WO2020179459A1 - 地図作成装置、地図作成方法、及びプログラム - Google Patents

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WO2020179459A1
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moving body
space
environment
moving
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PCT/JP2020/006649
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辰吾 鶴見
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ソニー株式会社
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    • G09B29/003—Maps
    • G09B29/004—Map manufacture or repair; Tear or ink or water resistant maps; Long-life maps

Definitions

  • the present disclosure relates to a map creation device, a map creation method, and a program.
  • a movement plan is created by creating an environment map that reflects information about the surrounding environment and detecting the movable area and obstacle area. Therefore, in order to more efficiently create a highly accurate movement plan, a technique for more efficiently creating an environmental map is being studied.
  • Patent Document 1 in order to efficiently use limited calculation resources and memory resources such as a robot device, an environment map represented by an occupied grid map (occupancy grid map) is held. And techniques for reducing renewal costs are disclosed.
  • Patent Document 1 it is possible to create an environment map in a limited range around the moving body.
  • a new and improved map creation device capable of creating an environment map in a wider range suitable for a movement plan while suppressing an increase in memory consumption and processing load. Propose a program.
  • a position in a map that sets the position coordinates of a moving body or an environment based on information about the moving body or the environment on a map space in which the boundary defining the space is connected to the boundary on the opposite side of the boundary.
  • a map creation device comprising: a control unit; and a sensing reflection unit that creates an environmental map corresponding to the environment around the mobile object by reflecting the environmental information sensed by the mobile object in the map space.
  • a computing device is arranged on a map space in which one boundary that defines a space is connected to another boundary on the opposite side of the one boundary, and the moving body based on information about the moving body or the environment. Setting the position coordinates of the, and by reflecting the environment information sensed by the mobile body in the map space, to create an environment map corresponding to the environment around the mobile body, A mapping method is provided.
  • a computer is placed on a map space in which one boundary defining a space is connected to another boundary on the opposite side of the one boundary, and the moving body or the moving body is based on information about the environment.
  • a program is provided to function as.
  • a map creation apparatus creates an environment map that reflects environment information around a moving body using an occupied grid map (occupancy grid map).
  • an occupied grid map occupancy grid map
  • the occupancy grid map is an example of a technique for detecting a movable area and an obstacle area of a moving body. Specifically, the occupancy grid map divides the space into square-shaped grids, and sets the occupancy probability of the object for each grid based on the sensing result from the moving object, thereby allowing the movable free area and obstacles. It is a technology to detect the occupied area where an object exists.
  • the occupancy grid map can be created, for example, according to the flow shown in FIG.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a flow for creating an occupied grid map. According to the flow shown in FIG. 14, first, a map space in which the environment around the moving body is represented by a square-shaped grid is set around the moving body (S10).
  • the sensor model of the distance sensor that observes the environment around the moving body is defined (S20). This is because the distance sensor that observes the environment around the moving body has different characteristics of the observation result depending on the distance sensing method. For example, in a distance sensor using a stereo camera, the error included in the observation result increases as the distance to the object increases. Therefore, by defining a sensor model according to the distance sensor to be used, the accuracy and reliability of the created environment map can be improved.
  • the environment around the moving body is observed (sensing) (S30), and the sensing result is reflected in the map space (S40).
  • an occupancy probability representing the existence probability of an object in the grid is set for each grid, and the occupancy probability of the grid in which the object is included is increased based on the observed distance information between the moving body and the object.
  • the grid between the moving body and the object does not include the object, and thus reduces the occupation probability.
  • the occupancy probability of each grid is updated (S50).
  • the occupancy probability of the grid including the object gradually increases, and the occupancy probability of the grid not including the object gradually decreases.
  • the grid whose occupancy probability is higher than the threshold for determining the obstacle region is the obstacle region.
  • a grid whose occupancy probability is lower than the threshold value for determining the movable area can be determined as the movable area.
  • step S30 By repeating the above-described operations of step S30 to step S50 until the mobile body is shut down, the mobile body creates an environment map that reflects the surrounding environment information, and creates a movement plan based on the created environment map. can do.
  • the world coordinate system fixed is a coordinate system in which the coordinate system of the occupied grid map is fixed to the environment.
  • an occupancy grid map can be created by reflecting each sensing result observed from the mobile body in the map space in consideration of the position/orientation of the mobile body.
  • an occupied grid map can be created by mapping the coordinates of a moving body to the map space of the world coordinate system and further adding the observation results from the moving body to the map space.
  • the fixed aircraft coordinate system is a coordinate system in which the coordinate system of the occupied grid map is fixed with respect to the position/orientation of the moving body.
  • the information of the past occupied grid map is coordinate-transformed and reflected in the map space according to changes in the position/orientation of the moving body, and the sensing results observed from the moving body are further reflected in the map space.
  • an occupied grid map is created by inversely transforming the occupied grid map in the machine coordinate system one hour before according to the change in the position of the moving body, and adding the current observation result to the occupied grid map after the inverse transformation. can do.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating a method of updating information in the occupied grid map.
  • a ring buffer is a buffer in which, when information is written beyond the end by connecting both ends of a linear buffer, the information beyond the end is returned to the start and written. That is, in the map space G, one boundary is a space connected to the other boundary on the opposite side.
  • the map space When the map space is not the ring buffer (upper side facing FIG. 15), it is set as an unobserved unknown region in front of the grid in the front row in the moving direction of the moving body as the moving body moves.
  • the environment map can be updated by adding one row of the grid gFW and deleting one row of the last row of the grid gBW in the direction opposite to the moving direction of the moving body. Thereby, even when the mobile body moves, it is possible to create an environment map corresponding to the environment around the mobile body.
  • the last row grid gBW in the opposite direction to the moving direction of the moving body is an unobserved unknown region as the moving body moves.
  • the environment map can be updated by resetting to. That is, in the ring buffer, the grid ahead of the grid in the front row in the moving direction of the moving body is the grid gBW in the last row in the direction opposite to the moving direction of the moving body. Therefore, by reusing the grid gBW in the last column, which is considered to be infrequently used, as the grid of the unknown area added with the movement of the moving body, it is possible to reduce the memory consumption by the map space G. ..
  • the range of the environment map created is only the range around the moving body. In such a case, it is difficult for the moving body to create a movement plan for moving a long distance. Further, when the moving body moves at high speed, there is a possibility that the moving body may be delayed in finding an obstacle.
  • the moving body is a flying body such as a drone
  • the occupied grid map and the moving plan of the moving body are three-dimensional
  • the complexity of the moving plan and the amount of information of the occupied grid map increase dramatically.
  • Memory consumption and processing load will also increase dramatically. Therefore, in such a case, it is more important to suppress the memory consumption and the processing load in creating the environment map and the movement plan.
  • the technology according to the present disclosure has been conceived by the present inventors based on the above circumstances.
  • the technology according to the present disclosure which makes it possible to create a wider range of environmental maps suitable for a movement plan while suppressing an increase in memory consumption and processing load, will be described in detail.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an internal configuration of a control device including a map creation device according to this embodiment.
  • the control device 100 creates a movement plan of a moving body based on an environment map created based on the information acquired from the sensor 200, and moves the moving body based on the created movement plan. It is a control device that controls.
  • the control device 100 includes, for example, a self-position calculation unit 110, a map creation unit 120, an obstacle detection unit 130, a movement planning unit 140, a behavior planning unit 150, and a behavior control unit 160.
  • the self-position calculation unit 110 calculates the position / posture of the moving body based on the information acquired from the sensor 200 mounted on the moving body. Specifically, the self-position calculation unit 110 first acquires image information captured by the image sensor 210 such as an RGB camera or a gray scale camera mounted on a moving body, and further, an acceleration sensor, a gyro sensor, Alternatively, information regarding the position/orientation of the moving body is acquired from an IMU (Internal Measurement Unit) 220 including a magnetic sensor and the like. Next, the self-position calculation unit 110, based on the image information captured by the moving body and the information on the position/posture of the moving body, the position, posture, speed, angular velocity, etc.
  • IMU Internal Measurement Unit
  • the information related to the parameters of (also called own machine information) is calculated.
  • a method for calculating the position, posture, speed, angular velocity, etc. of the moving body by the self-position calculating unit 110 a known method can be used, and thus detailed description thereof is omitted here.
  • the self-position calculation unit 110 may further acquire information regarding the sensing result from another sensor mounted on the mobile body, if necessary for calculating the position, orientation, speed, angular velocity, etc. of the mobile body. ..
  • the map creating unit 120 corresponds to the map creating apparatus according to the present embodiment, and the distance information of the object acquired from the sensor 200 (specifically, the distance sensor 230) mounted on the moving body and the self-position calculating unit 110.
  • An environment map corresponding to the environment around the moving body is created based on the information of the moving body itself calculated in.
  • the environment map created by the map creation unit 120 is an occupancy grid map with a fixed aircraft coordinate system and a ring buffer, and each grid of the environment map has an occupied area with a high occupation probability, a free area with a low occupation probability, or an unobserved area. It is set in one of the unknown areas.
  • the detailed configuration and operation of the map creation unit 120 will be described later with reference to FIG.
  • the obstacle detection unit 130 detects an obstacle existing in the environment map created by the map creation unit 120. Specifically, the obstacle detection unit 130 detects the presence or absence of an obstacle with respect to the moving body by evaluating each of the occupied area and the free area of the environment map according to the airframe characteristic or the behavior characteristic of the moving body. ..
  • the aircraft characteristics or behavioral characteristics of the moving body can be determined, for example, based on the own machine information of the moving body calculated by the self-position calculation unit 110.
  • the obstacle detection unit 130 can determine that an object having a height that the wheels cannot overcome is an obstacle. Further, when the moving body is a robot device that moves on the legs, the obstacle detection unit 130 can determine that the object at a height that can be stepped on by the legs is not an obstacle. Further, when the moving object is a flying object such as a drone, the obstacle detection unit 130 can determine that an object existing at a position lower than the flightable altitude of the moving object is not an obstacle.
  • the movement planning unit 140 plans a route to the destination of the moving body based on the information of the moving body's own machine and the environmental map created by the map creating unit 120. Specifically, the movement planning unit 140 applies the graph search algorithm such as the Dijkstra method or the A* algorithm to the destination map by applying the Dijkstra method or the A* algorithm to the environment map that is the occupied grid map created by the map creating unit 120. You can plan the optimal route to. At this time, the movement planning unit 140 applies the graph search algorithm after determining the obstacle region and the movable region of the environment map based on the presence or absence of the obstacle detected by the obstacle detection unit 130. You may.
