JP6775447B2 - キャリブレーション装置、位置計算装置及びキャリブレーション方法 - Google Patents

Description

この発明は、モービルマッピングシステムにおけるキャリブレーション技術に関する。

モービルマッピングシステムでは、車両に設置されたレーザスキャナによって車両周囲の対象点の位置が計測される。この際、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）から得られた測位信号を用いて車両位置が算出され、車両位置を用いてレーザスキャナのキャリブレーションが行われる。しかし、算出された車両位置には測位信号に起因する信号誤差が含まれるため、誤差信号以上には正確にキャリブレーションが行えない。
キャリブレーションとは、車両上の基準位置及び基準平面から、センサの位置姿勢関係を確定することである。つまり、キャリブレーションとは、基準位置からの距離（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、基準平面からの角度（Ｙａｗ，Ｒｏｌｌ，Ｐｉｔｃｈ）との６つのパラメータを推定することである。

信号誤差は、車両の前後方向と、横方向と、高さ方向とに、それぞれ独立して存在する。車両を往復させ、往路と復路とのレーザ点が一致するように調整することにより、車両の前後方向及び横方向については、信号誤差を解消することができる。しかし、車両を往復させても、高さ方向については、信号誤差を解消することができない。
そこで、従来は、高さ方向についての信号誤差を小さくするために、以下の（１）（２）の方法が用いられている。（１）高さ方向についての信号誤差は、時刻とともに変化し、利用可能な衛星数が多いほど小さくなる傾向がある。そこで、キャリブレーションのための走行を、利用可能な衛星数の多いときに実施するようにする。（２）複数回のキャリブレーションのための走行を行い、レーザ点の平均的な値を用いる。

特許文献１には、モービルマッピングシステムにおけるキャリブレーションについて記載されている。

国際公開第２０１３／１４５０７２号

（１）の方法では、キャリブレーションを行うことに対する時間的な制約が発生してしまう。（２）の方法では、複数回の走行を行う必要があり、効率が悪い。そして、（１）（２）のいずれの方法を用いても、高さ方向についての信号誤差を十分に小さくできなかった。
この発明は、信号誤差を小さく抑えたキャリブレーションを効率的に可能にすることを目的とする。

この発明に係るキャリブレーション装置は、
車両に設置された受信アンテナである第１アンテナで受信された第１測位信号に基づき、前記車両に設置されたセンサによって計測された計測点の高さを第１高さとして計算する第１計算部と、
前記計測点の上方に設置された受信アンテナである第２アンテナで受信された第２測位信号に基づき、前記計測点の高さを第２高さとして計算する第２計算部と、
前記第１計算部によって計算された前記第１高さと、前記第２計算部によって計算された前記第２高さとの差を、前記センサによって計測される対象点の高さのずれとして特定するずれ特定部と
を備える。

この発明では、センサよって計測された計測点の第１高さと、計測点の上に設置された受信アンテナである第２アンテナで受信された第２測位信号に基づき計算された第２高さとの差をずれとして特定する。第１高さと第２高さとには、ほぼ同一の信号誤差が含まれていると認められるため、信号誤差を小さく抑えたキャリブレーションが可能である。

実施の形態１に係るモービルマッピングシステム１の構成図。 実施の形態１に係るキャリブレーション装置１０の構成図。 実施の形態１に係る計測車両２０の構成図。 実施の形態１に係る被計測装置３０の構成図。図４の（Ａ）は被計測装置３０の斜視図であり、図４の（Ｂ）は被計測装置３０の正面図である。 実施の形態１に係る計測処理のフローチャート。 実施の形態１に係るキャリブレーション処理のフローチャート。 実施の形態１に係るキャリブレーション処理の説明図。 変形例６に係るキャリブレーション装置１０の構成図。 実施の形態２に係る位置計算装置４０の構成図。 実施の形態２に係る位置特定処理のフローチャート。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、実施の形態１に係るモービルマッピングシステム１の構成を説明する。
モービルマッピングシステム１は、キャリブレーション装置１０と、計測車両２０と、被計測装置３０とを備える。キャリブレーション装置１０は、計測車両２０に設置されたレーザスキャナ２１といったセンサの高さ方向のキャリブレーションを行うコンピュータである。計測車両２０は、走行しながらセンサにより周囲の点群データを収集する装置である。被計測装置３０は、高さ方向のキャリブレーションを行う際に使用される装置である。

