JP4978099B2 - Self-position estimation device - Google Patents
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Description
本発明は、自己位置を推定する自己位置推定装置に関する。 The present invention relates to a self-position estimation apparatus that estimates a self-position.
従来、走行路を移動する移動体に搭載されて当該移動体の自己位置を推定する技術として、下記の特許文献1及び特許文献2に示すようなものがある。特許文献1に記載の移動体の自己位置同定装置は、走行路(道路)脇に設置された標識、信号機、電柱等をランドマークとし、ランドマークを撮像する撮像手段と、実際のランドマークの位置及び種類の情報が予め記述された地図データを保持する地図データ記憶手段とを備えている。この移動体の自己位置同定装置では、撮像手段によって撮像された画像からランドマーク像を抽出してランドマークの位置及び種類を認識し、この認識されたランドマークの位置及び種類と、地図データ記憶手段に記憶された地図データとを照合して、移動体の自己位置を同定している。
Conventionally, as a technique for estimating a self-position of a moving body that is mounted on a moving body that moves on a traveling path, there are those shown in
また、特許文献2に記載の無人車の誘導システムでは、予め配置されたランドマークを一対のカメラによって撮影し、撮影されたランドマークに対する無人車(移動体)の位置を求めると共に、撮影されたランドマークを参照パターンと照合することにより絶対座標系でのランドマークの位置を定めて、無人車の位置を定めている。この無人車の誘導システムでは、複数のランドマークを識別するために、各ランドマークに固有のパターンを設けている。
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来技術では、道路標識等の固定物をランドマークとして移動体の自己位置を定めているため、道路標識のような共通する固定物が少ない環境(例えば、屋内)において、移動体の自己位置を推定することは困難であった。
However, in the prior art described in the above-mentioned
また、上記特許文献2に記載の従来技術では、固有のパターンを設けたランドマークに基づいて、移動体の自己位置を定めているため、予め所定の位置にランドマークを配置する必要があった。また、正確な位置を求めるためには、多くのランドマークを設置する必要があった。しかし、人間が生活する実環境(例えば、室内)において、固定的ランドマークを数多く設置することは困難であった。 Further, in the prior art described in Patent Document 2, the self-position of the moving body is determined based on the landmark provided with the unique pattern, and therefore it is necessary to previously arrange the landmark at a predetermined position. . In addition, in order to obtain an accurate position, it is necessary to install many landmarks. However, it has been difficult to install many fixed landmarks in an actual environment (for example, indoors) where people live.
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、移動する虞のあるランドマークを用いた場合でも、自己位置を推定することが可能な自己位置推定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a self-position estimation device capable of estimating the self-position even when a landmark that may move is used. With the goal.
本発明による自己位置推定装置は、ランドマーク配置情報データを参照して自己位置を推定する自己位置推定装置であって、ランドマークを前記ランドマーク配置情報データと照合する照合手段と、照合手段によって照合できたランドマークを用いて自己位置を推定する自己位置推定手段とを備え、自己位置推定手段は、信頼度の低いランドマークより信頼度の高いランドマークの影響度を大きくして、自己位置を推定することを特徴としている。 A self-position estimation apparatus according to the present invention is a self-position estimation apparatus that estimates a self-position by referring to landmark arrangement information data, and includes a collation means that collates a landmark with the landmark arrangement information data, and a collation means. Self-position estimation means for estimating the self-position using the landmarks that can be collated, and the self-position estimation means increases the influence of the landmark with higher reliability than the landmark with low reliability, It is characterized by estimating.
このような自己位置推定装置では、ランドマークをランドマーク配置情報データと照合する照合手段と、照合できたランドマークを用いて自己位置を推定する自己位置推定手段とを備えている。自己位置推定手段は、自己位置を推定する際に、信頼度の低いランドマークより信頼度の高いランドマークの影響度を大きくする。これにより、信頼度の低いランドマークの影響を小さくして、位置推定を行うので、移動する虞のある対象物でも、信頼度を低くしてランドマークとして用いることができる。その結果、ランドマークとして固定物を予め設置する必要がなく、ランドマークとしての固定物が少ない環境であっても、自己位置を推定することが可能となる。特に、環境が変化し易い生活環境等において、自己位置を推定する際に有効である。また、信頼度の高いランドマークの影響度を大きくして自己位置推定を行うので、位置精度の向上を図ることができる。また、従前の技術では、移動した物体を検出した場合、移動した物体をランドマークとして採用せずに除外していた。そのため、位置推定に用いるランドマークが減ってしまい、位置精度が低下する虞があった。しかし、移動した対象物であっても、信頼度を低くしてランドマークとして用いることで、位置推定に用いるランドマークの数を十分に確保することができる。その結果、位置精度の低下を防止することができる。なお、ここでいう「ランドマーク」とは、位置推定において目印になるものであり、例えば、実環境に存在する物体自体、物体の任意の点を含むものである。この「ランドマーク」は、移動可能な物体や移動可能な物体の任意の点でもよく、固定物や固定物の任意の点でもよい。また、ここでいう「ランドマークの信頼度」とは、自己位置を推定する際に、有効なランドマークであるかを示す指標となるものである。 Such a self-position estimation apparatus includes collation means for collating the landmark with the landmark arrangement information data, and self-position estimation means for estimating the self-position using the landmark that has been collated. The self-position estimating means increases the influence degree of the landmark having the higher reliability than the landmark having the lower reliability when estimating the self-position. Thereby, since the position estimation is performed by reducing the influence of a landmark having low reliability, even an object that is likely to move can be used as a landmark with low reliability. As a result, it is not necessary to previously install a fixed object as a landmark, and the self position can be estimated even in an environment where there are few fixed objects as landmarks. This is particularly effective in estimating the self-location in a living environment where the environment is likely to change. In addition, since the self-position estimation is performed by increasing the influence degree of the landmark having high reliability, the position accuracy can be improved. Further, in the conventional technology, when a moved object is detected, the moved object is excluded without being adopted as a landmark. For this reason, the landmarks used for position estimation are reduced, and the position accuracy may be lowered. However, even if the object is moved, the number of landmarks used for position estimation can be sufficiently secured by using the landmarks with low reliability. As a result, it is possible to prevent a decrease in position accuracy. Note that the “landmark” here is a mark in position estimation, and includes, for example, the object itself existing in the real environment or an arbitrary point of the object. The “landmark” may be a movable object, an arbitrary point of the movable object, a fixed object, or an arbitrary point of the fixed object. The “landmark reliability” here is an index indicating whether the landmark is an effective landmark when estimating the self-position.
ここで、ランドマークの信頼度は、移動する可能性が高いランドマークより、移動する可能性が低いランドマークのほうが、高く評価されることが好ましい。これにより、移動する可能性の低いランドマークの影響を大きくし移動する可能性の高いランドマークの影響を小さくして自己位置の推定を行うので、位置精度の向上を図ることができる。 Here, it is preferable that the landmark reliability with a low possibility of movement is evaluated higher than the landmark with a high possibility of movement. As a result, the influence of the landmark having a low possibility of movement is increased and the influence of the landmark having a high possibility of movement is reduced to estimate the self position, so that the position accuracy can be improved.
