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JP7613900B2 - Information processing device, control method, program, and storage medium - Google Patents

Information processing device, control method, program, and storage medium Download PDF

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JP7613900B2 JP2020196939A JP2020196939A JP7613900B2 JP 7613900 B2 JP7613900 B2 JP 7613900B2 JP 2020196939 A JP2020196939 A JP 2020196939A JP 2020196939 A JP2020196939 A JP 2020196939A JP 7613900 B2 JP7613900 B2 JP 7613900B2
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Description

本開示は、位置推定に関する。 This disclosure relates to position estimation.

従来から、レーザスキャナなどの計測装置を用いて計測した周辺物体の形状データを、予め周辺物体の形状が記憶された地図情報と照合(マッチング)することで、車両の自己位置を推定する技術が知られている。例えば、特許文献1には、空間を所定の規則で分割したボクセル中における検出物が静止物か移動物かを判定し、静止物が存在するボクセルを対象として地図情報と計測データとのマッチングを行う自律移動システムが開示されている。また、特許文献2には、ボクセル毎の静止物体の平均ベクトルと共分散行列とを含むボクセルデータとライダが出力する点群データとの照合により自己位置推定を行うスキャンマッチング手法が開示されている。 Conventionally, there is known a technique for estimating a vehicle's own position by comparing (matching) shape data of surrounding objects measured using a measuring device such as a laser scanner with map information in which the shapes of surrounding objects are stored in advance. For example, Patent Document 1 discloses an autonomous mobile system that determines whether a detected object in a voxel obtained by dividing a space according to a predetermined rule is a stationary object or a moving object, and matches map information with measurement data for voxels in which stationary objects exist. In addition, Patent Document 2 discloses a scan matching method that estimates a vehicle's own position by comparing voxel data, including the mean vector and covariance matrix of stationary objects for each voxel, with point cloud data output by a lidar.

国際公開WO2013/076829International Publication WO2013/076829 国際公開WO2018/221453International Publication WO2018/221453

昨今、自動車分野だけでなく、船舶においても、自動操船システム検討が進められており、安全な自動操船には精度の良い自己位置推定は同様に重要である。外洋では周辺に構造物が少ないためGNSS(Global Navigation Satellite System)により自己位置を測位可能であるが、都市部の沿岸や河川では高層ビル等が隣接するため、受信衛星数の低下やマルチパスなどによりGNSS電波の受信環境は悪く、精度の良い測位はできないことが多い。よって、船舶の場合においても、上記のスキャンマッチングによる高精度な位置推定が好適に適用される。 Recently, automatic ship-steering systems have been studied not only in the automotive field but also in ships, and accurate self-location estimation is equally important for safe automatic ship-steering. In the open sea, there are few structures in the vicinity, so self-location can be determined using the Global Navigation Satellite System (GNSS). However, in urban coasts and rivers, where there are high-rise buildings nearby, the reception environment for GNSS radio waves is poor due to a reduced number of receiving satellites and multipath, and accurate positioning is often not possible. Therefore, in the case of ships, the above-mentioned high-precision position estimation using scan matching is preferably applied.

一方、自己位置推定処理の開始時は、自動車も船舶も、GNSSによる測位位置をイニシャル位置としている。GNSSによる測位には誤差が伴うが、その誤差が大きくなければ,上記のスキャンマッチングのためのイニシャル位置として使用することができ,結果として高精度な位置推定が可能である。しかし、GNSS受信環境が悪い場合は,大きく離れた場所をイニシャル位置としてしまい、スキャンマッチングにおいて適切に最適解が求められない状況もあり得る。よって、このような場合において適切に位置推定を行うには、確からしいイニシャル位置を探索する必要がある。また,何らかの原因で推定自己位置が大きくずれた場合においても、確からしいイニシャル位置を同様に設定する必要がある。 On the other hand, when the self-location estimation process begins, both automobiles and ships use the position determined by GNSS as their initial position. GNSS positioning involves errors, but if the errors are not large, it can be used as the initial position for the above-mentioned scan matching, resulting in highly accurate position estimation. However, if the GNSS reception environment is poor, a location far away may be determined as the initial position, and it may not be possible to properly obtain the optimal solution in scan matching. Therefore, in order to properly estimate the position in such a case, it is necessary to search for a likely initial position. Also, even if the estimated self-location deviates significantly for some reason, it is necessary to similarly set a likely initial position.

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、自己位置推定を好適に実行することが可能な情報処理装置を提供することを主な目的とする。 This disclosure has been made to solve the above problems, and its main objective is to provide an information processing device that can perform self-location estimation in an optimal manner.

請求項に記載の発明は、
第1位置算出方法による移動体の測位位置を取得する位置取得手段と、
前記測位位置に基づき第2位置算出方法の基準位置を探索する探索範囲を設定し、当該探索範囲内において、単位領域であるボクセルごとの物体の位置を表すボクセルデータと、前記移動体に設けられた計測装置の出力に基づく点群データとを、前記基準位置に基づき照合する第1照合を行った場合に、前記第1照合の第1評価指標が第1所定値以上となる前記基準位置を探索する基準位置探索手段と、
前記ボクセルデータと前記点群データとの第2照合に基づき、前記第2位置算出方法による前記移動体の位置推定を行う位置推定手段と、を有し、
前記基準位置探索手段は、前記測位位置の測位の精度を表す精度情報に基づいて、前記探索範囲のサイズを決定
直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記直前の処理時刻での前記第2照合の結果に基づき算出される前記第2位置算出方法による位置推定の第2評価指標が第2所定値未満である場合、
前記基準位置探索手段は、現在の処理時刻の前記点群データに基づき、前記基準位置を探索し、
前記位置推定手段は、当該基準位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換し、
前記位置推定手段は、直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記第2評価指標が前記第2所定値以上である場合、前記直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換する、
情報処理装置である。
The claimed invention is
a position acquisition means for acquiring a position of a moving object based on a first position calculation method;
a reference position searching means for setting a search range for searching for a reference position of the second position calculation method based on the position measurement position, and performing a first comparison within the search range in which voxel data representing the position of an object for each voxel, which is a unit area, is compared with point cloud data based on an output of a measuring device provided on the moving body based on the reference position, and searching for the reference position where a first evaluation index of the first comparison is equal to or greater than a first predetermined value ;
a position estimating means for estimating a position of the moving object by the second position calculation method based on a second comparison between the voxel data and the point cloud data ,
The reference position search means determines a size of the search range based on accuracy information representing accuracy of positioning of the positioning position;
If an estimated position of the moving object determined at the immediately preceding processing time exists, and a second evaluation index of the position estimation by the second position calculation method calculated based on a result of the second matching at the immediately preceding processing time is less than a second predetermined value,
The reference position search means searches for the reference position based on the point cloud data at a current processing time,
The position estimation means converts a coordinate system of the point cloud data at a current processing time into a coordinate system of the voxel data based on the reference position;
the position estimation means, when an estimated position of the moving body determined at the immediately preceding processing time exists and the second evaluation index is equal to or greater than the second predetermined value, converts the coordinate system of the point cloud data at the current processing time into the coordinate system of the voxel data based on the estimated position of the moving body determined at the immediately preceding processing time;
It is an information processing device.

また、請求項に記載の発明は、
コンピュータが実行する制御方法であって、
第1位置算出方法による移動体の測位位置を取得する位置取得工程と、
前記測位位置に基づき第2位置算出方法の基準位置を探索する探索範囲を設定し、当該探索範囲内において、単位領域であるボクセルごとの物体の位置を表すボクセルデータと、前記移動体に設けられた計測装置の出力に基づく点群データとを、前記基準位置に基づき照合する第1照合を行った場合に、前記第1照合の第1評価指標が第1所定値以上となる前記基準位置を探索する基準位置探索工程と、
前記ボクセルデータと前記点群データとの第2照合に基づき、前記第2位置算出方法による前記移動体の位置推定を行う位置推定工程と、を有し、
前記基準位置探索工程は、前記測位位置の測位の精度を表す精度情報に基づいて、前記探索範囲のサイズを決定
直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記直前の処理時刻での前記第2照合の結果に基づき算出される前記第2位置算出方法による位置推定の第2評価指標が第2所定値未満である場合、
前記基準位置探索工程は、現在の処理時刻の前記点群データに基づき、前記基準位置を探索し、
前記位置推定工程は、当該基準位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換し、
前記位置推定工程は、直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記第2評価指標が前記第2所定値以上である場合、前記直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換する、制御方法である。
The claimed invention also includes:
A computer-implemented control method, comprising:
a position acquisition step of acquiring a position measured by the moving object using a first position calculation method;
a reference position searching step of setting a search range for searching for a reference position of the second position calculation method based on the position measurement position, and performing a first comparison within the search range in which voxel data representing the position of an object for each voxel, which is a unit area, is compared with point cloud data based on an output of a measuring device provided on the moving body based on the reference position, and searching for the reference position where a first evaluation index of the first comparison is equal to or greater than a first predetermined value ;
and a position estimating step of estimating a position of the moving object by the second position calculation method based on a second comparison between the voxel data and the point cloud data ,
The reference position search step includes determining a size of the search range based on accuracy information representing accuracy of positioning of the positioning position;
If an estimated position of the moving object determined at the immediately preceding processing time exists, and a second evaluation index of the position estimation by the second position calculation method calculated based on a result of the second matching at the immediately preceding processing time is less than a second predetermined value,
The reference position search step searches for the reference position based on the point cloud data at a current processing time;
The position estimation step converts a coordinate system of the point cloud data at a current processing time into a coordinate system of the voxel data based on the reference position;
The position estimation process is a control method for converting the coordinate system of the point cloud data at the current processing time into the coordinate system of the voxel data based on the estimated position of the moving body determined at the immediately previous processing time when an estimated position of the moving body determined at the immediately previous processing time exists and the second evaluation index is equal to or greater than the second specified value .

