定の経路情報を取得し、経路情報の各位置情報を変換情報保持装置14に送信する。そして、変換情報保持装置14から取得した固有識別子に変換された経路情報を自律移動体12に送信する。
以上のように、システム制御装置10はユーザの指定する所定の位置情報の取得、位置情報及び経路情報の送受信、位置情報の生成、固有識別子を用いた経路情報の送受信を行えるように構成されている。
又、システム制御装置10は、ユーザインターフェース11に入力された前記位置情報に基づいて、自律移動体12が自律移動を行うのに必要な前記経路情報を収集するとともに、自律移動体12に固有識別子を用いた経路情報を提供する。尚、本実施形態では、システム制御装置10と経路決定装置13、変換情報保持装置14は例えばサーバーとして機能している
図4において、自律移動体12は検出部12-1、制御部12-2、方向制御部12-3、情報記憶部(メモリ/HD)12-4、ネットワーク接続部12-5、駆動部12-6を備える。検出部12-1は、例えば複数の撮像素子を有し、複数の撮像素子から得られた複数の撮像信号の位相差に基づき測距を行う機能を有する。又、周辺の地形・建物の壁などの障害物といった検出情報(以下、検出情報)を取得し、検出情報と地図情報に基づき自己位置を推定する自己位置推定機能を有する。
又、検出部12-1は、GPS(Global Positioning System)などの自己位置検出機能と、例えば地磁気センサなどの方向検出機能を有する。更に、取得した前記検出情報と自己位置推定情報と方向検出情報を基に、前記制御部12-2はサイバー空間の3次元マップを生成することができる。
ここで、サイバー空間の3次元マップとは、現実世界の地物位置と等価な空間情報を、デジタルデータとして表現可能なものである。このサイバー空間の3次元マップ内には、現実世界に存在する自律移動体12や、その周辺の地物情報が、デジタルデータとして空間的に等価な情報として保持されている。従って、このデジタルデータを用いることで、効率的な移動が可能である。
以下図5を例として、本実施形態で用いるサイバー空間の3次元マップについて説明する。図5(A)は、現実世界における自律移動体12とその周辺の地物情報として存在する柱99の空間的位置関係を示した図、図5(B)は自律移動体12と柱99を、P0を原点とする任意のXYZ座標系空間にマッピングした状態を示した図である。
図5(A)、(B)において、自律移動体12の位置は、自律移動体12に搭載された不図示のGPS等によって取得された緯度経度の位置情報から、自律移動体12内の位置α0として特定される。又、自律移動体12の方位は不図示の電子コンパス等によって取得された方位αYと自律移動体12に移動方向12Yの差分によって特定される。
又、柱99の位置は、予め測定された位置情報から頂点99-1の位置として特定される。また自律移動体12の測距機能によって、自律移動体12のα0から頂点99-1までの距離を取得することが可能である。図5(A)においては移動方向12YをXYZ座標系の軸としてα0を原点とした場合に、頂点99-1の座標(Wx,Wy,Wz)として示される。
サイバー空間の3次元マップでは、この様に取得された情報がデジタルデータとして管理され、図5(B)のような空間情報としてシステム制御装置10、経路決定装置13等で再構成することが可能である。図5(B)においては、自律移動体12と柱99を、P0を原点とする任意のXYZ座標系空間にマッピングした状態を示している。P0を現実世界の所定の緯度経度に設定し、現実世界の方位北をY軸方向に取ることで、この任意のXYZ座標系空間で自律移動体12を、P1と柱99をP2として表現することができる。
具体的には、α0の緯度経度とP0の緯度経度から、この空間におけるα0の位置P1を算出できる。又、同様に柱99をP2として算出できる。この例では、自律移動体12と柱99の2つをサイバー空間の3次元マップで表現しているが、勿論もっと多数あっても同様に扱うことが可能である。以上のように、3次元空間に現実世界の自己位置や物体をマッピングしたものが3次元マップである。
図4に戻り、自律移動体12は、機械学習を行った物体検出の学習結果データを、例えば情報記憶部(メモリ/HD)12-4に記憶しており、機械学習を用いて撮影画像から物体検出することができる。尚、前記検出情報に関しては、ネットワーク接続部12-5を経由して、外部のシステムから取得して、3次元マップに反映することもできる。尚、制御部12-2は、コンピュータとしてのCPUを内蔵し、自律移動体12の移動、方向転換、自律走行機能の制御を司り、自律移動体12内の各部における処理を制御する。
方向制御部12-3は、駆動部12-6による移動体の駆動方向を変更することで、自律移動体12の移動方向の変更を行う。駆動部12-6は、モータなどの駆動装置からなり、自律移動体12の推進力を発生させる。自律移動体12は前記3次元マップ内に前記自己位置及び検出情報、物体検出情報を反映し、周辺の地形・建物・障害物・物体から一定の間隔を保った経路を生成し、自律走行を行うことができる。
尚、経路決定装置13は主に道路交通法に関わる規制情報を考慮した経路生成を行う。一方、自律移動体12は経路決定装置13による経路において、周辺障害物の位置をより正確に検出し、自分のサイズに基づき、それらに接触せずに移動するための経路生成を行う。又、自律移動体12の情報記憶部(メモリ/HD)12-4には自律移動体自身のモビリティ形式を格納することも出来る。
このモビリティ形式とは例えば法的に識別された移動体の種別であり、例えば自動車、自転車、ドローンなどの種別を意味する。このモビリティ形式に基づいて、後述するフォーマット経路情報の生成を行うことが出来る。
ここで本実施の形態における自律移動体12の本体構成について図6を用いて説明する。図6は実施形態に係る自律移動体12のメカ的な構成例を示す斜視図である。尚、本実施形態においては、自律移動体12は、車輪を有する走行体の例を説明するがこの限りではなく、ドローンなどの飛行体であっても良い。
図6において、自律移動体12には検出部12-1、制御部12-2、方向制御部12-3、情報記憶部(メモリ/HD)12-4、ネットワーク接続部12-5、駆動部12-6が搭載されており、各部は互いに電気的に接続されている。駆動部12-6、方向制御部12-3は自律移動体12に少なくとも2つ以上配備されている。
方向制御部12-3は軸の回転駆動により駆動部12-6の方向を変更することで、自律移動体12の移動方向を変更し、駆動部12-6は、軸の回転により自律移動体12の前進、後退を行う。尚、図6を用いて説明した構成は1例であって、これに限定するものではなく、例えば移動方向の変更をオムニホイール等を用いて行っても良い。
尚、自律移動体12は例えばSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術を用いた移動体である。又、検出部12-1により検出した検出情報や、インターネット16を介して取得した外部システムの検出情報を基に、指定された所定の経路を自律移動できるように構成されている。
自律移動体12は細かく指定された地点をトレースするようなトレース移動も可能であるし、大まかに設定された地点を通過しながらその間の空間においては自身で経路情報を生成し、移動することも可能である。以上のように、本実施形態の自律移動体12は、システム制御装置10により提供された前記固有識別子を用いた経路情報に基づき自律移動を行うことができる。
図4に戻り、センサノード15は、例えばロードサイドカメラユニットのような映像監視システムなどの外部システムであり、検出部15-1、制御部15-2、情報記憶部(メモリ/HD)15-3、ネットワーク接続部15-4を備える。検出部15-1は、例えばカメラのような自身が検出可能なエリアの検出情報を取得するとともに、物体検出機能、測距機能を有する。
制御部15-2は、コンピュータとしてのCPUを内蔵し、センサノード15の検出、データ保管、データ送信機能の制御を司り、センサノード15内の各部における処理を制御する。又、検出部15-1で取得した検出情報を情報記憶部(メモリ/HD)15-3に保管するとともに、ネットワーク接続部15-4を通じて変換情報保持装置14に送信する。