図２を参照して、実施の形態１に係るキャリブレーション装置１０の構成を説明する。
キャリブレーション装置１０は、計算機室等に設置されるコンピュータである。
キャリブレーション装置１０は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、ストレージ１３と、通信インタフェース１４とのハードウェアを備える。プロセッサ１１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

プロセッサ１１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１１は、具体例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

メモリ１２は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ１２は、具体例としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。

ストレージ１３は、データを保管する記憶装置である。ストレージ１３は、具体例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）である。また、ストレージ１３は、ＳＤ（登録商標，Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＣＦ（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ）、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）といった可搬記憶媒体であってもよい。

通信インタフェース１４は、入出力装置と計測車両２０と被計測装置３０といった外部の装置と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース１４は、具体例としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（登録商標，Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のポートである。

キャリブレーション装置１０は、機能構成要素として、データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４とを備える。データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４との各部の機能はソフトウェアにより実現される。
ストレージ１３には、データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４との機能を実現するプログラムが記憶されている。このプログラムは、プロセッサ１１によりメモリ１２に読み込まれ、プロセッサ１１によって実行される。これにより、データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４との機能が実現される。

図２では、プロセッサ１１は、１つだけ示されている。しかし、キャリブレーション装置１０は、プロセッサ１１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４との機能を実現するプログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ１１と同じように、プロセッシングを行うＩＣである。

図３を参照して、実施の形態１に係る計測車両２０の構成を説明する。
計測車両２０は、レーザスキャナ２１及びカメラ２２といったセンサと、第１アンテナ２３と、受信機２４と、ＩＭＵ２５（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）と、オドメータ２６と、記録用ＰＣ２７（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）とを備える。

レーザスキャナ２１は、レーザを照射し、対象点で反射したレーザを受信するセンサである。レーザを照射してから反射したレーザを受信するまでの時間と、レーザの照射角度とから、対象点の位置を計測することが可能である。

カメラ２２は、画像データを取得する装置である。カメラ２２は、例えば、毎秒１０枚程度の画像データを取得する。

第１アンテナ２３は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星といった測位衛星から送信された測位信号を受信する受信アンテナである。受信機２４は、第１アンテナ２３を介して、測位信号を受信する装置である。

ＩＭＵ２５は、計測車両２０の３軸方向の角度又は角速度と加速度とを検出する装置である。オドメータ２６は、計測車両２０のホイール等に設置され、計測車両２０の走行距離を計測する装置である。ＩＭＵ２５及びオドメータ２６により取得されたデータにより、測位信号を受信できない場合にも精度よく計測車両２０の位置を特定可能になる。

記録用ＰＣ２７は、レーザスキャナ２１とカメラ２２と第１アンテナ２３とＩＭＵ２５とオドメータ２６とによって取得されたデータを記憶するためのコンピュータである。

図４を参照して、実施の形態１に係る被計測装置３０の構成を説明する。
被計測装置３０は、キャリブレーションが実施されるキャリブレーションフィールドに設置される装置である。
被計測装置３０は、台座３１と、第２アンテナ３２とを備える。

台座３１は、例えば、直方体型の箱である。台座３１の上面には、計測点を表すマーク３３が示されている。図４では、×印がマーク３３として示されている。マーク３３は、×印に限らず、点等によって示されていてもよい。

第２アンテナ３２は、ＧＰＳ衛星といった測位衛星から送信された測位信号を受信する受信アンテナである。第２アンテナ３２は、マーク３３が示す計測点の上方に受信部が位置するように、台座３１の上面に設置される。実施の形態１では、第２アンテナ３２は、第１アンテナ２３と同一機種である。なお、第２アンテナ３２は、第１アンテナ２３と同一機種であることが望ましいが、これに限定されるものではない。