また、請求項に記載の発明は、
第1位置算出方法による移動体の測位位置を取得する位置取得手段と、
前記測位位置に基づき第2位置算出方法の基準位置を探索する探索範囲を設定し、当該探索範囲内において、単位領域であるボクセルごとの物体の位置を表すボクセルデータと、前記移動体に設けられた計測装置の出力に基づく点群データとを、前記基準位置に基づき照合する第1照合を行った場合に、前記第1照合の第1評価指標が第1所定値以上となる前記基準位置を探索する基準位置探索手段と、
前記ボクセルデータと前記点群データとの第2照合に基づき、前記第2位置算出方法による前記移動体の位置推定を行う位置推定手段
としてコンピュータを機能させ、
前記基準位置探索手段は、前記測位位置の測位の精度を表す精度情報に基づいて、前記探索範囲のサイズを決定
直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記直前の処理時刻での前記第2照合の結果に基づき算出される前記第2位置算出方法による位置推定の第2評価指標が第2所定値未満である場合、
前記基準位置探索手段は、現在の処理時刻の前記点群データに基づき、前記基準位置を探索し、
前記位置推定手段は、当該基準位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換し、
前記位置推定手段は、直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記第2評価指標が前記第2所定値以上である場合、前記直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換する、プログラムである。
The claimed invention also includes:
a position acquisition means for acquiring a position of a moving object based on a first position calculation method;
a reference position searching means for setting a search range for searching for a reference position of the second position calculation method based on the position measurement position, and performing a first comparison within the search range in which voxel data representing the position of an object for each voxel, which is a unit area, is compared with point cloud data based on an output of a measuring device provided on the moving body based on the reference position, and searching for the reference position where a first evaluation index of the first comparison is equal to or greater than a first predetermined value ;
causing a computer to function as a position estimation unit that estimates a position of the moving object by the second position calculation method based on a second comparison between the voxel data and the point cloud data ;
The reference position search means determines a size of the search range based on accuracy information representing accuracy of positioning of the positioning position;
If an estimated position of the moving object determined at the immediately preceding processing time exists, and a second evaluation index of the position estimation by the second position calculation method calculated based on a result of the second matching at the immediately preceding processing time is less than a second predetermined value,
The reference position search means searches for the reference position based on the point cloud data at a current processing time,
The position estimation means converts a coordinate system of the point cloud data at a current processing time into a coordinate system of the voxel data based on the reference position;
The position estimation means is a program that, when an estimated position of the moving body determined at the immediately previous processing time exists and the second evaluation index is equal to or greater than the second specified value, converts the coordinate system of the point cloud data at the current processing time into the coordinate system of the voxel data based on the estimated position of the moving body determined at the immediately previous processing time .

運転支援システムの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a driving assistance system. 車載機の機能的構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of an in-vehicle device. 自己位置推定部が推定すべき自己位置を2次元直交座標で表した図である。2 is a diagram showing a self-position to be estimated by a self-position estimation unit in two-dimensional orthogonal coordinates. FIG. ボクセルデータの概略的なデータ構造の一例を示す。2 shows an example of a schematic data structure of voxel data. 自己位置推定部の機能ブロックの一例である。4 is an example of a functional block of a self-position estimation unit. ワールド座標系における2次元平面上での、ボクセルデータが存在するボクセルとこれらのボクセル付近の位置を示す計測点との位置関係を示す。This shows the positional relationship between voxels in which voxel data exists and measurement points indicating positions near these voxels on a two-dimensional plane in the world coordinate system. 立体交差がある道路付近での車両の俯瞰図を示す。1 shows an overhead view of a vehicle near a road with an intersection. GNSSの測位位置及びイニシャル位置探索範囲を明示した道路の俯瞰図を示す。1 shows an overhead view of a road showing GNSS positioning positions and initial location search ranges. (A)イニシャル位置探索範囲内におけるボクセルを明示した図である。(B)イニシャル位置探索範囲内のボクセルデータが示すz座標値の度数分布を示す。1A is a diagram clearly showing voxels within an initial position search range, and FIG. 1B is a diagram showing a frequency distribution of z-coordinate values indicated by voxel data within the initial position search range. 候補ボクセル及び候補ボクセルの順番を明示した俯瞰図を示す。1 shows an overhead view clearly indicating candidate voxels and the order of the candidate voxels. 簡易NDT処理を行った場合の対応付け比率の遷移を示すグラフである。13 is a graph showing the transition of the association ratio when a simple NDT process is performed. 仮想ボクセル及び仮想ボクセルの順番を明示した俯瞰図を示す。1 shows an overhead view clearly indicating virtual voxels and their order. 簡易NDT処理を行った場合の対応付け比率の遷移を示すグラフである。13 is a graph showing the transition of the association ratio when a simple NDT process is performed. 実施例に係る自己位置推定処理の概要を示すフローチャートの一例である。1 is an example of a flowchart illustrating an overview of a self-position estimation process according to an embodiment. 対象移動体が車両である場合の実施例に係るイニシャル位置設定処理の手順を示すフローチャートの一例である。11 is a flowchart illustrating an example of a procedure of an initial position setting process according to an embodiment when a target moving object is a vehicle. 対象移動体が船舶である場合の実施例に係るイニシャル位置設定処理の手順を示すフローチャートの一例である。13 is a flowchart illustrating an example of a procedure of an initial position setting process according to an embodiment when a target moving body is a ship. 変形例に係る自己位置推定処理の概要を示すフローチャートの一例である。13 is an example of a flowchart illustrating an overview of a self-position estimation process according to a modified example. 対象移動体が車両である場合の変形例に係るイニシャル位置設定処理の手順を示すフローチャートの一例である。13 is an example of a flowchart illustrating a procedure of an initial position setting process according to a modified example in which the target moving body is a vehicle. 対象移動体が船舶である場合の変形例に係るイニシャル位置設定処理の手順を示すフローチャートの一例である。13 is an example of a flowchart illustrating a procedure of an initial position setting process according to a modified example in which the target moving body is a ship.

本発明の好適な実施形態によれば、情報処理装置は、第1位置算出方法による移動体の測位位置を取得する位置取得手段と、前記測位位置に基づき探索範囲を設定し、当該探索範囲内において第2位置算出方法の基準位置を設定する基準位置設定手段と、前記基準位置に基づき、前記第2位置算出方法による前記移動体の位置推定を行う位置推定手段と、を有し、前記基準位置設定手段は、前記測位位置の測位の精度を表す精度情報に基づいて、前記探索範囲のサイズを決定する。この態様によれば、情報処理装置は、第2位置算出方法に用いる基準位置の探索範囲を第1位置算出方法の精度に応じて適切に定めることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, an information processing device has a position acquisition means for acquiring a positioning position of a moving body by a first position calculation method, a reference position setting means for setting a search range based on the positioning position and setting a reference position for a second position calculation method within the search range, and a position estimation means for estimating the position of the moving body by the second position calculation method based on the reference position, and the reference position setting means determines the size of the search range based on accuracy information representing the accuracy of the positioning of the positioning position. According to this aspect, the information processing device can appropriately determine the search range of the reference position used in the second position calculation method depending on the accuracy of the first position calculation method.

上記情報処理装置の一態様では、前記第1位置算出方法は、GNSSによる測位であり、前記前記基準位置設定手段は、前記GNSSの精度情報に基づいて、前記探索範囲のサイズを決定する。この態様により、情報処理装置は、第1位置算出方法をGNSSとし、第2位置算出方法に用いる基準位置を探索する範囲をGNSSの精度情報に応じて適切に定めることができる。 In one aspect of the information processing device, the first position calculation method is positioning using GNSS, and the reference position setting means determines the size of the search range based on accuracy information of the GNSS. With this aspect, the information processing device can set the first position calculation method to GNSS, and appropriately determine the range for searching for the reference position used in the second position calculation method according to the accuracy information of the GNSS.

上記情報処理装置の他の一態様では、前記基準位置設定手段は、前記精度情報が示す精度が高いほど、前記探索範囲のサイズを小さくする。この態様により、情報処理装置は、第2位置算出方法に用いる基準位置の探索範囲のサイズを適切に定めることができる。 In another aspect of the information processing device, the reference position setting means reduces the size of the search range as the accuracy indicated by the accuracy information increases. With this aspect, the information processing device can appropriately determine the size of the search range for the reference position used in the second position calculation method.

上記情報処理装置の他の一態様では、前記位置推定手段は、前記第2位置算出方法として、単位領域であるボクセルごとの物体の位置を表すボクセルデータと、前記移動体に設けられた計測装置の出力に基づく点群データとの照合に基づき、前記位置推定を行う。この態様により、情報処理装置は、移動体の位置推定を高精度に実行することができる。 In another aspect of the information processing device, the position estimation means performs the position estimation as the second position calculation method based on matching voxel data representing the position of an object for each voxel, which is a unit area, with point cloud data based on the output of a measuring device provided on the moving body. With this aspect, the information processing device can perform position estimation of the moving body with high accuracy.

上記情報処理装置の他の一態様では、前記位置推定手段は、直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在しない場合、前記基準位置に基づき、前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換する。この態様により、情報処理装置は、基準位置設定手段が設定した基準位置を用いて第2位置算出手段の実行に必要な点群データの座標変換を好適に実行することができる。 In another aspect of the information processing device, when there is no estimated position of the moving body determined at the immediately preceding processing time, the position estimation means converts the coordinate system of the point cloud data into the coordinate system of the voxel data based on the reference position. With this aspect, the information processing device can preferably perform the coordinate conversion of the point cloud data required for the execution of the second position calculation means using the reference position set by the reference position setting means.

上記情報処理装置の他の一態様では、前記移動体は車両であり、前記基準位置設定手段は、前記探索範囲内に存在するボクセルごとの高さ方向の位置の度数分布に基づき、前記車両が存在する候補ボクセルを決定する。この態様により、情報処理装置は、道路毎の道路面はおよそ高さが一致するという一般的傾向を鑑み、車両が存在する候補ボクセルを好適に決定することができる。 In another aspect of the information processing device, the moving body is a vehicle, and the reference position setting means determines a candidate voxel in which the vehicle exists based on a frequency distribution of the height direction positions of each voxel present within the search range. With this aspect, the information processing device can suitably determine a candidate voxel in which a vehicle exists, taking into account the general tendency that the road surfaces of each road tend to be roughly the same in height.

上記情報処理装置の他の一態様では、前記移動体は船舶であり、前記基準位置設定手段は、前記探索範囲内にボクセルデータが存在しない仮想のボクセルを、前記船舶が存在する候補ボクセルとして決定する。一般に、水上にはボクセルデータが存在しないという事情を鑑み、船舶が存在する候補ボクセルを好適に決定することができる。 In another aspect of the information processing device, the moving body is a ship, and the reference position setting means determines a virtual voxel for which no voxel data exists within the search range as a candidate voxel for which the ship exists. In general, considering that no voxel data exists on water, the candidate voxel for which the ship exists can be suitably determined.

上記情報処理装置の他の一態様では、前記基準位置設定手段は、前記候補ボクセルの各々を探索開始位置として簡易化した前記第2位置算出方法による位置の探索及び評価指標の算出を行い、前記評価指標が所定値より大きい前記簡易化した第2位置算出方法の結果を、前記基準位置として決定する。この態様により、情報処理装置は、処理負荷を考慮しつつ基準位置を高精度に決定することができる。 In another aspect of the information processing device, the reference position setting means performs position search and evaluation index calculation using the simplified second position calculation method with each of the candidate voxels as a search start position, and determines the result of the simplified second position calculation method in which the evaluation index is greater than a predetermined value as the reference position. With this aspect, the information processing device can determine the reference position with high accuracy while taking into account the processing load.