以上のように、センサノード15は、検出部15-1で検出した画像情報、検出した物体の特徴点情報、位置情報などの検出情報を情報記憶部15-3に保存及び通信できるように構成されている。又、センサノード15は、自身が検出可能なエリアの前記検出情報を、前記変換情報保持装置14に提供する。
次に、図4における各制御部の具体的なハードウェア構成に関して説明する。図7は、制御部10-2、制御部11-2、制御部12-2、制御部13-2、制御部14-3、制御部15-2の具体的なハードウェア構成例を示すブロック図である。
図7において、21は情報処理装置の演算・制御を司るコンピュータとしてのCPUである。22はRAMであり、CPU21の主メモリとして、及び実行プログラムの領域や該プログラムの実行エリアならびにデータエリアとして機能する。23はCPU21の動作処理手順を記憶しているROMである。
ROM23は情報処理装置の機器制御を行うシステムプログラムである基本ソフト(OS)を記録したプログラムROMと、システムを稼働するために必要な情報等が記録されているデータROMとを備える。尚、ROM23の代わりに、後述のHDD29を用いても良い。
24はネットワークインターフェース(NETIF)であり、インターネット16を介して情報処理装置間のデータ転送を行うための制御や接続状況の診断を行う。25はビデオRAM(VRAM)であり、LCD26の画面に表示させるための画像を展開し、その表示の制御を行う。26はディスプレイ等の表示装置(以下、LCDと記す)である。
27は外部入力装置28からの入力信号を制御するためのコントローラ(以下、KBCと記す)である。28は利用者が行う操作を受け付けるための外部入力装置(以下、KBと記す)であり、例えばキーボードやマウス等のポインティングデバイスが用いられる。29はハードディスクドライブ(以下、HDDと記す)であり、アプリケーションプログラムや各種データ保存用に用いられる。本実施形態におけるアプリケーションプログラムとは、本実施形態における各種処理機能を実行するソフトウェアプログラム等である。
30は外部入出力装置(以下、CDDと記す)であり、例えばCDROMドライブ、DVDドライブ、Blu-Ray(登録商標)ディスクドライブ等の、取り外し可能なデータ記録媒体としてのリムーバブル・メディア31とデータを入出力する。CDD30は、上述したアプリケーションプログラムをリムーバブル・メディアから読み出す場合等に用いられる。 31はCDD30によって読み出しされる、例えば、CDROMディスク、DVD、Blu―Rayディスク等のリムーバブル・メディアである。
尚、リムーバブル・メディアは、光磁気記録媒体(例えば、MO)、半導体記録媒体(例えば、メモリカード)等であっても良い。尚、HDD29に格納するアプリケーションプログラムやデータをリムーバブル・メディア31に格納して利用することも可能である。20は上述した各ユニット間を接続するための伝送バス(アドレスバス、データバス、入出力バス、及び制御バス)である。
次に、図2、図3で説明したような経路設定アプリ等を実現するための自律移動体制御システムにおける制御動作の詳細について図8~図10を用いて説明する。図8は実施形態に係る自律移動体制御システムが実行する処理を説明するシーケンス図であり、図9は、図8の続きのシーケンス図であり、図10は、図9の続きのシーケンス図である。
図8~図10は、ユーザがユーザインターフェース11に前記位置情報を入力してから自律移動体12の現在位置情報を受け取るまでの、各装置が実行する処理を示している。尚、各装置内の制御部内のコンピュータがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって図8~図10のシーケンスの各ステップの動作が行われる。
先ず、ステップS201において、ユーザがユーザインターフェース11でシステム制御装置10が提供するWEBページにアクセスする。ステップS202において、システム制御装置10はWEBページの表示画面に図2で説明したような位置入力画面を表示させる。ステップS203において、図2で説明したように、ユーザは自律移動体(モビリティ)を選択し、出発/経由/到着地点を示す位置情報(以下、位置情報)を入力する。
前記位置情報は、例えば建物名や駅名や住所など、特定の場所を指定するワード(以下、位置ワード)でも良いし、前記WEBページに表示された地図の特定の位置をポイント(以下、ポイント)として指定する手法でも良い。
ステップS204において、システム制御装置10は選択された自律移動体12の種別情報と、入力された前記位置情報を保存する。この時、前記位置情報が前記位置ワードの場合は、前記位置ワードを保存し、前記位置情報が前記ポイントの場合は、位置/経路情報管理部10-3に保存してある前記簡易的な地図情報を基に、ポイントに該当する緯度/経度を探索し、緯度/経度を保存する。
次に、ステップS205において、システム制御装置10はユーザによって指定された自律移動体12のモビリティ形式(種別)から、移動できる経路の種別(以下、経路種別)を指定する。そして、ステップS206において、前記位置情報とともに経路決定装置13に送信する。
前記モビリティ形式とは法的に区別された移動体の種別であり、例えば自動車、自転車、ドローンなどの種別を意味する。又、経路の種別とは、例えば自動車であれば一般道や高速道路、自動車専用道路等であり、自転車であれば所定の歩道、一般道の路側帯、自転車専用レーンなどである。
ステップS207において、経路決定装置13は、受信した前記位置情報を、所有する地図情報に出発/経由/到着地点として入力する。前記位置情報が前記位置ワードの場合は、位置ワードにより地図情報で探索し、該当する緯度/経度情報を使用する。前記位置情報が緯度/経度情報の場合はそのまま地図情報に入力して使用する。
続いて、ステップS208で、経路決定装置13は出発地点から経由地点を経由して到着地点までの経路を探索する。この時、探索する経路は前記経路種別に則った経路を検索する。そして、ステップS209で、経路決定装置13は探索の結果として、出発地点から経由地点を経由して到着地点までの経路(以下、経路情報)をGPX形式(GPS eXchange Format)で出力し、システム制御装置10に送信する。
GPX形式のファイルは、ウェイポイント(順序関係を持たない地点情報)、ルート(時間情報を付加した順序関係を持つ地点情報)、トラック(複数の地点情報の集合体:軌跡)の3種類で主に構成されている。
各地点情報の属性値としては緯度/経度、子要素として標高やジオイド高、GPS受信状況・精度などが記載される。GPXファイルに必要な最小要素は、単一ポイントの緯度/経度情報で、それ以外の情報の記述は任意である。前記経路情報として出力するのは前記ルートであり、順序関係を持つ緯度/経度からなる地点情報の集合体である。尚、経路情報は上記を満足できれば他の形式であっても良い。
ここで、前記変換情報保持装置14のフォーマットデータベース14-4で管理しているフォーマットの構成例に関して図11(A)、図11(B)、図12を参照して詳しく説明する。図11(A)は地球の緯度/経度情報を示す図であり、図11(B)は図11(A)の所定の空間100を示す斜視図である。又、図11(B)において所定の空間100の中心を中心101とする。図12は空間100内の空間情報を模式的に示した図である。
図11(A)、図11(B)において、フォーマットは、地球の空間を緯度/経度/高さを起点とした範囲によって決定される3次元の空間に分割し、夫々の空間に固有識別子を付加して管理可能とするものである。
例えばここでは所定の3次元の空間として空間100を表示する。空間100は、北緯20度、東経140度、高さHを中心101に規定され、緯度方向の幅をD、経度方向の幅をW、高さ方向の幅をTと規定された分割空間である。又、地球の空間を前記緯度/経度/高さを起点とした範囲によって決定される空間に分割した1つの空間である。
