JP5069439B2 - 自己位置認識システム - Google Patents
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Description
図1は自己位置認識システムのブロック構成を示し、図2は同システムにおける自己位置認識処理のフローチャートを示し、図3乃至図7は各処理の内容を示す。まず、図1、図2によって自己位置認識システム1の概要を説明した後、詳細説明する。
k(j)=Σh1(i)h2(i+j)、
と表される。ここで、Σは、角度変数iについて和を求める記号である。この相互相関関数k(j)のピーク値(通常最大値、以下同様)を与える角度変数jが、補正角度Δθである。なお、図3、図4(b)におけるΔθ,Δθ1,Δθ2は、一般には誤差を含んでいるので互いに等しいとは限らず、Δθ≒Δθ1≒Δθ2である。
Δx=((Δv・cos(β1)+Δu・cos(π−β2))/sin(δ)、
Δy=((Δu・sin(π−β2)−Δv・sin(β1))/sin(δ)。
次に、自己位置認識システム1における自己位置認識処理の他の例を説明する。図8はこの処理のフローチャートを示し、図9は距離データ及びレーザレーダの配置例を示す。この実施形態における自己位置認識システム1のブロック構成は、図1に示した第1の実施形態のものと同様である。また、図8に示すフローチャートにおいて、ステップ#1は、図2に示した第1の実施形態におけるフローチャートのステップS1〜S3、およびステップS5と同様であり、その説明は省略する。なお、前述したように、ステップS4,S5の順序は入れ替え可能である。
Δy2=(ΔY−Δx2・cosδ)/sinδ、
となる。ところで、第1の距離データB1と第2の距離データP1は、前述の図5において、互いの並進差から補正距離Δx,Δyを生成している第1の距離データBと第2の距離データPを、共に角度(π−α1)回転したものであるから、補正距離(Δx,Δy)は、補正距離(Δx2,Δy2)を角度(π−α1)だけ逆回転することによって得られる。従って、
Δx=Δx2・cos(α1)−Δy2・sin(α1)、
Δy=Δx2・sin(α1)+Δy2・cos(α1)、
となる。
図10乃至図12(a)(b)(c)を参照して、第3の実施形態を説明する。この実施形態では、上述の第2の実施形態で説明した自己位置認識システム1を実環境に適用した場合のデータ例を示す。図10は自己位置認識システムを備えた自律移動体10が移動中に自己位置認識を行う様子を示し、図11(a)(b)(c)、図12(a)(b)(c)はヒストグラムと相互相関関数の例を示す。
2 地図情報記憶手段
3 自己位置記憶手段
4,4a,40,41,41a レーザレーダ
5 演算手段
a1〜a12,b1〜b12,p1〜p11 データ点
k 相互相関関数
u,x 第1の並進軸
v,Y 第2の並進軸
A,B,B1 第1の距離データ
F (角度の)出現頻度
G,G1,G2 (位置の)出現頻度
P,P1 第2の距離データ
α1,β1 第1の角度
α2,β2 第2の角度
Δθ 補正角度
Δx 第1の補正距離
Δy 第2の補正距離
Claims (4)
- 予め入力された地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、前記地図情報上で認識した自
律移動体の自己の位置を記憶する自己位置記憶手段と、自律移動体の自己の周辺に存在す
る障害物をセンシングするレーザレーダと、前記レーザレーダによって得られた障害物情
報と前記自己位置記憶手段が現在記憶している自己位置における周辺の前記地図情報記憶
手段に記憶された地図情報とを演算処理して自己位置を補正する演算手段と、を備えた自
己位置認識システムにおいて、
前記演算手段は、
現在位置として認識している位置で前記レーザレーダを用いてセンシングされるはずの
前記地図情報に基づく障害物情報(第1の距離データという)と、前記レーザレーダによ
ってセンシングされた実際の障害物情報(第2の距離データという)とを取得し、
前記第1の距離データおよび第2の距離データのそれぞれについて、データ点を結ぶ線
分の角度を求めると共に、得られた角度の出現頻度を求めて第1の角度ヒストグラムおよ
び第2の角度ヒストグラムを形成し、
前記第1および第2の角度ヒストグラムの相互相関関数を算出すると共にその結果に基
づいて現在認識している自律移動体の回転方向を補正する補正角度を求めて前記第1の距
離データを前記補正角度だけ回転した新たな第1の距離データを取得し、
前記第1の角度ヒストグラムまたは第2の角度ヒストグラムのいずれかにおいて出現頻
度の高い2つの角度(これらを第1の角度と第2の角度という)を抽出し、
前記新たな第1の距離データを、そのデータが前記第2の距離データに重なるように、
前記第1の角度の方向に直交する方向の軸(第1の並進軸という)と前記第2の角度の方
向に直交する方向の軸(第2の並進軸という)とに沿って並進移動させることにより現在
認識している自律移動体の前記第1および第2の並進軸方向の位置を補正することを特徴
とする自己位置認識システム。 - 前記演算手段は、前記新たな第1の距離データおよび前記第2の距離データのそれぞれ
について、前記第1の並進軸にデータ点を投影して第1の並進軸に対するデータ点の出現
頻度から成る第1の位置ヒストグラムおよび第2の位置ヒストグラムを形成すると共に、
前記第2の並進軸にデータ点を投影して第2の並進軸に対するデータ点の出現頻度から成
る第1の位置ヒストグラムおよび第2の位置ヒストグラムを形成し、
前記第1の並進軸に対する第1および第2の位置ヒストグラムの相互相関関数を算出し
その結果に基づいて現在認識している自律移動体の第1の並進軸方向の位置を補正する距
離データを求めると共に、前記第2の並進軸に対する第1および第2の位置ヒストグラム
の相互相関関数を算出しその結果に基づいて現在認識している自律移動体の第2の並進軸
方向の位置を補正する距離データを求めることを特徴とする請求項1記載の自己位置認識
システム。 - 前記第1または第2の角度の方向が、自己位置認識に用いる座標系の座標軸の1つと平
行になるように、前記新たな第1の距離データおよび前記第2の距離データの両方を回転
し、これらの回転した距離データを用いて前記第1および第2の並進軸方向の補正距離を
求めることを特徴とする請求項1または請求項2記載の自己位置認識システム。 - 前記第1および第2の角度は、前記第1の角度ヒストグラムから抽出することを特徴と
する請求項1乃至請求項3のいずれか一項記載の自己位置認識システム。
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