  • the graph search algorithm such as the Dijkstra method or the A* algorithm
  • the action planning unit 150 plans the action of the moving body based on the information about the moving body, the movement plan by the moving planning unit 140, and the information about the obstacle detected by the obstacle detecting unit 130. Specifically, the action planning unit 150 creates an action plan for actions other than the movement of the moving body based on instructions from the user, information on the moving body's own machine, a moving plan, information on obstacles, and the like. For example, the action planning unit 150 may create an action plan including imaging of the environment by the image sensor 210 mounted on the moving body. Further, the action planning unit 150 may create an action plan including loading/unloading of cargo to/from a moving body or getting on/off of a person from/to a moving body.
  • the action control unit 160 controls the actual action of the mobile unit based on the own device information of the mobile unit, the movement plan, and the action plan created by the action planning unit 150. Specifically, the behavior control unit 160 compares the state of the moving body judged from the information of the moving body itself with the state of the moving body planned in the movement plan or the action plan to determine the state of the moving body. Is output to the drive unit (for example, a motor) of the moving body. The behavior control unit 160 may hierarchically generate control commands to be output to the drive unit of the moving body.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the internal configuration of the map creation unit 120.
  • the map creation unit 120 includes a position/orientation update unit 121, a velocity vector acquisition unit 122, a sensor model application unit 123, an in-map position control unit 124, and a sensing reflection unit 125. Be prepared.
  • the position/orientation updating unit 121 calculates the coordinates of the moving body in the environment map based on the information on the position/orientation of the moving body. Specifically, the position/orientation updating unit 121 is based on the past coordinates of the moving body in the environment map, information about the past position/orientation of the moving body, and information about the current position/orientation of the moving body. , Calculate the current coordinates of the moving object on the environment map. That is, the position/posture updating unit 121 calculates the amount of change in the position/posture of the moving body in the past and the present, and calculates the current coordinates of the moving body in the environment map based on the calculated amount of change.
  • the speed vector acquisition unit 122 acquires information about the speed vector of the moving body from the self-position calculation unit 110. Specifically, the velocity vector acquisition unit 122 acquires the velocity vector of the moving body including the moving speed and the moving direction from the self-position calculation unit 110.
  • the sensor model application unit 123 applies the sensor model selected based on the sensing method of the distance sensor 230 to the distance information of the object.
  • FIG. 3A is a graph showing the distance sensing result in the ideal sensor model
  • FIG. 3B is a graph showing the distance sensing result in the stereo camera.
  • the existence probability (Probability) of the object is a sensing result having a pulse-shaped peak at the distance zt. can get. Further, in the ideal sensor model, the error of the sensing result is constant regardless of the distance to the object.
  • the sensor model application unit 123 can improve the reliability of the distance information by correcting the characteristic difference of the sensing result caused by the sensing method of the distance sensor 230. That is, the sensor model application unit 123 can improve the reliability of the distance information by applying the sensor model of the distance sensor 230 to the distance information of the object. According to this, the map creation unit 120 can create an environment map with higher reliability in setting the occupied area and the free area.
  • the in-map position control unit 124 controls the position coordinates of the moving body in the map space based on the coordinates of the moving body in the environment map and the velocity vector of the moving body.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the position control of the moving body in the map space.
  • the in-map position control unit 124 first updates the environment map so that the moving body M is located at the center of the map space G based on the coordinates of the moving body in the environment map. After that, the position control unit 124 in the map moves the coordinates of the moving body M from the center of the map space G based on the velocity vector V of the moving body M. Specifically, the in-map position control unit 124 moves the coordinates of the moving body M from the center of the map space G in the direction opposite to the direction of the velocity vector V of the moving body M (that is, the moving direction of the moving body M). ..
  • the in-map position control unit 124 can widen the range in which the environment map is created in the moving direction of the moving body, so that the movement planning unit 140 can more smoothly create the movement plan. It will be possible.
  • the moving amount SS of the moving body from the center of the map space G may be determined based on the magnitude of the velocity vector V of the moving body, for example.
  • the position control unit 124 in the map may control the movement amount SS from the center of the map space G of the moving body M according to the magnitude of the velocity vector V of the moving body M. That is, the in-map position control unit 124 may control the coordinates of the moving body M such that the moving amount SS from the center of the map space G increases as the velocity vector V of the moving body M increases. ..
  • the in-map position control unit 124 sets the coordinates of the moving body M to the direction of the velocity vector V of the moving body M from the center of the map space G. It may be moved in the opposite direction by a predetermined amount or by an amount according to the magnitude of the velocity vector V of the moving body M.
  • the in-map position control unit 124 may move the coordinates of the moving body from the center of the map space based on the moving plan of the moving body instead of the velocity vector of the moving body. Specifically, the in-map position control unit 124 moves the coordinates of the moving body from the center of the map space in the direction opposite to the direction of the destination (or the arrival point) of the moving body in the moving plan of the moving body. May be good.
  • the amount of movement of the coordinates of the moving body at this time may be, for example, a predetermined amount or an amount based on the magnitude of the moving speed of the moving body. According to this, the in-map position control unit 124 can widen the range in which the environment map is created toward the destination of the moving body, and thus the movement planning unit 140 moves the longer distance or the more complicated movement. It becomes possible to create a plan.
  • the in-map position control unit 124 may move the coordinates of the moving body from the center of the map space based on information about the environment instead of the velocity vector of the moving body. Specifically, the in-map position control unit 124 is located in the opposite direction from the center of the map space to the direction in which the microphone detects the human voice, or in the direction from the direction in which the imaging device detects the human or the obstacle. You may move the coordinates of the moving body to.
  • the amount of movement of the coordinates of the moving body at this time may be, for example, a predetermined amount or an amount based on the magnitude of the moving speed of the moving body.
  • the in-map position control unit 124 can expand the range in which the environment map is created in a direction in which it is highly likely that a person or an obstacle is present and more careful movement is required. Therefore, the in-map position control unit 124 can improve the safety of the movement plan created by the movement planning unit 140.
  • the map creation apparatus can dynamically change the range of the created environment map by moving the position of the moving body in the map space by the in-map position control unit 124. .. According to this, the cartography apparatus according to the present embodiment can create an environment map in a range to be more noticed without increasing memory consumption and processing load.
  • the map creation apparatus collects the position of the moving body and the environment map created at the position from a plurality of moving bodies, and sticks the collected environment maps together to make a larger scale. It is also possible to create an environment map with a fixed world coordinate system.
  • the sensing reflection unit 125 reflects the distance information from the moving body to the object in the map space based on the distance information to which the sensor model is applied and the information about the coordinates/orientation of the moving body in the map space, and thus the environment map. To create.
  • the sensing result can be reflected in the map space by the sensing reflecting unit 125 by using, for example, Bresenham's straight line drawing algorithm or the like.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a method of reflecting distance information in a map space.
  • FIG. 6A is a graph showing an example of an occupancy probability threshold value for determining the grid as an occupied area or a free area
  • FIG. 6B is a graph showing an example of updating the occupancy probability of the grid.
  • the sensing reflection unit 125 updates the occupancy probability of the grid by reflecting the distance information from the sensor So mounted on the moving body to the object Ob in the map space G, and creates the environment map. To do.
  • the sensing reflection unit 125 draws a line segment connecting the sensor So and the object Ob in the map space G based on the distance information from the sensor So to the object Ob. At this time, the sensing reflection unit 125 increases the occupancy probability of the grid gO including the object Ob by a predetermined value, and decreases the occupancy probability of the grid gF including the line segment connecting the sensor So and the object Ob by a predetermined value. On the other hand, the grid gU through which the line segment connecting the sensor So and the object Ob does not pass does not change the occupancy probability as an unobserved unknown region.
  • the sensing reflection unit 125 updates the occupancy probability of each grid by reflecting the distance information to the observed object in the map space to increase or decrease the grid occupancy probability.
  • the occupancy probability of the grid can be increased or decreased by using, for example, a binary Bayes filter algorithm.
  • the occupancy probability at a certain time can be represented by a logarithm. Therefore, the occupancy probabilities can be integrated in time by adding the logarithm of the occupancy probability (LOG_ODDS).
  • the maximum value (MAX) is set to “3.5”
  • the threshold value (TH_OCC) for determining the occupied area is set to “0.85”
  • the free area The threshold value (TH_FREE) to be determined can be set to "-0.4”
  • the minimum value (MIN) can be set to "-2.0”.
  • the initial value (INI) of the logarithm of the occupancy probability is appropriate between the threshold value (0.85) for determining the occupied area and the threshold value (-0.4) for determining the free area based on the sensor model. Value can be set.
  • the occupancy probability of the grid in which the object exists gradually increases, and the maximum value (MAX) exceeds the threshold (TH_OCC) determined as the occupied area. It turns out that it reaches.
  • the occupancy probability of the grid in which the object does not exist gradually decreases to exceed the threshold value (TH_FREE) determined as the free area and reach the minimum value (MIN).
  • the temporary occupation probability increases when the object passes, but the occupation probability decreases after the object passes, and finally, It can be seen that the minimum value (MIN) is reached.
  • the sensing reflection unit 125 can set the occupancy probability for each grid in the map space based on the distance information, and can determine the occupied area and the free area based on the set occupancy probability. Therefore, the sensing reflection unit 125 can create an environment map in which each grid in the map space is divided into an occupied area, a free area, or an unknown area.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a ring buffer in a three-dimensional map space.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating reflection of distance information in a three-dimensional map space.
  • the ring buffer in the three-dimensional map space 3DG one boundary surface is connected to the other boundary surface on the opposite side. Therefore, for example, when the moving object existing at the coordinate Mt advances by 1 in the Y direction at the time t and reaches the coordinate Mt+1 at the time t+1, the grid on the outermost surface in the ⁇ Y direction of the map space 3DG (in the case of three dimensions, the voxel is used). Also referred to as gU), the environment map is updated by resetting gU to an unobserved unknown region. Therefore, the ring buffer can be used in the three-dimensional map space 3DG as in the two-dimensional map space.
  • the sensing reflection unit 125 can reflect the sensing result in the map space 3DG by using Bresenham's straight line drawing algorithm even in the three-dimensional map space 3DG. Specifically, the sensing reflection unit 125 can draw a line segment connecting the sensor So and the objects Ob1 and Ob2 in the map space 3DG based on the distance information from the sensor So to the objects Ob1 and Ob2.
