JP5868681B2 - 遠隔操縦車両システム - Google Patents
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Description
図8に示すように、遠隔操縦車両10は進行方向前方を撮影するカメラ11を備えており、カメラ11で撮影した画像情報が、遠隔操縦車両10から無線送信される。
なお、「遠隔操縦車両」とは、「自走型ロボット」や「自走型無人車両」など、無人で地上を走行する各種の自走機器を意味するものとして、本明細書では使用する。
遠隔操縦車両10では、受信した操作情報に応じて操縦制御がされる。操縦制御としては、操舵や走行速度や加速度や走行・停止や前進・後進など、遠隔操縦車両10が走行するのに必要な各種の制御がある。
したがって、例えば、操作者Mが扱う遠隔操作部20を良好・安全な環境位置に設置した状態で、遠隔操縦車両10を劣悪・危険な環境場所で走行させることが可能となる。
これらの問題を以下に順に説明する。
例えば図8に示すように、遠隔操縦車両10に、前方撮影用の1台のカメラ11のみを備えている場合、このカメラ11で捉えることができる視野範囲の環境状態のみが、遠隔操作部20のモニタ21に撮影画像として映しだされる。このため、操作者Mが確認できる視野範囲が狭い。したがって、遠隔操縦車両10を高性能・俊敏に操縦するためには、確認できる視野が狭すぎることがある。
即ち、遠隔操縦車両10には、同時に撮影する複数台のカメラ(例えば、前方撮影用と右前方撮影用と左前方撮影用の3台のカメラ)を備え、各カメラで得た画像情報を遠隔操作部20に無線送信する。
遠隔操作部20には、カメラ台数に応じた枚数のモニタを備え(例えば、三面鏡のように3枚のモニタを配置して備え)、各カメラで捉えた撮影画像を個別に各モニタに写しだす。
走行している遠隔操縦車両10を高性能・俊敏に操縦(運転)するためには、遠隔操縦車両10の位置からみた現実の環境状態の変化に応じて、モニタ21に表示する撮影画像がタイムラグなく追従して変化していくことが必要である。このためには、大容量の画像信号を速い通信速度で伝送する必要がある。
遠隔操縦車両と遠隔操作部とでなり、
前記遠隔操縦車両は、
車両に搭載されており、前記車両の周囲にレーザを発射して受信することにより、前記車両の周囲の多数の点の距離・高さを示す点群高さデータを得るレーザレーダと、
前記車両の走行位置を計測して位置情報を出力する位置情報取得センサと、
前記車両の外の予め決めた地球表面上の特定の地点を原点として設定したマップエリアを有しており、前記位置情報で示す各走行位置での前記点群高さデータを座標変換及び補間演算することにより、前記マップエリアに予め設定した各格子点の高さを求めて各格子点に高さデータを割り振った三次元マップデータを順次出力する三次元マップ生成部と、
前記三次元マップ生成部から順次出力された三次元マップデータを記憶する車両側の記憶装置と、
前記三次元マップ生成部から出力された最新の三次元マップデータと、前記記憶装置から取り出した一つ前の三次元マップデータとの差分を演算して差分三次元マップデータを出力する差分抽出演算部と、
前記差分三次元マップデータと、前記位置情報を無線送信する車両側の送受信部とを有し、
前記遠隔操作部は、
無線送信された前記差分三次元マップデータと、前記位置情報を受信する操作側の送受信部と、
順次受信した前記差分三次元マップデータを加算演算して再生三次元マップデータを求めて出力する三次元マップ再生部と、
前記三次元マップ再生部から出力される再生三次元マップデータを上書き状態で記憶する操作側の記憶装置と、
位置情報と対応させた地図画像情報を蓄積した地図データベースと
受信した位置情報に応じた前記地図画像情報を前記地図データベースから取り出すと共に、取り出した前記地図画像情報と操作側の前記記憶装置から取り出した再生三次元マップデータとを合成して表示画像データを生成する画面生成部と、
前記表示画像データを表示する画面表示部とを有することを特徴とする。
遠隔操縦車両と遠隔操作部とでなり、
前記遠隔操縦車両は、
車両に搭載されており、前記車両の周囲にレーザを発射して受信することにより、前記車両の周囲の多数の点の距離・高さを示す点群高さデータを得るレーザレーダと、
前記車両の走行位置を計測して位置情報を出力する位置情報取得センサと、
前記車両のローリング角度,ヨーイング角度,ピッチング角度を計測する車両姿勢検出センサと、
