WO2025239129A1 - 地図生成システム、情報処理装置および地図生成方法 - Google Patents

地図生成システム、情報処理装置および地図生成方法

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WO2025239129A1
WO2025239129A1 PCT/JP2025/015237 JP2025015237W WO2025239129A1 WO 2025239129 A1 WO2025239129 A1 WO 2025239129A1 JP 2025015237 W JP2025015237 W JP 2025015237W WO 2025239129 A1 WO2025239129 A1 WO 2025239129A1
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trajectory
environment sensor
data
surrounding environment
coordinates
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拓 清水
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D1/247—Arrangements for determining position or orientation using signals provided by artificial sources external to the vehicle, e.g. navigation beacons
    • G05D1/248—Arrangements for determining position or orientation using signals provided by artificial sources external to the vehicle, e.g. navigation beacons generated by satellites, e.g. GPS
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    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/40—Control within particular dimensions
    • G05D1/43—Control of position or course in two dimensions [2D]
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a technology for generating maps that include information about the tracks, which are the routes along which moving objects travel, in a track transportation system in which moving objects travel on a set track.
  • One of the main methods for detecting obstacles on or near the track is for a moving vehicle to constantly monitor its direction of travel, i.e., ahead.
  • this forward monitoring was primarily performed visually by the driver.
  • various technologies have been proposed for monitoring the front using cameras mounted on the vehicle and various sensors such as LiDAR (Light Detection and Ranging) (hereinafter sometimes collectively referred to as “surrounding environment sensors”), and for using these sensors to detect obstacles on the track (for example, Patent Documents 1 to 3).
  • the surrounding environment sensor is solely used to detect obstacles, it is possible that it will detect obstacles not only on and near the track ahead, but also in other areas. In this case, if it is not possible to distinguish between obstacles on and near the track ahead and obstacles in other areas, for example, the surrounding environment sensor may detect a person walking on a public road along the track, causing the vehicle to slow down or stop indiscriminately. Therefore, it is possible to, for example, recognize the shape of the track and use that shape to detect only obstacles on and near the track.
  • One method for recognizing the shape of the trajectory ahead of a vehicle is to use data from a surrounding environment sensor, such as a camera, to recognize the shape of the trajectory contained in that data, as described in Patent Document 1, for example.
  • a surrounding environment sensor such as a camera
  • this method requires that the trajectory be within the detection range of the surrounding environment sensor and that the trajectory be detectable.
  • a camera for recognition for example, there may be a blind spot for the trajectory around an obstacle that exists beyond a hill, or it may be difficult to recognize the trajectory at night or due to thick fog, and even if the obstacle can be recognized, the shape of the trajectory around it may not be recognized.
  • Another possible method for recognizing the shape of the trajectory ahead of the vehicle is to create map data including the trajectory shape in advance, and then estimate the vehicle's position and orientation on the map while driving to determine the shape of the trajectory ahead of the vehicle.
  • This method makes it possible to recognize the shape of the trajectory even if the trajectory ahead of the vehicle cannot be recognized by the surrounding environment sensors.
  • One possible method for creating map data that includes trajectory shapes is the lane estimation method described in Patent Document 2, in which a moving vehicle estimates the current vehicle position and orientation on a map, and at the same time uses a surrounding environment sensor to recognize the trajectory shape in the sensor data, thereby adding trajectory data to the map.
  • this method requires recognition of the trajectory shape from the output results of the surrounding environment sensor, and there is still a risk of trajectory data being lost if the trajectory is in the surrounding environment sensor's blind spot or if trajectory recognition fails.
  • the present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide technology that can generate an environmental map that includes trajectory data related to the shape of a trajectory even when the trajectory of a moving object is not within the detection range of a surrounding environment sensor, or when the trajectory is within the detection range of a surrounding environment sensor but is difficult to detect.
  • the map generation system is a system for generating an environmental map including trajectory data relating to the shape of the trajectory traveled by a mobile object.
  • the system includes at least an ambient environment sensor mounted on the mobile object and capable of acquiring environmental information about the surroundings of the device, and a computer connected to the ambient environment sensor for data communication and including at least a processor and a storage device.
  • the computer includes an SLAM processing unit that estimates an environmental map representing the environment around the trajectory and a sensor pose representing the position and/or attitude of the ambient environment sensor to be displayed on the environmental map based on the sensor data acquired by the ambient environment sensor; a relative coordinate data output unit that outputs relative coordinates between ambient environment sensor coordinates representing the position of the ambient environment sensor and reference coordinates defined based on the positions of the mobile object's components; and a trajectory data generation unit that generates trajectory data representing the shape of the trajectory to be displayed on the environmental map based on the relative coordinates output by the relative coordinate data output unit and the output of the SLAM processing unit.
  • the trajectory data generation unit calculates the trajectory of the reference coordinates to be displayed on the environmental map, and generates trajectory data based on the calculated trajectory.
  • the present invention even if the trajectory of a moving object is not within the detection range of the surrounding environment sensor, or if the trajectory is within the detection range of the surrounding environment sensor but is difficult to detect, it is possible to generate an environmental map that includes trajectory data regarding the shape of the trajectory.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a map generation system.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating examples of setting surrounding environment sensor coordinates and reference coordinates.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of various coordinates in a map generation system according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a smoothing process executed by the map generation system according to the second embodiment.
  • an "interface apparatus” may refer to one or more interface devices.
  • the one or more interface devices may be at least one of the following: One or more I/O (Input/Output) interface devices.
  • the I/O (Input/Output) interface devices are interface devices to at least one of the I/O device and a remote display computer.
  • the I/O interface device to the display computer may be a communications interface device.
  • the at least one I/O device may be a user interface device, for example, either an input interface device such as a keyboard and pointing device, or an output interface device such as a display device.
  • One or more communication interface devices may be any communication interface devices.
  • the one or more communication interface devices may be one or more homogeneous communication interface devices (e.g., one or more NICs (Network Interface Cards)) or two or more heterogeneous communication interface devices (e.g., a NIC and an HBA (Host Bus Adapter)).
  • NICs Network Interface Cards
  • HBA Home Bus Adapter
  • memory refers to one or more memory devices, which are an example of one or more storage devices, and may typically be a primary storage device. At least one memory device in the memory may be a volatile memory device or a non-volatile memory device.
  • auxiliary storage device may be one or more auxiliary storage devices, which are an example of one or more storage devices.
  • An auxiliary storage device may typically be a non-volatile storage device (e.g., a persistent storage device), and more specifically, may be, for example, an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), an NVME (Non-Volatile Memory Express) drive, or an SCM (Storage Class Memory).
  • HDD Hard Disk Drive
  • SSD Solid State Drive
  • NVME Non-Volatile Memory Express
  • SCM Storage Class Memory
  • storage device may refer to at least memory, including memory and auxiliary storage device.
  • a "processor” may refer to one or more processor devices.
  • the at least one processor device may typically be a microprocessor device such as a CPU (Central Processing Unit), but may also include other types of processor devices such as a GPU (Graphics Processing Unit).
  • the at least one processor device may be single-core or multi-core.
  • the at least one processor device may be a processor core.
  • the at least one processor device may also be a processor device in a broader sense, such as a circuit that is a collection of gate arrays written in a hardware description language that performs some or all of the processing (for example, an FPGA (Field-Programmable Gate Array), CPLD (Complex Programmable Logic Device), or ASIC (Application Specific Integrated Circuit)).
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • CPLD Complex Programmable Logic Device
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • functions may be explained using the expression "xxx unit,” but the functions may be realized by one or more computer programs (hereinafter simply referred to as “programs”) being executed by a processor, or by one or more hardware circuits (e.g., FPGAs or ASICs), or by a combination of these.
  • programs computer programs
  • hardware circuits e.g., FPGAs or ASICs
  • the function may be considered to be at least a part of the processor.
  • Processing described using a function as the subject may be processing performed by a processor or a device having that processor.
  • a program may be installed from program source.
  • the program source may, for example, be a program distribution computer or a computer-readable recording medium (e.g., a non-transitory recording medium).
  • the description of each function is an example, and multiple functions may be combined into a single function, or a single function may be divided into multiple functions.
  • processing may be described using a "program" as the subject, but processing described using a program as the subject may also be processing performed by a processor or a device having that processor.
  • two or more programs may be realized as a single program, and one program may be realized as two or more programs.
  • a "map generation system” or an “on-board device” may be a system composed of one or more physical computers (e.g., an on-premise system), or may be configured to include a system (e.g., a cloud computing system) implemented on a group of physical computing resources (e.g., a cloud infrastructure).
  • a map generation system or an on-board device “displays" display information, it may mean that the display information is displayed on a display device possessed by the computer, or that the computer sends the display information to a display computer (in the latter case, the display information is displayed by the display computer).
  • Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of a map generation system 1.
  • the map generation system 1 is a computer system capable of generating maps containing information related to the tracks, which are the routes along which mobile objects travel, in a track transportation system in which mobile objects travel on predetermined tracks. As shown in Figure 1, the map generation system 1 is realized by at least one surrounding environment sensor 2 and at least one on-board computer device (hereinafter also referred to as "on-board device 3").
  • the surrounding environment sensor 2 and the on-board device 3 are connected to enable data communication via an appropriate wired or wireless communication network (not shown), and as a whole constitute the map generation system 1. Note that the surrounding environment sensor 2 and the on-board device 3 are connected to the communication network via wires via well-known communication equipment (not shown), but they may also be connected wirelessly.
  • the surrounding environment sensors 2 and on-board devices 3 that make up this map generation system 1 may be connected to user terminals (not shown) such as laptop PCs, tablets, smartphones, etc. owned by each user of the map generation system 1, such as operators of a rail transport system such as a railway or monorail in which the map generation system 1 has been installed, or drivers of mobile bodies related to the rail transport system (for example, trains if the rail transport system is a railway), via an appropriate communications network such as the Internet or a dedicated line, so that data can be communicated between them.