  • the sensing reflection unit 125 increases the occupancy probability of the voxel including the objects Ob1 and Ob2p by a predetermined value, and decreases the occupancy probability of the voxel including the line segment connecting the sensor So and the objects Ob1 and Ob2p by the predetermined value. Can be done. Since the voxel including the object Ob2 exists outside the map space 3DG, instead of the object Ob2, the line segment connecting the sensor So and the object Ob2 and the intersection Ob2p of the side surface of the map space 3DG are used. Was processed. According to this, the sensing result can be reflected in the three-dimensional map space 3DG as in the two-dimensional map space.
  • the map creation unit 120 or the control device 100 including the map creation unit according to the above embodiment can be realized by the cooperation of hardware and software.
  • the map creation unit 120 or the control device 100 can be realized by using a CPU, a ROM, and a RAM as hardware.
  • the CPU functions as an arithmetic processing unit and controls the overall operation of the map creation unit 120 or the control device 100 according to various programs stored in the ROM.
  • the ROM stores programs and arithmetic parameters used by the CPU.
  • the RAM temporarily stores a program used in the execution of the CPU, parameters that appropriately change in the execution, and the like.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the operation flow of the map creation unit 120.
  • the map creation unit 120 first acquires the velocity vector of the moving body (S101), and determines whether or not the magnitude of the velocity vector of the moving body is equal to or larger than a threshold value (S103). .. When the magnitude of the velocity vector is equal to or larger than the threshold value (S103/Yes), the coordinates of the moving body are set by moving in the direction opposite to the direction of the velocity vector from the center of the map space (S105). On the other hand, when the magnitude of the velocity vector is less than the threshold value (S103/No), the coordinates of the moving body are set at the center of the map space (S106). After that, the environment map is created by reflecting the sensing result of the distance information in the map space (S107).
  • the map creation unit 120 can dynamically change the range of the created environment map. According to this, the map creation unit 120 can create an environment map in a range to be more noticed without increasing the memory consumption and the processing load.
  • FIGS. 10A to 10D are explanatory diagrams each showing an example of the correspondence relationship between the environment map created by the modification of the map creating unit 120 and the environment around the moving body.
  • the map space includes a base map space G, and an expansion map space G E.
  • the basic map space G is a map space in which the coordinates of the moving body are set. Specifically, in the basic map space G, the coordinates of the moving body are set to the coordinates moved from the center in the direction opposite to the moving direction of the moving body.
  • extended map space G E is adjacent to the base map space G, or map space provided overlapping.
  • the basic map space G and the extended map space G E function as one ring buffer as a whole.
  • the extended map space G E may be an occupied grid map having the same size as the basic map space G.
  • the direction expansion map space G E provided is controlled on the basis of the information related to the mobile or environment for the base map space G. Note that whether or not to provide the extended map space G E with respect to the basic map space G may be determined based on whether or not the magnitude of the velocity vector of the moving body is equal to or larger than a threshold value.
  • the direction in which the extended map space G E is provided with respect to the basic map space G may be controlled based on the moving direction of the moving body.
  • the extended map space G E is the basic map space G in the direction of the velocity vectors V A to V D. It may be provided adjacent to G.
  • the environment map created in the map space grasps both the objects Ob A and Ob B existing in the moving direction of the moving body M. Therefore, by creating a movement plan using such an environmental map, it is possible to realize smooth movement by the moving body M.
  • the extended map space G E may be provided in front of the basic map space G.
  • the extended map space G E is provided diagonally forward with respect to the basic map space G.
  • the map creation unit 120 it is possible to create an environment map in which the map space is expanded in the direction of a more desired range while suppressing an increase in memory consumption and processing load.
  • the direction of the base map extended to space G map space G E is provided, it may be controlled based on the movement plan of the moving body.
  • the extended map space G E is provided adjacent to or overlapping the basic map space G in the direction of the destination (or the arrival point) in the movement plan of the moving body with respect to the basic map space G. You may be asked.
  • the map creation unit 120 can create an environment map in which the map space is expanded in the direction of a more desired range while suppressing an increase in memory consumption and processing load.
  • the direction of the base map spatial enhancement map space G E relative to G is provided, it may be controlled based on information about the environment.
  • the extended map space G E is different from the basic map space G in the direction in which a human voice is detected by a microphone or the direction in which a human or an obstacle is detected by an imaging device. It may be provided adjacent to or overlapping.
  • the map creation unit 120 can create an environment map in which the map space is expanded in a direction in which a person or an obstacle is likely to be present and more careful movement is required. Therefore, the map creation unit 120 can improve the safety of the movement plan created based on the environment map.
  • the map creation unit 120 can create an environment map capable of creating a smoother movement plan of a moving object while suppressing memory consumption and processing load.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the operation flow of the map creation unit 120 according to this modification.
  • the map creation unit 120 acquires the velocity vector of the moving body (S201). Next, it is determined whether or not the magnitude of the velocity vector of the moving body is equal to or larger than the threshold value (S203). When the magnitude of the velocity vector is equal to or greater than the threshold value (S203 / Yes), the extended map space is further set in the direction of the velocity vector with respect to the basic map space (S209). Subsequently, the coordinates of the moving body are moved and set in the direction opposite to the direction of the velocity vector from the center of the basic map space (S205). After that, the environment map is created by reflecting the sensing result of the distance information on the basic map space and the extended map space (S207).
  • the coordinates of the moving body are set at the center of the basic map space (S206). After that, the environment map is created by reflecting the sensing result of the distance information in the basic map space (S208).
  • the map creation unit 120 can further dynamically change the range of the created environment map. According to this, the map creation unit 120 can create an environment map in a range to be more noticed while suppressing memory consumption and processing load.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating the configuration of the controller that displays the environment map.
  • 13A and 13B are explanatory diagrams showing an example of the display of the environment map.
  • the control device 100 including the map creation device is a control device that controls the operation of the moving body 10.
  • the control device 100 creates an environment map based on the information acquired from the sensor 200, and controls the actuator 400 based on the travel plan created based on the environment map, thereby making Control movement, etc.
  • the moving body 10 may be a flying object such as a drone
  • the actuator 400 may be a motor or the like that rotates a rotor or the like of the flying object.
  • the destination or the like in the movement of the mobile body 10 can be input from the controller 20 via the communication devices 310 and 320 capable of mutually performing wireless communication.
  • the controller 20 is, for example, a transceiver that wirelessly steers the moving body 10, and includes a display device 500 and an input device 600.
  • the input device 600 includes an input mechanism such as a button, a switch, or a lever that allows a user to input information, and an input control circuit that generates an input signal based on the input information and outputs the input signal to the communication device 320.
  • the display device 500 includes a display device such as a liquid crystal display device or an OLED (Organic Light Emitting Diode) display device.
  • the display device 500 can display an environment map created by the control device 100 of the moving body 10. The user can steer the moving body 10 with higher accuracy by visually recognizing the environment map created by the control device 100.
  • the controller 20 includes a display device 500 and an input device 600, and the display device 500 of the controller 20 has a captured image 510 captured by the moving body 10, and The image 520 of the environment map created by the control device 100 may be displayed.
  • the display example of the display device 500 shown in FIG. 13A is a display example when the moving body 10 moves at a low speed. Therefore, in the image 520 of the environment map, the coordinates of the moving body M are set at the center of the map space G, and an environment map that evenly includes the environment around the moving body M is shown. Therefore, only the object Ob A is included in the map space G of the environment map of the image 520. However, referring to the captured image 510, it can be confirmed that the object Ob B, which is not shown in the map space G, exists behind the object Ob A. When the moving body 10 moves at a low speed, the object Ob B is unlikely to affect the movement plan of the moving body 10, and thus the display device 500 displays an environment map that shows the environment around the moving body 10 evenly. You may.
  • the display example of the display device 500 shown in FIG. 13B is a display example when the moving body 10 moves at high speed. Therefore, in the environment map image 520, the coordinates of the moving body M are set to move from the center of the map space G in the direction opposite to the direction of the velocity vector V H , and the environment on the moving direction side of the moving body M is further set. A broadly included environmental map is shown. Therefore, both the object Ob A and the object Ob B confirmed behind the object Ob A in the captured image 510 are included in the map space G of the environment map of the image 520. When the moving body 10 moves at a high speed, the object Ob B is likely to affect the movement plan of the moving body 10, and therefore the display device 500 displays an environment map showing a wider environment of the moving direction of the moving body 10. It may be displayed.
  • the effects described in the present specification are merely explanatory or exemplifying ones, and are not limiting. That is, the technique according to the present disclosure can exert other effects that are apparent to those skilled in the art from the description of the present specification, in addition to or instead of the above effects.
  • an in-map position control unit that sets the position coordinates of the moving body based on information about the moving body or the environment
  • a sensing reflection unit that creates an environmental map corresponding to the environment around the moving body by reflecting the environmental information sensed by the moving body in the map space.
  • the in-map position control unit sets the position coordinates of the moving body to the coordinates moved from the center of the map space in the direction opposite to the moving direction of the moving body or in the direction opposite to the direction of the arrival point of the movement plan.
  • the map creation device according to (2) above.
  • the map space includes a basic map space and an extended map space
  • the in-map position control unit moves the position coordinates of the moving body from the center of the basic map space to coordinates moved in a direction opposite to the moving direction of the moving body or in a direction opposite to the direction of the arrival point of the movement plan.
  • the map space is divided into a grid of a predetermined size,
  • the map creation device (11) The map creation device according to (10), wherein the sensing reflection unit increases the occupancy probability of a grid including each of the objects based on the environment information sensed by the mobile body. (12) When the moving range of the moving body exceeds the grid, the sensing reflection unit updates the environment map by changing the grid on the opposite side of the moving direction of the moving body of the environment map to an unknown area, The map creation device according to (10) or (11) above. (13) The map creating device according to any one of (1) to (12) above, wherein the map space is a ring buffer. (14) The map creation device according to any one of (1) to (13), wherein the orientation of the map space is set such that the orientation of the moving body is fixed with respect to the map space.
  • the map creation device according to any one of (1) to (14), wherein the map space is a three-dimensional space, and the moving body is a flying body.
  • the map-creating device according to any one of (1) to (15), wherein the environmental map is displayed on a transmission / reception device that wirelessly controls the moving body.
  • the transmission / reception device displays an image of the environment captured by the moving body together with the environment map.
