JPWO2020148899A1 - Radar device and position / orientation measurement method - Google Patents
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Abstract
形状モデル(40)の面部に対応する点群を含む第1の推定面を算出して正否を判定し、正しいと判定された第2の推定面の境界を算出して外側に拡大し、外側に拡大された境界で決まる面に含まれる点群と形状モデル(40)の面部との対応関係を示す第2の対応データを算出し、第2の対応データに基づいて形状モデルと点群とのフィッティングを行う。The first estimated surface including the point cloud corresponding to the surface portion of the shape model (40) is calculated to judge whether it is correct or not, and the boundary of the second estimated surface determined to be correct is calculated and expanded outward to the outside. A second correspondence data showing the correspondence relationship between the point cloud included in the surface determined by the boundary expanded to and the surface portion of the shape model (40) is calculated, and the shape model and the point cloud are calculated based on the second correspondence data. Perform the fitting.
Description
本発明は、複数のアンテナで目標を観測するレーダ装置および複数のアンテナの各々の位置および姿勢を計測する位置姿勢計測方法に関する。 The present invention relates to a radar device for observing a target with a plurality of antennas and a position / orientation measuring method for measuring the position and orientation of each of the plurality of antennas.
複数のアンテナを備えた分散型のレーダ装置は、各々のアンテナの位置および姿勢を考慮して、複数のアンテナのビームパターンが合成された合成ビームパターンを生成する。このため、各アンテナの位置または姿勢に誤差があると、合成ビームパターンにも誤差が生じてレーダ装置の性能が劣化する。従って、分散型のレーダ装置には、各々のアンテナの正確な位置および姿勢が必要である。 A distributed radar device including a plurality of antennas generates a composite beam pattern in which the beam patterns of the plurality of antennas are combined in consideration of the position and orientation of each antenna. Therefore, if there is an error in the position or orientation of each antenna, an error also occurs in the composite beam pattern, and the performance of the radar device deteriorates. Therefore, a distributed radar device requires the exact position and orientation of each antenna.
例えば、特許文献1に記載される位置姿勢計測装置は、位置および姿勢を計測する対象の物体の表面上の3次元点群データを、形状モデルが表す当該物体の既知の3次元形状にフィッティングさせる。物体の既知の3次元形状に対して実際の物体から測定された3次元点群データをフィッティングさせることで、実際の物体がどの位置でどのような姿勢になっているかを計測することができる。
For example, the position / orientation measuring device described in
形状モデルが表す形状と実際の物体で測定された点群とをフィッティングさせるためには、点群が形状のどの部分に対応するかを正確に求める必要がある。しかしながら、特許文献1に記載された位置姿勢計測装置では、形状モデルが表す物体の既知の形状と、実際の物体で測定された点群との対応関係をどのように求めるかが十分に考慮されておらず、これらをフィッティングさせることができない可能性がある。
In order to fit the shape represented by the shape model and the point cloud measured by the actual object, it is necessary to accurately determine which part of the shape the point cloud corresponds to. However, in the position / orientation measuring device described in
本発明は上記課題を解決するものであり、形状モデルが表すアンテナの形状とアンテナで測定された点群との対応関係を正確に求めることができるレーダ装置および位置姿勢計測方法を得ることを目的とする。 The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to obtain a radar device and a position / orientation measurement method capable of accurately obtaining the correspondence between the shape of the antenna represented by the shape model and the point cloud measured by the antenna. And.
本発明に係るレーダ装置は、複数のアンテナと、複数のアンテナの各々のビームパターンを制御する制御装置とを備え、制御装置は、複数のアンテナの各々に対応して設けられた複数のフィルタ部および複数の演算部と、複数のフィルタ部の各々に対して、各々のフィルタ部に対応するアンテナの形状を表す形状モデルを入力する形状モデル入力部とを有し、複数のフィルタ部の各々は、多数の3次元座標の測定点である点群から、形状モデル入力部によって入力された形状モデルを含む領域で測定された点群を抽出し、複数の演算部の各々は、形状モデルが表すアンテナの形状を構成する面部に対し、当該アンテナに対応するフィルタ部によって抽出された点群から引いた垂線に基づいて、点群と面部との対応関係を示す第1の対応データを算出し、第1の対応データに基づいて、面部に対応する点群を含む推定面を算出して正否を判定し、正しいと判定された推定面の境界を算出して外側に拡大し、外側に拡大された境界で決まる面に含まれる点群と面部との対応関係を示す第2の対応データを算出し、第2の対応データに基づいて形状モデルと点群とのフィッティングを行う。 The radar device according to the present invention includes a plurality of antennas and a control device for controlling each beam pattern of the plurality of antennas, and the control device is a plurality of filter units provided corresponding to each of the plurality of antennas. It also has a plurality of arithmetic units and a shape model input unit for inputting a shape model representing the shape of the antenna corresponding to each filter unit for each of the plurality of filter units, and each of the plurality of filter units has a shape model input unit. , The point cloud measured in the area including the shape model input by the shape model input unit is extracted from the point cloud which is the measurement point of a large number of three-dimensional coordinates, and each of the plurality of calculation units is represented by the shape model. For the surface portion constituting the shape of the antenna, the first correspondence data showing the correspondence relationship between the point cloud and the surface portion is calculated based on the perpendicular line drawn from the point cloud extracted by the filter unit corresponding to the antenna. Based on the first correspondence data, the estimated surface including the point cloud corresponding to the surface portion is calculated to judge the correctness, the boundary of the estimated surface determined to be correct is calculated and expanded to the outside, and expanded to the outside. A second correspondence data showing the correspondence relationship between the point cloud and the surface portion included in the surface determined by the boundary is calculated, and the shape model and the point cloud are fitted based on the second correspondence data.
