JP6923455B2 - Position detection system - Google Patents

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Description

本発明は、位置検出システムに関する。 The present invention relates to a position detection system.

近年、移動体に取り付けられた距離センサなどの計測データから環境の地図を生成し、地図上における移動体の位置及び姿勢を検出する技術が実用化されつつある。地図上における移動体の位置及び姿勢の検出は、一般的に地図データと計測データを照合することで行われる。 In recent years, a technique of generating an environment map from measurement data such as a distance sensor attached to a moving body and detecting the position and orientation of the moving body on the map has been put into practical use. The position and orientation of a moving object on a map are generally detected by collating the map data with the measurement data.

例えば、特許文献1には、周囲の状況を計測する距離センサで計測した計測データと地図データを照合することにより、自己の位置及び姿勢を推定する位置検出システムが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a position detection system that estimates its own position and posture by collating the measurement data measured by a distance sensor that measures the surrounding situation with the map data.

特開2015−094669号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-094669

しかし、特許文献1の位置検出システムでは、距離センサで計測した計測データが地図上の複数の地点において当てはまる場合に、正確に自己位置を推定することは困難である。
本発明の目的は、位置検出システムにおいて、自己位置の推定を正確に行うことにある。
However, in the position detection system of Patent Document 1, it is difficult to accurately estimate the self-position when the measurement data measured by the distance sensor is applied to a plurality of points on the map.
An object of the present invention is to accurately estimate a self-position in a position detection system.

本発明の一態様の位置検出システムは、移動体が移動する動作領域内において自己位置を推定する移動体の位置検出システムであって、前記移動体は、周囲の状況を計測する第1のセンサと、前記動作領域内に、互いに識別可能な複数のデータ取得領域を設定する第2のセンサと、前記自己位置を推定する位置推定部と、を有し、前記位置推定部は、前記第2のセンサで設定された複数の前記データ取得領域と前記動作領域内の地図データとを予め結び付けておき、
前記第1のセンサで計測した前記計測データと前記第2のセンサで設定された前記データ取得領域とに基づいて前記地図データを照合し、前記自己位置の絞り込みを行って前記自己位置を推定することを特徴とする。
The position detection system of one aspect of the present invention is a position detection system for a moving body that estimates its own position in an operating region in which the moving body moves, and the moving body is a first sensor that measures the surrounding situation. A second sensor that sets a plurality of data acquisition areas that can be distinguished from each other in the operation area, and a position estimation unit that estimates the self-position, and the position estimation unit is the second. The plurality of data acquisition areas set by the sensors of the above and the map data in the operation area are linked in advance.
The map data is collated based on the measurement data measured by the first sensor and the data acquisition area set by the second sensor, and the self-position is narrowed down to estimate the self-position. It is characterized by that.

本発明の一態様によれば、位置検出システムにおいて、自己位置の推定を正確に行うことができる。 According to one aspect of the present invention, the self-position can be accurately estimated in the position detection system.

位置検知システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the position detection system. 位置検知システムの使用態様を示す図である。It is a figure which shows the usage mode of a position detection system. 位置検知システムの他の使用態様を示す図である。It is a figure which shows the other use mode of a position detection system. 位置検知システムの動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation of a position detection system. 追加センサにより自己位置候補検索領域を絞り込み可能な場合の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the case where the self-position candidate search area can be narrowed down by an additional sensor. 位置検知システムの動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation of a position detection system.

一般的に、地図上における移動体の位置及び姿勢の検出は、周囲の状況を計測する距離センサで計測した計測データと地図データを照合することにより行われている。 Generally, the position and posture of a moving object on a map are detected by collating the measurement data measured by a distance sensor that measures the surrounding conditions with the map data.

しかし、距離センサで計測した計測データと地図データを照合するだけでは、距離センサで計測した計測データが地図上の複数の地点において当てはまる場合に、正確に自己位置を推定することは困難である。このような事象は特に初期位置の推定において起こりやすい。
具体的には、初期位置の推定では、位置検出システムの保有する複数の地図の内、距離センサで取得可能な計測データのみを利用して、正しい地図を選択した上で地図上の自己位置を推定する必要がある。
However, it is difficult to accurately estimate the self-position when the measurement data measured by the distance sensor is applied to a plurality of points on the map only by collating the measurement data measured by the distance sensor with the map data. Such an event is particularly likely to occur in the estimation of the initial position.
Specifically, in the estimation of the initial position, the correct map is selected by using only the measurement data that can be acquired by the distance sensor among the multiple maps possessed by the position detection system, and then the self-position on the map is determined. Need to estimate.

しかし、周囲環境との距離データのみでは、合致する位置が複数の地図上に存在する可能性がある。あるいは、単一の地図であっても複数個所に当てはまる可能性がある。
初期位置の推定において前記事象が発生すると、オペレータによる初期位置手動入力や機器移動操作など外部からの入力が必要となる。このため、位置検出システムが期待通りに動作しない可能性がある。また、位置検出システムを利用した搬送システムの自動化などが期待された通り動作しない可能性がある。
However, there is a possibility that matching positions exist on a plurality of maps based only on the distance data from the surrounding environment. Alternatively, even a single map may apply to multiple locations.
When the above-mentioned event occurs in the estimation of the initial position, an external input such as a manual input of the initial position or a device movement operation by the operator is required. Therefore, the position detection system may not operate as expected. In addition, automation of the transport system using the position detection system may not operate as expected.

さらに、自己位置推定を行うべき候補が多い場合には、その確認のために多くの演算が必要となり、自己位置推定の完了までに必要となる時間が長くなる。 Further, when there are many candidates for self-position estimation, many calculations are required to confirm the candidates, and the time required to complete the self-position estimation becomes long.