上記情報処理装置の他の一態様では、直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記直前の処理時刻での前記第2位置算出方法の評価指標が所定値未満である場合、前記基準位置設定手段は、前記基準位置を決定し、前記位置推定手段は、当該基準位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換する。この態様により、情報処理装置は、第2位置算出方法の精度が悪化した場合に、基準位置設定手段が設定した基準位置を基準として点群データの座標変換を行うことで、第2位置算出方法において局所解に陥ることに起因したマッチングのずれ等が生じた状態から好適に復帰することができる。 In another aspect of the information processing device, when an estimated position of the moving body determined at the immediately preceding processing time exists and the evaluation index of the second position calculation method at the immediately preceding processing time is less than a predetermined value, the reference position setting means determines the reference position, and the position estimation means converts the coordinate system of the point cloud data at the current processing time into the coordinate system of the voxel data based on the reference position. With this aspect, when the accuracy of the second position calculation method deteriorates, the information processing device can preferably recover from a state in which a matching deviation or the like occurs due to falling into a local solution in the second position calculation method by performing coordinate conversion of the point cloud data based on the reference position set by the reference position setting means.

上記情報処理装置の他の一態様では、前記位置推定手段は、直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記評価指標が前記所定値以上である場合、当該推定位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換する。このように、情報処理装置は、第2位置算出方法の精度が保たれている場合には、第2位置算出方法の位置算出結果に基づいて点群データの座標変換を行う。 In another aspect of the information processing device, the position estimation means converts the coordinate system of the point cloud data at the current processing time into the coordinate system of the voxel data based on the estimated position when an estimated position of the moving body determined at the immediately preceding processing time exists and the evaluation index is equal to or greater than the predetermined value. In this way, when the accuracy of the second position calculation method is maintained, the information processing device performs coordinate conversion of the point cloud data based on the position calculation result of the second position calculation method.

本発明の他の好適な実施形態によれば、コンピュータが実行する制御方法であって、第1位置算出方法による移動体の測位位置を取得する位置取得工程と、前記測位位置に基づき探索範囲を設定し、当該探索範囲内において第2位置算出方法の基準位置を設定する基準位置設定工程と、前記基準位置に基づき、前記第2位置算出方法による前記移動体の位置推定を行う位置推定工程と、を有し、前記基準位置設定工程は、前記測位位置の測位の精度を表す精度情報に基づいて、前記探索範囲のサイズを決定する。コンピュータは、この制御方法を実行することで、第2位置算出方法に用いる基準位置の探索範囲を第1位置算出方法の精度に応じて適切に定めることができる。 According to another preferred embodiment of the present invention, a control method executed by a computer includes a position acquisition step of acquiring a positioning position of a moving body by a first position calculation method, a reference position setting step of setting a search range based on the positioning position and setting a reference position for a second position calculation method within the search range, and a position estimation step of estimating the position of the moving body by the second position calculation method based on the reference position, and the reference position setting step determines the size of the search range based on accuracy information representing the accuracy of the positioning of the positioning position. By executing this control method, the computer can appropriately determine the search range of the reference position used in the second position calculation method according to the accuracy of the first position calculation method.

本発明のさらに別の好適な実施形態によれば、プログラムは、第1位置算出方法による移動体の測位位置を取得する位置取得手段と、前記測位位置に基づき探索範囲を設定し、当該探索範囲内において第2位置算出方法の基準位置を設定する基準位置設定手段と、前記基準位置に基づき、前記第2位置算出方法による前記移動体の位置推定を行う位置推定手段としてコンピュータを機能させ、前記基準位置設定手段は、前記測位位置の測位の精度を表す精度情報に基づいて、前記探索範囲のサイズを決定する。コンピュータは、プログラムを実行することで、第2位置算出方法に用いる基準位置の探索範囲を第1位置算出方法の精度に応じて適切に定めることができる。好適には、上記プログラムは、記憶媒体に記憶される。 According to yet another preferred embodiment of the present invention, the program causes a computer to function as a position acquisition means for acquiring a positioning position of a moving body by a first position calculation method, a reference position setting means for setting a search range based on the positioning position and setting a reference position for a second position calculation method within the search range, and a position estimation means for estimating the position of the moving body by the second position calculation method based on the reference position, and the reference position setting means determines the size of the search range based on accuracy information representing the accuracy of the positioning of the positioning position. By executing the program, the computer can appropriately determine the search range of the reference position used in the second position calculation method according to the accuracy of the first position calculation method. Preferably, the program is stored in a storage medium.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。なお、任意の記号の上に「^」または「-」が付された文字を、本明細書では便宜上、「A^」または「A」(「A」は任意の文字)と表す。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. For the sake of convenience, any symbol followed by "^" or "-" will be expressed as "A^" or " A- " (where "A" is any character) in this specification.

(1)運転支援システムの概要
図1は、本実施例に係る運転支援システムの概略構成である。運転支援システムは、移動体である車両又は船舶と共に移動する情報処理装置1と、当該車両又は船舶に搭載されたセンサ群2とを有する。以後では、情報処理装置1と共に移動する車両又は船舶を「対象移動体」とも呼ぶ。
(1) Overview of the driving assistance system
1 is a schematic diagram of a driving assistance system according to the present embodiment. The driving assistance system includes an information processing device 1 that moves together with a moving body, such as a vehicle or a ship, and a sensor group 2 mounted on the vehicle or the ship. Hereinafter, the vehicle or the ship that moves together with the information processing device 1 is also referred to as a "target moving body."

情報処理装置1は、センサ群2と電気的に接続し、センサ群2に含まれる各種センサの出力に基づき、情報処理装置1が設けられた対象移動体の位置(「自己位置」とも呼ぶ。)の推定を行う。そして、情報処理装置1は、自己位置の推定結果に基づき、設定された目的地への経路に沿って走行するように、対象移動体の自動運転制御等の運転支援を行う。情報処理装置1は、対象移動体に設けられたナビゲーション装置であってもよく、車両又は船舶に内蔵された電子制御装置であってもよい。 The information processing device 1 is electrically connected to the sensor group 2, and estimates the position (also called "self-position") of the target moving object in which the information processing device 1 is installed based on the output of various sensors included in the sensor group 2. Then, based on the result of estimating the self-position, the information processing device 1 performs driving assistance such as automatic driving control of the target moving object so that the target moving object travels along a route to a set destination. The information processing device 1 may be a navigation device provided in the target moving object, or may be an electronic control device built into a vehicle or ship.

また、情報処理装置1は、ボクセルデータ「VD」を含む地図データベース(DB:DataBase)10を記憶する。ボクセルデータVDは、3次元空間の最小単位となる立方体(正規格子)を示すボクセルごとに静止構造物の位置情報等を記録したデータである。ボクセルデータVDは、各ボクセル内の静止構造物の計測された点群データを正規分布により表したデータを含み、後述するように、NDT(Normal Distributions Transform)を用いたスキャンマッチングに用いられる。情報処理装置1は、NDTスキャンマッチングにより少なくとも対象移動体の平面上の位置及びヨー角の推定を行う。なお、情報処理装置1は、対象移動体の高さ位置、ピッチ角及びロール角の推定をさらに行ってもよい。特に言及がない限り、自己位置は、対象移動体のヨー角などの姿勢角も含まれるものとする。 The information processing device 1 also stores a map database (DB: DataBase) 10 including voxel data "VD". The voxel data VD is data that records the position information of a stationary structure for each voxel that indicates a cube (regular lattice) that is the smallest unit of three-dimensional space. The voxel data VD includes data that represents the measured point cloud data of the stationary structure in each voxel using a normal distribution, and is used for scan matching using NDT (Normal Distributions Transform), as described below. The information processing device 1 estimates at least the position and yaw angle of the target moving object on a plane by NDT scan matching. The information processing device 1 may further estimate the height position, pitch angle, and roll angle of the target moving object. Unless otherwise specified, the self-position is also assumed to include the attitude angle such as the yaw angle of the target moving object.

センサ群2は、対象移動体に設けられた種々の外界センサ及び内界センサを含んでいる。本実施例では、センサ群2は、ライダ(Lidar:Light Detection and Ranging、または、Laser Illuminated Detection And Ranging)3と、対象移動体の速度を検出する速度センサ4と、GPS(Global Positioning Satellite)受信機5と、対象移動体の角速度を検出するジャイロセンサ6とを含んでいる。 The sensor group 2 includes various external and internal sensors provided on the target moving body. In this embodiment, the sensor group 2 includes a Lidar (Light Detection and Ranging, or Laser Illuminated Detection and Ranging) 3, a speed sensor 4 that detects the speed of the target moving body, a GPS (Global Positioning Satellite) receiver 5, and a gyro sensor 6 that detects the angular velocity of the target moving body.

ライダ3は、水平方向および垂直方向の所定の角度範囲に対してパルスレーザを出射することで、外界に存在する物体までの距離を離散的に測定し、当該物体の位置を示す3次元の点群データを生成する。この場合、ライダ3は、照射方向を変えながらレーザ光を照射する照射部と、照射したレーザ光の反射光(散乱光)を受光する受光部と、受光部が出力する受光信号に基づくスキャンデータ(点群データを構成する点であり、以後では「計測点」と呼ぶ。)を出力する出力部とを有する。計測点は、受光部が受光したレーザ光に対応する照射方向と、上述の受光信号に基づき特定される当該レーザ光の応答遅延時間とに基づき生成される。なお、一般的に、対象物までの距離が近いほどライダの距離測定値の精度は高く、距離が遠いほど精度は低い。ライダ3は、本発明における「計測装置」の一例である。 The lidar 3 emits a pulsed laser in a predetermined angular range in the horizontal and vertical directions to discretely measure the distance to an object in the external world and generate three-dimensional point cloud data indicating the position of the object. In this case, the lidar 3 has an irradiation unit that irradiates laser light while changing the irradiation direction, a light receiving unit that receives reflected light (scattered light) of the irradiated laser light, and an output unit that outputs scan data (points that constitute the point cloud data, hereafter referred to as "measurement points") based on the light receiving signal output by the light receiving unit. The measurement points are generated based on the irradiation direction corresponding to the laser light received by the light receiving unit and the response delay time of the laser light identified based on the above-mentioned light receiving signal. In general, the closer the distance to the object, the higher the accuracy of the distance measurement value of the lidar, and the farther the distance, the lower the accuracy. The lidar 3 is an example of a "measurement device" in this invention.

なお、センサ群2は、ジャイロセンサ6に代えて、又はこれに加えて、3軸方向における対象移動体の加速度及び角速度を計測する慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)を有してもよい。また、センサ群2は、GPS受信機5に代えて、GPS以外のGNSSの測位結果を生成する受信機を有してもよい。 In addition, instead of or in addition to the gyro sensor 6, the sensor group 2 may have an inertial measurement unit (IMU) that measures the acceleration and angular velocity of the target moving object in three axial directions. Also, instead of the GPS receiver 5, the sensor group 2 may have a receiver that generates positioning results of a GNSS other than GPS.

(2)情報処理装置の構成
図2は、情報処理装置1のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。情報処理装置1は、主に、インターフェース11と、メモリ12と、コントローラ13と、を有する。これらの各要素は、バスラインを介して相互に接続されている。
(2) Configuration of the information processing device
2 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of the information processing device 1. The information processing device 1 mainly includes an interface 11, a memory 12, and a controller 13. These elements are connected to each other via a bus line.