図11(A)においては便宜上、空間100のみを表示しているが、フォーマットの規定においては前述のとおり空間100と同じように規定された空間が緯度/経度/高さ方向に並んで配置されているものとする。そして配置された各分割空間は夫々緯度/経度によって水平位置を定義されているとともに、高さ方向にも重なりを持ち、高さによって高さ方向の位置を定義されているものとする。
尚、図11(B)において前記緯度/経度/高さの起点として、前記分割空間の中心101を設定しているが、これに限定するものではなく、例えば空間の角部や、底面の中心を前記起点としても良い。又、形状も略直方体であればよく、地球のような球体表面上に敷き詰める場合を考えた時は、直方体の底面よりも天面のほうをわずかに広く設定したほうが、より隙間なく配置できる。
図12において前記空間100を例にすると、前記フォーマットデータベース14-4には空間100の範囲に存在又は進入可能な物体の種別と時間制限に関する情報(空間情報)が夫々固有識別子と関連付けてフォーマット化されて保存されている。又、フォーマット化された空間情報は、過去から未来といった時系列に保管されている。
即ち、変換情報保持装置14は、緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化しフォーマットデータベース14-4に保存している。前記空間情報は、変換情報保持装置14に通信可能に接続された外部システム(例えばセンサノード15)などにより入力された情報に基づき更新され、変換情報保持装置14に通信可能に接続された他の外部システムに情報共有される。
以上のように、本実施形態では、緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別と時間制限に関する情報(以下、空間情報)を固有識別子と関連付けてフォーマット化してデータベースに保存している。そしてフォーマット化された空間情報によって時空間を管理可能としている。
図8に戻り、改めて自律移動体制御システムが実行する処理の続きを説明していく。ステップS210において、システム制御装置10は、受信した前記経路情報内の各地点情報間の間隔を確認する。そして、地点情報の間隔と前記フォーマットで規定する分割空間の起点位置同士の間隔とを整合したものを、位置点群データ(以下、位置点群データ)として作成する。
この時、前記地点情報の間隔が前記分割空間の起点位置同士の間隔より小さい場合、システム制御装置10は分割空間の起点位置間隔に合わせて前記経路情報内の地点情報を間引いたものを位置点群データとする。又、前記地点情報の間隔が前記分割空間の起点位置同士の間隔より大きい場合、システム制御装置10は経路情報から逸脱しない範囲で地点情報を補間して位置点群データとする。
次に、図9のステップS211に示すように、システム制御装置10は、前記位置点群データの各地点情報の緯度/経度情報を、変換情報保持装置14に経路の順番に送信する。又、ステップS212において、変換情報保持装置14は受信した緯度/経度情報に該当する固有識別子をフォーマットデータベース14-4から探索し、ステップS213において、システム制御装置10に送信する。
ステップS214において、システム制御装置10は受信した固有識別子を元の位置点群データと同じ順に並べ、固有識別子を用いた経路情報(以下、フォーマット経路情報)として保管する。このように、ステップS214においては、システム制御装置10は、変換情報保持装置14のデータベースから空間情報を取得し、取得した空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成している。
ここで、前記経路情報から前記位置点群データを生成し、固有識別子を用いた経路情報に変換する過程を、図13(A)、図13(B)、図13(C)を参照して詳細に説明する。図13(A)は経路情報を地図情報で表示したイメージ図、図13(B)は位置点群データを用いた経路情報を地図情報で表示したイメージ図、図13(C)は固有識別子を用いた経路情報を地図情報で表示したイメージ図である。
図13(A)において、120は経路情報、121は自律移動体12が通過できない移動不可領域、122は自律移動体12が移動可能な移動可能領域である。前記ユーザが指定した出発地点、経由地点、到着地点の位置情報をもとに、前記経路決定装置13により生成された経路情報120は、前記出発地点、経由地点、到着地点を通過し、かつ地図情報上で移動可能領域122上を通る経路として生成されている。
図13(B)において、123は前記経路情報上の複数の位置情報である。前記経路情報120を取得したシステム制御装置10は、経路情報120上に、所定の間隔で配置した前記位置情報123を生成する。前記位置情報123は夫々緯度/経度/高さで表すことができ、これら位置情報123を本実施形態では位置点群データと呼ぶ。そして、システム制御装置10はこれら位置情報123の各点の緯度/経度/高さを1つずつ前記変換情報保持装置14に送信し、固有識別子に変換する。
図13(C)において、124は前記位置情報123を1つずつ固有識別子に変換し、固有識別子が規定する空間範囲を四角い枠で表現した位置空間情報である。前記位置情報を固有識別子に変換することで、位置空間情報124が得られる。これにより、前記経路情報120が表現していた経路を、連続した位置空間情報124に変換して表現する。
尚、各位置空間情報124には、前記空間の範囲に存在又は進入可能な物体の種別と時間制限に関する情報が紐づけられている。この連続した位置空間情報124を本実施形態ではフォーマット経路情報と呼ぶ。
図9に戻り、改めて自律移動体制御システムが実行する処理の続きを説明する。ステップS214の次に、ステップS215において、システム制御装置10は前記フォーマット経路情報の各固有識別子に紐づけられた前記空間情報を変換情報保持装置14からダウンロードする。
そしてステップS216で、システム制御装置10は、前記空間情報を、自律移動体12の前記サイバー空間の3次元マップに反映できる形式に変換して、所定空間内の複数物体(障害物)の位置を示す情報(以下、コストマップ)を作成する。前記コストマップは、前記フォーマット経路情報のすべての経路の空間に関して初めに作成しても良いし、一定領域で区切った形で作成し、順次更新していく方法で作成しても良い。
次に、ステップS217において、システム制御装置10は、前記フォーマット経路情報と前記コストマップを、自律移動体12に割り当てられた固有識別番号に紐づけて保管する。
自律移動体12は所定時間間隔で、自己の前記固有識別番号を、ネットワークを介して監視(以下、ポーリング)しており、ステップS218において、紐づけられたコストマップをダウンロードする。自律移動体12はステップS219において、前記フォーマット経路情報の各固有識別子の緯度/経度情報を、自己が作成したサイバー空間の3次元マップに対して経路情報として反映させる。
次に、ステップS220において、自律移動体12は前記コストマップをルート上の障害物情報としてサイバー空間の3次元マップに反映する。前記コストマップが一定間隔で区切った形で作成されている場合は、前記コストマップが作成された領域を移動した後に、次の領域のコストマップをダウンロードし、コストマップを更新する。
ステップS221において、自律移動体12は、前記経路情報に沿って前記コストマップで入力された物体(障害物)を回避しながら移動する。即ち、コストマップに基づき移動制御を行う。この時、ステップS222において、自律移動体12は物体検出を行いながら移動し、前記コストマップとの差異があれば物体検出情報を用いてコストマップを更新しつつ移動する。
又、ステップS223において、自律移動体12はコストマップとの差異情報を、対応する固有識別子とともにシステム制御装置10に送信する。固有識別子と、コストマップとの差異情報を取得したシステム制御装置10は、図10のステップS224において、変換情報保持装置14に空間情報を送信し、ステップS225で、変換情報保持装置14は該当する固有識別子の空間情報を更新する。
