JP7336430B2 - Mobile body position detection device and position detection method - Google Patents
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Description
本発明は、移動体の位置検出装置及び位置検出方法に係り、特に距離センサで取得した距離データのデータ量圧縮に関する。 The present invention relates to a position detection device and a position detection method for a moving object, and more particularly to data amount compression of distance data acquired by a distance sensor.
近年、人の操作なしに目的地まで自動的に到達することができる無人搬送車や自律型移動ロボット等の移動体が実現されている。この移動体は、距離センサを備え、計測した距離データを移動する環境の地図情報と照合することによって、その環境に於ける自身の位置を推定しながら移動する。 In recent years, moving bodies such as unmanned guided vehicles and autonomous mobile robots that can automatically reach a destination without human operation have been realized. This moving body is equipped with a distance sensor, and moves while estimating its own position in the environment by collating the measured distance data with the map information of the moving environment.
本技術分野における先行技術文献として特許文献1がある。特許文献1には、移動体の制御システムであって、制御モジュールと移動体側モジュールとを備え、制御モジュールは、移動体側モジュール内の距離センサから測定データを受信し、これを地図と照合させて、移動体の環境における位置を推定し、この推定結果に基づいて移動体の移動機構を制御して移動体を自律移動させる点が開示されている。
There is
例えば、センタ側で、移動体が動作している状態の記録や移動体の移動の解析、監視等を行うためには、移動体の距離センサで取得した距離データを利用することが有効である。その際には、センタに距離データを送信する必要があるが、距離センサは、移動しながら距離センサの周囲の障害物までの距離を計測する必要があるため、そのデータ量は膨大となる。 For example, on the center side, it is effective to use the distance data acquired by the distance sensor of the moving body in order to record the operating state of the moving body, analyze and monitor the movement of the moving body. . In that case, it is necessary to transmit the distance data to the center, but the distance sensor needs to measure the distance to the obstacles around the distance sensor while moving, so the amount of data is enormous.
特許文献1においては、制御モジュールは、移動体に存在してもよいし、又は、移動体外に存在して移動体との間で無線通信をするように構成されていてもよいとしているが、距離センサからの測定データのデータ量については考慮されていない。
In
本発明は、上記課題に鑑み、距離センサで取得した距離データのデータ量圧縮が可能な移動体の位置検出装置及び位置検出方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a position detection device and a position detection method for a moving body capable of compressing the amount of distance data acquired by a distance sensor.
本発明は、その一例を挙げるならば、距離センサで計測した距離データを移動する環境の地図情報と照合することによって自身の位置を推定しながら自律移動する移動体の位置検出装置であって、距離データは、距離センサが周囲の所定角度を計測するフレーム処理において周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、距離データに基づき移動体の地図内の位置と姿勢を推定し位置姿勢情報を出力する位置姿勢検出処理部と、距離データに基づき地図が作成され地図情報を出力する地図生成処理部と、距離データが入力され、計測方向における地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し計測方向における距離データが存在する距離の番号を距離番号として出力する距離選択処理部を有する。 To give an example, the present invention is a position detection device for a moving object that moves autonomously while estimating its own position by collating distance data measured by a distance sensor with map information of the moving environment, The distance data is distance data measured in a plurality of predetermined angle measurement directions within a predetermined angle of the circumference in frame processing in which the distance sensor measures a predetermined angle of the circumference, and is based on the distance data. A position and orientation detection processing unit that estimates a position and orientation and outputs position and orientation information, a map generation processing unit that creates a map based on distance data and outputs map information, and a distance data input and map information in the measurement direction. It has a distance selection processing unit that sequentially assigns a number to each existing distance and outputs the number of the distance for which distance data in the measurement direction exists as the distance number.
本発明によれば、距離センサで取得した距離データのデータ量圧縮が可能な移動体の位置検出装置及び位置検出方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the position detection apparatus and position detection method of the moving body which can compress the data amount of the distance data acquired with the distance sensor can be provided.