本発明によれば、形状モデルが表す形状の面部に対応する点群を含む推定面を算出して正否を判定し、正しいと判定された推定面の境界を算出して外側に拡大し、外側に拡大された境界で決まる面に含まれる点群と面部との対応関係を示す対応データを算出し、対応データに基づいて形状モデルと点群をフィッティングさせる。これにより、形状モデルが表すアンテナの形状とアンテナで測定された点群との対応関係を正確に求めることができる。 According to the present invention, an estimated surface including a point cloud corresponding to a surface portion of the shape represented by the shape model is calculated to determine whether it is correct or not, and the boundary of the estimated surface determined to be correct is calculated and expanded outward to the outside. Correspondence data showing the correspondence between the point cloud and the surface portion included in the surface determined by the boundary expanded to is calculated, and the shape model and the point cloud are fitted based on the correspondence data. As a result, the correspondence between the shape of the antenna represented by the shape model and the point cloud measured by the antenna can be accurately obtained.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。図2は、実施の形態1におけるアンテナの構成を示すブロック図である。図3は、実施の形態1における制御装置の構成を示すブロック図である。図1に示すレーダ装置は、アンテナ1−1,1−2,・・・,1−N、制御装置2および座標測定装置3を備えている。Nはアンテナの個数である。各々のアンテナの位置は、例えば、アンテナの中心の位置であり、各々のアンテナの姿勢は、例えば、アンテナの位置を基準としたアンテナの方位角および仰角である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar device according to the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the antenna according to the first embodiment. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the control device according to the first embodiment. The radar device shown in FIG. 1 includes antennas 1-1, 1-2, ..., 1-N, a
アンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nは、分散配置されたアンテナ群であり、各々のアンテナは制御装置2に接続されている。制御装置2は、アンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nの各々のビームパターンを制御する。座標測定装置3は、アンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nの各々が含まれる領域の3次元座標を多点測定する装置であり、当該領域にある物体から多数の測定点である点群を測定する。座標測定装置3は、例えば、レーザスキャナである。
Antennas 1-1, 1-2, ..., 1-N are a group of distributed antennas, and each antenna is connected to the
アンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nの各々は、図2に示すように、送信部10、受信部11および駆動部12を備える。送信部10は、制御装置2から入力された電気信号(送信信号)を電波に変換し、変換された電波を空間に放射する。受信部11は、空間から受信された電波を電気信号(受信信号)に変換し、変換された電気信号を制御装置2へ出力する。駆動部12は、アンテナを駆動させて当該アンテナの位置および姿勢を変化させる。例えば、駆動部12は、制御装置2から指示された駆動量でアンテナを駆動させることにより、制御装置2から指示されたアンテナの位置および姿勢に変化させる。
As shown in FIG. 2, each of the antennas 1-1, 1-2, ..., 1-N includes a transmitting
制御装置2は、図3に示すように、位置姿勢設定部20、形状モデル入力部21、フィルタ部22−1,22−2,・・・,22−N、演算部23−1,23−2,・・・,23−Nおよび駆動量算出部24を備える。フィルタ部22−1,22−2,・・・,22−Nの各々は、アンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nにそれぞれ対応して設けられ、演算部23−1,23−2,・・・,23−Nの各々は、アンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nにそれぞれ対応して設けられる。
As shown in FIG. 3, the
位置姿勢設定部20は、フィルタ部22−1,22−2,・・・,22−Nの各々に対して、各々のフィルタ部に対応するアンテナの大まかな位置および姿勢を設定する。例えば、アンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nの各々の大まかな位置および姿勢の値は、ユーザが、メジャー、レーザ測距計あるいは分度器を用いて計測することで取得される。そして、位置姿勢設定部20は、ユーザによって取得されたアンテナの大まかな位置および姿勢を、当該アンテナに対応するフィルタ部に設定する。
The position /
形状モデル入力部21は、フィルタ部22−1,22−2,・・・,22−Nの各々に対して、各々のフィルタ部に対応するアンテナの既知の形状を表す形状モデルを入力する。形状モデルが表すアンテナの形状は、当該アンテナのビームパターンが所望のパターンになる、アンテナの理想的な位置および姿勢を示すものである。アンテナの理想的な位置および姿勢は、例えば、電磁界シミュレーションを用いて算出される。また、形状モデルでは、複数の面部が組み合わされた形状でアンテナの3次元形状が表現される。
The shape
形状モデルは、例えば、CADデータのIGESフォーマットで記述されたファイルであってもよい。形状モデル入力部21は、アンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nの各々に対応する形状モデルのファイルを外部装置から読み込んで、読み込んだファイルをフィルタ部22−1,22−2,・・・,22−Nにそれぞれ出力する。
The shape model may be, for example, a file described in the IGES format of CAD data. The shape
図4は、形状モデル40を示す図である。図4に示す形状モデル40は、6つの面部(1)〜(6)によって構成された直方体でアンテナの形状を表している。実施の形態1における形状モデルは、直方体よりも複雑な形状も表現できるが、以降では、説明の簡単のため、アンテナ1−k(1≦k≦N)の3次元形状が図4に示す直方体であり、アンテナ1−kの形状モデルが形状モデル40であるものとする。
FIG. 4 is a diagram showing a
フィルタ部22−1,22−2,・・・,22−Nの各々は、座標測定装置3によって測定された多数の3次元座標の測定点である点群から、形状モデル入力部21によって入力された形状モデルを含む領域で測定された点群を抽出する。例えば、フィルタ部22−1は、座標測定装置3によって測定された点群から、形状モデル入力部21によって入力された、アンテナ1−1に対応する形状モデルを含む領域で測定された点群を抽出する。
Each of the filter units 22-1, 22, 2, ..., 22-N is input by the shape
演算部23−1,23−2,・・・,23−Nの各々は、形状モデルが表すアンテナの形状を構成する面部に対し、当該アンテナに対応するフィルタ部によって抽出された点群から引いた垂線に基づいて、当該点群と当該面部との対応関係を示す第1の対応データを算出する。続いて、演算部23−1,23−2,・・・,23−Nの各々は、第1の対応データに基づいて、面部に対応する点群を含む第1の推定面を算出して正否を判定し、正しいと判定された第1の推定面を第2の推定面として、第2の推定面の境界を算出して外側に拡大する。この後、演算部23−1,23−2,・・・,23−Nの各々は、外側に拡大された境界で決まる面部と点群の測定点との対応関係を示す第2の対応データを算出し、第2の対応データに基づいて形状モデルと点群とのフィッティングを行う。 Each of the calculation units 23-1,23-2, ..., 23-N subtracts from the point cloud extracted by the filter unit corresponding to the antenna with respect to the surface portion constituting the shape of the antenna represented by the shape model. Based on the vertical line, the first correspondence data showing the correspondence relationship between the point cloud and the surface portion is calculated. Subsequently, each of the calculation units 23-1, 23-2, ..., 23-N calculates a first estimated surface including a point cloud corresponding to the surface unit based on the first corresponding data. The correctness is determined, and the boundary of the second estimated surface is calculated and expanded outward, using the first estimated surface determined to be correct as the second estimated surface. After that, each of the calculation units 23-1, 23-2, ..., 23-N is the second correspondence data showing the correspondence relationship between the surface portion determined by the outwardly expanded boundary and the measurement point of the point cloud. Is calculated, and the shape model and the point cloud are fitted based on the second corresponding data.
駆動量算出部24は、演算部23−1,23−2,・・・,23−Nの各々によるフィッティング結果に基づいて各々のアンテナの駆動量を算出し、算出された駆動量を、各々のアンテナが有する駆動部12に設定する。例えば、駆動量算出部24は、演算部23−kによるフィッティング結果として、アンテナ1−kの形状モデルが示す既知の形状(理想的なアンテナ1−kの位置および姿勢を示す形状)と、アンテナ1−kの現在の正確な位置および姿勢とを入力し、両者のずれが無くなるようにアンテナ1−kの駆動量を算出する。そして、駆動量算出部24は、算出された駆動量を、アンテナ1−kが有する駆動部12に設定する。駆動部12は、駆動量算出部24から設定された駆動量でアンテナ1−kを駆動させることで、アンテナ1−kは、形状モデルが表す形状に対応したアンテナ1−kの位置および姿勢となる。これにより、アンテナ1−kのビームパターンが所望のパターンとなる。
The drive
次に、実施の形態1に係るレーダ装置の動作について説明する。
位置姿勢設定部20が、フィルタ部22−1,22−2,・・・,22−Nの各々に対し、各々のフィルタ部に対応したアンテナの大まかな位置および姿勢を設定する。また、形状モデル入力部21が、フィルタ部22−1,22−2,・・・,22−Nの各々に対し、各々のフィルタ部に対応したアンテナの形状モデルを入力する。位置姿勢設定部20によるアンテナの大まかな位置および姿勢の設定と、形状モデル入力部21による形状モデルの入力は、どちらが先に実施されてもよく、並行して実施されてもよい。Next, the operation of the radar device according to the first embodiment will be described.