ここで更新する空間情報の内容は、コストマップとの差異情報をそのまま反映するわけではなく、システム制御装置10にて抽象化されてから変換情報保持装置14に送信される。前記抽象化の詳細な内容に関しては後述する。
前記フォーマット経路情報に基づき移動している自律移動体12は、ステップS226において、各固有識別子に紐づけられた分割空間を通過するごとにシステム制御装置10に対して現在自身が通過している空間に紐づけられた固有識別子を送信する。もしくは前記ポーリング時に、自身の前記固有識別番号に紐づけても良い。システム制御装置10は、自律移動体12から受け取る、空間の固有識別子情報を基に、フォーマット経路情報上の自律移動体12の現在位置を把握する。
前記ステップS226を繰り返すことで、システム制御装置10は前記フォーマット経路情報の中で、自律移動体12が現在どこにいるのかを把握することができる。尚、自律移動体12が通過した空間の固有識別子に関して、システム制御装置10は保持することをやめてもよく、それにより前記フォーマット経路情報の保持データ容量を削減することもできる。
ステップS227において、システム制御装置10は把握した自律移動体12の現在位置情報を基に、図2及び図3で説明した確認画面50及び地図表示画面60を作成し、WEBページの表示画面に表示する。自律移動体12により、現在位置を示す前記固有識別子がシステム制御装置10に送信されるたびに、システム制御装置10は前記確認画面50及び地図表示画面60を更新する。
一方、ステップS228において、センサノード15は検出範囲の検出情報を保存するとともに、ステップS229において前記検出情報を抽象化して、ステップS230において前記空間情報として変換情報保持装置14に送信する。前記抽象化とは、例えば物体が存在しているか否か、物体の存在状態に変化があったか否かといった情報であり、物体に関する詳細情報ではない。
物体に関する詳細情報はセンサノード内のメモリに保管される。そして、ステップS231において、変換情報保持装置14は、抽象化された検出情報である前記空間情報を、空間情報に対応する位置の固有識別子に紐づけて保管する。これにより、フォーマットデータベース内の1つの固有識別子に前記空間情報が格納されたことになる。
又、センサノード15とは異なる外部システムが前記空間情報を活用する場合、外部システムは変換情報保持装置14内の前記空間情報を基に、変換情報保持装置14を経由してセンサノード15内の前記検出情報を取得して活用する。この時、変換情報保持装置14は外部システムとセンサノード15の通信規格をつなぐ機能も有する。
上記のような空間情報の格納をセンサノード15に限らず複数デバイス間で行うことで、変換情報保持装置14は比較的軽量なデータ量にて複数のデバイスのデータをつなぐ機能を有する。尚、ステップS215、S216においてシステム制御装置10がコストマップを作成の際に詳細な物体情報を必要とする場合は、空間情報の詳細な検出情報を保管している外部システムから詳細情報をダウンロードして使用すれば良い。
ここで、自律移動体12の前記フォーマット経路情報の経路上において、センサノード15が前記空間情報を更新したとする。この時、ステップS232でセンサノード15は前記検出情報を取得し、ステップS233で抽象化された空間情報を生成して、ステップS234で変換情報保持装置14に送信する。変換情報保持装置14は、ステップS235で前記空間情報をフォーマットデータベース14-4に格納する。
システム制御装置10は、管理する前記フォーマット経路情報における前記空間情報の変化を所定の時間間隔で確認しており、変化があればステップS236で空間情報をダウンロードする。そして、ステップS237で自律移動体12に割り当てられた固有識別番号に紐づけられたコストマップを更新する。自律移動体12はステップS238において、ポーリングにてコストマップの更新を認識し、自己が作成したサイバー空間の3次元マップに反映する。
以上のように、複数デバイスで共有された空間情報を活用することで、自律移動体12は自己が認識できないルート上の変化を事前に認識でき、その変化に対応することができる。上記一連のシステムを遂行し、ステップS239で自律移動体12が到着地点に到着した場合には、ステップS240で固有識別子を送信する。
これにより固有識別子を認識したシステム制御装置10は、ステップS241で、到着表示をユーザインターフェース11に表示し、アプリを終了する。本実施形態によれば、以上のようにしてデジタルアーキテクチャのフォーマット及びそれを用いた自律移動体制御システムを提供することができる。
図11(A)、(B)、図12で説明したように、前記フォーマットデータベース14-4には空間100の範囲に存在又は進入可能な物体の種別と時間制限に関する情報(空間情報)が過去から未来といった時系列に保管されている。又、前記空間情報は、変換情報保持装置14に通信可能に接続された外部センサなどから入力された情報に基づき更新され、変換情報保持装置14に接続可能な他の外部システムに情報共有されている。
これらの空間情報の1つとして、空間内の物体の種別情報がある。ここでの空間内の物体の種別情報は例えば道路における車道、歩道、自転車専用道路等、地図情報より取得可能な情報である。また他には車道におけるモビリティの進行方向や交通規制等の情報も同様に種別情報と定義することが出来る。更に後述するように空間自体に種別情報を定義することも出来る。
以下にフォーマットデータベース14-4への種別情報の格納について、フローチャートを用いて詳細を説明する。図14は、各装置がフォーマットデータベース14-4へ種別情報の格納を実行する処理を示すシーケンス図、図15は、図14の続きのシーケンス図、図16は、図15の続きのシーケンス図である。又、図17は図14と異なる手法による種別情報の格納を実行する処理を示すシーケンス図である。
尚、各装置内の制御部内のコンピュータがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって図14~図16、図17のシーケンスの各ステップの動作が行われる。
以下に固有識別子管理部14-2が管理する範囲において、地図情報より物体の種別情報を格納する方法について説明する。先ず初めに、システム制御装置10は、ステップS301で所定の固有識別子を緯度/経度/高度情報に変換する。ここで所定の固有識別子は前記フォーマット経路情報が示す範囲に限らず、変換情報保持装置14の固有識別子管理部14-2が管理する範囲の固有識別子である。
続いてシステム制御装置10は、ステップS302において、この緯度/経度/高度情報といった位置情報を経路決定装置13に送信する。経路決定装置13は、ステップS303において、受信した前記位置情報に基づいて当該位置情報における物体の種別情報を、地図情報管理部13-1が保存している地図情報より抽出する。ここでの物体の種別情報は例えば道路における車道、歩道、自転車専用道路等、地図情報より取得可能な情報でなる。
その後、ステップS304において、経路決定装置13は抽出した物体の種別情報をシステム制御装置10に送信する。ステップS305において、システム制御装置10は、送信された物体の種別情報を当該緯度/経度/高度情報の対応する固有識別子に紐づけて、ステップS306で変換情報保持装置14に送信する。変換情報保持装置14は、前記送信された固有識別子に対応する物体の種別情報をステップS307でフォーマットデータベース14-4に保管する。
ここではシステム制御装置10は所定の位置を起点とした空間を示す固有識別子を緯度/経度/高度情報に変換して、この緯度/経度/高度情報といった位置情報を経路決定装置13に送信している。そして、経路決定装置13は受信した前記位置情報に基づいて処理を行う例を説明した。しかし、これに限定されるものではなく他の手法も考えられる。