  • each user terminal and the communications network may be connected wirelessly or by wire.
  • the map generation system 1 may further include a user terminal as a component.
  • other computer devices, server devices, etc. may be connected to the surrounding environment sensor 2 and on-board device 3 that make up this map generation system 1 so that data can be communicated via an appropriate communication network (not shown) such as the Internet or a dedicated line.
  • the other devices and the communication network may be connected via a wired connection via well-known communication equipment (not shown), or may be connected wirelessly.
  • the map generation system 1 may also include the other devices as components.
  • the map generation system 1 has been described as being realized by at least one surrounding environment sensor 2 and at least one in-vehicle device 3.
  • the map generation system 1 may be configured to include multiple surrounding environment sensors 2 and multiple in-vehicle devices 3.
  • the surrounding environment sensor 2 and the on-board device 3 are described as separate devices.
  • the surrounding environment sensor 2 and the on-board device 3 that make up the map generation system 1 may be integrated into the same device.
  • the surrounding environment sensor 2 may be configured to include some or all of the functions performed by the on-board device 3.
  • the on-board device 3 may be configured to include some or all of the functions performed by the surrounding environment sensor 2.
  • the map generation system 1 is configured to include at least one surrounding environment sensor 2 and at least one in-vehicle device 3.
  • the surrounding environment sensor 2 is a sensor device that is mounted on a moving body involved in a rail transportation system in which the map generation system 1 is installed, senses the conditions around the moving body (particularly in front of it), and transmits the sensing data to the on-board device 3.
  • Specific examples of the surrounding environment sensor 2 include various sensor devices that can acquire the shape of the environment around the sensor, such as LiDAR (Light Detection and Ranging), cameras, and millimeter-wave radar.
  • a camera is used as the surrounding environment sensor 2
  • various cameras can be used, such as a monocular camera, stereo camera, or infrared camera.
  • a single moving body may be equipped with a single surrounding environment sensor 2, or multiple sensors may be installed for redundancy.
  • the surrounding environment sensor 2 may be composed of a single type of sensor device, or may be composed of a combination of multiple types of sensor devices.
  • the surrounding environment sensor 2 installed in the leading car on the forward side is used.
  • the in-vehicle device 3 is realized by a computer having at least a storage device including a memory and an auxiliary storage device, an interface device including at least a communication interface, and a processor connected to these.
  • the interface device may include an input interface and/or an output interface.
  • the in-vehicle device 3 is implemented as a single in-vehicle computer device equipped with one or more processors (not shown), one or more memories (not shown), one or more auxiliary storage devices (not shown), one or more communication interfaces (not shown), one or more input interfaces (not shown), one or more output interfaces (not shown), and wired or wireless communication lines connecting them.
  • the auxiliary storage device is an auxiliary storage device made up of non-volatile memory elements such as flash memory. Specific examples of this auxiliary storage device include SSDs (Solid State Drives) and HDDs (Hard Disk Drives).
  • the auxiliary storage device stores at least a map generation program (not shown). This map generation program is a computer program for implementing the functions required for map generation system 1.
  • the functions of the functional units of the in-vehicle device 3, such as the SLAM processing unit 4, trajectory data generation unit 5, and relative coordinate data output unit 6, which will be described later, are realized.
  • various processes, which will be described later, are performed by the in-vehicle device 3.
  • the map generation program is provided to the in-vehicle device 3 via various removable media such as CD-ROM or flash memory, or via a network, and is stored in a non-volatile auxiliary storage device, which is a non-temporary storage medium. Therefore, it is preferable that the in-vehicle device 3 have an interface for reading data from the removable media.
  • the map generation program may also be installed from program source.
  • the program source may be, for example, a computer on which the program is distributed or a computer-readable recording medium.
  • the map generation program may also be composed of device drivers, an operating system, various application programs located at higher levels, and libraries that provide common functions to these programs.
  • two or more programs may be realized as a single map generation program, or one map generation program may be realized as two or more programs.
  • Memory is a primary storage device that is primarily made up of volatile memory elements such as RAM (Random Access Memory).
  • Memory also includes ROM, which is made up of non-volatile memory elements. ROM stores unchanging programs (e.g., BIOS). This memory temporarily stores data representing various information read from auxiliary storage devices, as well as various data obtained via communication interfaces and/or input interfaces.
  • the processor is a processor device such as a CPU (Central Processing Unit) and various co-processors.
  • This processor loads various computer programs, including a map generation program, into memory and executes them, thereby providing overall control of the in-vehicle device 3 itself and also managing the control unit (described in detail below) that executes various types of arithmetic processing.
  • the interface device includes a communication interface that controls the communication unit described below, an input interface that controls the input unit described below, and an output interface that controls the output unit described below.
  • the communication interface is a network interface device that controls communication with the surrounding environment sensor 2, user terminals, other devices, etc. via a communication network in accordance with a specified protocol.
  • An input interface is an interface to which input devices such as a touch panel or keyboard are connected and which accepts input from the user.
  • An output interface is an interface to which various display devices, such as LCD displays and touch screens, are connected as output devices, and which outputs the results of program execution in a format that can be viewed by the user.
  • the in-vehicle device 3 may be an independent device or an embedded device.
  • the in-vehicle device 3 is configured with at least the following functional blocks: a control unit (not shown) realized primarily by the aforementioned processor, a memory unit (not shown) realized by the aforementioned storage device, and a communication unit (not shown) realized by the aforementioned communication interface.
  • the in-vehicle device 3 may also include a user interface unit (not shown) realized by the aforementioned input interface and/or output interface as a functional block.
  • the control unit performs various data processing operations based on the programs and data stored in the memory unit and the data acquired by the communication unit.
  • the control unit also functions as an interface between the memory unit and the communication unit.
  • control unit has at least the following functional blocks: a SLAM processing unit 4, a trajectory data generation unit 5, and a relative coordinate data output unit 6.
  • the SLAM processing unit 4 executes SLAM processing (details described below).
  • the trajectory data generation unit 5 executes processing to generate trajectory data (details will be described later).
  • the relative coordinate data output unit 6 executes processing to output relative coordinate data (details will be described later).
  • the control unit is configured using a processor, and can realize these functional blocks by executing the map generation program described above.
  • the control unit may also be configured using logic circuits such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the control unit may also be configured by combining a processor and logic circuits.
  • the storage unit is configured using a storage device consisting of, for example, memory and an auxiliary storage device, and stores programs that supply various processing commands to the control unit, as well as data representing various information used in the processing executed by the control unit.
  • the control unit can execute various processes by reading and writing this information to the memory unit.
  • the communications unit is responsible for processing communications with the ambient environment sensor 2 and other devices via a communications network.
  • the communications unit is configured using, for example, a NIC (Network Interface Card) or HBA (Host Bus Adapter).
  • the user interface section is composed of the input and output functional blocks.
  • the input unit is responsible for input-related processing, such as accepting input operations from the user, among other user interface processing.
  • the input unit is configured using input devices such as a touch panel or keyboard, and detects various operations from the user.
  • the output unit is responsible for output-related processes, such as displaying various screens on a display device and outputting audio, among other user interface-related processes.
  • the output unit is configured using various display devices, such as an LCD display or touch screen.
  • the in-vehicle device 3 may not necessarily be equipped with an input unit and/or output unit. In such cases, the in-vehicle device 3 may, for example, receive access from an external device via a communications unit using a predetermined protocol.
  • each component of the in-vehicle device 3 is realized by hardware including a processor, storage devices such as memory and auxiliary storage devices, wired or wireless communication lines and interface devices that connect them, and software that is stored in the storage devices and supplies processing instructions to the computing unit (processor).
  • each function of the in-vehicle device 3 that constitutes the map generation system 1 is implemented as a single integrated computer device.
  • each of these functions may also be implemented by multiple interconnected computers and/or server devices.
  • the in-vehicle device 3 may be configured to include a general-purpose computer device such as a laptop PC with a web browser installed on it, or may be configured to include a web server and various mobile devices.
  • the on-board device 3 is a computer system configured on a single physical computer, or on multiple logically or physically configured computers, and may operate on a virtual computer built on multiple physical computer resources.
  • functional units such as the SLAM processing unit 4, trajectory data generation unit 5, and relative coordinate data output unit 6 may each operate on separate physical or logical computers, or multiple units may be combined to operate on a single physical or logical computer.
  • each function is merely examples, and multiple functions may be combined into one function, or one function may be divided into multiple functions.
  • the in-vehicle device 3 may have additional functions in addition to the above functions.
  • the in-vehicle device 3 may be configured to include some or all of the functions of the surrounding environment sensor 2.
  • control unit of the map generation system 1 inputs, as parameters, the amount of translation and rotation from the coordinates of the surrounding environment sensor 2 to the reference coordinates defined using the components of the mobile object on which the surrounding environment sensor 2 is mounted, acquired via the communication unit or input unit, to the relative coordinate data output unit 6.
  • the values of this translation and rotation are acquired, for example, by the user of the map generation system 1 performing an input operation.
  • the relative coordinate data output unit 6 calculates the relative coordinate Tsr, which is defined by the amount of translation and rotation from the coordinates of the surrounding environment sensor 2 to the reference coordinate, based on these parameters, and outputs this to the trajectory data generation unit 5.
  • the user drives the mobile object along the desired trajectory for which they wish to create a map, and performs an input operation to instruct the surrounding environment sensor 2 to periodically acquire surrounding environment sensor data S, which is data that represents the state of the surrounding environment, etc.
  • the control unit of the map creation system 1 receives this user input operation via the communication unit or input unit and transmits the instruction to the surrounding environment sensor 2.