実施形態では、距離センサを利用した位置検出システムにおいて、自己位置推定候補が複数ある場合に、正確な自己位置を推定可能にする。具体的には、自己位置の推定において、距離センサから取得可能な周囲状況の他に、追加センサにより取得可能なデータを地図に結びつけておき、自己位置推定の際に追加センサで入手しているデータを参照することで自己位置候補の絞り込みを行う。 In the embodiment, in the position detection system using the distance sensor, when there are a plurality of self-position estimation candidates, it is possible to estimate an accurate self-position. Specifically, in the estimation of the self-position, in addition to the surrounding conditions that can be acquired from the distance sensor, the data that can be acquired by the additional sensor is linked to the map and obtained by the additional sensor when the self-position is estimated. The self-position candidates are narrowed down by referring to the data.

実施形態では、使用環境に応じた追加センサを追加し、位置検出システムの新規導入時、又は追加センサの位置検出システムへの追加時に追加のデータを地図に登録する。これにより、距離センサのみでは自己位置の推定が困難である場合にも推定が可能となり、自己位置の推定精度が向上する。 In the embodiment, additional sensors are added according to the usage environment, and additional data is registered in the map when the position detection system is newly introduced or when the additional sensors are added to the position detection system. This makes it possible to estimate the self-position even when it is difficult to estimate the self-position only with the distance sensor, and the accuracy of estimating the self-position is improved.

また、周辺環境との距離による推定だけでなく、追加センサの受信する信号で自己位置の候補を絞り込むことで、自己位置推定のために必要な比較処理演算数が減少し、自己位置の推定にかかる時間が短縮される。
以下、図面を参照して、実施例について説明する。
In addition to the estimation based on the distance to the surrounding environment, by narrowing down the candidates for the self-position by the signal received by the additional sensor, the number of comparison processing operations required for the self-position estimation is reduced, and the self-position can be estimated. The time required is shortened.
Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.

図1を参照して、位置検知システムの構成について説明する。
図1に示すように、位置検知システムは、位置姿勢推定装置101、距離センサ(第1のセンサ)110及び追加センサ(第2のセンサ)111を有する。位置姿勢推定装置101、距離センサ110及び追加センサ111は、移動体201(図2A、図2B参照)に搭載される。
The configuration of the position detection system will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the position detection system includes a position / orientation estimation device 101, a distance sensor (first sensor) 110, and an additional sensor (second sensor) 111. The position / orientation estimation device 101, the distance sensor 110, and the additional sensor 111 are mounted on the moving body 201 (see FIGS. 2A and 2B).

位置姿勢推定装置101は、中央演算処理部(CPU:Central Processing Unit)などの演算装置(プロセッサ)102と、メモリ103と、通信装置104と及びハードディスクなどの記憶装置105を有する。 The position / orientation estimation device 101 includes an arithmetic unit (processor) 102 such as a central processing unit (CPU: Central Processing Unit), a memory 103, a communication device 104, and a storage device 105 such as a hard disk.

記憶装置105には、位置姿勢推定プログラム106、通信プログラム107、センサ制御プログラム108及び地図(地図データ)109が格納されている。 The storage device 105 stores a position / orientation estimation program 106, a communication program 107, a sensor control program 108, and a map (map data) 109.

演算装置102は、記憶装置105に格納されたプログラムを実行することで、各構成要素を統括的に制御し、様々な演算処理を行う。 The arithmetic unit 102 comprehensively controls each component by executing the program stored in the storage device 105, and performs various arithmetic processes.

距離センサ110は、レーザ光を回転プリズムなどで様々な方向に照射し、周囲の状況(すなわち、周囲にある物体との距離)を計測する。距離データは、照射された角度が既知であるため、計測したデータの2次元座標を復元することができ、距離センサ110の周囲にある計測可能な物体の幾何学的な形状を計測して取得することができる。 The distance sensor 110 irradiates a laser beam with a rotating prism or the like in various directions to measure the surrounding condition (that is, the distance to a surrounding object). Since the irradiation angle of the distance data is known, the two-dimensional coordinates of the measured data can be restored, and the geometric shape of the measurable object around the distance sensor 110 is measured and acquired. can do.

センサ制御プログラム108は、距離センサ110のレーザの照射等の制御を行うとともに、距離センサ110により得られた距離データ及び角度などの情報を処理する。 The sensor control program 108 controls the laser irradiation of the distance sensor 110 and processes information such as the distance data and the angle obtained by the distance sensor 110.

地図データ109は、あらかじめ作成された周囲環境の物体の形状が記載された地図データである。
位置姿勢推定プログラム(位置姿勢推定部)106は、距離センサ110の計測データである距離データと、予め作成された周囲環境の物体の形状が記載された地図データ109とを照合することによって、移動体201(図2A、図2B参照)の位置及び姿勢を推定する。
The map data 109 is map data in which the shapes of objects in the surrounding environment are described in advance.
The position / orientation estimation program (position / orientation estimation unit) 106 moves by collating the distance data, which is the measurement data of the distance sensor 110, with the map data 109, which describes the shape of an object in the surrounding environment created in advance. The position and posture of the body 201 (see FIGS. 2A and 2B) are estimated.

移動体201に搭載された距離センサ110は、周囲環境にある物体の形状を計測する。地図データ109には予め物体の形状がすべて記載されている。このため、位置姿勢推定プログラム106は、距離データを様々な位置と方向に変化させながら地図データ109とマッチングし、最も一致する位置及び姿勢を求める。これにより、地図109上における移動体201の位置及び姿勢を検出する。
ここで、「位置及び姿勢」とは、地図109上における移動体201の位置(例えば、X、Y座標)及び移動体201の向き(角度)である。
The distance sensor 110 mounted on the moving body 201 measures the shape of an object in the surrounding environment. All the shapes of the objects are described in advance in the map data 109. Therefore, the position / orientation estimation program 106 matches the map data 109 while changing the distance data in various positions and directions, and obtains the most matching position and orientation. As a result, the position and orientation of the moving body 201 on the map 109 are detected.
Here, the "position and posture" are the position (for example, X and Y coordinates) of the moving body 201 on the map 109 and the direction (angle) of the moving body 201.

