JP5793851B2 - 位置推定方法、位置推定装置及びプログラム - Google Patents
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Description
(仮想観測+実観測)× 静的地図 → 自己位置推定
実観測 × (静的地図+非静的地図) → 自己位置推定 + 最新地図
UPF推定部45,46及びUKF推定部47の処理時間をtとすると、移動履歴取得部41は推定部45〜47より速い周期で走行制御CPU12にアクセスして、時刻tから時刻t+1の間のロボット1の移動履歴(即ち、位置と姿勢の履歴、以下位置姿勢履歴とも言う)を記憶部16から取得する。図3(a)に示すように、時刻tと時刻t+1に取得したロボット1の位置姿勢履歴のデータのインデックスを夫々kt, kt+1とし、位置姿勢履歴のデータを次式(1)で表すものとする。図3は、移動履歴のデータの一例を説明する図である。
PF推定部44は、パーティクル初期化部441、タイマ更新部442、パーティクル状態予測部443、パーティクル状態評価部444、切替器445、コピー部446、及び現在位置推定値取得部447を有する。
(付記1)
コンピュータによる電子装置の位置推定方法であって、
前記コンピュータが、前記電子装置の移動履歴を取得して記憶部に一時的に格納する移動履歴取得工程と、
前記コンピュータが、前記電子装置の移動履歴と、外的センサの観測情報と、前記電子装置が導入される環境の静的地図のデータと、前記電子装置の移動中に実時間で作成された非静的地図のデータに基づいて、前記電子装置の自己位置と前記電子装置の周囲の周辺地図を推定する推定工程
を含むことを特徴とする、位置推定方法。
(付記2)
前記推定工程は、前記コンピュータに含まれる第1の推定部により前記コンピュータが、
移動開始コマンドに応答して、前記外的センサの観測情報、前記静的地図、及び前記電子装置の移動履歴を入力して逐時に前記電子装置の位置と姿勢を推定して更新する初期段階での自己位置推定処理のループを開始する初期化工程と、
前記コンピュータに含まれ前記初期化工程では待機状態にある第2〜第4の推定部を起動する条件を判断し、前記条件が満たされると前記初期段階での自己位置推定処理を終了して、前記電子装置の位置のサンプルセットを含む推定結果を前記第2〜第4の推定部に同時に出力する切替工程を含むことを特徴とする、付記1記載の位置推定方法。
(付記3)
第1の推定部では、前記コンピュータが、前記外的センサの観測情報及び前記静的地図に基づいて前記電子装置の移動中に実時間で非静的地図を作成し、
前記第2の推定部では、前記コンピュータが、前記静的地図、前記移動履歴、及び前記非静的地図に基づいて前記電子装置の自己位置を推定し、
前記第3の推定部では、前記コンピュータが、前記移動履歴、前記静的地図、及び前記非静的地図を入力して前記外的センサの観測情報に基づいて前記電子装置の自己位置を推定して前記非静的地図を更新し、
前記第4の推定部では、前記コンピュータが、前記第2及び第3の推定部から得られる推定された前記電子装置の現在位置と姿勢を統合した統合処理結果を出力することを特徴とする、付記2記載の位置推定方法。
(付記4)
前記第2及び第3の推定部の各々は、前記第4の推定部が出力した前記統合処理結果のフィードバックを受けると、前記統合処理結果に基づいて各自の自己位置の推定を更新することを特徴とする、付記3記載の位置推定方法。
(付記5)
前記第1の推定部はパーティクルフィルタ(PF)を用いた推定を行い、
前記第2及び第3の推定部は夫々無香粒子フィルタ(UPF)を用いた推定を行い、
前記第4の推定部は無香カルマンフィルタ(UKF)を用いた推定を行うことを特徴とする、付記2乃至4のいずれか1項記載の位置推定方法。
(付記6)
前記コンピュータが、前記電子装置の自己位置と前記周辺地図に基づいて、設定された経路に従って前記電子装置が目的地まで移動するための目標経路を生成して出力する経路計画工程
を更に含むことを特徴とする、付記1乃至5のいずれか1項記載の位置推定方法。
(付記7)
外的センサの観測情報及び電子装置が導入される環境の静的地図に基づいて前記電子装置の移動中に実時間で非静的地図を作成する第1の推定部と、