前記車両の外の予め決めた地球表面上の特定の地点を原点として設定したマップエリアを有しており、前記位置情報で示す各走行位置での前記点群高さデータと前記ローリング角度,ヨーイング角度,ピッチング角度から、前記車両を基準とした点群高さデータである修正点群高さデータを求め、この修正点群高さデータを前記マップエリアの座標系に座標変換及び補間演算することにより、前記マップエリアに予め設定した各格子点の高さを求めて各格子点に高さデータを割り振った三次元マップデータを順次出力する三次元マップ生成部と、
前記三次元マップ生成部から順次出力された三次元マップデータを記憶する車両側の記憶装置と、
前記三次元マップ生成部から出力された最新の三次元マップデータと、前記記憶装置から取り出した一つ前の三次元マップデータとの差分を演算して差分三次元マップデータを出力する差分抽出演算部と、
前記差分三次元マップデータと、前記位置情報と、車両の走行状態を示すステータス情報を無線送信する車両側の送受信部とを有し、
前記遠隔操作部は、
無線送信された前記差分三次元マップデータと、前記位置情報と、前記ステータス情報を受信する操作側の送受信部と、
順次受信した前記差分三次元マップデータを加算演算して再生三次元マップデータを求めて出力する三次元マップ再生部と、
前記三次元マップ再生部から出力される再生三次元マップデータを上書き状態で記憶する操作側の記憶装置と、
位置情報と対応させた地図画像情報を蓄積した地図データベースと
受信した位置情報に応じた前記地図画像情報を前記地図データベースから取り出すと共に、取り出した前記地図画像情報と操作側の前記記憶装置から取り出した再生三次元マップデータとを合成して表示画像データを生成して出力すると共に、先行する表示画像データを出力してから後行する表記画像データを出力する間の期間において、前記位置情報で示す位置から前記ステータス情報に含まれる車両の速度において移動する距離に相当する分だけ前記の先行する表示画像データを電子的に移動させた推定表示画像データを生成して出力する画面生成部と、
前記画面生成部から順次出力される前記表示画像データ及び前記推定表示画像データを表示する画面表示部とを有することを特徴とする。
図1は本発明の実施例1に係る遠隔操縦車両システムを示すブロック構成図である。
実施例1の遠隔操縦車両システムは、遠隔操縦車両100と遠隔操作部200とで構成されている。
図1に示す処理機能部としては、上記のレーザレーダ102の他に、位置情報取得センサ103、三次元マップ生成部104、記憶装置105、差分抽出演算部106、送受信部107、遠隔操縦制御部108、車両姿勢検出センサ109を備えている。
この遠隔操縦車両システムの制御機能のうち、操縦制御について先に説明する。
図示しない操作者Mが遠隔操作コントローラ207を操作すると、遠隔操作コントローラ207からは、車両101のハンドル,アクセル,ブレーキ,クラッチ,ギヤシフト機器,エンジン始動装置等の操作機器の操作動作を指示する操作情報S1が出力される。
この操作情報S1は、送受信部201から無線送信される。
遠隔操縦制御部108は、操作情報S1に応じて、車両101のハンドル,アクセル,ブレーキ,クラッチ,ギヤシフト機器,エンジン始動装置等の操作機器の操作動作を制御する。
このステータス情報S2は、送受信部107から無線送信される。
遠隔操作コントローラ207は、操作情報S1を出力した結果として、ステータス情報S2がフィードバックされることにより、良好な操縦制御をすることができる。
次に本発明のポイントとなる、モニタ表示制御について説明する。
この距離計測により、車両101の周囲の例えば50〜100mの範囲における例えば1万点の距離計測をする。
このようにして、車両101から見た(車両101に搭載したレーザレーダ102の位置を原点とした)周囲の各点の高さを示すデータを、点群高さデータaと称する。
図3に示すドットは、点群高さデータaを割り振る点群を模式的に示したものである。
なお予め位置が特定されている複数の基地局と通信することにより、遠隔操縦車両100の位置を特定するセンサを、位置情報取得センサ103とすることもできる。
なお、図4において、位置P(t1)は、時刻t1における遠隔操縦車両100の走行位置であり、位置P(t2)は、時刻t2における遠隔操縦車両100の走行位置であり、位置P(t3)は、時刻t3における遠隔操縦車両100の走行位置である。
縦線同士の間隔、及び、横線同士の間隔、即ち格子間隔は、例えば50cmとしている。