追加センサ111は、例えば、位置検知システムを使用する領域において取得可能な情報の受信機である。
追加センサ111において受信した情報と地図109に結び付けられた追加センサ111において受信可能な情報を基に、位置姿勢推定プログラム106により絞り込みを行う。そして、距離センサ110によって取得される周囲の状況から自己位置を推定する。ここで、地図109は複数あってもよい。
The additional sensor 111 is, for example, a receiver of information that can be acquired in the area where the position detection system is used.
Based on the information received by the additional sensor 111 and the information that can be received by the additional sensor 111 linked to the map 109, the position / orientation estimation program 106 narrows down the information. Then, the self-position is estimated from the surrounding conditions acquired by the distance sensor 110. Here, there may be a plurality of maps 109.

次に、図2A、図2Bを参照して、位置検知システムの使用態様について説明する。
一例として、追加センサ111で取得する情報は、受信可能範囲が特定された無線送信機から送信された情報とする。移動体201に位置姿勢推定装置101、距離センサ110及び追加センサ111が設置されている。
Next, the usage mode of the position detection system will be described with reference to FIGS. 2A and 2B.
As an example, the information acquired by the additional sensor 111 is the information transmitted from the wireless transmitter whose receivable range is specified. A position / orientation estimation device 101, a distance sensor 110, and an additional sensor 111 are installed on the moving body 201.

位置検知システムを起動した際に、距離センサ110の検出領域202を建物壁面203及び障害物204が遮った結果、距離センサ110にて周囲形状205が検知されているとする。 It is assumed that when the position detection system is activated, the distance sensor 110 detects the peripheral shape 205 as a result of the building wall surface 203 and the obstacle 204 blocking the detection area 202 of the distance sensor 110.

周囲形状205を基に自己位置の推定を行うと、建物壁面203内で合致する位置が複数存在することになるため、自己位置を確定することができない。このため、追加センサ111により自己位置の絞り込み可能なデータを取得する。 When the self-position is estimated based on the peripheral shape 205, the self-position cannot be determined because there are a plurality of matching positions in the building wall surface 203. Therefore, the additional sensor 111 acquires data that can narrow down the self-position.

送信機206が建物内に複数設置されており、各送信機206から送信されるデータの取得可能領域207が円状に存在するとする。各送信機206からは個別情報が送信されており、個別情報の取得可能範囲が位置姿勢推定装置101の保有する地図109上に紐づけられているとする。 It is assumed that a plurality of transmitters 206 are installed in the building, and the data transferable area 207 transmitted from each transmitter 206 exists in a circular shape. It is assumed that individual information is transmitted from each transmitter 206, and the range in which the individual information can be acquired is linked to the map 109 owned by the position / orientation estimation device 101.

追加センサ111により個別情報を受信することで、受信した個別情報により、どの円状の取得可能領域207内に存在するかが確定可能となる。この個別情報と周囲形状205の情報を合わせることで、自己位置が図2A、図2B中の移動体201の位置にあると絞り込むことが可能となる。 By receiving the individual information by the additional sensor 111, it becomes possible to determine which circular acquireable area 207 exists in the received individual information. By combining this individual information with the information of the peripheral shape 205, it is possible to narrow down if the self-position is at the position of the moving body 201 in FIGS. 2A and 2B.

追加センサ111において受信した個別情報による自己位置の絞り込みと、距離センサ110によって取得される周囲の状況からの自己位置の推定は、その順序を問わない。 The order of narrowing down the self-position based on the individual information received by the additional sensor 111 and estimating the self-position from the surrounding conditions acquired by the distance sensor 110 does not matter.

例えば、追加センサ111において受信した情報によって自己位置候補を絞り込んだ後に、絞り込まれた候補に当てはまる自己位置を距離センサ110によって得られる情報を基に推定しても良い(図2Aの使用態様)。
あるいは、距離センサ110によって取得される周囲の状況からの自己位置推定後、推定される位置が複数ある場合に、追加センサ111によって取得される情報により絞り込みを行っても良い(図2Bの使用態様)。
For example, after narrowing down the self-position candidates based on the information received by the additional sensor 111, the self-position applicable to the narrowed down candidates may be estimated based on the information obtained by the distance sensor 110 (usage mode of FIG. 2A).
Alternatively, after self-position estimation from the surrounding conditions acquired by the distance sensor 110, when there are a plurality of estimated positions, narrowing down may be performed based on the information acquired by the additional sensor 111 (usage mode of FIG. 2B). ).

図2A、図3を参照して、追加センサ111において受信した情報によって自己位置候補を絞り込んだ後に、絞り込まれた候補に当てはまる自己位置を距離センサ110によって得られる情報を基に推定する使用態様について説明する。 With reference to FIGS. 2A and 3, after narrowing down the self-position candidates based on the information received by the additional sensor 111, the usage mode in which the self-position applicable to the narrowed down candidates is estimated based on the information obtained by the distance sensor 110. explain.