また、ランドマークを検出する検出手段を更に備え、ランドマークの信頼度は、検出手段によって検出し難いランドマークより、検出手段によって検出し易いランドマークのほうが、高く評価されることが好ましい。検出手段の特性、ランドマークの色、柄、形状等により、同じランドマークを安定して検出できる場合と安定して検出できない場合がある。安定して検出できるランドマークの影響を大きくして安定して検出できないランドマークの影響を小さくして自己位置を推定するので、位置精度の向上を図ることができる。 In addition, it is preferable that a detection unit for detecting the landmark is further provided, and the landmark reliability that is easy to detect by the detection unit is evaluated higher than the landmark that is difficult to detect by the detection unit. Depending on the characteristics of the detection means, the color, pattern, shape, etc. of the landmark, the same landmark may be detected stably or may not be detected stably. Since the influence of the landmark that can be detected stably is increased and the influence of the landmark that cannot be detected stably is reduced to estimate the self-position, it is possible to improve the position accuracy.
また、位置検出精度が異なる複数種類の検出手段を備え、ランドマークの信頼度は、位置検出精度の低い検出手段によって検出されたランドマークより、位置検出精度の高い検出手段によって検出されたランドマークのほうが、高く評価されることが好ましい。例えばカメラ、レーザレンジファインダ、RFIDタグリーダ等の複数種類の検出手段を併用する場合、検出手段の種類によってランドマークの位置検出精度が異なる。位置検出精度の高い検出手段によって検出されたランドマークの影響を大きくして位置検出精度の低い検出手段によって検出されたランドマークの影響を小さくして自己位置を推定するので、位置精度の向上を図ることができる。 In addition, a plurality of types of detection means with different position detection accuracy are provided, and the landmark reliability is higher than the landmark detected by the detection means with lower position detection accuracy than the landmark detected by the detection means with higher position detection accuracy. It is preferable that is highly evaluated. For example, when a plurality of types of detection means such as a camera, a laser range finder, and an RFID tag reader are used in combination, the landmark position detection accuracy differs depending on the type of detection means. Since the influence of the landmark detected by the detection means with high position detection accuracy is increased and the influence of the landmark detected by the detection means with low position detection accuracy is reduced to estimate the self position, the position accuracy is improved. You can plan.
また、ランドマークの信頼度は、移動したランドマークより、移動しなかったランドマークのほうが、高く評価されることが好ましい。これにより、ランドマークが移動した実績に応じて信頼度を変化させることができる。また、移動しなかったランドマークの影響を大きくし移動したランドマークの影響を小さくして自己位置を推定することができるので、位置精度の向上を図ることができる。 In addition, the landmark reliability is preferably evaluated more highly for a landmark that has not moved than for a landmark that has moved. Thereby, reliability can be changed according to the track record which the landmark moved. In addition, since the influence of the landmark that has not moved can be increased and the influence of the landmark that has moved can be reduced to estimate the self-position, the position accuracy can be improved.
また、ランドマークの信頼度は、ランドマークの属する種類に応じて評価されることが好ましい。これにより、初めて検出されたランドマークについて、ランドマークの属する種類に応じて、同じ種類のランドマークの信頼度を適用することができる。例えば、検出された対象物がコップである場合、過去に検出された別のコップの信頼度を引き継ぐことができる。 The reliability of the landmark is preferably evaluated according to the type to which the landmark belongs. Thereby, the reliability of the same kind of landmark can be applied to the landmark detected for the first time according to the kind to which the landmark belongs. For example, when the detected object is a cup, the reliability of another cup detected in the past can be taken over.
また、ランドマークの信頼度は、ランドマークが存在する場所に応じて評価されることが好ましい。例えば、特定の領域内(場所)に存在する複数のランドマークが、頻繁に移動している場合、この領域内のランドマークは、移動し易いものと判定することができるため、ランドマークの信頼度を低くする。これにより、この領域内に存在するランドマークの影響を小さくして自己位置を推定することができる。その結果、位置精度の向上を図ることができる。また、特定の領域内に存在する複数のランドマークが、一定時間動かない場合、この領域内のランドマークは、移動し難いものと判定することができるため、ランドマーク情報の信頼度を高くする。これにより、この領域内に存在するランドマークの影響を大きくして自己位置を推定することができる。その結果、位置精度の向上を図ることができる。 The reliability of the landmark is preferably evaluated according to the place where the landmark exists. For example, if a plurality of landmarks existing in a specific area (location) are frequently moved, it can be determined that the landmarks in this area are easy to move. Reduce the degree. Thereby, the influence of the landmark which exists in this area | region can be made small, and a self-position can be estimated. As a result, position accuracy can be improved. In addition, when a plurality of landmarks existing in a specific area do not move for a certain period of time, it is possible to determine that the landmarks in this area are difficult to move, so the reliability of the landmark information is increased. . Thereby, the influence of the landmark which exists in this area | region can be enlarged, and a self-position can be estimated. As a result, position accuracy can be improved.
また、ランドマークの信頼度を評価する評価手段を更に備えることが好ましい。これにより、実環境の変化に合わせて、ランドマークの信頼度を評価することができるので、実環境の変化に対応したランドマークを用いて、自己位置を推定することができ、位置精度の向上を図ることができる。 Moreover, it is preferable to further include an evaluation means for evaluating the reliability of the landmark. As a result, the reliability of landmarks can be evaluated in accordance with changes in the actual environment, so that self-location can be estimated using landmarks that correspond to changes in the actual environment, and location accuracy can be improved. Can be achieved.
また、ランドマークの信頼度に関する情報を予め記憶した信頼度情報記憶手段を備えることが好ましい。予め記憶されたランドマークの信頼度に関する情報を用いることで、位置推定の際の処理速度を向上させることができる。 In addition, it is preferable that a reliability information storage unit that stores in advance information on the reliability of the landmark is provided. By using information on the reliability of landmarks stored in advance, the processing speed for position estimation can be improved.
本発明の自己位置推定装置によれば、固定の対象物だけでなく移動する可能性のある対象物もランドマークとして利用して、自己位置を推定することができると共に、位置推定精度の向上を図ることができる。 According to the self-position estimation device of the present invention, not only a fixed object but also an object that may move can be used as a landmark to estimate the self-position and improve the position estimation accuracy. Can be planned.
以下、本発明による自己位置推定装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a self-position estimation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本発明の自己位置推定装置は、例えば人間の生活環境中で移動可能なロボット等の移動体に搭載され、移動体の自己位置を推定するものである。この自己位置推定装置は、対象物を検出し、検出された対象物をランドマークとして、ランドマークと地図データ(ランドマーク配置情報データ)とを照合し、照合できたランドマークに基づいて、移動体の自己位置を推定する。地図データは、ランドマークの絶対的な位置及び特徴に関する情報を含むものであり、ランドマークの絶対的な位置とは、任意の点(例えば、部屋の角)を基準(0,0,0)とした位置である。第1実施形態として、地図作成機能、地図更新機能(詳しくは後述する)を備えない自己位置推定装置、第2実施形態として、地図作成機能、地図更新機能を備える自己位置推定装置について説明する。なお、ここでいう「ランドマーク」とは、位置推定において目印になるものであり、実環境に存在する物体、この物体の任意の点を含むものである。この「ランドマーク」は、移動可能な物体及び移動可能な物体の任意の点でもよく、固定物及び固定物の任意の点でもよい。 The self-position estimation apparatus of the present invention is mounted on a moving body such as a robot that can move in a human living environment, for example, and estimates the self-position of the moving body. This self-position estimation device detects an object, collates a landmark with map data (landmark arrangement information data) using the detected object as a landmark, and moves based on the landmark that can be collated. Estimate the body's self-position. The map data includes information on the absolute position and characteristics of the landmark. The absolute position of the landmark is based on an arbitrary point (for example, a corner of the room) (0, 0, 0). This is the position. As a first embodiment, a self-position estimation apparatus that does not include a map creation function and a map update function (details will be described later), and a self-position estimation apparatus that includes a map creation function and a map update function will be described as a second embodiment. The “landmark” here is a mark in position estimation, and includes an object existing in the real environment and an arbitrary point of this object. The “landmark” may be a movable object and an arbitrary point of the movable object, or may be a fixed object and an arbitrary point of the fixed object.
