JP6329642B2 - センサ融合 - Google Patents
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Description
本明細書で記述される全ての出版物、特許、および特許出願は、各個別出版物、特許、または特許出願が、参照することにより組み込まれるように特異的かつ個別に示された場合と同一の程度に、参照することにより本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、可動オブジェクトは、可動オブジェクトの状態(例えば、1から6自由度に対する位置、速度、および/または加速度、可動オブジェクトの推進状態、可動オブジェクトのペイロードがオンまたはオフにされるかどうか、ペイロードの動作モード、ペイロードがズームインまたはアウトされるかどうか)または任意の他のオブジェクト(例えば、キャリア、ペイロード)に関する情報を提供するように構成される、感知システムを含むことができる。情報は、ユーザに表示されるように端末に伝送することができる。加えて、情報は、可動オブジェクトの制御を可能にするために、端末の処理ユニットに伝送することができる。例えば、情報は、固定された基準系または移動基準系に対するオブジェクトの3次元(3D)空間的配置を示す、可動オブジェクトの位置的情報を含むことができる。位置的情報は、場所情報(例えば、高度、緯度、および経度)および配向情報(例えば、ロール角、ピッチ角、およびヨー角)を含むことができる。代替として、または組み合わせて、情報は、6自由度のうちの1つ以上に対する可動オブジェクトの速度および/または加速度に関する運動情報を含むことができる。
場合によっては、従来の個々の感知システムの性能は、理想的とは言えないものであり得る。例えば、GPS感知システムは、複数のGPS衛星への見通し線を必要とし、したがって、不良な気象条件、屋内環境、または建造物の付近で使用されるときに制限され得る。加えて、DGPSおよびRTK GPSは、従来のGPSと比較して向上した精度を実証するが、これらの技術は、場合によっては、それらの適用性を限定する種々の制限に関連付けられ得る。IMU感知システムは、例えば、複雑な移動(例えば、同時高速平行移動および回転)を感知するためには精度が低くあり得る。加えて、IMU感知システムは、経時的に積分誤差を累積し得る。視覚感知システムは、例えば、有意量の計算を必要とし得る。さらに、視覚感知システムの精度は、低解像度、(例えば、急速な移動による)画像のぼやけ、および画像のゆがみが、そのようなシステムの性能を低減させ得るように、画質による影響を受け得る。長距離センサがいくつかの用途で使用するためには大きすぎ得る場合、近接感知システムは、例えば、センサの精度および使用範囲によって制限され得る。加えて、ライダセンサは、強い日光条件下で、低減した性能を示し得る。
本明細書で説明されるシステム、方法、およびデバイスの実施形態は、可動オブジェクトの位置的情報および/または運動情報の収集を伴う任意の好適な用途で使用することができる。いくつかの実施形態では、開示されたシステム、方法、およびデバイスは、UAV等の航空機を制御および/またはナビゲートするように適用することができる。しかしながら、当業者であれば、本明細書で説明される実施形態を飛行していない可動オブジェクトに適用できることを理解するであろうように、以下の実施例において飛行、飛行経路、飛行軌道等を指す用語の使用は、本発明を飛行する可動オブジェクトに限定することを目的としていない。
Claims (57)
- 可動オブジェクトの位置的情報を収集する方法であって、前記方法は、
メモリにおいて、前記可動オブジェクトの位置的情報を含む、事前に記憶された飛行経路を辿るように前記可動オブジェクトを誘導する命令を受信することと、
前記メモリにおいて、前記可動オブジェクトに連結されている第1の感知システムからデータを受信することであって、前記第1の感知システムは、前記可動オブジェクトの前記位置的情報を決定するために有用な信号を受信するセンサを備えている、ことと、
前記メモリにおいて、前記可動オブジェクトに連結されている第2の感知システムからデータを受信することであって、前記第2の感知システムは、前記可動オブジェクトの前記位置的情報を決定するために有用な信号を受信するセンサを備えている、ことと、
プロセッサを用いて、前記第2の感知システムの前記センサによって受信される前記信号の強度に基づいて、前記第2の感知システムからの前記データの重み値を決定することと、
前記プロセッサを用いて、(i)前記第1の感知システムからの前記データ、および(ii)前記重み値を考慮に入れた、前記第2の感知システムからの前記データに基づいて、前記可動オブジェクトの前記位置的情報を計算することと、
前記プロセッサを用いて、計算された前記位置的情報に基づいて前記可動オブジェクトの現在位置を特定し、前記可動オブジェクトが誘導されている間に、特定された前記現在位置と前記飛行経路との間に差が生じた場合は当該差を補正することと
を含む、方法。 - 前記可動オブジェクトは、無人機である、請求項1に記載の方法。
- 前記可動オブジェクトの前記位置的情報を計算することは、前記可動オブジェクトの場所情報および配向情報を計算することを含む、請求項1に記載の方法。
- 場所情報を計算することは、前記可動オブジェクトの高度、緯度、および経度を計算することを含む、請求項2に記載の方法。
- 配向情報を計算することは、ヨー軸に対する前記可動オブジェクトの角度、ロール軸に対する角度、およびピッチ軸に対する角度を計算することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記第2の感知システムからデータを受信することは、前記第2の感知システムによって使用される全地球測位システム(GPS)センサからデータを受信することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2のシステムの前記センサによって受信される前記信号の前記強度は、受信されるGPS信号の数に依存する、請求項6に記載の方法。
- 前記第2のシステムの前記センサによって受信される前記信号の前記強度は、受信されるGPS信号の大きさに依存する、請求項6に記載の方法。
