JP7160187B2 - 位置管理装置、位置管理方法及びプログラム - Google Patents
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Description
移動物体の複数箇所の距離を単位時間毎に測定し、前記複数箇所の空間上の座標を表わす点群データを前記単位時間毎に取得するセンサと、
第1の時点で取得された前記点群データである第1の点群データと、前記第1の時点よりも前記単位時間だけ前である第2の時点で取得された前記点群データである第2の点群データとの間で、前記座標のペアを選択するペア選択手段と、
前記ペア選択手段により選択されたペアの両座標を互いに対応させて、前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なうことにより、前記移動物体の位置を推定する位置推定手段と
を有し、
前記ペア選択手段は、前記第1の点群データに属する第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点群データに属する第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する。
航空機と、位置管理装置とを備え、
前記位置管理装置は、
前記航空機の複数箇所の距離を単位時間毎に測定し、前記複数箇所の空間上の座標を表わす点群データを前記単位時間毎に取得するセンサと、
第1の時点で取得された前記点群データである第1の点群データと、前記第1の時点よりも前記単位時間だけ前である第2の時点で取得された前記点群データである第2の点群データとの間で、前記座標のペアを選択するペア選択手段と、
前記ペア選択手段により選択されたペアの両座標を互いに対応させて、前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なうことにより、前記航空機の位置を推定する位置推定手段と
を有し、
前記ペア選択手段は、前記第1の点群データに属する第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点群データに属する第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する。
移動物体の複数箇所の距離を単位時間毎にセンサにより測定し、
前記複数箇所の空間上の座標を表わす点群データを前記単位時間毎に取得し、
第1の時点で取得された前記点群データである第1の点群データと、前記第1の時点よりも前記単位時間だけ前である第2の時点で取得された前記点群データである第2の点群データとの間で、前記座標のペアを選択し、
選択されたペアの両座標を互いに対応させて、前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なうことにより、前記移動物体の位置を推定し、
前記座標のペアの選択において、前記第1の点群データに属する第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点群データに属する第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する。
移動物体の複数箇所の距離を単位時間毎に測定し、前記複数箇所の空間上の座標を表わす点群データを前記単位時間毎に取得するセンサによって第1の時点で取得された前記点群データである第1の点群データと、前記第1の時点よりも前記単位時間だけ前である第2の時点で取得された前記点群データである第2の点群データとの間で、前記座標のペアを選択するペア選択ステップと、
選択されたペアの両座標を互いに対応させて、前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なうことにより、前記移動物体の位置を推定する位置推定ステップと
をコンピュータに実行させ、
前記ペア選択ステップでは、前記第1の点群データに属する第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点群データに属する第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する。
実施形態の詳細を説明する前に、まず、実施形態の概要について説明する。図1は、実施形態の概要にかかる位置管理装置1の構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、位置管理装置1は、センサ2と、ペア選択部3と、位置推定部4とを有し、移動物体の位置を管理する。なお、移動物体は、例えば、航空機(飛行物体)であるが、これに限られない。例えば、移動物体は、陸上を移動する物体であってもよい。
<実施形態1>
図2は、実施形態1にかかる位置管理システム10の構成の一例を示す模式図である。位置管理システム10は、図1に示すように、移動物体の具体例である航空機200と、位置管理装置100とを備える。なお、図1では、航空機200が1台のみ図示されているが、航空機200が複数あってもよい。