前記静的地図、前記電子装置の移動履歴、及び前記非静的地図に基づいて前記電子装置の自己位置を推定する第2の推定部と、
前記移動履歴、前記静的地図、及び前記非静的地図を入力して前記外的センサの観測情報に基づいて前記電子装置の自己位置を推定して前記非静的地図を更新する第3の推定部と、
前記第2及び第3の推定部から得られる推定された前記電子装置の現在位置と姿勢を統合した統合処理結果を出力する前記第4の推定部
を備えたことを特徴とする、位置推定装置。
(付記8)
前記第1の推定部は、
移動開始コマンドに応答して、前記外的センサの観測情報、前記静的地図、及び前記電子装置の移動履歴を入力して逐時に前記電子装置の位置と姿勢を推定して更新する初期段階での自己位置推定処理のループを開始し、
前記初期化工程では待機状態にある前記第2〜第4の推定部を起動する条件を判断し、前記条件が満たされると前記初期段階での自己位置推定処理を終了して、前記電子装置の位置のサンプルセットを含む推定結果を前記第2〜第4の推定部に同時に出力することを特徴とする、付記7記載の位置推定装置。
(付記9)
前記第2及び第3の推定部の各々は、前記第4の推定部が出力した前記統合処理結果のフィードバックを受けると、前記統合処理結果に基づいて各自の自己位置の推定を更新することを特徴とする、付記8記載の位置推定装置。
(付記10)
前記第1の推定部はパーティクルフィルタ(PF)を有し、
前記第2及び第3の推定部は夫々無香粒子フィルタ(UPF)を有し、
前記第4の推定部は無香カルマンフィルタ(UKF)を有することを特徴とする、付記7乃至9のいずれか1項記載の位置推定装置。
(付記11)
コンピュータに電子装置の位置を推定させるプログラムであって、
前記電子装置の移動履歴を取得して記憶部に一時的に格納する移動履歴取得手順と、
前記電子装置の移動履歴と、外的センサの観測情報と、前記電子装置が導入される環境の静的地図のデータと、前記電子装置の移動中に実時間で作成された非静的地図のデータに基づいて、前記電子装置の自己位置と前記電子装置の周囲の周辺地図を推定する推定手順
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
(付記12)
前記推定手順は、前記プログラムで実現される第1の推定部により前記コンピュータが、
移動開始コマンドに応答して、前記外的センサの観測情報、前記静的地図、及び前記電子装置の移動履歴を入力して逐時に前記電子装置の位置と姿勢を推定して更新する初期段階での自己位置推定処理のループを開始する初期化手順と、
前記プログラムで実現され前記初期化手順では待機状態にある第2〜第4の推定部を起動する条件を判断し、前記条件が満たされると前記初期段階での自己位置推定処理を終了して、前記電子装置の位置のサンプルセットを含む推定結果を前記第2〜第4の推定部に同時に出力する切替手順
を実行することを特徴とする、付記11記載のプログラム。
(付記13)
第1の推定部により、前記コンピュータが、前記外的センサの観測情報及び前記静的地図に基づいて前記電子装置の移動中に実時間で非静的地図を作成し、
前記第2の推定部により、前記コンピュータが、前記静的地図、前記移動履歴、及び前記非静的地図に基づいて前記電子装置の自己位置を推定し、
前記第3の推定部により、前記コンピュータが、前記移動履歴、前記静的地図、及び前記非静的地図を入力して前記外的センサの観測情報に基づいて前記電子装置の自己位置を推定して前記非静的地図を更新し、
前記第4の推定部により、前記コンピュータが、前記第2及び第3の推定部から得られる推定された前記電子装置の現在位置と姿勢を統合した統合処理結果を出力することを特徴とする、付記12記載のプログラム。
(付記14)
前記第2及び第3の推定部の各々は、前記第4の推定部が出力した前記統合処理結果のフィードバックを受けると、前記統合処理結果に基づいて各自の自己位置の推定を更新することを特徴とする、付記13記載のプログラム。
(付記15)
前記第1の推定部はパーティクルフィルタ(PF)を用いた推定を行い、
前記第2及び第3の推定部は夫々無香粒子フィルタ(UPF)を用いた推定を行い、