まず、第1実施形態の自己位置推定装置について、図1〜図6を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る自己位置推定装置を示すシステム構成図である。図1に示す自己位置推定装置1は、ランドマークとして用いられる対象物を検出する複数のランドマーク検出センサ2と、位置推定処理を実行する位置推定用電子制御ユニット(以下、位置推定用ECUという)3とを備えている。
First, the self-position estimation apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a system configuration diagram showing a self-position estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention. A self-
ランドマーク検出センサ2は、実環境からランドマークを抽出するためのデータ(例えば、画像データ)を検出するものである。自己位置推定装置1は、複数のランドマーク検出センサ2として、ステレオカメラ(以下、カメラという)、レーザレンジファインダ、RFIDタグリーダ等を備えている。本発明の検出手段は、ランドマーク検出センサ2及び後述するランドマーク抽出部6によって構成され、ランドマーク検出センサ2によって、「ランドマークを抽出するためのデータ」を検出し、ランドマーク抽出部6によって、ランドマークを抽出する。
The landmark detection sensor 2 detects data (for example, image data) for extracting a landmark from the real environment. The self-
ランドマーク検出センサ2によって検出される「ランドマークを抽出するためのデータ」とは、ランドマークの特徴に関する情報(特徴量)、ランドマークの位置(ランドマークと移動体との相対的な位置)に関する情報である。なお、ここでいう「ランドマークの特徴に関する情報(特徴量)」とは、ランドマークの種別を識別可能な情報である。例えば、カメラによって画像を撮像した場合、対象物の輪郭や絵柄等が、「ランドマークの特徴に関する情報」となる。この輪郭や絵柄等に基づいてランドマークの種別を識別する。 “Data for extracting landmarks” detected by the landmark detection sensor 2 includes information (features) on the features of the landmarks, and positions of the landmarks (relative positions of the landmarks and the moving body). It is information about. Note that “information on the feature of the landmark (feature amount)” is information that can identify the type of the landmark. For example, when an image is picked up by a camera, the outline, pattern, etc. of the object become “information on the feature of the landmark”. The type of landmark is identified based on the outline, the design, and the like.
位置推定用ECU3は、演算処理を行うCPU4、記憶部5となるROM及びRAM、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを備え、上記複数のランドマーク検出センサ2と電気的に接続されている。この位置推定用ECU3では、記憶部5に記憶された地図データを参照して移動体の位置推定を行う。
The
位置推定用ECU3の記憶部5には、CPU4を作動させるためのプログラムなどが記憶されている。また、この位置推定用ECU3の記憶部5は、ランドマークに関する情報を含む地図データを予め記憶している。また、位置推定用ECU3の記憶部5は、本発明の信頼度情報記憶手段として機能するものであり、ランドマークの評価値(ランドマーク情報の信頼度)を予め記憶している。
The storage unit 5 of the
次に、ランドマークの評価値について説明する。ここでいう「ランドマークの評価値」とは、位置を推定する際に、有効なランドマークであるかを示す指標となるものであり、例えば、移動しにくいランドマークが信頼度の高いランドマークとなる。本実施形態では、「ランドマークの評価基準」に基づいてランドマークを評価して、評価値のランクを0.0〜1.0に分類する。最も信頼度の高いランドマークの評価値を「1.0」とし、最も信頼度の低いランドマークの評価値を「0.0」としている。自己位置推定装置1では、複数の評価基準、(「外的要因による移動されやすさ」、「センサ特性による安定度」)に応じて、ランドマークの評価値を設定している。
Next, landmark evaluation values will be described. The “landmark evaluation value” here is an index indicating whether the landmark is an effective landmark when estimating the position. For example, a landmark that is difficult to move is a highly reliable landmark. It becomes. In the present embodiment, the landmark is evaluated based on the “landmark evaluation criterion”, and the rank of the evaluation value is classified into 0.0 to 1.0. The evaluation value of the landmark with the highest reliability is “1.0”, and the evaluation value of the landmark with the lowest reliability is “0.0”. In the self-
次に、「外的要因による移動されやすさ」に基づくランドマークの評価について、説明する。「外的要因による移動されやすさ」に基づくランドマークの評価では、ランドマークが人為的に動かされ易いか否かを評価基準とし、より詳細に、「ランドマークの高さによる評価」、「ランドマークの場所による評価」、「ランドマークの空間的な配置による評価」に応じて、ランドマークの評価値を設定している。 Next, landmark evaluation based on “ease of movement due to external factors” will be described. In the evaluation of landmarks based on “ease of movement due to external factors”, whether or not landmarks are easily moved artificially is used as an evaluation criterion. Landmark evaluation values are set according to “evaluation by landmark location” and “evaluation by spatial arrangement of landmarks”.
「ランドマークの高さによる評価」では、ランドマークが検出された高さに応じて、評価値W1を設定する。高い場所に存在するものは、人間の手が届き難いためランドマークが移動する可能性が低く、低い場所に存在するものは、人間の手が届き難いためランドマークが移動する可能性が高くなる。従って、ランドマークの検出位置が高い場合には、ランドマークの評価値W1を高く設定し、ランドマークの検出位置が低い場合には、ランドマークの評価値W1を低く設定する。 In “evaluation by landmark height”, an evaluation value W 1 is set according to the height at which the landmark is detected. Things that exist in high places are unlikely to move because human hands are difficult to reach, and those that are in low places are more likely to move because landmarks are difficult to reach. . Therefore, when the detected position of the landmark is high, high and sets an evaluation value W 1 of the landmark when the detected position of the landmark is low, setting a low evaluation value W 1 of the landmark.
図2は、屋内環境を示す概略図であり、「ランドマークの高さによる評価」に基く評価値を設定するランドマークの一例を示すものである。図2に示す屋内環境では、床面11上に棚12、ロッカー13が配置されている。ここでは、床面11上のランドマーク14、棚12に設置されたランドマーク15、ロッカー13の外壁に設置されたランドマーク16が検出されている。「ランドマークの高さによる評価」に基づいて設定された評価値W1として、床面11上のランドマーク14の評価値W1は「0.1」、棚12に設置されたランドマーク15の評価値W1は「0.4」、ロッカーの外壁に設置されたランドマーク16の評価値W1は「0.9」となる。これにより、高い場所にあるランドマークの影響を大きくして、低い場所にあるランドマークの影響を小さくして、位置推定を行うことができる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an indoor environment, and shows an example of a landmark for setting an evaluation value based on “evaluation by landmark height”. In the indoor environment shown in FIG. 2, a
「ランドマークの場所による評価」では、ランドマークが検出された場所に応じて、評価値W2を設定する。すなわち、任意の領域内のランドマークの移動し易さに応じ、場所(領域)ごとに評価値W2を設定する。例えば、良く使う棚の中に存在するものは、移動され易いため、棚の中に存在するランドマークの評価値W2を低く設定し、ほとんど使わない棚の中に存在するものは、移動し難いため、ランドマークの評価値W2を高く設定する。また、床面に存在するものは、人為的に移動させやすいため、ランドマークの評価値W2を低く設定する。 In the "evaluation by the location of the landmark", depending on where the landmark has been detected, to set the evaluation value W 2. That is, according to the movement ease Landmarks within any area, it sets an evaluation value W 2 for each location (area). For example, those present in the shelves frequently used is liable to move, set the evaluation value W 2 landmarks present in the shelf lower, those present in the shelves rarely use, to move hard for, setting a high evaluation value W 2 of the landmark. Moreover, those present in the floor surface, and is easy to artificially moved, setting a low evaluation value W 2 landmarks.