  • the surrounding environment sensor 2 outputs the surrounding environment sensor data S to the SLAM processing unit 4.
  • the SLAM processing unit 4 outputs the generated map data M and sensor pose data Ps to the trajectory data generation unit 5.
  • the SLAM processing unit 4 estimates and outputs a map of the area around the trajectory and the sensor pose at each time based on the sensor data acquired by the surrounding environment sensor 2.
  • Figure 2 shows an example of setting the surrounding environment sensor coordinates and reference coordinates.
  • coordinate 11 is the position coordinate of the surrounding environment sensor 2, and if the surrounding environment sensor 2 is a LiDAR, for example, it is the reference coordinate of the point cloud output by the sensor.
  • coordinate 12 is a reference coordinate, and in the case of a railway vehicle, for example, it is considered to be defined as the point on the axis of rotation connecting the car body 13 and the bogie 14 that intersects with a plane passing through the top surface of the track 15.
  • the reference coordinate pose data Pr has its origin passing through the center of the track on the map data M, and each axis roughly coincides with the coordinates indicating the track's direction of travel and vertical direction. Therefore, according to the present invention, even if it is impossible or difficult to obtain information about the track's position, etc. from the surrounding environment sensor data S, for example, because the track is not within the detection range of the surrounding environment sensor 2 or there is snow on the track, by using the reference coordinate pose data Pr as track data, it is possible to generate track data accurately and reliably.
  • the trajectory data generation unit 5 uses the relative coordinates from the surrounding environment sensor coordinates 11 to the reference coordinates 12 defined using parts on the moving object, output by the relative coordinate data output unit 6, and the output of the SLAM processing unit 4 to determine the trajectory of the reference coordinates 12 on the map, and outputs this trajectory as trajectory data.
  • the surrounding environment sensor 2 is an LiDAR sensor, but the surrounding environment sensor 2 may be any sensor that outputs data corresponding to the shape and properties of surrounding objects, and the SLAM processing unit 4 may use this sensor data to simultaneously generate the pose of the surrounding environment sensor 2 and map data M of the area around the trajectory.
  • the surrounding environment sensor 2 may be composed of, for example, a camera or various types of radar such as millimeter-wave radar.
  • the surrounding environment sensor 2 may be a receiver (GNSS receiver and/or beacon receiver) capable of sensing radio waves from various GNSS (Global Navigation Satellite System) satellites, including GPS (Global Positioning System) satellites, or beacons installed around the orbit, and the SLAM processing unit 4 may estimate only the pose of the surrounding environment sensor 2 at each time based on the signals received by the sensor.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GPS Global Positioning System
  • map generation system 1 of this embodiment even in an environment where, for example, the area around the orbit is surrounded by objects with monotonous shapes and pose estimation using a camera or LiDAR is difficult, it is possible to generate orbit data as a pose in a general-purpose coordinate system such as latitude and longitude.
  • the trajectory data generation unit 5 uses the relative coordinates from the surrounding environment sensor coordinates 11 to the reference coordinates 12 defined using parts on the moving object, output from the relative coordinate data output unit 6, and the output of the SLAM processing unit 4 to determine the trajectory of the reference coordinates 12 on the map, and outputs this trajectory as trajectory data.
  • the trajectory data generation unit 5 may also perform a smoothing process to ensure smooth connections between the reference coordinate pose data Pr, and generate the smoothed pose data Prs obtained as a result of this smoothing process as trajectory data. Therefore, an example of the operation of the map generation system 1 when the trajectory data generation unit 5 performs such processing is shown below as Example 2.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of various coordinates in the map generation system 1 according to the second embodiment, and shows an example of an environment in which the smoothing process is useful in this embodiment.
  • Example 1 obtains reference coordinates 22 based on the pose estimation results of the surrounding environment sensor coordinates 11.
  • the ideal track data is defined by coordinates 23 (hereinafter also referred to as "ideal track coordinates") with the midpoint of the top surface of the left and right tracks as the origin, the X axis as the direction of travel (i.e., the track tangent direction), and the Z axis as the direction perpendicular to the track surface, then on the curve, displacement occurs between the bogie 25 and the car body 26 on which the sensor is installed, and this causes an error in the yaw direction between the reference coordinates 22 and the ideal track coordinates 23.
  • the trajectory data generation unit 5 first calculates a displacement vector 34 having the origins of the reference coordinate pose data Pr_x (31) obtained at time x and the reference coordinate pose data Pr_x+1 (32) obtained at time x+1 as its start and end points, respectively. The trajectory data generation unit 5 then calculates the amount of rotation from the X axis of the reference coordinate pose data Pr_x (31) to the displacement vector 34, and applies this amount of rotation to the reference coordinate pose data Pr_x (31) to calculate smoothed pose data Prs_x (33) corresponding to time x, and outputs this smoothed pose data Prs_x (33) as trajectory data.
  • the map generation system 1 according to Example 2 makes it possible to obtain the trajectory shape with high accuracy even when the reference coordinate pose data Pr calculated based on data from the surrounding environment sensor 2 has an error in the yaw direction relative to the trajectory shape around a curve, etc.
  • the smoothing process executed by the trajectory data generation unit 5 has been described as representing a process of generating smoothed pose data Prs by rotating the reference coordinate pose data Pr.
  • the smoothing process does not have to be limited to such a process.
  • the trajectory data generation unit 5 may execute a smoothing process that performs a translational transformation based on the reference coordinate pose data Pr at previous and subsequent times so that the origin position is on a smooth curve.
  • Example 3 the map generation system 1 according to Example 3 will be described, focusing on the differences from the map generation system 1 according to Example 1 and/or Example 2.
  • the reference coordinates may be defined based on a movable component, which is a component on a moving object whose position relative to the surrounding environment sensor 2 can change, and the relative coordinate data output unit 6 may have the function of outputting relative coordinates Tsr from the coordinates of the surrounding environment sensor 2 to the reference coordinates 22. Therefore, an example of the operation of the map generation system 1 when the relative coordinate data output unit 6 has such a function is shown below as Example 3.
  • the relative coordinate data output unit 6 has movable components that are, for example, wheels. Also, in the map generation system 1 according to Example 3, the reference coordinates 22 are defined as the ground contact points of the wheels.
  • the relative coordinate data output unit 6 may have link information such as link length related to the link mechanism, as well as displacement sensors capable of measuring the amount of displacement of each of the moving parts, such as rotary shafts and linear shafts.
  • the map generation system 1 of Example 3 which has such a configuration, can calculate and output the relative coordinates Tsr from the coordinates of the surrounding environment sensor 2 to the reference coordinates 22 based on the link information and the amount of displacement of the sensors.
  • the relative coordinate data output unit 6 can acquire surrounding environment sensor data S, and based on the surrounding environment sensor data S, detect the track or structures associated with the track, such as sleepers, and estimate and output the relative coordinate Tsr based on the detection results.
  • Example 3 unlike Example 1, makes it possible to accurately estimate the track shape even when the moving body vibrates significantly due to the suspension, etc.
  • the SLAM processing unit 4 may store preliminary map data for the area for which it is desired to create a map, and output the map data M and track shape data based on that data.
  • the method shown in Example 1 may obtain highly accurate local map and track data, there is a risk of distortion occurring globally due to the accumulation of errors.
  • by providing a distortion-free map as preliminary map data it is possible to obtain a highly accurate map that is globally distortion-free.
  • the map generation system 1 generates an environmental map including trajectory data relating to the shape of a trajectory traveled by a mobile object.
  • the system includes at least an ambient environment sensor 2 mounted on the mobile object and capable of acquiring environmental information about the surroundings of the mobile object, and a computer (on-board device 3) connected to the ambient environment sensor 2 for data communication and including at least a processor and a storage device.
  • the computer includes an SLAM processing unit 4 that estimates an environmental map representing the environment surrounding the trajectory and a sensor pose representing the position and/or attitude of the ambient environment sensor 2 to be displayed on the environmental map based on the sensor data acquired by the ambient environment sensor 2, a relative coordinate data output unit 6 that outputs relative coordinates between ambient environment sensor coordinates representing the position of the ambient environment sensor 2 and reference coordinates defined based on the positions of the mobile object's components, and a trajectory data generation unit 5 that generates trajectory data representing the shape of the trajectory to be displayed on the environmental map based on the relative coordinates output by the relative coordinate data output unit 6 and the output of the SLAM processing unit 4.
  • SLAM processing unit 4 estimates an environmental map representing the environment surrounding the trajectory and a sensor pose representing the position and/or attitude of the ambient environment sensor 2 to be displayed on the environmental map based on the sensor data acquired by the ambient environment sensor 2
  • a relative coordinate data output unit 6 that outputs relative coordinates between ambient environment sensor coordinates representing the position of the ambient environment sensor 2 and reference coordinates defined based on
  • the trajectory data generation unit 5 calculates the trajectory of the reference coordinates to be displayed on the environmental map and generates trajectory data based on the calculated trajectory.
  • the map generation system 1 can generate an environmental map that includes trajectory data related to the shape of a trajectory even when the trajectory traveled by a moving object is not within the detection range of the surrounding environment sensor 2, or when the trajectory is within the detection range of the surrounding environment sensor 2 but is difficult to detect.
  • a user of the map generation system 1 can robustly recognize the trajectory shape of a moving object traveling on a trajectory, even when the moving object does not have a sensor that can directly recognize the trajectory shape, or when the user has a sensor that can recognize the trajectory shape but the recognition of the trajectory shape from the sensor data is unstable.
  • the surrounding environment sensor 2 is at least one sensor that outputs data according to the shape and/or properties of surrounding objects.
  • the surrounding environment sensor 2 is at least one of a LiDAR (Light Detection and Ranging), a camera, and a laser.