また、被計測装置３０は、第２アンテナを介して測位信号を受信する受信機３４と、被計測装置３０が備える機器に電力を供給するバッテリー３５と、受信機３４によって受信された測位信号を記憶する記憶装置３６とを備える。受信機３４は、受信機２４と同一機種である。受信機３４とバッテリー３５と記憶装置３６とは、図４に示すように台座３１に外付けされていてもよいし、台座３１の内部に収納されていてもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図５から図７を参照して、実施の形態１に係るモービルマッピングシステム１の動作を説明する。
実施の形態１に係るモービルマッピングシステム１の動作は、実施の形態１に係るキャリブレーション方法に相当する。実施の形態１に係るモービルマッピングシステム１の動作は、計測処理と、キャリブレーション処理とに分けられる。

図５を参照して、実施の形態１に係る計測処理を説明する。
なお、キャリブレーションは、高さだけでなく、車両の進行方向及び横方向と、Ｙａｗ、Ｒｏｌｌ、Ｐｉｔｃｈとについても実施される。ここでは、計測処理は、高さ以外のキャリブレーションは済んでいる状態で実施されるものとする。

（ステップＳ１１：車両計測処理）
計測車両２０は、キャリブレーションフィールドに設置された被計測装置３０のマーク３３が示す計測点の点データを取得する。なお、被計測装置３０は、できるだけ水平な場所に設置されることが望ましい。
具体的には、計測車両２０は、被計測装置３０から少し離れた位置を走行しながら、レーザスキャナ２１によりレーザを照射し、計測点で反射したレーザを受信することにより、計測点の点データを取得する。点データは、レーザを照射してから反射したレーザを受信するまでの時間と、レーザの照射角度と示す。また、第１アンテナ２３は、この時の測位信号を第１測位信号として受信する。そして、レーザスキャナ２１によって取得された点データと、第１アンテナ２３によって受信された第１測位信号とが記録用ＰＣ２７に記憶される。

（ステップＳ１２：装置計測処理）
被計測装置３０は、第２アンテナ３２により、ステップＳ１１で受信された第１測位信号と同時刻の測位信号を第２測位信号として受信する。第２アンテナ３２によって受信された第２測位信号は、記憶装置３６に記憶される。

図６を参照して、実施の形態１に係るキャリブレーション処理を説明する。
（ステップＳ２１：データ受付処理）
データ受付部１１１は、ステップＳ１１で記録用ＰＣ２７に記憶された点データ及び第１測位信号と、ステップＳ１２で記憶装置３６に記憶された第２測位信号との入力を受け付ける。
具体例として、データ受付部１１１は、メモリカードといった可搬記憶媒体に出力された、点データと第１測位信号と第２測位信号とを、通信インタフェース１４を介して読み込む。あるいは、データ受付部１１１は、通信インタフェース１４を介して無線ＬＡＮ又は有線ＬＡＮといった伝送路経由で計測車両２０及び被計測装置３０と接続され、伝送路経由で点データと第１測位信号と第２測位信号とを読み込む。データ受付部１１１は、読み込んだ点データと第１測位信号と第２測位信号とをメモリ１２に書き込む。

（ステップＳ２２：第１計算処理）
図７に示すように、第１計算部１１２は、ステップＳ２１で受け付けられた点データと第１測位信号とから、計測点の高さを第１高さＡとして計算する。つまり、第１計算部１１２は、計測車両２０に設置された受信アンテナである第１アンテナ２３で受信された第１測位信号に基づき、計測車両２０に設置されたセンサであるレーザスキャナ２１によって計測された計測点の高さを第１高さＡとして計算する。
具体的には、第１計算部１１２は、点データと第１測位信号とをメモリ１２から読み出す。第１計算部１１２は、第１測位信号に基づきＲＴＫ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）処理を行い、第１測位信号が示す高さを特定する。ＲＴＫ処理では、第１計算部１１２は、電子基準点を基地局とする基地局データを用いて、第１測位信号が示す高さを補正する。また、第１計算部１１２は、レーザを照射してから反射したレーザを受信するまでの時間と、レーザの照射角度とから、レーザの照射口に対する計測点の相対的な位置を特定する。第１計算部１１２は、特定された高さと、レーザの照射口に対する計測点の相対的な位置と、第１アンテナ２３の受信部とレーザの照射口との間の高さ方向の距離とから、点データが示す第１高さＡを計算する。第１計算部１１２は、計算された第１高さＡをメモリ１２に書き込む。第１アンテナ２３の受信部とレーザの照射口との間の高さ方向の距離は、予め設定されているものとする。
なお、第１測位信号には、複数の測位衛星から送信された信号が含まれている。第１計算部１１２は、複数の測位衛星から送信された信号のうち、観測状態が良好な測位衛星から送信された信号のみを選択し、選択した信号を用いる。