図3は、屋内環境を示す概略図であり、「ランドマークの場所による評価」に基く評価値を設定するランドマークの一例を示すものである。図3に示すように、床面11上のランドマーク17、棚12の中段12aに設置されたランドマーク18、棚12の上段12bに設置されたランドマーク19が検出されている。棚12の中段12aは、棚12の上段12bよりも利用頻度が低い場所領域である。「ランドマークの場所による評価」に基づいて設定された評価値W2として、床面11上のランドマーク17の評価値W2は「0.1」、棚12の中段12aに設置されたランドマーク18の評価値W2は「0.8」、棚12の上段12bに設置されたランドマーク19の評価値W2は「0.4」となる。これにより、ランドマークが検出された場所の環境変化の程度に応じて、評価値W2を変化させることができる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an indoor environment, and shows an example of a landmark for setting an evaluation value based on “evaluation by landmark location”. As shown in FIG. 3, the
「ランドマークの空間的な配置による評価」では、ランドマークが検出された空間的な配置に応じて、評価値W3を設定する。この場合、ランドマーク検出センサ2として3次元空間復元センサ(例えばステレオカメラ、レーザレンジファインダ)によって検出されたデータに基づいて、ランドマークの空間的な配置を計測することが好ましい。鉛直面に接しているものは、鉛直面に固定されている場合が多いためランドマークが移動する可能性が低く、水平面に接しているものは、水平面(例えば床面、机の上面)上にそのまま配置される場合が多いためランドマークが移動する可能性が高くなる。従って、ランドマークが鉛直面に接している場合には、ランドマークの評価値W3を高く設定し、ランドマークが水平面に接している場合には、ランドマークの評価値W3を低く設定する。 In "Evaluation of the spatial arrangement of the landmark", depending on the spatial arrangement of landmarks is detected, it sets an evaluation value W 3. In this case, it is preferable to measure the spatial arrangement of the landmarks based on data detected by the three-dimensional space restoration sensor (for example, a stereo camera or a laser range finder) as the landmark detection sensor 2. Those that are in contact with the vertical surface are often fixed to the vertical surface, so the landmark is unlikely to move. Those that are in contact with the horizontal surface are on the horizontal surface (for example, the floor surface or the upper surface of the desk). Since the landmarks are often arranged as they are, there is a high possibility that the landmark will move. Therefore, when the landmark is in contact with the vertical plane, set high evaluation value W 3 landmarks, when the landmark is in contact with the horizontal plane, setting a low evaluation value W 3 landmarks .
図4は、屋内環境を示す概略図であり、「ランドマークの空間的な配置による評価」に基く評価値を設定するランドマークの一例を示すものである。図4に示すように、床面11(水平面)上のランドマーク20、棚12の天板12c(水平面)上に存在するランドマーク21、ロッカー13の外壁13a(鉛直面)に設置されたランドマーク22が検出されている。「ランドマークの空間的な配置による評価」に基づいて設定された評価値W3として、床面11上のランドマーク20の評価値W3は「0.2」、棚12の天板12c上に存在するランドマーク21の評価値W3は「0.2」、ロッカー13の外壁13aに設置されたランドマーク22の評価値W3は「0.8」となる。これにより、ランドマークの空間的な配置に基づいて、評価値W3を変化させることができる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an indoor environment, and shows an example of a landmark for setting an evaluation value based on “evaluation by spatial arrangement of landmarks”. As shown in FIG. 4, the
次に、「センサ特性による安定度」に基づくランドマークの評価について、説明する。「センサ特性による安定度」に基づくランドマークの評価では、ランドマーク検出センサ2のセンサ特性により、複数回検出しても、安定して同じランドマークを検出できるか否かを評価基準とし、より詳細に、「ランドマークの特性による評価」、「ランドマーク検出センサによる評価」に応じて、ランドマークの評価値を設定している。 Next, landmark evaluation based on “stability by sensor characteristics” will be described. In the evaluation of the landmark based on “stability by sensor characteristics”, whether or not the same landmark can be detected stably even if detected multiple times by the sensor characteristics of the landmark detection sensor 2 is used as an evaluation criterion. Specifically, landmark evaluation values are set in accordance with “evaluation by landmark characteristics” and “evaluation by landmark detection sensor”.
「ランドマークの特性による評価」では、ランドマーク検出センサ2による検出され易さ(検出安定度)に応じて、評価値W4を設定する。例えば、カメラによって取得された画像中のコーナー部は、コーナー部とその周囲とのコントラストによって、ランドマークとして検出される場合と検出されない場合がある。コントラストが高くはっきりしたエッジは、安定して検出され、コントラストが低くぼやけたエッジは、安定して検出されない場合がある。また、ランドマークの色、形状、柄等により、ランドマーク検出センサ2によって、安定して検出される場合と、安定して検出されない場合がある。従って、ランドマーク検出センサ2によって、安定して検出されるランドマークは、その評価値W4を高く設定し、安定して検出することができないランドマークは、その評価値W4を低く設定する。 In “evaluation based on landmark characteristics”, the evaluation value W 4 is set according to the ease of detection by the landmark detection sensor 2 (detection stability). For example, a corner portion in an image acquired by a camera may or may not be detected as a landmark depending on the contrast between the corner portion and its surroundings. A sharp edge with high contrast may be detected stably, and a blurred edge with low contrast may not be detected stably. Further, depending on the color, shape, pattern, and the like of the landmark, the landmark detection sensor 2 may detect it stably or may not detect it stably. Therefore, the landmark detection sensor 2, landmarks are detected stably is set higher the evaluation value W 4, landmark can not be detected stably, the setting a low evaluation value W 4 .
「ランドマーク検出センサによる評価」では、ランドマーク検出センサ2によるランドマークの位置検出精度に応じて、評価値W5を設定する。複数種類のランドマーク検出センサ2を備えている場合、ランドマーク検出センサ2によって位置検出精度が異なる。そこで、位置検出精度が高いランドマーク検出センサ2によって検出されたランドマークの評価値W5を高く設定し、位置検出精度が低いランドマーク検出センサ2によって検出されたランドマークの評価値W5を低く設定する。 In "Evaluation of landmark detection sensor", according to the position detection accuracy of the landmark by landmark detection sensor 2, sets an evaluation value W 5. When a plurality of types of landmark detection sensors 2 are provided, the position detection accuracy differs depending on the landmark detection sensor 2. Therefore, by setting a high evaluation value W 5 landmark position detection accuracy is detected by the high landmark detection sensor 2, the evaluation value W 5 landmark position detection accuracy is detected by the lower landmark detection sensor 2 Set low.
これらの評価基準によって設定された複数の評価値は、ランドマークごとに、下記式(1)によって平均値を算出し、この評価値の平均(最終評価値Wf)を用いて、位置推定を行う。
なお、「各評価基準の重みAα」は、実験データや過去の実績等によって求められる数値であり、評価基準の重要度(優先度)に応じて、設定される。
For each of the plurality of evaluation values set according to these evaluation criteria, an average value is calculated by the following formula (1) for each landmark, and position estimation is performed using the average (final evaluation value W f ) of the evaluation values. Do.
The “weight A α of each evaluation criterion” is a numerical value obtained from experimental data, past results, etc., and is set according to the importance (priority) of the evaluation criterion.
そして、ランドマークの絶対的な位置(x,y,z)、特徴量、評価値W1〜W5,Wfが、地図データとして記憶部5に記憶されている。 The absolute position (x, y, z) of the landmark, the feature amount, and the evaluation values W 1 to W 5 , W f are stored in the storage unit 5 as map data.