図3に示すように、自己位置の推定を開始するとS301にて追加センサ111によりデータの取得を行う。データの取得後、S302にて位置姿勢推定装置101内に存在する地図(地図データ)109から追加センサ111によって取得されたデータの取得可能な領域を絞り込み、該当するデータを受信可能な地図データ109内の領域を自己位置検索の対象とする。 As shown in FIG. 3, when the self-position estimation is started, data is acquired by the additional sensor 111 in S301. After the data is acquired, the area in which the data acquired by the additional sensor 111 can be acquired is narrowed down from the map (map data) 109 existing in the position / orientation estimation device 101 in S302, and the corresponding data can be received in the map data 109. The area inside is the target of self-position search.

追加センサ111によりデータの取得が行うことができない場合は、データの受信できない範囲が自己位置検索対象となる。自己位置候補の絞り込み後、S303にて距離センサ110のデータの取得を行い、S304にて自己位置検索となる地図データの読み込みを行う。 If the data cannot be acquired by the additional sensor 111, the range in which the data cannot be received is the self-position search target. After narrowing down the self-position candidates, S303 acquires the data of the distance sensor 110, and S304 reads the map data for self-position search.

S305にて読み込んだ地図109内の検索対象領域に対して、S303で取得した距離センサ110の計測データを基に、一致する位置があるかの比較処理を行う。 Based on the measurement data of the distance sensor 110 acquired in S303, the search target area in the map 109 read in S305 is compared to see if there is a matching position.

S306にて読み込んだ地図109上に一致する位置があるか否かの判定を行い、一致する位置が存在する場合にはS307にて自己位置候補として保存する。 It is determined whether or not there is a matching position on the map 109 read in S306, and if there is a matching position, it is saved as a self-position candidate in S307.

S306にて一致する位置が検索された地図109上にないと判定された場合には、S307の処理を省略し、S308にて読み込み済み地図109を格納して、自己位置候補を検索した地図データを閉じる。 If it is determined in S306 that the matching position is not on the searched map 109, the process of S307 is omitted, the read map 109 is stored in S308, and the map data for which the self-position candidate is searched is searched. Close.

候補となっている地図データ109すべてが検索されたかの判定をS309にて行い、候補となっている地図109すべてが検索されていない場合には、S310にて候補となっている別の地図109を読み込み、S305の処理に戻り、引き続き処理を実施する。 It is determined in S309 whether all the candidate map data 109s have been searched, and if all the candidate map 109s have not been searched, another map 109 that is a candidate in S310 is displayed. Read, return to the process of S305, and continue the process.

S309にて候補となっている地図データ109すべてが検索されていると判定された場合には、S311にてS307にて保存された自己位置候補の内から最も確からしい自己位置を絞り込む。 When it is determined that all the map data 109 candidates in S309 have been searched, the most probable self-position is narrowed down from the self-position candidates saved in S307 in S311.

S311では、S306において複数の自己位置候補が存在している場合には、自己位置候補として判定した際の地図109と距離センサ110により測定された周囲形状との一致度などの情報を基に自己位置を絞り込む。 In S311, when a plurality of self-position candidates exist in S306, the self is based on information such as the degree of agreement between the map 109 when determined as the self-position candidate and the surrounding shape measured by the distance sensor 110. Narrow down the position.

自己位置候補が1つしかない場合には、そのまま自己位置と判定する。自己位置候補が存在しない場合には、地図109内に自己位置候補が存在しないとして判定する。S304からS310の地図データ109上の自己位置候補の検索処理に関しては、複数の地図データ109に対し、並列して処理を実行しても良い。 If there is only one self-position candidate, it is determined as the self-position as it is. If the self-position candidate does not exist, it is determined that the self-position candidate does not exist in the map 109. Regarding the search process of the self-position candidate on the map data 109 of S304 to S310, the process may be executed in parallel for the plurality of map data 109.

自己位置検索対象を先に絞り込む場合には、自己位置検索対象を絞り込んだうえで自己位置の推定を行うため、自己位置の推定の際に比較する対象領域を少なくし、より短時間での自己位置推定を可能とする。この場合には、位置姿勢推定装置内に複数存在する地図109の内、周辺に位置する地図109で同一の情報が取れる場合にも適用される。 When narrowing down the self-position search target first, the self-position search target is narrowed down and then the self-position is estimated. Therefore, the target area to be compared when estimating the self-position is reduced, and the self in a shorter time. Enables position estimation. In this case, it is also applied when the same information can be obtained from the maps 109 located in the vicinity of the plurality of maps 109 existing in the position / orientation estimation device.

この場合の周辺に位置するとは、位置姿勢推定装置内に保管された異なる2つ以上の地図109が示す空間が、実空間において隣り合う位置に存在する場合や、鉛直方向の上下に隣り合う位置に存在する場合などを示す。 In this case, "located in the periphery" means that the spaces indicated by two or more different maps 109 stored in the position / orientation estimation device exist at adjacent positions in the real space, or at positions adjacent to each other in the vertical direction. Indicates the case where it exists in.

追加センサ111により得られる情報を基に詳細な自己位置推定を行うべき地図109及び自己位置候補を絞り込んだ後、距離センサ110により詳細な自己位置推定を行う。これにより、距離センサ110のみを用いて自己位置推定を行う場合に比べ、比較処理を行う対象を低減することが可能となる。この結果、演算量を抑えより短時間での推定が可能となる。 After narrowing down the map 109 and self-position candidates for which detailed self-position estimation should be performed based on the information obtained by the additional sensor 111, detailed self-position estimation is performed by the distance sensor 110. As a result, it is possible to reduce the number of objects to be compared as compared with the case where the self-position estimation is performed using only the distance sensor 110. As a result, the amount of calculation can be suppressed and the estimation can be performed in a shorter time.

