JPWO2021001987A1 - 移動体測位装置および移動体測位システム - Google Patents

Abstract

移動体の位置を精度よく補正することができる移動体測位装置を提供する。移動体測位装置は、建築物に設けられたカメラの撮影範囲の内部における複数の位置に移動体を誘導する誘導制御部と、前記誘導制御部が移動体を誘導し、当該移動体が前記複数の位置にそれぞれに到達した際の前記カメラの画像に基づいて、当該移動体に設けられたマーカーの複数の絶対位置情報を算出する絶対位置算出部と、前記絶対位置算出部により算出された複数の絶対位置情報に基づいて、当該移動体に対する移動補正値を算出する移動補正値算出部と、を備えた。

Description

この発明は、移動体測位装置および移動体測位システムに関する。

特許文献１は、移動体測位装置を開示する。当該移動体測位装置によれば、移動体の位置を算出し得る。

日本特開２０１０−２８８１１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の移動体測位装置は、移動体の位置を算出する際に移動体の速度を用いる。このため、移動体の位置の誤差が大きくなることもある。

この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、移動体の位置を精度よく補正することができる移動体測位装置および移動体測位システムを提供することである。

この発明に係る移動体測位装置は、建築物に設けられたカメラの撮影範囲の内部における複数の位置に移動体を誘導する誘導制御部と、前記誘導制御部が移動体を誘導し、当該移動体が前記複数の位置にそれぞれに到達した際の前記カメラの画像に基づいて、当該移動体に設けられたマーカーの複数の絶対位置情報を算出する絶対位置算出部と、前記絶対位置算出部により算出された複数の絶対位置情報に基づいて、当該移動体に対する移動補正値を算出する移動補正値算出部と、を備えた。

この発明に係る移動体測位システムは、建築物に設けられたカメラと、前記カメラの撮影範囲の内部における複数の位置に移動体を誘導し、当該移動体が前記複数の位置にそれぞれに到達した際の前記カメラの画像に基づいて、当該移動体に設けられたマーカーの複数の絶対位置情報を算出し、複数の絶対位置情報に基づいて、当該移動体に対する移動補正値を算出する前記移動体測位装置と、を備えた。

この発明によれば、移動体測位装置は、カメラの画像における複数の絶対位置情報に基づいて、移動体に対する移動補正値を算出する。このため、移動体の位置を精度よく補正することができる。

実施の形態１における移動体測位システムの構成図である。 実施の形態１における移動体測位システムにおいて算出される移動補正値を説明するための図である。 実施の形態１における移動体測位システムによる移動体の制御の第１例を説明するためのシーケンス図である。 実施の形態１における移動体測位システムによる移動体の制御の第２例を説明するためのシーケンス図である。 実施の形態１における移動体測位システムによる移動体の制御の第３例を説明するためのシーケンス図である。 実施の形態１における移動体測位システムの移動体測位装置のハードウェア構成図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１は実施の形態１における移動体測位システムの構成図である。

図１において、移動体１は、自律移動し得るように設けられる。マーカー２は、移動体１の上面に設けられる。例えば、マーカー２は、二次元バーコードである。

移動体測位システムは、少なくとも一つのカメラ３と移動体測位装置４と通信装置５とを備える。

例えば、カメラ３は、建築物の天井に設けられる。

移動体測位装置４は、記憶部４ａと誘導制御部４ｂと移動体位置管理部４ｃと画像処理部４ｄと識別情報読取部４ｅと絶対位置算出部４ｆとマーカー追跡部４ｇと移動補正値算出部４ｈと移動予測部４ｉとを備える。

記憶部４ａは、移動体１の制御に必要な情報を記憶する。

誘導制御部４ｂは、カメラ３の撮影範囲の内部における複数の位置に移動体１を誘導する。例えば、誘導制御部４ｂは、カメラ３の撮影範囲の内部における第１位置Ａと第２位置Ｂとに移動体１を誘導する。

移動体位置管理部４ｃは、誘導制御部４ｂによる移動体１の誘導情報に基づいて当該移動体１が前記カメラ３の撮影範囲に近づいた際にカメラ３を起動し、カメラ３の画像からマーカー２を検出しなくなった際にカメラ３を停止する。