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施例における位置情報処理システムの概略構成図である。図1において、位置情報処理システムは、移動体100と位置情報処理装置500で構成される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a position information processing system in this embodiment. In FIG. 1 , the position information processing system is composed of a
移動体100は、位置検出装置110と、通信装置120と、距離データを計測する距離センサであるレーザスキャナ130と、移動機構140を有し、計測した距離データを移動する環境の地図情報と照合することによって、その環境に於ける自身の位置を推定しながら自律移動する。
The moving
位置情報処理装置500は、復号処理部510と通信装置520を有し、移動体100と、通信装置120と通信装置520を介して情報通信を行ない、移動体100で計測した距離データを用いて移動体の動作記録や移動解析、監視等を行う。
The position
移動体100における位置検出装置110は、機能部として、通信制御部111、レーザスキャナ制御部112、移動体制御部113、位置姿勢検出・地図生成処理部150、符号化処理部160を有する。なお、通信制御部111、レーザスキャナ制御部112、移動体制御部113は、位置検出装置110とは別の機能部として移動体100に設けてもよい。
The
レーザスキャナ130は、レーザを用いて当該レーザスキャナ130の周囲のレーザの計測可能領域内の物体までの距離を計測し、計測された距離を示すデータセットである計測距離データセット(点群データとも言う)を出力する。一つの計測距離データセットは、周囲の計測された複数の距離、すなわち、計測可能領域内にある周囲の障害物の複数の部位にそれぞれ対応した複数の距離を示す。計測距離データセットは、位置検出装置110に入力される。
The
移動機構140は、移動体制御部113で制御され、移動体100の位置と向きに応じて駆動される。
The
図2は、本実施例における位置検出装置110のハードウェア構成図である。図2において、位置検出装置110は、プロセッサ(CPU)201と、それに接続されたメモリ(主記憶装置)203と、補助記憶装置205と、インターフェース部(I/F)207を備える。
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the
プロセッサ201は、補助記憶装置205あるいはメモリ203に記憶されたプログラム及びデータに基づいて動作し、所定の処理をソフトウェア処理にて実行する。すなわち、補助記憶装置205あるいはメモリ203には、通信装置制御プログラム231、レーザスキャナ制御プログラム232、移動体制御プログラム233、位置姿勢検出プログラム234、地図作成プログラム235、符号化プログラム236などのプログラムや、地図237、位置検出結果238、圧縮データ239が記憶されており、図1の位置検出装置110の各機能を実行する。なお、ソフトウェア処理に代えて専用の集積回路等によりハードウェアで実現してもよい。
The
インターフェース部(I/F)207には、図1に記載の移動体100の通信装置120とレーザスキャナ130と移動機構140が接続される。
The interface unit (I/F) 207 is connected with the
図3は、本実施例における距離データの符号化処理部と復号処理部の機能構成図である。図3においては、移動体100における位置検出装置110の位置姿勢検出・地図生成処理部150と符号化処理部160の詳細と、位置情報処理装置500における復号処理部510の詳細を示している。
FIG. 3 is a functional configuration diagram of a distance data encoding processing unit and a decoding processing unit according to the present embodiment. FIG. 3 shows the details of the position/orientation detection/map
図3において、位置姿勢検出・地図生成処理部150は、位置姿勢検出処理部151と地図生成処理部152で構成され、符号化処理部160は、位置姿勢符号化処理部161と、地図符号化処理部162と、距離選択処理部163と、距離番号符号化処理部164で構成される。また、復号処理部510は、位置姿勢復号処理部511と、地図復号処理部512と、距離番号復号処理部513と、距離データ復元処理部514で構成される。
3, the position/posture detection/map
図3において、レーザスキャナ130で計測された距離データは、位置姿勢検出・地図生成処理部150に入力される。ここで、位置姿勢検出・地図生成処理部150は、SLAM(simultaneous localization and mapping)処理により、距離データから自己位置の推定と地図の作成を同時に行う。すなわち、位置姿勢検出処理部151において、移動体が地図内のどの位置に、どのような姿勢で存在しているかを推定し、位置姿勢情報を出力する。ここで、姿勢とは、移動体の向き、又は、移動方向である。また、地図生成処理部152において、地図が作成され、地図情報を出力する。さらに、距離データは、距離選択処理部163に入力され、地図情報と位置姿勢情報をもとに距離選択処理部163は距離番号を生成する。距離選択処理や距離番号の詳細については後述する。
In FIG. 3 , the distance data measured by the
そして、位置姿勢情報、地図情報、距離番号は、それぞれ、位置姿勢符号化処理部161、地図符号化処理部162、距離番号符号化処理部164で符号化され、それぞれの符号化データである位置姿勢符号、地図符号、距離番号符号は、位置情報処理装置500に送信される。
Then, the position and orientation information, the map information, and the distance number are encoded by the position and orientation encoding processing unit 161, the map
位置情報処理装置500では、復号処理部510において、それぞれの符号化データは、それぞれ位置姿勢復号処理部511と、地図復号処理部512と、距離番号復号処理部513で復号され、位置姿勢情報、地図情報、距離番号が復号される。また、距離番号復号処理部513で復号された距離番号から距離データ復元処理部514で距離データが復元される。
In the position
なお、距離選択処理部163と距離番号符号化処理部164で距離データを符号化する距離データ符号化装置として構成してもよい。同様に、距離番号復号処理部513と距離データ復元処理部514で距離データを復号、復元する距離データ復号装置として構成してもよい。
Note that the distance
また、距離選択処理部163による距離番号生成により、距離データはデータ量が圧縮されるので、距離番号符号化処理部164で距離番号の符号化を行わずに、距離番号をそのまま位置情報処理装置500に送信してもよい。その場合は、距離番号符号化処理部164と距離番号復号処理部513は不要となる。
Further, since the data amount of the distance data is compressed by the distance number generation by the distance