インターフェース11は、情報処理装置1と外部装置とのデータの授受に関するインターフェース動作を行う。本実施例では、インターフェース11は、ライダ3、ジャイロセンサ6、速度センサ4、及びGPS受信機5などのセンサから出力データを取得し、コントローラ13へ供給する。また、インターフェース11は、例えば、コントローラ13が生成した対象移動体の制御に関する信号を、対象移動体の電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)へ供給する。インターフェース11は、無線通信を行うためのネットワークアダプタなどのワイヤレスインターフェースであってもよく、ケーブル等により外部装置と接続するためのハードウェアインターフェースであってもよい。インターフェース11は、入力装置、表示装置、音出力装置等の種々の周辺装置とのインターフェース動作を行ってもよい。 The interface 11 performs interface operations related to the exchange of data between the information processing device 1 and an external device. In this embodiment, the interface 11 acquires output data from sensors such as the lidar 3, the gyro sensor 6, the speed sensor 4, and the GPS receiver 5, and supplies the data to the controller 13. The interface 11 also supplies, for example, a signal related to the control of the target moving object generated by the controller 13 to the electronic control unit (ECU) of the target moving object. The interface 11 may be a wireless interface such as a network adapter for wireless communication, or may be a hardware interface for connecting to an external device via a cable or the like. The interface 11 may perform interface operations with various peripheral devices such as an input device, a display device, and a sound output device.

メモリ12は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリなどの各種の揮発性メモリ及び不揮発性メモリにより構成される。メモリ12は、コントローラ13が所定の処理を実行するためのプログラムが記憶される。なお、コントローラ13が実行するプログラムは、メモリ12以外の記憶媒体に記憶されてもよい。 The memory 12 is composed of various types of volatile and non-volatile memory, such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a hard disk drive, and a flash memory. The memory 12 stores a program for the controller 13 to execute a predetermined process. The program executed by the controller 13 may be stored in a storage medium other than the memory 12.

また、メモリ12は、ボクセルデータVDを含む地図DB10を記憶する。 The memory 12 also stores a map DB 10 that includes voxel data VD.

なお、地図DB10は、インターフェース11を介して情報処理装置1と接続されたハードディスクなどの情報処理装置1の外部の記憶装置に記憶されてもよい。上記の記憶装置は、情報処理装置1と通信を行うサーバ装置であってもよい。また、上記の記憶装置は、複数の装置から構成されてもよい。また、地図DB10は、定期的に更新されてもよい。この場合、例えば、コントローラ13は、インターフェース11を介し、地図情報を管理するサーバ装置から、自己位置が属するエリアに関する部分地図情報を受信し、地図DB10に反映させる。 The map DB 10 may be stored in a storage device external to the information processing device 1, such as a hard disk connected to the information processing device 1 via the interface 11. The storage device may be a server device that communicates with the information processing device 1. The storage device may also be composed of multiple devices. The map DB 10 may also be updated periodically. In this case, for example, the controller 13 receives partial map information related to the area to which the controller 13's own position belongs from the server device that manages the map information via the interface 11, and reflects the partial map information in the map DB 10.

また、メモリ12には、地図DB10の他、本実施例において情報処理装置1が実行する処理に必要な情報が記憶される。例えば、メモリ12には、ライダ3が1周期分の走査を行った場合に得られる点群データに対してダウンサンプリングを行う場合のダウンサンプリングのサイズの設定に用いられる情報が記憶される。 In addition to the map DB 10, the memory 12 also stores information necessary for the processing executed by the information processing device 1 in this embodiment. For example, the memory 12 stores information used to set the downsampling size when downsampling is performed on the point cloud data obtained when the lidar 3 performs one scanning cycle.

コントローラ13は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、TPU(Tensor Processing Unit)などの1又は複数のプロセッサを含み、情報処理装置1の全体を制御する。この場合、コントローラ13は、メモリ12等に記憶されたプログラムを実行することで、自己位置推定に関する処理を行う。 The controller 13 includes one or more processors such as a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and a TPU (Tensor Processing Unit), and controls the entire information processing device 1. In this case, the controller 13 performs processing related to self-location estimation by executing a program stored in the memory 12, etc.

また、コントローラ13は、機能的には、自己位置推定部15を有する。そして、コントローラ13は、「位置取得手段」、「基準位置設定手段」、「位置推定手段」及びプログラムを実行するコンピュータ等として機能する。 Functionally, the controller 13 also has a self-position estimation unit 15. The controller 13 functions as a "position acquisition means," a "reference position setting means," a "position estimation means," a computer that executes a program, etc.

自己位置推定部15は、ライダ3の出力に基づく点群データと、当該点群データが属するボクセルに対応するボクセルデータVDとに基づき、NDTに基づくスキャンマッチング(NDTスキャンマッチング)を行うことで、自己位置の推定を行う。ここで、自己位置推定部15による処理対象となる点群データは、ライダ3が生成した点群データであってもよく、当該点群データをダウンサンプリング処理した後の点群データであってもよい。 The self-position estimation unit 15 estimates its own position by performing NDT-based scan matching (NDT scan matching) based on the point cloud data based on the output of the LIDAR 3 and the voxel data VD corresponding to the voxels to which the point cloud data belongs. Here, the point cloud data to be processed by the self-position estimation unit 15 may be point cloud data generated by the LIDAR 3, or may be point cloud data after the point cloud data is downsampled.

(3)NDTスキャンマッチングに基づく位置推定
次に、自己位置推定部15が実行するNDTスキャンマッチングに基づく位置推定に関する説明を行う。GNSSに基づく位置推定は、本発明における「第1位置算出方法」の一例であり、NDTスキャンマッチングに基づく位置推定は、本発明における「第2位置算出方法」の一例である。
(3) Position estimation based on NDT scan matching
Next, a description will be given of position estimation based on NDT scan matching executed by the self-position estimation unit 15. Position estimation based on GNSS is an example of a "first position calculation method" in the present invention, and position estimation based on NDT scan matching is an example of a "second position calculation method" in the present invention.

図3は、自己位置推定部15が推定すべき自己位置を2次元直交座標で表した図である。図3に示すように、xyの2次元直交座標上で定義された平面での自己位置は、座標「(x、y)」、対象移動体の方位(ヨー角)「ψ」により表される。ここでは、ヨー角ψは、対象移動体の進行方向とx軸とのなす角として定義されている。座標(x、y)は、例えば緯度及び経度の組合せに相当する絶対位置、あるいは所定地点を原点とした位置を示すワールド座標である。そして、自己位置推定部15は、これらのx、y、ψを推定パラメータとする自己位置推定を行う。なお、自己位置推定部15は、x、y、ψに加えて、3次元直交座標系での対象移動体の高さ位置、ピッチ角、ロール角の少なくともいずれかをさらに推定パラメータとして推定する自己位置推定を行ってもよい。 3 is a diagram showing the self-position to be estimated by the self-position estimation unit 15 in two-dimensional orthogonal coordinates. As shown in FIG. 3, the self-position on a plane defined on the two-dimensional orthogonal coordinates of xy is represented by the coordinates "(x, y)" and the orientation (yaw angle) "ψ" of the target moving body. Here, the yaw angle ψ is defined as the angle between the traveling direction of the target moving body and the x-axis. The coordinates (x, y) are, for example, absolute positions corresponding to a combination of latitude and longitude, or world coordinates indicating a position with a predetermined point as the origin. The self-position estimation unit 15 performs self-position estimation using these x, y, and ψ as estimation parameters. Note that the self-position estimation unit 15 may perform self-position estimation in which at least one of the height position, pitch angle, and roll angle of the target moving body in the three-dimensional orthogonal coordinate system is further estimated as an estimation parameter in addition to x, y, and ψ.

次に、NDTスキャンマッチングに用いるボクセルデータVDについて説明する。ボクセルデータVDは、各ボクセル内の静止構造物の計測された点群データを正規分布により表したデータを含む。 Next, we will explain the voxel data VD used in NDT scan matching. The voxel data VD includes data that represents the measured point cloud data of stationary structures in each voxel using a normal distribution.

図4は、ボクセルデータVDの概略的なデータ構造の一例を示す。ボクセルデータVDは、ボクセル内の点群を正規分布で表現する場合のパラメータの情報を含み、本実施例では、図4に示すように、ボクセルIDと、ボクセル座標と、平均ベクトルと、共分散行列とを含む。 Figure 4 shows an example of a schematic data structure of the voxel data VD. The voxel data VD includes parameter information when expressing the point cloud within a voxel with a normal distribution, and in this embodiment, as shown in Figure 4, includes a voxel ID, voxel coordinates, a mean vector, and a covariance matrix.

「ボクセル座標」は、各ボクセルの中心位置などの基準となる位置の絶対的な3次元座標を示す。なお、各ボクセルは、空間を格子状に分割した立方体であり、予め形状及び大きさが定められているため、ボクセル座標により各ボクセルの空間を特定することが可能である。ボクセル座標は、ボクセルIDとして用いられてもよい。 "Voxel coordinates" indicate the absolute three-dimensional coordinates of a reference position, such as the center position of each voxel. Each voxel is a cube that divides space into a grid, and since its shape and size are determined in advance, it is possible to identify the space of each voxel by its voxel coordinates. The voxel coordinates may also be used as a voxel ID.

「平均ベクトル」及び「共分散行列」は、対象のボクセル内での点群を正規分布で表現する場合のパラメータに相当する平均ベクトル及び共分散行列を示す。なお、任意のボクセル「n」内の任意の点「i」の座標を
(i)=[x(i)、y(i)、z(i)]
と定義し、ボクセルn内での点群数を「N」とすると、ボクセルnでの平均ベクトル「μ」及び共分散行列「V」は、それぞれ以下の式(1)及び式(2)により表される。
The "mean vector" and "covariance matrix" refer to the mean vector and covariance matrix that correspond to the parameters when expressing the point group in the target voxel as a normal distribution. Note that the coordinates of an arbitrary point "i" in an arbitrary voxel "n" are
X n (i) = [x n (i), y n (i), z n (i)] T
and the number of points in voxel n is "N n ", the mean vector "μ n " and the covariance matrix "V n " in voxel n are expressed by the following formulas (1) and (2), respectively.

Figure 0007613900000001
Figure 0007613900000001

Figure 0007613900000002
Figure 0007613900000002

次に、ボクセルデータVDを用いたNDTスキャンマッチングの概要について説明する。 Next, we will provide an overview of NDT scan matching using voxel data VD.

車両又は船舶を想定したNDTによるスキャンマッチングは、水平面(ここではxy座標とする)内の移動量及び車両又は船舶の向きを要素とした推定パラメータ
P=[t、t、tψ
を推定することとなる。ここで、「t」は、x方向の移動量を示し、「t」は、y方向の移動量を示し、「tψ」は、ヨー角を示す。
Scan matching by NDT assuming a vehicle or ship is performed by estimating parameters based on the amount of movement in the horizontal plane (here, xy coordinates) and the orientation of the vehicle or ship.
P=[t x , t y , t ψ ] T
Here, "t x " indicates the amount of movement in the x direction, "t y " indicates the amount of movement in the y direction, and "t ψ " indicates the yaw angle.