図4を参照して、鉛直方向の上下に隣り合う位置に存在する場合を例に取り説明する。
図4に示すように、位置姿勢推定装置101、距離センサ110及び追加センサ111を搭載した移動体401が存在しており、距離センサ110で計測可能な領域を計測可能領域402とする。
With reference to FIG. 4, a case where they exist at positions adjacent to each other in the vertical direction will be described as an example.
As shown in FIG. 4, there is a moving body 401 equipped with a position / orientation estimation device 101, a distance sensor 110, and an additional sensor 111, and a region that can be measured by the distance sensor 110 is defined as a measurable region 402.

1階の地図403及び2階の地図404が存在し、1階に取り付けられた送信機206の送信する信号が1階の天井及び2階の床面を通過し1階及び2階の一部で受信可能となっている。その受信可能領域が207として1階の地図403及び2階の地図404に紐づけられているとする。 There is a map 403 on the first floor and a map 404 on the second floor, and the signal transmitted by the transmitter 206 installed on the first floor passes through the ceiling on the first floor and the floor on the second floor, and is part of the first and second floors. It is possible to receive at. It is assumed that the receivable area is associated with the map 403 on the first floor and the map 404 on the second floor as 207.

複数存在する送信機206の内、追加センサ111で受信している信号を送信しているものを図4中に表記しているものとする。追加センサ111にて送信機206の送信する信号が受信できることにより、移動体401の存在する位置は受信可能領域207の円状の領域内となる。このため、自己位置検索候補は位置姿勢推定装置内に存在する地図の内、受信可能領域207の領域内に絞られる。 Among the plurality of transmitters 206, those transmitting the signal received by the additional sensor 111 are shown in FIG. Since the signal transmitted by the transmitter 206 can be received by the additional sensor 111, the position where the moving body 401 exists is within the circular region of the receivable region 207. Therefore, the self-position search candidates are narrowed down to the receivable area 207 in the map existing in the position / orientation estimation device.

この絞り込み後、計測可能領域402内の周囲形状により自己位置推定を行い、移動体401の存在する位置及び姿勢が地図403上の移動体401の位置及び姿勢であることが判明する。 After this narrowing down, self-position estimation is performed based on the peripheral shape in the measurable area 402, and it is found that the position and posture in which the moving body 401 exists is the position and posture of the moving body 401 on the map 403.

また、追加センサ111により得られる情報を用いて自己位置候補を絞り込む際に、距離センサ110で測定される周囲形状が類似となる複数の自己位置候補から1つに絞り込まれる場合には、追加センサ111を併用することにより正確な自己位置推定ができる。 Further, when narrowing down the self-position candidates using the information obtained by the additional sensor 111, if the self-position candidates having similar peripheral shapes measured by the distance sensor 110 are narrowed down to one, the additional sensor is used. Accurate self-position estimation can be performed by using 111 together.

図2B、図5を参照して、距離センサ110によって取得される周囲の状況からの自己位置推定後、推定される位置が複数ある場合に、追加センサ111によって取得される情報により絞り込みを行う使用態様について説明する。 With reference to FIGS. 2B and 5, after self-position estimation from the surrounding conditions acquired by the distance sensor 110, when there are a plurality of estimated positions, the use is performed by narrowing down by the information acquired by the additional sensor 111. Aspects will be described.

図5に示すように、自己位置の推定を開始すると、S501にて距離センサ110の計測データの取得を行う。距離センサ110の計測データの取得後、S502にて位置姿勢推定装置101の保有する地図109を読み込む。 As shown in FIG. 5, when the self-position estimation is started, the measurement data of the distance sensor 110 is acquired in S501. After acquiring the measurement data of the distance sensor 110, the map 109 owned by the position / orientation estimation device 101 is read by S502.

S503にて読み込んだ地図109に対して、S501で取得した距離センサ110の計測データを基に、一致する位置があるかの比較処理を行う。 Based on the measurement data of the distance sensor 110 acquired in S501, the map 109 read in S503 is compared to see if there is a matching position.

S504にて読み込んだ地図109上に一致する位置があるか否かの判定を行い、一致する位置が存在する場合にはS505にて自己位置候補として保存する。 It is determined whether or not there is a matching position on the map 109 read in S504, and if there is a matching position, it is saved as a self-position candidate in S505.

S504にて一致する位置が検索された地図109上にないと判定された場合には、S505の処理を省略し、S506にて読み込み済み地図109を格納して、自己位置候補を検索した地図109を閉じる。 If it is determined that the matching position is not on the searched map 109 in S504, the process of S505 is omitted, the read map 109 is stored in S506, and the map 109 searched for the self-position candidate is stored. Close.

自己位置推定装置に保存された地図109すべてが検索されたかの判定をS507にて行う。地図109がすべて検索されていない場合には、S508にて別の地図109を読み込み、S503の処理に戻り、引き続き処理を実施する。 In S507, it is determined whether or not all the maps 109 stored in the self-position estimation device have been searched. If all the maps 109 have not been searched, another map 109 is read in S508, the process returns to S503, and the process is continued.

S507にて地図109すべてが検索されていると判定された場合には、S509にて自己位置の候補が2つ以上存在するか否かの判定を行う。自己位置の候補が2つ以上存在する場合には、S510にて追加センサ111のデータを取得し、S511にて取得したデータを基に自己位置の候補の絞り込みを行う。 When it is determined in S507 that all the maps 109 have been searched, it is determined in S509 whether or not there are two or more candidates for the self-position. When there are two or more self-position candidates, the data of the additional sensor 111 is acquired in S510, and the self-position candidates are narrowed down based on the data acquired in S511.

追加センサ111のデータのみでは自己位置候補を絞り込めない場合には、距離センサ110により測定された周囲形状との一致度などの情報を基に自己位置を絞り込む。 When the self-position candidate cannot be narrowed down only by the data of the additional sensor 111, the self-position is narrowed down based on the information such as the degree of coincidence with the surrounding shape measured by the distance sensor 110.