- 前記第1の感知システムからデータを受信することは、前記第1の感知システムによって使用される1つ以上の視覚センサからデータを受信することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の視覚センサからデータを受信することは、横方向に離間している複数の視覚センサからデータを受信することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記可動オブジェクトに連結されている第3の感知システムからデータを受信することをさらに含み、前記第3の感知システムは、慣性計測装置(IMU)を使用する、請求項9に記載の方法。
- 前記第1の感知システムからデータを受信することは、前記第1の感知システムによって使用されるIMUからデータを受信することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記位置的情報を決定するために有用な前記信号は、光信号を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記位置的情報を決定するために有用な前記信号は、衛星からの信号を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記位置的情報を決定するために有用な前記信号は、速度または加速度を示す信号を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記重み値は、数値である、請求項1に記載の方法。
- 前記数値は、0から1の間の値である、請求項16に記載の方法。
- 前記可動オブジェクトが事前設定された場所に戻るための命令を受信することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記プロセッサを用いて、前記可動オブジェクトの前記位置的情報に基づいて、前記可動オブジェクトが前記事前設定された場所に戻るために進むべき経路を計算することをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 可動オブジェクトの位置的情報を収集するためのプログラム命令を含む非一過性のコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記コンピュータ読み取り可能な媒体は、
前記可動オブジェクトの位置的情報を含む、事前に記憶された飛行経路を辿るように前記可動オブジェクトを誘導するためのプログラム命令と、
前記可動オブジェクトに連結されている第1の感知システムから受信されるデータを分析するためのプログラム命令であって、前記第1の感知システムは、前記可動オブジェクトの前記位置的情報を決定するために有用な信号を受信するセンサを備えている、プログラム命令と、
前記可動オブジェクトに連結されている第2の感知システムから受信されるデータを分析するためのプログラム命令であって、前記第2の感知システムは、前記可動オブジェクトの前記位置的情報を決定するために有用な信号を受信するセンサを備えている、プログラム命令と、
前記第2の感知システムの前記センサによって受信される前記信号の強度に基づいて、前記第2の感知システムからの前記データの重み値を決定するためのプログラム命令と、
(i)前記第1の感知システムからの前記分析されたデータ、および(ii)前記重み値を考慮に入れた、前記第2の感知システムからの前記分析されたデータに基づいて、前記可動オブジェクトの前記位置的情報を計算するためのプログラム命令と、
計算された前記位置的情報に基づいて前記可動オブジェクトの現在位置を特定し、前記可動オブジェクトが誘導されている間に、特定された前記現在位置と前記飛行経路との間に差が生じた場合は当該差を補正するためのプログラム命令と、
を備えている、コンピュータ読み取り可能な媒体。 - 前記可動オブジェクトは、無人機である、請求項20に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記可動オブジェクトの前記位置的情報を計算するための前記プログラム命令は、前記可動オブジェクトの場所情報および配向情報を計算するためのプログラム命令を備えている、請求項20に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 場所情報を計算するための前記プログラム命令は、前記可動オブジェクトの高度、緯度、および経度を計算するためのプログラム命令を備えている、請求項22に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 配向情報を計算するための前記プログラム命令は、ヨー軸に対する前記可動オブジェクトの角度、ロール軸に対する角度、およびピッチ軸に対する角度を計算するためのプログラム命令を備えている、請求項22に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記第2の感知システムから受信されるデータを分析するための前記プログラム命令は、前記第2の感知システムによって使用されるGPSセンサから受信されるデータを分析するためのプログラム命令を備えている、請求項20に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記第2のシステムの前記センサによって受信される前記信号の前記強度は、受信されるGPS信号の数に依存する、請求項25に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記第2のシステムの前記センサによって受信される前記信号の前記強度は、受信されるGPS信号の大きさに依存する、請求項25に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記第1の感知システムから受信されるデータを分析するための前記プログラム命令は、前記第1の感知システムによって使用される1つ以上の視覚センサから受信されるデータを分析するためのプログラム命令を備えている、請求項20に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記1つ以上の視覚センサから受信されるデータを分析するための前記プログラム命令は、横方向に離間