図4は、本実施例における距離計測を説明する図である。図4は、移動体100が、建物壁面800、物体801、802、803、窓ガラス804からなる構造物の環境内を移動する場合を示している。移動体100に設けられたレーザスキャナ130から延びる直線がレーザによる距離計測を示しており、太線及び黒丸が移動体100で計測された部位を示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining distance measurement in this embodiment. FIG. 4 shows a case where the moving
図4において、移動体100は、移動しながらレーザスキャナ130の周囲の障害物までの距離を計測する。ここで、窓ガラス804については、レーザがほぼ垂直に当たった部位の11Bについてはレーザがガラスで反射して窓ガラス804の位置を計測するが、11Aや11Cのようなレーザが垂直に対して所定角度以上で当たった部位については、レーザがガラスを透過しその先にある物体803で反射することで物体803の位置を計測することになる。
In FIG. 4, the moving
図5は、本実施例における距離計測による地図生成の説明図である。図5は図4における構造物を上から見た図であって、移動体100が101で示す矢印の方向に移動しながら周囲の障害物までの距離を計測する様子を示す模式図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of map generation by distance measurement in this embodiment. FIG. 5 is a top view of the structure in FIG. 4, and is a schematic diagram showing how the moving
図5において、(a)は、ある時刻までに移動体100の周囲の障害物の計測された部位を太線で示しており、これにより部分的な地図が生成される。ここで、12はレーザスキャナ130の計測可能領域を示している。なお、レーザスキャナ130は、ある高さの水平面上を移動方向101に対して-135°から+135°の周囲の方向に、障害物までの距離データを計測するものとして説明する。(b)は、(a)で示した時刻から所定時間経過後の移動体100の周囲の障害物の計測された部位を示しており、計測データにより太線のように順次地図が追加され生成される。
In FIG. 5, (a) shows the measured parts of the obstacles around the moving
図6は、本実施例における地図データと距離計測の関係を説明する図である。図6において、(a)に図5で説明した地図生成処理により生成された地図データを太線で示す。また、窓ガラス804に関する距離計測について、点線で示す部分15について、その部分を拡大した図を(b)に示す。(b)は地図データの構成単位であるブロックを示し、地図データは複数のブロックによって構成されている。移動体100のレーザスキャナ130から発せられたレーザがほぼ垂直に当たった窓ガラス804のブロック11Bについてはレーザがガラスで反射して窓ガラス804の位置を計測し、レーザが垂直に対して所定角度以上で当たった窓ガラス804のブロック11Aについては、レーザがガラスを透過しその先にある物体803で反射することで物体803の位置を計測する。黒丸が計測点となる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between map data and distance measurement in this embodiment. In FIG. 6, (a) shows the map data generated by the map generation process described in FIG. 5 with a thick line. Also, regarding the distance measurement for the
図7は、本実施例における距離データの符号系列を説明する図である。図7において、(a)は、地図データで示す環境内において、移動体100がある時刻において周囲の障害物の計測を行っている状態を示している。移動体100はレーザスキャナ130を用いて周囲の移動方向101に対して-135°から+135°の270°の範囲を10°刻みの角度で、図に示すように、時計方向に計測方向aからz、za、zbの28点を計測するものとする。
FIG. 7 is a diagram for explaining code sequences of distance data in this embodiment. In FIG. 7, (a) shows a state in which the
図7において、(b)は、各計測方向における距離を横軸として、計測データと地図データの関係を示す図である。(b)において、黒四角は地図データが存在する距離を示し、黒丸は計測データが存在する距離を示している。例えば、計測方向eにおいては、(a)に示すように、計測可能領域12内において建物壁面800での計測データと地図データが共にあるので距離de1の位置に黒四角と黒丸が記載されている。なお、距離Dは計測可能領域の限界距離である。そして、計測方向における地図データが存在する距離ごとに順番に番号を1から付し、計測データが存在する距離の番号を距離番号とする。よって、計測方向eにおいては、計測データが存在する距離が、地図データが存在する距離の1番目であるので1を距離番号として付与する。計測方向hにおいては、地図データが2箇所存在し、計測データは1番目の距離dh1にあるので、距離番号を1として付与する。計測方向pにおいては、計測可能領域の限界距離D内には地図データも計測データも存在しないので、その場合は、距離番号を1として付与する。同様に、計測方向sにおいては、地図データは1つ存在するが、その距離には計測データがなく、さらに計測可能領域の限界距離D内には計測データがないので、その場合は、距離番号を2として付与する。計測方向vにおいては、地図データは2つ存在するが、2つ目の地図データの距離に計測データが存在するので距離番号を2として付与する。さらに、計測方向xにおいては、地図データは2つ存在し、1つ目の地図データの距離に計測データが存在するので距離番号を1として付与する。
In FIG. 7, (b) is a diagram showing the relationship between the measurement data and the map data, with the horizontal axis representing the distance in each measurement direction. In (b), black squares indicate distances where map data exist, and black circles indicate distances where measurement data exist. For example, in the measurement direction e, as shown in (a), both the measurement data for the
(b)のように各計測方向における距離番号を決定した後、時計方向の各計測方向における距離番号を並べて、(c)のように距離データの符号系列とする。この距離データの符号系列は、距離データそのもののデータ量に比べてデータ量が圧縮されたものとなる。 After determining the distance numbers in each measurement direction as in (b), the distance numbers in each measurement direction in the clockwise direction are arranged to form a code sequence of distance data as in (c). The code series of the distance data has a compressed data amount compared to the data amount of the distance data itself.