The position /
フィルタ部22−1,22−2,・・・,22−Nの各々は、座標測定装置3によって測定された点群から、形状モデル入力部21によって入力された形状モデルを含む領域で測定された点群を抽出する。例えば、アンテナ1−1の形状が図4に示した直方体である場合、アンテナ1−1の形状モデルが示す直方体の頂点のx座標の最大値をxmaxとし、頂点のx座標の最小値をxminとし、y座標の最大値をymaxとし、頂点のy座標の最小値をyminとし、z座標の最大値をzmaxとし、頂点のz座標の最小値をzminとする。フィルタ部22−1は、座標測定装置3によって測定された点群の中から、xmin≦x≦xmaxの範囲、ymin≦y≦ymaxの範囲およびzmin≦z≦zmaxの範囲を基準とした3次元座標領域内に含まれる点群を抽出する。なお、3次元座標領域を決定するx座標の上記範囲、y座標の上記範囲およびz座標の上記範囲には、一定のマージンを持たせてもよい。Each of the filter units 22-1, 22, 2, ..., 22-N is measured from the point cloud measured by the coordinate measuring
また、フィルタ部22−1,22−2,・・・,22−Nの各々は、位置姿勢設定部20から設定されたアンテナの大まかな位置および姿勢に基づいて、座標測定装置3から入力された多数の3次元位置座標の測定点である点群から、形状モデル入力部21によって入力された形状モデルを含む領域で測定された測定点の点群を抽出してもよい。例えば、アンテナ1−kの大まかな位置および姿勢の測定誤差がdeltaである場合、フィルタ部22−kは、座標測定装置3によって測定された点群から、xmin−delta≦x≦xmax+deltaの範囲、ymin−delta≦y≦ymax+deltaの範囲およびzmin−delta≦z≦zmax+deltaの範囲で決定される3次元座標領域に含まれる点群を抽出してもよい。このように、3次元座標領域を決定するx座標の上記範囲、y座標の上記範囲およびz座標の上記範囲に、deltaであるマージンを持たせることで、点群が必要以上に限定して抽出されることを防止できる。Further, each of the filter units 22-1, 22, 2, ..., 22-N is input from the coordinate measuring
フィルタ部22−1,22−2,・・・,22−Nの各々による点群の抽出処理には、前述したように、位置姿勢設定部20から設定されるアンテナの大まかな位置および姿勢を用いない場合もある。この場合、制御装置2は、位置姿勢設定部20を備えていなくてもよい。
In the point cloud extraction process by each of the filter units 22-1, 22, 2, ..., 22-N, as described above, the rough position and orientation of the antenna set from the position /
演算部23−1,23−2,・・・,23−Nの各々には、各々の演算部に対応するフィルタ部によって抽出された点群が入力され、入力された点群によって形成されるアンテナの形状と形状モデルが表すアンテナの形状とのずれを算出する。例えば、演算部23−k(1≦k≦N)は、フィルタ部22−kによって抽出された点群と、アンテナ1−kの形状モデルが表す形状を構成する面部との対応関係を求め、この対応関係に基づいて点群と形状モデルとのフィッティングを行う。これにより、アンテナ1−kに設置誤差がない場合、点群によって形成される形状と形状モデルが表す形状とが一致するが、アンテナ1−kに設置誤差があれば、形状モデルが表す形状に対して、点群によって形成される形状がずれる。 Point clouds extracted by the filter unit corresponding to each calculation unit are input to each of the calculation units 23-1, 23-2, ..., 23-N, and are formed by the input point groups. Calculate the deviation between the shape of the antenna and the shape of the antenna represented by the shape model. For example, the calculation unit 23-k (1 ≦ k ≦ N) obtains the correspondence between the point cloud extracted by the filter unit 22-k and the surface portion forming the shape represented by the shape model of the antenna 1-k. The point cloud and the shape model are fitted based on this correspondence. As a result, if there is no installation error in the antenna 1-k, the shape formed by the point cloud matches the shape represented by the shape model, but if there is an installation error in the antenna 1-k, the shape represented by the shape model will be obtained. On the other hand, the shape formed by the point cloud shifts.
演算部23−1,23−2,・・・,23−Nの各々によるフィッティング結果は、駆動量算出部24に入力される。駆動量算出部24は、例えば、演算部23−kによるフィッティング結果として、形状モデルが表す形状に対応するアンテナ1−kの理想的な位置および姿勢と、点群によって形成される形状に対応するアンテナ1−kの位置および姿勢とのずれを入力する。駆動量算出部24は、このずれに基づいて、アンテナ1−kが理想的な位置および姿勢となるアンテナ1−kの駆動量を算出し、算出されたアンテナ駆動量を、アンテナ1−kが有する駆動部12に設定する。駆動部12は、駆動量算出部24によって設定された駆動量でアンテナ1−kを駆動させることで、アンテナ1−kが理想的な位置および姿勢に調整される。
The fitting results of each of the calculation units 23-1, 23-2, ..., 23-N are input to the drive
次に、演算部の詳細な動作、すなわち、実施の形態1に係る位置姿勢計測方法について説明する。図5は、実施の形態1に係る位置姿勢計測方法を示すフローチャートである。
演算部23−kは、フィルタ部22−kによって抽出された点群の各測定点から、形状モデルが示す形状を構成する面部(以下、単に、形状モデルの面部と記載する)に引いた垂線を算出する(ステップST1)。なお、形状モデルが示すアンテナの位置は、ステップST1においてローカル座標で表されているが、後述するステップST10において更新されたアンテナの位置および姿勢に基づいて、グローバル座標に変換される。Next, the detailed operation of the calculation unit, that is, the position / orientation measurement method according to the first embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a position / posture measurement method according to the first embodiment.
The calculation unit 23-k is a perpendicular line drawn from each measurement point of the point cloud extracted by the filter unit 22-k to a surface portion (hereinafter, simply referred to as a surface portion of the shape model) constituting the shape indicated by the shape model. Is calculated (step ST1). The position of the antenna indicated by the shape model is represented by local coordinates in step ST1, but is converted into global coordinates based on the position and orientation of the antenna updated in step ST10 described later.