  • a LiDAR Light Detection and Ranging
  • the surrounding environment sensor 2 is at least one of a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver or a beacon receiver.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the trajectory data generation unit 5 calculates the pose history on the environmental map of the reference coordinates and performs a smoothing process on it to generate trajectory data.
  • the reference coordinates are defined based on movable components, which are components on a moving body whose relative position with respect to the surrounding environment sensor 2 can change, and the relative coordinate data output unit 6 outputs the relative coordinates between the surrounding environment sensor coordinates and the reference coordinates.
  • the relative coordinate data output unit 6 has a sensor that measures the amount of displacement of moving parts present on the moving body, and outputs the relative coordinates between the surrounding environment sensor coordinates and the reference coordinates based on the output of the sensor.
  • the relative coordinate data output unit 6 detects the track or structures around the track using data obtained from the surrounding environment sensor 2, and outputs relative coordinates between the surrounding environment sensor coordinates and the reference coordinates using the detection results.
  • the SLAM processing unit 4 stores preliminary map data, which is information about the location for which the map will be generated.
  • control lines and information lines shown are those considered necessary for explanation, and do not necessarily represent all control lines and information lines necessary for implementation. For example, it is safe to assume that in reality, almost all components are interconnected.
  • the layout of the functional units of the map generation system 1 and the in-vehicle device 3 described above is merely an example.
  • the layout of the functional units can be changed to an optimal layout in terms of the performance, processing efficiency, communication efficiency, etc. of the hardware and software provided in the map generation system 1 and the in-vehicle device 3.
  • the aforementioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in part or in whole in hardware, for example by designing them as integrated circuits, or in software, by a processor interpreting and executing a program that realizes each function.

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Abstract

移動体が走行する軌道が周辺環境センサの検知範囲内に存在しない場合や、当該軌道が周辺環境センサの検知範囲内に存在するが検知が困難である場合等であっても、当該軌道の形状に関する軌道データを含む環境地図を生成することが可能な技術を提供する。地図生成システムは、移動体が走行する軌道の形状に関する軌道データを含む環境地図を生成するシステムであって、当該移動体に搭載され、自装置の周辺の環境情報を取得可能な周辺環境センサと、周辺環境センサとデータ通信可能に接続され、プロセッサと記憶装置とを少なくとも有するコンピュータとを少なくとも備える。コンピュータは、周辺環境センサにより取得されたセンサデータに基づいて、軌道の周辺の環境を表す環境地図と、当該環境地図上に表示される周辺環境センサの位置および／または姿勢であるセンサポーズとを推定するＳＬＡＭ処理部と、周辺環境センサの位置を表す周辺環境センサ座標と、移動体の構成部品の位置を基準に定義される基準座標との間の相対座標を出力する相対座標データ出力部と、相対座標データ出力部により出力された相対座標と、ＳＬＡＭ処理部の出力とに基づいて、環境地図上に表示される軌道の形状を表す軌道データを生成する軌道データ生成部とを有する。軌道データ生成部は、環境地図上に表示される基準座標の軌跡を計算し、算出された軌跡に基づいて軌道データを生成する。

Description

地図生成システム、情報処理装置および地図生成方法
　本発明は、定められた軌道上を移動体が走行する軌道輸送システムにおいて、移動体の走行路である軌道に係る情報を含む、地図を生成する技術に関する。
　例えば鉄道やモノレールのような、予め定められた軌道上を輸送用車両（以下、単に「車両」とも称する）が走行する軌道輸送システムでは、車両の走行路である軌道上やその付近に、不意に人や動物、他の移動体、倒木、落石等の各種障害物が存在していた場合、走行中の車両は、操舵によって障害物を回避することができず、専ら減速または停止することで障害物との衝突を未然に防ぐ必要がある。そのため、軌道上やその付近に存在する障害物を検知することは、軌道輸送システムの安全性や運用上の効率性を十分なものとするうえで、極めて重要である。
　この軌道上やその付近に存在する障害物を検知する主な手法の一つとして、走行中の車両において、常時、進行方向すなわち前方を監視することが挙げられる。こうした前方監視は、有人運転が主流であった従来は、専ら運転士の目視によって行われてきたが、昨今では、より安全で、かつ効率的に列車を運行するために、車両に搭載されたカメラやＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）等の各種センサ（以下、「周辺環境センサ」と総称する場合がある）を用いて前方監視を行ったり、これらのセンサを用いて軌道上の障害物を検知したりするために用いられる、さまざまな技術が提案されている（例えば特許文献１～３）。
特開２０１９－０２３０１７号公報 特許第７２１６６９９号公報 特許第７４１２６６５号公報
　ただし、専ら周辺環境センサで障害物を検知するのみでは、前方の軌道上およびその付近のみならず、その他の範囲に存在する障害物も検知してしまうことが考えられる。この時、前方の軌道上およびその付近に存在する障害物と、それ以外の領域に存在する障害物とが区別できない場合、例えば軌道沿線に存在する一般道を歩く人物を周辺環境センサが検知して、車両がみだりに減速または停止してしまうこととなるため、例えば軌道の形状を認識して、当該形状を元に軌道上およびその付近に存在する障害物のみを検知することが考えられる。
　車両前方の軌道の形状を認識する方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、カメラ等の周辺環境センサのデータを用いて、当該データ中に含まれる軌道の形状を認識する手法が存在する。しかしながら、当該手法では、軌道が周辺環境センサの検知範囲内に存在し、かつ軌道が検知可能であることが必要である。すなわち、例えばカメラによる認識を行う場合においては、丘を越えた先に障害物が存在するために障害物周辺の軌道が死角となる場合や、夜間や濃霧によって軌道の認識が困難な場合に、障害物は認識可能であっても、その周辺の軌道形状は認識できないという事象が発生する。
　その他の車両前方の軌道の形状を認識する方法としては、例えば事前に軌道形状を含む地図データを作成しておき、走行中には当該地図上での位置・姿勢を推定することで、車両前方の軌道の形状を求める手法が考えられる。当該手法によれば、車両前方の軌道が周辺環境センサでは認識不可能な場合であっても、軌道の形状を認識することが可能である。ただし、当該手法を用いる場合には、事前に軌道形状を含む地図データを作成することが必要である。
　軌道形状を含む地図データを作成する手法としては、例えば特許文献２における車線推定のように、走行中の車両において、地図上での現在の車両の位置・姿勢を推定するとともに、その際に周辺環境センサを用いて、当該センサデータ中の軌道形状を認識することで、地図上に軌道データを付与していく手法が考えられる。しかしながら、本手法は、特許文献１同様に周辺環境センサの出力結果から軌道形状を認識することが必要であり、軌道が周辺環境センサの死角に存在したり、軌道の認識に失敗したりした場合、軌道データが欠落してしまうリスクが依然存在する。
　本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、移動体が走行する軌道が周辺環境センサの検知範囲内に存在しない場合や、当該軌道が周辺環境センサの検知範囲内に存在するが検知が困難である場合等であっても、当該軌道の形状に関する軌道データを含む環境地図を生成することが可能な技術の提供を目的とする。