図5は、ビーム52の走査軌道の一例を示す模式図である。図5において、横軸はビーム52が射出される方位角を示し、縦軸はビーム52が射出される仰俯角を示す。射出範囲51は、方位角及び仰俯角により範囲が特定される。センサ110は、周期tで、周期的に所定の走査軌道を描くようビーム52を射出する。図5において、射出範囲51内に実線で示される走査軌道53は、k周期目のビーム52の走査軌道を示し、射出範囲51内に破線で示される走査軌道54は、(k-1)周期目のビーム52の走査軌道を示している。ただし、kは2以上の整数である。図5に示すように、走査軌道53及び54は、それぞれ、所定の射出範囲51(例えば円形範囲)の全体にわたった幾何学パターンである。このように、センサ110は、所定の射出範囲51の全体にわたった幾何学パターンの走査軌道に従って周期的に走査する。なお、図4及び図5において、射出範囲51は、円形であるが、円形に限らず、任意の他の形状であってもよい。また、図5に示した例では、周期毎に、走査軌道の位置(幾何学パターンの位置)が方位角-仰俯角平面上において所定の角度だけ回転するようにずれているが、走査軌道の位置は一定であってもよい。また、図5に示した走査軌道53及び54の幾何学パターンは、一例であり、任意の他の幾何学パターンが用いられてもよい。
図7に示すように、制御部120は、ネットワークインタフェース150、メモリ151、及びプロセッサ152を含む。
次に、ステップS11において、ペア選択部121が、最新の点群データと、1周期前に取得された点群データとの間で、座標のペアを選択する。
次に、ステップS12において、位置推定部122が、ステップS11で選択されたペアの両座標を互いに対応させて位置合わせ処理を行い、航空機200の位置を推定する。
次に、ステップS13において、経路判定部123は、航空機200の今後の経路を予測し、予測された経路が適切であるか否かを判定する。経路が不適切である場合(ステップS14でNo)、処理はステップS15へ移行する。これに対し、経路が適切である場合(ステップS14でYes)、ステップS15はスキップされる。
ステップS15では、通知部124が、移動方向の変更を航空機200に通知する。これに対し、航空機200の飛行制御部201は、通知に基づいて移動方向を変更する。
ペア選択部121は、所定の閾値Th2を超えるペアの候補を除外し(ステップS115)、閾値Th2以下であるペアの候補を正規のペアとする(ステップS114)。このようにして、ペア選択部121は、第1の点群データ及び第2の点群データから座標のペアを選択する。
そこで、本実施の形態では、測定条件に応じた閾値を設定するために、ペア選択部121は、第1の点のセンサ110からの距離と第2の点のセンサ110からの距離との差についての統計値に基づいて閾値Th2の値を設定する。具体的には、周期毎に、ステップS113において、ペア選択部121は、ステップS111で算出された距離の差の全てについての分布から標準偏差sを算出する。そして、ペア選択部121は、算出された標準偏差sと予め定められた係数αの積を閾値Th2の値に設定する。係数αの値は、一定の値であり、例えば、所定の整数値である。本実施の形態では、このように、ペア選択部121は、周期毎に、閾値Th2の値を算出するが、閾値Th2として固定的な値、すなわち、一定値が用いられてもよい。
次に、実施形態2について説明する。本実施形態では、位置管理装置は、複数の航空機200の位置を適切に管理する。本実施の形態における位置管理システムは、位置管理装置100が位置管理装置101に置き換わった点で、実施形態1にかかる位置管理システム10と異なる。
図11は、実施形態2にかかる位置管理装置101の構成の一例を示す模式図である。位置管理装置101は、制御部120がクラスタリング部125をさらに有する点で、実施形態1の位置管理装置100と異なっている。以下の説明では、実施形態1と重複する説明は適宜省略する。
(付記1)
移動物体の複数箇所の距離を単位時間毎に測定し、前記複数箇所の空間上の座標を表わす点群データを前記単位時間毎に取得するセンサと、
第1の時点で取得された前記点群データである第1の点群データと、前記第1の時点よりも前記単位時間だけ前である第2の時点で取得された前記点群データである第2の点群データとの間で、前記座標のペアを選択するペア選択手段と、
前記ペア選択手段により選択されたペアの両座標を互いに対応させて、前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なうことにより、前記移動物体の位置を推定する位置推定手段と
を有し、
前記ペア選択手段は、前記第1の点群データに属する第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点群データに属する第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する
位置管理装置。
(付記2)
前記ペア選択手段は、前記第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下であり、かつ、前記第1の点の前記センサからの距離と前記第2の点の前記センサからの距離との差が所定の第2の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する
付記1に記載の位置管理装置。
(付記3)
前記ペア選択手段は、前記第1の点の前記センサからの距離と前記第2の点の前記センサからの距離との差についての統計値に基づいて前記第2の閾値の値を設定する
付記2に記載の位置管理装置。
(付記4)
前記点群データに対しクラスタリング処理をしてクラスタを生成するクラスタリング手段をさらに有し、
前記位置推定手段は、前記クラスタ毎に前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なう
付記1乃至3のいずれか1項に記載の位置管理装置。
(付記5)
前記点群データに対しクラスタリング処理をしてクラスタを生成するクラスタリング手段をさらに有し、
前記ペア選択手段は、前記クラスタ毎に前記統計値に基づいて前記第2の閾値の値を設定し、