  • Moving body 20
  • Controller 100
  • Self-position calculation unit 120
  • Map creation unit 121
  • Position / attitude update unit 122
  • Velocity vector acquisition unit 123
  • Sensor model application unit 124
  • Position control unit in map 125
  • Sensing reflection unit 130
  • Obstacle detection unit 140
  • Movement Planning unit 150
  • Action planning unit 160
  • Action control unit 200 Sensor 210 Image sensor 220 IMU 230 distance sensor 310, 320 communication device 400 actuator 500 display device 600 input device

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Abstract

空間を画定する境界が前記境界と反対側の境界と連結された地図空間の上に、移動体又は環境に関する情報に基づいて前記移動体の位置座標を設定する地図内位置制御部と、前記移動体にてセンシングされた環境情報を前記地図空間に反映させることで、前記移動体の周囲の環境に対応する環境地図を作成するセンシング反映部と、を備える、地図作成装置。

Description

地図作成装置、地図作成方法、及びプログラム
　本開示は、地図作成装置、地図作成方法、及びプログラムに関する。
　近年、ロボット装置、ドローン、又は自動車等の移動体において、自身の周囲の環境を認識して移動計画を作成し、作成した移動計画に沿って移動する能力が重要となっている。
　このような移動体では、例えば、周囲の環境に関する情報を反映した環境地図を作成し、移動可能領域、及び障害物領域を検出することで、移動計画を作成している。そこで、精度の高い移動計画をより効率的に作成するために、環境地図をより効率的に作成する技術が検討されている。
　例えば、以下の特許文献１には、ロボット装置等の限られた計算リソース、及びメモリリソースを効率的に使用するために、占有格子地図（オッキュパンシーグリッドマップ）で表された環境地図の保持及び更新に関するコストを削減する技術が開示されている。
特開２００３－２６６３４９号公報
　上記特許文献１に開示された技術によれば、移動体の周囲の限られた範囲の環境地図を作成することができる。しかし、近年の移動体の移動速度の高速化等に伴い、作成される環境地図の範囲をより増加させることが求められていた。
　そこで、本開示では、メモリ消費、及び処理負荷の増加を抑えつつ、移動計画に適したより広い範囲の環境地図を作成することが可能な、新規かつ改良された地図作成装置、地図作成方法、及びプログラムを提案する。
　本開示によれば、空間を画定する境界が前記境界と反対側の境界と連結された地図空間の上に、移動体又は環境に関する情報に基づいて前記移動体の位置座標を設定する地図内位置制御部と、前記移動体にてセンシングされた環境情報を前記地図空間に反映させることで、前記移動体の周囲の環境に対応する環境地図を作成するセンシング反映部と、を備える、地図作成装置が提供される。
　また、本開示によれば、演算装置によって、空間を画定する一境界が前記一境界と反対側の他境界と連結された地図空間の上に、移動体又は環境に関する情報に基づいて前記移動体の位置座標を設定することと、前記移動体にてセンシングされた環境情報を前記地図空間に反映させることで、前記移動体の周囲の環境に対応する環境地図を作成することと、を含む、地図作成方法が提供される。
　さらに、本開示によれば、コンピュータを、空間を画定する一境界が前記一境界と反対側の他境界と連結された地図空間の上に、移動体又は環境に関する情報に基づいて前記移動体の位置座標を設定する地図内位置制御部と、前記移動体にてセンシングされた環境情報を前記地図空間に反映させることで、前記移動体の周囲の環境に対応する環境地図を作成するセンシング反映部と、として機能させる、プログラムが提供される。
本開示の一実施形態に係る地図作成装置を含む制御装置の内部構成を説明するブロック図である。 同実施形態に係る地図作成部の内部構成を説明するブロック図である。 理想的なセンサモデルにおける距離のセンシング結果を示すグラフ図である。 ステレオカメラにおける距離のセンシング結果を示すグラフ図である。 同実施形態に係る地図空間における移動体の位置制御を説明する説明図である。 距離情報を地図空間に反映する方法を説明する説明図である。 グリッドを占有領域又は自由領域と判断する占有確率の閾値の一例を示すグラフ図である。 グリッドの占有確率の更新の一例を示すグラフ図である。 三次元の地図空間におけるリングバッファを説明する説明図である。 三次元の地図空間における距離情報の反映を説明する説明図である。 同実施形態に係る地図作成部の動作の流れの一例を説明するフローチャート図である。 地図作成部の変形例で作成される環境地図と、移動体の周囲の環境との対応関係の例をそれぞれ示す説明図である。 地図作成部の変形例で作成される環境地図と、移動体の周囲の環境との対応関係の例をそれぞれ示す説明図である。 地図作成部の変形例で作成される環境地図と、移動体の周囲の環境との対応関係の例をそれぞれ示す説明図である。 地図作成部の変形例で作成される環境地図と、移動体の周囲の環境との対応関係の例をそれぞれ示す説明図である。 同変形例に係る地図作成部の動作の流れの一例を説明するフローチャート図である。 環境地図が表示されるコントローラの構成を説明するブロック図である。 移動体が低速で移動する場合の環境地図の表示の一例を示す説明図である。 移動体が高速で移動する場合の環境地図の表示の一例を示す説明図である。 占有格子地図を作成する流れを説明するフローチャート図である。 占有格子地図における情報の更新方法を説明する説明図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　なお、説明は以下の順序で行うものとする。
　１．本開示に係る背景技術
　２．制御装置の構成
　３．地図作成部の構成
　４．地図作成部の動作
　５．変形例
　　５．１．変形例の構成
　　５．２．変形例の動作
　６．表示例
　＜１．本開示に係る背景技術＞
　本開示の一実施形態に係る地図作成装置は、占有格子地図（オキュパンシーグリッドマップ）を用いて、移動体の周囲の環境情報を反映した環境地図を作成するものである。まず、図１４を参照して、占有格子地図について説明する。
　占有格子地図は、移動体が移動可能領域、及び障害物領域を検出するための技術の一つ例である。具体的には、占有格子地図は、空間を正方形形状のグリッドに区切り、移動体からのセンシング結果に基づいて、グリッドごとにオブジェクトの占有確率を設定することで、移動可能な自由領域、及び障害物が存在する占有領域を検出する技術である。
　占有格子地図は、例えば、図１４に示す流れにて作成することができる。図１４は、占有格子地図を作成する流れを説明するフローチャート図である。図１４に示す流れによれば、まず、移動体を中心として移動体の周囲の環境を正方形形状のグリッドで表現した地図空間を設定する（Ｓ１０）。
　次に、移動体の周囲の環境を観測する距離センサのセンサモデルを定義する（Ｓ２０）。これは、移動体の周囲の環境を観測する距離センサは、距離のセンシング方法によって、観測結果の特性が異なるためである。例えば、ステレオカメラを用いた距離センサでは、オブジェクトまでの距離が長くなるほど観測結果に含まれる誤差が大きくなる。そのため、使用する距離センサに応じたセンサモデルを定義することで、作成される環境地図の精度、及び信頼性を向上させることができる。
　続いて、距離センサを用いて、移動体の周囲の環境を観測（センシング）し（Ｓ３０）、センシング結果を地図空間に反映する（Ｓ４０）。具体的には、グリッド内のオブジェクトの存在確率を表す占有確率を各グリッドに設定し、観測された移動体とオブジェクトとの距離情報に基づいて、オブジェクトが含まれるグリッドの占有確率を増加させる。一方、移動体とオブジェクトとの間のグリッドは、オブジェクトが含まれないため、占有確率を減少させる。
　さらに、センシング結果を反映させた後、各グリッドの占有確率を更新する（Ｓ５０）。Ｓ４０による占有確率の増減をセンシング結果の各々について行うことで、オブジェクトを含むグリッドの占有確率は徐々に増加し、オブジェクトを含まないグリッドの占有確率は徐々に減少することになる。これにより、占有確率が障害物領域と判定する閾値よりも高くなったグリッドを障害物領域と判定することができる。また、占有確率が移動可能領域と判定する閾値よりも低くなったグリッドを移動可能領域と判定することができる。
　移動体がシャットダウンされるまで、上述したステップＳ３０～ステップＳ５０の動作を繰り返すことで、移動体は、周囲の環境情報を反映した環境地図を作成し、作成した環境地図に基づいて移動計画を作成することができる。
　ここで、占有格子地図の基準座標系としては、世界座標系固定、及び機体座標系固定の２パターンが考えられる。
　世界座標系固定は、占有格子地図の座標系を環境に対して固定した座標系である。世界座標系固定を用いる場合、移動体から観測されたセンシング結果の各々を移動体の位置・姿勢を考慮して地図空間に反映することで、占有格子地図を作成することができる。例えば、移動体の座標を世界座標系の地図空間にマッピングし、さらに移動体からの観測結果を地図空間に加算することで、占有格子地図を作成することができる。
　しかしながら、大規模な環境を世界座標系固定の占有格子地図で表現する場合、環境全体の情報を含む占有格子地図を作成することになるため、占有格子地図の保持に大容量のメモリが必要となってしまう。三次元の占有地図格子では、各グリッドの情報をツリー構造にて保持することで、メモリ消費を抑制する方法（いわゆる、ＯｃｔｏＭａｐ）が検討されているが、この方法では、各グリッドの情報の読み出しの際にツリー構造を辿ることになるため、処理負荷が高くなってしまう。
　一方、機体座標系固定は、占有格子地図の座標系を移動体の位置・姿勢に対して固定した座標系である。機体座標系固定を用いる場合、移動体の位置・姿勢の変化に応じて、過去の占有格子地図の情報を地図空間に座標変換して反映し、さらに移動体から観測されたセンシング結果を地図空間に反映することで、占有格子地図を作成することができる。例えば、１時刻前の機体座標系の占有格子地図を移動体の位置の変化に応じて逆変換し、逆変換後の占有格子地図に現在の観測結果を加算することで、占有格子地図を作成することができる。