（ステップＳ２３：第２計算処理）
図７に示すように、第２計算部１１３は、ステップＳ２１で受け付けられた第２測位信号から、計測点の高さを第２高さＢとして計算する。つまり、第２計算部１１３は、計測点の上方に設置された受信アンテナである第２アンテナ３２で受信された第２測位信号に基づき、計測点の高さを第２高さＢとして計算する。
具体的には、第２計算部１１３は、第２測位信号をメモリ１２から読み出す。第２計算部１１３は、第２測位信号に基づきＲＴＫ処理を行い、第２測位信号が示す高さＢ１を特定する。第２計算部１１３は、特定された高さＢ１から、計測点から第２アンテナの受信位置までの高さＢ２を減じて、第２高さＢを計算する。第２計算部１１３は、計算された第２高さＢをメモリ１２に書き込む。この際、第２計算部１１３は、ステップＳ２２で用いられた基地局データと同じ基地局データを用いて、第２測位信号が示す高さを補正した高さを高さＢ１とする。また、計測点から第２アンテナの受信位置までの高さＢ２は、事前に計測されているものとする。
なお、第２測位信号には、第１測位信号と同様に、複数の測位衛星から送信された信号が含まれている。第２計算部１１３は、複数の測位衛星から送信された信号のうち、ステップＳ２２で選択された信号の送信元の測位衛星と同じ測位衛星から送信された信号のみを選択し、選択した信号を用いる。

（ステップＳ２４：ずれ特定処理）
ずれ特定部１１４は、ステップＳ２２で計算された第１高さＡと、ステップＳ２３で計算された第２高さＢとをメモリ１２から読み出す。ずれ特定部１１４は、読み出された第１高さＡと第２高さＢとの差を、センサであるレーザスキャナ２１によって計測される対象点の高さのずれとして特定する。
ここでは、第２計算部１１３は、第２高さＢから第１高さＡを減じた値（Ｂ−Ａ）を高さのずれとして特定する。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態１に係るモービルマッピングシステム１では、第１アンテナ２３により受信された第１測位信号に基づき、レーザスキャナ２１によって計測された計測点の第１高さＡと、計測点の上に設置された第２アンテナ３２で受信された第２測位信号に基づき計測された計測点の第２高さＢとの差をずれとして特定する。第１高さＡと第２高さＢとには、ほぼ同一の信号誤差が含まれていると認められる。そのため、第１高さＡと第２高さＢとの差を計算することにより、信号誤差が打ち消される。したがって、信号誤差を小さく抑えたキャリブレーションが可能である。

なお、第１高さＡと第２高さＢとにほぼ同一の信号誤差が含まれている状態にするには、（条件１）第１測位信号と第２測位信号とを送信した測位衛星が同一であること、及び、（条件２）ステップＳ２２とステップＳ２３とで使用する基地局データが同じ電子基準点のデータであることが必要である。
計測処理を行う際、計測車両２０と被計測装置３０とは近い位置にある。また、計測処理は、見開きがよいキャリブレーションフィールドにおいて実施される。したがって、それほど意識しなくても、条件１，２は満たされる。

また、第１高さＡと第２高さＢとにほぼ同一の信号誤差が含まれている状態にするには、（条件３）測位信号を受信する受信アンテナ及び受信機が同一である必要がある。第１アンテナ２３と第２アンテナ３２とは同一機種であり、受信機２４と受信機３４とは同一機種である。受信アンテナ及び受信機の個体差は大きくないので、条件３も満たしていると言える。