また、ライダ3が出力する点群データの座標を、
(j)=[x(j)、y(j)、z(j)]
とすると、X(j)の平均値「L´」は、以下の式(3)により表される。
The coordinates of the point cloud data output by the LIDAR 3 are
X L (j) = [x n (j), y n (j), z n (j)] T
Then, the average value "L' n " of X L (j) is expressed by the following formula (3).

Figure 0007613900000003
そして、上述の推定パラメータPを用い、平均値L´を座標変換すると、変換後の座標「L」は、以下の式(4)により表される。
Figure 0007613900000003
Then, when the average value L' is coordinate-transformed using the above-mentioned estimated parameter P, the transformed coordinate "L n " is expressed by the following equation (4).

Figure 0007613900000004
そして、自己位置推定部15は、地図DB10と同一の座標系である絶対的な座標系(「ワールド座標系」とも呼ぶ。)に変換した点群データに対応付けられるボクセルデータVDを探索し、そのボクセルデータVDに含まれる平均ベクトルμと共分散行列Vとを用い、ボクセルnの評価関数値(「個別評価関数値」とも呼ぶ。)「E」を算出する。この場合、自己位置推定部15は、以下の式(5)に基づき、ボクセルnの個別評価関数値Eを算出する。
Figure 0007613900000004
Then, the self-position estimation unit 15 searches for voxel data VD associated with the point cloud data converted into an absolute coordinate system (also called "world coordinate system") that is the same coordinate system as the map DB 10, and calculates an evaluation function value (also called "individual evaluation function value") "E n " of voxel n using the mean vector μ n and covariance matrix V n included in the voxel data VD. In this case, the self-position estimation unit 15 calculates the individual evaluation function value E n of voxel n based on the following formula (5).

Figure 0007613900000005
Figure 0007613900000005

そして、自己位置推定部15は、以下の式(6)により示される、マッチングの対象となる全てのボクセルを対象とした総合的な評価関数値(「スコア値」とも呼ぶ。)「E(k)」を算出する。スコア値Eは、マッチングの適合度を示す指標となる。 Then, the self-position estimation unit 15 calculates an overall evaluation function value (also called a "score value") "E(k)" for all voxels that are the subject of matching, as shown in the following formula (6). The score value E is an index that indicates the degree of suitability of the matching.

Figure 0007613900000006
その後、自己位置推定部15は、ニュートン法などの任意の求根アルゴリズムによりスコア値E(k)が最大となるとなる推定パラメータPを算出する。そして、自己位置推定部15は、時刻kにおいてデッドレコニングにより算出した位置(「DR位置」とも呼ぶ。)「XDR(k)」に対し、推定パラメータPを適用することで、NDTスキャンマッチングに基づく自己位置(「NDT位置」とも呼ぶ。)「XNDT(k)」を算出する。ここで、DR位置XDR(k)は、推定自己位置X^(k)の算出前の暫定的な自己位置に相当し、予測自己位置「X(k)」とも表記する。この場合、NDT位置XNDT(k)は、以下の式(7)により表される。
Figure 0007613900000006
Thereafter, the self-position estimation unit 15 calculates an estimation parameter P that maximizes the score value E(k) by an arbitrary root-finding algorithm such as Newton's method. The self-position estimation unit 15 then calculates a self-position (also called "NDT position") "X NDT (k)" based on NDT scan matching by applying the estimation parameter P to the position (also called "DR position") "X DR (k)" calculated by dead reckoning at time k. Here, the DR position X DR (k) corresponds to a provisional self-position before the calculation of the estimated self-position X^(k), and is also expressed as a predicted self-position "X - (k)". In this case, the NDT position X NDT (k) is expressed by the following formula (7).

Figure 0007613900000007
そして、自己位置推定部15は、NDT位置XNDT(k)を、現在の処理時刻kでの最終的な自己位置の推定結果(「推定自己位置」とも呼ぶ。)「X^(k)」とみなす。
Figure 0007613900000007
Then, the self-position estimation unit 15 regards the NDT position X NDT (k) as the final self-position estimation result (also called "estimated self-position") "X^(k)" at the current processing time k.

図5は、自己位置推定部15の機能ブロックの一例である。図5に示すように、自己位置推定部15は、デッドレコニングブロック21と、DR位置算出ブロック22と、座標変換ブロック23と、点群データ対応付けブロック24と、NDT位置算出ブロック25とを有する。 Figure 5 is an example of a functional block of the self-position estimation unit 15. As shown in Figure 5, the self-position estimation unit 15 has a dead reckoning block 21, a DR position calculation block 22, a coordinate transformation block 23, a point cloud data matching block 24, and an NDT position calculation block 25.

デッドレコニングブロック21は、速度センサ4、GPS受信機5、ジャイロセンサ6等の出力に基づく対象移動体の移動速度と角速度を用い、前回時刻からの移動距離と方位変化を求める。DR位置算出ブロック22は、直前の処理時刻である時刻k-1の推定自己位置X(k-1)に対し、デッドレコニングにより求めた移動距離と方位変化を加えた時刻kでのDR位置XDR(k)を算出する。このDR位置XDR(k)は、デッドレコニングに基づき時刻kにおいて求められた自己位置であり、予測自己位置X(k)に相当する。 The dead reckoning block 21 uses the moving speed and angular velocity of the target moving object based on the outputs of the speed sensor 4, GPS receiver 5, gyro sensor 6, etc. to determine the moving distance and azimuth change from the previous time. The DR position calculation block 22 calculates the DR position X DR (k) at time k by adding the moving distance and azimuth change determined by dead reckoning to the estimated self-position X ^ (k-1) at time k-1, which is the immediately previous processing time. This DR position X DR (k) is the self-position determined at time k based on dead reckoning, and corresponds to the predicted self-position X - (k).

また、自己位置推定開始直後であって、時刻k-1の推定自己位置X(k-1)が存在しない場合等には、デッドレコニングブロック21は、後述する方法により、時刻k-1の推定自己位置X(k-1)に相当する初期位置(「イニシャル位置」とも呼ぶ。)を設定する。そして、デッドレコニングブロック21は、設定したイニシャル位置に対してデッドレコニングにより求めた移動距離と方位変化を加えたDR位置XDRを算出する。なお、イニシャル位置の設定は、自己位置推定処理の開始直後以外においても、NDTスキャンマッチングの信頼度が低下した場合においても同様に実行される。イニシャル位置の設定方法については、「(4)イニシャル位置の設定」のセクションで詳しく説明する。イニシャル位置は、本発明における「基準位置」の一例である。 Also, immediately after the start of self-location estimation, in cases where there is no estimated self-location X ^ (k-1) at time k-1, the dead reckoning block 21 sets an initial position (also called "initial position") equivalent to the estimated self-location X ^ (k-1) at time k-1 by a method to be described later. Then, the dead reckoning block 21 calculates a DR position XDR by adding the movement distance and azimuth change obtained by dead reckoning to the set initial position. The setting of the initial position is performed in the same manner not immediately after the start of the self-location estimation process, but also when the reliability of the NDT scan matching is reduced. The method of setting the initial position will be described in detail in the section "(4) Setting the initial position ". The initial position is an example of the "reference position" in the present invention.

座標変換ブロック23は、ライダ3の出力に基づく点群データを、地図DB10と同一の座標系であるワールド座標系に変換する。この場合、座標変換ブロック23は、例えば、時刻kでDR位置算出ブロック22が出力する予測自己位置に基づき、時刻kでの点群データの座標変換を行う。なお、移動体に設置されたライダを基準とした座標系の点群データを移動体の座標系に変換する処理、及び移動体の座標系からワールド座標系に変換する処理等については、例えば、国際公開WO2019/188745などに開示されている。 The coordinate transformation block 23 transforms the point cloud data based on the output of the LIDAR 3 into a world coordinate system, which is the same coordinate system as the map DB 10. In this case, the coordinate transformation block 23 performs coordinate transformation of the point cloud data at time k, for example, based on the predicted self-position output by the DR position calculation block 22 at time k. Note that the process of transforming point cloud data in a coordinate system based on a LIDAR installed on a moving body into the coordinate system of the moving body, and the process of transforming from the coordinate system of the moving body to the world coordinate system are disclosed, for example, in International Publication WO2019/188745.

点群データ対応付けブロック24は、座標変換ブロック23が出力するワールド座標系の点群データと、同じワールド座標系で表されたボクセルデータVDとを照合することで、点群データとボクセルとの対応付けを行う。NDT位置算出ブロック25は、点群データと対応付けがなされた各ボクセルを対象として、式(5)に基づく個別評価関数値を算出し、式(6)に基づくスコア値E(k)が最大となるとなる推定パラメータPを算出する。そして、NDT位置算出ブロック25は、式(7)に基づき、DR位置算出ブロック22が出力するDR位置XDR(k)に対し、時刻kで求めた推定パラメータPを適用することで定まる時刻kでのNDT位置XNDT(k)を求める。NDT位置算出ブロック25は、NDT位置XNDT(k)を、時刻kでの推定自己位置X^(k)として出力する。 The point cloud data matching block 24 matches the point cloud data in the world coordinate system output by the coordinate transformation block 23 with the voxel data VD expressed in the same world coordinate system to match the point cloud data and the voxels. The NDT position calculation block 25 calculates an individual evaluation function value based on the formula (5) for each voxel that is matched with the point cloud data, and calculates an estimated parameter P that maximizes the score value E(k) based on the formula (6). Then, the NDT position calculation block 25 calculates an NDT position X NDT (k) at time k, which is determined by applying the estimated parameter P calculated at time k to the DR position X DR (k) output by the DR position calculation block 22, based on the formula (7). The NDT position calculation block 25 outputs the NDT position X NDT ( k) as an estimated self-position X^(k) at time k.

ここで、計測点とボクセルデータVDとの対応付けの具体的手順について、簡単な例を用いて補足説明する。 Here, we will provide additional explanation using a simple example on the specific steps for associating measurement points with voxel data VD.

図6は、ワールド座標系におけるx-yの2次元平面上でのボクセルデータVDが存在するボクセル「Vo1」~「Vo6」とこれらのボクセル付近の位置を示す計測点61~65との位置関係を示す。ここでは、説明の便宜上、ボクセルVo1~Vo6の中心位置のワールド座標系のz座標と、計測点61~65のワールド座標系のz座標とは同一であるものとする。 Figure 6 shows the positional relationship between voxels "Vo1" to "Vo6" in which voxel data VD exists on a two-dimensional x-y plane in the world coordinate system, and measurement points 61 to 65 that indicate positions near these voxels. For ease of explanation, it is assumed here that the z coordinate in the world coordinate system of the center positions of voxels Vo1 to Vo6 is the same as the z coordinate in the world coordinate system of measurement points 61 to 65.