　しかしながら、機体座標系固定の占有格子地図では、移動体の位置・姿勢が変化するたびに占有格子地図の情報を座標変換することになるため、処理負荷が高くなってしまう。そこで、機体座標系固定において、地図空間をリングバッファにて構成することで、処理負荷を削減する方法が検討されている。図１５を参照して、リングバッファで構成された占有格子地図について説明する。図１５は、占有格子地図における情報の更新方法を説明する説明図である。
　リングバッファとは、直線状のバッファの両端が連結されることで、終端を越えて情報が書き込まれる場合、終端を越えた情報が始端に戻って書き込まれるバッファである。すなわち、地図空間Ｇでは、一方の境界が反対側の他方の境界と連結された空間となる。
　図１５に示すように、占有格子地図で表現された地図空間Ｇの上に、時刻ｔにおける移動体の位置座標Ｍｔが設定されており、移動体が時刻ｔ＋１に位置座標Ｍｔ＋１に移動した場合について考える。
　地図空間がリングバッファではない場合（図１５に正対して上段側）、移動体の移動に伴って、移動体の移動方向の最前列のグリッドの前に、未観測の未知領域として設定されたグリッドｇＦＷを一列追加し、移動体の移動方向と反対方向の最後列のグリッドｇＢＷを一列削除することで、環境地図を更新することができる。これにより、移動体が移動した場合でも、移動体の周囲の環境に対応した環境地図を作成することができる。
　一方、地図空間Ｇがリングバッファである場合（図１５に正対して下段側）、移動体の移動に伴って、移動体の移動方向と反対方向の最後列のグリッドｇＢＷが未観測の未知領域に設定し直されることで、環境地図を更新することができる。すなわち、リングバッファでは、移動体の移動方向の最前列のグリッドの先のグリッドは、移動体の移動方向と反対方向の最後列のグリッドｇＢＷとなっている。したがって、移動体の移動に伴って追加される未知領域のグリッドとして、使用頻度が低いと考えられる最後列のグリッドｇＢＷを再利用することにより、地図空間Ｇによるメモリ消費量を削減することができる。
　しかし、機体座標系固定の占有格子地図では、作成される環境地図の範囲は、移動体の周囲の範囲のみとなってしまう。このような場合、移動体は、長距離を移動するような移動計画を作成することが困難であった。また、移動体が高速で移動する場合、移動体は、障害物の発見が遅れてしまう可能性があった。
　上述したように、種々の技術が検討されているものの、移動体の移動計画の作成に用いられる占有格子地図において、少ないメモリ消費量、かつ低い処理負荷にて適切な環境地図を作成することは困難であった。
　特に、移動体の移動速度の高速化、及び移動計画の複雑化に伴って、より広い範囲における移動計画を作成する場合、メモリ消費及び処理負荷の増加を抑えつつ、より広い範囲の環境地図を作成することが求められていた。
　例えば、移動体がドローン等の飛行体である場合、占有格子地図、及び移動体の移動計画は三次元となるため、移動計画の複雑性、及び占有格子地図の情報量が飛躍的に増加し、メモリ消費及び処理負荷も飛躍的に増加してしまう。したがって、このような場合、環境地図、及び移動計画の作成において、メモリ消費及び処理負荷を抑えることがより重要となっていた。
　本開示に係る技術は、本発明者らによって上記事情に基づいて想到されたものである。以下では、メモリ消費及び処理負荷の増加を抑えつつ、移動計画に適したより広い範囲の環境地図を作成することを可能とする本開示に係る技術について詳述する。
　＜２．制御装置の構成＞
　まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係る地図作成装置を含む制御装置について説明する。図１は、本実施形態に係る地図作成装置を含む制御装置の内部構成を説明するブロック図である。
　図１に示すように、制御装置１００は、センサ２００から取得した情報に基づいて作成された環境地図に基づいて移動体の移動計画を作成し、作成された移動計画に基づいて移動体の移動を制御する制御装置である。制御装置１００は、例えば、自己位置算出部１１０と、地図作成部１２０と、障害物検出部１３０と、移動計画部１４０と、行動計画部１５０と、行動制御部１６０と、を備える。
　自己位置算出部１１０は、移動体に搭載されたセンサ２００から取得した情報に基づいて、移動体の位置・姿勢を算出する。具体的には、自己位置算出部１１０は、まず、移動体に搭載されたＲＧＢカメラ、又はグレースケールカメラ等のイメージセンサ２１０にて撮像された画像情報を取得し、かつ加速度センサ、ジャイロセンサ、又は磁気センサ等を含むＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ）２２０から移動体の位置・姿勢に関する情報を取得する。次に、自己位置算出部１１０は、移動体にて撮像された画像情報、及び移動体の位置・姿勢に関する情報に基づいて、移動体の位置、姿勢、速度、及び角速度等（以下では、これらのパラメータに関する情報をまとめて自機情報とも称する）を算出する。自己位置算出部１１０による移動体の位置、姿勢、速度、及び角速度等の算出方法については、公知の方法を用いることができるため、ここでの詳細な説明は省略する。なお、自己位置算出部１１０は、移動体の位置、姿勢、速度、及び角速度等の算出に必要であれば、移動体に搭載された他のセンサからセンシング結果に関する情報をさらに取得してもよい。
　地図作成部１２０は、本実施形態に係る地図作成装置に対応し、移動体に搭載されたセンサ２００（具体的には、距離センサ２３０）から取得したオブジェクトの距離情報と、自己位置算出部１１０にて算出された移動体の自機情報に基づいて、移動体の周囲の環境に対応する環境地図を作成する。地図作成部１２０が作成する環境地図は、機体座標系固定かつリングバッファの占有格子地図であり、環境地図の各グリッドは、占有確率が高い占有領域、占有確率が低い自由領域、又は未観測である未知領域のいずれかに設定されている。地図作成部１２０の詳細な構成、及び動作については、図２を参照して後述する。
　障害物検出部１３０は、地図作成部１２０にて作成された環境地図に存在する障害物を検出する。具体的には、障害物検出部１３０は、環境地図の占有領域、及び自由領域の各々を移動体の機体特性又は行動特性に応じて評価することで、移動体に対する障害物の有無を検出する。なお、移動体の機体特性又は行動特性は、例えば、自己位置算出部１１０にて算出された移動体の自機情報に基づいて判断することができる。
　例えば、移動体が車輪で移動する自動車である場合、障害物検出部１３０は、車輪が乗り越えられない高さのオブジェクトを障害物であると判断することができる。また、移動体が脚部で移動するロボット装置である場合、障害物検出部１３０は、脚部にて踏み上がれる高さのオブジェクトを障害物ではないと判断することができる。さらに、移動体がドローンなどの飛行体である場合、障害物検出部１３０は、移動体の飛行可能高度よりも低い位置に存在するオブジェクトを障害物ではないと判断することができる。
　移動計画部１４０は、移動体の自機情報、及び地図作成部１２０にて作成された環境地図に基づいて、移動体の目的地までの経路を計画する。具体的には、移動計画部１４０は、地図作成部１２０にて作成された占有格子地図である環境地図に対して、ダイクストラ法又はＡ＊アルゴリズム等のグラフ探索アルゴリズムを適用することで、目的地までの最適経路を計画することができる。このとき、移動計画部１４０は、障害物検出部１３０にて検出された障害物の有無に基づいて、環境地図の障害物領域、及び移動可能領域を判断した上で、グラフ探索アルゴリズムを適用してもよい。
　行動計画部１５０は、移動体の自機情報、移動計画部１４０による移動計画、及び障害物検出部１３０にて検出された障害物に関する情報に基づいて、移動体の行動を計画する。具体的には、行動計画部１５０は、ユーザからの指示、移動体の自機情報、移動計画、又は障害物に関する情報等に基づいて、移動体の移動以外の行動に関する行動計画を作成する。例えば、行動計画部１５０は、移動体に搭載されているイメージセンサ２１０による環境の撮像を含む行動計画を作成してもよい。また、行動計画部１５０は、移動体への貨物の積み下ろし、又は移動体への人物の乗り降りを含む行動計画を作成してもよい。
　行動制御部１６０は、移動体の自機情報、移動計画、及び行動計画部１５０にて作成された行動計画に基づいて、移動体の実際の行動を制御する。具体的には、行動制御部１６０は、移動体の自機情報から判断される移動体の状態と、移動計画又は行動計画にて計画された移動体の状態とを比較し、移動体の状態を計画された状態に近づける駆動指令を移動体の駆動部（例えば、モータ等）に出力する。なお、行動制御部１６０は、移動体の駆動部に出力する制御指令を階層的に生成してもよい。
　＜３．地図作成部の構成＞
　続いて、図２を参照して、制御装置１００に含まれる地図作成部１２０の具体的な構成について説明する。図２は、地図作成部１２０の内部構成を説明するブロック図である。
　図２に示すように、地図作成部１２０は、位置・姿勢更新部１２１と、速度ベクトル取得部１２２と、センサモデル適用部１２３と、地図内位置制御部１２４と、センシング反映部１２５と、を備える。
　位置・姿勢更新部１２１は、移動体の位置・姿勢に関する情報に基づいて、環境地図における移動体の座標を算出する。具体的には、位置・姿勢更新部１２１は、環境地図における移動体の過去の座標、及び移動体の過去の位置・姿勢に関する情報と、移動体の現在の位置・姿勢に関する情報とに基づいて、環境地図における移動体の現在の座標を算出する。すなわち、位置・姿勢更新部１２１は、移動体の過去及び現在における位置・姿勢の変化量を算出し、算出した変化量に基づいて、環境地図における移動体の現在の座標を算出する。
　速度ベクトル取得部１２２は、自己位置算出部１１０から移動体の速度ベクトルに関する情報を取得する。具体的には、速度ベクトル取得部１２２は、自己位置算出部１１０から、移動速度及び移動方向を含む移動体の速度ベクトルを取得する。
　センサモデル適用部１２３は、距離センサ２３０のセンシング方法に基づいて選択されたセンサモデルをオブジェクトの距離情報に適用する。
　ここで、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、距離センサ２３０におけるセンサモデルについて説明する。図３Ａは、理想的なセンサモデルにおける距離のセンシング結果を示すグラフ図であり、図３Ｂは、ステレオカメラにおける距離のセンシング結果を示すグラフ図である。