より具体的に説明すると、各位置(車両走行位置)において得られた点群高さデータaに対して、車両姿勢データbで示すローリング角度,ヨーイング角度,ピッチング角度を考慮して演算をすることにより、ローリング角度,ヨーイング角度,ピッチング角度が全て0度になっている車両姿勢となっている車両からみた点群高さデータを求め、これを各位置(車両走行位置)における修正点群高さデータa1とする。
このようにして各格子点に高さデータを割り振ったものが、三次元マップデータcである。三次元マップデータcは、例えば10fps(Flames Per Second)の周期間隔で、三次元マップ生成部104から出力される。
なお、最初に三次元マップ生成部104からから三次元マップデータcが出力された時には、その一つ前の三次元マップデータは存在しないので、この場合には、差分三次元マップデータc1は、最初の三次元マップデータcと同じデータになる。
再生三次元マップデータc2は、次々と送られてくる差分三次元マップデータc1のデータ値(正の値、または、負の値)を順に加算(重畳)していったものであるため、遠隔操縦車両100の走行移動や、外部環境の変化(例えば他の車が遠隔操縦車両100の近くを通過した等)に応じて、各格子点の高さデータが変化していく。
このため記憶装置203には、最新の再生三次元マップデータc2が記憶される。
そして、取り出した地図画像Gと再生三次元マップデータc2とを合成して、表示画像データdを生成する。
表示画像データdは、地図画像Gに、例えばワイヤーフレーム状の表示をする再生三次元マップデータc2を合成したものとなる。
(1)各表示画像データdを生成した時点から、1/60秒後の第1推定表示画像データd1を推定演算し、
(2)各表示画像データdを生成した時点から、2/60秒後の第2推定表示画像データd2を推定演算する。
第2推定表示画像データd2は、位置情報Lと、ステータス情報S2に含まれている車速を基に、表示画像データdを、位置情報Lで示す位置から、その時の車速で2/60秒間で移動する距離に相当する分だけ、電子的に移動させた画像データである。
表示画像データd,d1,d2の出力周期は、例えば60fps(Flames Per Second)の周期間隔である。
つまり、表示画像データdが出力されてから1/60秒後に、第1推定表示画像データd1が出力され、第1推定表示画像データd1が出力されてから1/60秒後に、第2推定表示画像データd2が出力され、第2推定表示画像データd2が出力されてから1/60秒後に、表示画像データdが出力されるという状態で、各表示画像データd,d1,d2が次々と出力される。
このため、モニタ206の表示レートは60fps(Flames Per Second)となり、充分に滑らかな撮影画像を表示することができる。
もちろん、画像処理演算を変えることにより、車両101のフロントガラス及びドアガラスから見渡した画像とすることもできる。
しかも、表示される範囲は広いため、操作者が視認できる視野範囲は広くなり、遠隔操縦車両100を高性能・俊敏に操縦することが可能になる。
このため、人や、別の車両などの移動障害物を検出・表示でき、遠隔操作時の障害物回避などの操作がしやすくなる。
実施例2では、遠隔操縦車両100のデータ圧縮部110において、位置情報Lと差分三次元マップデータc1を圧縮し、送受信部107は、圧縮されている位置情報Lと差分三次元マップデータc1を無線送信する。
この場合には、携帯電話網を利用して情報の送信をするため、遠隔操縦車両100が遠隔操作部200からかなり離れた位置で走行していても、遠隔操縦車両100の操縦が可能になる。
101 車両
102 レーザレーダ
103 位置情報取得センサ
104 三次元マップ生成部
105 記憶装置
106 差分抽出演算部
107 送受信部
108 遠隔操縦制御部
109 車両姿勢検出センサ
110 データ圧縮部
200 遠隔制御部
201 送受信部
202 三次元マップ再生部
203 記憶装置
204 地図データベース
205 画面生成部
206 画面表示部(モニタ)
207 遠隔操作コントローラ
208 データ伸張部
a 点群高さデータ
b 車両姿勢データ
c 三次元マップデータ
c1 差分三次元マップデータ
c2 再生三次元マップデータ
d 表示画像データ
d1 第1推定表示画像データ
d2 第2推定表示画像データ
D 複合表示画像データ
G 地図画像データ
L 位置情報
S1 操作情報
S2 ステータス情報
MA マップエリア
Claims (2)
- 遠隔操縦車両と遠隔操作部とでなり、
前記遠隔操縦車両は、
