JP6354556B2 - 位置推定装置、位置推定方法、位置推定プログラム - Google Patents
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上記目的を達成するための位置推定装置に係る別の発明は、道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得部(S8)と、周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得部(S3)と、測定結果取得部が取得した観測データおよび地図データ取得部が取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、観測データと、三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理部(S5、S12)と、マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算部(S14)とを備えた位置推定装置であって、位置推定装置は移動体に搭載され、マッチング処理は、観測データを三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、マッチング処理部は、複数の層に対してマッチング処理を行い、移動体の移動量を計算する移動量計算部(S2)と、観測データを座標変換行列により座標変換した後のデータと、座標変換後のデータに対応する三次元地図データとの平均距離を、層別に算出する距離算出部(S133)とをさらに備え、位置計算部は、距離算出部が計算した平均距離が最も短い層の座標変換行列と、移動量計算部が計算した移動量とに基づいて、推定位置を逐次計算することを特徴とする。
上記目的を達成するための位置推定装置に係るさらに別の発明は、道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得部(S8)と、周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得部(S3)と、測定結果取得部が取得した観測データおよび地図データ取得部が取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、観測データと、三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理部(S5、S12)と、マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算部(S14)とを備えた位置推定装置であって、位置推定装置は移動体に搭載され、移動体の移動量を計算する移動量計算部(S2)を備え、マッチング処理は、観測データを三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、マッチング処理部は、複数の層に対してマッチング処理を行い、位置計算部は、マッチング処理部が層別に算出した座標変換行列と移動量計算部が計算した移動量とに基づいて、層別に推定位置を算出し、層別に算出した推定位置を平均して、最終的な推定位置とすることを特徴とする。
上記目的を達成するための位置推定方法に係る別の発明は、道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得ステップ(S8)と、周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得ステップ(S3)と、測定結果取得ステップで取得した観測データおよび地図データ取得ステップで取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、観測データと、三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理ステップ(S5、S12)と、マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算ステップ(S14)とを備えた位置推定方法であって、位置推定方法は移動体で用いられ、マッチング処理は、観測データを三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、マッチング処理ステップでは、複数の層に対してマッチング処理を行い、移動体の移動量を計算する移動量計算ステップ(S2)と、観測データを座標変換行列により座標変換した後のデータと、座標変換後のデータに対応する三次元地図データとの平均距離を、層別に算出する距離算出ステップ(S133)とをさらに備え、位置計算ステップは、距離算出ステップで算出した平均距離が最も短い層の座標変換行列と、移動量計算ステップで計算した移動量とに基づいて、推定位置を逐次計算することを特徴とする。
上記目的を達成するための位置推定方法に係るさらに別の発明は、道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得ステップ(S8)と、周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得ステップ(S3)と、測定結果取得ステップで取得した観測データおよび地図データ取得ステップで取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、観測データと、三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理ステップ(S5、S12)と、マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算ステップ(S14)とを備えた位置推定方法であって、位置推定方法は移動体で用いられ、移動体の移動量を計算する移動量計算ステップ(S2)を備え、マッチング処理は、観測データを三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、マッチング処理ステップは、複数の層に対してマッチング処理を行い、位置計算ステップは、マッチング処理ステップで層別に算出した座標変換行列と移動量計算ステップで計算した移動量とに基づいて、層別に推定位置を算出し、層別に算出した推定位置を平均して、最終的な推定位置とすることを特徴とする。