　図３Ａに示すように、理想的なセンサモデルでは、距離（Ｄｉｓｔａｎｃｅ）ｚｔにオブジェクトが存在する場合、オブジェクトの存在確率（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）は、距離ｚｔにてパルス状のピークを持つようなセンシング結果として得られる。また、理想的なセンサモデルでは、センシング結果の誤差は、オブジェクトまでの距離に依存せずに一定となる。
　一方、図３Ｂに示すように、ステレオカメラ等のセンサモデルでは、距離（Ｄｉｓｔａｎｃｅ）ｚｔにオブジェクトが存在する場合、オブジェクトの存在確率（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）は、距離ｚｔにて分布を有するピークを持つようなセンシング結果として得られる。また、ステレオカメラ等のセンサモデルでは、センシング結果の誤差は、オブジェクトまでの距離が大きくなるほど増大する。
　したがって、センサモデル適用部１２３は、距離センサ２３０のセンシング方法によって生じるセンシング結果の特性差を補正することで、距離情報に対する信頼性を向上させることができる。すなわち、センサモデル適用部１２３は、距離センサ２３０のセンサモデルをオブジェクトの距離情報に適用することで、距離情報に対する信頼性を向上させることができる。これによれば、地図作成部１２０は、占有領域、及び自由領域の設定に対する信頼性がより高い環境地図を作成することができる。
　地図内位置制御部１２４は、環境地図における移動体の座標と、移動体の速度ベクトルとに基づいて、地図空間における移動体の位置座標を制御する。
　ここで、図４を参照して、地図空間における移動体の座標の移動についてより具体的に説明する。図４は、地図空間における移動体の位置制御を説明する説明図である。
　図４に示すように、地図内位置制御部１２４は、まず、環境地図における移動体の座標に基づいて、移動体Ｍが地図空間Ｇの中心に配置されるように環境地図を更新する。その後、地図内位置制御部１２４は、移動体Ｍの座標を地図空間Ｇの中心から移動体Ｍの速度ベクトルＶに基づいて移動させる。具体的には、地図内位置制御部１２４は、移動体Ｍの座標を地図空間Ｇの中心から移動体Ｍの速度ベクトルＶの方向（すなわち、移動体Ｍの移動方向）と反対方向に移動させる。これによれば、地図内位置制御部１２４は、環境地図が作成される範囲を移動体の移動方向に広げることができるため、移動計画部１４０にて移動計画の作成をより円滑に行うことが可能になる。地図空間Ｇの中心からの移動体の移動量ＳＳは、例えば、移動体の速度ベクトルＶの大きさに基づいて決定されてもよい。
　地図内位置制御部１２４は、移動体Ｍの速度ベクトルＶの大きさに応じて、移動体Ｍの地図空間Ｇの中心からの移動量ＳＳを制御してもよい。すなわち、地図内位置制御部１２４は、移動体Ｍの速度ベクトルＶの大きさが大きいほど、地図空間Ｇの中心からの移動量ＳＳが大きくなるように移動体Ｍの座標を制御してもよい。また、地図内位置制御部１２４は、移動体Ｍの速度ベクトルＶの大きさが閾値以上となる場合に、移動体Ｍの座標を地図空間Ｇの中心から移動体Ｍの速度ベクトルＶの方向と反対方向に、所定量、又は移動体Ｍの速度ベクトルＶの大きさに応じた量だけ移動させてもよい。
　または、地図内位置制御部１２４は、移動体の速度ベクトルに替えて、移動体の移動計画に基づいて、移動体の座標を地図空間の中心から移動させてもよい。具体的には、地図内位置制御部１２４は、地図空間の中心から、移動体の移動計画における移動体の目的地（又は、到達地点）の方向と反対方向に移動体の座標を移動させてもよい。このときの移動体の座標の移動量は、例えば、所定量であってもよく、移動体の移動速度の大きさに基づいた量であってもよい。これによれば、地図内位置制御部１２４は、環境地図が作成される範囲を移動体の目的地の方向に広げることができるため、移動計画部１４０は、より長距離の又はより複雑な移動計画の作成を行うことが可能になる。
　さらには、地図内位置制御部１２４は、移動体の速度ベクトルに替えて、環境に関する情報に基づいて、移動体の座標を地図空間の中心から移動させてもよい。具体的には、地図内位置制御部１２４は、地図空間の中心から、マイクロフォンにて人間の音声を検出した方向と反対方向に、又は撮像装置にて人間又は障害物を検出した方向と反対方向に移動体の座標を移動させてもよい。このときの移動体の座標の移動量は、例えば、所定量であってもよく、移動体の移動速度の大きさに基づいた量であってもよい。これによれば、地図内位置制御部１２４は、人間又は障害物が存在する可能性が高く、より慎重な移動が求められると考えられる方向に環境地図が作成される範囲を広げることができる。よって、地図内位置制御部１２４は、移動計画部１４０にて作成される移動計画の安全性を向上させることが可能になる。
　したがって、本実施形態に係る地図作成装置は、地図内位置制御部１２４によって地図空間における移動体の位置を移動させることにより、作成される環境地図の範囲を動的に変更することが可能である。これによれば、本実施形態に係る地図作成装置は、メモリ消費及び処理負荷を増加させることなく、より注目したい範囲の環境地図を作成することができる。
　さらに、本実施形態に係る地図作成装置は、複数の移動体から、移動体の位置と、該位置にて作成された環境地図とを収集し、収集した環境地図を貼り合わせることで、より大規模な世界座標系固定の環境地図を作成することも可能である。
　センシング反映部１２５は、センサモデルを適用した距離情報と、地図空間における移動体の座標・姿勢に関する情報とに基づいて、移動体からオブジェクトまでの距離情報を地図空間に反映することで、環境地図を作成する。センシング反映部１２５による地図空間へのセンシング結果の反映は、例えば、Ｂｒｅｓｅｎｈａｍの直線描画アルゴリズム等を用いることで行うことができる。
　ここで、図５～図６Ｂを参照して、センシング反映部１２５による環境地図の作成について説明する。図５は、距離情報を地図空間に反映する方法を説明する説明図である。図６Ａは、グリッドを占有領域又は自由領域と判断する占有確率の閾値の一例を示すグラフ図であり、図６Ｂは、グリッドの占有確率の更新の一例を示すグラフ図である。
　図５に示すように、センシング反映部１２５は、移動体に搭載されたセンサＳｏからオブジェクトＯｂまでの距離情報を地図空間Ｇに反映することで、グリッドの占有確率を更新し、環境地図を作成する。
　具体的には、センシング反映部１２５は、センサＳｏからオブジェクトＯｂまでの距離情報に基づいて、地図空間ＧにセンサＳｏとオブジェクトＯｂとを結ぶ線分を引く。このとき、センシング反映部１２５は、オブジェクトＯｂを含むグリッドｇＯの占有確率を所定値だけ上昇させ、センサＳｏとオブジェクトＯｂとを結ぶ線分を含むグリッドｇＦの占有確率を所定値だけ減少させる。一方、センサＳｏとオブジェクトＯｂとを結ぶ線分が通らないグリッドｇＵは、未観測の未知領域として占有確率を変化させない。
　センシング反映部１２５は、観測されたオブジェクトまでの距離情報をそれぞれ地図空間に反映させてグリッドの占有確率の増減を行うことで、各グリッドの占有確率を更新する。グリッドの占有確率の増減は、例えば、バイナリーベイズフィルタアルゴリズムを用いて行うことができる。バイナリーベイズフィルタアルゴリズムでは、ある時刻での占有確率を対数で表すことができるため、占有確率の対数（ＬＯＧ＿ＯＤＤＳ）を加算することで占有確率を時間統合することができる。
　例えば、図６Ａに示すように、占有確率の対数に対して、最大値（ＭＡＸ）を「３．５」とし、占有領域と判断する閾値（ＴＨ＿ＯＣＣ）を「０．８５」とし、自由領域と判断する閾値（ＴＨ＿ＦＲＥＥ）を「－０．４」とし、最小値（ＭＩＮ）を「－２．０」とすることができる。なお、占有確率の対数の初期値（ＩＮＩ）は、センサモデルに基づいて、占有領域と判断する閾値（０．８５）と、自由領域と判断する閾値（－０．４）との間の適切な値とすることができる。
　これによれば、オブジェクトが存在するグリッドは、図６ＢのＣａｓｅ１で示すように、徐々に占有確率が上昇することで、占有領域と判断される閾値（ＴＨ＿ＯＣＣ）を超えて、最大値（ＭＡＸ）に達することがわかる。また、オブジェクトが存在しないグリッドは、図６ＢのＣａｓｅ２で示すように、徐々に占有確率が減少することで、自由領域と判断される閾値（ＴＨ＿ＦＲＥＥ）を超えて、最小値（ＭＩＮ）に達することがわかる。さらに、移動するオブジェクトが通過したグリッドは、図６ＢのＣａｓｅ３で示すように、オブジェクトが通過する際に一時占有確率が上昇するものの、オブジェクトが通過した後には占有確率が減少し、最終的には最小値（ＭＩＮ）に達することがわかる。
　これにより、センシング反映部１２５は、距離情報に基づいて、地図空間の各グリッドに占有確率を設定し、設定した占有確率に基づいて、占有領域及び自由領域を判断することができる。したがって、センシング反映部１２５は、地図空間の各グリッドが占有領域、自由領域、又は未知領域のいずれかに分けられた環境地図を作成することができる。
　上記実施形態では、地図空間及び環境地図が二次元の行列格子である場合を例示したが、本実施形態に係る地図作成装置は、三次元空間に対して適用することも可能である。図７及び図８を参照して、本実施形態に係る地図作成装置の三次元空間への適用について説明する。図７は、三次元の地図空間におけるリングバッファを説明する説明図である。図８は、三次元の地図空間における距離情報の反映を説明する説明図である。
　図７に示すように、三次元の地図空間３ＤＧにおけるリングバッファでは、一方の境界面が反対側の他方の境界面と連結されている。そのため、例えば、時刻ｔに座標Ｍｔに存在する移動体がＹ方向に１進み、時刻ｔ＋１に座標Ｍｔ＋１に到達した場合、地図空間３ＤＧの－Ｙ方向の最表面の格子（三次元の場合、ボクセルとも称する）ｇＵが未観測の未知領域に設定し直されることで、環境地図が更新される。したがって、三次元の地図空間３ＤＧでも二次元の地図空間と同様にリングバッファを使用することができる。
　また、図８に示すように、センシング反映部１２５は、三次元の地図空間３ＤＧでも、Ｂｒｅｓｅｎｈａｍの直線描画アルゴリズム等を用いることで、地図空間３ＤＧへのセンシング結果の反映を行うことができる。具体的には、センシング反映部１２５は、センサＳｏからオブジェクトＯｂ１、Ｏｂ２までの距離情報に基づいて、地図空間３ＤＧにセンサＳｏとオブジェクトＯｂ１、Ｏｂ２とを結ぶ線分を引くことができる。