位置推定用ECU3のCPU4は、記憶部5に記憶されたプログラムを実行することで、ランドマーク抽出部6、地図照合部(照合手段)7、位置推定部(自己位置推定手段)8として機能する。
The CPU 4 of the
ランドマーク抽出部6では、ランドマーク検出センサ2によって取得された各データ(「ランドマークを抽出するためのデータ」)からランドマークを抽出する。抽出されるランドマークとしては、対象物の角、エッジ、特徴的な形状や絵柄である。図5は、カメラによって撮像された画像の一例を示す概略図である。図5に示すように、例えば、カメラによって撮像された画像データに基づいてランドマークが抽出される。ランドマークとしては、例えば、棚のコーナー部、本のコーナー部等が抽出される。 The landmark extraction unit 6 extracts a landmark from each data (“data for extracting a landmark”) acquired by the landmark detection sensor 2. The landmarks to be extracted are corners, edges, characteristic shapes and designs of the object. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of an image captured by the camera. As shown in FIG. 5, for example, landmarks are extracted based on image data captured by a camera. As the landmark, for example, a corner portion of a shelf, a corner portion of a book, and the like are extracted.
地図照合部7では、ランドマーク抽出部6によって抽出されたランドマークを記憶部5に記憶された地図データと照合する。図6は、記憶部に記憶された地図データ(ランドマークの位置)の一例を示す概略図である。具体的には、抽出された各ランドマークの特徴量と、地図データの各ランドマークの特徴量とをそれぞれ比較し、特徴量が一致するものを探す。図5及び図6に示す例の場合、図5に示すランドマーク23,24,25,26と、図6に示すランドマーク27,28,29,30とが対応している。
The map collating unit 7 collates the landmark extracted by the landmark extracting unit 6 with the map data stored in the storage unit 5. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of map data (landmark positions) stored in the storage unit. More specifically, the feature quantity of each landmark extracted is compared with the feature quantity of each landmark of the map data, and a search is made for a match between the feature quantities. In the case of the example shown in FIGS. 5 and 6, the
位置推定部8では、地図照合部7で照合できたランドマークに関する情報(検出されたデータ、記憶部5に記憶されている地図データ)に基づいて、移動体の自己位置を推定する位置推定処理を行う。評価値が閾値以上であるランドマークが充分に抽出された場合、評価値が閾値以上であるランドマークに基づいて位置推定を行う。一方、評価値が閾値以上であるランドマークが充分に抽出されなかった場合、評価値の高いランドマークの影響度を大きくして位置推定を行う。 In the position estimation unit 8, a position estimation process for estimating the self-position of the moving object based on information on the landmarks that can be collated by the map collation unit 7 (detected data, map data stored in the storage unit 5). I do. When a landmark having an evaluation value equal to or greater than the threshold is sufficiently extracted, position estimation is performed based on the landmark having an evaluation value equal to or greater than the threshold. On the other hand, when a landmark having an evaluation value equal to or greater than the threshold is not sufficiently extracted, the position is estimated by increasing the degree of influence of the landmark having a high evaluation value.
例えば、カメラによって撮像された画像データ、ランドマークの3次元位置情報を用いて位置推定を行う場合、下記式(2)「重み付き評価関数P」を利用する。下記式(2)を利用して、重み付き評価関数Pが最小となるように、回転成分R(ロール、ヨー、ピッチ)、平行移動成分t(X,Y,Z)を求めることで、移動体の位置推定を行う。
この数式(2)を用いて、位置推定を行うことで、位置推定精度の向上を図ることができる。また、ランドマークとしての固定物を設置していない環境であっても、位置推定を行うことができる。
For example, when position estimation is performed using image data captured by a camera and landmark three-dimensional position information, the following equation (2) “weighted evaluation function P” is used. By using the following equation (2), the rotation component R (roll, yaw, pitch) and the translation component t (X, Y, Z) are obtained so that the weighted evaluation function P is minimized. Estimate the position of the body.
By performing position estimation using this mathematical formula (2), it is possible to improve position estimation accuracy. Further, position estimation can be performed even in an environment where no fixed object as a landmark is installed.
次に、第1実施形態に係る自己位置推定装置1の基本動作について図面を参照して説明する。各ランドマーク検出センサ2は、移動体の周囲の情報を収集し、位置推定用ECU3に転送する。例えば、カメラによって、移動体の周囲を撮像して、画像データを位置推定用ECU3に転送する。
Next, the basic operation of the self-
次に、位置推定用ECU3で実行される位置推定処理について図7のフローチャートに沿って説明する。図7は、位置推定用ECUで実行される位置推定処理の動作手順を示すフローチャートである。位置推定用ECU3では、まず、各ランドマーク検出センサ2から検出データを入力する(S1)。次に、位置推定用ECU3では、ランドマーク抽出処理を行い、ランドマークの抽出を行う(S2)。
Next, the position estimation process executed by the
位置推定用ECU3は、ランドマークを抽出した後、地図照合処理を行う(S3)。次に、照合できたランドマーク情報を用いて、移動体の自己位置推定を行う(S4)。ここでは、ランドマーク毎に評価値Wfに応じ位置推定に対する影響度を変化させて自己位置推定を行う。位置推定用ECU3は、移動体の自己位置を推定した後、結果を例えば移動体を制御する制御部等に出力し(S5)位置推定処理を終了する。
The
このような自己位置推定装置1では、ランドマーク検出センサ2によって検出された対象物をランドマークとし、評価値の低いランドマークの影響を小さくして、位置推定を行うので、移動する虞のある対象物でも、ランドマークとして用いることができる。その結果、ランドマークとして固定物を予め設置する必要がなく、ランドマークとしての共通の固定物が少ない環境であっても、自己位置を推定することが可能となる。特に、環境が変化し易い生活環境等において、自己位置を推定する際に有効である。また、評価値の高いランドマークの影響度を大きくして自己位置推定を行うので、位置精度の向上を図ることができる。また、従前の技術では、移動した物体を検出した場合、移動した物体をランドマークとして採用せずに除外していた。そのため、位置推定に用いるランドマークが減ってしまい、位置精度が低下する虞があった。しかし、自己位置推定装置1では、移動した対象物であっても、信頼度を低くしてランドマークとして用いることができるので、位置推定に用いるランドマークの数を十分に確保することができる。その結果、位置精度の低下を防止することができる。
In such a self-
また、「ランドマークの高さによる評価」に基づく評価値W1は、ランドマークが検出された高さに応じて評価されている。ランドマークの検出位置が高い場合には、ランドマークが移動し難いと判断し、ランドマークの評価値W1が高く設定されている。ランドマークの検出位置が低い場合には、ランドマークが移動し易いと判断し、ランドマークの評価値W1が低く設定されている。これにより、移動する可能性の低いランドマークの影響を大きくし移動する可能性の高いランドマークの影響を小さくして自己位置の推定を行うことができ、位置精度の向上を図ることができる。 Further, the evaluation value W 1 based on “evaluation by the height of the landmark” is evaluated according to the height at which the landmark is detected. When the detected position of the landmark is high, it is determined that the landmark is not easily moved, evaluation value W 1 of the landmark is set high. When the detected position of the landmark is low, it is determined that the likely landmark is moved, the evaluation value W 1 of the landmark is set low. As a result, the influence of the landmark that is unlikely to move can be increased and the influence of the landmark that is likely to move can be reduced to estimate the self-position, thereby improving the position accuracy.
