JP2014102137A - 自己位置推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、通過ポイント座標設定部5により設定した移動体が通過する通過ポイント位置座標、速度、通過時刻に基づいて、参照情報計算部6により移動体の位置座標、速度を算出してDR計算部3で算出した位置座標、速度を補正する構成としたため、GPSが利用できない場合も画像情報を用いずに自己位置を推定することができる。
【選択図】 図1
Description
以下、図1から図5を用いて実施の形態1に係る自己位置推定装置について説明する。図1は実施の形態1に係る自己位置推定装置の構成を示す図である。図2は実施の形態1に係る参照情報計算部の構成を示す図である。図3は実施の形態1に係る参照情報算出方法の例を示す図である。図4は実施の形態1に係る自己位置推定装置の動作フローチャートを示す図である。図5は実施の形態1に係る参照情報計算部の動作フローチャートを示す図である。
通過ポイント座標設定部5は、事前に移動体が通過する通過ポイント位置座標Aと通過時刻t、速度Vの移動条件を設定する。例えば、図3(a)に示すように、通過ポイント座標設定部5は、移動体が速度V=5m/sの一定速度で通過ポイント位置座標A=20mを通過時刻t=10sに通過するよう設定したと仮定する。移動体はDR計算部3がデッドレコニングにより計算した位置座標A´及び速度V´を元に通過ポイント位置座標Aの位置座標へ向かう。したがって、DR計算部3の計算上では、移動体は位置座標A´=20mとなったときに通過ポイント位置座標Aを通過したこととなる。しかし、実際はドリフト誤差があるため、移動体は別の位置(以下、偽の通過ポイント位置座標Cとする)にいることとなる。また、通過ポイント位置座標Aと偽の通過ポイント位置座標Cとには、ずれがあるため、通過時刻についてもずれが生じる。このとき、実際に偽の通過ポイント位置座標Cを移動体が通過した通過時刻を偽の通過時刻t´=12sとする。この例では通過時刻tに比べて偽の通過時刻t´が遅延する場合を想定しているため、移動体は既に通過ポイント位置座標Aを通過していることとなる。このとき、偽の通過時刻t´>通過時刻tとなり、その差は2sである。(以下、偽の通過時刻t´と通過時刻tとの差を適宜「時間誤差」とする。)このとき、時間誤差2sは、移動体が通過ポイント位置座標Aから偽の通過ポイント位置座標Cまでを移動した時間といえる。この2s間の運動情報はΔt毎に運動情報保存部61に保存されているため、偽の通過ポイント位置座標Cと通過ポイント位置座標Aまでの距離をデッドレコニングによって計算することができる。すなわち、通過ポイント位置座標Aを基準として、デッドレコニングにより偽の通過ポイント位置座標Cの座標を計算することができる。同様にして、参照情報用DR計算部63は時間誤差に基づいてデッドレコニングにより速度V´についても計算することができる。
図3(b)は通過時刻tに比べて偽の通過時刻t´が早い場合を示す。すなわち、移動体は通過ポイント座標設定部5によって設定された通過ポイント位置座標Aに到達する前にDR計算部3の計算上において通過ポイント位置座標Aを通過したこととなる。(b)の場合も(a)の場合と同様、通過時刻tと偽の通過時刻t´の差によって通過ポイント位置座標Aと偽の通過ポイント位置座標Cとの距離を逆算する。ただし、(b)の場合、移動体は通過ポイント位置座標Aに到達していないため、偽の通過ポイント位置座標Cから通過ポイント位置座標Aまでの間の運動情報が運動情報保存部61に保存されていない。したがって、参照情報用DR計算部63は通過時刻tと偽の通過時刻t´の時間誤差分だけ運動情報保存部61に運動情報を蓄積した後、デッドレコニングによって偽の通過ポイントCを逆算する。例えば、通過時刻tが10s、偽の通過時刻t´が8sの場合、時間誤差は2sである。この時間誤差2sの間だけ運動情報保存部61は、慣性計測装置110から出力される運動情報を保存する。移動体が時間誤差2s分だけ移動しながら運動情報を運動情報保存部61に保存した後、参照情報用DR計算部63は偽の通過ポイントCを逆算する。(a)の場合と同様、参照情報用DR計算部63は時間誤差に基づいてデッドレコニングにより移動体の速度V´も逆算する。なお、図3(a)(b)の説明において、通過ポイント座標設定部5によって設定される移動体の速度は一定と仮定したが、この速度は一定でなくてもよい。例えば、通過ポイント座標設定部5は、通過時刻t=1s〜2s間は速度V=5m/s、通過時刻t=2s〜8s間は速度V=6m/sという条件を設定することも可能である。この場合においても、参照情報用DR計算部63は時間誤差に基づいて、デッドレコニングにより参照情報を算出することができる。