S509にて自己位置の候補が2つ以上ないと判定された場合に、自己位置候補が1つしかない場合には、そのまま自己位置として判定する。自己位置候補が存在しない場合には、地図109内に自己位置候補が存在しないとして判定する。 When it is determined in S509 that there are no two or more self-position candidates, and there is only one self-position candidate, it is determined as the self-position as it is. If the self-position candidate does not exist, it is determined that the self-position candidate does not exist in the map 109.

S502からS508の地図109上の自己位置候補の検索処理に関しては、複数の地図109に対し、並列して処理を実行しても良い。
自己位置推定後に候補が複数ある場合に絞り込みを行う場合には、距離センサ110の情報のみで自己位置が推定可能である場合には、必要な場合にのみ追加センサ111で取得するデータの処理を行う。これにより、不要な場合には、追加センサ111の取得するデータの処理を省くことが可能であり、追加の処理の実行を押さえることが可能である。
Regarding the search process of the self-position candidate on the map 109 of S502 to S508, the process may be executed in parallel for a plurality of maps 109.
When narrowing down when there are a plurality of candidates after self-position estimation, if the self-position can be estimated only by the information of the distance sensor 110, the data acquired by the additional sensor 111 is processed only when necessary. conduct. As a result, it is possible to omit the processing of the data acquired by the additional sensor 111 when it is unnecessary, and it is possible to suppress the execution of the additional processing.

実施例1に示す位置検知システムにおいて、追加センサ111として、無線LAN子機を使用する場合を想定する。無線LAN親機にはSSID(Service Set Identifier)およびMACアドレス(Media Access Control address)、IPアドレス(Internet Protocol Address)と呼ばれる識別子とが存在する。 In the position detection system shown in the first embodiment, it is assumed that a wireless LAN slave unit is used as the additional sensor 111. The wireless LAN base unit has an SSID (Service Set Identity), a MAC address (Media Access Control addless), and an identifier called an IP address (Internet Protocol Addless).

これらのいずれかを用いることで追加センサ111にて入手可能な情報を基にした自己位置の候補を絞りこむことが可能となる。無線LAN親機のSSID、MACアドレス、IPアドレスのいずれか又は複数の情報を、位置姿勢推定装置101の保有する地図109又は地図109の一部に紐づけておく。 By using any of these, it is possible to narrow down the candidates for the self-position based on the information available on the additional sensor 111. One or more of the SSID, MAC address, and IP address information of the wireless LAN base unit is linked to the map 109 or a part of the map 109 owned by the position / orientation estimation device 101.

追加センサ111にて情報を入手した際に、入手した情報に紐づけられた地図109又は地図109内の自己位置候補検索対象領域の絞り込みを行う。ハードウェア又は実装の構成によっては、接続可能なネットワーク上に紐づけデータを用意し、必要に応じて参照するようにしても良い。 When the information is obtained by the additional sensor 111, the self-position candidate search target area in the map 109 or the map 109 associated with the obtained information is narrowed down. Depending on the hardware or implementation configuration, linked data may be prepared on a connectable network and referenced as necessary.

実施例1に示す位置検知システムにおいて、追加センサ111として、Bluetooth(登録商標)対応機器を使用する場合を想定する。Bluetooth対応機器には、BDアドレス(Bluetooth Device address)およびデバイス名が存在する。これらのいずれかを用いることで追加センサ111にて入手可能な情報を基にした自己位置の候補を絞り込むことが可能となる。 In the position detection system shown in the first embodiment, it is assumed that a Bluetooth (registered trademark) compatible device is used as the additional sensor 111. The Bluetooth compatible device has a BD address (Bluetooth Device address) and a device name. By using any of these, it is possible to narrow down the candidates for the self-position based on the information available on the additional sensor 111.

BDアドレス又はデバイス名のいずれか又は双方の情報を、位置姿勢推定装置101の保有する地図109又は地図109の一部に紐づけておく。追加センサ111にて情報を入手した際に、入手した情報に紐づけられた地図109又は地図109内の自己位置候補検索対象領域の絞り込みを行う。 Information on either or both of the BD address and the device name is linked to a part of the map 109 or the map 109 possessed by the position / orientation estimation device 101. When the information is obtained by the additional sensor 111, the self-position candidate search target area in the map 109 or the map 109 associated with the obtained information is narrowed down.

ハードウェア又は実装の構成によっては、接続可能なネットワーク上に紐づけデータを用意し、必要に応じて参照するようにしても良い。 Depending on the hardware or implementation configuration, linked data may be prepared on a connectable network and referenced as necessary.

実施例1に示す位置検知システムにおいて、追加センサ111として、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機を用いる場合を想定する。 In the position detection system shown in the first embodiment, it is assumed that a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver is used as the additional sensor 111.

GNSS受信機では、測位衛星から送信される信号を基に自己位置を特定し、その緯度、経度、高度などの位置情報を出力する。位置情報は受信する位置や環境により誤差が見られる場合が存在するため、位置姿勢推定装置101内に存在する地図109に対し、誤差を加味した緯度、経度の範囲を設定した紐づけを行う。 The GNSS receiver identifies its own position based on the signal transmitted from the positioning satellite, and outputs position information such as its latitude, longitude, and altitude. Since an error may be seen in the position information depending on the receiving position and environment, the map 109 existing in the position / orientation estimation device 101 is associated with the latitude and longitude ranges in consideration of the error.