している複数の視覚センサから受信されるデータを分析するためのプログラム命令を備えている、請求項28に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記可動オブジェクトに連結されている第3の感知システムから受信されるデータを分析するためのプログラム命令をさらに備え、前記第3の感知システムは、IMUを使用する、請求項28に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記第1の感知システムから受信されるデータを分析するための前記プログラム命令は、前記第1の感知システムによって使用されるIMUから受信されるデータを分析するためのプログラム命令を備えている、請求項20に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記位置的情報を決定するために有用な前記信号は、光信号を含む、請求項20に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記位置的情報を決定するために有用な前記信号は、衛星からの信号を含む、請求項20に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記位置的情報を決定するために有用な前記信号は、速度または加速度を示す信号を含む、請求項20に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記重み値は、数値である、請求項20に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記数値は、0から1の間の値である、請求項35に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記可動オブジェクトが事前設定された場所に戻るための命令を受信するためのプログラム命令をさらに備えている、請求項20に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記プロセッサを用いて、前記可動オブジェクトの前記位置的情報に基づいて、前記可動オブジェクトが前記事前設定された場所に戻るために進むべき経路を計算するためのプログラム命令をさらに備えている、請求項37に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 可動オブジェクトの位置的情報を収集するためのシステムであって、前記可動オブジェクトの位置的情報を含む、事前に記憶された飛行経路を辿るように前記可動オブジェクトを誘導する命令を受信する前記システムは、
前記可動オブジェクトに連結されている第1の感知システムであって、前記第1の感知システムは、前記可動オブジェクトの前記位置的情報を決定するために有用な信号を受信するように構成されているセンサを備えている、第1の感知システムと、
前記可動オブジェクトに連結されている第2の感知システムであって、前記第2の感知システムは、前記可動オブジェクトの前記位置的情報を決定するために有用な信号を受信するように構成されているセンサを備えている、第2の感知システムと、
(a)前記第2の感知システムの前記センサによって受信される前記信号の強度に基づいて、前記第2の感知システムからの前記信号の重み値を決定し、(b)(i)前記第1の感知システムからの前記データ、および(ii)前記重み値を考慮に入れた、前記第2の感知システムからの前記データに基づいて、前記可動オブジェクトの前記位置的情報を計算し、計算された前記位置的情報に基づいて前記可動オブジェクトの現在位置を特定し、前記可動オブジェクトが誘導されている間に、特定された前記現在位置と前記飛行経路との間に差が生じた場合は当該差を補正するプロセッサと
を備えている、システム。 - 前記可動オブジェクトは、無人機である、請求項39に記載のシステム。
- 前記位置的情報は、前記可動オブジェクトの場所情報および配向情報を含む、請求項39に記載のシステム。
- 前記場所情報は、前記可動オブジェクトの高度、緯度、および経度を含む、請求項41に記載のシステム。
- 前記配向情報は、ヨー軸に対する前記可動オブジェクトの角度、ロール軸に対する角度、およびピッチ軸に対する角度を含む、請求項41に記載のシステム。
- 前記第2の感知システムは、GPSセンサを使用する、請求項39に記載のシステム。
- 前記第2のシステムの前記センサによって受信される前記信号の前記強度は、受信されるGPS信号の数に依存する、請求項44に記載のシステム。
- 前記第2のシステムの前記センサによって受信される前記信号の前記強度は、受信されるGPS信号の大きさに依存する、請求項44に記載のシステム。
- 前記第1の感知システムは、1つ以上の視覚センサを使用する、請求項39に記載のシステム。
- 前記第1の感知システムは、横方向に離間している複数の視覚センサを使用する、請求項47に記載のシステム。
- 前記可動オブジェクトに連結されている第3の感知システムをさらに備え、前記第3の感知システムは、慣性計測装置(IMU)を使用する、請求項47に記載のシステム。
- 前記第1の感知システムは、IMUを使用する、請求項39に記載のシステム。
- 前記位置的情報を決定するために有用な前記信号は、光信号を含む、請求項39に記載のシステム。
- 前記位置的情報を決定するために有用な前記信号は、衛星からの信号を含む、請求項39に記載のシステム。
- 前記位置的情報を決定するために有用な前記信号は、速度または加速度を示す信号を含む、請求項39に記載のシステム。
- 前記重み値は、数値である、請求項39に記載のシステム。
- 前記数値は、0から1の間の値である、請求項54に記載のシステム。
- 前記可動オブジェクトが事前設定された場所に戻るための命令を受信するための受信機をさらに備えている、請求項39に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記可動オブジェクトの前記位置的情報に基づいて、前記可動オブジェクトが前記事前設定された場所に戻るために進むべき経路を決定するように構成されている、請求項56に記載のシステム。
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