　本発明による地図生成システムは、移動体が走行する軌道の形状に関する軌道データを含む環境地図を生成するシステムであって、当該移動体に搭載され、自装置の周辺の環境情報を取得可能な周辺環境センサと、周辺環境センサとデータ通信可能に接続され、プロセッサと記憶装置とを少なくとも有するコンピュータとを少なくとも備える。コンピュータは、周辺環境センサにより取得されたセンサデータに基づいて、軌道の周辺の環境を表す環境地図と、当該環境地図上に表示される周辺環境センサの位置および／または姿勢であるセンサポーズとを推定するＳＬＡＭ処理部と、周辺環境センサの位置を表す周辺環境センサ座標と、移動体の構成部品の位置を基準に定義される基準座標との間の相対座標を出力する相対座標データ出力部と、相対座標データ出力部により出力された相対座標と、ＳＬＡＭ処理部の出力とに基づいて、環境地図上に表示される軌道の形状を表す軌道データを生成する軌道データ生成部とを有する。軌道データ生成部は、環境地図上に表示される基準座標の軌跡を計算し、算出された軌跡に基づいて軌道データを生成する。
　その他、本願が開示する課題、およびその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、および図面により明らかにされる。
　本発明によれば、移動体が走行する軌道が周辺環境センサの検知範囲内に存在しない場合や、当該軌道が周辺環境センサの検知範囲内に存在するが検知が困難である場合等であっても、当該軌道の形状に関する軌道データを含む環境地図を生成することができる。
地図生成システムの構成の一例を概略的に示す図である。 周辺環境センサ座標および基準座標の設定例を示す図である。 実施例２に係る地図生成システムにおける各種座標の説明図である。 実施例２に係る地図生成システムで実行される平滑化処理の説明図である。
　以下の説明では、「インターフェース装置」は、一つ以上のインターフェースデバイスでよい。当該一つ以上のインターフェースデバイスは、下記のうちの少なくとも一つでよい。
・一つ以上のＩ／Ｏ（Input/Output）インターフェースデバイス。Ｉ／Ｏ（Input/Output）インターフェースデバイスは、Ｉ／Ｏデバイスと遠隔の表示用計算機とのうちの少なくとも一つに対するインターフェースデバイスである。表示用計算機に対するＩ／Ｏインターフェースデバイスは、通信インターフェースデバイスでよい。少なくとも一つのＩ／Ｏデバイスは、ユーザーインターフェースデバイス、例えば、キーボードおよびポインティングデバイスのような入力インターフェースデバイスと、表示デバイスのような出力インターフェースデバイスとのうちのいずれでもよい。
・一つ以上の通信インターフェースデバイス。一つ以上の通信インターフェースデバイスは、一つ以上の同種の通信インターフェースデバイス（例えば一つ以上のＮＩＣ（Network Interface Card））であってもよいし二つ以上の異種の通信インターフェースデバイス（例えばＮＩＣとＨＢＡ（Host Bus Adapter））であってもよい。
　また、以下の説明では、「メモリ」は、一つ以上の記憶デバイスの一例である一つ以上のメモリデバイスであり、典型的には主記憶デバイスでよい。メモリにおける少なくとも一つのメモリデバイスは、揮発性メモリデバイスであってもよいし不揮発性メモリデバイスであってもよい。
　また、以下の説明では、「補助記憶装置」は、一つ以上の記憶デバイスの一例である一つ以上の補助記憶デバイスでよい。補助記憶デバイスは、典型的には、不揮発性の記憶デバイス（例えば永続記憶デバイス）でよく、具体的には、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＮＶＭＥ（Non-Volatile Memory Express）ドライブ、または、ＳＣＭ（Storage Class Memory）でよい。
　また、以下の説明では、「記憶装置」は、メモリと補助記憶装置との少なくともメモリでよい。
　また、以下の説明では、「プロセッサ」は、一つ以上のプロセッサデバイスでよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサデバイスでよいが、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）のような他種のプロセッサデバイスを含んでいてもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、シングルコアでもよいし、マルチコアでもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、プロセッサコアでもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、処理の一部または全部を行うハードウェア記述言語によりゲートアレイの集合体である回路（例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit））といった広義のプロセッサデバイスでもよい。
　また、以下の説明では、「ｘｘｘ部」の表現にて機能を説明することがあるが、機能は、一つ以上のコンピュータプログラム（以下、単に「プログラム」とも称する）がプロセッサによって実行されることで実現されてもよいし、一つ以上のハードウェア回路（例えばＦＰＧＡまたはＡＳＩＣ）によって実現されてもよいし、それらの組合せによって実現されてもよい。プログラムがプロセッサによって実行されることで機能が実現される場合、定められた処理が、適宜に記憶装置および／またはインターフェース装置等を用いながら行われるため、機能はプロセッサの少なくとも一部とされてもよい。機能を主語として説明された処理は、プロセッサあるいはそのプロセッサを有する装置が行う処理としてもよい。プログラムは、プログラムソースからインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布計算機または計算機が読み取り可能な記録媒体（例えば非一時的な記録媒体）であってもよい。各機能の説明は一例であり、複数の機能が一つの機能にまとめられたり、一つの機能が複数の機能に分割されたりしてもよい。
　また、以下の説明では、「プログラム」を主語として処理を説明する場合があるが、プログラムを主語として説明された処理は、プロセッサあるいはそのプロセッサを有する装置が行う処理としてもよい。また、二つ以上のプログラムが一つのプログラムとして実現されてもよいし、一つのプログラムが二つ以上のプログラムとして実現されてもよい。
　また、以下の説明では、「地図生成システム」や「車載装置」は、一つ以上の物理的な計算機で構成されたシステム（例えば、オンプレミス型のシステム）でもよいし、物理的な計算リソース群（例えば、クラウド基盤）上に実現されたシステム（例えば、クラウドコンピューティングシステム）を含む形で構成されていてもよい。地図生成システムや車載装置が表示用情報を「表示する」ことは、計算機が有する表示デバイスに表示用情報を表示することであってもよいし、計算機が表示用計算機に表示用情報を送信することであってもよい（後者の場合は表示用計算機によって表示用情報が表示される）。
　以下、図面を参照しつつ、さまざまな実施例を詳細に説明する。
　なお、以下の説明においては、同一の、または類似する構成に共通の符号を付すことにより、重複した説明を省略することがある。
　また、同一あるいは同様の機能を有する要素が複数存在する場合に、当該複数の要素を区別するために、同一の符号に異なる添字を付して説明することがある。他方、当該複数の要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明することがある。
＜地図生成システムの構成例＞
　まず、実施例１（および後述する実施例２～３）に係る地図生成システム１の構成例について、図１を参照して説明する。なお、実施例１は、地図生成システム１の基本動作を説明する実施例である。
　図１は、地図生成システム１の構成の一例を概略的に示した図である。
　地図生成システム１は、定められた軌道上を移動体が走行する軌道輸送システムにおいて、移動体の走行路である軌道に係る情報を含んだ地図を生成することが可能なコンピュータシステムであり、図１に例示したように、少なくとも一台の周辺環境センサ２と、少なくとも一台の車載型のコンピュータ装置（以下、「車載装置３」とも称する）とによって実現される。
　周辺環境センサ２および車載装置３は、有線または無線の適宜な通信ネットワーク（不図示）を介してデータ通信可能に接続されることで、総体として地図生成システム１を構成する。なお、周辺環境センサ２および車載装置３と、通信ネットワークとは、それぞれ周知の通信用機器（不図示）を介して有線で接続されるが、無線で接続されてもよい。
　また、この地図生成システム１を構成する周辺環境センサ２や車載装置３に対して、例えば、地図生成システム１が導入された鉄道やモノレール等の軌道輸送システムのオペレータや、当該軌道輸送システムに係る移動体（一例として、当該軌道輸送システムが鉄道である場合、列車）の運転士等といった地図生成システム１のユーザの各々が保有するラップトップＰＣやタブレット、スマートフォン等のユーザ端末（不図示）が、インターネットや専用回線等の適宜な通信ネットワークを介して相互にデータ通信可能に接続されていてもよい。この場合、各ユーザ端末と通信ネットワークとは、それぞれ無線で接続されてもよいし、有線で接続されてもよい。また、この場合、地図生成システム１は、ユーザ端末を構成要素としてさらに含んでいてもよい。
　また、この地図生成システム１を構成する周辺環境センサ２や車載装置３に対して、さらに他のコンピュータ装置やサーバ装置等（以下、「他の装置」とも称する）が、インターネットや専用回線等の適宜な通信ネットワーク（不図示）を介してデータ通信可能に接続されていてもよい。この場合、当該他の装置と、通信ネットワークとは、周知の通信用機器（不図示）を介して有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。また、この場合、地図生成システム１は、当該他の装置を構成要素としてさらに含んでいてもよい。
　また、前述したように、本実施例では、地図生成システム１が、少なくとも一台の周辺環境センサ２と、少なくとも一台の車載装置３とによって実現されるものとして説明した。しかしながら、例えば、地図生成システム１は、複数の周辺環境センサ２や複数の車載装置３を含んで構成されていてもよい。
　また、本実施例では、図１に例示したように、周辺環境センサ２と車載装置３とが別々の装置からなるものとして説明した。しかしながら、地図生成システム１を構成する周辺環境センサ２と車載装置３とが、同一の装置として一体的に構成されていてもよい。この場合、例えば、周辺環境センサ２は、車載装置３が担う一部または全部の機能を含む形で構成されていてもよい。また、例えば、車載装置３は、周辺環境センサ２が担う一部または全部の機能を含む形で構成されていてもよい。
（ハードウェア構成例）
　次に、地図生成システム１のハードウェア構成の一例について、図１を参照して説明する。
　地図生成システム１は、前述したように、少なくとも一台の周辺環境センサ２と、少なくとも一台の車載装置３とを含んで構成される。