＜変形例１＞
実施の形態１では、計測処理が１度だけ実施された。しかし、計測処理は複数回実施されてもよい。この場合、計測処理毎にキャリブレーション処理を実行して、計測処理毎にずれが特定される。
そして、特定されたずれが基準値以上異なる場合には、計測処理に何らかの問題があったとして、改めて計測処理及びキャリブレーション処理を行う。一方、特定されたずれの差が基準値未満の場合には、特定されたずれの平均値等をレーザスキャナ２１によって計測される対象点の高さのずれとして特定する。

実施の形態１では、被計測装置３０が１つだけ設置され、計測処理が実施された。しかし、被計測装置３０が複数設置され、計測処理が実施されてもよい。この場合、被計測装置３０毎にキャリブレーション処理を実行して、被計測装置３０毎にずれが特定される。
そして、特定されたずれが基準値以上異なる場合には、計測処理に何らかの問題があったとして、改めて計測処理及びキャリブレーション処理を行う。一方、特定されたずれの差が基準値未満の場合には、特定されたずれの平均値等をレーザスキャナ２１によって計測される対象点の高さのずれとして特定する。

＜変形例２＞
実施の形態１では、被計測装置３０は台座３１の上に第２アンテナ３２が設置された装置であるとした。しかし、キャリブレーション済の計測車両２０を被計測装置３０として用いてもよい。
この場合、キャリブレーションフィールド内のある点が計測点として定められる。そして、図５のステップＳ１１では、キャリブレーションを行う計測車両２０Ｘが、レーザスキャナ２１により計測点の点データＸを取得するとともに、第１アンテナ２３により第１測位信号Ｘを受信する。図５のステップＳ１２では、キャリブレーション済の計測車両２０Ｙがレーザスキャナ２１により計測点の点データＹを取得するとともに、第１アンテナ２３により第１測位信号Ｙを受信する。
図６のステップＳ２１では、データ受付部１１１は、点データＸ及び第１測位信号Ｘと、点データＹ及び第１測位信号Ｙとを受け付ける。図６のステップＳ２２では、第１計算部１１２は、点データＸ及び第１測位信号Ｘから計測点の高さを第１高さＡとして計算する。図６のステップＳ２３では、第２計算部１１３は、点データＹ及び第１測位信号Ｙから計測点の高さを第２高さＢとして計算する。図６のステップＳ２４では、ずれ特定部１１４は、第１高さＡと第２高さＢとの差を、センサであるレーザスキャナ２１によって計測される対象点の高さのずれとして特定する。

＜変形例３＞
実施の形態１では、被計測装置３０は台座３１の上に第２アンテナ３２が設置された装置であるとした。しかし、被計測装置３０は、台座３１がなく、地面に第２アンテナ３２を直置きにした装置であってもよい。この場合、地面に計測点を表すマーク３３が示されることになる。

＜変形例４＞
実施の形態１では、キャリブレーション装置１０は、計算機室等に設置されるとした。しかし、キャリブレーション装置１０は、計測車両２０に設置されてもよい。この場合、キャリブレーション装置１０は、計測処理が実施されるとすぐにキャリブレーション処理を実施することができる。
但し、キャリブレーション装置１０は、被計測装置３０の記憶装置３６に記憶されたデータを取得する必要がある。キャリブレーション装置１０が被計測装置３０と伝送路経由で接続されていれば、キャリブレーション装置１０は、計測処理が実施されるとすぐにキャリブレーション処理を実施することができる。したがって、例えば、高速道路といった道路に被計測装置３０を設置しておき、走行しながらリアルタイムにキャリブレーションを行うことも可能である。

＜変形例５＞
実施の形態１では、高さ方向のずれを特定した。しかし、高さ方向と同様に、計測車両２０の前後方向のずれと、計測車両２０の横方向のずれとについても特定することが可能である。つまり、計測車両２０の前後方向と、計測車両２０の横方向とについても、信号誤差を小さく抑えたキャリブレーションが可能である。特に、従来のように、計測車両２０を往復させることなく、信号誤差を小さく抑えたキャリブレーションが可能である。