図8は、本実施例における距離データの符号系列から距離データを復元する説明図である。図8において、図7で算出した距離データの符号系列において、例えば、時計方向での計測方向の順番が22番目である計測方向vにおいては、距離番号が2であるので、計測方向vにおける地図データの2つのうちの2番目の地図データの距離が計測データの計測距離データとして復元される。 FIG. 8 is an explanatory diagram of restoring distance data from a code sequence of distance data in this embodiment. In FIG. 8, in the code series of the distance data calculated in FIG. 7, for example, in the measuring direction v, which is the 22nd order of the measuring direction in the clockwise direction, the distance number is 2, so the map in the measuring direction v The distance of the second map data of the two data is restored as the measured distance data of the measurement data.
図9は、本実施例における距離データの符号化処理の処理フローチャートである。図9において、まずステップS101において、移動体100がレーザスキャナ130により周囲の所定角度を計測する処理を1フレーム処理としたときのフレーム数をm、周囲の所定角度を所定刻みの角度の計測方向で計測する際の時計方向の計測方向番号をnとしたとき、そのm、nを初期化してm=1、n=1とする。次に、ステップS102において、現在のフレーム数mが全体のフレーム数M以下であるかを判定し、フレーム数Mより大きい場合ステップS109に進み、フレーム数M以下の場合、ステップS103において、地図データとレーザの計測データ(dm1,…,dmN)を照合し、計測した位置と姿勢(座標xm,ymと角度θm)を検出する。ここで、Nは1周内の所定角度分の計測方向番号の最大値である。
FIG. 9 is a processing flowchart of encoding processing of distance data in this embodiment. In FIG. 9, first, in step S101, when the processing of measuring a predetermined angle around the moving
そして、ステップS104において、現在の計測方向番号nが計測方向番号の最大値N以下であるかを判定し、計測方向番号の最大値N以下の場合、ステップS106に進み、最大値Nより大きい場合ステップS105でmをインクリメントしてステップS102に戻り、フレーム数Mまで処理を繰り返す。 Then, in step S104, it is determined whether or not the current measurement direction number n is equal to or less than the maximum value N of measurement direction numbers. In step S105, m is incremented, the process returns to step S102, and the process is repeated until the number of frames M is reached.
ステップS106では、検出した位置と姿勢に対してn番目の計測方向に地図データを走査し、図6に示すように、計測データが存在するブロックを抽出する。そして、ステップS107で、実際の計測データが該当する距離番号を特定し、メモリ上に保存する。このステップS107の処理が、図3における距離選択処理部163の処理に相当する。
In step S106, map data is scanned in the n-th measurement direction with respect to the detected position and orientation, and blocks in which measurement data exist are extracted as shown in FIG. Then, in step S107, the distance number corresponding to the actual measurement data is specified and stored in the memory. The processing of step S107 corresponds to the processing of the distance
そして、ステップS108でnをインクリメントしてステップS104に戻り、1周内の所定角度分の計測方向における距離番号を特定するまで処理を繰り返す。 Then, in step S108, n is incremented, the process returns to step S104, and the process is repeated until the distance number in the measurement direction for a predetermined angle within one round is specified.
ステップS109では、メモリ上に保存されている距離番号をランレングス符号等で符号化する。このステップS109の処理が、図3における距離番号符号化処理部164の処理に相当する。 In step S109, the distance number stored in the memory is encoded by run length code or the like. The processing of this step S109 corresponds to the processing of the distance number encoding processing section 164 in FIG.
図10は、本実施例における距離データの復号処理の処理フローチャートである。図10において、まずステップS501において、フレーム数m、計測方向番号nを初期化してm=1、n=1とする。次に、ステップS502において、符号化された距離番号符号から、すべての距離番号を復号する。次に、ステップS503において、現在のフレーム数mが全体のフレーム数M以下であるかを判定し、フレーム数Mより大きい場合処理を終了し、フレーム数M以下の場合、ステップS504において、m番目の位置と姿勢(座標xm,ymと角度θm)を復号する。 FIG. 10 is a processing flowchart of the decoding processing of the distance data in this embodiment. In FIG. 10, first, in step S501, the number of frames m and the measurement direction number n are initialized to m=1 and n=1. Next, in step S502, all distance numbers are decoded from the encoded distance number code. Next, in step S503, it is determined whether or not the current frame number m is equal to or less than the total frame number M. If the number is greater than the frame number M, the process is terminated. position and orientation (coordinates xm, ym and angle θm).
そして、ステップS505において、現在の計測方向番号nが計測方向番号の最大N以下であるかを判定し、計測方向番号の最大値N以下の場合、ステップS507に進み、最大値Nより大きい場合ステップS506でmをインクリメントしてステップS503に戻り、フレーム数Mまで処理を繰り返す。 Then, in step S505, it is determined whether or not the current measurement direction number n is equal to or less than the maximum measurement direction number N. If it is equal to or less than the maximum measurement direction number N, the process proceeds to step S507. In S506, m is incremented, the process returns to step S503, and the process is repeated until the number of frames M is reached.