　したがって、センシング反映部１２５は、オブジェクトＯｂ１、Ｏｂ２ｐを含むボクセルの占有確率を所定値だけ上昇させ、センサＳｏとオブジェクトＯｂ１、Ｏｂ２ｐとを結ぶ線分を含むボクセルの占有確率を所定値だけ減少させることができる。なお、オブジェクトＯｂ２を含むボクセルは、地図空間３ＤＧの外部に存在するため、オブジェクトＯｂ２の代わりとして、センサＳｏとオブジェクトＯｂ２とを結ぶ線分と、地図空間３ＤＧの側面との交点Ｏｂ２ｐを用いて上記の処理を行った。これによれば、三次元の地図空間３ＤＧでも二次元の地図空間と同様にセンシング結果の反映を行うことができる。
　上記の本実施形態に係る地図作成部１２０、又は地図作成部を含む制御装置１００は、ハードウェア及びソフトウェアの協働によって実現することができる。例えば、ハードウェアとして、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを用いることで、地図作成部１２０又は制御装置１００を実現することができる。
　ＣＰＵは、演算処理装置として機能し、ＲＯＭに記憶された各種プログラムに従って、地図作成部１２０又は制御装置１００の動作全般を制御する。ＲＯＭは、ＣＰＵが使用するプログラム及び演算パラメータを記憶する。ＲＡＭは、ＣＰＵの実行において使用するプログラム、及びその実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。
　また、これらのハードウェアに対して、上述した本実施形態に係る地図作成部１２０又は制御装置１００の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供することが可能である。
　＜４．地図作成部の動作＞
　次に、図９を参照して、制御装置１００に含まれる地図作成部１２０の動作例について説明する。図９は、地図作成部１２０の動作の流れの一例を説明するフローチャート図である。
　図９に示すように、まず、地図作成部１２０では、移動体の速度ベクトルが取得され（Ｓ１０１）、移動体の速度ベクトルの大きさが閾値以上であるか否かが判断される（Ｓ１０３）。速度ベクトルの大きさが閾値以上である場合（Ｓ１０３／Ｙｅｓ）、移動体の座標は、地図空間の中心から速度ベクトルの方向と反対方向に移動させて設定される（Ｓ１０５）。一方、速度ベクトルの大きさが閾値未満である場合（Ｓ１０３／Ｎｏ）、移動体の座標は、地図空間の中心に設定される（Ｓ１０６）。その後、地図空間に距離情報のセンシング結果が反映されることで、環境地図が作成される（Ｓ１０７）。
　以上のような動作によれば、地図作成部１２０は、作成される環境地図の範囲を動的に変更することが可能である。これによれば、地図作成部１２０は、メモリ消費及び処理負荷を増加させることなく、より注目したい範囲の環境地図を作成することができる。
　＜５．変形例＞
　（５．１．変形例の構成）
　続いて、図１０Ａ～図１０Ｄを参照して、地図作成部１２０の変形例について説明する。図１０Ａ～図１０Ｄは、地図作成部１２０の変形例で作成される環境地図と、移動体の周囲の環境との対応関係の例をそれぞれ示す説明図である。
　図１０Ａ～図１０Ｄに示すように、本変形例では、地図空間は、基本地図空間Ｇと、拡張地図空間ＧＥとを含む。基本地図空間Ｇは、移動体の座標が設定される地図空間である。具体的には、基本地図空間Ｇでは、中心から移動体の移動方向と反対方向に移動した座標に移動体の座標が設定される。また、拡張地図空間ＧＥは、基本地図空間Ｇと隣接して、又は重なり合って設けられる地図空間である。基本地図空間Ｇ、及び拡張地図空間ＧＥは、全体で１つのリングバッファとして機能する。なお、拡張地図空間ＧＥは、基本地図空間Ｇと同様の大きさを有する占有格子地図であってもよい。
　本変形例では、基本地図空間Ｇに対して拡張地図空間ＧＥが設けられる方向が移動体又は環境に関する情報に基づいて制御される。なお、基本地図空間Ｇに対して拡張地図空間ＧＥを設けるか否かは、移動体の速度ベクトルの大きさが閾値以上であるか否かに基づいて決定されてもよい。
　図１０Ａ～図１０Ｄに示すように、基本地図空間Ｇに対して拡張地図空間ＧＥが設けられる方向は、移動体の移動方向に基づいて制御されてもよい。具体的には、移動体Ｍが速度ベクトルＶＡ～ＶＤで移動している場合、拡張地図空間ＧＥは、基本地図空間Ｇに対して速度ベクトルＶＡ～ＶＤの方向に基本地図空間Ｇと隣接して設けられてもよい。これによれば、地図空間にて作成される環境地図は、移動体Ｍの移動方向に存在するオブジェクトＯｂＡ、ＯｂＢの両方を把握したものとなる。したがって、このような環境地図を用いて移動計画を作成することにより、移動体Ｍにより円滑な移動を実現させることができる。
　例えば、図１０Ａに示すように、移動体Ｍの速度ベクトルＶＡの方向が前方である場合、拡張地図空間ＧＥは、基本地図空間Ｇに対して前方に設けられてもよい。図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように、移動体Ｍの速度ベクトルＶＢ、ＶＣの方向が斜め前方である場合、拡張地図空間ＧＥは、基本地図空間Ｇに対して斜め前方に設けられてもよい。図１０Ｄに示すように、移動体Ｍの速度ベクトルＶＤの方向が左方である場合、拡張地図空間ＧＥは、基本地図空間Ｇに対して左方に設けられてもよい。本変形例に係る地図作成部１２０によれば、メモリ消費及び処理負荷の増加を抑制しつつ、地図空間がより注目したい範囲の方向に拡張された環境地図を作成することができる。
　または、基本地図空間Ｇに対して拡張地図空間ＧＥが設けられる方向は、移動体の移動計画に基づいて制御されてもよい。具体的には、拡張地図空間ＧＥは、基本地図空間Ｇに対して、移動体の移動計画における目的地（又は、到達地点）の方向に基本地図空間Ｇと隣接して、又は重なり合って設けられてもよい。これによれば、地図作成部１２０は、メモリ消費及び処理負荷の増加を抑制しつつ、地図空間がより注目したい範囲の方向に拡張された環境地図を作成することができる。
　さらには、基本地図空間Ｇに対して拡張地図空間ＧＥが設けられる方向は、環境に関する情報に基づいて制御されてもよい。具体的には、拡張地図空間ＧＥは、基本地図空間Ｇに対して、マイクロフォンにて人間の音声を検出した方向、又は撮像装置にて人間又は障害物を検出した方向に基本地図空間Ｇと隣接して、又は重なり合って設けられてもよい。これによれば、地図作成部１２０は、人間又は障害物が存在する可能性が高く、より慎重な移動が求められると考えられる方向に地図空間を拡張した環境地図を作成することができる。よって、地図作成部１２０は、環境地図に基づいて作成される移動計画の安全性を向上させることが可能になる。
　本変形例によれば、移動体又は環境に関する情報に基づいて、作成される環境地図の範囲を動的に拡張することが可能である。これによれば、地図作成部１２０は、メモリ消費及び処理負荷を抑制しつつ、より円滑な移動体の移動計画を作成することができる環境地図を作成することができる。
　（５．２．変形例の動作）
　次に、図１１を参照して、本変形例に係る地図作成部１２０の動作例について説明する。図１１は、本変形例に係る地図作成部１２０の動作の流れの一例を説明するフローチャート図である。
　図１１に示すように、まず、地図作成部１２０では、移動体の速度ベクトルが取得される（Ｓ２０１）。次に、移動体の速度ベクトルの大きさが閾値以上であるか否かが判断される（Ｓ２０３）。速度ベクトルの大きさが閾値以上である場合（Ｓ２０３／Ｙｅｓ）、基本地図空間に対して速度ベクトルの方向に拡張地図空間がさらに設定される（Ｓ２０９）。続いて、基本地図空間の中心から速度ベクトルの方向と反対方向に移動体の座標が移動させて設定される（Ｓ２０５）。その後、基本地図空間、及び拡張地図空間に距離情報のセンシング結果が反映されることで、環境地図が作成される（Ｓ２０７）。
　一方、速度ベクトルの大きさが閾値未満である場合（Ｓ２０３／Ｎｏ）、移動体の座標が基本地図空間の中心に設定される（Ｓ２０６）。その後、基本地図空間に距離情報のセンシング結果が反映されることで、環境地図が作成される（Ｓ２０８）。
　以上のような動作によれば、地図作成部１２０は、作成される環境地図の範囲をさらに動的に変更することが可能である。これによれば、地図作成部１２０は、メモリ消費及び処理負荷を抑制しつつ、より注目したい範囲の環境地図を作成することができる。
　＜６．表示例＞
　以下では、図１２～図１３Ｂを参照して、本実施形態に係る地図作成装置にて作成された環境地図の表示例について説明する。図１２は、環境地図が表示されるコントローラの構成を説明するブロック図である。図１３Ａ及び図１３Ｂは、環境地図の表示の一例を示す説明図である。
　図１２に示すように、本実施形態に係る地図作成装置を含む制御装置１００は、移動体１０の動作を制御する制御装置である。具体的には、制御装置１００は、センサ２００から取得した情報に基づいて環境地図を作成し、環境地図に基づいて作成された移動計画に基づいてアクチュエータ４００を制御することで、移動体１０の移動等を制御する。例えば、移動体１０は、ドローン等の飛行体であり、アクチュエータ４００は、飛行体のロータ等を回転させるモータ等であってもよい。
　ここで、移動体１０の移動における目的地等は、相互に無線通信を行うことが可能な通信装置３１０、３２０を介してコントローラ２０から入力され得る。コントローラ２０は、例えば、移動体１０を無線操縦する送受信機であり、表示装置５００と、入力装置６００と、を備える。
　入力装置６００は、ボタン、スイッチ、又はレバーなどのユーザが情報を入力可能な入力機構と、入力された情報に基づいて入力信号を生成し、通信装置３２０に出力するための入力制御回路とを含む。表示装置５００は、液晶表示装置、又はＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）表示装置などの表示装置を含む。例えば、表示装置５００は、移動体１０の制御装置１００にて作成された環境地図等を表示することができる。ユーザは、制御装置１００にて作成された環境地図を視認することで、移動体１０をより高い精度で操縦することができる。
　例えば、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、コントローラ２０は、表示装置５００と、入力装置６００とを備え、コントローラ２０の表示装置５００には、移動体１０にて撮像された撮像画像５１０、及び制御装置１００にて作成された環境地図の画像５２０が表示されてもよい。