受信した緯度、経度がそれぞれの地図に対して設定した範囲に収まっている場合に、当該の地図を自己位置候補検索対象とすることで適用が可能である。誤差の大小は地図109の内外の環境および測位衛星の配置に依存する。誤差の範囲については地図109の対象となる建物の建材や構造、周囲環境に合わせて設定することでより精度よく絞り込みが可能となる。 When the received latitude and longitude are within the range set for each map, it can be applied by targeting the map as a self-position candidate search target. The magnitude of the error depends on the environment inside and outside the map 109 and the placement of the positioning satellites. The error range can be narrowed down more accurately by setting it according to the building materials and structure of the building targeted by Map 109 and the surrounding environment.

ハードウェア又は実装の構成によっては、接続可能なネットワーク上に紐づけデータを用意し、必要に応じて参照するようにしても良い。 Depending on the hardware or implementation configuration, linked data may be prepared on a connectable network and referenced as necessary.

実施例1に示す位置検知システムにおいて、追加センサ111として、IMESメッセージ仕様に準拠した信号を受信可能な受信機を用いる場合を想定する。
この受信機では、信号を受信した際に、緯度、経度、高度情報などを出力する。このため、実施例6と同様に使用可能であるが、受信機の出力する情報は、送信機から送信された送信機の取り付けられた位置の緯度、経度、階数といった情報である。このため、受信機側で測位演算をする必要がなく、屋内で利用する場合にも誤差範囲の設定を小さくすることが可能である。
In the position detection system shown in the first embodiment, it is assumed that a receiver capable of receiving a signal conforming to the IMES message specifications is used as the additional sensor 111.
When this receiver receives a signal, it outputs latitude, longitude, altitude information, and the like. Therefore, it can be used in the same manner as in the sixth embodiment, but the information output by the receiver is information such as the latitude, longitude, and number of floors of the position where the transmitter is attached, which is transmitted from the transmitter. Therefore, it is not necessary to perform the positioning calculation on the receiver side, and it is possible to reduce the setting of the error range even when the receiver is used indoors.

ハードウェアまたは実装の構成によっては、接続可能なネットワーク上に紐づけデータを用意し、必要に応じて参照するようにしても良い。 Depending on the hardware or implementation configuration, linked data may be prepared on a connectable network and referenced as necessary.

実施例1に示す位置検知システムに置いて、追加センサ111として、カメラを用いる場合を想定する。
位置検知システムに取り付けたカメラで撮影可能な建物内の位置にバーコードやQRコード(登録商標)又はカメラにて認識可能な特徴的な模様や形状などの目印を設置する。目印の配置および内容を、位置姿勢推定装置101の保有する地図109又は地図109の一部に紐づけておく。
It is assumed that a camera is used as the additional sensor 111 in the position detection system shown in the first embodiment.
A barcode, QR code (registered trademark), or a mark such as a characteristic pattern or shape that can be recognized by the camera is installed at a position in the building that can be photographed by the camera attached to the position detection system. The arrangement and contents of the mark are linked to the map 109 or a part of the map 109 possessed by the position / orientation estimation device 101.

追加センサ111にて情報を入手した際に、入手した情報に紐づけられた地図109内の自己位置検索対象領域の絞り込みを行う。バーコードやQRコードを目印として使用する場合には、バーコードやQRコード自体に直接参照すべき地図109や対象領域の情報を埋め込んでも良い。 When the information is obtained by the additional sensor 111, the self-position search target area in the map 109 associated with the obtained information is narrowed down. When a barcode or QR code is used as a mark, information on a map 109 or a target area to be directly referred to may be embedded in the barcode or QR code itself.

ハードウェアまたは実装の構成によっては、接続可能なネットワーク上に紐づけデータを用意し、必要に応じて参照するようにしても良い。 Depending on the hardware or implementation configuration, linked data may be prepared on a connectable network and referenced as necessary.

追加センサ111は1種類のみでなく複数の種類を合わせて用いても良い。複数の追加センサ111から得られるデータを複合的に処理を行うことで、正確な自己位置を短時間で推定可能となる。一例として、追加センサ111として無線LAN用の子機とビーコンを受信可能なBluetoothの受信機を使用した場合を考える。 The additional sensor 111 may be used not only in one type but also in combination of a plurality of types. By processing the data obtained from the plurality of additional sensors 111 in a complex manner, it is possible to estimate the accurate self-position in a short time. As an example, consider the case where a slave unit for wireless LAN and a Bluetooth receiver capable of receiving a beacon are used as the additional sensor 111.

これら双方同時に受信していた場合は、地図109上の双方を同時に受信可能な範囲のみに対し、距離センサ110によって取得される周囲の状況から自己位置の推定計算を行えば良い。このため、単独の追加センサ111を使用した場合に比べ、位置推定の候補箇所を絞り込むことが可能である。 When both of these are received at the same time, the self-position may be estimated and calculated from the surrounding conditions acquired by the distance sensor 110 only in the range in which both of them can be received at the same time on the map 109. Therefore, it is possible to narrow down the candidate locations for position estimation as compared with the case where a single additional sensor 111 is used.

反対に無線LAN用の子機と前記Bluetoothの受信機のどちらか片方のみがデータを受信している場合や、双方の追加センサ111がデータを受信していない場合にも、それぞれの条件を満たす位置推定の候補箇所のみが確認対象となる。このため、位置推定の候補箇所を絞り込むことは可能である。 On the contrary, when only one of the wireless LAN slave unit and the Bluetooth receiver receives data, or when both additional sensors 111 do not receive data, the respective conditions are satisfied. Only the candidate locations for position estimation are to be confirmed. Therefore, it is possible to narrow down the candidate locations for position estimation.