ステップS507では、復号した位置と姿勢に対してn番目の計測方向に地図データを走査し、計測データが存在するブロックを抽出する。そして、ステップS508で、距離番号から該当するブロックを抽出し、計測データdmnを求める。そして、ステップS509でnをインクリメントしてステップS505に戻り、1周内の所定角度分の計測方向におけるデータを求めるまで処理を繰り返す。 In step S507, map data is scanned in the n-th measurement direction with respect to the decoded position and orientation, and blocks in which measurement data exist are extracted. Then, in step S508, the corresponding block is extracted from the distance number, and the measurement data dmn is obtained. Then, in step S509, n is incremented, the process returns to step S505, and the process is repeated until data in the measurement direction for a predetermined angle within one round is obtained.
なお、図9の符号化処理において、距離番号生成により、距離データはデータ量が圧縮されるので、ステップS109での距離番号の符号化を行わずに、距離番号をそのまま位置情報処理装置500に送信し、図10の復号処理において、ステップS502による距離番号の復号処理をなくしてもよい。 In the encoding process of FIG. 9, the data amount of the distance data is compressed by generating the distance number. 10, the decoding process of the distance number in step S502 may be eliminated.
このように、本実施例によれば、距離センサで計測した距離データを移動する環境の地図情報と照合することによって自身の位置を推定しながら自律移動する移動体の位置検出装置であって、前記距離データは、前記距離センサが周囲の所定角度を計測するフレーム処理において該周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、前記距離データに基づき前記移動体の地図内の位置と姿勢を推定し位置姿勢情報を出力する位置姿勢検出処理部と、前記距離データに基づき地図が作成され地図情報を出力する地図生成処理部と、前記距離データが入力され、前記計測方向における前記地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し該計測方向における前記距離データが存在する距離の前記番号を距離番号として出力する距離選択処理部を有する位置検出装置を構成できる。 As described above, according to the present embodiment, the position detecting device of a moving body that moves autonomously while estimating its own position by collating the distance data measured by the distance sensor with the map information of the moving environment, The distance data is distance data measured in a plurality of predetermined angle measurement directions within a predetermined angle of the circumference in frame processing in which the distance sensor measures a predetermined angle of the circumference, and the movement is performed based on the distance data. A position and orientation detection processing unit for estimating a position and orientation of a body in a map and outputting position and orientation information, a map generation processing unit for creating a map based on the distance data and outputting the map information, and receiving the distance data. a position detection device having a distance selection processing unit that sequentially assigns a number to each distance in the measurement direction at which the map information exists, and outputs the number of the distance at which the distance data exists in the measurement direction as a distance number; Configurable.
また、距離センサで計測した距離データを移動する環境の地図情報と照合することによって自身の位置を推定しながら自律移動する移動体の位置検出方法であって、前記距離データは、前記距離センサが周囲の所定角度を計測するフレーム処理において該周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、前記距離データに基づき前記移動体の地図内の位置と姿勢を推定し位置姿勢情報を出力し、前記距離データに基づき地図が作成され地図情報を出力し、前記距離データが入力され、前記計測方向における前記地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し該計測方向における前記距離データが存在する距離の前記番号を距離番号として出力する位置検出方法を構成できる。 Also, a position detection method for a moving body that autonomously moves while estimating its own position by collating distance data measured by a distance sensor with map information of a moving environment, wherein the distance data is obtained by the distance sensor. Distance data obtained by measuring a plurality of predetermined angles within a predetermined angle in frame processing for measuring a predetermined angle around the circumference, wherein the position and orientation of the mobile object in a map are calculated based on the distance data. A map is created based on the distance data, map information is output, the distance data is input, and a number is sequentially assigned to each distance in the measurement direction at which the map information exists. A position detection method can be configured in which the number of the distance at which the distance data exists in the measurement direction is output as the distance number.
また、距離センサで計測した距離データを移動する環境の地図情報と照合することによって自身の位置を推定しながら自律移動する移動体の距離データ符号化装置であって、 前記距離データは、前記距離センサが周囲の所定角度を計測するフレーム処理において該周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、前記距離データが入力され、前記計測方向における地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し該計測方向における前記距離データが存在する距離の前記番号を距離番号として該距離番号を出力する距離選択処理部と、前記距離番号を符号化する距離番号符号化処理部を備える距離データ符号化装置を構成できる。 Also, a distance data encoding device for a moving body that autonomously moves while estimating its own position by collating distance data measured by a distance sensor with map information of a moving environment, wherein the distance data is the distance Distance data obtained by measuring a plurality of predetermined angles in measurement directions within a predetermined angle in a frame process in which a sensor measures a predetermined angle around the circumference, wherein the distance data is input and map information in the measurement direction is obtained. a distance selection processing unit that sequentially assigns a number to each existing distance, sets the number of the distance at which the distance data exists in the measurement direction as a distance number, and outputs the distance number; and a distance number that encodes the distance number. A distance data encoding device having an encoding processing unit can be configured.