前記第4の推定部は無香カルマンフィルタ(UKF)を用いた推定を行うことを特徴とする、付記12乃至14のいずれか1項記載のプログラム。
(付記16)
前記電子装置の自己位置と前記周辺地図に基づいて、設定された経路に従って前記電子装置が目的地まで移動するための目標経路を生成して出力する経路計画手順
を更に前記コンピュータに実行させることを特徴とする、付記11乃至15のいずれか1項記載のプログラム。
11 ナビゲーションCPU
12 走行制御CPU
13 台車
14 センサ部
15 入出力部
16 記憶部
20,44 PF推定部
21,22,45,45−1,46,46−1 UPF推定部
23,47 UKF推定部
247 信念度統合部
Claims (4)
- コンピュータに電子装置の位置を推定させるプログラムであって、
内的センサの観測情報と、外的センサの観測情報と、前記電子装置が導入される環境の静的地図のデータとに基づいて推定した前記電子装置の位置と姿勢を含む移動履歴を取得して記憶部に一時的に格納する移動履歴取得手順と、
前記移動履歴及び前記外的センサの観測情報に基づき前記電子装置の移動中に実時間で作成された非静的地図のデータと、前記静的地図のデータとの照合に基づいて、前記電子装置の自己位置と前記電子装置の周囲の周辺地図を推定する推定手順と
を前記コンピュータに実行させ、
前記推定手順は、前記プログラムで実現される第1の推定部により前記コンピュータが、
移動開始コマンドに応答して、前記外的センサの観測情報、前記静的地図のデータ、及び前記移動履歴を入力して逐時に前記電子装置の位置と姿勢を推定して更新する初期段階での自己位置推定処理のループを開始する初期化手順と、
前記プログラムで実現され前記初期化手順では待機状態にある第2、第3、及び第4の推定部を起動する条件を判断し、前記条件が満たされると前記初期段階での前記自己位置推定処理を終了して、前記電子装置の位置のサンプルセットを含む推定結果を前記第2、第3、及び第4の推定部に同時に出力する切替手順と
を実行し、
前記第1の推定部により、前記コンピュータが、前記外的センサの観測情報、前記静的地図のデータ、及び前記移動履歴に基づいて前記電子装置の移動中に実時間で前記非静的地図のデータを作成し、
前記第2の推定部により、前記コンピュータが、前記静的地図のデータ、前記移動履歴、及び前記非静的地図のデータを入力として、前記非静的地図のデータと前記外的センサの観測情報とを合わせた観測情報と、前記静的地図のデータとに基づいて前記電子装置の自己位置を推定し、
前記第3の推定部により、前記コンピュータが、前記移動履歴、前記静的地図のデータ、及び前記非静的地図のデータを入力として、前記外的センサの観測情報と、前記静的地図のデータと前記非静的地図のデータとを合わせた地図のデータとに基づいて前記電子装置の自己位置を推定して前記非静的地図のデータを更新し、
前記第4の推定部により、前記コンピュータが、前記第2の推定部から得られる推定された前記自己位置及び前記第3の推定部から得られる推定された前記自己位置に基づき、前記電子装置の現在位置と姿勢を統合した統合処理結果を出力し、
前記第2及び第3の推定部の各々は、前記第4の推定部が出力した前記統合処理結果のフィードバックを受けると、前記統合処理結果に基づいて各自の自己位置の推定を更新することを特徴とする、プログラム。 - 前記第1の推定部はパーティクルフィルタ(PF)を用いた推定を行い、
前記第2及び第3の推定部は夫々無香粒子フィルタ(UPF)を用いた推定を行い、
前記第4の推定部は無香カルマンフィルタ(UKF)を用いた推定を行うことを特徴とする、請求項1記載のプログラム。 - 外的センサの観測情報、電子装置が導入される環境の静的地図のデータ、及び前記電子装置の移動履歴に基づいて前記電子装置の移動中に実時間で非静的地図のデータを作成する第1の推定部と、
前記移動履歴は、内的センサの観測情報と、前記外的センサの観測情報と、前記静的地図のデータとに基づいて推定した前記電子装置の位置と姿勢を含み、
前記静的地図のデータ、前記移動履歴、及び前記非静的地図のデータを入力として、前記非静的地図のデータと前記外的センサの観測情報とを合わせた観測情報と、前記静的地図のデータとに基づいて前記電子装置の自己位置を推定する第2の推定部と、