まず、座標変換ブロック23は、計測点61~65を含む点群データをワールド座標系に変換する。その後、点群データ対応付けブロック24は、ワールド座標系の計測点61~65の端数等の丸め処理を行う。図6の例では、立方体である各ボクセルのサイズが1mであることから、点群データ対応付けブロック24は、各計測点61~65のx、y、z座標の夫々の小数点以下を四捨五入する。 First, the coordinate conversion block 23 converts the point cloud data including the measurement points 61 to 65 into the world coordinate system. After that, the point cloud data matching block 24 performs a rounding process on the fractions of the measurement points 61 to 65 in the world coordinate system. In the example of FIG. 6, since the size of each voxel, which is a cube, is 1 m, the point cloud data matching block 24 rounds off the decimal points of the x, y, and z coordinates of each of the measurement points 61 to 65.

次に、点群データ対応付けブロック24は、ボクセルVo1~Vo6に対応するボクセルデータVDと、各計測点61~65の座標との照合を行うことで、各計測点61~65に対応するボクセルを判定する。図6の例では、計測点61の(x,y)座標は、上述の四捨五入により(2,1)となることから、点群データ対応付けブロック24は、計測点61をボクセルVo1と対応付ける。同様に、計測点62及び計測点63の(x,y)座標は、上述の四捨五入により(3,2)となることから、点群データ対応付けブロック24は、計測点62及び計測点63をボクセルVo5と対応付ける。また、計測点64の(x,y)座標は、上述の四捨五入により(2,3)となることから、点群データ対応付けブロック24は、計測点64をボクセルVo6と対応付ける。一方、計測点65の(x,y)座標は、上述の四捨五入により(4,1)となることから、点群データ対応付けブロック24は、計測点65に対応するボクセルデータVDが存在しないと判定する。その後、NDT位置算出ブロック25は、点群データ対応付けブロック24が対応付けた計測点とボクセルデータVDとを用いて推定パラメータPの推定を行う。なお、この例では、ダウンサンプリング後の計測点数は5個であるが、対応計測点数Ncは4個となる。対応計測点数Ncは、周辺に構造物が少なく疎な空間の場合に少なくなり、また対象移動体の近くに他の移動体等が存在してライダの光ビームが遮られてしまう現象(オクルージョンと呼ぶ)が生じた場合も少なくなる。 Next, the point cloud data matching block 24 compares the voxel data VD corresponding to the voxels Vo1 to Vo6 with the coordinates of each of the measurement points 61 to 65 to determine the voxels corresponding to each of the measurement points 61 to 65. In the example of FIG. 6, the (x, y) coordinates of the measurement point 61 become (2, 1) due to the above-mentioned rounding, so the point cloud data matching block 24 matches the measurement point 61 with the voxel Vo1. Similarly, the (x, y) coordinates of the measurement points 62 and 63 become (3, 2) due to the above-mentioned rounding, so the point cloud data matching block 24 matches the measurement points 62 and 63 with the voxel Vo5. Also, the (x, y) coordinates of the measurement point 64 become (2, 3) due to the above-mentioned rounding, so the point cloud data matching block 24 matches the measurement point 64 with the voxel Vo6. On the other hand, since the (x, y) coordinates of the measurement point 65 become (4, 1) due to the above-mentioned rounding, the point cloud data matching block 24 determines that there is no voxel data VD corresponding to the measurement point 65. The NDT position calculation block 25 then estimates the estimated parameters P using the measurement point and voxel data VD that have been matched by the point cloud data matching block 24. Note that in this example, the number of measurement points after downsampling is five, but the number of corresponding measurement points Nc is four. The number of corresponding measurement points Nc is smaller when there are few structures in the surrounding space and it is also smaller when a phenomenon occurs in which the lidar's light beam is blocked by another moving object or the like near the target moving object (called occlusion).

(4)イニシャル位置の設定
次に、自己位置推定部15によるイニシャル位置の設定について説明する。
(4) Setting the initial position
Next, the setting of the initial position by the self-position estimation unit 15 will be described.

(4-1)概要
概略的には、自己位置推定部15は、GNSSの測位位置と精度情報とに基づきイニシャル位置の探索範囲を決定し、探索範囲内で候補となるボクセルの各々に対する簡易的なNDTスキャンマッチングの処理結果に基づき、イニシャル位置を決定する。
(4-1) Overview In general, the self-position estimation unit 15 determines a search range for the initial position based on the GNSS positioning position and accuracy information, and determines the initial position based on the processing results of simple NDT scan matching for each candidate voxel within the search range.

ここで、まず、GNSSの測位位置をイニシャル位置とする場合の問題点について、図7を参照して説明する。 Here, we will first explain the problems that arise when using the GNSS positioning position as the initial position, with reference to Figure 7.

図7(A)及び図7(B)は、立体交差がある道路付近での対象移動体(ここでは車両)の俯瞰図を示す。ここで、図7(A)は、GNSSの測位精度が良好である場合にGNSSの測位結果に基づきグローバル座標系に変換した計測点とライダ3の測距範囲(円70参照)とを示す。また、図7(B)は、GNSSの測位精度が悪い場合にGNSSの測位結果に基づきグローバル座標系に変換した計測点とライダ3の測距範囲(円71参照)とを示す。また、図7(B)では、GNSSの測位結果(位置及び向き)を矢印73により示している。 Figures 7(A) and 7(B) show overhead views of a target moving object (here, a vehicle) near a road with an intersection. Here, Figure 7(A) shows the measurement points converted into the global coordinate system based on the GNSS positioning results and the ranging range of the LIDAR 3 (see circle 70) when the GNSS positioning accuracy is good. Also, Figure 7(B) shows the measurement points converted into the global coordinate system based on the GNSS positioning results and the ranging range of the LIDAR 3 (see circle 71) when the GNSS positioning accuracy is poor. Also, in Figure 7(B), the GNSS positioning results (position and orientation) are indicated by arrow 73.

GNSS測位精度が良ければ、GNSSによる測位位置をイニシャル位置とすることで、NDTスキャンマッチングによる自己位置推定は問題なく実行される。図7(A)の例では、座標変換後の計測点は、計測された地物の表面位置とおよそ一致し、本来対応付けられるべきボクセルデータVDと適切に対応付けられるため、高精度にNDTスキャンマッチングが行われる。一方、GNSS測位精度が悪いと、図7(B)に示すように、点群データと本来対応付けられるべきボクセルデータVDとが大きくずれることもあり、NDTスキャンマッチングが最適解に至らず、局所解に陥る可能性がある。 If the GNSS positioning accuracy is good, self-location estimation by NDT scan matching can be performed without any problems by using the GNSS-based positioning as the initial position. In the example of Figure 7 (A), the measurement point after coordinate transformation roughly matches the surface position of the measured feature and is properly associated with the voxel data VD with which it should originally be associated, so NDT scan matching can be performed with high accuracy. On the other hand, if the GNSS positioning accuracy is poor, as shown in Figure 7 (B), there may be a large deviation between the point cloud data and the voxel data VD with which it should originally be associated, and NDT scan matching may not reach an optimal solution and may fall into a local solution.

以上を勘案し、本実施例に係る自己位置推定部15は、GNSSの測位位置と精度情報とに基づきイニシャル位置の探索範囲(「イニシャル位置探索範囲Ri」とも呼ぶ。)を決定し、イニシャル位置の探索を行う。以後では、対象移動体が車両の場合と対象移動体が船舶の場合とで個別に説明する。 Taking the above into consideration, the self-position estimation unit 15 according to this embodiment determines the search range for the initial position (also called the "initial position search range Ri") based on the GNSS positioning position and accuracy information, and searches for the initial position. Below, we will explain separately the case where the target moving body is a vehicle and the case where the target moving body is a ship.

(4-2)対象移動体が車両の場合
対象移動体が車両の場合のイニシャル位置探索範囲Riの設定について具体的に説明する。図8(A)は、GNSSの測位位置を明示した道路の俯瞰図を示し、図8(B)は、GNSSの測位位置に基づき設定したイニシャル位置探索範囲Riを明示した道路の俯瞰図を示す。
(4-2) When the target moving body is a vehicle The setting of the initial position search range Ri when the target moving body is a vehicle will be specifically described. Fig. 8(A) shows an overhead view of a road clearly indicating the position measured by the GNSS, and Fig. 8(B) shows an overhead view of a road clearly indicating the initial position search range Ri set based on the position measured by the GNSS.

まず、自己位置推定部15は、GPS受信機5の出力信号に基づき、GNSSによる測位位置と精度情報とを取得する。ここで、精度情報は、例えば、位置精度低下率であるPDOP(Position Dilution Of Precision)であってもよく、誤差の標準偏差である2DRMS(Twice the Distance Root Mean Square)であってもよい。そして、自己位置推定部15は、図8(B)に示すように、GNSSの測位位置を中心とし、精度情報が示す精度に応じたサイズとなる正方形のイニシャル位置探索範囲Riを設定する。この場合、イニシャル位置探索範囲Riのサイズは、精度情報が示す精度が高いほど小さくなるように設定される。例えば、精度情報が示す精度とイニシャル位置探索範囲Riのサイズとの関係を示すルックアップテーブル又は式がメモリ12に記憶されており、自己位置推定部15は、メモリ12に記憶された情報に基づき精度情報からイニシャル位置探索範囲Riのサイズを決定する。なお、イニシャル位置探索範囲Riの形状は、正方形に限らず、円であってもよい。 First, the self-position estimation unit 15 acquires the positioning position and accuracy information by the GNSS based on the output signal of the GPS receiver 5. Here, the accuracy information may be, for example, PDOP (Position Dilution Of Precision), which is the position accuracy degradation rate, or 2DRMS (Twice the Distance Root Mean Square), which is the standard deviation of the error. Then, as shown in FIG. 8 (B), the self-position estimation unit 15 sets a square initial position search range Ri centered on the GNSS positioning position and having a size according to the accuracy indicated by the accuracy information. In this case, the size of the initial position search range Ri is set to be smaller as the accuracy indicated by the accuracy information is higher. For example, a lookup table or a formula indicating the relationship between the accuracy indicated by the accuracy information and the size of the initial position search range Ri is stored in the memory 12, and the self-position estimation unit 15 determines the size of the initial position search range Ri from the accuracy information based on the information stored in the memory 12. Note that the shape of the initial position search range Ri is not limited to a square, and may be a circle.

次に、自己位置推定部15は、イニシャル位置探索範囲Ri内のボクセルデータVDが示すz座標値(高さ方向の座標値)の度数分布を作成し、高頻度のz座標値を有するボクセルデータVDに対応するボクセルを道路面の候補とみなす。図9(A)は、図8(B)に示すイニシャル位置探索範囲Ri内におけるボクセルを明示した図であり、図9(B)は、イニシャル位置探索範囲Ri内のボクセルデータVDが示すz座標値の度数分布を示す。 Next, the self-position estimation unit 15 creates a frequency distribution of the z coordinate values (coordinate values in the height direction) indicated by the voxel data VD within the initial position search range Ri, and considers voxels corresponding to the voxel data VD having high-frequency z coordinate values as candidates for the road surface. Figure 9 (A) is a diagram clearly showing the voxels within the initial position search range Ri shown in Figure 8 (B), and Figure 9 (B) shows the frequency distribution of the z coordinate values indicated by the voxel data VD within the initial position search range Ri.

