JP7396937B2 - 地図生成方法および地図生成装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る船舶(本発明でいう移動体)1の概略を示す平面図である。この図1に示すように船舶1は、船体11の後部に推進・操舵装置12,12を備えている。推進・操舵装置12,12の作動により、船舶1の前進および後進、進行方向の変更が可能となっている。このため、船舶1の自動航行や自動離着桟が行われる際にあっては、後述する地図生成方法によって生成された地図に基づいて設定される目標航行軌跡に沿って船舶1が自動航行や自動離着桟を行うように推進・操舵装置12,12が自動制御されることになる。
図2は、本実施形態に係る地図生成装置2の構成を示す機能ブロック図である。図1および図2に示すように、本実施形態に係る船舶1には、地図生成装置2を構成する機器として、レーダ(Radar;Radio Detecting and Ranging)3、LIDAR(より具体的には3D-LIDAR;3D-Light Detection and Ranging)4、位置推定ユニット5としてのGNSS(Global Navigation Satellite System)装置51およびIMU(Inertial Measurement Unit)52、コントローラ6、ディスプレイ7を備えている。
本実施形態の特徴として、コントローラ6は、地図生成のための複数の機能部分を備えている。これら機能部分は、前記地図生成プログラム上の機能部分である。具体的には、第2地図生成部61、第1地図生成部62、全体地図生成部63、第1領域生成部64、第2領域生成部65を備えている。これら第1領域生成部64および第2領域生成部65によって合成地図生成部66が構成されている。
次に、前述の如く構成された地図生成装置2によって実施される地図生成の手順について説明する。図3は、本実施形態における地図生成の手順を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、例えば船舶1の自動航行や自動離着桟の実施が指示された際に実行される。
以上説明したように本実施形態では、解像度は低くてよいが広域であることが要求される領域を対象とした地図(第1の地図;広域低解像度地図)と、狭域でよいが高い解像度が要求される領域を対象とした地図(第2の地図;狭域高解像度地図)とを、地図上の格子幅を異ならせて一つの合成地図上に共存させるようにしている。広域低解像度地図と狭域高解像度地図とを個別生成して切り替えるようにした従来技術にあっては複数地図の境界付近占有状態が不定となってしまうことがあったが、本実施形態によれば、このような不具合を生じることがない。また、合成地図上には低解像度となっている領域が存在しているため合成地図全体としてのメモリ消費を抑制することができる。また、合成地図上には高解像度となっている領域が存在しているため、高解像度が要求される領域に対しては十分な解像度を確保することができる。以上のことから、船舶が外洋(沖合い)の自動航行を行うに当たっての利用に適した地図と、船舶が自動離着桟(港湾内での自動離着桟)を行うに当たっての利用に適した地図とを共存させた実用性の高い地図を生成することができる。
次に変形例1について説明する。本変形例は、船舶1に第3センサとしてカメラを搭載したものである。このカメラに係る構成および地図生成手法以外の構成および手法は前述した実施形態の場合と同様である。従って、ここではカメラに係る構成および地図生成手法についてのみ説明する。
次に変形例2について説明する。本変形例は、ディスプレイ7における地図の表示形態の変形例である。具体的には、前述した実施形態または変形例1において生成された合成地図に対して、当該合成地図に対応する航空地図を重ねて表示するようにしたものである。例えばデータベースDBに記憶されている複数の港の周辺の地図情報のうち、今回の地図生成動作によって生成した合成地図に対応する港の周辺の航空地図を重ねて表示する。
次に変形例3について説明する。本変形例も、ディスプレイ7における地図の表示形態の変形例である。具体的には、前述した実施形態または変形例1において生成された合成地図に対して、船舶1の目標航行軌跡(目標移動軌跡)および実際の航行軌跡(実際の移動軌跡)を重ねて表示するようにしたものである。