前記移動履歴、前記静的地図のデータ、及び前記非静的地図のデータを入力として、前記外的センサの観測情報と、前記静的地図のデータと前記非静的地図のデータとを合わせた地図のデータとに基づいて前記電子装置の自己位置を推定して前記非静的地図のデータを更新する第3の推定部と、
前記第2の推定部から得られる推定された前記自己位置及び前記第3の推定部から得られる前記自己位置に基づき、前記電子装置の現在位置と姿勢を統合した統合処理結果を出力する前記第4の推定部と
を備え、
前記第1の推定部は、
移動開始コマンドに応答して、前記外的センサの観測情報、前記静的地図のデータ、及び前記移動履歴を入力して逐時に前記電子装置の位置と姿勢を推定して更新する初期段階での自己位置推定処理のループを開始し、
前記初期段階での前記自己位置推定処理のループの開始時には待機状態にある前記第2、第3、及び第4の推定部を起動する条件を判断し、前記条件が満たされると前記初期段階での前記自己位置推定処理を終了して、前記電子装置の位置のサンプルセットを含む推定結果を前記第2、第3、及び第4の推定部に同時に出力し、
前記第2及び第3の推定部の各々は、前記第4の推定部が出力した前記統合処理結果のフィードバックを受けると、前記統合処理結果に基づいて各自の自己位置の推定を更新することを特徴とする、位置推定装置。 - コンピュータによる電子装置の位置推定方法であって、
前記コンピュータが、内的センサの観測情報と、外的センサの観測情報と、前記電子装置が導入される環境の静的地図のデータとに基づいて推定した前記電子装置の位置と姿勢を含む移動履歴を取得して記憶部に一時的に格納する移動履歴取得工程と、
前記コンピュータが、前記移動履歴及び前記外的センサの観測情報に基づき前記電子装置の移動中に実時間で作成された非静的地図のデータと、前記静的地図のデータとの照合に基づいて、前記電子装置の自己位置と前記電子装置の周囲の周辺地図を推定する推定工程と
を含み、
前記推定工程は、前記コンピュータに含まれる第1の推定部により前記コンピュータが、
移動開始コマンドに応答して、前記外的センサの観測情報、前記静的地図のデータ、及び前記移動履歴を入力して逐時に前記電子装置の位置と姿勢を推定して更新する初期段階での自己位置推定処理のループを開始する初期化工程と、
前記コンピュータに含まれ前記初期化工程では待機状態にある第2、第3、及び第4の推定部を起動する条件を判断し、前記条件が満たされると前記初期段階での前記自己位置推定処理を終了して、前記電子装置の位置のサンプルセットを含む推定結果を前記第2、第3、及び第4の推定部に同時に出力する切替工程と
を実行し、
前記第1の推定部により、前記コンピュータが、前記外的センサの観測情報、前記静的地図のデータ、及び前記移動履歴に基づいて前記電子装置の移動中に実時間で前記非静的地図のデータを作成し、
前記第2の推定部により、前記コンピュータが、前記静的地図のデータ、前記移動履歴、及び前記非静的地図のデータを入力として、前記非静的地図のデータと前記外的センサの観測情報とを合わせた観測情報と、前記静的地図のデータとに基づいて前記電子装置の自己位置を推定し、
前記第3の推定部により、前記コンピュータが、前記移動履歴、前記静的地図のデータ、及び前記非静的地図のデータを入力として、前記外的センサの観測情報と、前記静的地図のデータと前記非静的地図のデータとを合わせた地図のデータとに基づいて前記電子装置の自己位置を推定して前記非静的地図のデータを更新し、
前記第4の推定部により、前記コンピュータが、前記第2の推定部から得られる推定された前記自己位置及び前記第3の推定部から得られる推定された前記自己位置に基づき、前記電子装置の現在位置と姿勢を統合した統合処理結果を出力し、
前記第2及び第3の推定部の各々は、前記第4の推定部が出力した前記統合処理結果のフィードバックを受けると、前記統合処理結果に基づいて各自の自己位置の推定を更新することを特徴とする、位置推定方法。
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