JP7337621B2 - 位置予測装置及び位置予測方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、位置予測装置及び位置予測方法に関する。

移動体の移動軌跡を実際に測定された目標の位置から予測するために、移動体の移動軌跡の特徴が既知であれば、移動体の移動軌跡をシミュレーションによって予測することもできる。

シミュレーションの精度を高めるためには、移動体の移動をできるだけ忠実にシミュレート（模擬）することが必要である。このためには、より良いシミュレーションデータが作成されればよい。より良いシミュレーションデータの作成において、移動体の位置の実測の結果を参照することは有用である。

特許第６５１３３１０号公報

実施形態は、シミュレーションを用いた移動体の位置の予測の精度を高めるための位置予測装置及び位置予測方法を提供する。

実施形態の位置予測装置は、シミュレーションデータ作成部と、位置予測部と、表示制御部とを有する。シミュレーションデータ作成部は、移動体の移動をシミュレートすることによって、移動体の移動軌跡を表す少なくとも１つのシミュレーションデータを作成する。作成したシミュレーションデータは、蓄積することができる。位置予測部は、移動体の位置の実データ（実測データ）を抽出し、抽出した移動体の位置の実データに対して高い類似度を有するシミュレーションデータを移動体の移動軌跡の予測データとして出力する。表示制御部は、予測データに基づいて、移動体の移動軌跡を表示部に表示する。表示制御部は、類似度を、移動体が移動軌跡に沿って移動する確率として表示部に表示する。

図１は、１つの実施形態に係る位置予測装置の一例の構成を示す図である。 図２は、位置予測装置の動作を示すフローチャートである。 図３は、シミュレーションの結果の表示例を示す図である。 図４は、予測の結果の表示例を示す図である。 図５は、予測の結果の表示例を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。図１は、１つの実施形態に係る位置予測装置の一例の構成を示す図である。位置予測装置１００は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、ディスプレイ１０３と、ストレージ１０４と、操作インタフェース１０５とを有している。プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、ディスプレイ１０３と、ストレージ１０４と、操作インタフェース１０５とは、バス１０６に接続されている。プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、ディスプレイ１０３と、ストレージ１０４と、操作インタフェース１０５とは、バス１０６を介して各種の情報の送受をする。

プロセッサ１０１は、位置予測装置１００の動作を全体的な動作を制御する。プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)、ＧＰＵ（Graphics Processing unit）又はＤＳＰ(Digital Signal Processor)等で構成されていてよい。プロセッサ１０１は、単一のＣＰＵ等で構成されていてもよいし、複数のＣＰＵ等で構成されていてもよい。

プロセッサ１０１は、シミュレーションデータ作成部１０１１と、位置予測部１０１２と、表示制御部１０１３とを有する。シミュレーションデータ作成部１０１１と、位置予測部１０１２と、表示制御部１０１３とは、例えばプロセッサ１０１によって実行されるプログラムによって実現される。シミュレーションデータ作成部１０１１と、位置予測部１０１２と、表示制御部１０１３とは、それぞれ、プロセッサ１０１とは別の専用のハードウェアによって実現されてもよい。

シミュレーションデータ作成部１０１１は、移動体の移動軌跡を表すシミュレーションデータを、この移動体の移動をシミュレート（模擬）することによって作成する。シミュレーションデータ作成部１０１１は、移動体の移動の開始点、終了点、速度、方位、生成される位置のポイント数を入力とし、この入力に基づいて移動体の移動を模擬することによってシミュレーションデータを出力するように構成されている。シミュレーションデータは、例えば、開始点から終了点までの移動体の軌跡をポイント数に応じて等分割することにより得られる、時系列の位置のデータである。なお、シミュレーションの手法は、特定の手法に限定されない。また、シミュレーションデータの作成のために用いられる入力も、前述したものに限るものではない。例えば、入力として、風速等の各種の気象条件が用いられてもよい。さらに、移動体は、例えば空中を飛翔する飛翔体である。移動体は、移動する物体であればよく、特に限定されない。一方、移動体の動きの特徴は、シミュレートできる程度には既知であるとする。

位置予測部１０１２は、移動中の移動体の位置を予測する。位置予測部１０１２は、実データ予測部１０１２ａと、シミュレーション予測部１０１２ｂとを有している。

実データ予測部１０１２ａは、位置予測の対象となる移動体の実際の位置の履歴から、この移動体の未来の位置を含む予測データを出力する。実データ予測部１０１２ａは、移動体の位置の実データを入力として、移動体の未来の位置を含む、移動体の時系列の位置のデータである予測データを出力するように構成されている。移動体の位置の実データは、移動体に自己位置の計測部が備えられていれば、この計測部から抽出されてもよいし、レーダ装置等の移動体とは別の位置の計測部から抽出されてもよい。実データ予測部１０１２ａによる予測は、特定の手法に限定されない。実データ予測部１０１２ａは、例えば、カルマンフィルタ等の推定フィルタを用いて予測をしてもよいし、他の手法で予測をしてもよい。