次に変形例4について説明する。本変形例は、合成地図の生成に当たって、当該合成地図の位置ズレを認識し、この位置ズレを補正するようにしたものである。
次に変形例5について説明する。前述した実施形態では、広域地図の格子幅を、レーダ3の距離分解能に応じた固定値として設定していた。つまり、レーダ3からの情報によって生成される第1の地図は、四分木における深さを2として格子幅を設定していた。本変形例では、第1の地図の格子幅を、レーダ3の距離分解能だけでなく、周囲の物体や構造物までの距離に応じて変更するものである。
尚、本発明は、前記実施形態および前記各変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。
2 地図生成装置
3 レーダ(第1センサ、LDセンサ)
4 LIDAR(第2センサ、EOセンサ)
6 コントローラ
61 第2地図生成部
62 第1地図生成部
63 全体地図生成部
64 第1領域生成部
65 第2領域生成部
66 合成地図生成部
8 カメラ
Claims (13)
- 周囲の物体および地形の情報を検出する第1センサ、および、前記第1センサに比べて検出範囲が狭く且つ高解像度で周囲の物体および地形を検出する第2センサ、を用いて地図を生成する地図生成方法において、
前記第2センサによる検出結果に基づいて所定の格子幅を有する第2の地図を生成する第2地図生成ステップと、
前記第1センサによる検出結果に基づいて前記第2の地図の格子幅よりも広い格子幅を有する第1の地図を生成する第1地図生成ステップと、
前記第1の地図の格子幅と前記第2の地図の格子幅を有する合成地図を生成する合成地図生成ステップと、を備え、
前記合成地図生成ステップでは、
周囲の物体および構造物の有無並びにその位置に応じて、所定の格子幅をもって全体地図上に合成するかを判断すると共に、
前記第1センサで周囲に物体または構造物を検知した場合、前記第1の地図の格子幅をその格子が前記物体または構造物を占有するように地図上の領域毎に細分化して移動範囲を含む全体地図上に合成し、前記第2センサで周囲に物体または構造物を検知した場合、前記第2の地図の格子幅をその格子が前記物体または構造物を占有するように地図上の領域毎に細分化して前記全体地図上に合成することにより、各領域毎に異なる格子幅を有する合成地図を生成することを特徴とする地図生成方法。 - 請求項1記載の地図生成方法において、
前記合成地図生成ステップは、
前記第1の地図の前記周囲の物体および地形の情報に応じて前記第1の地図の格子幅を有する領域を前記合成地図上に生成する第1領域生成ステップと、
前記第2の地図の前記周囲の物体および地形の情報に応じて前記第2の地図の格子幅を有する領域を前記合成地図上に生成する第2領域生成ステップと、
を備えることを特徴とする地図生成方法。 - 請求項2に記載の地図生成方法において、
合成地図生成ステップにおける、前記第1領域および前記第2領域の生成は木構造を利用し、前記合成地図上における前記第2領域を設定する木構造の深さは、前記第1領域を設定する木構造の深さよりも深く設定されていることを特徴とする地図生成方法。 - 請求項1、2または3に記載の地図生成方法において、
前記第1センサはLDセンサであり、前記第2センサはEOセンサであることを特徴とする地図生成方法。 - 請求項1~4記載のうち何れか一つに記載の地図生成方法において、
前記第1の地図の格子幅と前記第2の地図の格子幅は、前記第1センサおよび前記第2センサそれぞれの距離分解能に応じた固定値として設定されていることを特徴とする地図生成方法。 - 請求項1~5のうち何れか一つに記載の地図生成方法において、
前記第2地図生成ステップにおける前記第2の地図の生成手法は、自己位置推定に基づいた地図生成を行う手法であるSLAMが利用されることを特徴とする地図生成方法。 - 請求項1~6のうち何れか一つに記載の地図生成方法において、
前記第2センサはLIDARであり、前記第1センサおよび前記第2センサに加えて、前記第1センサに比べて検出範囲が狭く且つ高解像度で周囲の物体および地形を検出可能な第3センサとしてのカメラが備えられ、
前記カメラによる検出結果に基づいて所定の格子幅を有する第3の地図を生成する第3地図生成ステップを備え、
前記合成地図生成ステップにあっては、第3の地図の格子幅を有する合成地図を生成することを特徴とする地図生成方法。 - 請求項1~7のうち何れか一つに記載の地図生成方法において、