図9(A)に示すように、まず、自己位置推定部15は、設定したイニシャル位置探索範囲Ri内のボクセルを認識し、当該ボクセルに対応するボクセルデータVDを地図DB10から抽出する。そして、自己位置推定部15は、図9(B)に示すz座標値の度数分布を生成する。図9(B)に示す度数分布では、4mから6mの範囲と、12mから14mの範囲とで局所的なピークが形成されている。よって、自己位置推定部15は、度数分布における上述のピークの範囲に該当するボクセルを、道路面を含むボクセルであって対象移動体が存在する位置の候補となるボクセル(「候補ボクセル」とも呼ぶ。)とみなす。 As shown in FIG. 9(A), the self-location estimation unit 15 first recognizes voxels within the set initial position search range Ri, and extracts voxel data VD corresponding to the voxels from the map DB 10. The self-location estimation unit 15 then generates a frequency distribution of z coordinate values as shown in FIG. 9(B). In the frequency distribution shown in FIG. 9(B), local peaks are formed in the ranges of 4 m to 6 m and 12 m to 14 m. Therefore, the self-location estimation unit 15 considers voxels that fall within the above-mentioned peak ranges in the frequency distribution to be voxels that include the road surface and are candidates for the location where the target moving body is located (also called "candidate voxels").

なお、自己位置推定部15は、例えば、度数に対する所定の閾値(図9(B)の例では6)を設け、当該閾値以上となる1又は複数の範囲を、度数分布におけるピーク範囲とみなす。上述の閾値は、ボクセルデータVDが存在するイニシャル位置探索範囲Ri内のボクセルの数又はイニシャル位置探索範囲Riのサイズ等に応じて変動する可変値であってもよい。 The self-position estimation unit 15, for example, sets a predetermined threshold value for the frequency (6 in the example of FIG. 9(B)) and regards one or more ranges that are equal to or greater than the threshold value as peak ranges in the frequency distribution. The above-mentioned threshold value may be a variable value that varies depending on the number of voxels in the initial position search range Ri in which the voxel data VD exists or the size of the initial position search range Ri, etc.

次に、自己位置推定部15は、候補ボクセルを、矢印73が示すGNSSの測位位置に近い順に並べる(詳しくは、近い順に通し番号を付す)。図10(A)は、候補ボクセルを明示した俯瞰図を示し、図10(B)は、GNSSの測位位置に近い順となる順番を候補ボクセル上において明示した俯瞰図を示す。図10(A)に示すように、この場合、候補ボクセルとして、GNSSの測位位置に近い道路面を含むボクセル及び道路面と同一高さのボクセルが抽出される。そして、図10(B)に示すように、矢印73が示すGNSSの測位位置に近い順に、通し番号が候補ボクセルに割り当てられる。なお、図10(B)では20までの番号となっているが、実際にはすべての候補ボクセルに通し番号が割り当てられる。 Next, the self-location estimation unit 15 arranges the candidate voxels in order of proximity to the GNSS positioning position indicated by the arrow 73 (specifically, serial numbers are assigned in order of proximity). FIG. 10(A) shows an overhead view showing the candidate voxels, and FIG. 10(B) shows an overhead view showing the order of proximity to the GNSS positioning position on the candidate voxels. As shown in FIG. 10(A), in this case, voxels including a road surface close to the GNSS positioning position and voxels at the same height as the road surface are extracted as candidate voxels. Then, as shown in FIG. 10(B), serial numbers are assigned to the candidate voxels in order of proximity to the GNSS positioning position indicated by the arrow 73. Note that although numbers are given up to 20 in FIG. 10(B), in reality, serial numbers are assigned to all candidate voxels.

次に、自己位置推定部15は、割り当てた順番に従い逐次的に候補ボクセルを選択し、選択した候補ボクセルの位置に基づく位置を探索開始位置として簡易的なNDTスキャンマッチング(簡易NDT処理)を実行する。そして、自己位置推定部15は、実行した簡易NDT処理の信頼度の指標が所定の閾値以上となった場合に、当該簡易NDT処理の結果を、イニシャル位置として設定する。 Next, the self-position estimation unit 15 sequentially selects candidate voxels according to the assigned order, and executes simple NDT scan matching (simple NDT processing) using a position based on the position of the selected candidate voxel as the search start position. Then, when the reliability index of the executed simple NDT processing is equal to or greater than a predetermined threshold, the self-position estimation unit 15 sets the result of the simple NDT processing as the initial position.

簡易NDT処理は、演算時間を短縮するため、最適解を求めるための繰り返し回数(スコア値E(k)の算出回数)をNDT位置の算出時よりも減らして粗いマッチングを行う処理に相当する。なお、簡易NDT処理では、繰り返し回数をNDT位置の算出時よりも減らすことに代えて、又はこれに加えて、ライダ3が出力する点群データに対して適用するダウンサンプリングのサイズを通常のNDT位置算出時よりも大きくしてもよい。これによっても、NDTスキャンマッチングの対象となる計測点数を減らし、簡易NDT処理の演算時間を短縮することができる。 The simplified NDT process corresponds to a process in which the number of iterations (number of calculations of score value E(k)) for finding an optimal solution is reduced compared to when the NDT position is calculated, to shorten the calculation time, and thus perform rough matching. Note that in the simplified NDT process, instead of or in addition to reducing the number of iterations compared to when the NDT position is calculated, the size of downsampling applied to the point cloud data output by the lidar 3 may be made larger than when the normal NDT position is calculated. This also reduces the number of measurement points that are the subject of NDT scan matching, and shortens the calculation time of the simplified NDT process.

また、本実施例では、簡易NDT処理の信頼度の指標の一例として、NDTスキャンマッチングに用いる点群データの計測点数のうちボクセルデータVDと対応付けられた計測点数の比率(「対応付け比率DAR(Data Association Ratio)」とも呼ぶ。)を用いる。一般的に、対応付け比率DARが低いほど、NDTスキャンマッチングによる位置推定精度が低下する傾向がある。 In addition, in this embodiment, the ratio of the number of measurement points associated with the voxel data VD among the number of measurement points of the point cloud data used in NDT scan matching (also called the "data association ratio (DAR)") is used as an example of an index of the reliability of the simplified NDT processing. In general, the lower the association ratio (DAR), the lower the position estimation accuracy by NDT scan matching tends to be.

図11は、図10(B)に示す順番に従い簡易NDT処理を行った場合の対応付け比率DARの遷移を示すグラフである。図11では、イニシャル位置となるボクセルを決定するための対応付け比率DARに対して設定した閾値(ここでは0.7)を明示している。 Figure 11 is a graph showing the transition of the matching ratio DAR when the simplified NDT process is performed according to the sequence shown in Figure 10 (B). Figure 11 clearly shows the threshold value (here, 0.7) set for the matching ratio DAR for determining the voxel that is the initial position.

図11に示すように、自己位置推定部15は、割り当てた順番に従い候補ボクセルを選択し、選択した候補ボクセルに対応する位置に基づき探索開始位置を設定して簡易NDT処理を行い、対応付け比率DARの算出及び閾値との比較を行う。この場合、例えば、探索開始位置のx、y座標値を、対象の候補ボクセルのx、y座標値と同一とし、探索開始位置のz座標値を、対象の候補ボクセルのz座標値に車両高を加えた値にするとよい。車両高は、例えばメモリ12に予め記憶されている。 As shown in FIG. 11, the self-position estimation unit 15 selects candidate voxels according to the assigned order, sets a search start position based on the position corresponding to the selected candidate voxel, performs simple NDT processing, calculates the association ratio DAR, and compares it with a threshold value. In this case, for example, the x and y coordinate values of the search start position may be set to the same as the x and y coordinate values of the target candidate voxel, and the z coordinate value of the search start position may be set to the z coordinate value of the target candidate voxel plus the vehicle height. The vehicle height is pre-stored in the memory 12, for example.

そして、図11の例では、自己位置推定部15は、17番を割り当てた候補ボクセルに対応する位置に基づき探索開始位置を設定して簡易NDT処理を行った場合に、対応付け比率DARが0.7を超えたと判定する。よって、この場合、自己位置推定部15は、17番を割り当てた候補ボクセルに対応する簡易NDT処理の結果を、イニシャル位置として設定する。 In the example of FIG. 11, the self-position estimation unit 15 determines that the association ratio DAR exceeds 0.7 when the search start position is set based on the position corresponding to the candidate voxel assigned number 17 and the simple NDT process is performed. Therefore, in this case, the self-position estimation unit 15 sets the result of the simple NDT process corresponding to the candidate voxel assigned number 17 as the initial position.

(4-3)対象移動体が船舶の場合
次に、対象移動体が船舶の場合について説明する。まず、自己位置推定部15は、GPS受信機5の出力信号に基づき、GNSSによる測位位置と精度情報とを取得し、GNSSの測位位置を中心とし、精度情報が示す精度に応じたサイズとなる正方形(円形であってもよい)のイニシャル位置探索範囲Riを設定する。イニシャル位置探索範囲Riの設定については、対象移動体が車両の場合と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
(4-3) When the target moving body is a ship Next, a case where the target moving body is a ship will be described. First, the self-position estimation unit 15 acquires the GNSS-based positioning position and accuracy information based on the output signal of the GPS receiver 5, and sets an initial position search range Ri that is a square (or may be a circle) centered on the GNSS-based positioning position and has a size according to the accuracy indicated by the accuracy information. The setting of the initial position search range Ri is the same as when the target moving body is a vehicle, and therefore a detailed description will be omitted here.

次に、自己位置推定部15は、イニシャル位置探索範囲Ri内においてボクセルデータVDが存在しない場所は水上である可能性が高いと判定し、ボクセルデータVDが存在しない場所の座標を取得する。ここでは、ボクセル座標単位とするため、自己位置推定部15は、ボクセルデータVDが存在しない仮想的なボクセル(「仮想ボクセル」とも呼ぶ。)を、水上面を含むボクセルであって対象移動体が存在する位置の候補となる候補ボクセルとして取得する。そして、自己位置推定部15は、仮想ボクセルである候補ボクセルを、GNSSの測位位置に近い順に並べる。 Next, the self-position estimation unit 15 determines that locations within the initial position search range Ri where no voxel data VD exists are likely to be on the water, and acquires the coordinates of the locations where no voxel data VD exists. Here, since the voxel coordinate unit is used, the self-position estimation unit 15 acquires virtual voxels (also called "virtual voxels") where no voxel data VD exists as candidate voxels that include the water surface and are candidates for the location where the target moving body exists. The self-position estimation unit 15 then arranges the candidate voxels, which are virtual voxels, in order of proximity to the GNSS positioning position.

図12(A)は、イニシャル位置探索範囲Ri内における候補ボクセルを明示した俯瞰図を示す。また、図12(B)は、候補ボクセルに対し、矢印73が示すGNSSの測位位置に近い順番を明示した俯瞰図を示す。 Figure 12 (A) shows an overhead view showing candidate voxels within the initial position search range Ri. Also, Figure 12 (B) shows an overhead view showing the order of proximity of the candidate voxels to the GNSS positioning position indicated by the arrow 73.