他の手法として、システム制御装置10は固有識別子を経路決定装置に送信し、経路決定装置13は受信した固有識別子に基づいて当該固有識別子が示す位置情報に基づいて処理を行うことも考えられる。即ち、空間情報が格納されている情報源から空間情報を取得する際に、空間の位置の指定に固有識別子を用いても良い。
以下に固有識別子管理部14-2が管理する範囲において、地図情報より物体の種別情報を格納する方法について図17を用いて説明する。
先ず初めに、システム制御装置10は、ステップS371で所定の固有識別子を経路決定装置13に送信する。経路決定装置13は、ステップS372において、受信した前記固有識別子を緯度/経度/高度情報に変換する。その後ステップS373において、前記緯度/経度/高度情報に基づいた位置情報における物体の種別情報を、地図情報管理部13-1が保存している地図情報より抽出する。
その後、ステップS374において、経路決定装置13は、抽出した物体の種別情報をシステム制御装置10に送信する。ステップS375において、システム制御装置10は、送信された物体の種別情報を変換情報保持装置14に送信する。変換情報保持装置14は、前記送信された固有識別子に対応する物体の種別情報をステップS376でフォーマットデータベース14-4に保管する。
尚、ここでは、所定の固有識別子を緯度/経度/高度情報に変換するという動作をシステム制御装置10や経路決定装置13が行うことを記載したが、これに限定されるものではない。例えば、この他にも固有識別子を緯度/経度/高度情報に変換する装置を設け、この装置が固有識別子と緯度/経度/高度情報との変換を行うようにしても良い。
このようにして固有識別子管理部14-2が管理する範囲において、地図情報管理部13-1が保存している地図情報より固有識別子に対応する物体の種別情報をフォーマットデータベース14-4に格納することが出来る。
次に、物体の種別情報を格納する別の手段として、センサノードが取得した情報に基づき物体の種別情報を格納する方法について説明する。センサノード15は、図4で説明したように、例えばロードサイドユニットのような映像監視システムなどの外部システムであり、情報記憶部(メモリ/HD)15-3にはセンサノード自身の設置されている位置情報が保管されている。
センサノード15は、検出部15-1の物体検出機能及び測距機能により、自身が検出可能なエリアに存在又は進入する物体の画像情報、特徴点情報、位置情報などの情報をステップS311で検出する。そして、ステップS312で検出情報を情報記憶部(メモリ/HD)15-3に保存する。
又、ステップS313でセンサノード15の制御部15-2はこの物体の画像情報、特徴点情報を元に、検出した物体の種別情報を判別し、ステップS314でその物体の種別情報と位置情報を紐づけて情報記憶部(メモリ/HD)15-3に保管する。
ステップS315において、センサノード15は、紐づかれた前記物体の種別情報と位置情報を変換情報保持装置14に送信する。そしてステップS316で変換情報保持装置14は、前記送信された位置情報に対応する固有識別子を判別し、その固有識別子に対応する物体の種別情報をフォーマットデータベース14-4に保管する。このようにして、センサノード15が検出した情報に基づき、固有識別子に対応する物体の種別情報をフォーマットデータベース14-4に格納することが出来る。
物体の種別情報を格納する手段として、地図情報やセンサノードが取得した情報に基づく方法について記載したがこれに限定されるものではない。例えば、別の手段として地上の状況を監視する人工衛星が取得した画像情報等を処理し、所定の空間における物体の種別情報を格納することもできる。
これら地図情報やセンサノード、人工衛星から取得する空間の情報は、空間の情報の取得可能範囲が夫々異なる。地図情報から空間の情報を取得する場合、例えば国土地理院が発行する国土地理院地図を基にすると、空間の情報として日本全域を網羅することが出来る。一方、人工衛星が取得した画像情報等に基づき空間の情報を取得する場合、人工衛星が取得した画像情報等の範囲の空間の情報を取得することが出来る。
つまり空間の情報の取得範囲は人工衛星の軌道に基づき、日本全域もしくは一部分となる。又、センサノードが取得した情報に基づき空間の情報を取得する場合、センサノードの検知エリアの空間の情報を取得することが出来る。
センサノードとして例えばロードサイドユニットのような映像監視システムを使用する場合、空間の情報を取得できる範囲はロードサイドユニットの前方数十~数百メートル程度となる。このように空間の情報の取得可能範囲は取得可能範囲が広い順に、地図情報>人工衛星>センサノードとなることが考えられる。
またこれら地図情報やセンサノード、人工衛星から取得する空間の情報は、空間の情報の更新可能頻度が異なる。地図情報から空間の情報を取得する場合、地図情報の更新頻度は一般的に数日~数年程度であるため、空間の情報の更新可能頻度もこれに準ずる。
一方、人工衛星が取得した画像情報等に基づき空間の情報を取得する場合、人工衛星の軌道に基づき所定の空間の情報の更新頻度が決定され、一般的に夫々の所定の空間の情報の更新頻度は数時間から数日程度である。
又、センサノードが取得した情報に基づき空間の情報を取得する場合、センサノードとして例えばロードサイドユニットのような映像監視システムを使用すると、更新頻度はシステムの処理速度に依存する。この場合の空間の情報の更新可能頻度は一般的に数秒程度となる。このように空間の情報の更新可能頻度は頻度の高い順に、センサノード>人工衛星>地図情報となることが考えられる。
尚、空間に物体が定常的に存在しない場合、即ち空間に物体が進入する場合の種別情報について以下に説明する。図11(A)、図11(B)を用いて前述したように本実施形態のフォーマットは地球の空間を緯度/経度/高さを起点とした範囲によって決定される分割空間に分割し、夫々の空間に固有識別子を付加して管理可能とするものである。図11(B)で示すような3次元の空間100の具体例として図18に示すような車道上の空間の例を用いて説明する。
図18は車道上における空間の例を示す斜視図であり、夫々の空間を例えば空間700-11、700-12、700-13、700-21、700-22、700-23とする。又、車道上を走る自動車を自動車700-3で示す。図14~図16で説明した制御により、図18における空間700-11、700-12、700-13の種別情報は車道と定義される。
一方、図18に示すように、自動車700-3は車道上の空間700-11、700-12のみならず、空間700-11の上部である空間700-21、空間700-12上部である空間700-22の領域を進む。このように空間に物体が定常的に存在しない場合、即ち空間に物体が進入する場合においても、その空間の種別情報を定義することが望ましい。
次に図15に示すフローチャートを用いて、空間の種別情報を格納する方法について記載する。上述のように、変換情報保持装置14内のフォーマットデータベース14-4には固有識別子に対応した物体の種別情報が格納されている。ステップS321において、制御部14-3は、格納されたフォーマットデータベース14-4内の所定の固有識別子における物体の種別情報に基づき、その種別情報を上方に隣接する空間に対応する固有識別子にコピーする必要があるか否かを判断する。
そして、必要があると判断された場合には、ステップS322において、コピー先の固有識別子の範囲を算出する。その後、ステップS323において、制御部14-3は前記所定の固有識別子における物体の種別情報を、ステップS322で算出したコピー先の固有識別子におけるフォーマットデータベース14-4の種別情報にコピーする。
具体例を示すと、図18に示すように、フォーマットデータベース14-4内の1つの固有識別子が示す空間700-11の種別情報が車道と定義されている場合、その上方に隣接する空間700-21の種別情報に空間700-11の種別情報をコピーする。この時、種別情報のコピー先の範囲は種別情報が車道の場合、例えば貨物自動車の最大高さ(4.3メートル)を鑑みて上方5メートル程度とする。例えば1空間のサイズが0.5メートル立方である場合、上方9空間分の空間に種別情報をコピーする。