生成された前記合成地図をディスプレイに表示する場合に、当該合成地図に対応する領域として予め記憶されていた航空地図を重ねて表示することを特徴とする地図生成方法。 - 請求項1~8のうち何れか一つに記載の地図生成方法において、
前記第1センサおよび前記第2センサが移動体に搭載されており、生成された前記合成地図をディスプレイに表示する場合に、当該ディスプレイ上の前記合成地図に前記移動体の目標移動軌跡および実際の移動軌跡のうちの少なくとも何れか一つを重ねて表示することを特徴とする地図生成方法。 - 請求項1~9のうち何れか一つに記載の地図生成方法において、
前記第1センサおよび前記第2センサが移動体に搭載されており、
生成された前記合成地図と、当該合成地図に対応する領域として予め記憶されていた航空地図とを比較し、前記航空地図上における物体および地形に対し、前記合成地図上において対応する物体および地形にズレが生じている場合、当該ズレを解消する方向への前記合成地図の位置補正を行うことを特徴とする地図生成方法。 - 請求項1~10のうち何れか一つに記載の地図生成方法において、
前記合成地図は、船舶の自動航行および自動離着桟を行うに際し、前記船舶を目標移動軌跡に沿って移動させるように前記船舶に搭載された推進・操舵装置を制御するために利用されるものであることを特徴とする地図生成方法。 - 周囲の物体および地形の情報を検出する第1センサ、および、前記第1センサに比べて検出範囲が狭く且つ高解像度で周囲の物体および地形を検出する第2センサ、を用いて地図を生成する地図生成方法において、
前記第2センサによる検出結果に基づいて所定の格子幅を有する第2の地図を生成する第2地図生成ステップと、
前記第1センサによる検出結果に基づいて前記第2の地図の格子幅よりも広い格子幅を有する第1の地図を生成する第1地図生成ステップと、
前記第1の地図に応じた格子幅と前記第2の地図の格子幅を有する合成地図を生成する合成地図生成ステップと、を備え、
前記合成地図生成ステップでは、周囲の物体および構造物の有無並びにその位置に応じて、所定の格子幅をもって全体地図上に合成するかを判断するようになっており、前記合成地図生成ステップにおける前記第1の地図に応じた格子幅は、前記第1センサにおいて検出された周囲の物体および地形までの距離が長い当該物体および地形が位置する領域ほど広く設定されており、
前記合成地図生成ステップでは、前記第1センサで周囲に物体または構造物を検知した場合、前記第1の地図の格子幅をその格子が前記物体または構造物を占有するように地図上の領域毎に細分化して移動範囲を含む全体地図上に合成し、前記第2センサで周囲に物体または構造物を検知した場合、前記第2の地図の格子幅をその格子が前記物体または構造物を占有するように地図上の領域毎に細分化して前記全体地図上に合成することにより、各領域毎に異なる格子幅を有する合成地図を生成することを特徴とする地図生成方法。 - 周囲の物体および地形の情報を検出する第1センサ、および、前記第1センサに比べて検出範囲が狭く且つ高解像度で周囲の物体および地形を検出する第2センサを備え、前記第1センサによる検出結果、および、前記第2センサによる検出結果を使用して地図を生成する地図生成装置において、
前記第2センサによる検出結果に基づいて所定の格子幅を有する第2の地図を生成する第2地図生成部と、
前記第1センサによる検出結果に基づいて前記第2の地図の格子幅よりも広い格子幅を有する第1の地図を生成する第1地図生成部と、
前記第1の地図の格子幅と前記第2の地図の格子幅を有する合成地図を生成する合成地図生成部と、を備え、
前記合成地図生成部は、
周囲の物体および構造物の有無並びにその位置に応じて、所定の格子幅をもって全体地図上に合成するかを判断すると共に、
前記第1センサで周囲に物体または構造物を検知した場合、前記第1の地図の格子幅をその格子が前記物体または構造物を占有するように地図上の領域毎に細分化して移動範囲を含む全体地図上に合成し、前記第2センサで周囲に物体または構造物を検知した場合、前記第2の地図の格子幅をその格子が前記物体または構造物を占有するように地図上の領域毎に細分化して前記全体地図上に合成することにより、各領域毎に異なる格子幅を有する合成地図を生成することを特徴とする地図生成装置。
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