また、「ランドマークの場所による評価」に基づく評価値W2を用いて自己位置の推定を行うことで、移動する可能性の低いランドマークの影響を大きくし、移動する可能性の高いランドマークの影響を小さくすることができる。これにより、位置精度の向上を図ることができる。 Further, by performing the self-position estimation using the evaluation value W 2 based on the "evaluation by location of landmark", to increase the influence of the low landmarks likely to move, landmark likely to move The influence of can be reduced. Thereby, the position accuracy can be improved.
また、「ランドマークの空間的な配置による評価」に基づく評価値W3を用いて自己位置の推定を行うことで、移動する可能性の低いランドマークの影響を大きくし、移動する可能性の高いランドマークの影響を小さくして自己位置の推定を行うことができる。これにより、位置精度の向上を図ることができる。 Further, by performing the self-position estimation using the evaluation value W 3 based on the "evaluation by spatial arrangement of landmarks" to increase the effect of low landmarks likely to move, the possibility of moving It is possible to estimate the self-position by reducing the influence of high landmarks. Thereby, the position accuracy can be improved.
また、「ランドマークの特性による評価」に基づく評価値W4を用いて、自己位置の推定を行うことで、安定して検出できるランドマークの影響を大きくして安定して検出できないランドマークの影響を小さくして移動体の自己位置を推定することができる。これにより、位置精度の向上を図ることができる。 Also, by using the evaluation value W 4 based on “evaluation based on the characteristics of the landmark”, the influence of the landmark that can be detected stably is increased by estimating the self-position, and the landmark that cannot be detected stably is detected. The self-position of the moving object can be estimated by reducing the influence. Thereby, the position accuracy can be improved.
また、「ランドマーク検出センサによる評価」に基づく評価値W5を用いて、自己位置の推定を行うことで、位置検出精度の高いランドマーク検出センサ2によって検出されたランドマークの影響を大きくして位置検出精度の低いランドマーク検出センサ2によって検出されたランドマークの影響を小さくして移動体の自己位置を推定することができる。これにより、位置精度の向上を図ることができる。 Further, by using the evaluation value W 5 based on “evaluation by the landmark detection sensor”, the self-position is estimated, thereby increasing the influence of the landmark detected by the landmark detection sensor 2 with high position detection accuracy. Thus, the influence of the landmark detected by the landmark detection sensor 2 with low position detection accuracy can be reduced, and the self position of the moving object can be estimated. Thereby, the position accuracy can be improved.
また、自己位置推定装置1では、ランドマークの評価値W1〜W5を予め記憶した記憶部5を備えているため、位置推定用ECU3における処理速度を向上させることができる。
In addition, since the self-
次に、本発明の第2実施形態に係る自己位置推定装置について、図面を参照しながら説明する。図8は、本発明の第2実施形態に係る自己位置推定装置を示すシステム構成図である。この第2実施形態の自己位置推定装置41が第1実施形態の自己位置推定装置1と違う点は、位置推定機能を有する位置推定用ECU3に代えて、位置推定機能の他に地図作成機能、地図更新機能を有する位置推定用ECU43を備える点及び位置計測部42を備える点である。
Next, a self-position estimation apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a system configuration diagram showing a self-position estimation apparatus according to the second embodiment of the present invention. The self-
位置推定用ECU43では、第1実施形態と同様に自己位置を推定することができる。さらに、位置推定用ECU43では、地図作成及び地図更新を行うことができる。 The position estimation ECU 43 can estimate the self-position as in the first embodiment. Further, the position estimation ECU 43 can perform map creation and map update.
また、自己位置推定装置41は、地図作成時、地図更新時に、地図データとして登録するランドマークの位置を計測する位置計測部42を備えている。この位置計測部42は、GPS、測量器具などにより構成される。計測されたランドマークの位置に関する情報は、地図作成部48に入力されて、記憶部5に記憶される。なお、位置計測部42を備えない構成とし、ランドマークの位置に関する情報を手入力するようにしてもよし、あるいはランドマーク検出センサ2を利用してもよい。
The self-
次に、地図作成機能について説明する。位置推定用ECU43のCPU44は、地図作成時において、記憶部5に記憶されたプログラムを実行することで、ランドマーク抽出部6、評価値設定部(評価手段)47、地図作成部48として機能する。なお、地図作成は、自己位置推定装置1の起動時等において、初期データ作成するために実行するものである。
Next, the map creation function will be described. The CPU 44 of the position estimation ECU 43 functions as a landmark extraction unit 6, an evaluation value setting unit (evaluation means) 47, and a map creation unit 48 by executing a program stored in the storage unit 5 at the time of map creation. . The map creation is executed to create initial data when the self-
評価値設定部47では、ランドマーク抽出部6によって抽出されたランドマークについて、評価値W1〜W5を設定する。この評価値設定部47は、ランドマーク抽出部6で抽出した各ランドマークに対して、第1実施形態と同様の方法によって複数の評価基準「外的要因による移動されやすさ」、「センサ特性による安定度」に応じて、ランドマークの評価値W1〜W5を設定する。さらに、評価値設定部47では、評価値W1〜W5に基づいて、最終評価値Wfを算出する。
The evaluation value setting unit 47 sets evaluation values W 1 to W 5 for the landmarks extracted by the landmark extraction unit 6. The evaluation value setting unit 47 uses a plurality of evaluation criteria “easy to move due to external factors”, “sensor characteristics” for each landmark extracted by the landmark extraction unit 6 by the same method as in the first embodiment. Landmark evaluation values W 1 to W 5 are set according to “stability by”. Further, the evaluation value setting unit 47, based on the
地図作成部48では、ランドマーク毎に、評価値設定部47で設定した評価値W1〜W5、最終評価値Wfと抽出されたランドマークの位置及び特徴に関する情報を含むデータを地図データとして記憶部5に記憶させる。 In the map creation unit 48, for each landmark, data including information regarding the evaluation values W 1 to W 5 and the final evaluation value W f set by the evaluation value setting unit 47 and the position and characteristics of the extracted landmarks is obtained as map data. Is stored in the storage unit 5 as follows.
次に、地図更新機能について説明する。位置推定用ECU43のCPU44は、位置推定時において、ランドマークの移動を検知した場合及び新たなランドマークを検知した場合に、地図更新を行う。位置推定用ECU43のCPU44は、地図更新時において、記憶部5に記憶されたプログラムを実行することで、評価値設定部47、地図作成部48として機能する。 Next, the map update function will be described. The CPU 44 of the position estimation ECU 43 updates the map when the movement of the landmark is detected and when a new landmark is detected during the position estimation. The CPU 44 of the position estimation ECU 43 functions as an evaluation value setting unit 47 and a map creation unit 48 by executing a program stored in the storage unit 5 when updating the map.
地図照合部7でランドマークの移動を検知した場合、評価値設定部47では、評価値W1〜W5及び最終評価値Wfの再設定を行う。更に、評価値設定部47では、「ランドマークの移動実績による評価」に応じてランドマークの評価値Wの再設定を行う。地図照合部7において、移動したと判定されたランドマークの評価値Wを下げる一方、一定時間移動しなかったと判定されたランドマークの評価値Wを上げる。 When the map collation unit 7 detects the movement of the landmark, the evaluation value setting unit 47 resets the evaluation values W 1 to W 5 and the final evaluation value W f . Further, the evaluation value setting unit 47 resets the landmark evaluation value W in accordance with “evaluation based on the movement result of the landmark”. The map matching unit 7 lowers the evaluation value W of the landmark determined to have moved, while increasing the evaluation value W of the landmark determined to have not moved for a certain period of time.