前記位置推定手段は、前記クラスタ毎に前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なう
付記3に記載の位置管理装置。
(付記6)
前記ペア選択手段は、同一の前記第1の点に対し、前記センサから見た方向の差が前記第1の閾値以下である前記第2の点が複数ある場合、前記第1の点の前記センサからの距離と前記第2の点の前記センサからの距離の差が最小である前記第2の点をペアの候補とし、同一の前記第2の点に対し、前記センサから見た方向の差が前記第1の閾値以下である前記第1の点が複数ある場合、前記第1の点の前記センサからの距離と前記第2の点の前記センサからの距離の差が最小である前記第1の点をペアの候補とする
付記1乃至5のいずれか1項に記載の位置管理装置。
(付記7)
前記位置推定手段により推定された前記移動物体の位置の推移から予測される前記移動物体の経路が適切であるか否かを判定する経路判定手段
をさらに有する付記1乃至6のいずれか1項に記載の位置管理装置。
(付記8)
前記経路判定手段により前記移動物体の経路が適切でないと判定された場合、移動方向又は速度の変更を前記移動物体に通知する通知手段
をさらに有する付記7に記載の位置管理装置。
(付記9)
前記通知手段は、前記センサが距離を測定するために射出するビームが当たるように移動方向を前記移動物体に通知する
付記8に記載の位置管理装置。
(付記10)
航空機と、位置管理装置とを備え、
前記位置管理装置は、
前記航空機の複数箇所の距離を単位時間毎に測定し、前記複数箇所の空間上の座標を表わす点群データを前記単位時間毎に取得するセンサと、
第1の時点で取得された前記点群データである第1の点群データと、前記第1の時点よりも前記単位時間だけ前である第2の時点で取得された前記点群データである第2の点群データとの間で、前記座標のペアを選択するペア選択手段と、
前記ペア選択手段により選択されたペアの両座標を互いに対応させて、前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なうことにより、前記航空機の位置を推定する位置推定手段と
を有し、
前記ペア選択手段は、前記第1の点群データに属する第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点群データに属する第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する
位置管理システム。
(付記11)
前記位置管理装置は、
前記位置推定手段により推定された前記航空機の位置の推移から予測される前記航空機の経路が適切であるか否かを判定する経路判定手段と、
前記経路判定手段により前記航空機の経路が適切でないと判定された場合、移動方向又は速度の変更を前記航空機に通知する通知手段と
をさらに有し、
前記航空機は、前記通知手段からの通知に従って飛行を制御する飛行制御手段を有する
付記10に記載の位置管理システム。
(付記12)
移動物体の複数箇所の距離を単位時間毎にセンサにより測定し、
前記複数箇所の空間上の座標を表わす点群データを前記単位時間毎に取得し、
第1の時点で取得された前記点群データである第1の点群データと、前記第1の時点よりも前記単位時間だけ前である第2の時点で取得された前記点群データである第2の点群データとの間で、前記座標のペアを選択し、
選択されたペアの両座標を互いに対応させて、前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なうことにより、前記移動物体の位置を推定し、
前記座標のペアの選択において、前記第1の点群データに属する第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点群データに属する第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する
位置管理方法。
(付記13)
移動物体の複数箇所の距離を単位時間毎に測定し、前記複数箇所の空間上の座標を表わす点群データを前記単位時間毎に取得するセンサによって第1の時点で取得された前記点群データである第1の点群データと、前記第1の時点よりも前記単位時間だけ前である第2の時点で取得された前記点群データである第2の点群データとの間で、前記座標のペアを選択するペア選択ステップと、
選択されたペアの両座標を互いに対応させて、前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なうことにより、前記移動物体の位置を推定する位置推定ステップと
をコンピュータに実行させ、
前記ペア選択ステップでは、前記第1の点群データに属する第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点群データに属する第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する
プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
2 センサ
3 ペア選択部
4 位置推定部
10 位置管理システム
50 射出方向
51 射出範囲
52 ビーム
53 走査軌道
54 走査軌道
55 ビーム
100 位置管理装置
101 位置管理装置
110 センサ
120 制御部
121 ペア選択部
122 位置推定部
123 経路判定部
124 通知部
125 クラスタリング部
150 ネットワークインタフェース
151 メモリ
152 プロセッサ
200 航空機
201 飛行制御部
Claims (10)