101 位置姿勢推定装置
102 演算装置
103 メモリ
104 通信装置
105 記憶装置
106 位置姿勢推定プログラム
107 通信プログラム
108 センサ制御プログラム
109 地図
201 移動体
101 Position / Attitude Estimator 102 Arithmetic Logic Unit 103 Memory 104 Communication Device 105 Storage Device 106 Position / Attitude Estimate Program 107 Communication Program 108 Sensor Control Program 109 Map 201 Moving Object

Claims (7)

移動体が移動する動作領域内において自己位置を推定する移動体の位置検出システムであって、
前記移動体は、
周囲の状況を計測する第1のセンサと、
前記動作領域内に、互いに識別可能な複数のデータ取得領域を設定する第2のセンサと、
前記自己位置を推定する位置推定部と、を有し、
前記位置推定部は、
前記第2のセンサで設定された複数の前記データ取得領域と前記動作領域内の地図データとを予め結び付けておき、
前記第1のセンサで計測した前記計測データと前記第2のセンサで設定された前記データ取得領域とに基づいて前記地図データを照合し、前記自己位置の絞り込みを行って前記自己位置を推定し、
前記位置推定部は、
前記第1のセンサで計測した前記計測データに基づいて前記地図データを照合した結果、前記動作領域内に前記自己位置の候補が複数存在する場合に、前記第2のセンサで設定された前記データ取得領域に基づいて前記地図データを照合して、前記自己位置の複数の候補の中から最終的な前記自己位置の絞り込みを行い、
前記第1のセンサで計測した前記計測データに基づいて前記地図データを照合した結果、前記動作領域内に前記自己位置の候補が1つしか存在しない場合には、前記第2のセンサを用いずに、前記第1のセンサで計測した前記計測データに基づいて最終的な前記自己位置を推定することを特徴とする位置検出システム。
A moving body position detection system that estimates its own position within the motion area in which the moving body moves.
The moving body is
The first sensor that measures the surrounding conditions and
A second sensor that sets a plurality of data acquisition areas that can be distinguished from each other in the operating area,
It has a position estimation unit that estimates the self-position, and
The position estimation unit
The plurality of data acquisition areas set by the second sensor and the map data in the operation area are linked in advance.
Wherein said collating map data based the first of the measurement data measured by sensors and the second of said data acquisition area set by the sensor, the self-position estimating performs narrowing of the self-position ,
The position estimation unit
As a result of collating the map data based on the measurement data measured by the first sensor, when a plurality of candidates for the self-position exist in the operating region, the data set by the second sensor. The map data is collated based on the acquisition area, and the final self-position is narrowed down from the plurality of candidates for the self-position.
As a result of collating the map data based on the measurement data measured by the first sensor, if there is only one candidate for the self-position in the operating region, the second sensor is not used. In addition, a position detection system characterized in that the final self-position is estimated based on the measurement data measured by the first sensor.
前記位置推定部は、
前記自己位置の複数の候補の中から最終的な前記自己位置の絞り込みを行う際に、前記第2のセンサを用いて最終的な前記自己位置を絞り込めない場合には、前記第1のセンサを用いて最終的な前記自己位置を絞り込むことを特徴とする請求項1に記載の位置検出システム。
The position estimation unit
When the final self-position is narrowed down from the plurality of candidates for the self-position, if the final self-position cannot be narrowed down by using the second sensor, the first sensor The position detection system according to claim 1, wherein the final self-position is narrowed down by using.
前記第2のセンサは、
受信可能範囲が特定された送信機から送信された情報を受信して、前記動作領域内に複数の前記データ取得領域を設定する受信機により構成されることを特徴とする請求項1に記載の位置検出システム。
The second sensor is
The first aspect of claim 1, wherein the receiver comprises a receiver that receives information transmitted from a transmitter for which a receivable range is specified and sets a plurality of the data acquisition areas within the operating area. Position detection system.
前記送信機は前記動作領域内に複数設置されており、複数の前記送信機から個別情報がそれぞれ送信されており、
前記個別情報の取得可能範囲が前記データ取得領域として前記地図データに予め結び付けられており、
前記受信機により前記個別情報を受信することにより、複数の前記データ取得領域の中から前記移動体が存在する前記データ取得領域を特定して前記自己位置の絞り込みを行うことを特徴とする請求項に記載の位置検出システム。
A plurality of the transmitters are installed in the operating area, and individual information is transmitted from each of the plurality of transmitters.
The range in which the individual information can be acquired is previously linked to the map data as the data acquisition area.
The claim is characterized in that, by receiving the individual information by the receiver, the data acquisition area in which the moving body exists is specified from the plurality of data acquisition areas, and the self-position is narrowed down. 3. The position detection system according to 3.
前記送信機は無線LAN親機であり、
前記受信機は無線LAN子機であり、
前記無線LAN親機には前記個別情報として識別子が付与されていることを特徴とする請求項に記載の位置検出システム。
The transmitter is a wireless LAN base unit and
The receiver is a wireless LAN slave unit and
The position detection system according to claim 4 , wherein an identifier is assigned to the wireless LAN base unit as the individual information.
前記第1のセンサは、レーザ光を照射して前記周囲の状況を計測する距離センサにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の位置検出システム。 The position detection system according to claim 1, wherein the first sensor is composed of a distance sensor that irradiates a laser beam and measures the surrounding situation. 前記移動体は、
前記動作領域内に配置された複数の障害物に対する前記自己位置を推定しながら前記障害物を回避して移動し、
前記距離センサは、
前記障害物に向けて前記レーザ光を照射し、前記障害物からの反射光を受光することにより前記周囲の状況を計測することを特徴とする請求項に記載の位置検出システム。
The moving body is
While estimating the self-position with respect to a plurality of obstacles arranged in the operating area, the obstacles are avoided and moved.
The distance sensor is
The position detection system according to claim 6 , further comprising irradiating the obstacle with the laser beam and measuring the surrounding situation by receiving the reflected light from the obstacle.
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