　周辺環境センサ２は、地図生成システム１が導入された軌道輸送システムに係る移動体に搭載されて、当該移動体の周囲（特に前方）の状態をセンシングし、センシングデータを車載装置３に送信するセンサ装置である。周辺環境センサ２の具体例としては、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）やカメラ、ミリ波レーダー等の、当該センサ周辺の環境の形状を取得可能な各種のセンサ装置が挙げられる。また、カメラを周辺環境センサ２として使用する場合、単眼カメラ、ステレオカメラ、赤外線カメラ等、各種のカメラを用いることができる。なお、一台の移動体に搭載される周辺環境センサ２は、一台であってもよいし、冗長化のために複数台が搭載されていてもよい。また、複数台の周辺環境センサ２が移動体に搭載される場合、当該周辺環境センサ２は、一種類のセンサ装置から構成されていてもよいし、複数種類のセンサ装置を組み合わせて構成されていてもよい。
　例えば、周辺環境センサ２が搭載された移動体が列車であり、当該列車が進行方向に進む場合には、進行方向側である先頭車両に設置された周辺環境センサ２が使用される。
　車載装置３は、メモリおよび補助記憶装置を含む記憶装置と、少なくとも通信インターフェースを含むインターフェース装置と、それらに接続されたプロセッサとを少なくとも有する計算機によって実現される。また、この車載装置３において、インターフェース装置は、入力インターフェースおよび／または出力インターフェースを含んでいてもよい。
　以下の説明は、車載装置３が、一つ以上のプロセッサ（不図示）、一つ以上のメモリ（不図示）、一つ以上の補助記憶装置（不図示）、一つ以上の通信インターフェース（不図示）、一つ以上の入力インターフェース（不図示）、一つ以上の出力インターフェース（不図示）、およびそれらを連結する有線または無線の通信線を備える一台の車載型のコンピュータ装置により実現されているものとして行う。
　補助記憶装置は、フラッシュメモリ（Flash Memory）のような不揮発性記憶素子からなる補助記憶デバイスである。この補助記憶装置の具体例としては、ＳＳＤ（Solid State Drive）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）等が挙げられる。補助記憶装置は、少なくとも地図生成プログラム（不図示）を格納する。この地図生成プログラムは、地図生成システム１として必要な機能を実装するためのコンピュータプログラムである。
　すなわち、地図生成プログラムがプロセッサにより実行されることで、後述するＳＬＡＭ処理部４や軌道データ生成部５、相対座標データ出力部６といった車載装置３が有する各機能部が担う機能が実現される。換言すると、地図生成プログラムがプロセッサにより実行されることで、車載装置３により実行される後述の各種処理が行われる。
　なお、地図生成プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭやフラッシュメモリ等の各種リムーバブルメディアまたはネットワークを介して車載装置３に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性の補助記憶装置に格納される。そのため、車載装置３は、当該リムーバブルメディアからデータを読み込むためのインターフェースを有することが好ましい。
　また、地図生成プログラムは、プログラムソースからインストールされてもよい。プログラムソースは、例えばプログラム配布計算機や、計算機が読み取り可能な記録媒体等であってもよい。また、地図生成プログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。さらに、二つ以上のプログラムが一つの地図生成プログラムとして実現されてもよいし、一つの地図生成プログラムが二つ以上のプログラムとして実現されてもよい。
　メモリは、主にＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性記憶素子からなる主記憶デバイスである。また、メモリは、不揮発性記憶素子からなるＲＯＭを含む。ＲＯＭは、不変のプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）等を格納する。このメモリには、補助記憶装置から読み込んだ各種情報を表すデータや、通信インターフェースおよび／または入力インターフェースを介して取得した各種データが一時的に保持される。
　プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および各種コプロセッサ（Co-processor）等のプロセッサデバイスである。このプロセッサは、地図生成プログラムを含む各種コンピュータプログラムをメモリに呼び出して実行することにより、車載装置３自体の統括制御を行うとともに、各種の演算処理を実行する制御部（詳細後述）を司る。
　インターフェース装置は、後述の通信部を司る通信インターフェースと、後述の入力部を司る入力インターフェースと、後述の出力部を司る出力インターフェースとを含む。
　通信インターフェースは、所定のプロトコルに従って、通信ネットワークを介して行われる、周辺環境センサ２やユーザ端末、他の装置等との通信を制御するネットワークインターフェース装置である。
　入力インターフェースは、例えばタッチパネルやキーボード等といった入力装置が接続され、ユーザから入力を受け付けるインターフェースである。
　出力インターフェースは、例えば液晶ディスプレイやタッチスクリーン等の各種の表示装置が出力装置として接続され、プログラムの実行結果をユーザが視認可能な形式で出力するインターフェースである。
　なお、車載装置３は、独立した装置である他、組み込み機器であってもよい。
（機能ブロック例）
　次に、地図生成システム１を構成する車載装置３が備える各種機能のブロックの一例について、図１を参照して説明する。なお、以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
　車載装置３は、主に前述のプロセッサにより実現される制御部（不図示）と、前述の記憶装置により実現される記憶部（不図示）と、前述の通信インターフェースにより実現される通信部（不図示）との各機能ブロックを少なくとも備えて構成される。また、車載装置３は、前述の入力インターフェースおよび／または出力インターフェースにより実現されるユーザーインターフェース部（不図示）を機能ブロックとして含んでいてもよい。
　制御部は、記憶部が格納しているプログラムやデータ、および、通信部により取得されたデータに基づいて各種データ処理を実行する。制御部は、記憶部および通信部のインターフェースとしても機能する。
　制御部は、図１に例示したように、ＳＬＡＭ処理部４、軌道データ生成部５および相対座標データ出力部６の各機能ブロックを少なくとも有する。
　ＳＬＡＭ処理部４は、ＳＬＡＭ処理を実行する（詳細後述）。
　軌道データ生成部５は、軌道データを生成する処理を実行する（詳細後述）。
　相対座標データ出力部６は、相対座標データを出力する処理を実行する（詳細後述）。
　制御部は、プロセッサを用いて構成され、前述の地図生成プログラムを実行することによって、これらの機能ブロックを実現することができる。なお、プロセッサの代わりに、例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の論理回路を用いて制御部を構成してもよい。また、プロセッサと論理回路との組合せによって制御部を構成してもよい。
　記憶部は、例えばメモリおよび補助記憶装置からなる記憶装置を用いて構成され、制御部に各種処理命令を供給するプログラム、および制御部が実行する処理において用いられる各種情報を表すデータを格納する。
　制御部は、それらの情報を記憶部に読み書きすることで、各種処理を実行することができる。
　通信部は、通信ネットワークを介して行われる、周辺環境センサ２や他の装置との通信処理を担当する。通信部は、例えばＮＩＣ（Network Interface Card）やＨＢＡ（Host Bus Adapter）等を用いて構成される。
　ユーザーインターフェース部は、入力部および出力部の各機能ブロックを含んで構成される。
　入力部は、ユーザーインターフェースに関する処理のうち、ユーザからの入力操作の受け付け等、入力に関する処理を担当する。入力部は、例えばタッチパネルやキーボード等といった入力装置を用いて構成され、ユーザからの各種操作を検出する。
　出力部は、ユーザーインターフェースに関する処理のうち、表示装置への各種画面の表示や音声出力等、出力に関する処理を担当する。出力部は、例えば液晶ディスプレイやタッチスクリーン等の各種の表示装置を用いて構成される。
　なお、例えば、ユーザ端末のような別の外部機器から車載装置３に対してリモートログインを行う場合や、通信インターフェースを介して外部機器からの入力情報の受け付けや外部機器への出力情報の提供を行う場合等には、入力部および／または出力部の搭載は必須ではない。この場合、車載装置３は、例えば、所定のプロトコルによるアクセスを、通信部を介して外部機器から受け付けてもよい。
　すなわち、車載装置３の各構成要素は、プロセッサ、メモリや補助記憶装置といった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線やインターフェース装置を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器（プロセッサ）に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。
　地図生成システム１の機能に関する上記の説明は、地図生成システム１を構成している車載装置３の各機能が一台のコンピュータ装置により一体的に実現されているものとして行った。しかしながら、これらの各機能は、相互に接続された複数台のコンピュータ装置および／またはサーバ装置によって実現されてもよい。また、車載装置３は、ラップトップＰＣ等の汎用コンピュータ装置と、これにインストールされたウェブブラウザとを含む構成であってもよいし、ウェブサーバや各種携帯機器を含む構成であってもよい。
　車載装置３は、物理的に一つの計算機上で、または、論理的または物理的に構成された複数の計算機上で構成される計算機システムであり、複数の物理的計算機資源上に構築された仮想計算機上で動作してもよい。例えば、ＳＬＡＭ処理部４や軌道データ生成部５、相対座標データ出力部６等の機能部は、各々別個の物理的または論理的な計算機上で動作するものであってよく、また、複数が組み合わされて一つの物理的または論理的な計算機上で動作するものであってもよい。
　また、上記の各機能の説明は一例であり、複数の機能が一つの機能にまとめられたり、一つの機能が複数の機能に分割されたりしてもよい。
　また、車載装置３が、上記の各機能に加えて、さらに別の機能を備えていてもよい。例えば、車載装置３は、前述したように、周辺環境センサ２が備える機能の一部または全部を含む形で構成されていてもよい。
＜地図生成システムの動作例＞
　次に、地図生成システム１の動作の一例を、実際の処理の流れを基に、以下に示す。
　まず、地図生成システム１の制御部は、通信部または入力部を介して取得した、周辺環境センサ２の座標から、当該周辺環境センサ２が搭載された移動体の構成部品を用いて定義される基準座標までの並進・回転量を、パラメータとして相対座標データ出力部６に入力する。なお、この並進・回転量の値は、例えば地図生成システム１のユーザが入力操作を行うことで取得される。