シミュレーション予測部１０１２ｂは、位置予測の対象となる移動体の実際の位置の履歴と、シミュレーションデータ作成部１０１１で作成されたシミュレーションデータとに基づいて、この移動体の未来の位置を含む予測データを出力する。シミュレーション予測部１０１２ｂは、移動体の位置の実データを入力として、この実データとの類似度の高いシミュレーションデータを予測データとして抽出するように構成されている。シミュレーション予測部１０１２ｂは、実データとの類似度がある閾値を超える上位の複数のシミュレーションデータを抽出するように構成されていてもよい。類似度は、実データとシミュレーションデータとの距離、相互相関、差分絶対値和等であってよい。類似度は、実データとシミュレーションデータとの相関性を表す任意の演算によって算出されてよい。なお、類似度は、０から１の値をとり、類似しているほどに１に近く、類似していないほどに０に近くなるように規格化されていることが望ましい。これは、後で説明する類似度を移動体がシミュレーションデータによって表される軌跡の上を通過する確率に変換する処理を容易にするためである。

表示制御部１０１３は、ディスプレイ１０３への表示を制御する。表示制御部１０１３は、シミュレーションデータの作成時には、シミュレーションの結果をディスプレイ１０３に表示する。また、表示制御部１０１３は、予測時には、予測の結果をディスプレイ１０３に表示する。

メモリ１０２は、ＲＡＭ及びＲＯＭを含む。ＲＡＭは、プロセッサ１０１による処理データ等の各種のデータを一時的に記憶しておくための揮発性のメモリである。ＲＯＭは、プロセッサ１０１によって実行されるプログラム等を記録している不揮発性のメモリである。

ディスプレイ１０３は、液晶ディスプレイ及び有機ＥＬディスプレイといった表示装置である。ディスプレイ１０３は、表示制御部１０１３の制御の下、シミュレーションの結果及び予測の結果といった各種の画像を表示する。

ストレージ１０４は、ハードディスク、ソリッドステートドライブといった記録装置である。ストレージ１０４は、実データ蓄積部１０４１としての記録領域と、シミュレーションデータ蓄積部１０４２としての記録領域を有している。実データ蓄積部１０４１は、実データによる予測の結果を蓄積するための記録領域である。シミュレーションデータ蓄積部１０４２は、シミュレーションの結果として作成されたシミュレーションデータを蓄積するための記録領域である。

操作インタフェース１０５は、操作者が位置予測装置１００を操作するためのインタフェースである。操作インタフェース１０５は、キーボード、マウス、タッチパネル等の各種の操作部材を有する。

以下、位置予測装置１００の動作を説明する。図２は、位置予測装置１００の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１において、プロセッサ１０１は、シミュレーションデータを作成するか否かを判定する。位置予測装置１００は、シミュレーションデータ作成モードと、予測モードとの２つの動作モードを有している。シミュレーションデータ作成モードは、シミュレーションを実行してシミュレーションデータを作成するための動作モードである。予測モードは、実データを用いたり、シミュレーションデータを用いたりして実際の移動体の移動軌跡を予測するための動作モードである。動作モードは、操作者の操作インタフェース１０５の操作によって選択される。ステップＳ１では、位置予測装置１００の動作モードがシミュレーションデータ作成モードに設定されているときに、シミュレーションデータを作成すると判定される。ステップＳ１において、シミュレーションデータを作成すると判定されたときには、処理はステップＳ２に移行する。ステップＳ１において、シミュレーションデータを作成しないと判定されたときには、処理はステップＳ７に移行する。

ステップＳ２において、プロセッサ１０１は、操作者によるシミュレーションのための入力を受け付ける。シミュレーションのための入力は、前述したように、例えば開始点、終了点、速度、方位、ポイント数である。操作者は、操作インタフェース１０５を操作してこれらの値を入力する。シミュレーションのための入力が完了すると、処理はステップＳ３に移行する。

ステップＳ３において、プロセッサ１０１は、入力された値に従って移動体の移動のシミュレーションを実行する。前述したように、実施形態におけるシミュレーションは、開始点、終了点、速度、方位、ポイント数を入力とし、移動体の時系列の位置のデータであるシミュレーションデータを出力するように構成されている。シミュレーションの完了後、処理はステップＳ４に移行する。