　図１３Ａに示す表示装置５００の表示例は、移動体１０が低速で移動する場合の表示例である。そのため、環境地図の画像５２０では、移動体Ｍの座標が地図空間Ｇの中心に設定されており、移動体Ｍの周囲の環境を均等に含む環境地図が示されている。したがって、画像５２０の環境地図の地図空間Ｇ内にはオブジェクトＯｂＡのみが含まれている。ただし、撮像画像５１０を参照すると、オブジェクトＯｂＡの後方には、地図空間Ｇ内には示されていないオブジェクトＯｂＢが存在することが確認できる。移動体１０が低速で移動する場合、移動体１０の移動計画にオブジェクトＯｂＢが影響を与える可能性は小さいため、表示装置５００は、移動体１０の周囲の環境を均等に示す環境地図を表示してもよい。
　図１３Ｂに示す表示装置５００の表示例は、移動体１０が高速で移動する場合の表示例である。そのため、環境地図の画像５２０では、地図空間Ｇの中心から速度ベクトルＶＨの方向と反対方向に移動体Ｍの座標が移動して設定されており、移動体Ｍの移動方向側の環境をより広く含む環境地図が示されている。したがって、画像５２０の環境地図の地図空間Ｇ内には、オブジェクトＯｂＡと、撮像画像５１０にてオブジェクトＯｂＡの後方に確認されるオブジェクトＯｂＢとが両方含まれている。移動体１０が高速で移動する場合、移動体１０の移動計画にオブジェクトＯｂＢが影響を及ぼす可能性が高いため、表示装置５００は、移動体１０の移動方向の環境をより広く示す環境地図を表示してもよい。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
　空間を画定する境界が前記境界と反対側の境界と連結された地図空間の上に、移動体又は環境に関する情報に基づいて前記移動体の位置座標を設定する地図内位置制御部と、
　前記移動体にてセンシングされた環境情報を前記地図空間に反映させることで、前記移動体の周囲の環境に対応する環境地図を作成するセンシング反映部と、
を備える、地図作成装置。
（２）
　前記地図内位置制御部は、前記移動体の移動速度、又は移動計画に基づいて、前記地図空間における前記移動体の位置座標を設定する、前記（１）に記載の地図作成装置。
（３）
　前記地図内位置制御部は、前記移動体の位置座標を前記地図空間の中心から、前記移動体の移動方向と反対方向、又は移動計画の到達地点の方向と反対方向に移動させた座標に設定する、前記（２）に記載の地図作成装置。
（４）
　前記地図内位置制御部は、前記移動体の位置座標を前記地図空間の中心から、前記移動体の移動速度に応じた距離だけ移動させた座標に設定する、前記（３）に記載の地図作成装置。
（５）
　前記地図空間は、基本地図空間と、拡張地図空間と、を含み、
　前記地図内位置制御部は、前記移動体の位置座標を前記基本地図空間の中心から、前記移動体の移動方向と反対方向、又は移動計画の到達地点の方向と反対方向に移動させた座標に設定する、前記（３）に記載の地図作成装置。
（６）
　前記拡張地図空間は、前記基本地図空間と隣接して、前記移動体の移動方向、又は移動計画の到達地点の方向に設けられる、前記（５）に記載の地図作成装置。
（７）
　前記拡張地図空間の大きさは、前記基本地図空間と同じである、前記（５）又は（６）に記載の地図作成装置。
（８）
　前記地図内位置制御部は、前記環境の音声に関する情報に基づいて、前記地図空間における前記移動体の位置座標を設定する、前記（１）～（７）のいずれか一項に記載の地図作成装置。
（９）
　前記環境情報は、前記移動体から前記環境に存在する各オブジェクトまでの距離に関する情報である、前記（１）～（８）のいずれか一項に記載の地図作成装置。
（１０）
　前記地図空間は、所定の大きさのグリッドに仕切られており、
　前記センシング反映部は、前記各オブジェクトの前記グリッドにおける占有確率に基づいて、前記グリッドが占有領域、又は自由領域のいずれであるのかを判断する、前記（９）に記載の地図作成装置。
（１１）
　前記センシング反映部は、前記移動体にてセンシングされた前記環境情報に基づいて、前記各オブジェクトを含むグリッドの占有確率を増加させる、前記（１０）に記載の地図作成装置。
（１２）
　前記移動体の移動範囲が前記グリッドを越える場合、前記センシング反映部は、前記環境地図の前記移動体の移動方向と反対側のグリッドを未知領域に変更することで、前記環境地図を更新する、前記（１０）又は（１１）に記載の地図作成装置。
（１３）
　前記地図空間は、リングバッファである、前記（１）～（１２）のいずれか一項に記載の地図作成装置。
（１４）
　前記地図空間の向きは、前記移動体の向きが前記地図空間に対して固定されるように設定される、前記（１）～（１３）のいずれか一項に記載の地図作成装置。
（１５）
　前記地図空間は、三次元空間であり、前記移動体は、飛行体である、前記（１）～（１４）のいずれか一項に記載の地図作成装置。
（１６）
　前記環境地図は、前記移動体を無線操縦する送受信装置に表示される、前記（１）～（１５）のいずれか一項に記載の地図作成装置。
（１７）
　前記送受信装置は、前記環境地図と併せて、前記移動体にて撮像された前記環境の撮像画像を表示する、前記（１６）に記載の地図作成装置。
（１８）
　演算装置によって、
　空間を画定する一境界が前記一境界と反対側の他境界と連結された地図空間の上に、移動体又は環境に関する情報に基づいて前記移動体の位置座標を設定することと、
　前記移動体にてセンシングされた環境情報を前記地図空間に反映させることで、前記移動体の周囲の環境に対応する環境地図を作成することと、
を含む、地図作成方法。
（１９）
　コンピュータを、
　空間を画定する一境界が前記一境界と反対側の他境界と連結された地図空間の上に、移動体又は環境に関する情報に基づいて前記移動体の位置座標を設定する地図内位置制御部と、
　前記移動体にてセンシングされた環境情報を前記地図空間に反映させることで、前記移動体の周囲の環境に対応する環境地図を作成するセンシング反映部と、
として機能させる、プログラム。
　１０　　　移動体
　２０　　　コントローラ
　１００　　制御装置
　１１０　　自己位置算出部
　１２０　　地図作成部
　１２１　　位置・姿勢更新部
　１２２　　速度ベクトル取得部
　１２３　　センサモデル適用部
　１２４　　地図内位置制御部
　１２５　　センシング反映部
　１３０　　障害物検出部
　１４０　　移動計画部
　１５０　　行動計画部
　１６０　　行動制御部
　２００　　センサ
　２１０　　イメージセンサ
　２２０　　ＩＭＵ
　２３０　　距離センサ
　３１０、３２０　　通信装置
　４００　　アクチュエータ
　５００　　表示装置
　６００　　入力装置

Claims (19)

  1. 　空間を画定する境界が前記境界と反対側の境界と連結された地図空間の上に、移動体又は環境に関する情報に基づいて前記移動体の位置座標を設定する地図内位置制御部と、
    　前記移動体にてセンシングされた環境情報を前記地図空間に反映させることで、前記移動体の周囲の環境に対応する環境地図を作成するセンシング反映部と、
    を備える、地図作成装置。
  2. 　前記地図内位置制御部は、前記移動体の移動速度、又は移動計画に基づいて、前記地図空間における前記移動体の位置座標を設定する、請求項１に記載の地図作成装置。
  3. 　前記地図内位置制御部は、前記移動体の位置座標を前記地図空間の中心から、前記移動体の移動方向と反対方向、又は移動計画の到達地点の方向と反対方向に移動させた座標に設定する、請求項２に記載の地図作成装置。
  4. 　前記地図内位置制御部は、前記移動体の位置座標を前記地図空間の中心から、前記移動体の移動速度に応じた距離だけ移動させた座標に設定する、請求項３に記載の地図作成装置。
  5. 　前記地図空間は、基本地図空間と、拡張地図空間と、を含み、
    　前記地図内位置制御部は、前記移動体の位置座標を前記基本地図空間の中心から、前記移動体の移動方向と反対方向、又は移動計画の到達地点の方向と反対方向に移動させた座標に設定する、請求項３に記載の地図作成装置。
  6. 　前記拡張地図空間は、前記基本地図空間と隣接して、前記移動体の移動方向、又は移動計画の到達地点の方向に設けられる、請求項５に記載の地図作成装置。
  7. 　前記拡張地図空間の大きさは、前記基本地図空間と同じである、請求項５に記載の地図作成装置。
  8. 　前記地図内位置制御部は、前記環境の音声に関する情報に基づいて、前記地図空間における前記移動体の位置座標を設定する、請求項１に記載の地図作成装置。
  9. 　前記環境情報は、前記移動体から前記環境に存在する各オブジェクトまでの距離に関する情報である、請求項１に記載の地図作成装置。
  10. 　前記地図空間は、所定の大きさのグリッドに仕切られており、
    　前記センシング反映部は、前記各オブジェクトの前記グリッドにおける占有確率に基づいて、前記グリッドが占有領域、又は自由領域のいずれであるのかを判断する、請求項９に記載の地図作成装置。
  11. 　前記センシング反映部は、前記移動体にてセンシングされた前記環境情報に基づいて、前記各オブジェクトを含むグリッドの占有確率を増加させる、請求項１０に記載の地図作成装置。
  12. 　前記移動体の移動範囲が前記グリッドを越える場合、前記センシング反映部は、前記環境地図の前記移動体の移動方向と反対側のグリッドを未知領域に変更することで、前記環境地図を更新する、請求項１０に記載の地図作成装置。
  13. 　前記地図空間は、リングバッファである、請求項１に記載の地図作成装置。
  14. 　前記地図空間の向きは、前記移動体の向きが前記地図空間に対して固定されるように設定される、請求項１に記載の地図作成装置。
  15. 　前記地図空間は、三次元空間であり、前記移動体は、飛行体である、請求項１に記載の地図作成装置。
  16. 　前記環境地図は、前記移動体を無線操縦する送受信装置に表示される、請求項１に記載の地図作成装置。
  17. 　前記送受信装置は、前記環境地図と併せて、前記移動体にて撮像された前記環境の撮像画像を表示する、請求項１６に記載の地図作成装置。
  18. 　演算装置によって、
    　空間を画定する一境界が前記一境界と反対側の他境界と連結された地図空間の上に、移動体又は環境に関する情報に基づいて前記移動体の位置座標を設定することと、
    　前記移動体にてセンシングされた環境情報を前記地図空間に反映させることで、前記移動体の周囲の環境に対応する環境地図を作成することと、
    を含む、地図作成方法。
  19. 　コンピュータを、
    　空間を画定する一境界が前記一境界と反対側の他境界と連結された地図空間の上に、移動体又は環境に関する情報に基づいて前記移動体の位置座標を設定する地図内位置制御部と、
    　前記移動体にてセンシングされた環境情報を前記地図空間に反映させることで、前記移動体の周囲の環境に対応する環境地図を作成するセンシング反映部と、
    として機能させる、プログラム。
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