　相対座標データ出力部６は、当該パラメータが入力されると、これに基づいて、周辺環境センサ２の座標から、基準座標までの並進・回転量によって規定される相対座標Ｔｓｒを算出し、軌道データ生成部５へ出力する。
　次に、ユーザは、当該移動体を、地図の作成を希望する所望軌道上で走行させるとともに、周辺環境センサ２に、周辺環境の状況等を表すデータである周辺環境センサデータＳの周期的な取得を指示する入力操作を行う。通信部または入力部を介してユーザのこの入力操作を受け付けた地図生成システム１の制御部は、周辺環境センサ２に対して当該指示内容を伝送する。これによって、周辺環境センサ２は、時刻Ｔ＝｛ｔ＿１、ｔ＿２、・・・、ｔ＿Ｎ｝における、周辺環境センサデータＳ＝｛ｓ＿１、ｓ＿２、・・・、ｓ＿Ｎ｝を取得する。そして、当該移動体の走行完了後に、周辺環境センサ２は、周辺環境センサデータＳをＳＬＡＭ処理部４に出力する。
　ＳＬＡＭ処理部４は、例えば特許文献３等に記載の一般的なＳＬＡＭ手法によって、周辺環境センサデータＳを元に、軌道周辺の物体の形状を示す地図データＭを生成するとともに、各時刻Ｔにおける、周辺環境センサ２の地図データＭ上での位置と姿勢を示すセンサポーズデータＰｓ＝｛ｐｓ＿１、ｐｓ＿２、・・・、ｐｓ＿Ｎ｝を生成する。
　そして、ＳＬＡＭ処理部４は、生成された地図データＭと、センサポーズデータＰｓとを軌道データ生成部５に出力する。
　すなわち、ＳＬＡＭ処理部４は、周辺環境センサ２を搭載した移動体が軌道上を走行した際に、当該周辺環境センサ２により取得されたセンサデータに基づいて、当該軌道周辺の地図および各時刻でのセンサポーズを推定し、出力する。
　軌道データ生成部５は、ＳＬＡＭ処理部４より受信したセンサポーズデータＰｓと、相対座標データ出力部６より受信した相対座標Ｔｓｒに基づいて、各時刻における、基準座標の地図データＭ上での位置と姿勢を表す基準座標ポーズデータＰｒ＝｛ｐｒ＿１、ｐｒ＿２、・・・、ｐｒ＿Ｎ｝を生成する。
　ここで、移動体に搭載された周辺環境センサ２の位置を表す位置座標（以下、「周辺環境センサ座標」とも称する）および基準座標の設定の一例を、図２を用いて説明する。
　図２は、周辺環境センサ座標および基準座標の設定例を示した図である。
　図２において、座標１１は、周辺環境センサ２の位置座標であり、例えば周辺環境センサ２がＬｉＤＡＲである場合、当該センサが出力する点群の基準座標である。
　また、図２において、座標１２は基準座標であり、例えば、鉄道車両においては、車体１３と台車１４をつなぐ旋回回転軸を基準とし、当該回転軸上の、軌道１５の上面を通る平面と交差する点として定義されることが考えられる。
　上記のように基準座標１２を設定した場合、基準座標ポーズデータＰｒは、地図データＭ上において、原点が軌道の中央を通るとともに、各軸は軌道の進行方向や鉛直方向を示す座標とほぼ一致する。そのため、本発明によれば、例えば周辺環境センサ２の検知範囲内に軌道が存在しなかったり、軌道上に積雪があったりする等して、周辺環境センサデータＳから、軌道の位置等に関する情報を得ることが不可能または困難である場合であっても、基準座標ポーズデータＰｒを、軌道データとして用いることで、軌道データの正確かつ確実な生成が可能となる。
　このように、軌道データ生成部５は、相対座標データ出力部６から出力された、周辺環境センサ座標１１から当該移動体上の部品を用いて定義された基準座標１２への相対座標と、ＳＬＡＭ処理部４の出力とを用いて、当該地図上での基準座標１２の軌跡を求め、当該軌跡を軌道データとして出力する。
　なお、本実施例では、周辺環境センサ２がＬｉＤＡＲである例を示したが、周辺環境センサ２は、周辺物体の形状・性状に応じたデータを出力するセンサであって、ＳＬＡＭ処理部４が、当該センサデータを用いて、周辺環境センサ２のポーズと軌道周辺の地図データＭとを同時に生成可能なものであればよい。すなわち、周辺環境センサ２は、前述したように、例えばカメラや、ミリ波レーダーのような各種レーダー等によって構成されていてもよい。
　さらに周辺環境センサ２は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）衛星をはじめとする各種ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星や、軌道周辺に設置されたビーコンからの電波をセンシング可能な受信機（ＧＮＳＳ受信機および／またはビーコン受信機）であって、ＳＬＡＭ処理部４は、当該センサの受信信号を元に、各時刻における周辺環境センサ２のポーズのみを推定するものであってもよい。
　本実施例の地図生成システム１によれば、例えば軌道周辺が単調な形状の物体に囲まれており、カメラやＬｉＤＡＲによるポーズ推定が困難な環境であっても、軌道データを例えば緯度や経度等の汎用的な座標系におけるポーズとして生成することが可能となる。
　以上、実施例１に係る地図生成システム１について説明した。
　次に、実施例２に係る地図生成システム１について、実施例１に係る地図生成システム１との差異を中心に説明する。
　前述したように、実施例１に係る地図生成システム１では、軌道データ生成部５は、相対座標データ出力部６から出力された、周辺環境センサ座標１１から当該移動体上の部品を用いて定義された基準座標１２への相対座標と、ＳＬＡＭ処理部４の出力とを用いて、当該地図上での基準座標１２の軌跡を求め、当該軌跡を軌道データとして出力した。しかしながら、軌道データ生成部５は、基準座標ポーズデータＰｒを算出したのちに、当該基準座標ポーズデータＰｒが平滑に接続されるよう平滑化処理を実行し、この平滑化処理の結果得られた平滑化ポーズデータＰｒｓを軌道データとして生成してもよい。そこで、軌道データ生成部５がそのような処理を行う場合の地図生成システム１の動作例を、実施例２として以下に示す。
（平滑化処理）
　図３は、実施例２に係る地図生成システム１における各種座標の説明図であり、本実施例において平滑化処理が有用な環境の一例を示した図である。
　例えば、カーブした軌道２７を走行する車両において、実施例１に示した手法では、周辺環境センサ座標１１のポーズ推定結果を元に、基準座標２２が得られる。一方で、例えば、理想軌道データが、左右軌道の上面中点を原点として、Ｘ軸を進行方向すなわち軌道接線方向とし、Ｚ軸を軌道面垂直方向とする座標（以下、「理想軌道座標」とも称する）２３で定義されている場合、カーブにおいては、台車２５とセンサが設置された車体２６の間に変位が生じているために、これに起因して基準座標２２と理想軌道座標２３との間には、ヨー方向の誤差が発生してしまう。
　そこで、実施例２に係る地図生成システム１においては、このヨー方向の誤差を解消するために、軌道データ生成部５によって平滑化処理が行われる。この平滑化処理の一例を、図４に示す。
　実施例２に係る地図生成システム１において、軌道データ生成部５は、まず、時刻ｘに得られた基準座標ポーズデータＰｒ＿ｘ（３１）と、時刻ｘ＋１に得られた基準座標ポーズデータＰｒ＿ｘ＋１（３２）とを基に、これらの原点をそれぞれ始点・終点とする変位ベクトル３４を算出する。そして、軌道データ生成部５は、基準座標ポーズデータＰｒ＿ｘ（３１）のＸ軸から変位ベクトル３４への回転量を算出し、当該回転量を基準座標ポーズデータＰｒ＿ｘ（３１）に印加することによって、時刻ｘに対応する平滑化ポーズデータＰｒｓ＿ｘ（３３）を算出し、当該平滑化ポーズデータＰｒｓ＿ｘ（３３）を軌道データとして出力する。
　このように、実施例２に係る地図生成システム１によれば、カーブ等において、周辺環境センサ２のデータをもとに算出した基準座標ポーズデータＰｒが軌道形状に対してヨー方向の誤差を有する場合においても、高精度に軌道形状を得ることが可能となる。
　なお、本実施例では、軌道データ生成部５により実行される平滑化処理が、基準座標ポーズデータＰｒを回転させることで平滑化ポーズデータＰｒｓを生成する処理を表すものとして説明した。しかしながら、平滑化処理は、然様な処理に限られなくてもよい。例えば、軌道データ生成部５は、前後の時刻の基準座標ポーズデータＰｒを基に、その原点位置が平滑な曲線上に存在するよう、並進による変換を行う処理を、平滑化処理として実行してもよい。
　以上、実施例２に係る地図生成システム１について説明した。
　次に、実施例３に係る地図生成システム１について、実施例１および／または実施例２に係る地図生成システム１との差異を中心に説明する。
　ある形態においては、基準座標は、周辺環境センサ２に対して相対位置が変動しうる移動体上の構成部品である可動構成部品を基準に定義されていてもよく、また、相対座標データ出力部６は、周辺環境センサ２の座標から基準座標２２への相対座標Ｔｓｒを出力する機能を有していてもよい。そこで、相対座標データ出力部６がそのような機能を有する場合の地図生成システム１の動作例を、実施例３として以下に示す。
　なお、実施例３に係る地図生成システム１において、相対座標データ出力部６は、例えば可動構成部品が車輪である。また、実施例３に係る地図生成システム１において、基準座標２２は、当該車輪の接地点として定義されている。
　実施例３において、相対座標データ出力部６は、例えば、周辺環境センサ座標１１と基準座標２２の間に存在する機械部品をリンク機構と見做した場合に、当該リンク機構に関するリンク長等のリンク情報を有するとともに、回転軸や直動軸等の可動部について、それぞれの変位量を計測可能な変位センサを有することが考えられる。このような構成を備える実施例３の地図生成システム１によれば、リンク情報とセンサの変位量を元に、周辺環境センサ２の座標から基準座標２２までの相対座標Ｔｓｒを算出し、出力することができる。
　あるいは、実施例３において、相対座標データ出力部６は、周辺環境センサデータＳを取得可能であり、当該周辺環境センサデータＳを基に、軌道または軌道に付随する枕木等の構造物を検知し、検知結果を元に相対座標Ｔｓｒを推定し、出力してもよい。
　いずれの場合においても、実施例３によれば、実施例１と異なり、移動体がサスペンション等によって大きく動揺する場合であっても、正確な線路形状の推定が可能となる。
　ある形態においては、ＳＬＡＭ処理部４は、地図の作成を希望する領域に関する事前地図データを事前に保持し、当該データを元に地図データＭおよび軌道形状データを出力してもよい。例えば実施例１に示す手法では局所的には高精度な地図および軌道データが得られる一方で、大局的には誤差の蓄積によって、ひずみが生じてしまう恐れがあるが、当該実施例によれば、事前地図データとしてひずみのない地図を与えることで、大局的なひずみのない高精度な地図を得ることが可能となる。
　以上、実施例３に係る地図生成システム１について説明した。
　以上説明した本発明の各実施例は、以下のように総括される。