図6は、点群、形状モデル40および形状モデル40の面部(1)に対して点群の測定点から引いた垂線を示す図である。形状モデル40が表すアンテナ1−kの既知の3次元形状は、前述したように、アンテナ1−kのビームパターンが所望のパターンになる理想的な位置および姿勢を示す形状である。実際のアンテナ1−kの位置および姿勢は、アンテナの設置誤差によってずれている場合が多い。そこで、演算部23−kは、形状モデル40の面部(1)に対して点群の測定点から引いた垂線を算出する。なお、1つの測定点から複数の垂線が算出された場合、算出された複数の垂線のうち、長さが最も短い垂線を当該測定点から面部に引かれた垂線とする。
FIG. 6 is a diagram showing perpendicular lines drawn from the measurement points of the point group with respect to the point cloud, the
例えば、図6に示すように、演算部23−kは、同じ平面に含まれる多くの測定点d1の各々から面部(1)に引かれた垂線p1を算出することができる。
しかしながら、符号Aに示すように、測定点d1が存在する平面に含まれないが、面部(1)上にある測定点d2からも垂線p2が誤って算出される場合がある。この場合、面部(1)に対応しない測定点d2が面部(1)と対応関係があると誤って判定される可能性がある。また、形状モデル40が表す直方体に対して、点群によって形成される形状がずれることで、測定点d1の直下に面部(1)がない場合、符号Bに示すように、測定点d1から面部(1)へ垂線が引けない。この場合、面部(1)に対応する測定点d1であるにもかかわらず、測定点d1は面部(1)と対応関係が無いと誤って判定される可能性がある。For example, as shown in FIG. 6, the calculation unit 23-k can calculate a perpendicular line p1 drawn on the surface portion (1) from each of many measurement points d1 included in the same plane.
However, as shown by reference numeral A, although the measurement point d1 is not included in the plane where the measurement point d1 exists, the perpendicular line p2 may be erroneously calculated from the measurement point d2 on the surface portion (1). In this case, it may be erroneously determined that the measurement point d2 that does not correspond to the surface portion (1) has a correspondence relationship with the surface portion (1). Further, when the shape formed by the point cloud is deviated from the rectangular parallelepiped represented by the
演算部23−kは、点群から面部に引かれた垂線に基づいて、点群と面部との対応関係を示す第1の対応データを算出する(ステップST2)。例えば、演算部23−kは、点群の測定点と面部との間を1つの垂線で結ぶことができた場合、この点群と面部とが対応関係にあると判断して、これらの対応関係を示す第1の対応データを算出する。図7は、第1の対応データの例を示す図である。図7に示す第1の対応データは、測定点が1〜N個ある点群と、形状モデル40が示す直方体の面部(1)〜(6)との対応関係を示している。
The calculation unit 23-k calculates the first correspondence data indicating the correspondence relationship between the point cloud and the surface portion based on the perpendicular line drawn from the point cloud to the surface portion (step ST2). For example, when the calculation unit 23-k can connect the measurement point of the point cloud and the surface portion with one perpendicular line, the calculation unit 23-k determines that the point cloud and the surface portion have a corresponding relationship, and corresponds to these. The first corresponding data showing the relationship is calculated. FIG. 7 is a diagram showing an example of the first corresponding data. The first correspondence data shown in FIG. 7 shows the correspondence between the point cloud having 1 to N measurement points and the surface portions (1) to (6) of the rectangular parallelepiped shown by the
図8は、正しい対応関係にある形状モデル40の面部と点群とを示す図である。また、図9は、形状モデル40の面部に対して点群が正しい対応関係でフィッティングされた結果を示す図である。図8に示すように、点群100は、形状モデル40の面部(1)に対応し、点群101は、形状モデル40の面部(3)に対応し、点群102は、形状モデル40の面部(6)に対応している。点群と面部の正しい対応関係が求められると、図9に示すように、形状モデル40の面部(1)〜(6)に対して点群が正しくフィッティングされる。
FIG. 8 is a diagram showing a face portion and a point cloud of the
次に、演算部23−kは、第1の対応データに基づいて、面部(i)に対応する点群を含む第1の推定面を算出する(ステップST3)。例えば、演算部23−kは、第1の対応データに基づいて面部(i)に対応すると判断された点群から、3つの測定点の座標をランダムに選択し、選択された3つの測定点から第1の推定面を求める。このように3つの測定点を選択することによって、面部を決定する平面のパラメータを全て求めることができる。 Next, the calculation unit 23-k calculates the first estimated surface including the point cloud corresponding to the surface unit (i) based on the first corresponding data (step ST3). For example, the calculation unit 23-k randomly selects the coordinates of three measurement points from the point cloud determined to correspond to the surface unit (i) based on the first correspondence data, and the selected three measurement points. The first estimated surface is obtained from. By selecting the three measurement points in this way, all the parameters of the plane that determines the surface portion can be obtained.
続いて、演算部23−kは、第1の推定面が正しいか否かを判定する(ステップST4)。例えば、演算部23−kは、第1の推定面に対応すると判断された点群の測定点のうち、第1の推定面との距離が閾値以下である測定点の数が、ステップST3からステップST6までの処理の前回の繰り返しまでに求められた上記距離が閾値以下である測定点の数よりも多い場合、第1の推定面が正しいと判定する。なお、繰り返しの初回に求められた第1の推定面は正しいと判定される。また、点群の測定点の測定誤差がσである場合には、閾値は2σ程度の値に設定される。 Subsequently, the calculation unit 23-k determines whether or not the first estimation surface is correct (step ST4). For example, in the calculation unit 23-k, among the measurement points of the point cloud determined to correspond to the first estimation surface, the number of measurement points whose distance to the first estimation surface is equal to or less than the threshold value is determined from step ST3. When the distance obtained by the previous repetition of the process up to step ST6 is larger than the number of measurement points below the threshold value, it is determined that the first estimation surface is correct. It should be noted that the first estimation surface obtained at the first repetition is determined to be correct. When the measurement error of the measurement point of the point group is σ, the threshold value is set to a value of about 2σ.
第1の推定面が正しいと判定された場合(ステップST4;YES)、演算部23−kは、第1の推定面を第2の推定面とする(ステップST5)。一方、第1の推定面が正しくないと判定された場合(ステップST4;NO)、演算部23−kは、ステップST3からステップST6までの処理に関する終了条件を満たしたか否かを判定する(ステップST6)。例えば、ステップST3からステップST6までの処理が一定の繰り返し回数だけ繰り返されたか否かを終了条件とする。 When it is determined that the first estimation surface is correct (step ST4; YES), the calculation unit 23-k sets the first estimation surface as the second estimation surface (step ST5). On the other hand, when it is determined that the first estimation surface is incorrect (step ST4; NO), the calculation unit 23-k determines whether or not the end conditions for the processes from step ST3 to step ST6 are satisfied (step). ST6). For example, the end condition is whether or not the processes from step ST3 to step ST6 are repeated a certain number of times.
なお、ステップST3からステップST6までの処理には、下記参考文献に記載されるRANSAC(RANdom Sample Consensus)アルゴリズムなどのはずれ値に対してロバストなアルゴリズムを採用してもよい。
(参考文献)M. Armstrong and A. Zisserman, “Robust object tracking” in Proceedings of Asian Conference on Computer Vision, pp. 58−62, 1995.For the processing from step ST3 to step ST6, an algorithm robust to outliers such as the RANSAC (RANdom Sample Consensus) algorithm described in the following reference may be adopted.