また、距離センサで計測した距離データを移動する環境の地図情報と照合することによって自身の位置を推定しながら自律移動する移動体の距離データ符号化方法であって、 前記距離データは、前記距離センサが周囲の所定角度を計測するフレーム処理において該周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、前記距離データが入力され、前記計測方向における地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し該計測方向における前記距離データが存在する距離の前記番号を距離番号として出力し、前記距離番号を符号化する距離データ符号化方法を構成できる。 Also, a distance data encoding method for a moving body that autonomously moves while estimating its own position by collating distance data measured by a distance sensor with map information of a moving environment, wherein the distance data is the distance Distance data obtained by measuring a plurality of predetermined angles in measurement directions within a predetermined angle in a frame process in which a sensor measures a predetermined angle around the circumference, wherein the distance data is input and map information in the measurement direction is obtained. A distance data encoding method can be configured in which a number is sequentially assigned to each existing distance, the number of the distance at which the distance data exists in the measurement direction is output as a distance number, and the distance number is encoded.
また、上記距離データ符号化方法において、前記距離データは、前記周囲の所定角度を所定刻みの角度の計測方向で計測した距離データである距離データ符号化方法を構成できる。 Further, in the distance data encoding method, the distance data may be distance data obtained by measuring a predetermined angle of the circumference in a measurement direction at predetermined increments.
また、距離センサで計測した距離データを地図情報と照合することによって自身の位置を推定しながら自律移動する移動体において計測した前記距離データを用いて移動体の動作記録や移動解析を行う位置情報処理装置であって、前記距離データは、前記移動体が周囲の所定角度を計測するフレーム処理において該周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、前記計測方向における前記地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し該計測方向における前記距離データが存在する距離の前記番号を距離番号として受信する通信装置と、該受信した距離番号から前記計測方向における前記地図情報が存在する距離を距離データとして復元する距離データ復元処理部を有する位置情報処理装置を構成できる。 Also, by comparing the distance data measured by the distance sensor with the map information, the distance data measured by the mobile body that moves autonomously while estimating its own position is used to record the movement of the mobile body and to perform the movement analysis. A processing device, wherein the distance data is distance data measured in a plurality of predetermined angle measurement directions within a predetermined angle around the moving body in frame processing for measuring a predetermined angle around the moving body, a communication device that sequentially assigns a number to each distance in the measurement direction at which the map information exists and receives the number of the distance at which the distance data exists in the measurement direction as a distance number; A position information processing apparatus having a distance data restoration processing unit that restores the distance in the direction where the map information exists as distance data can be configured.
また、上記位置情報処理装置において、前記通信装置は、前記距離番号が符号化された距離番号符号を受信し、該受信した距離番号符号を復号し距離番号を出力する距離番号復号処理部を有し、前記距離データ復元処理部は前記距離番号復号処理部が出力した距離番号から距離データを復元する位置情報処理装置を構成できる。 Further, in the position information processing device, the communication device has a distance number decoding processing unit that receives a distance number code in which the distance number is encoded, decodes the received distance number code, and outputs a distance number. Further, the distance data restoration processing unit can constitute a position information processing device that restores distance data from the distance number output by the distance number decoding processing unit.
また、距離センサで計測した距離データを地図情報と照合することによって自身の位置を推定しながら自律移動する移動体において計測した前記距離データを用いて移動体の動作記録や移動解析を行う位置情報処理方法であって、前記距離データは、前記移動体が周囲の所定角度を計測するフレーム処理において該周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、前記計測方向における前記地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し該計測方向における前記距離データが存在する距離の前記番号を距離番号として受信し、該受信した距離番号から前記計測方向における前記地図情報が存在する距離を距離データとして復元する位置情報処理方法を構成できる。 Also, by comparing the distance data measured by the distance sensor with the map information, the distance data measured by the mobile body that moves autonomously while estimating its own position is used to record the movement of the mobile body and to perform the movement analysis. In the processing method, the distance data is distance data measured in a plurality of predetermined angle measurement directions within a predetermined angle around the moving object in frame processing for measuring a predetermined angle around the moving object, A number is sequentially assigned to each distance in the measurement direction at which the map information exists, and the number of the distance at which the distance data exists in the measurement direction is received as a distance number, and the received distance number is used to determine the distance in the measurement direction. It is possible to configure a position information processing method that restores the distance at which map information exists as distance data.
また、上記位置情報処理方法において、前記距離番号が符号化された距離番号符号を受信し、該受信した距離番号符号を復号し距離番号を出力し、該距離番号から前記距離データを復元する位置情報処理方法を構成できる。 Further, in the above position information processing method, a distance number code in which the distance number is encoded is received, the received distance number code is decoded to output the distance number, and the distance data is restored from the distance number. Information processing methods can be configured.