また別の方法として、センサノードが取得した情報に基づき空間の種別情報を格納しても良い。前述のステップS311~ステップS314で説明したように、センサノードが取得した情報に基づき、物体の種別情報と位置情報が紐づけられて情報記憶部(メモリ/HD)15-3に保管される。更にステップS325において、当該物体の周囲の空間について物体の種別情報をコピーする必要があるか否かを判断し、必要であればステップS326においてコピー先の位置情報の範囲を算出する。
その後、ステップS327においてセンサノード15は紐づかれた前記物体の種別情報と位置情報を変換情報保持装置14に送信する。変換情報保持装置14は、前記送信された位置情報に対応する固有識別子を判別し、その固有識別子に対応する物体の種別情報をステップS328でフォーマットデータベース14-4に保管する。
尚、ここでは種別情報を上方の空間にコピーするという動作について説明したが、これに限定されるものではなく、左右や下方の空間にコピーする場合も考えられる。このように、本実施形態においては、空間情報に基づき、隣接する空間の空間情報を共通化している。又、緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する情報を紐づけて設定することで、自動車等が存在又は進入する車道の空間にドローン等といった別の種別の飛行体が進入するのを防止することが出来る。
更に、空間においては空間内を移動可能な物体の移動可能方向に制限が設けられる場合がある。図19は片側一車線の車道及びその空間を上方より鳥瞰した例を示す図であり、便宜上、車道上のみの空間を示す。図示するように、例えば北方向と南方向に走行可能な片側一車線の車道を自動車701-3、701-4が夫々北方向と南方向に走行可能な状態となっている。
ここで、空間701-11、701-12、701-13、701-14は図に矢印で示す北方向、空間701-21、702-22、702-23、702-24は図に矢印で示す南方向に移動可能方向が定義されている。このように、空間内の種別情報の1つとして空間内を移動可能な方向の情報(移動方向制限情報)があり、以降この空間内を移動可能な方向の情報をベクトル情報と定義する。
ベクトル情報を設定するフローを、図16を用いて説明する。
先ず初めに、ステップS331で、システム制御装置10は、所定の固有識別子を緯度/経度/高度情報に変換する。続いてステップS332で、システム制御装置10は、この緯度/経度/高度情報といった位置情報を経路決定装置13に送信する。ステップS333で、経路決定装置13は、受信した前記位置情報に基づいて当該位置情報におけるベクトル情報を、地図情報管理部13-1が保存している地図情報より抽出する。
先ず初めに、ステップS331で、システム制御装置10は、所定の固有識別子を緯度/経度/高度情報に変換する。続いてステップS332で、システム制御装置10は、この緯度/経度/高度情報といった位置情報を経路決定装置13に送信する。ステップS333で、経路決定装置13は、受信した前記位置情報に基づいて当該位置情報におけるベクトル情報を、地図情報管理部13-1が保存している地図情報より抽出する。
ここでの空間のベクトル情報は例えば道路における車道の進行方向等であり、例えば北を基準とし東を90°、南を180°、西を270°とするような方法で定義される。更には上下方向のベクトル情報も含ませることが出来る。その後、ステップS334で、経路決定装置13は抽出した空間のベクトル情報をシステム制御装置10に送信する。
ステップS335において、システム制御装置10は、送信された空間のベクトル情報を当該緯度/経度/高度情報の対応する固有識別子に紐づけて、ステップS336で変換情報保持装置14に送信する。変換情報保持装置14は、ステップS337で、前記送信された固有識別子に対応する空間のベクトル情報をフォーマットデータベース14-4に保管する。このようにして、地図情報より固有識別子に対応する空間のベクトル情報をフォーマットデータベース14-4に格納することが出来る。
尚、空間内の物体の種別情報が時間に応じて変化する場合がある。図20は、道路上の空間702の例を示す斜視図であり、図20では道路に時間帯通行規制が設けられ、7時30分から8時30分は車両が進入禁止になり歩道となる道路を示している。ここで、図20に示す空間702-11、702-12は時間帯により種別情報が変化する。
尚、時間に応じて種別情報が変化する場合以外にも、時間に応じて、移動可能方向に関する制限が変わる場合や、時間に応じて単に進入禁止となる場合などがある。即ち、空間に対して時間制限に関する情報が付随する場合がある。
このように、空間に時間制限に関する情報を設定するフローの例を、図16を用いて説明する。先ず初めに、ステップS341でシステム制御装置10は、所定の固有識別子を緯度/経度/高度情報に変換する。続いてステップS342でシステム制御装置10は、この緯度/経度/高度情報といった位置情報を経路決定装置13に送信する。
ステップS343において、経路決定装置13は、受信した前記位置情報に基づいて当該位置情報における時間に応じた物体の種別情報を、地図情報管理部13-1が保存している地図情報より抽出する。
この時間に応じた物体の種別情報を時間種別情報とする。ここでの時間種別情報は例えば道路における車道、歩道など、時間によって変化する状態を地図情報より取得可能な情報となる。その後、ステップS344において、経路決定装置13は抽出した時間種別情報をシステム制御装置10に送信する。
システム制御装置10は、ステップS345で、送信された時間種別情報を、当該緯度/経度/高度情報の対応する固有識別子に紐づけて、ステップS346で変換情報保持装置14に送信する。変換情報保持装置14は、ステップS347で前記送信された固有識別子に対応する時間種別情報をフォーマットデータベース14-4に保管する。
以上説明したように、本実施形態においては、空間情報は、前記空間における移動方向制限又は時間制限に関する情報の少なくとも1つを含む。尚、上記においては、フォーマットデータベース14-4内の所定の固有識別子における物体及び空間の種別情報等の格納について記載したが、この情報は適切なタイミングで更新される必要がある。
例えば、ステップS311~ステップS316のような動作では、センサノード15が検出した物体の存在状態に変化があった場合に物体の種別情報が更新される。またステップS301~ステップS307のような、地図情報に基づく物体の種別情報の格納のための動作も地図情報管理部13-1が管理する地図情報が更新された際に、更新された空間における種別情報が更新されるようにすることが望ましい。
又、図11、図12に示すような空間における種別情報の処理や、ステップS331~ステップS337のような空間における移動可能方向の格納動作も、地図情報が更新された際に、更新された空間における種別情報が更新されるようにすることが望ましい。更に又、ステップS341~ステップS347のような時間制限に関する情報の格納動作も、地図情報が更新された際に、更新された空間における種別情報が更新されるようにすることが望ましい。
空間における種別情報の更新について上記で1例を記載したが、これに限定されるものではない。前述の通り空間の情報の情報源は地図情報のほかにセンサノード、人工衛星等複数の手段が考えられる。空間の情報の更新可能頻度は頻度の高い順に、センサノード>人工衛星>地図情報となることが考えられるため、所定の空間で望ましい更新頻度に応じて、空間の情報の情報源を決定するということも考えられる。即ち、情報源における情報の更新頻度により空間情報を取得する情報源を決定しても良い。
例えば交通量の多い交差点の空間における種別情報は更新可能頻度の高いセンサノードから取得し、建物が多いエリアで空間の情報の変化が乏しい空間における種別情報は人工衛星や地図情報から取得するということも考えられる。即ち、緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間の位置に基づいて空間情報を取得する情報源を決定しても良い。