(Reference) M. Armstrong and A. Zisserman, “Robust object tracking” in Proceedings of Asian Convention on Computer Vision, pp. 58-62, 1995.
上記の終了条件を満たしていない場合(ステップST6;NO)、演算部23−kは、ステップST3からの処理を繰り返し実行する。一方、上記の終了条件を満たした場合(ステップST6;YES)、演算部23−kは、第2の推定面の境界を算出する(ステップST7)。図10は、第2の推定面200の境界201、この境界201内の点群100aおよび形状モデル40を示す図である。例えば、演算部23−kは、アルファシェイプアルゴリズムを用いて、点群100aを囲む閉曲線として境界201を定義することにより、境界201を算出する。
If the above termination condition is not satisfied (step ST6; NO), the calculation unit 23-k repeatedly executes the process from step ST3. On the other hand, when the above termination condition is satisfied (step ST6; YES), the calculation unit 23-k calculates the boundary of the second estimation surface (step ST7). FIG. 10 is a diagram showing a
続いて、演算部23−kは、第2の推定面200の境界201を外側に拡大する。図11は、外側に拡大された境界201a、境界201a内の点群100aおよび形状モデル40を示す図である。例えば、演算部23−kは、図6の符号Bで示したような、第1の対応データを算出できなかったが、本来は面部(1)と対応関係がある測定点が、形状モデル40の面部(1)に対応する点群に含まれるように、境界201を外側に拡大して境界201aを算出する。
Subsequently, the calculation unit 23-k expands the
次に、演算部23−kは、外側に拡大された境界201aで決まる面に含まれる点群と面部(i)との対応関係を示す第2の対応データを算出する(ステップST8)。図12は、外側に拡大された境界201aで決まる面に含まれる点群100と、形状モデル40の面部(1)との対応関係を示す図である。例えば、演算部23−kは、フィルタ部22−kによって抽出された点群のうち、境界201aからの距離が閾値以下である測定点の点群100を選択する。図12において、境界201aからの距離が超える測定点の点群101および点群102は選択されない。また、点群100とは異なる平面上にある測定点d2も選択されない。演算部23−kは、選択された点群100と面部(1)との対応関係を示す第2の対応データを算出する。なお、点群の測定点の測定誤差がσである場合には、閾値は2σ程度の値に設定される。
Next, the calculation unit 23-k calculates a second correspondence data showing the correspondence relationship between the point cloud and the surface portion (i) included in the surface determined by the outwardly expanded
この後、演算部23−kは、形状モデル40の全ての面部についてステップST2からステップST8までの処理を実行したか否かを判定する(ステップST9)。上記処理を実行していない面部がある場合(ステップST9;NO)、演算部23−kは、iに1を加算してから(ステップST10)、ステップST2の処理に戻る。例えば、面部(1)について上記処理が実行され、面部(2)〜(6)について未処理である場合、引き続いて面部(2)について上記処理が実行される。 After that, the calculation unit 23-k determines whether or not the processes from step ST2 to step ST8 have been executed for all the surface portions of the shape model 40 (step ST9). If there is a surface portion on which the above processing has not been executed (step ST9; NO), the calculation unit 23-k adds 1 to i (step ST10) and then returns to the processing of step ST2. For example, when the above process is executed for the face portion (1) and the face portions (2) to (6) are not processed, the above process is subsequently executed for the face portion (2).
上記処理が全ての面部について実行された場合(ステップST9;YES)、演算部23−kは、第2の対応データに基づいて形状モデル40と点群とのフィッティングを行うことで、形状モデル40が表す直方体の面部に対して、これに対応する点群が当てはめられて、アンテナ1−kの現在の位置および姿勢が更新される(ステップST11)。例えば、フィッティングには、非線形最小二乗法を用いて測定点と面部との距離を最小化する方法を採用することができる。
When the above processing is executed for all the surface portions (step ST9; YES), the calculation unit 23-k performs fitting between the
演算部23−kは、フィッティングの終了条件を満たしたか否かを判定する(ステップST12)。終了条件を満たさなかった場合(ステップST12;NO)、ステップST1の処理に戻り、ステップST1からの一連の処理が繰り返される。一方、終了条件を満たす場合(ステップST12;YES)、図5の処理が終了される。これにより、フィッティングの繰り返しが終了される。例えば、今回に実行されたフィッティングの誤差が、直前回に実行されたフィッティングの残差のXパーセントよりも大きい場合がM回続いた場合、フィッティングの繰り返しが終了される。例えば、Xを90とし、Mを5とする。このフィッティングの繰り返しによってアンテナ1−kの正確な位置および姿勢が求められる。 The calculation unit 23-k determines whether or not the fitting end condition is satisfied (step ST12). If the end condition is not satisfied (step ST12; NO), the process returns to step ST1 and a series of processes from step ST1 are repeated. On the other hand, if the end condition is satisfied (step ST12; YES), the process of FIG. 5 is terminated. As a result, the repetition of fitting is completed. For example, if the error of the fitting executed this time is larger than X% of the residual of the fitting executed last time for M times, the repetition of the fitting is terminated. For example, let X be 90 and M be 5. By repeating this fitting, the accurate position and orientation of the antenna 1-k can be obtained.