上記目的を達成するための位置推定プログラムに係る別の発明は、コンピュータを、道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得部(S8)と、周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得部(S3)と、測定結果取得部が取得した観測データおよび地図データ取得部が取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、観測データと、三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理部(S5、S12)と、マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算部(S14)とを備えた位置推定プログラムとして機能させ、コンピュータは移動体で用いられ、かつ、コンピュータを、マッチング処理は、観測データを三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、マッチング処理部は、複数の層に対してマッチング処理を行い、移動体の移動量を計算する移動量計算部(S2)と、観測データを座標変換行列により座標変換した後のデータと、座標変換後のデータに対応する三次元地図データとの平均距離を、層別に算出する距離算出部(S133)とをさらに備え、位置計算部は、距離算出部が計算した平均距離が最も短い層の座標変換行列と、移動量計算部が計算した移動量とに基づいて、推定位置を逐次計算するものとして機能させるための位置推定プログラムである。
上記目的を達成するための位置推定プログラムに係るさらに別の発明は、コンピュータを、道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得部(S8)と、周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得部(S3)と、測定結果取得部が取得した観測データおよび地図データ取得部が取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、観測データと、三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理部(S5、S12)と、マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算部(S14)とを備えた位置推定プログラムとして機能させ、コンピュータは移動体で用いられ、かつ、コンピュータを、移動体の移動量を計算する移動量計算部(S2)を備え、マッチング処理は、観測データを三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、マッチング処理部は、複数の層に対してマッチング処理を行い、位置計算部は、マッチング処理部が層別に算出した座標変換行列と移動量計算部が計算した移動量とに基づいて、層別に推定位置を算出し、層別に算出した推定位置を平均して、最終的な推定位置とするものとして機能させるための位置推定プログラムである。
図11は、本実施形態の位置推定システム10が決定した高精度推定位置の誤差を、従来の車両位置推定システムによる推定位置の誤差と比較して示す図である。誤差を算出するための正解位置には、RTK−GPSにより測位を行う高精度GPSの測位値を用いた。また、ユークリッド距離は、正解位置と高精度推定位置、あるいは、従来システムによる推定位置との距離を意味する。
以上、説明したように、本実施形態の位置推定システム10は、この位置推定システム10を搭載した車両1の周辺の点群を観測し、観測点群から作成した観測地図点群と、車両1の周辺の環境地図点群とをマッチングさせるマッチング処理を行う。
たとえば、前述の実施形態では、3層それぞれについて計算した座標変換行列Mt iのうち、平均距離et iが最も小さい座標変換行列Mt iをMt icpとして、高精度推定位置Ptを計算していた(S13、S14)。
前述の実施形態では、道路表面地図点群をローカル座標系のXL−ZL平面に投影することで、ピッチ角偏差Δφ、高度偏差Δzを算出していた。しかし、これらピッチ角偏差Δφ、高度偏差Δzを、ピッチ角、高度を検出するセンサの検出値に基づいて計算してもよい。
前述の実施形態では、地図管理部13に道路表面地図点群を記憶していた。しかし、道路表面地図点群は環境地図点群から高さ方向の点群を除去したものであるので、道路表面地図点群を記憶せず、環境地図点群から、都度、道路表面地図点群を作成してもよい。
周辺監視センサ11として、カメラを用いてもよい(変形例5)。位置推定システムを車両以外の移動体で搭載してもよい(変形例6)。観測地図点群を分割する層数は3以外の複数でもよい(変形例7)。観測地図点群を分割した各層の高さ方向長さが、互いに異なっていてもよい(変形例8)。
前述の実施形態では、三次元地図データは、道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を、点群により示しているデータであった。また、観測データとして観測点群を取得していた。
Claims (12)
- 道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得部(S8)と、
周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得部(S3)と、
前記測定結果取得部が取得した観測データおよび前記地図データ取得部が取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、前記観測データと、前記三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理部(S5、S12)と、
前記マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算部(S14)と、
前記測定部の姿勢を決定して、前記地図データ取得部が取得した前記三次元地図データを、前記測定部の姿勢に基づいて補正する地図補正部(S10)とを備え、
前記マッチング処理部は、前記地図補正部が補正した後の三次元地図データを前記複数の層に分割することを特徴とする位置推定装置(16)。 - 請求項1において、
前記位置推定装置は移動体に搭載され、
前記移動体の移動量を計算する移動量計算部(S2)を備え、
前記マッチング処理は、前記観測データを前記三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、