ステップＳ４において、プロセッサ１０１は、シミュレーションデータに基づいて、シミュレーションの結果をディスプレイ１０３に表示する。その後、処理はステップＳ５に移行する。図３は、シミュレーションの結果の表示例を示す図である。例えば、シミュレーションの結果として、開始点を表す点Ｓ、終了点を表す点Ｅが表示される。さらに、シミュレーションの結果として、シミュレーションによって生成された位置を表す点Ｐｓが表示される。図３では、ポイント数が８に設定されたときの例が示されている。したがって、点Ｐｓは、８つである。さらに、シミュレーションの結果として、点Ｓ、８つの点Ｐｓ、点Ｅを結ぶ軌跡Ｔｓが表示される。図３のような表示により、操作者は、移動体が軌跡Ｔｓの上を移動したというシミュレーションの結果が得られたことを知ることができる。ここで、点Ｓ、点Ｅ、点Ｐｓ及び軌跡Ｔｓは、地図画像等に重ねて表示されてもよい。また、シミュレーションの結果の表示の際に、移動体の名称、現在時刻といった各種の属性情報が併せて表示されてもよい。

ステップＳ５において、プロセッサ１０１は、シミュレーションデータをストレージ１０４のシミュレーションデータ蓄積部１０４２に蓄積する。その後、処理はステップＳ６に移行する。ステップＳ５では、シミュレーションデータをストレージ１０４に蓄積するとしているが、これに限るものではない。シミュレーションデータは、位置予測装置１００とは別の外部の記録装置に蓄積されてもよい。

ステップＳ６において、プロセッサ１０１は、シミュレーションの結果の表示を終了するか否かを判定する。例えば、操作者の操作インタフェース１０５を介して表示の終了が指示されたときには、シミュレーションの結果の表示を終了すると判定される。ステップＳ６において、シミュレーションの結果の表示を終了しないと判定されたときには、処理は待機される。ステップＳ６において、シミュレーションの結果の表示を終了すると判定されたときには、処理はステップＳ１に戻る。

ステップＳ７において、プロセッサ１０１は、予測を実行するか否かを判定する。ステップＳ７では、予測装置１００の動作モードが予測モードに設定されているときに、予測を実行すると判定される。ステップＳ７において、予測を実行すると判定されたときには、処理はステップＳ８に移行する。ステップＳ７において、予測を実行しないと判定されたときには、処理はステップＳ１に戻る。

ステップＳ８において、プロセッサ１０１は、シミュレーションデータを用いて予測を実行するか否かを判定する。実施形態では、予測モードは、シミュレーションモードと実データモードとを含む。シミュレーションモードは、実データとシミュレーションデータとを併用して予測を実行する予測モードである。実データモードは、実データのみで予測を実行する予測モードである。予測モードは、操作者の操作インタフェース１０５の操作によって選択される。ステップＳ８では、予測モードがシミュレーションモードに設定されているときに、シミュレーションデータを用いて予測を実行すると判定される。ステップＳ８において、シミュレーションデータを用いて予測を実行すると判定されたときには、処理はステップＳ９に移行する。ステップＳ８において、シミュレーションデータを用いて予測を実行しない、すなわち実データのみで予測を実行すると判定されたときには、処理はステップＳ１３に移行する。

ステップＳ９において、プロセッサ１０１は、移動体の位置の実データを抽出し、抽出した実データを例えばメモリ１０２のＲＡＭに記憶させる。移動体の位置の実データは、例えば移動体が自己位置を計測する計測部を有していれば、移動体から逐次に送信されてくる情報から抽出される。また、移動体の位置の実データは、移動体が自己位置を計測する計測部を有していなければ、レーダ装置等から逐次に送信されてくる情報から抽出される。

ステップＳ１０において、プロセッサ１０１は、抽出した実データとの類似度の高いシミュレーションデータを、シミュレーションデータ蓄積部１０４２から抽出する。例えば、プロセッサ１０１は、実データとシミュレーションデータとの間での対応点間の距離の和が閾値以下（類似度が閾値以上）となる上位の複数のシミュレーションデータを抽出する。ここで、実データの抽出数が少ない場合、実データに対して高い類似度を有するシミュレーションデータの数も多くなることが予想される。このため、ステップＳ１０の処理は、ある程度の数の実データが抽出されたときに行われてもよい。