図13は、形状モデル40の面部に対して測定点が誤った対応関係でフィッティングされた結果を示す図である。演算部23−kが、図5に示すステップST1、ステップST2およびステップST7からステップST9までの処理を行わずに、点群と面部との対応データを算出すると、アンテナ1−kの正しい位置および姿勢を求めることができない。例えば、ステップST1、ステップST2およびステップST7からステップST9までの処理が実行されなかった場合、図13に示すように、点群100と面部(1)との対応関係、点群101と面部(3)との対応関係、および点群102と面部(6)との対応関係が正しく求まらない。このため、図13の矢印で示すように、形状モデルに対して点群がずれた状態でフィッティングされる。
FIG. 13 is a diagram showing the result of fitting the measurement points with respect to the surface portion of the
次に、アンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nの変形例について説明する。
図14は、実施の形態1に係るレーダ装置が備えるアンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nの変形例の構成を示すブロック図である。図14に示すアンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nの各々は、送信部10、受信部11、駆動部12、姿勢測定部13および位置測定部14を備える。送信部10、受信部11および駆動部12は、図2に示したものと同様に機能する。Next, a modified example of the antennas 1-1, 1-2, ..., 1-N will be described.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a modified example of the antennas 1-1, 1-2, ..., 1-N included in the radar device according to the first embodiment. Each of the antennas 1-1, 1-2, ..., 1-N shown in FIG. 14 includes a transmitting
姿勢測定部13は、アンテナの大まかな姿勢を測定する。例えば、姿勢測定部13は、アンテナの方位角と仰角を0.1度オーダーで測定する。位置測定部14は、アンテナの大まかな位置を測定する。例えば、位置測定部14は、GPS(Global Positioning System)のように、数センチメートルオーダーでアンテナの大まかな位置を測定するシステムであってもよい。
The
位置姿勢設定部20は、アンテナ1−kが備える姿勢測定部13からアンテナ1−kの大まかな姿勢を入力し、アンテナ1−kが備える位置測定部14からアンテナ1−kの大まかな位置を入力して、フィルタ部22−1,22−2,・・・,22−Nにアンテナの大まかな位置および姿勢を設定する。
The position /
次に、制御装置2の機能を実現するハードウェア構成について説明する。
図3に示した制御装置2における位置姿勢設定部20、形状モデル入力部21、フィルタ部22−1〜22−N、演算部23−1〜23−Nおよび駆動量算出部24の機能は、処理回路によって実現される。すなわち、制御装置2は、図5に示したステップST1からステップST12までの処理を実行するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)であってもよい。Next, the hardware configuration that realizes the function of the
The functions of the position /
図15Aは、実施の形態1に係るレーダ装置の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図15Bは、実施の形態1に係るレーダ装置の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。図15Aおよび図15Bにおいて、第1のインタフェース300は、アンテナ1−1〜1−Nの各々と制御装置2との間における信号のやり取りを中継するインタフェースである。第2のインタフェース301は、制御装置2と座標測定装置3との間におけるデータのやり取りを中継するインタフェースである。
FIG. 15A is a block diagram showing a hardware configuration that realizes the function of the radar device according to the first embodiment. FIG. 15B is a block diagram showing a hardware configuration for executing software that realizes the functions of the radar device according to the first embodiment. In FIGS. 15A and 15B, the
処理回路が図15Aに示す専用のハードウェアの処理回路302である場合、処理回路302は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置2における位置姿勢設定部20、形状モデル入力部21、フィルタ部22−1〜22−N、演算部23−1〜23−Nおよび駆動量算出部24の機能を別々の処理回路で実現してもよく、これらの機能をまとめて1つの処理回路で実現してもよい。
When the processing circuit is the
処理回路が図15Bに示すプロセッサ303である場合、制御装置2における位置姿勢設定部20、形状モデル入力部21、フィルタ部22−1〜22−N、演算部23−1〜23−Nおよび駆動量算出部24の機能は、ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。なお、ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ304に記憶される。
When the processing circuit is the
プロセッサ303は、メモリ304に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、制御装置2における、位置姿勢設定部20、形状モデル入力部21、フィルタ部22−1〜22−N、演算部23−1〜23−Nおよび駆動量算出部24の機能を実現する。例えば、制御装置2は、プロセッサ303によって実行されるときに、図5に示したフローチャートにおけるステップST1からステップST12までの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ304を備える。これらのプログラムは、演算部23−1〜23−Nの手順または方法を、コンピュータに実行させる。メモリ304は、コンピュータを、演算部23−1〜23−Nとして機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。
By reading and executing the program stored in the
メモリ304は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically−EPROM)などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVDなどが該当する。
The
制御装置2における、位置姿勢設定部20、形状モデル入力部21、フィルタ部22−1〜22−N、演算部23−1〜23−Nおよび駆動量算出部24の機能について一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、位置姿勢設定部20、形状モデル入力部21および駆動量算出部24は、専用のハードウェアである処理回路302で機能を実現し、フィルタ部22−1〜22−Nおよび演算部23−1〜23−Nは、プロセッサ303が、メモリ304に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより機能を実現する。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせにより上記機能を実現することができる。
A part of the functions of the position /
以上のように、実施の形態1に係るレーダ装置において、形状モデル40の面部に対応する点群を含む第1の推定面を算出して正否を判定し、正しいと判定された第2の推定面の境界を算出して外側に拡大し、外側に拡大された境界で決まる面に含まれる点群と形状モデル40の面部との対応関係を示す第2の対応データを算出し、第2の対応データに基づいて、形状モデル40と点群とのフィッティングを行う。これにより、形状モデル40が表すアンテナの形状とアンテナから測定された点群との対応関係を正確に求めることができる。
As described above, in the radar device according to the first embodiment, the first estimated surface including the point cloud corresponding to the surface portion of the
なお、形状モデルが表すアンテナの形状は、レーダ装置が所望の性能を満足するように電磁界シミュレーションによって決定されたアンテナの理想的な位置および姿勢を示している。一方、実環境のアンテナの位置および姿勢は、アンテナの設置誤差によって大凡の値で設定されている。実環境のアンテナを理想的な位置および姿勢に補正するためには、実環境のアンテナの正確な位置および姿勢の計測が必要である。前述したように、実施の形態1に係るレーダ装置は、アンテナの正確な位置および姿勢の計測が可能であるので、アンテナの設置誤差があっても、アンテナを理想的な位置および姿勢に調整することができる。 The shape of the antenna represented by the shape model indicates the ideal position and orientation of the antenna determined by the electromagnetic field simulation so that the radar device satisfies the desired performance. On the other hand, the position and orientation of the antenna in the real environment are set to approximate values due to the installation error of the antenna. In order to correct the antenna in the real environment to the ideal position and orientation, it is necessary to measure the accurate position and orientation of the antenna in the real environment. As described above, since the radar device according to the first embodiment can measure the accurate position and orientation of the antenna, the antenna is adjusted to the ideal position and orientation even if there is an installation error of the antenna. be able to.
なお、図1には、座標測定装置3を備えるレーダ装置を示したが、座標測定装置3は、レーダ装置とは別に設けられた装置であってもよい。すなわち、実施の形態1に係るレーダ装置は、アンテナ1−1,1−2,・・・,1−Nと、座標測定装置3から点群データを取得可能な制御装置2を備えていればよい。
Although FIG. 1 shows a radar device including the coordinate measuring
実施の形態2.
図16は、実施の形態2に係るレーダ装置が備える制御装置2Aの構成を示すブロック図である。図16において、図3と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。制御装置2Aは、位置姿勢設定部20、形状モデル入力部21、フィルタ部22−1〜22−N、演算部23−1〜23−N、受信信号修正部25およびレーダ信号処理部26を備える。
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a
受信信号修正部25は、演算部23−1〜23−Nの各々による形状モデルと点群とのフィッティング結果に基づいて、各々のアンテナによって受信されたレーダ信号を修正する。例えば、受信信号修正部25は、アンテナ1−1〜1−Nの各々が有する受信部11によって受信された複数のレーダ信号を復調し、形状モデルに対する点群のずれに応じてレーダ信号の振幅および位相を修正し、修正された複数のレーダ信号の合成処理を行う。これにより、アンテナの受信ビームパターンを目的のパターンに調整することができる。
The received
レーダ信号処理部26は、受信信号修正部25によって修正されたレーダ信号に基づいて目標を観測する。例えば、レーダ信号処理部26は、受信信号修正部25によって修正されたレーダ信号に基づいて、目標の位置または速度を算出する。
The radar
以上のように、実施の形態2に係るレーダ装置は、受信信号修正部25およびレーダ信号処理部26を備える。これらの構成を有することで、アンテナ1−1〜1−Nを機械的に駆動させずに、受信部11の受信ビームパターンを所望のパターンに調整することが可能である。これにより、レーダの受信性能の劣化を抑制できる。
As described above, the radar device according to the second embodiment includes a received
実施の形態3.