又、空間における種別情報の更新を鑑みた時に空間の情報の取得可能範囲に応じて、空間の情報の情報源を決定するということも考えられる。例えば、センサノードが配置されている交差点近傍の種別情報はセンサノードから情報を取得し、その他のエリアは人工衛星や地図情報から取得するということも考えられる。即ち、空間情報は、2つ以上の情報源より取得しても良い。
又、所定の空間においてその空間の情報の情報源を限定する必要は無い。例えば所定の空間における種別情報の更新において、地図情報を元に一か月毎に行うとともに、人工衛星が取得した情報を元に数時間毎に行うようにしても良い。このように空間の情報の更新可能頻度や取得可能範囲に応じて適切に空間の情報の情報源を決定することで、適切に空間における種別情報を更新することが出来る。
尚、自律移動体制御システムにおける自律移動体の移動経路を示すフォーマット経路情報の作成は、ステップS211~ステップS214で説明した通りである。ここで生成されたフォーマット経路情報における各固有識別子の種別情報と自律移動体12のモビリティ形式(種別情報)から自律移動体が動作可能かの確認を行うためのシーケンスについて図21を用いて説明する。
図21は、種別情報とモビリティ形式から移動可否を判断する処理例を示すシーケンス図である。尚、システム制御装置10内の制御部内のコンピュータがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって図21のフローチャートの各ステップの動作が行われる。
先ず初めにステップS351において、システム制御装置10は自律移動体12のモビリティ形式(種別情報)を情報記憶部12-4より取得する。続いて、システム制御装置10はステップS352において、作成されたフォーマット経路情報の各固有識別子の各種別情報を変換情報保持装置14のフォーマットデータベース14-4より取得する。
その後、ステップS353において、システム制御装置10は、自律移動体12のモビリティ形式(種別情報)と各固有識別子の各種別情報により、自律移動体12が各固有識別子の示す各空間を移動可能か否か判断する。
例えば自律移動体12が自動車である場合、固有識別子の種別情報が車道である場合は移動可能と判断し、固有識別子の種別情報が歩道である場合は移動不可と判断する。又、例えば、フォーマット経路情報が示す各空間における自律移動体12の移動方向に対して、固有識別子のベクトル情報が合致するか否か等を判断しても良い。一方通行路における進行方向規制情報に対して自律移動体12の移動方向が合致するか否か等という判断をするようにしても良い。
ステップS353で移動可能でないと判断された場合、ステップS354で再度経路情報を取得する。即ち、ステップS203~ステップS209で説明したような経路設定を再度行う。その後、ステップS353に戻り、生成されたフォーマット経路情報に基づき、自律移動体12が各固有識別子の示す各空間を移動可能か否か再び判断する。
ステップS353ですべての各固有識別子を移動可能と判断された場合、システム制御装置10はステップS355においてフォーマット経路情報を自律移動体12に割り当てられた固有識別番号に紐づけて保管する。
自律移動体12は所定時間間隔で、自身の前記固有識別番号をネットワークを介して監視(以下、ポーリング)しており、ステップS356において、紐づけられたデータをダウンロードする。自律移動体12は、更にステップS357において前記フォーマット経路情報の各固有識別子の緯度/経度情報を基に、自身が作成したサイバー空間の3次元マップに経路情報として反映する。即ち、移動体は、空間情報に基づき、3次元マップを生成する。
次に、自律移動体12が空間の種別情報を3次元マップに反映する方法について図22を用いて以下に記載する。図22は、種別情報を取得する処理を説明するシーケンス図である。尚、各装置内の制御部内のコンピュータがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって図22のシーケンスの各ステップの動作が行われる。
初めに、ステップS361において、自律移動体12の制御部12-2は、検出部12-1に搭載されるGPSなどの自己位置検出機能及び地磁気センサなどの方向検出機能により、現在の自己位置及び進行方向を算出する。続いてステップS362において、算出した自己位置及び進行方向により、移動予定先の位置情報を演算する。これを移動予定位置情報とする。
自律移動体12は、ステップS363において、所定間隔でこの移動予定位置情報をシステム制御装置10に送信する。システム制御装置10は、ステップS364において、送信された移動予定位置情報を当該緯度/経度/高度情報の対応する固有識別子に紐づけて、ステップS365において、変換情報保持装置14に送信する。
変換情報保持装置14は、ステップS366において、前記送信された固有識別子に対応する物体の種別情報(空間に存在又は進入可能な物体の種別の情報)をフォーマットデータベース14-4より取得する。そして、ステップS367において、システム制御装置10に物体の種別情報を送信する。又、ステップS368において、システム制御装置は受け取った物体の種別情報を自律移動体12に送信する。
自律移動体12はステップS369において、移動予定位置情報に応じた物体の種別情報を自己のサイバー空間の3次元マップに反映し、ステップS370において、物体の種別情報に応じて経路情報を修正する。
尚、上述の実施形態においては自律移動体に制御システムを適用した例について説明した。しかし、本実施形態の移動体は、AGV(Automatic Guided Vehicle)やAMR(Autonomous Mobile Robot)などの自律移動体に限らない。
例えば自動車、列車、船舶、飛行機、ロボット、ドローンなどの移動をする移動装置であればどのようなものであっても良い。又、本実施形態の制御システムは一部がそれらの移動体に搭載されていても良いし、搭載されていなくても良い。又、移動体をリモートでコントロールする場合にも本実施形態を適用することができる。尚、本実施形態は、以下の構成の組み合わせを含む。
(構成1)緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化するフォーマット化手段と、前記フォーマット化手段から取得した前記空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成する制御手段と、を有することを特徴とする制御システム。
(構成2)緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化したデータベースから、前記空間情報を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得した前記空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成する制御手段と、を有することを特徴とする制御システム。
(構成3)前記空間情報は、前記空間における移動方向制限又は時間制限に関する情報の少なくとも1つを含むことを特徴とする構成1又は2に記載の制御システム。
(構成4)前記経路情報を表示するための表示手段を有することを特徴とする構成1~3のいずれか1つに記載の制御システム。
(構成5)前記移動体の少なくとも出発地と到着地を入力するためのユーザインターフェースを有することを特徴とする構成1~4のいずれか1つに記載の制御システム。
(構成6)前記移動体は、前記空間情報に基づき、3次元マップを生成することを特徴とする構成1~5のいずれか1つに記載の制御システム。
(構成7)前記移動体の移動に伴い、外部センサからの情報に基づき、前記空間情報を更新する更新手段を有することを特徴とする構成1~6のいずれか1つに記載の制御システム。
(構成8)前記制御手段は、前記空間情報に基づきコストマップを生成することを特徴とする構成1~7のいずれか1つに記載の制御システム。