図9は、屋内環境を示す概略図であり、「ランドマークの移動実績による評価」に基く評価値を設定するランドマークの一例を示すものである。図9に示すように、例えば、ロッカー13の外壁に存在するランドマーク51が破線で示す位置Aから実線で示す位置Bに移動したと判定された場合、ランドマーク51の評価値を「1.0」から「0.8」へ下げる。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an indoor environment, and shows an example of a landmark for setting an evaluation value based on “evaluation based on the movement result of the landmark”. As shown in FIG. 9, for example, when it is determined that the
また、評価値設定部47では、「ランドマークの場所による評価」で適用される領域ごとの評価値(領域補正値)W2を再設定する。領域内のランドマークが複数移動している場合には、同一の領域内に存在するランドマークの評価値W2を下げる一方、領域内のランドマークが一定時間移動しなかった場合には、同一の領域内に存在するランドマークの評価値W2を上げる。これにより、領域内のランドマークの移動実績が、同一の領域内の他のランドマークの評価値の設定に反映されることになる。 Further, the evaluation value setting unit 47, resets evaluation value for each region to be applied in the "Evaluation of the location of the landmark" (the area correction value) W 2. If the landmark in the region is more moving, while lowering the evaluation value W 2 landmarks existing in the same area, if the landmark in the region has not moved a certain time are the same increase the evaluation value W 2 of the landmark that exist in the area. Thereby, the movement result of the landmark in the area is reflected in the setting of the evaluation value of the other landmark in the same area.
図10は、屋内環境を示す概略図であり、「ランドマークの場所による評価」に基く評価値を設定するランドマークの一例を示すものである。図10に示すように、棚12の上段12b内(場所領域内)の複数のランドマーク52〜55が移動している場合、ランドマーク52〜55の評価値W2を「1.0」から「0.6」へ下げる。 FIG. 10 is a schematic diagram showing an indoor environment, and shows an example of a landmark for setting an evaluation value based on “evaluation based on the location of the landmark”. As shown in FIG. 10, when a plurality of landmarks 52 to 55 in the upper 12b of the shelf 12 (location area) is moving, the evaluation value W 2 of the landmark 52 to 55 from the "1.0" Lower to “0.6”.
また、新たなランドマークを検知した場合、評価値設定部47では、評価値W1〜W5を設定する。そこで、評価値設定部47では、「ランドマークの属する種類による評価」に応じてランドマークの評価値を設定する。具体的には、新たに検知されたランドマークの属する種類(同じ特徴量をもつか否か)を判定して、同一種類のランドマークの評価値W1〜W5を引き継ぐことができる。同じ種類の物体であれば、移動の有無、配置される場所等、同様の性質を示す可能性が高いため、評価値W1〜W5を引き継ぐことができる。ランドマークとして例えばコップが抽出された場合、コップが配置される場所等は、略限定される可能性が高く、他のコップの評価値W1〜W5を引き継ぐことで、ランドマークを更新する際の処理速度を速めることができる。 When a new landmark is detected, the evaluation value setting unit 47 sets the evaluation values W 1 to W 5 . Therefore, the evaluation value setting unit 47 sets the evaluation value of the landmark according to “evaluation according to the type to which the landmark belongs”. Specifically, it is possible to determine the type to which the newly detected landmark belongs (whether or not it has the same feature amount) and take over the evaluation values W 1 to W 5 of the same type of landmark. Since the objects of the same type are likely to exhibit similar properties such as the presence / absence of movement and the place where they are placed, the evaluation values W 1 to W 5 can be taken over. For example, when a cup is extracted as a landmark, the place where the cup is arranged is likely to be substantially limited, and the landmark is updated by taking over the evaluation values W 1 to W 5 of other cups. The processing speed can be increased.
図11は、ランドマークの評価値の一例を示す表である。ランドマーク(L1〜L4)ごとに、ランドマーク検出センサ2の種別、位置、特徴量、複数の評価値W1〜W3、検出回数等が記憶されている。なお、図11では、評価値W1〜W3を記載し、評価値W4,W5の記載を省略している。例えば、新たなランドマークL4を検知した場合、記憶されているランドマークL1〜L3の特徴量V1〜V3と、新たなランドマークL4の特徴量V3とを比較し、特徴量V3が同じランドマークL3の評価値を引き継ぐことができる。
FIG. 11 is a table showing an example of landmark evaluation values. For each landmark (L1 to L4), the type of landmark detection sensor 2, position, feature amounts, a plurality of
次に、第2実施形態に係る自己位置推定装置41の基本動作について図面を参照して説明する。以下、位置推定用ECU43における制御処理について説明する。位置推定処理は、第1実施形態の自己位置推定装置1と同様であるため省略し、地図作成処理、地図更新処理について説明する。
Next, the basic operation of the self-
位置推定用ECU43で実行される地図作成処理について図12のフローチャートに沿って説明する。図12は、位置推定用ECUで実行される地図作成処理の動作手順を示すフローチャートである。検出データ入力(S1)、ランドマーク抽出処理(S2)では、第1実施形態の位置推定処理と同じ処理を実行する。 The map creation process executed by the position estimation ECU 43 will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 12 is a flowchart showing an operation procedure of map creation processing executed by the position estimation ECU. In the detection data input (S1) and landmark extraction process (S2), the same process as the position estimation process of the first embodiment is executed.
位置推定用ECU43は、ランドマークを抽出した後、評価値設定処理を行う(S23)。ここでは、「ランドマークの高さによる評価」、「ランドマークの場所による評価」、「ランドマークの空間的な配置による評価」、「ランドマークの特性による評価」、「ランドマーク検出センサによる評価」に応じて、ランドマークの評価値W1〜W5を設定する。
The position estimation ECU 43 performs the evaluation value setting process after extracting the landmark (S23). Here, "Evaluation by landmark height", "Evaluation by landmark location", "Evaluation by spatial arrangement of landmarks", "Evaluation by landmark characteristics", "Evaluation by landmark detection sensor" depending on the ", to set the
位置推定用ECU43は、ランドマークの評価値W1〜W5を設定した後、ランドマークのデータ(地図データ)を作成する(S24)。記憶部5は、作成されたランドマークのデータを地図データとして記憶する(S25)。 After setting the landmark evaluation values W 1 to W 5 , the position estimation ECU 43 creates landmark data (map data) (S 24). The storage unit 5 stores the created landmark data as map data (S25).
次に、位置推定用ECU43で実行される地図更新処理について図13のフローチャートに沿って説明する。図13は、位置推定用ECUで実行される地図更新処理の動作手順を示すフローチャートである。地図更新処理は、位置推定処理において、ランドマークの移動を検知した場合、及び新たなランドマークを検知した場合に、地図更新処理を実行する。 Next, map update processing executed by the position estimation ECU 43 will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 13 is a flowchart showing an operation procedure of map update processing executed by the position estimation ECU. The map update process executes the map update process when the movement of the landmark is detected in the position estimation process and when a new landmark is detected.
位置推定用ECU43は、ランドマークの移動を検知したか否かの判定を行う(S31)。S31でランドマークの移動を検知した場合には、評価値再設定処理を実行する(S32)。ここでは、「ランドマークの高さによる評価」、「ランドマークの場所による評価」、「ランドマークの空間的な配置による評価」、「ランドマークの特性による評価」、「ランドマーク検出センサによる評価」、「ランドマークの移動実績による評価」に応じて、ランドマークの評価値W1〜W5,Wfを再設定する。更に、「ランドマークの場所による評価」に基づいて評価値W2が変更になった場合には、同一領域内に存在するランドマークの評価値W2も変更する。 The position estimation ECU 43 determines whether or not the movement of the landmark is detected (S31). When the movement of the landmark is detected in S31, an evaluation value resetting process is executed (S32). Here, "Evaluation by landmark height", "Evaluation by landmark location", "Evaluation by spatial arrangement of landmarks", "Evaluation by landmark characteristics", "Evaluation by landmark detection sensor" The landmark evaluation values W 1 to W 5 and W f are reset according to “Evaluation based on landmark movement results”. In addition, in the case where the evaluation value W 2 on the basis of the "evaluation by the location of the landmark" has been changed, the evaluation value W 2 of the landmark existing in the same area is also changed.