画像処理部４ｄは、誘導制御部４ｂによる誘導情報に基づいて当該移動体１のカメラ３の撮影範囲への進入方向を予測し、カメラ３の画像において当該進入方向の部分において当該移動体１のマーカー２を検出する際の処理を行う。

識別情報読取部４ｅは、マーカー２の画像から識別情報を読み取る。

絶対位置算出部４ｆは、誘導制御部４ｂが移動体１を誘導し、当該移動体１が複数の位置にそれぞれに到達した際のカメラ３の画像に基づいて、当該移動体１に設けられたマーカー２の複数の絶対位置情報を算出する。絶対位置算出部４ｆは、カメラ３の建築物に対する絶対位置座標に対してマーカー２のカメラ３の画像の内部における相対位置座標を加えることで、当該マーカー２の前記建築物に対する絶対位置情報を算出する。

マーカー追跡部４ｇは、カメラ３の画像から当該移動体１に設けられたマーカー２の位置を追跡する。

移動補正値算出部４ｈは、絶対位置算出部４ｆにより算出された複数の絶対位置情報に基づいて、当該移動体１に対する移動補正値を算出する。

移動予測部４ｉは、マーカー追跡部により追従された軌跡と絶対位置算出部４ｆにより算出された絶対位置座標とに基づいて当該マーカー２の移動方向を予測する。移動予測部４ｉは、当該移動体１が禁止領域または障害物に向かって進んでいると予測した場合は、当該移動体１に停止指令を通知する。なお、移動予測部４ｉは、外部システムにアラートを通知してもよいし、当該移動体１への停止指令の通知と外部システムへのアラートの通知とを同時に実施してもよい。

なお、通信装置５は、移動体１と移動体測位装置４との間の通信を中継する。通信装置５は、カメラ３と移動体測位装置４との間の通信を中継する。

次に、図２を用いて、移動補正値を説明する。
図２は実施の形態１における移動体測位システムにおいて算出される移動補正値を説明するための図である。

図２に示されるように、カメラ３の画像の内部において、平面座標は、第１位置を原点として設定される。平面座標において、ｘ軸とｙ軸とは、互いに直交する。相対ベクトルは、第１位置と第２位置との距離およびｘ軸に対する第２位置の方向の角度で定義される。

移動補正値算出部４ｈは、当該距離と当該角度と第1位置における絶対位置ないし第２位置における絶対位置、もしくは双方の絶対位置との情報を移動補正値として移動体１に向けて送信する。

次に、図３を用いて、移動体測位システムによる移動体１の制御の第１例を説明する。
図３は実施の形態１における移動体測位システムによる移動体の制御の第１例を説明するためのシーケンス図である。

図３に示されるように、ステップＳ１では、移動体測位装置４は、移動体１の移動経路を指定する。ステップＳ１の後、移動体測位装置４は、移動経路の情報を移動体１に通知する。

ステップＳ２では、移動体１は、移動体測位装置４からの移動経路の情報に基づいて移動を開始する。ステップＳ２の後、移動体１は、位置情報を定期的に移動体測位装置４に通知する。なお、移動体１は、位置情報を不定期で移動体測位装置４に通知してもよいし、位置情報を移動体測位装置４に通知しなくてもよい。

移動体測位装置４は、移動体１の移動経路の情報に基づいて、起動指令の情報と移動体１の到来方向の情報とをカメラ３に通知する。なお、移動体１から当該移動体１の位置情報が通知される場合は、移動体１から通知された位置情報も併せて、起動指令の情報と移動体１の到来方向の情報とをカメラ３に通知してもよい。

ステップＳ３では、カメラ３は、移動体測位装置４からの起動指令の情報に基づいて起動する。

ステップＳ４では、移動体１は、カメラ３の撮影範囲において第１位置に到着する。その後、移動体１は、停止情報を移動体測位装置４に通知する。なお、移動体１は、停止情報に加えて位置情報を移動体測位装置４に通知してもよい。