この場合、図６のステップＳ２２で、第１計算部１１２は、第１高さＡと同様に、計測点についての、計測車両２０の前後方向の距離を第１前後距離として計算する。また、第１計算部１１２は、第１高さと同様に、計測点についての、計測車両２０の横方向の距離を第１横距離として計算する。
図６のステップＳ２３で、第２計算部１１３は、第２高さＢと同様に、計測点についての、計測車両２０の前後方向の距離を第２前後距離として計算する。また、第２計算部１１３は、第２高さＢと同様に、計測点についての、計測車両２０の横方向の距離を第２横距離として計算する。
図６のステップＳ２４で、ずれ特定部１１４は、ステップＳ２２で計算された第１前後距離と、ステップＳ２３で計算された第２前後距離との差を、レーザスキャナ２１によって計測される対象点の前後距離のずれとして特定する。また、ずれ特定部１１４は、ステップＳ２２で計算された第１横距離と、ステップＳ２３で計算された第２横距離との差を、レーザスキャナ２１によって計測される対象点の横距離のずれとして特定する。

＜変形例６＞
実施の形態１では、データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４との機能がソフトウェアで実現された。しかし、変形例６として、データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４との機能はハードウェアで実現されてもよい。この変形例６について、実施の形態１と異なる点を説明する。

図８を参照して、変形例６に係るキャリブレーション装置１０の構成を説明する。
データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４との機能がハードウェアで実現される場合、キャリブレーション装置１０は、プロセッサ１１とメモリ１２とストレージ１３とに代えて、処理回路１５を備える。処理回路１５は、データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４との機能と、メモリ１２とストレージ１３との機能とを実現する専用の電子回路である。

処理回路１５は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が想定される。
データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４との機能を１つの処理回路１５で実現してもよいし、データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４との機能を複数の処理回路１５に分散させて実現してもよい。

＜変形例７＞
変形例７として、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。つまり、データ受付部１１１と、第１計算部１１２と、第２計算部１１３と、ずれ特定部１１４とのうち、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、キャリブレーションを行う方法について説明した。実施の形態２では、キャリブレーション処理で特定されたずれを用いて、対象点の位置を計算する点が実施の形態１と異なる。実施の形態２では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図９を参照して、実施の形態２に係る位置計算装置４０の構成を説明する。
位置計算装置４０は、計算機室等に設置されるコンピュータである。位置計算装置４０は、計測車両２０によって収集された点群データの位置を計算するコンピュータである。
位置計算装置４０は、プロセッサ４１と、メモリ４２と、ストレージ４３と、通信インタフェース４４とのハードウェアを備える。プロセッサ４１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

プロセッサ４１は、プロセッサ１１と同様に、プロセッシングを行うＩＣである。メモリ４２は、メモリ１２と同様に、データを一時的に記憶する記憶装置である。ストレージ４３は、ストレージ１３と同様に、データを保管する記憶装置である。通信インタフェース４４は、通信インタフェース１４と同様に、入出力装置と計測車両２０と被計測装置３０といった外部の装置と通信するためのインタフェースである。

位置計算装置４０は、機能構成要素として、データ受付部４１１と、対象点計算部４１２とを備える。データ受付部４１１と、対象点計算部４１２との各部の機能はソフトウェアにより実現される。
ストレージ４３には、データ受付部４１１と、対象点計算部４１２との機能を実現するプログラムが記憶されている。このプログラムは、プロセッサ４１によりメモリ４２に読み込まれ、プロセッサ４１によって実行される。これにより、データ受付部４１１と、対象点計算部４１２との機能が実現される。

図９では、プロセッサ４１は、１つだけ示されている。しかし、位置計算装置４０は、プロセッサ４１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、データ受付部４１１と、対象点計算部４１２との機能を実現するプログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ４１と同じように、プロセッシングを行うＩＣである。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１０を参照して、実施の形態２に係るモービルマッピングシステム１の動作を説明する。
実施の形態２に係るモービルマッピングシステム１の動作は、実施の形態２に係る位置計算方法に相当する。実施の形態１に係るモービルマッピングシステム１の動作は、収集処理と、位置計算処理とに分けられる。