また、距離センサで計測した距離データを地図情報と照合することによって自身の位置を推定しながら自律移動する移動体において計測した前記距離データを用いて移動体の動作記録や移動解析を行う位置情報処理装置の距離データ復号装置であって、前記距離データは、前記移動体が周囲の所定角度を計測するフレーム処理において該周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、前記計測方向における前記地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し該計測方向における前記距離データが存在する距離の前記番号を距離番号として該距離番号が符号化された距離番号符号を受信し、該受信した距離番号符号を復号し距離番号を出力する距離番号復号処理部と、前記距離番号復号処理部が出力した前記距離番号から前記計測方向における前記地図情報が存在する距離を距離データとして復元する距離データ復元処理部を有する距離データ復号装置を構成できる。 Also, by comparing the distance data measured by the distance sensor with the map information, the distance data measured by the mobile body that moves autonomously while estimating its own position is used to record the movement of the mobile body and to perform the movement analysis. A distance data decoding device for a processing device, wherein the distance data is measured in a plurality of predetermined angle measurement directions within a predetermined angle around the moving object in frame processing for measuring a predetermined angle around the moving object. wherein a number is assigned to each distance in the measurement direction at which the map information exists, and the number of the distance at which the distance data exists in the measurement direction is used as a distance number, and the distance number is encoded as a distance number. A distance number decoding processing unit that receives a number code, decodes the received distance number code and outputs a distance number, and the map information in the measurement direction based on the distance number output by the distance number decoding processing unit. A distance data decoding device having a distance data restoration processing unit that restores the distance as distance data can be configured.
また、距離センサで計測した距離データを地図情報と照合することによって自身の位置を推定しながら自律移動する移動体において計測した前記距離データを用いて移動体の動作記録や移動解析を行う位置情報処理装置の距離データ復号方法であって、前記距離データは、前記移動体が周囲の所定角度を計測するフレーム処理において該周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、前記計測方向における前記地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し該計測方向における前記距離データが存在する距離の前記番号を距離番号として該距離番号が符号化された距離番号符号を受信し、該受信した距離番号符号を復号し距離番号を出力し、前記出力した前記距離番号から前記計測方向における前記地図情報が存在する距離を距離データとして復元する距離データ復号方法を構成できる。 Also, by comparing the distance data measured by the distance sensor with the map information, the distance data measured by the mobile body that moves autonomously while estimating its own position is used to record the movement of the mobile body and to perform the movement analysis. In the distance data decoding method for a processing device, the distance data is measured in a plurality of predetermined angle measurement directions within a predetermined angle around the moving object in frame processing for measuring a predetermined angle around the moving object. wherein a number is assigned to each distance in the measurement direction at which the map information exists, and the number of the distance at which the distance data exists in the measurement direction is used as a distance number, and the distance number is encoded as a distance number. A distance data decoding method for receiving a number code, decoding the received distance number code, outputting a distance number, and restoring the distance in the measurement direction at which the map information exists from the output distance number as distance data. Configurable.
以上のように本実施例によれば、距離センサで取得した距離データのデータ量圧縮が可能な移動体の位置検出装置及び位置検出方法を提供できる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a position detection device and a position detection method for a moving object capable of compressing the amount of distance data acquired by a distance sensor.
以上実施例について説明したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく様々な変形例が含まれる。例えば、実施例において、レーザスキャナの周囲の所定角度を所定刻みの角度の計測方向で計測するとして説明したが、所定刻みの必要はなく、周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測してもよい。また、上記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明が、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されるものではない。 Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and includes various modifications. For example, in the embodiments, it was described that a predetermined angle around the laser scanner is measured in the measurement direction at predetermined increments. can be measured by Also, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to those having all the components described.
100:移動体、111:通信制御部、112:レーザスキャナ制御部、113:移動体制御部、110:位置検出装置、120:通信装置、130:レーザスキャナ、140:移動機構、150:位置姿勢検出・地図生成処理部、151:位置姿勢検出処理部、152:地図生成処理部、160:符号化処理部、161:位置姿勢符号化処理部、162:地図符号化処理部、163:距離選択処理部、164:距離番号符号化処理部、201:プロセッサ(CPU)、203:メモリ(主記憶装置)、205:補助記憶装置、207:インターフェース部(I/F)、500:位置情報処理装置、510:復号処理部、511:位置姿勢復号処理部、512:地図復号処理部、513:距離番号復号処理部、514:距離データ復元処理部、520:通信装置。 100: moving body, 111: communication control unit, 112: laser scanner control unit, 113: moving body control unit, 110: position detection device, 120: communication device, 130: laser scanner, 140: movement mechanism, 150: position and orientation Detection/map generation processing unit 151: position and orientation detection processing unit 152: map generation processing unit 160: encoding processing unit 161: position and orientation encoding processing unit 162: map encoding processing unit 163: distance selection Processing unit 164: Distance number encoding processing unit 201: Processor (CPU) 203: Memory (main storage device) 205: Auxiliary storage device 207: Interface unit (I/F) 500: Position information processing device , 510: decoding processing unit, 511: position and orientation decoding processing unit, 512: map decoding processing unit, 513: distance number decoding processing unit, 514: distance data restoration processing unit, 520: communication device.