移動体測位装置４は、移動体１からの停止情報に基づいて撮影指令の情報をカメラ３に通知する。なお、移動体１からの停止情報と位置情報とに基づいて撮影指令の情報をカメラ３に通知してもよい。

ステップＳ５では、カメラ３は、移動体測位装置４からの撮影指令に基づいて１ショットだけ撮影する。その後、カメラ３は、撮影した画像の情報を移動体測位装置４に向けて送信する。

ステップＳ６では、移動体測位装置４は、カメラ３からの画像の情報に基づいて、マーカー２を検知する。その後、ステップＳ７では、移動体測位装置４は、在不在判定を行う。その後、ステップＳ８では、移動体測位装置４は、マーカー２の絶対位置を算出する。その後、移動体測位装置４は、第２位置への移動開始指令の情報を移動体１に通知する。

ステップＳ９では、移動体１は、移動体測位装置４からの移動開始指令に基づいて第２位置に到着する。その後、移動体１は、停止情報を移動体測位装置４に通知する。なお、移動体１は、停止情報に加えて位置情報を移動体測位装置４に通知してもよい。

移動体測位装置４は、移動体１からの停止情報に基づいて撮影指令の情報をカメラ３に通知する。なお、移動体１からの停止情報と位置情報とに基づいて撮影指令の情報をカメラ３に通知してもよい。

ステップＳ１０では、カメラ３は、移動体測位装置４からの撮影指令に基づいて１ショットだけ撮影する。その後、カメラ３は、撮影した画像の情報を移動体測位装置４に向けて送信する。

ステップＳ１１では、移動体測位装置４は、カメラ３からの画像の情報に基づいて、マーカー２を検知する。その後、ステップＳ１２では、移動体測位装置４は、在不在判定を行う。その後、ステップＳ１３では、移動体測位装置４は、マーカー２の絶対位置を算出する。その後、ステップＳ１４では、移動体測位装置４は、移動補正値を算出する。その後、移動体測位装置４は、移動補正値の情報を移動体１に通知する。

ステップＳ１５では、移動体１は、移動補正を行う。その後、移動体１は、位置情報を定期的に移動体測位装置４に通知する。なお、移動体１は、位置情報を不定期で移動体測位装置４に通知してもよいし、位置情報を移動体測位装置４に通知しなくてもよい。

ステップＳ１６では、移動体測位装置４は、マーカー２がカメラ３の撮影範囲の外部に移動したこと検知する。その後、移動体測位装置４は、停止指令の情報を通知する。なお、移動体１の移動経路の情報に基づいて、停止指令の情報を通知してもよい。

ステップＳ１７では、カメラ３は、移動体測位装置４からの停止指令に基づいて停止する。

次に、図４を用いて、移動体測位システムによる移動体１の制御の第２例を説明する。
図４は実施の形態１における移動体測位システムによる移動体の制御の第２例を説明するためのシーケンス図である。なお、図３と同一又は相当部分には同一のステップ番号が付される。当該部分の説明は省略される。

図４に示されるように、ステップＳ２１では、カメラ３は、起動後に撮影を続ける。この際、ステップＳ２２では、移動体測位装置４は、マーカー２の検知と絶対位置の算出とを続けてマーカー２を追跡する。移動体測位装置４は、マーカー２の追跡結果に応じて移動体１の制御を補助する情報を通知する。なお、移動体測位装置４は、マーカー２の追跡結果に応じて移動体１を直接的に制御してもよい。

次に、図５を用いて、移動体測位システムによる移動体１の制御の第３例を説明する。
図５は実施の形態１における移動体測位システムによる移動体の制御の第３例を説明するためのシーケンス図である。

図５に示されるように、ステップＳ３１では、カメラ３は、起動する。その後、ステップＳ３２では、カメラ３は、撮影する。その後、カメラ３は、撮影した画像の情報を移動体測位装置４に送信する。

ステップＳ３３では、移動体測位装置４は、カメラ３の画像からマーカー２を検知する。その後、ステップＳ３４では、移動体測位装置４は、マーカー２の絶対位置を算出する。その後、ステップＳ３５では、移動体測位装置４は、識別情報の登録、照合、発行、承認等の処理を行う。その後、移動体測位装置４は、カメラ３の画角内の別の位置への移動指令を通知する。