図17は、実施の形態3に係るレーダ装置が備える制御装置2Bの構成を示すブロック図である。図17において、図3と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。制御装置2Bは、位置姿勢設定部20、形状モデル入力部21、フィルタ部22−1〜22−N、演算部23−1〜23−N、送信信号修正部27および送信信号生成部28を備える。
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a
送信信号修正部27は、演算部23−1〜23−Nによる形状モデルと点群とのフィッティング結果に基づいて、各々のアンテナによって送信されるレーダ信号を修正する。例えば、送信信号修正部27は、送信信号生成部28によって生成された送信信号の振幅および位相を修正することで、アンテナの送信ビームパターンを目的のパターンに調整することができるので、レーダの送信性能の劣化を抑制できる。
The transmission
送信信号生成部28は、アンテナ1−1〜1−Nの各々によって送信されるレーダ信号を生成して送信信号修正部27に出力する。例えば、送信信号生成部28は、アンテナ1−1〜1−Nの各々が理想的な位置および姿勢であるものと仮定し、送信信号として、所望の周波数、波形および位相のレーダ信号を生成する。
The transmission
以上のように、実施の形態3に係るレーダ装置は、送信信号修正部27および送信信号生成部28を備える。これらの構成を有することで、アンテナ1−1〜1−Nを機械的に駆動させずに、送信部10の送信ビームパターンを所望のパターンに調整することが可能である。これにより、レーダの送信性能の劣化を抑制できる。
As described above, the radar device according to the third embodiment includes a transmission
実施の形態4.
図18は、実施の形態4に係るレーダ装置が備える制御装置2Cの構成を示すブロック図である。図18において、図3と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。制御装置2Cは、位置姿勢設定部20、形状モデル入力部21、フィルタ部22−1〜22−N、演算部23−1〜23−N、駆動量算出部24、受信信号修正部25、レーダ信号処理部26、送信信号修正部27および送信信号生成部28を備える。
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a control device 2C included in the radar device according to the fourth embodiment. In FIG. 18, the same components as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The control device 2C includes a position /
受信信号修正部25は、演算部23−1〜23−Nの各々による形状モデルと点群とのフィッティング結果に基づいて、各々のアンテナによって受信されたレーダ信号を修正する。レーダ信号処理部26は、受信信号修正部25によって修正されたレーダ信号に基づいて目標を観測する。送信信号修正部27は、演算部23−1〜23−Nによる形状モデルと点群とのフィッティング結果に基づいて、各々のアンテナによって送信されるレーダ信号を修正する。送信信号生成部28は、アンテナ1−1〜1−Nの各々によって送信されるレーダ信号を生成して送信信号修正部27に出力する。
The received
以上のように、実施の形態4に係るレーダ装置は、駆動量算出部24、受信信号修正部25、レーダ信号処理部26、送信信号修正部27および送信信号生成部28を備える。これらの構成を有することで、アンテナ1−1〜1−Nを機械的に駆動させずに、送信部10の送信ビームパターンを所望のパターンに調整することができ、受信部11の受信ビームパターンを所望のパターンに調整することが可能である。これにより、レーダの受信性能および送信性能の劣化を抑制できる。
As described above, the radar device according to the fourth embodiment includes a drive
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and within the scope of the present invention, any combination of the embodiments or any component of the embodiment may be modified or the embodiment. Any component can be omitted in each of the above.
本発明に係るレーダ装置は、形状モデルが表すアンテナの形状とアンテナで測定された点群との対応関係を正確に求めることができるので、目標観測の用途に利用可能である。 The radar device according to the present invention can be used for target observation because it can accurately determine the correspondence between the shape of the antenna represented by the shape model and the point cloud measured by the antenna.
1−1〜1−N,1−k アンテナ、2,2A,2B,2C 制御装置、3 座標測定装置、10 送信部、11 受信部、12 駆動部、13 姿勢測定部、14 位置測定部、20 位置姿勢設定部、21 形状モデル入力部、22−1〜22−N,22−k フィルタ部、23−1〜23−N,23−k 演算部、24 駆動量算出部、25 受信信号修正部、26 レーダ信号処理部、27 送信信号修正部、28 送信信号生成部、40 形状モデル、100,100a,101,102 点群、200 第2の推定面、201,201a 境界、300 第1のインタフェース、301 第2のインタフェース、302 処理回路、303 プロセッサ、304 メモリ。 1-11-N, 1-k interface, 2,2A, 2B, 2C control device, 3 coordinate measurement device, 10 transmitter, 11 receiver, 12 drive unit, 13 attitude measurement unit, 14 position measurement unit, 20 Position / orientation setting unit, 21 shape model input unit, 22-1 to 22-N, 22-k filter unit, 23-1 to 23-N, 23-k calculation unit, 24 drive amount calculation unit, 25 received signal correction Unit, 26 Radar signal processing unit, 27 Transmission signal correction unit, 28 Transmission signal generation unit, 40 shape model, 100, 100a, 101, 102 point group, 200 Second estimation surface, 201, 201a boundary, 300 First Interface, 301 second interface, 302 processing circuit, 303 processor, 304 memory.
Claims (8)
複数の前記アンテナの各々のビームパターンを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
複数の前記アンテナの各々に対応して設けられた複数のフィルタ部および複数の演算部と、
複数の前記フィルタ部の各々に対して、各々の前記フィルタ部に対応する前記アンテナの形状を表す形状モデルを入力する形状モデル入力部とを有し、
複数の前記フィルタ部の各々は、
多数の3次元座標の測定点である点群から、前記形状モデル入力部によって入力された形状モデルを含む領域で測定された点群を抽出し、
複数の前記演算部の各々は、
形状モデルが表す前記アンテナの形状を構成する面部に対し、当該アンテナに対応する前記フィルタ部によって抽出された点群から引いた垂線に基づいて、点群と面部との対応関係を示す第1の対応データを算出し、
前記第1の対応データに基づいて、面部に対応する点群を含む推定面を算出して正否を判定し、
正しいと判定された前記推定面の境界を算出して外側に拡大し、
外側に拡大された前記境界で決まる面に含まれる点群と面部との対応関係を示す第2の対応データを算出し、
前記第2の対応データに基づいて形状モデルと点群とのフィッティングを行うこと
を特徴とするレーダ装置。With multiple antennas
A control device for controlling each beam pattern of the plurality of antennas is provided.
The control device is
A plurality of filter units and a plurality of arithmetic units provided corresponding to each of the plurality of antennas,
Each of the plurality of filter units has a shape model input unit for inputting a shape model representing the shape of the antenna corresponding to each of the filter units.
Each of the plurality of filter units
From the point cloud which is the measurement point of a large number of three-dimensional coordinates, the point cloud measured in the region including the shape model input by the shape model input unit is extracted.