Claims (10)
前記距離データは、前記距離センサが周囲の所定角度を計測するフレーム処理において該周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、
前記距離データに基づき地図が作成され地図情報を出力する地図生成処理部と、
前記距離データに基づき前記移動体の前記地図内の位置と姿勢を推定し位置姿勢情報を出力する位置姿勢検出処理部と、
前記距離データが入力され、前記計測方向における前記地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し該計測方向における前記距離データが存在する距離の前記番号を距離番号として出力する距離選択処理部を有することを特徴とする位置検出装置。 A position detection device for a moving body that moves autonomously while estimating its own position by comparing distance data measured by a distance sensor with map information of the moving environment,
The distance data is distance data measured in a plurality of predetermined angle measurement directions within a predetermined angle of the circumference in frame processing in which the distance sensor measures a predetermined angle of the circumference,
a map generation processing unit that generates a map based on the distance data and outputs map information;
a position and orientation detection processing unit that estimates the position and orientation of the mobile object in the map based on the distance data and outputs position and orientation information;
A distance selection processing unit that receives the distance data, assigns a number to each distance in the measurement direction at which the map information exists, and outputs the number of the distance at which the distance data exists in the measurement direction as a distance number. A position detection device comprising:
前記位置姿勢情報を符号化する位置姿勢情報符号化処理部と、
前記地図情報を符号化する地図情報符号化処理部と、
前記距離番号を符号化する距離番号符号化処理部を備えることを特徴とする位置検出装置。 In the position detection device according to claim 1,
a position and orientation information encoding processing unit that encodes the position and orientation information;
a map information encoding processing unit that encodes the map information;
A position detection device comprising a distance number encoding processing unit that encodes the distance number.
前記位置姿勢検出処理部と前記地図生成処理部は、SLAM処理により、それぞれ位置姿勢情報と地図情報を出力することを特徴とする位置検出装置。 In the position detection device according to claim 1,
The position detection device, wherein the position/orientation detection processing unit and the map generation processing unit output position/orientation information and map information, respectively, by SLAM processing.
前記距離データは、前記周囲の所定角度を所定刻みの角度の計測方向で計測した距離データであることを特徴とする位置検出装置。 In the position detection device according to claim 1,
The position detection device, wherein the distance data is distance data obtained by measuring a predetermined angle around the circumference in a measurement direction at predetermined increments.
前記距離データは、前記距離センサが周囲の所定角度を計測するフレーム処理において該周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、
前記距離データに基づき地図が作成され地図情報を出力し、
前記距離データに基づき前記移動体の前記地図内の位置と姿勢を推定し位置姿勢情報を出力し、
前記距離データが入力され、前記計測方向における前記地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し該計測方向における前記距離データが存在する距離の前記番号を距離番号として出力することを特徴とする位置検出方法。 A position detection method for a moving body that moves autonomously while estimating its own position by comparing distance data measured by a distance sensor with map information of the moving environment,
The distance data is distance data measured in a plurality of predetermined angle measurement directions within a predetermined angle of the circumference in frame processing in which the distance sensor measures a predetermined angle of the circumference,
creating a map based on the distance data and outputting map information;
estimating the position and orientation of the mobile object within the map based on the distance data and outputting position and orientation information;
The distance data is input, a number is sequentially assigned to each distance in the measurement direction at which the map information exists, and the number of the distance at which the distance data exists in the measurement direction is output as a distance number. location detection method.
前記位置姿勢情報を符号化し、
前記地図情報を符号化し、
前記距離番号を符号化することを特徴とする位置検出方法。 In the position detection method according to claim 5,
encoding the position and orientation information;
encoding the map information;
A position detection method, wherein the distance number is encoded.
前記位置姿勢情報と地図情報は、SLAM処理により生成することを特徴とする位置検出方法。 In the position detection method according to claim 5,
A position detection method, wherein the position and orientation information and the map information are generated by SLAM processing.
前記距離データは、前記周囲の所定角度を所定刻みの角度の計測方向で計測した距離データであることを特徴とする位置検出方法。 In the position detection method according to claim 5,
The position detection method, wherein the distance data is distance data obtained by measuring a predetermined angle around the circumference in a measurement direction at predetermined increments.
前記距離データは、前記距離センサが周囲の所定角度を計測するフレーム処理において該周囲の所定角度内を複数の所定の角度の計測方向で計測した距離データであって、
前記距離データが入力され、前記計測方向における前記距離データに基づき作成された地図情報が存在する距離ごとに順番に番号を付し該計測方向における前記距離データが存在する距離の前記番号を距離番号として該距離番号を出力する距離選択処理部と、
前記距離番号を符号化する距離番号符号化処理部を備えることを特徴とする距離データ符号化装置。 A distance data encoding device for a moving body that moves autonomously while estimating its own position by comparing distance data measured by a distance sensor with map information of the moving environment,
The distance data is distance data measured in a plurality of predetermined angle measurement directions within a predetermined angle of the circumference in frame processing in which the distance sensor measures a predetermined angle of the circumference,
A number is assigned to each distance in order for which the distance data is input and map information created based on the distance data in the measurement direction exists, and the number of the distance in the measurement direction for which the distance data exists is the distance number. a distance selection processing unit that outputs the distance number as
A distance data encoding device comprising a distance number encoding processing unit that encodes the distance number.
前記距離データは、前記周囲の所定角度を所定刻みの角度の計測方向で計測した距離データであることを特徴とする距離データ符号化装置。 The distance data encoding device according to claim 9,
The distance data encoding device, wherein the distance data is distance data obtained by measuring a predetermined angle around the circumference in a measurement direction at predetermined increments.
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