収集処理は、キャリブレーション済の計測車両２０により、従来と同様に点群データを収集する処理である。つまり、収集処理では、計測車両２０は、走行しながら、レーザスキャナ２１により計測車両２０の周囲の各点の点データの集合である点群データを収集する。また、計測車両２０は、各点の点データを収集した際の測位信号等も合わせて収集する。

図１０を参照して、実施の形態２に係る位置特定処理を説明する。
（ステップＳ３１：データ受付処理）
データ受付部４１１は、収集処理で収集された点群データの入力を受け付ける。
具体例として、データ受付部４１１は、メモリカードといった可搬記憶媒体に出力された、点群データと測位信号とを、通信インタフェース４４を介して読み込む。あるいは、データ受付部４１１は、通信インタフェース４４を介して無線ＬＡＮ又は有線ＬＡＮといった伝送路経由で計測車両２０と接続され、伝送路経由で点データと測位信号とを読み込む。
また、データ受付部４１１は、キャリブレーション処理で特定された計測車両２０についてのずれを示すずれデータをキャリブレーション装置１０から取得する。

（ステップＳ３２：位置特定処理）
対象点計算部４１２は、ステップＳ３１で取得された点群データに含まれる各点データが示す点を対象点として、対象点の位置を計算する。
具体的には、対象点計算部４１２は、対象とする点データが収集された際の測位信号に基づきＲＴＫ処理を行い、測位信号が示す位置を特定する。そして、対象点計算部４１２は、特定された位置のうち、高さについて、ステップＳ３１で取得されたずれデータが示すずれにより、補正する。つまり、対象点計算部４１２は、ずれ特定部１１４によって特定されたずれを用いて、センサであるレーザスキャナ２１によって計測された対象点の高さを計算する。
実施の形態２では、対象点計算部４１２は、特定された位置が示す高さに、ずれデータが示すずれを加えて、高さを補正する。

＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態２に係るモービルマッピングシステム１では、実施の形態１で説明したキャリブレーション処理により特定された高さのずれを用いて、対象点の高さを計算する。これにより、精度よく対象点の高さを計算することができる。

＜変形例８＞
実施の形態２では、位置計算装置４０は、計算機室等に設置されるとした。しかし、位置計算装置４０は、計測車両２０に設置されてもよい。この場合、位置計算装置４０は、収集処理が実施されるとすぐに位置特定処理を実施することができる。したがって、例えば、道路を走行しながら、位置特定処理により周囲の物体の位置を特定し、特定された位置を自動運転といった運転制御に利用することができる。

＜変形例９＞
実施の形態２では、位置計算装置４０をキャリブレーション装置１０と別の装置とした。しかし、位置計算装置４０とキャリブレーション装置１０とは１つの装置として構成されてもよい。

＜変形例１０＞
実施の形態２では、データ受付部４１１と、対象点計算部４１２との機能がソフトウェアで実現された。しかし、変形例６と同様に、データ受付部４１１と、対象点計算部４１２との機能はハードウェアで実現されてもよい。また、変形例７と同様に、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。

＜変形例１１＞
実施の形態２では、ずれ特定部１１４によって特定されたずれを用いて、センサであるレーザスキャナ２１によって計測された対象点の高さを計算した。しかし、変形例５で説明したように、前後方向及び横方向のずれを特定している場合には、前後方向及び横方向のずれを用いて、対象点の前後方向の位置及び横方向の位置を計算できる。

プロセッサ１１，４１とメモリ１２，４２とストレージ１３，４３と処理回路１５とを、総称して「プロセッシングサーキットリー」という。つまり、各機能構成要素の機能は、プロセッシングサーキットリーにより実現される。