Each of the plurality of arithmetic units
A first method showing the correspondence between the point cloud and the surface portion based on the perpendicular line drawn from the point cloud extracted by the filter unit corresponding to the antenna with respect to the surface portion forming the shape of the antenna represented by the shape model. Calculate the corresponding data and
Based on the first correspondence data, an estimated surface including a point cloud corresponding to the surface portion is calculated to determine the correctness.
Calculate the boundary of the estimated surface determined to be correct and expand it outward.
A second correspondence data showing the correspondence relationship between the point cloud and the face portion included in the face determined by the boundary enlarged to the outside is calculated, and the second correspondence data is calculated.
A radar device characterized by fitting a shape model and a point cloud based on the second corresponding data.
前記演算部による形状モデルと点群とのフィッティング結果に基づいて、当該演算部に対応する前記アンテナの駆動量を算出し、算出された駆動量を前記駆動部に設定する駆動量算出部を備えたこと
を特徴とする請求項1記載のレーダ装置。Each of the plurality of antennas has a drive unit that drives the antenna to change its position and orientation.
A drive amount calculation unit is provided that calculates the drive amount of the antenna corresponding to the calculation unit based on the fitting result of the shape model and the point cloud by the calculation unit and sets the calculated drive amount in the drive unit. The radar device according to claim 1, wherein the radar device is characterized by the above.
複数の前記フィルタ部の各々は、
前記位置姿勢設定部から設定された前記アンテナの大まかな位置および姿勢に基づいて、多数の3次元座標の測定点である点群から、前記形状モデル入力部から入力された形状モデルを含む領域で測定された点群を抽出すること
を特徴とする請求項1記載のレーダ装置。A position / orientation setting unit for setting a rough position and orientation of the antenna corresponding to the filter unit is provided for each of the plurality of filter units.
Each of the plurality of filter units
Based on the rough position and orientation of the antenna set by the position / orientation setting unit, in a region including a shape model input from the shape model input unit from a point cloud which is a measurement point of a large number of three-dimensional coordinates. The radar device according to claim 1, wherein the measured point cloud is extracted.
前記アンテナの大まかな位置を測定する位置測定部と、
前記アンテナの大まかな姿勢を測定する姿勢測定部とを有し、
前記位置姿勢設定部は、前記位置測定部によって測定された前記アンテナの大まかな位置を入力し、前記姿勢測定部によって測定された前記アンテナの大まかな姿勢を入力し、入力された前記アンテナの大まかな位置および姿勢を前記フィルタ部に設定すること
を特徴とする請求項3記載のレーダ装置。Each of the plurality of antennas
A position measuring unit that measures the rough position of the antenna,
It has a posture measuring unit that measures the rough posture of the antenna.
The position / orientation setting unit inputs the rough position of the antenna measured by the position measuring unit, inputs the rough posture of the antenna measured by the posture measuring unit, and inputs the rough posture of the antenna. The radar device according to claim 3, wherein a different position and posture are set in the filter unit.
前記受信信号修正部によって修正された受信信号に基づいて目標を観測するレーダ信号処理部と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。A reception signal correction unit that corrects the reception signal received by the antenna based on the fitting result of the shape model and the point cloud by the calculation unit.
A radar signal processing unit that observes a target based on the received signal corrected by the received signal correction unit, and
The radar device according to claim 1, wherein the radar device is provided.
前記演算部による形状モデルと点群とのフィッティング結果に基づいて、前記送信信号生成部によって生成された送信信号を修正する送信信号修正部と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。A transmission signal generator that generates a transmission signal transmitted by the antenna,
A transmission signal correction unit that corrects the transmission signal generated by the transmission signal generation unit based on the fitting result of the shape model and the point cloud by the calculation unit.
The radar device according to claim 1, wherein the radar device is provided.
前記受信信号修正部によって修正された受信信号に基づいて目標を観測するレーダ信号処理部と、
前記アンテナによって送信される送信信号を生成する送信信号生成部と、
前記演算部による形状モデルと点群とのフィッティング結果に基づいて、前記送信信号生成部によって生成された送信信号を修正する送信信号修正部と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。A reception signal correction unit that corrects the reception signal received by the antenna based on the fitting result of the shape model and the point cloud by the calculation unit.
A radar signal processing unit that observes a target based on the received signal corrected by the received signal correction unit, and
A transmission signal generator that generates a transmission signal transmitted by the antenna,
A transmission signal correction unit that corrects the transmission signal generated by the transmission signal generation unit based on the fitting result of the shape model and the point cloud by the calculation unit.
The radar device according to claim 1, wherein the radar device is provided.
複数の前記アンテナの各々のビームパターンを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置が、
複数の前記アンテナの各々に対応して設けられた複数のフィルタ部および複数の演算部と、
複数の前記フィルタ部の各々に対して、各々の前記フィルタ部に対応する前記アンテナの形状を表す形状モデルを入力する形状モデル入力部とを有し、
複数の前記フィルタ部の各々は、
多数の3次元座標の測定点である点群から、前記形状モデル入力部によって入力された形状モデルを含む領域で測定された点群を抽出するレーダ装置の位置姿勢計測方法であって、
複数の前記演算部の各々が、
形状モデルが表す前記アンテナの形状を構成する面部に対し、当該アンテナに対応する前記フィルタ部によって抽出された点群から引いた垂線に基づいて、点群と面部との対応関係を示す第1の対応データを算出するステップと、
前記第1の対応データに基づいて、面部に対応する点群を含む推定面を算出して正否を判定するステップと、
正しいと判定された前記推定面の境界を算出して外側に拡大するステップと、
外側に拡大された前記境界で決まる面に含まれる点群と面部との対応関係を示す第2の対応データを算出するステップと、
前記第2の対応データに基づいて形状モデルと点群とのフィッティングを行うステップと、
を備えたことを特徴とする位置姿勢計測方法。With multiple antennas
A control device for controlling each beam pattern of the plurality of antennas is provided.
The control device
A plurality of filter units and a plurality of arithmetic units provided corresponding to each of the plurality of antennas,
Each of the plurality of filter units has a shape model input unit for inputting a shape model representing the shape of the antenna corresponding to each of the filter units.
Each of the plurality of filter units
It is a position / orientation measurement method of a radar device that extracts a point cloud measured in a region including a shape model input by the shape model input unit from a point cloud which is a measurement point of a large number of three-dimensional coordinates.
Each of the plurality of arithmetic units
A first method showing the correspondence between the point cloud and the surface portion based on the perpendicular line drawn from the point cloud extracted by the filter unit corresponding to the antenna with respect to the surface portion forming the shape of the antenna represented by the shape model. Steps to calculate the corresponding data and
Based on the first correspondence data, a step of calculating an estimated surface including a point cloud corresponding to the surface portion and determining correctness
The step of calculating the boundary of the estimated surface determined to be correct and expanding it to the outside,
A step of calculating a second correspondence data showing the correspondence relationship between the point cloud and the face portion included in the face determined by the boundary enlarged to the outside, and
The step of fitting the shape model and the point cloud based on the second corresponding data, and
A position / posture measurement method characterized by being equipped with.
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