JP2014523572A - 地図データの生成 - Google Patents
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Abstract
Description
−地図製作システムの入力において、マップすべきエンティティ(壁、ドア、家具、木等)の座標を、モバイル機器に束縛した参照フレームで表現した複数の点または大量の点の形で構築することが求められる。
−当該システムの出力において、機器の現在位置(例えば、平面問題、即ち、2Dでの地図を構築するための座標X、Y、θ)が決定される。
−探索されている環境のサンプル地図が当該環境から構築される。
a)Aを当該モバイル測定機器の当該環境を少なくとも部分的に定義する所定の角度セクタとして、各々A/Nの連続的な角度間隔により、当該環境における当該モバイル測定機器と障害物の間の距離の少なくともN回の測定を実施し、作業メモリ内で当該距離を夫々の当該角度間隔と関連付けて、地図データを構築するステップと、
b)当該モバイル測定機器を変位させ、当該モバイル測定機器の新たな現在位置に対してステップa)を繰り返すステップと、
c)ステップb)の当該現在位置の角度間隔およびステップa)の過去の位置の角度間隔ごとに測定した当該距離の関数として、一度かつ同時に、
ステップa)における当該モバイル測定機器の初期位置に対して、当該地図上で、ステップb)における当該モバイル測定機器の当該現在位置と、
当該地図の新たなデータと、
を決定するステップと、
を含む。
―ステップa)で決定した当該地図に対する、当該モバイル測定機器と当該モバイル測定機器の第1の近傍の間のグローバル距離の関数を決定し、
―当該関数の極小値を図示して、ステップb)における当該モバイル測定機器の現在位置を決定する。
−中心点の近傍点と、当該中心点およびその近傍の間の推定ユークリッド距離とを対応づけるための(例えば)ルックアップ・テーブルを前もって構築する。
−グローバル距離関数の計算に関して、ステップb)で障害物を検出した後に、障害物ごとに、ステップa)で決定した最近傍の障害物点との距離が決定され、上記ルックアップ・テーブルを参照して当該障害物と最近傍の間のユークリッド距離を決定する。
−その後、全ての障害物点に対して、ユークリッド距離の和を推定する。
−データ入力装置E
−結果抽出装置S
−(地図データと位置データを含む)メモリMEM
−算術論理計算ユニットμP
を有するかまたはエミュレートする装置の任意の要素で実施することができる。可能な例示的な実施形態は、フォン・ノイマン・アーキテクチャ(マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、PC等)および(ASIC、FPGA、CPLD等)プログラム可能論理アーキテクチャから導出される。
平面問題(2D地図の決定)のケースでは、
−P:絶対参照フレームにおけるモバイルの位置データ
−V:確率論的占有グリッド
−地図を更新するステップS11
−地図をセグメント化するステップS12
−最近傍への距離を計算するステップS13
−2D地図では、平面内で位置変数X、Y、θにより、
−または、3D地図では、空間内で位置変数X、Y、Z、φ、ψおよびθにより、
表す。
−Xmobile、Ymobileは当該モバイルに結び付けられた参照フレーム内の点の座標であり、
−変数Distanceは現在の点に対してLIDARで測定した距離であり、
−変数Alphaは現在の点の測定角度に対応し、
−変数STEP MAPは地図のセルの幅に対応し、
−ベクトル[Tx、Ty]は地図の原点に対するモバイルの想定した移動に対応し、
−Rzは地図の原点に対するモバイルの想定した方位であり、
−x、yは更新すべきセルのインデックスに対応する整数である。
−Dppvは最近傍の占有セルとのユークリッド距離であり、
−Dmaxは、2つの連続した取得の間における、点の変位の最大ユークリッド距離である。
−モバイルの位置を推定するステップSn1、
−地図を更新するステップSn2、
−地図をセグメント化するステップSn3、および
−最近傍の距離を計算するステップSn4、
を含む。
ステップSn1で、占有された最近傍への距離を含む探索空間を表すモデルのもとに地図
−地図の更新のための予め計算したテーブルの利用と、
−位置推定のための局所探索アルゴリズムの利用と、
を根拠とした、計算速度である。
−距離測定ユニットU−MESと、
−機器の変位手段M−DEPと、
−測定データを、地図データと当該地図内のロボットの現在位置とを計算するためのユニットに送信するための通信手段COMと、
−上述の計算ユニットと、
を備える。
−作業メモリMEMにおいて、測定距離と各角度測定間隔を関連付け、
−次の現在位置の角度間隔ごとに測定した距離の関数として、一度かつ同時に、
−上記地図上の測定機器の最新の現在位置と、
−当該地図の新たなデータと
を決定する
ための、少なくとも1つのプロセッサμPと作業メモリMEMを備える。
MEM メモリ
μP 算術論理計算ユニット
S 結果抽出装置