偽通過時刻取得部62は、運動情報保存部61から時間誤差分の運動情報を取得し、参照情報用DR計算部63は通過ポイント位置座標を基準にデッドレコニングにより移動体の位置と速度を算出する。
運動情報保存部61には偽の通過ポイント位置座標から通過ポイント座標設定部5で予め設定した通過ポイント位置座標までの移動体の運動情報が保存されていない。したがって、参照情報用DR計算部63は時間誤差分の移動体の運動情報を運動情報保存部61に格納した後に運動情報を取得し、通過ポイント位置座標を基準にデッドレコニングにより移動体の位置と速度を算出する。
以下、図6、図7を用いて実施の形態2に係る自己位置推定装置100について説明する。図6は実施の形態2に係る自己位置推定装置の構成を示す図である。図7は実施の形態2に係る自己位置推定装置の参照情報計算部を示す図である。なお、実施の形態2に係る自己位置推定装置100の構成において、実施の形態1に係る自己位置推定装置100の構成と同じものについては説明を省略する。
以下、図8、図9を用いて実施の形態3に係る自己位置推定装置100について説明する。図8は実施の形態3に係る自己位置推定装置の構成を示す図である。図9は実施の形態3に係る誤差計算部の構成を示す図である。なお、実施の形態3に係る自己位置推定装置100の構成において、実施の形態1に係る自己位置推定装置100の構成と同じものについては説明を省略する。
Claims (5)
- 設定した通過ポイント位置座標を通過する移動体の運動情報を計測する慣性計測装置と、
前記慣性計測装置から前記移動体の運動情報を受けて、デッドレコニングにより前記移動体の第一の推定位置及び第一の推定速度を算出するDR計算部と、
前記移動体が通過する通過ポイント位置座標と該通過ポイント位置座標を通過する通過時刻と、速度とを設定する通過ポイント座標設定部と、
前記移動体の運動情報を単位時間毎に保持し、前記第一の推定位置と前記通過ポイント位置座標とが一致した時点における時刻と、前記通過ポイント座標設定部で設定された通過時刻との差分値に基づいて、前記運動情報を用いてデッドレコニングにより前記移動体の第二の推定位置と第二の推定速度とを算出する参照情報計算部と、
前記第一の推定位置と第二の推定位置との差分値と、前記第一の推定速度と第二の推定速度との差分値とを観測値として受けて、前記移動体の現在位置の誤差推定値を算出するカルマンフィルタと
を備えることを特徴とする自己位置推定装置。 - 前記DR計算部は前記移動体の第一の推定位置までの位置座標及び速度をデッドレコニングにより単位時間毎に複数算出し、
前記参照情報計算部は前記通過ポイント座標設定部で設定された通過ポイント位置座標から前記第二の推定位置までの位置座標及び速度を単位時間毎にデッドレコニングにより複数算出し、
前記カルマンフィルタは、前記DR計算部によって単位時間毎に算出された複数の位置座標及び速度と、前記参照情報計算部によって算出された複数の位置座標及び速度との差を単位時間毎に算出した複数の差分値を観測値として受けて、前記移動体の現在位置の誤差推定値を算出することを特徴とする請求項1に記載の自己位置推定装置。 - 設定した通過ポイント位置座標を通過する移動体の運動情報を計測する慣性計測装置と、
前記慣性計測装置から前記移動体の運動情報を受けて、デッドレコニングにより前記移動体の第一の推定位置及び第一の推定速度を算出するDR計算部と、
前記移動体が通過する通過ポイント位置座標と該通過ポイント位置座標を通過する通過時刻と、速度とを設定する通過ポイント座標設定部と、
現在時刻と前記通過ポイント座標設定部で設定された通過時刻とが一致した場合に、前記通過ポイント位置座標を前記移動体の第二の推定位置とする誤差計算部と、
前記第一の推定位置と第二の推定位置との差分値と、前記第一の推定速度と前記通過ポイント座標設定部で設定した速度との差分値とを観測値として受けて、現在位置の誤差推定値を算出するカルマンフィルタと
を備えることを特徴とする自己位置推定装置。 - 地図データを備え、
前記通過ポイント位置座標を前記地図データ上に設定し、前記第一及び第二の推定位置をマップマッチング処理により補正することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の自己位置推定装置。 - 前記移動体の速度を計測する速度計測装置を備え、
前記参照情報計計算部は、前記移動体の運動情報と前記速度計測装置で計測された移動体の速度とに基づいてデッドレコニングにより第二の推定位置と第二の推定速度とを算出することを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項4のいずれかに記載の自己位置推定装置。
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