ステップＳ１１において、プロセッサ１０１は、予測データに基づいて、予測の結果をディスプレイ１０３に表示する。その後、処理はステップＳ１２に移行する。図４及び図５は、予測の結果の表示例を示す図である。ここで、図４及び図５における点Ｐｍは、実データを表す点である。つまり、図５は、図４に比べて時間が経過していてより多くの実データが抽出されている時点での表示例である。

図４の例では、３点の実データが抽出されている。ステップＳ１０において、プロセッサ１０１は、この３点の実データとの類似度が高いシミュレーションデータをストレージ１０４から抽出する。例えば、プロセッサ１０１は、シミュレーションデータ１、２を抽出したとする。シミュレーションデータ１は、図４に示す８つの点Ｐｓ１を通り、終了点が点Ｅ１である軌跡Ｔｓ１のデータである。シミュレーションデータ２は、図４に示す８つの点Ｐｓ２を通り、終了点が点Ｅ２である軌跡Ｔｓ２のデータである。ここで、シミュレーションデータ１と実データとの類似度をＳ１１、シミュレーションデータ２と実データとの類似度をＳ２１としたとき、Ｓ１１＞Ｓ２１であるとする。つまり、実データが３点抽出された時点では、シミュレーションデータ１のほうがシミュレーションデータ２よりも類似している。

シミュレーションデータの抽出後、ステップＳ１１において、プロセッサ１０１は、予測の結果をディスプレイ１０３に表示する。予測の結果として、例えば図４に示すように、実データを表す点Ｐｍが表示される。また、シミュレーションデータ１を表す８つの点Ｐｓ１、終了点Ｅ１、及び軌跡Ｔｓ１が表示される。また、シミュレーションデータ２を表す８つの点Ｐｓ２、終了点Ｅ２、及び軌跡Ｔｓ２が表示される。なお、図４では示されていないが、移動体の現在の位置が開始点Ｓ１又はＳ２の近くであれば、開始点Ｓ１又はＳ２も表示されてよい。ここで、図４で示した各点及び軌跡は、地図画像等に重ねて表示されてもよい。また、予測の結果の表示の際においても、移動体の名称、現在時刻といった各種の属性情報が併せて表示されてもよい。

ここで、実データとシミュレーションデータとの類似度は、現在の移動体がシミュレーションデータによって表される軌跡の上を移動する確率を示していると考えることができる。このため、実施形態では、類似度Ｓ１１、Ｓ２１を、それぞれ、移動体が軌跡Ｔｓ１、Ｔｓ２の上を通る確率ｐ１１、ｐ２１として表した確率表示Ｄ１、Ｄ２も表示される。ここで、類似度Ｓ１１、Ｓ２１が前述したようにして規格化されていれば、ｐ１１＝Ｓ１１×１００（％）であり、ｐ２１＝Ｓ２１×１００（％）である。このような確率表示Ｄ１、Ｄ２を見ることにより、操作者は、シミュレーションデータによる予測の確からしさを評価することができる。

ここで、図２の説明に戻る。ステップＳ１２において、プロセッサ１０１は、予測を終了するか否かを判定する。例えば、操作者の操作インタフェース１０５を介して予測の終了が指示されたときには、予測を終了すると判定される。また、移動体がシミュレーションデータによって示される何れかの終了位置に達したと判定されたときも、予測を終了すると判定される。ステップＳ１２において、予測の表示を終了すると判定されたときには、処理はステップＳ１に戻る。ステップＳ１２において、予測を終了しないと判定されたときには、処理はステップＳ９に戻る。この場合、新たな実データが抽出され、予測は継続される。

例えば、図５の例では、図４の状態から時間が経過してさらに２点の実データが抽出されている。この場合、ステップＳ１０において、プロセッサ１０１は、この５点の実データとの類似度が高いシミュレーションデータをストレージ１０４から抽出する。図４の例では、シミュレーションデータ１、２が抽出されていたが、図５の例では、シミュレーションデータ２は、実データとの類似度が低いと判断されて抽出されていないとする。

この場合、予測の結果として、例えば図５に示すように、実データを表す点Ｐｍが例えば地図画像に重ねて表示される。また、シミュレーションデータ１を表す８つの点Ｐｓ１、終了点Ｅ１、及び軌跡Ｔｓ１だけが表示される。また、実データとシミュレーションデータ１との類似度が高くなるので、確率表示Ｄ１における確率の値ｐ１２はｐ１１よりも大きくなる。このようにして、実データの抽出数が多くなることにより、予測位置が絞られていくことで抽出されるシミュレーションデータは少なり、シミュレーションデータによる予測の精度は上がる。なお、図５では示されていないが、移動体の現在の位置が開始点Ｓ１の近くであれば、開始点Ｓ１も表示されてよい。