以上、本発明の実施の形態について説明した。これらの実施の形態及び変形例のうち、いくつかを組み合わせて実施してもよい。また、いずれか１つ又はいくつかを部分的に実施してもよい。なお、本発明は、以上の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１ モービルマッピングシステム、１０ キャリブレーション装置、１１ プロセッサ、１２ メモリ、１３ ストレージ、１４ 通信インタフェース、１５ 処理回路、１１１ データ受付部、１１２ 第１計算部、１１３ 第２計算部、１１４ ずれ特定部、２０ 計測車両、２１ レーザスキャナ、２２ カメラ、２３ 第１アンテナ、２４ 受信機、２５ ＩＭＵ、２６ オドメータ、２７ 記録用ＰＣ、３０ 被計測装置、３１ 台座、３２ 第２アンテナ、３３ マーク、３４ 受信機、３５ バッテリー、３６ 記憶装置、４０ 位置計算装置、４１ プロセッサ、４２ メモリ、４３ ストレージ、４４ 通信インタフェース、４１１ データ受付部、４１２ 対象点計算部。

Claims (9)

1. 車両に設置された受信アンテナである第１アンテナで受信された第１測位信号に基づき、前記車両に設置されたセンサによって計測された計測点の高さを第１高さとして計算する第１計算部と、
   前記計測点の上方に設置された受信アンテナである第２アンテナで受信された第２測位信号に基づき、前記計測点の高さを第２高さとして計算する第２計算部と、
   前記第１計算部によって計算された前記第１高さと、前記第２計算部によって計算された前記第２高さとの差を、前記センサによって計測される対象点の高さのずれとして特定するずれ特定部と
   を備えるキャリブレーション装置。
2. 前記第２計算部は、前記第２測位信号により特定される高さから、前記計測点から前記第２アンテナの受信位置までの高さを減じて前記第２高さを計算する
   請求項１に記載のキャリブレーション装置。
3. 前記第１高さと前記第２高さとは、同じ衛星から送信された測位信号を用いて計算された
   請求項１又は２に記載のキャリブレーション装置。
4. 前記第１高さと前記第２高さとは、同じ基地局から送信された測位用データを用いて計算された
   請求項１から３までのいずれか１項に記載のキャリブレーション装置。
5. 前記第２アンテナと前記第１アンテナとは、同一機種である
   請求項１から４までのいずれか１項に記載のキャリブレーション装置。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載のキャリブレーション装置と、
   前記ずれ特定部によって特定されたずれを用いて、前記センサによって計測された対象点の高さを計算する対象点計算部
   を備える位置計算装置。
7. 車両に設置された受信アンテナである第１アンテナで受信された第１測位信号に基づき、前記車両に設置されたセンサによって計測点の高さを第１高さとして計算し、
   前記計測点の上方に設置された受信アンテナである第２アンテナで受信された第２測位信号に基づき、前記計測点の高さを第２高さとして計算し、
   前記第１高さと前記第２高さとの差を、前記センサによって計測される対象点の高さのずれとして特定するキャリブレーション方法。
8. 車両に設置された受信アンテナである第１アンテナで受信された第１測位信号に基づき、前記車両に設置されたセンサによって計測された計測点についての、前記車両の前後方向の距離を第１前後距離として計算する第１計算部と、
   前記計測点の上方に設置された受信アンテナである第２アンテナで受信された第２測位信号に基づき、前記計測点の前記前後方向の距離を第２前後距離として計算する第２計算部と、
   前記第１計算部によって計算された前記第１前後距離と、前記第２計算部によって計算された前記第２前後距離との差を、前記センサによって計測される対象点の前後距離のずれとして特定するずれ特定部と
   を備えるキャリブレーション装置。
9. 車両に設置された受信アンテナである第１アンテナで受信された第１測位信号に基づき、前記車両に設置されたセンサによって計測された計測点についての、前記車両の横方向の距離を第１横距離として計算する第１計算部と、
   前記計測点の上方に設置された受信アンテナである第２アンテナで受信された第２測位信号に基づき、前記計測点の前記横方向の距離を第２横距離として計算する第２計算部と、
   前記第１計算部によって計算された前記第１横距離と、前記第２計算部によって計算された前記第２横距離との差を、前記センサによって計測される対象点の横距離のずれとして特定するずれ特定部と
   を備えるキャリブレーション装置。

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