- 移動物体の複数箇所の距離を単位時間毎に測定し、前記複数箇所の空間上の座標を表わす点群データを前記単位時間毎に取得するセンサと、
第1の時点で取得された前記点群データである第1の点群データと、前記第1の時点よりも前記単位時間だけ前である第2の時点で取得された前記点群データである第2の点群データとの間で、前記座標のペアを選択するペア選択手段と、
前記ペア選択手段により選択されたペアの両座標を互いに対応させて、前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なうことにより、前記移動物体の位置を推定する位置推定手段と
を有し、
前記ペア選択手段は、前記第1の点群データに属する第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点群データに属する第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する
位置管理装置。 - 前記ペア選択手段は、前記第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下であり、かつ、前記第1の点の前記センサからの距離と前記第2の点の前記センサからの距離との差が所定の第2の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する
請求項1に記載の位置管理装置。 - 前記ペア選択手段は、前記第1の点の前記センサからの距離と前記第2の点の前記センサからの距離との差についての統計値に基づいて前記第2の閾値の値を設定する
請求項2に記載の位置管理装置。 - 前記点群データに対しクラスタリング処理をしてクラスタを生成するクラスタリング手段をさらに有し、
前記位置推定手段は、前記クラスタ毎に前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なう
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の位置管理装置。 - 前記点群データに対しクラスタリング処理をしてクラスタを生成するクラスタリング手段をさらに有し、
前記ペア選択手段は、前記クラスタ毎に前記統計値に基づいて前記第2の閾値の値を設定し、
前記位置推定手段は、前記クラスタ毎に前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なう
請求項3に記載の位置管理装置。 - 前記ペア選択手段は、同一の前記第1の点に対し、前記センサから見た方向の差が前記第1の閾値以下である前記第2の点が複数ある場合、前記第1の点の前記センサからの距離と前記第2の点の前記センサからの距離の差が最小である前記第2の点をペアの候補とし、同一の前記第2の点に対し、前記センサから見た方向の差が前記第1の閾値以下である前記第1の点が複数ある場合、前記第1の点の前記センサからの距離と前記第2の点の前記センサからの距離の差が最小である前記第1の点をペアの候補とする
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の位置管理装置。 - 前記位置推定手段により推定された前記移動物体の位置の推移から予測される前記移動物体の経路が適切であるか否かを判定する経路判定手段
をさらに有する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の位置管理装置。 - 前記経路判定手段により前記移動物体の経路が適切でないと判定された場合、移動方向又は速度の変更を前記移動物体に通知する通知手段
をさらに有する請求項7に記載の位置管理装置。 - 移動物体の複数箇所の距離を単位時間毎にセンサにより測定し、
前記複数箇所の空間上の座標を表わす点群データを前記単位時間毎に取得し、
第1の時点で取得された前記点群データである第1の点群データと、前記第1の時点よりも前記単位時間だけ前である第2の時点で取得された前記点群データである第2の点群データとの間で、前記座標のペアを選択し、
選択されたペアの両座標を互いに対応させて、前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なうことにより、前記移動物体の位置を推定し、
前記座標のペアの選択において、前記第1の点群データに属する第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点群データに属する第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する
位置管理方法。 - 移動物体の複数箇所の距離を単位時間毎に測定し、前記複数箇所の空間上の座標を表わす点群データを前記単位時間毎に取得するセンサによって第1の時点で取得された前記点群データである第1の点群データと、前記第1の時点よりも前記単位時間だけ前である第2の時点で取得された前記点群データである第2の点群データとの間で、前記座標のペアを選択するペア選択ステップと、
選択されたペアの両座標を互いに対応させて、前記第1の点群データと前記第2の点群データとの位置合わせ処理を行なうことにより、前記移動物体の位置を推定する位置推定ステップと
をコンピュータに実行させ、
前記ペア選択ステップでは、前記第1の点群データに属する第1の点の前記センサから見た方向と、前記第2の点群データに属する第2の点の前記センサから見た方向との差が所定の第1の閾値以下である場合、前記第1の点と前記第2の点をペアとすることにより、前記座標のペアを選択する
プログラム。
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