一方、S31でランドマークの移動を検知したと判定されなかった場合、すなわち、新たなランドマークを検知した場合には、評価値設定処理を実行する(S33)。ここでは、「ランドマークの属する種類による評価」に応じてランドマークの評価値を設定する。同一の種類のランドマークの評価値(過去のデータ)が保存されている場合には、過去の評価値を引き継ぐ。同一の種類のランドマークの評価値が保存されていない場合には、評価値W1〜W5を新たに設定する。 On the other hand, if it is not determined in S31 that the movement of the landmark has been detected, that is, if a new landmark has been detected, an evaluation value setting process is executed (S33). Here, the evaluation value of the landmark is set according to “evaluation by the type to which the landmark belongs”. When the evaluation value (past data) of the same type of landmark is stored, the past evaluation value is taken over. When the evaluation values of the same type of landmark are not stored, the evaluation values W 1 to W 5 are newly set.
位置推定用ECU43は、評価値再設定処理、評価値設定処理を実行した後、ランドマークのデータ(地図データ)を更新する(S34)。記憶部5は、更新されたランドマークのデータを地図データとして記憶する(S25)。 The position estimation ECU 43 updates the landmark data (map data) after executing the evaluation value resetting process and the evaluation value setting process (S34). The storage unit 5 stores the updated landmark data as map data (S25).
この第2実施形態に係る自己位置推定装置41によれば、第1実施形態の自己位置推定装置1と同様の効果を得ることができ、加えて、地図作成機能、地図更新機能を有しているため、実環境の変化に合わせて、ランドマークの評価値を設定することができる。従って、実環境の変化に対応したランドマークの評価値を用いて、移動体の自己位置を推定することができ、位置精度の向上を図られている。
According to the self-
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において、評価基準「ランドマークの高さによる評価」、「ランドマークの場所による評価」、「ランドマークの空間的な配置による評価」、「ランドマークの特性による評価」、「ランドマーク検出センサによる評価」に基づいて、ランドマークの評価値Wを設定しているが、その他の評価基準に基づいて、ランドマークの評価値(ランドマーク情報の信頼度)を設定してもよい。要は、信頼度の高いランドマーク情報の影響度を大きくして、移動体の自己位置を推定すればよい。 As mentioned above, although this invention was concretely demonstrated based on the embodiment, this invention is not limited to the said embodiment. In the above embodiment, the evaluation criteria “evaluation by landmark height”, “evaluation by landmark location”, “evaluation by spatial arrangement of landmarks”, “evaluation by landmark characteristics”, “landmarks” The landmark evaluation value W is set based on the “evaluation by the detection sensor”, but the landmark evaluation value (landmark information reliability) may be set based on other evaluation criteria. In short, it is only necessary to increase the degree of influence of highly reliable landmark information and estimate the self-position of the moving object.
また、上記実施形態にあっては、複数の評価基準を用いてランドマークの評価値を設定しているが、一つの評価基準を用いて、ランドマークの評価値を設定してもよい。 In the above embodiment, the landmark evaluation value is set using a plurality of evaluation criteria. However, the landmark evaluation value may be set using a single evaluation criterion.
また、上記第2実施形態にあっては、地図データ作成処理を位置推定用ECUによって実行しているが、地図データ作成処理を実行する地図データ作成用ECUと、位置推定用ECUとを別々に備える構成とし、地図データ作成用ECU、位置推定用ECU、地図データ記憶間でデータの送受信を行うようにしてもよい。なお、地図データ作成処理を移動体に搭載されたECUによって実行する必要はなく、移動体とは、別に設置されたECUによって地図作成、地図更新を実施してもよい。 Further, in the second embodiment, the map data creation process is executed by the position estimation ECU. However, the map data creation ECU that executes the map data creation process and the position estimation ECU are separately provided. The data may be transmitted / received between the map data creation ECU, the position estimation ECU, and the map data storage. The map data creation process does not need to be executed by the ECU mounted on the mobile body, and map creation and map update may be performed by an ECU installed separately from the mobile body.
また、上記実施形態にあっては、自己位置推定装置をロボット等の移動体に適用しているが、例えば、乗用車等のその他の移動体に適用してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the self-position estimation apparatus is applied to moving bodies, such as a robot, you may apply to other moving bodies, such as a passenger car, for example.
また、上記実施形態にあっては、複数のランドマーク検出センサ2を備える自己位置推定装置としているが、ランドマーク検出センサを複数備える必要はなく、一つのランドマーク検出センサを備える自己位置推定装置でもよい。 Moreover, in the said embodiment, although it is set as the self-position estimation apparatus provided with the several landmark detection sensor 2, it is not necessary to provide multiple landmark detection sensors, The self-position estimation apparatus provided with one landmark detection sensor But you can.
1,41…自己位置推定装置、2…ランドマーク検出センサ(検出手段)、3…位置推定用ECU、5…記憶部(信頼度情報記憶手段)、7…地図照合部(照合手段)、8…位置推定部(自己位置推定手段)、43…位置推定用ECU、47…評価値設定部(評価手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
ランドマークを前記ランドマーク配置情報データと照合する照合手段と、
前記照合手段によって照合できたランドマークを用いて自己位置を推定する自己位置推定手段とを備え、
前記自己位置推定手段は、信頼度が閾値以上であるランドマークが所定個数以上抽出された場合には、当該抽出されたランドマークを用いて自己位置を推定し、前記信頼度が閾値以上であるランドマークが所定個数以上抽出されなかった場合には、前記信頼度の低いランドマークより前記信頼度の高いランドマークの影響度を大きくして、前記照合できたランドマークを用いて自己位置を推定する、ことを特徴とする自己位置推定装置。 A self-position estimation device that estimates self-position with reference to landmark arrangement information data,
Collating means for collating landmarks with the landmark arrangement information data;
Self-position estimating means for estimating the self-position using the landmarks that can be collated by the collating means,
The self-position estimation means estimates a self-position using the extracted landmarks when a predetermined number or more of landmarks having a reliability greater than or equal to a threshold are extracted , and the reliability is greater than or equal to the threshold. When a predetermined number or more of landmarks are not extracted , the influence of the landmark with high reliability is made larger than the landmark with low reliability, and self-location is estimated using the landmark that has been verified. A self-position estimation apparatus characterized by:
ランドマークの信頼度は、前記検出手段によって検出し難いランドマークより、前記検出手段によって検出し易いランドマークのほうが、高く評価されることを特徴とする請求項1又は2記載の自己位置推定装置。 It further comprises detection means for detecting a landmark,
3. The self-position estimation apparatus according to claim 1, wherein the landmark reliability that is easy to detect by the detection unit is evaluated higher than the landmark that is difficult to detect by the detection unit. .
ランドマークの信頼度は、位置検出精度の低い前記検出手段によって検出されたランドマークより、位置検出精度の高い前記検出手段によって検出されたランドマークのほうが、高く評価されることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の自己位置推定装置。 Provided with a plurality of types of detection means having different position detection accuracy,
The landmark detected by the detection unit having a high position detection accuracy is more highly evaluated as the reliability of the landmark than the landmark detected by the detection unit having a low position detection accuracy. The self-position estimating apparatus according to any one of Items 1 to 3.
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