（１）地図生成システム１は、移動体が走行する軌道の形状に関する軌道データを含む環境地図を生成するシステムであって、当該移動体に搭載され、自装置の周辺の環境情報を取得可能な周辺環境センサ２と、周辺環境センサ２とデータ通信可能に接続され、プロセッサと記憶装置とを少なくとも有するコンピュータ（車載装置３）とを少なくとも備える。コンピュータ（車載装置３）は、周辺環境センサ２により取得されたセンサデータに基づいて、軌道の周辺の環境を表す環境地図と、当該環境地図上に表示される周辺環境センサ２の位置および／または姿勢であるセンサポーズとを推定するＳＬＡＭ処理部４と、周辺環境センサ２の位置を表す周辺環境センサ座標と、移動体の構成部品の位置を基準に定義される基準座標との間の相対座標を出力する相対座標データ出力部６と、相対座標データ出力部６により出力された相対座標と、ＳＬＡＭ処理部４の出力とに基づいて、環境地図上に表示される軌道の形状を表す軌道データを生成する軌道データ生成部５とを有する。軌道データ生成部５は、環境地図上に表示される基準座標の軌跡を計算し、算出された軌跡に基づいて軌道データを生成する。このようにしたので、地図生成システム１は、移動体が走行する軌道が周辺環境センサ２の検知範囲内に存在しない場合や、当該軌道が周辺環境センサ２の検知範囲内に存在するが検知が困難である場合等であっても、当該軌道の形状に関する軌道データを含む環境地図を生成することができる。その結果、地図生成システム１のユーザは、軌道上を走行する移動体において、軌道の形状を直接認識可能なセンサを有していない、または認識可能なセンサを有しているが当該センサデータからの軌道形状の認識が不安定な場合であっても、ロバストに軌道形状を認識することができるようになる。
（２）周辺環境センサ２は、周辺物体の形状および／または性状に応じたデータを出力する少なくとも一つ以上のセンサである。
（３）周辺環境センサ２は、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）、カメラ、レーザーの、少なくともいずれか一つである。
（４）周辺環境センサ２は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機またはビーコン受信機の少なくともいずれか一つである。
（５）軌道データ生成部５は、基準座標の環境地図上でのポーズ履歴を算出し、これらに対して平滑化処理を行うことで、軌道データを生成する。
（６）基準座標は、周辺環境センサ２に対する相対位置が変動しうる移動体上の構成部品である可動構成部品を基準に定義され、相対座標データ出力部６は、周辺環境センサ座標と基準座標の間の相対座標を出力する。
（７）相対座標データ出力部６は、移動体に存在する可動部についてその変位量を計測するセンサを有し、当該センサの出力をもとに、周辺環境センサ座標と基準座標の相対座標を出力する。
（８）相対座標データ出力部６は、周辺環境センサ２より得られたデータを用いて軌道または軌道周辺の構造物を検知し、当該検知結果を用いて、周辺環境センサ座標と基準座標の間の相対座標を出力する。
（９）ＳＬＡＭ処理部４は、地図の生成を行う地点に関する情報である事前地図データを保持する。
　なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、任意の構成要素を用いて実施可能である。
　上記実施例の各々はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記ではさまざまな実施例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではなく、また、これらの内容の全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　上記の各図において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。例えば、実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
　また、以上に説明した地図生成システム１や車載装置３の各機能部の配置形態は一例に過ぎない。各機能部の配置形態は、地図生成システム１や車載装置３が備えるハードウェアやソフトウェアの性能、処理効率、通信効率等の観点から最適な配置形態に変更し得る。
　また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。
１…地図生成システム
２…周辺環境センサ
３…車載装置
４…ＳＬＡＭ処理部
５…軌道データ生成部
６…相対座標データ出力部
１１…周辺環境センサ座標
１２…基準座標
１３…車体
１４…台車
１５…軌道
２１…周辺環境センサ座標
２２…基準座標
２３…理想軌道データ
２５…台車
２６…車体
２７…軌道
３１…基準座標ポーズデータ
３２…基準座標ポーズデータ
３３…平滑化ポーズデータ
 

Claims (12)

  1. 　移動体が走行する軌道の形状に関する軌道データを含む環境地図を生成する地図生成システムであって、
    　当該移動体に搭載され、自装置の周辺の環境情報を取得可能な周辺環境センサと、
    　前記周辺環境センサとデータ通信可能に接続され、プロセッサと記憶装置とを少なくとも有するコンピュータと
    　を少なくとも備え、
    　前記コンピュータは、
    　　前記周辺環境センサにより取得されたセンサデータに基づいて、前記軌道の周辺の環境を表す環境地図と、当該環境地図上に表示される前記周辺環境センサの位置および／または姿勢であるセンサポーズとを推定するＳＬＡＭ処理部と、
    　　前記周辺環境センサの位置を表す周辺環境センサ座標と、前記移動体の構成部品の位置を基準に定義される基準座標との間の相対座標を出力する相対座標データ出力部と、
    　　前記相対座標データ出力部により出力された相対座標と、前記ＳＬＡＭ処理部の出力とに基づいて、前記環境地図上に表示される前記軌道の形状を表す軌道データを生成する軌道データ生成部と
    　を有し、
    　前記軌道データ生成部は、前記環境地図上に表示される前記基準座標の軌跡を計算し、前記算出された軌跡に基づいて軌道データを生成する、
    　地図生成システム。
  2. 　前記周辺環境センサは、周辺物体の形状および／または性状に応じたデータを出力する少なくとも一つ以上のセンサである、請求項１に記載の地図生成システム。
  3. 　前記周辺環境センサは、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）、カメラ、レーザーの、少なくともいずれか一つである、請求項２に記載の地図生成システム。
  4. 　前記周辺環境センサは、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機またはビーコン受信機の少なくともいずれか一つである、請求項１に記載の地図生成システム。
  5. 　前記軌道データ生成部は、前記基準座標の前記環境地図上でのポーズ履歴を算出し、これらに対して平滑化処理を行うことで、軌道データを生成する、請求項１に記載の地図生成システム。
  6. 　前記基準座標は、前記周辺環境センサに対する相対位置が変動しうる前記移動体上の構成部品である可動構成部品を基準に定義され、
    　前記相対座標データ出力部は、前記周辺環境センサ座標と前記基準座標の間の相対座標を出力する、
    　請求項１に記載の地図生成システム。
  7. 　前記相対座標データ出力部は、前記移動体に存在する可動部についてその変位量を計測するセンサを有し、当該センサの出力をもとに、前記周辺環境センサ座標と前記基準座標の相対座標を出力する、請求項６に記載の地図生成システム。
  8. 　前記相対座標データ出力部は、前記周辺環境センサより得られたデータを用いて軌道または軌道周辺の構造物を検知し、当該検知結果を用いて、前記周辺環境センサ座標と前記基準座標の間の相対座標を出力する、請求項６に記載の地図生成システム。
  9. 　前記ＳＬＡＭ処理部は、地図の生成を行う地点に関する情報である事前地図データを保持する、請求項１に記載の地図生成システム。
  10. 　移動体が走行する軌道の形状に関する軌道データを含む環境地図を生成する地図生成システムを構成する情報処理装置であって、
    　当該移動体に搭載され、自装置の周辺の環境情報を取得可能な周辺環境センサとデータ通信可能に接続され、プロセッサと記憶装置とを少なくとも有するコンピュータを少なくとも含んで構成され、
    　前記コンピュータは、
    　　前記周辺環境センサにより取得されたセンサデータに基づいて、前記軌道の周辺の環境を表す環境地図と、当該環境地図上に表示される前記周辺環境センサの位置および／または姿勢であるセンサポーズとを推定するＳＬＡＭ処理部と、
    　　前記周辺環境センサの位置を表す周辺環境センサ座標と、前記移動体の構成部品の位置を基準に定義される基準座標との間の相対座標を出力する相対座標データ出力部と、
    　　前記相対座標データ出力部により出力された相対座標と、前記ＳＬＡＭ処理部の出力とに基づいて、前記環境地図上に表示される前記軌道の形状を表す軌道データを生成する軌道データ生成部と
    　を有し、
    　前記軌道データ生成部は、前記環境地図上に表示される前記基準座標の軌跡を計算し、前記算出された軌跡に基づいて軌道データを生成する、
    　情報処理装置。
  11. 　移動体が走行する軌道の形状に関する軌道データを含む環境地図を生成する地図生成方法であって、
    　当該移動体に搭載され、自装置の周辺の環境情報を取得可能な周辺環境センサと、
    　前記周辺環境センサとデータ通信可能に接続され、プロセッサと記憶装置とを少なくとも有するコンピュータと
    　を少なくとも備える地図生成システムにより実行され、
    　前記コンピュータは、
    　　ＳＬＡＭ処理部により、前記周辺環境センサにより取得されたセンサデータに基づいて、前記軌道の周辺の環境を表す環境地図と、当該環境地図上に表示される前記周辺環境センサの位置および／または姿勢であるセンサポーズとを推定し、
    　　相対座標データ出力部により、前記周辺環境センサの位置を表す周辺環境センサ座標と、前記移動体の構成部品の位置を基準に定義される基準座標との間の相対座標を出力し、
    　　軌道データ生成部により、前記相対座標データ出力部により出力された相対座標と、前記ＳＬＡＭ処理部の出力とに基づいて、前記環境地図上に表示される前記軌道の形状を表す軌道データを生成し、
    　前記軌道データ生成部は、前記環境地図上に表示される前記基準座標の軌跡を計算し、前記算出された軌跡に基づいて軌道データを生成する、
    　地図生成方法。
  12. 　移動体が走行する軌道の形状に関する軌道データを含む環境地図を生成する地図生成システムにおいて、
    　当該移動体に搭載され、自装置の周辺の環境情報を取得可能な周辺環境センサとデータ通信可能に接続され、プロセッサと記憶装置とを少なくとも有するコンピュータにおいて、
    　　ＳＬＡＭ処理部により、前記周辺環境センサにより取得されたセンサデータに基づいて、前記軌道の周辺の環境を表す環境地図と、当該環境地図上に表示される前記周辺環境センサの位置および／または姿勢であるセンサポーズとを推定し、
    　　相対座標データ出力部により、前記周辺環境センサの位置を表す周辺環境センサ座標と、前記移動体の構成部品の位置を基準に定義される基準座標との間の相対座標を出力し、
    　　軌道データ生成部により、前記相対座標データ出力部により出力された相対座標と、前記ＳＬＡＭ処理部の出力とに基づいて、前記環境地図上に表示される前記軌道の形状を表す軌道データを生成し、
    　前記軌道データ生成部は、前記環境地図上に表示される前記基準座標の軌跡を計算し、前記算出された軌跡に基づいて軌道データを生成する
    　ことを前記コンピュータに実行させる、
    　コンピュータプログラム。
     
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