Claims (11)
- 地図製作データを生成するための方法であって、
少なくとも1つのモバイル測定機器が前記モバイル測定機器の環境における前記モバイル測定機器の現在位置と障害物の間の距離を測定するように設計され、
a)Aを前記モバイル測定機器の前記環境を少なくとも部分的に定義する所定の角度セクタとして、各々A/Nの連続的な角度間隔により、前記環境における前記モバイル測定機器と障害物の間の距離を少なくともN回測定し、作業メモリ内で前記距離を夫々の前記角度間隔と関連付けて、地図データを構築するステップと、
b)前記モバイル測定機器を変位させ、前記モバイル測定機器の新たな現在位置に対してステップa)を繰り返すステップと、
c)ステップb)の前記現在位置の角度間隔およびステップa)の過去の位置の角度間隔ごとに測定した前記距離の関数として、一度かつ同時に、
地図上での、ステップa)の前記モバイル測定機器の初期位置に対するステップb)の前記モバイル測定機器の前記現在位置と、
前記地図の新たなデータと、
を決定するステップと、
を含み、
ステップc)において、
ステップa)で決定した前記地図に対する、前記モバイル測定機器と前記障害物の間のグローバル距離の関数を決定し、
前記関数の極小値を図示して、ステップb)における前記モバイル測定機器の現在位置を決定する、
方法。 - ステップb)およびc)を連続的に反復して少なくとも1つのオブジェクトまたは建物の地図を構築するステップd)を含む、請求項1に記載の方法。
- ステップa)において、前記地図データをステップa)における前記モバイル測定機器の前記現在位置の表示の関数として構築し、
空間内の前記モバイル測定機器の絶対位置を決定する初期ステップa0)を含む、
請求項1および2の何れか1項に記載の方法。 - 少なくとも1つの他の機器に対して自己の地図データを通信するのに適した複数の測定機器が提供され、様々な測定機器から生じた地図データを照合するステップをさらに含む、請求項1乃至3の何れか1項に記載の方法。
- グローバル距離関数により、二次元地図の構築に関して、ステップb)における平面内の前記モバイル測定機器の方位を定義する2つのデカルト座標X、Y、および角度θに対応する単一の極小値が示される、請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法。
- グローバル距離関数により、三次元空間における地図の構築に関して、ステップb)における空間内の前記モバイル測定機器の方位を一体となって定義する3つのデカルト座標X、Y、Z、および3つの角度θ、ψ、φに対応する単一の極小値が示される、請求項1乃至5の何れか1項に記載の方法。
- 前記グローバル距離関数は、ステップa)で決定した各障害物点とステップb)で障害物として検出した近傍点の間のユークリッド距離の和により推定される、請求項5および6の何れか1項に記載の方法。
- 中心点の近傍点と、当該中心点と当該中心点の近傍の間の推定ユークリッド距離とを対応付けるルックアップ・テーブルが前もって構築され、
前記グローバル距離関数を計算するために、ステップb)で障害物を検出した後、障害物ごとに、最も近い障害物点との距離をステップa)で決定し、前記ルックアップ・テーブルを参照して、前記障害物とより近い近傍との間のユークリッド距離を決定し、
次いで、前記障害物点の全部に関する前記ユークリッド距離の前記和を推定する、
請求項7に記載の方法。 - 前記距離の和の最小値が前記モバイル測定機器の変位の方位と距離に対応し、前記最小値を決定した後、前記モバイル測定機器の新たな位置と新たな地図データが決定される、請求項1乃至8の何れか1項に記載の方法。
- プロセッサにより実行されたとき、請求項1乃至9の何れか1項に記載の方法を実装するための命令を含む、コンピュータ・プログラム。
- 請求項1乃至9の何れか1項に記載の方法を実装するための、地図製作データを生成するための装置であって、
ステップa)を実装するための距離測定ユニットと、
ステップb)を実装するための距離変位手段と、
地図データと前記地図内のロボットの現在位置を計算するための計算ユニットに、測定データを送信するための手段と、
を備えた、距離を測定するための少なくとも1つのモバイル機器を備え、
前記計算ユニットは、少なくとも1つのプロセッサと作業メモリとを備え、
前記作業メモリは、測定された距離を夫々の角度測定間隔と前記作業メモリにおいて関連付けるためのものであり、
ステップc)を実装するために、次の現在位置の角度間隔ごとに測定した前記距離の関数として、一度かつ同時に、
前記地図上で前記モバイル測定機器の最後の現在位置と、
前記地図の新たなデータと
を、
ステップa)で決定した前記地図に関して、前記モバイル測定機器と前記障害物の間のグローバル距離の関数を決定し、
前記関数の極小値を図示して、ステップb)における前記モバイル測定機器の現在位置を決定する
ことによって決定する、
装置。
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