ステップＳ３６では、移動体１は、停止位置に到着する。その後、移動体１は、その後、移動体１は、停止情報を移動体測位装置４に通知する。なお、移動体１は、停止情報に加えて位置情報を移動体測位装置４に通知してもよい。

移動体測位装置４は、移動体１からの停止情報に基づいてカメラ３に画像の送信指令の情報を通知する。なお、移動体１からの停止情報と位置情報とに基づいて撮影指令の情報をカメラ３に通知してもよい。

カメラ３は、移動体測位装置４からの送信指令に基づいて画像の情報を送信する。

ステップＳ３７では、移動体測位装置４は、カメラ３からの画像の情報に基づいて、マーカー２を検知する。その後、ステップＳ３８では、移動体測位装置４は、マーカー２の絶対位置を算出する。その後、ステップＳ３９では、移動体測位装置４は、移動体１の初期位置を登録する。その後、ステップＳ４０では、移動体測位装置４は、移動体１の初期認証および再認証を完了する。

以上で説明した実施の形態１によれば、移動体測位装置４は、カメラ３の画像における複数の絶対位置情報に基づいて、移動体１に対する移動補正値を算出する。このため、移動体１の位置を精度よく補正することができる。

また、移動体測位装置４は、マーカー２の建築物に対する絶対位置情報を算出する。このため、移動体１の位置を正確に把握することができる。

なお、記憶部４ａにおいて、識別情報読取部４ｅにより読み取られた識別情報と絶対位置算出部４ｆにより算出された絶対位置情報とを関連付けて記憶すればよい。この場合、複数の移動体１を同時に制御する場合でも、複数の移動体１の位置を正確に把握することができる。

また、移動体１において、カメラ３が検知できる部位に複数のマーカー２を設けてもよい。例えば、移動体１の上面の前部側と後部側とにそれぞれマーカー２を設けてもよい。この場合、エレベーター等の出入口の付近に設けられたカメラ３の画像において、出入口を通過する前後で移動体１を識別することができる。

また、移動体測位装置４は、当該移動体１が禁止領域または障害物に向かって進んでいると予測した場合は、当該移動体１に停止指令を通知する。このため、移動体１を安全に制御することができる。

また、カメラ３は、移動体測位装置４からの撮影指令に基づいて１ショットだけ撮影する。このため、カメラ３の消費電力を抑制することができる。

また、移動体測位装置４は、カメラ３の画像において移動体１の進入方向の部分において当該移動体１のマーカー２を検出する際の処理を行う。このため、マーカー２を効率よく検出することができる。

また、移動体測位装置４は、マーカー２から読み取った識別情報に基づいて移動体１を管理する。このため、例えば、建築物の出入口の外側または出入口付近の内側にカメラ３を設ければ、建築物のセキュリティを維持しつつ、移動体１を利用することができる。また別の例では、障害物のない広い場所または特徴量の少ない場所にカメラ３を設ければ、前述の場所において移動体１が自己位置を見失った場合に、建築物に対する移動体１の絶対位置を移動体１に教示できるため、移動体１の自律移動再開が容易となる。

なお、図３のステップＳ２の後、移動体１は、位置情報を定期的に移動体測位装置４に通知しなくてもよい。例えば、自律走行可能な移動体１の位置精度は高い。この場合、移動体測位装置４は、移動体１の位置を把握するために通知を求める。移動体１が自己位置を見失った場合等の緊急時において、移動体測位装置４は、移動体１を誘導する。これに対し、自律走行に条件がある移動体１の位置精度は低い。例えば、数ｍしか自律走行できない移動体１の位置精度は低い。この場合、移動体１の位置を把握できないこともある。このため、移動体測位装置４は、移動体を積極的に誘導する。

次に、図６を用いて、移動体測位装置４の例を説明する。
図６は実施の形態１における移動体測位システムの移動体測位装置のハードウェア構成図である。

移動体測位装置４の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える。

処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える場合、移動体測位装置４の各機能は、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で実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、少なくとも１つのメモリ１００ｂ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、移動体測位装置４の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１００ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、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等である。