前記位置計算部は、前記マッチング処理部が決定した前記座標変換行列と、前記移動量計算部が計算した前記移動量とに基づいて、前記推定位置を逐次計算することを特徴とする位置推定装置。 - 道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得部(S8)と、
周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得部(S3)と、
前記測定結果取得部が取得した観測データおよび前記地図データ取得部が取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、前記観測データと、前記三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理部(S5、S12)と、
前記マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算部(S14)とを備えた位置推定装置であって、
前記位置推定装置は移動体に搭載され、
前記マッチング処理は、前記観測データを前記三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、前記マッチング処理部は、前記複数の層に対して前記マッチング処理を行い、
前記移動体の移動量を計算する移動量計算部(S2)と、
前記観測データを前記座標変換行列により座標変換した後のデータと、座標変換後のデータに対応する前記三次元地図データとの平均距離を、前記層別に算出する距離算出部(S133)とをさらに備え、
前記位置計算部は、前記距離算出部が計算した前記平均距離が最も短い層の前記座標変換行列と、前記移動量計算部が計算した前記移動量とに基づいて、前記推定位置を逐次計算することを特徴とする位置推定装置。 - 道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得部(S8)と、
周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得部(S3)と、
前記測定結果取得部が取得した観測データおよび前記地図データ取得部が取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、前記観測データと、前記三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理部(S5、S12)と、
前記マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算部(S14)とを備えた位置推定装置であって、
前記位置推定装置は移動体に搭載され、
前記移動体の移動量を計算する移動量計算部(S2)を備え、
前記マッチング処理は、前記観測データを前記三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、前記マッチング処理部は、前記複数の層に対して前記マッチング処理を行い、
前記位置計算部は、前記マッチング処理部が前記層別に算出した前記座標変換行列と前記移動量計算部が計算した前記移動量とに基づいて、前記層別に前記推定位置を算出し、層別に算出した推定位置を平均して、最終的な前記推定位置とすることを特徴とする位置推定装置。 - 請求項4において、
前記観測データを前記座標変換行列により座標変換した後のデータと、座標変換後のデータに対応する前記三次元地図データとの平均距離を、前記層別に算出する距離算出部(S133)を備え、
前記位置計算部は、前記距離算出部が前記層別に算出した前記平均距離に基づいて定まる重みを用いて前記層別に算出した前記推定位置を加重平均して、最終的な前記推定位置を算出することを特徴とする位置推定装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項において、
前記三次元地図データは、点群により、道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示しているデータであり、
前記観測データは、周囲に存在する物体上の点を三次元的に測定したデータであることを特徴とする位置推定装置。 - 道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得ステップ(S8)と、
周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得ステップ(S3)と、
前記測定結果取得ステップで取得した観測データおよび前記地図データ取得ステップで取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、前記観測データと、前記三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理ステップ(S5、S12)と、
前記マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算ステップ(S14)と、
前記測定部の姿勢を決定して、前記地図データ取得ステップで取得した前記三次元地図データを、前記測定部の姿勢に基づいて補正する地図補正ステップ(S10)とを備え、
前記マッチング処理ステップは、前記地図補正ステップで補正した後の三次元地図データを前記複数の層に分割することを特徴とする位置推定方法。 - 道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得ステップ(S8)と、
周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得ステップ(S3)と、
前記測定結果取得ステップで取得した観測データおよび前記地図データ取得ステップで取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、前記観測データと、前記三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理ステップ(S5、S12)と、
前記マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算ステップ(S14)とを備えた位置推定方法であって、
前記位置推定方法は移動体で用いられ、
前記マッチング処理は、前記観測データを前記三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、前記マッチング処理ステップでは、前記複数の層に対して前記マッチング処理を行い、