車両に搭載されており、前記車両の周囲にレーザを発射して受信することにより、前記車両の周囲の多数の点の距離・高さを示す点群高さデータを得るレーザレーダと、
前記車両の走行位置を計測して位置情報を出力する位置情報取得センサと、
前記車両の外の予め決めた地球表面上の特定の地点を原点として設定したマップエリアを有しており、前記位置情報で示す各走行位置での前記点群高さデータを座標変換及び補間演算することにより、前記マップエリアに予め設定した各格子点の高さを求めて各格子点に高さデータを割り振った三次元マップデータを順次出力する三次元マップ生成部と、
前記三次元マップ生成部から順次出力された三次元マップデータを記憶する車両側の記憶装置と、
前記三次元マップ生成部から出力された最新の三次元マップデータと、前記記憶装置から取り出した一つ前の三次元マップデータとの差分を演算して差分三次元マップデータを出力する差分抽出演算部と、
前記差分三次元マップデータと、前記位置情報を無線送信する車両側の送受信部とを有し、
前記遠隔操作部は、
無線送信された前記差分三次元マップデータと、前記位置情報を受信する操作側の送受信部と、
順次受信した前記差分三次元マップデータを加算演算して再生三次元マップデータを求めて出力する三次元マップ再生部と、
前記三次元マップ再生部から出力される再生三次元マップデータを上書き状態で記憶する操作側の記憶装置と、
位置情報と対応させた地図画像情報を蓄積した地図データベースと
受信した位置情報に応じた前記地図画像情報を前記地図データベースから取り出すと共に、取り出した前記地図画像情報と操作側の前記記憶装置から取り出した再生三次元マップデータとを合成して表示画像データを生成する画面生成部と、
前記表示画像データを表示する画面表示部とを有する、
ことを特徴とする遠隔操縦車両システム。 - 遠隔操縦車両と遠隔操作部とでなり、
前記遠隔操縦車両は、
車両に搭載されており、前記車両の周囲にレーザを発射して受信することにより、前記車両の周囲の多数の点の距離・高さを示す点群高さデータを得るレーザレーダと、
前記車両の走行位置を計測して位置情報を出力する位置情報取得センサと、
前記車両のローリング角度,ヨーイング角度,ピッチング角度を計測する車両姿勢検出センサと、
前記車両の外の予め決めた地球表面上の特定の地点を原点として設定したマップエリアを有しており、前記位置情報で示す各走行位置での前記点群高さデータと前記ローリング角度,ヨーイング角度,ピッチング角度から、前記車両を基準とした点群高さデータである修正点群高さデータを求め、この修正点群高さデータを前記マップエリアの座標系に座標変換及び補間演算することにより、前記マップエリアに予め設定した各格子点の高さを求めて各格子点に高さデータを割り振った三次元マップデータを順次出力する三次元マップ生成部と、
前記三次元マップ生成部から順次出力された三次元マップデータを記憶する車両側の記憶装置と、
前記三次元マップ生成部から出力された最新の三次元マップデータと、前記記憶装置から取り出した一つ前の三次元マップデータとの差分を演算して差分三次元マップデータを出力する差分抽出演算部と、
前記差分三次元マップデータと、前記位置情報と、車両の走行状態を示すステータス情報を無線送信する車両側の送受信部とを有し、
前記遠隔操作部は、
無線送信された前記差分三次元マップデータと、前記位置情報と、前記ステータス情報を受信する操作側の送受信部と、
順次受信した前記差分三次元マップデータを加算演算して再生三次元マップデータを求めて出力する三次元マップ再生部と、
前記三次元マップ再生部から出力される再生三次元マップデータを上書き状態で記憶する操作側の記憶装置と、
位置情報と対応させた地図画像情報を蓄積した地図データベースと
受信した位置情報に応じた前記地図画像情報を前記地図データベースから取り出すと共に、取り出した前記地図画像情報と操作側の前記記憶装置から取り出した再生三次元マップデータとを合成して表示画像データを生成して出力すると共に、先行する表示画像データを出力してから後行する表記画像データを出力する間の期間において、前記位置情報で示す位置から前記ステータス情報に含まれる車両の速度において移動する距離に相当する分だけ前記の先行する表示画像データを電子的に移動させた推定表示画像データを生成して出力する画面生成部と、
前記画面生成部から順次出力される前記表示画像データ及び前記推定表示画像データを表示する画面表示部とを有する、
ことを特徴とする遠隔操縦車両システム。
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