処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える場合、処理回路は、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、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、移動体測位装置４の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、移動体測位装置４の各機能は、まとめて処理回路で実現される。

移動体測位装置４の各機能について、一部を専用のハードウェア２００で実現し、他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、画像処理部４ｄの機能については専用のハードウェア２００としての処理回路で実現し、画像処理部４ｄの機能以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ１００ａが少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。

このように、処理回路は、ハードウェア２００、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で移動体測位装置４の各機能を実現する。

以上のように、この発明に係るエレベーターの監視装置は、システムに利用できる。

１ 移動体、 ２ マーカー、 ３ カメラ、 ４ 移動体測位装置、 ４ａ 記憶部、 ４ｂ 誘導制御部、 ４ｃ 移動体位置管理部、 ４ｄ 画像処理部、 ４ｅ 識別情報読取部、 ４ｆ 絶対位置算出部、 ４ｇ マーカー追跡部、 ４ｈ 移動補正値算出部、 ４ｉ 移動予測部、 ５ 通信装置、 １００ａ プロセッサ、 １００ｂ メモリ、 ２００ ハードウェア

Claims (8)

1. 建築物に設けられたカメラの撮影範囲の内部における複数の位置に移動体を誘導する誘導制御部と、
   前記誘導制御部が移動体を誘導し、当該移動体が前記複数の位置にそれぞれに到達した際の前記カメラの画像に基づいて、当該移動体に設けられたマーカーの複数の絶対位置情報を算出する絶対位置算出部と、
   前記絶対位置算出部により算出された複数の絶対位置情報に基づいて、当該移動体に対する移動補正値を算出する移動補正値算出部と、
   を備えた移動体測位装置。
2. 前記絶対位置算出部は、前記カメラの前記建築物に対する絶対位置座標に対して前記移動体に設けられたマーカーの前記カメラの画像の内部における相対位置座標を加えることで、当該マーカーの前記建築物に対する絶対位置情報を算出する請求項１に記載の移動体測位装置。
3. 前記マーカーから識別情報を読み取る識別情報読取部と、
   前記識別情報読取部により読み取られた識別情報と前記絶対位置算出部により算出された絶対位置情報とを関連付けて記憶する記憶部と、
   を備えた請求項２に記載の移動体測位装置。
4. 前記カメラの画像から前記移動体に設けられたマーカーの位置の軌跡を追跡するマーカー追跡部と、
   前記マーカー追跡部により追従された軌跡と前記絶対位置算出部により算出された絶対位置座標とに基づいて当該マーカーの移動方向を予測し、当該移動体が禁止領域または障害物に向かって進んでいると予測した場合は、当該移動体に停止指令を通知する移動予測部と、
   を備えた請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の移動体測位装置。
5. 前記誘導制御部による移動体の誘導情報に基づいて当該移動体が前記カメラの撮影範囲に近づいた際に前記カメラを起動し、前記カメラの画像から前記マーカーを検出しなくなった際に前記カメラを停止する移動体位置管理部、
   を備えた請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の移動体測位装置。
6. 前記誘導制御部による誘導情報に基づいて当該移動体の前記カメラの撮影範囲への進入方向を予測し、前記カメラの画像において当該進入方向の部分において当該移動体のマーカーを検出する際の処理を行う画像処理部、
   を備えた請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の移動体測位装置。
7. 前記建築物の出入口付近に設けられたカメラが移動体のマーカーから識別情報を読み取った際に当該識別情報および絶対位置情報に基づいて当該移動体を管理する移動体位置管理部、
   を備えた請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の移動体測位装置。
8. 建築物に設けられたカメラと、
   前記カメラの撮影範囲の内部における複数の位置に移動体を誘導し、当該移動体が前記複数の位置にそれぞれに到達した際の前記カメラの画像に基づいて、当該移動体に設けられたマーカーの複数の絶対位置情報を算出し、複数の絶対位置情報に基づいて、当該移動体に対する移動補正値を算出する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の移動体測位装置と、
   を備えた移動体測位システム。

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