ステップＳ１３において、プロセッサ１０１は、移動体の位置の実データを抽出する。移動体の位置の実データは、ステップＳ９と同様にして抽出されてよい。

ステップＳ１４において、プロセッサ１０１は、実データの履歴から移動体の移動軌跡を予測する。前述したように、予測の手法は特定の手法に限定されない。予測の完了後、プロセッサ１０１は、実データによる予測結果をストレージ１０４の実データ蓄積部１０４１に蓄積する。その後、処理はステップＳ１５に移行する。ステップＳ１４では、実データによる予測結果をストレージ１０４に蓄積するとしているが、これに限るものではない。実データによる予測結果は、位置予測装置１００とは別の外部の記録装置に蓄積されてもよい。

ステップＳ１５において、プロセッサ１０１は、予測データに基づいて、予測の結果をディスプレイ１０３に表示する。予測の結果の仕方は特に限定されない。例えば図４又は図５と同様に、実データを表す点と予測結果を表す点とを同時に表示させる手法が採用されてよい。

ステップＳ１６において、プロセッサ１０１は、予測を終了するか否かを判定する。例えば、操作者の操作インタフェース１０５を介して予測の終了が指示されたときには、予測を終了すると判定される。ステップＳ１６において、予測を終了しないと判定されたときには、処理はステップＳ１３に戻る。この場合、新たな実データが抽出され、予測は継続される。ステップＳ１６において、予測の表示を終了すると判定されたときには、処理はステップＳ１に戻る。

以上説明したように実施形態によれば、シミュレーションデータを用いて移動体の移動軌跡を予測するのに際して、シミュレーションデータと実データとの類似度の高さに応じて、操作者に提示すべきシミュレーションデータが抽出される。これにより、シミュレーションデータによる予測の精度は高められる。

また、シミュレーションデータによる予測結果を操作者に提示する際には、類似度に応じて移動体がシミュレーションデータによって表される軌跡の上を移動体が通過する確率が提示される。これにより、操作者は、シミュレーションデータの精度を評価できる。そして、必要に応じて、操作者は、入力を変更する等して、より良いシミュレーションデータを作成できる。

ここで、実施形態では、シミュレーションデータによる予測の際に、シミュレーションデータによる予測結果だけが実データとともにディスプレイ１０３に表示される。これに加えて、実データによる予測結果も併せてディスプレイ１０３に表示されてもよい。この場合、操作者は、シミュレーションデータによる予測結果と、実データによる予測結果と、実データとを同時に比較することができる。なお、実データによる予測結果も併せてディスプレイ１０３に表示させる際には、シミュレーションデータによる予測結果と、実データによる予測結果との類似度も併せて表示されてもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００ 位置予測装置、１０１ プロセッサ、１０２ メモリ、１０３ ディスプレイ、１０４ ストレージ、１０５ 操作インタフェース、１０６ バス、１０１１ シミュレーションデータ作成部、１０１２ 位置予測部、１０１２ａ 実データ予測部、１０１２ｂ シミュレーション予測部、１０１３ 表示制御部、１０４１ 実データ蓄積部、１０４２ シミュレーションデータ蓄積部。

Claims (3)

1. 移動体の移動をシミュレートすることによって、前記移動体の移動軌跡を表す少なくとも１つのシミュレーションデータを作成するシミュレーションデータ作成部と、
   前記移動体の位置の実データを抽出し、抽出した前記移動体の位置の実データに対して高い類似度を有する前記シミュレーションデータを前記移動体の移動軌跡の予測データとして出力する位置予測部と、
   前記予測データに基づいて、前記移動体の移動軌跡を表示部に表示する表示制御部と、
   を具備し、
   前記表示制御部は、前記類似度を、前記移動体が前記移動軌跡に沿って移動する確率として前記表示部に表示する位置予測装置。
2. 前記位置予測部は、さらに、前記実データから前記移動体の移動軌跡を予測する請求項１に記載の位置予測装置。
3. 移動体の移動をシミュレートすることによって、前記移動体の移動軌跡を表す少なくとも１つのシミュレーションデータを作成することと、
   前記移動体の位置の実データを抽出することと、
   前記移動体の位置の実データに対して高い類似度を有する前記シミュレーションデータを前記移動体の移動軌跡の予測データとして出力することと、
   前記予測データに基づいて、前記移動体の移動軌跡を表示部に表示することと、
   を具備し、
   前記表示することは、前記類似度を、前記移動体が前記移動軌跡に沿って移動する確率として前記表示部に表示することを含む位置予測方法。