(構成9)前記移動体は、前記コストマップに基づき移動制御を行うことを特徴とする構成8に記載の制御システム。
(構成10)前記制御手段は、前記空間情報に基づき、隣接する前記空間の前記空間情報を共通化することを特徴とする構成1~9のいずれか1つに記載の制御システム。
(構成11)前記空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化する際において、
前記空間情報が格納されている情報源から前記空間情報を取得する際に、前記空間の位置の指定に固有識別子を用いることを特徴とする構成1~10のいずれか1つに記載の制御システム。
前記空間情報が格納されている情報源から前記空間情報を取得する際に、前記空間の位置の指定に固有識別子を用いることを特徴とする構成1~10のいずれか1つに記載の制御システム。
(構成12)前記空間情報は、2つ以上の情報源より取得することを特徴とする構成1~11のいずれか1つに記載の制御システム。
(構成13)前記情報源における情報の更新頻度により前記空間情報を取得する前記情報源を決定することを特徴とする構成1~12のいずれか1つに記載の制御システム。
(構成14)緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間の位置に基づいて前記空間情報を取得する情報源を決定することを特徴とする構成1~13のいずれか1つに記載の制御システム。
(方法1)緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化するフォーマット化ステップと、前記フォーマット化ステップから取得した前記空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成する制御ステップと、を有することを特徴とする制御方法。
(方法2)緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化して保存したデータベースから、前記空間情報を取得する取得ステップと、前記取得ステップによって取得した前記空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成する制御ステップと、を有することを特徴とする制御方法。
(プログラム)構成1~14のいずれか1つに記載の制御システムの各手段の動作を制御するためのコンピュータプログラム。
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
尚、上記実施形態における制御の一部又は全部を上述した実施形態の機能を実現するコンピュータプログラムをネットワーク又は各種記憶媒体を介して制御システム等に供給するようにしても良い。そしてその制御システム等におけるコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行するようにしても良い。その場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。
10:システム制御装置
11:ユーザインターフェース
12:自律移動体
13:経路決定装置
14:変換情報保持装置
15:センサノード
16:インターネット
11:ユーザインターフェース
12:自律移動体
13:経路決定装置
14:変換情報保持装置
15:センサノード
16:インターネット
Claims (17)
- 緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化するフォーマット化手段と、
前記フォーマット化手段から取得した前記空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成する制御手段と、を有することを特徴とする制御システム。 - 緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化したデータベースから、前記空間情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得した前記空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成する制御手段と、を有することを特徴とする制御システム。 - 前記空間情報は、前記空間における移動方向制限又は時間制限に関する情報の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
- 前記経路情報を表示するための表示手段を有することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
- 前記移動体の少なくとも出発地と到着地を入力するためのユーザインターフェースを有することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
- 前記移動体は、前記空間情報に基づき、3次元マップを生成することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
- 前記移動体の移動に伴い、外部センサからの情報に基づき、前記空間情報を更新する更新手段を有することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
- 前記制御手段は、前記空間情報に基づきコストマップを生成することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
- 前記移動体は、前記コストマップに基づき移動制御を行うことを特徴とする請求項8に記載の制御システム。
- 前記制御手段は、前記空間情報に基づき、隣接する前記空間の前記空間情報を共通化することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
- 前記空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化する際において、
前記空間情報が格納されている情報源から前記空間情報を取得する際に、前記空間の位置の指定に固有識別子を用いることを特徴とする請求項1に記載の制御システム。 - 前記空間情報は、2つ以上の情報源より取得することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
- 前記情報源における情報の更新頻度により前記空間情報を取得する前記情報源を決定することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
- 緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間の位置に基づいて前記空間情報を取得する情報源を決定することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
- 緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化するフォーマット化ステップと、
前記フォーマット化ステップから取得した前記空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成する制御ステップと、を有することを特徴とする制御方法。 - 緯度/経度/高さによって定義される3次元の空間に存在又は進入可能な物体の種別に関する空間情報を固有識別子と関連付けてフォーマット化して保存したデータベースから、前記空間情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップによって取得した前記空間情報と、移動体の種別情報に基づき前記移動体の移動経路に関する経路情報を生成する制御ステップと、を有することを特徴とする制御方法。 - 請求項1~14のいずれか1項に記載の制御システムの各手段の動作を制御するためのコンピュータプログラム。
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