前記移動体の移動量を計算する移動量計算ステップ(S2)と、
前記観測データを前記座標変換行列により座標変換した後のデータと、座標変換後のデータに対応する前記三次元地図データとの平均距離を、前記層別に算出する距離算出ステップ(S133)とをさらに備え、
前記位置計算ステップは、前記距離算出ステップで算出した前記平均距離が最も短い層の前記座標変換行列と、前記移動量計算ステップで計算した前記移動量とに基づいて、前記推定位置を逐次計算することを特徴とする位置推定方法。 - 道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得ステップ(S8)と、
周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得ステップ(S3)と、
前記測定結果取得ステップで取得した観測データおよび前記地図データ取得ステップで取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、前記観測データと、前記三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理ステップ(S5、S12)と、
前記マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算ステップ(S14)とを備えた位置推定方法であって、
前記位置推定方法は移動体で用いられ、
前記移動体の移動量を計算する移動量計算ステップ(S2)を備え、
前記マッチング処理は、前記観測データを前記三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、前記マッチング処理ステップは、前記複数の層に対して前記マッチング処理を行い、
前記位置計算ステップは、前記マッチング処理ステップで前記層別に算出した前記座標変換行列と前記移動量計算ステップで計算した前記移動量とに基づいて、前記層別に前記推定位置を算出し、層別に算出した推定位置を平均して、最終的な前記推定位置とすることを特徴とする位置推定方法。 - コンピュータを、
道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得部(S8)と、
周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得部(S3)と、
前記測定結果取得部が取得した観測データおよび前記地図データ取得部が取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、前記観測データと、前記三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理部(S5、S12)と、
前記マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算部(S14)と、
前記測定部の姿勢を決定して、前記地図データ取得部が取得した前記三次元地図データを、前記測定部の姿勢に基づいて補正する地図補正部(S10)とを備え、
前記マッチング処理部は、前記地図補正部が補正した後の三次元地図データを前記複数の層に分割するものとして機能させるための位置推定プログラム。 - コンピュータを、
道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得部(S8)と、
周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得部(S3)と、
前記測定結果取得部が取得した観測データおよび前記地図データ取得部が取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、前記観測データと、前記三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理部(S5、S12)と、
前記マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算部(S14)とを備えた位置推定プログラムとして機能させ、
前記コンピュータは移動体で用いられ、
かつ、前記コンピュータを、
前記マッチング処理は、前記観測データを前記三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、前記マッチング処理部は、前記複数の層に対して前記マッチング処理を行い、
前記移動体の移動量を計算する移動量計算部(S2)と、
前記観測データを前記座標変換行列により座標変換した後のデータと、座標変換後のデータに対応する前記三次元地図データとの平均距離を、前記層別に算出する距離算出部(S133)とをさらに備え、
前記位置計算部は、前記距離算出部が計算した前記平均距離が最も短い層の前記座標変換行列と、前記移動量計算部が計算した前記移動量とに基づいて、前記推定位置を逐次計算するものとして機能させるための位置推定プログラム。 - コンピュータを、
道路およびその周囲に存在する物体の三次元位置を示している三次元地図データを取得する地図データ取得部(S8)と、
周囲に存在する物体の形状を三次元的に測定する測定部(11)から、測定結果である観測データを取得する測定結果取得部(S3)と、
前記測定結果取得部が取得した観測データおよび前記地図データ取得部が取得した三次元地図データを、それぞれ、高さに基づいて複数の層に分割し、層別に、前記観測データと、前記三次元地図データとの対応を決定するマッチング処理を行うマッチング処理部(S5、S12)と、
前記マッチング処理の結果に基づいて、現在位置を推定した推定位置を計算する位置計算部(S14)とを備えた位置推定プログラムとして機能させ、
前記コンピュータは移動体で用いられ、
かつ、前記コンピュータを、
前記移動体の移動量を計算する移動量計算部(S2)を備え、
前記マッチング処理は、前記観測データを前記三次元地図データにマッチングさせるための座標変換行列を決定する処理であり、前記マッチング処理部は、前記複数の層に対して前記マッチング処理を行い、
前記位置計算部は、前記マッチング処理部が前記層別に算出した前記座標変換行列と前記移動量計算部が計算した前記移動量とに基づいて、前記層別に前記推定位置を算出し、層別に算出した推定位置を平均して、最終的な前記推定位置とするものとして機能させるための位置推定プログラム。
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