図12(A)に示すように、河川75の水上位置及びボクセルデータVDが存在しない地上位置に対応する仮想ボクセルが、候補ボクセルとして抽出されている。そして、そして、図12(B)に示すように、矢印73が示すGNSSの測位位置に近い順に、通し番号が候補ボクセルに割り当てられる。なお、図12(B)では13までの番号となっているが、実際にはすべての候補ボクセルに通し番号が割り当てられる。 As shown in FIG. 12(A), virtual voxels corresponding to above-water positions of a river 75 and ground positions where no voxel data VD exists are extracted as candidate voxels. Then, as shown in FIG. 12(B), serial numbers are assigned to the candidate voxels in order of proximity to the GNSS positioning position indicated by the arrow 73. Note that although numbers go up to 13 in FIG. 12(B), in reality, serial numbers are assigned to all candidate voxels.

次に、自己位置推定部15は、割り当てた順番に従い逐次的に候補ボクセルを選択し、選択した候補ボクセルの位置に基づく位置を探索開始位置として簡易NDT処理を実行する。そして、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定の閾値以上となった場合に、対応する簡易NDT処理の結果を、イニシャル位置として設定する。 Next, the self-position estimation unit 15 sequentially selects candidate voxels according to the assigned order, and executes the simplified NDT process using a position based on the position of the selected candidate voxel as the search start position. Then, when the association ratio DAR is equal to or greater than a predetermined threshold, the self-position estimation unit 15 sets the corresponding result of the simplified NDT process as the initial position.

図13は、図12(B)に示す順番に従い簡易NDT処理を行った場合の対応付け比率DARの遷移を示すグラフである。図13では、イニシャル位置となるボクセルを決定するための対応付け比率DARに対して設定した閾値(ここでは0.7)を明示している。 Figure 13 is a graph showing the transition of the association ratio DAR when the simplified NDT process is performed according to the sequence shown in Figure 12 (B). Figure 13 clearly shows the threshold value (here, 0.7) set for the association ratio DAR for determining the voxel that is the initial position.

図13に示すように、自己位置推定部15は、割り当てた順番に従い仮想ボクセルである候補ボクセルを選択し、選択した候補ボクセルに対応する位置に基づき探索開始位置を設定して簡易NDT処理を行い、対応付け比率DARの算出及び閾値との比較を行う。この場合、例えば、探索開始位置のx、y座標値を、対象の候補ボクセルのx、y座標値と同一とし、探索開始位置のz座標値を、予想潮位に船舶の水面からの高さを加算した値にするとよい。この場合、例えば、自己位置推定部15は、インターフェース11を介し、現在の各地点での予想潮位を管理するサーバ装置から、対象移動体が存在する地点に対応する予想潮位に関する情報を受信する。また、自己位置推定部15は、船舶の水面からの高さを、センサ群2の出力等に基づき算出してもよく、メモリ12に予め記憶された固定値であってもよい。 As shown in FIG. 13, the self-location estimation unit 15 selects candidate voxels, which are virtual voxels, according to the assigned order, sets a search start position based on the position corresponding to the selected candidate voxel, performs simple NDT processing, calculates the association ratio DAR, and compares it with a threshold. In this case, for example, the x and y coordinate values of the search start position may be the same as the x and y coordinate values of the target candidate voxel, and the z coordinate value of the search start position may be a value obtained by adding the height of the ship from the water surface to the predicted tide level. In this case, for example, the self-location estimation unit 15 receives information on the predicted tide level corresponding to the point where the target moving object is located from a server device that manages the current predicted tide levels at each point via the interface 11. In addition, the self-location estimation unit 15 may calculate the height of the ship from the water surface based on the output of the sensor group 2, etc., or it may be a fixed value pre-stored in the memory 12.

そして、図13の例では、自己位置推定部15は、6番を割り当てた候補ボクセルに対応する探索開始位置を設定して簡易NDT処理を行った場合に、対応付け比率DARが0.7を超えたと判定する。よって、この場合、自己位置推定部15は、6番を割り当てた候補ボクセルに対応する簡易NDT処理の結果を、イニシャル位置として設定する。 In the example of FIG. 13, the self-position estimation unit 15 determines that the association ratio DAR exceeds 0.7 when the search start position corresponding to the candidate voxel assigned number 6 is set and the simple NDT process is performed. Therefore, in this case, the self-position estimation unit 15 sets the result of the simple NDT process corresponding to the candidate voxel assigned number 6 as the initial position.

(5)処理フロー
次に、情報処理装置1の自己位置推定部15が実行する自己位置推定に関する処理フローについて、図14~図16を参照して説明する。
(5) Processing flow
Next, a process flow relating to self-location estimation executed by the self-location estimating unit 15 of the information processing device 1 will be described with reference to FIGS.

(5-1)処理概要
図14は、情報処理装置1の自己位置推定部15が実行する自己位置推定処理の概要を示すフローチャートの一例である。自己位置推定部15は、図14のフローチャートの処理を、電源がオンになった場合など、自己位置推定を行う必要が生じた場合に開始する。
(5-1) Processing Overview Fig. 14 is an example of a flowchart showing an overview of the self-location estimation process executed by the self-location estimation unit 15 of the information processing device 1. The self-location estimation unit 15 starts the process of the flowchart in Fig. 14 when it becomes necessary to perform self-location estimation, such as when the power is turned on.

まず、自己位置推定部15は、イニシャル位置を設定する処理であるイニシャル位置設定処理を実行する(ステップS11)。イニシャル位置設定処理の詳細については、図15及び図16を参照して後述する。 First, the self-position estimation unit 15 executes an initial position setting process, which is a process for setting an initial position (step S11). Details of the initial position setting process will be described later with reference to Figures 15 and 16.

次に、自己位置推定部15は、速度センサ4とジャイロセンサ6等に基づき検出した対象移動体の移動速度及び角速度と、前回の推定自己位置とから、デッドレコニングを実行し、予測自己位置となるDR位置XDRを算出する(ステップS12)。次に、自己位置推定部15は、ライダ3の出力に基づく点群データを、ワールド座標系の点群データに変換する(ステップS13)。また、自己位置推定部15は、ステップS13の座標変換の直前又は直後において、ライダ3が出力した点群データのダウンサンプリングを実行してもよい。 Next, the self-position estimation unit 15 performs dead reckoning based on the moving speed and angular velocity of the target moving object detected based on the speed sensor 4 and the gyro sensor 6, etc., and the previous estimated self-position, and calculates the DR position XDR, which is the predicted self-position (step S12). Next, the self-position estimation unit 15 converts the point cloud data based on the output of the LIDAR 3 into point cloud data in the world coordinate system (step S13). In addition, the self-position estimation unit 15 may perform downsampling of the point cloud data output by the LIDAR 3 immediately before or after the coordinate conversion in step S13.

そして、自己位置推定部15は、ステップS12で算出したDR位置XDRを初期値として、NDTマッチング処理を実施することで、推定自己位置X^とするNDT位置XNDTを算出する(ステップS14)。また、コントローラ13は、ワールド座標系に変換された点群データとボクセルデータVDが存在するボクセルとの対応付けの結果に基づき、対応付け比率DARの算出を行う。 Then, the self-position estimation unit 15 performs an NDT matching process using the DR position XDR calculated in step S12 as an initial value to calculate an NDT position XNDT to be the estimated self-position X^ (step S14). In addition, the controller 13 calculates the association ratio DAR based on the result of association between the point cloud data converted into the world coordinate system and the voxels in which the voxel data VD exists.

そして、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値未満であるか否か判定する(ステップS15)。この所定値は、例えば、予めメモリ12に記憶されている。そして、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値未満であると判定した場合(ステップS15;Yes)、ステップS11へ処理を戻す。この場合、自己位置推定部15は、NDTスキャンマッチング(及び算出されたNDT位置XNDT)の信頼度が低下しており、次の処理時刻ではイニシャル位置の設定から位置推定を行うべきと判定し、ステップS11へ処理を戻す。一方、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値以上である場合(ステップS15;No)、NDT位置XNDTの信頼度が維持されていると判断し、ステップS16へ処理を進める。 Then, the self-position estimation unit 15 judges whether the association ratio DAR is less than a predetermined value (step S15). This predetermined value is, for example, stored in advance in the memory 12. Then, when the self-position estimation unit 15 judges that the association ratio DAR is less than the predetermined value (step S15; Yes), the self-position estimation unit 15 returns the process to step S11. In this case, the self-position estimation unit 15 judges that the reliability of the NDT scan matching (and the calculated NDT position X NDT ) has decreased, and that position estimation should be performed from the setting of the initial position at the next processing time, and returns the process to step S11. On the other hand, when the self-position estimation unit 15 judges that the association ratio DAR is equal to or greater than the predetermined value (step S15; No), the self-position estimation unit 15 judges that the reliability of the NDT position X NDT is maintained, and proceeds to the process to step S16.

次に、自己位置推定部15は、自己位置推定処理を終了すべきか否か判定する(ステップS16)。そして、コントローラ13は、自己位置推定処理を終了すべきと判定した場合(ステップS16;Yes)、フローチャートの処理を終了する。一方、コントローラ13は、自己位置推定処理を継続する場合(ステップS16;No)、ステップS12へ処理を戻し、ステップS14で算出した推定自己位置X^を用いて、次の処理時刻での自己位置の推定を行う。 Next, the self-position estimation unit 15 determines whether or not the self-position estimation process should be ended (step S16). If the controller 13 determines that the self-position estimation process should be ended (step S16; Yes), the controller 13 ends the processing of the flowchart. On the other hand, if the controller 13 determines that the self-position estimation process should be continued (step S16; No), the controller 13 returns the processing to step S12 and estimates the self-position at the next processing time using the estimated self-position X^ calculated in step S14.

(5-2)イニシャル位置設定処理:対象移動体が車両
図15は、対象移動体が車両である場合に図14のステップS11で実行するイニシャル位置設定処理の手順を示すフローチャートの一例である。
(5-2) Initial Position Setting Process: Target Moving Object is a Vehicle FIG. 15 is an example of a flowchart showing the procedure of the initial position setting process executed in step S11 of FIG. 14 when the target moving object is a vehicle.

まず、自己位置推定部15は、GPS受信機5の出力信号等に基づき、GNSS測位による緯度及び経度の位置(即ちx、y座標値)と精度情報とを取得する(ステップS21)。そして、自己位置推定部15は、ステップS21で取得した精度情報に基づき、GNSSの測位位置を中心とするイニシャル位置探索範囲Riを設定する(ステップS22)。 First, the self-position estimation unit 15 acquires the latitude and longitude position (i.e., x, y coordinate values) and accuracy information based on the output signal of the GPS receiver 5, etc. (step S21). Then, based on the accuracy information acquired in step S21, the self-position estimation unit 15 sets an initial position search range Ri centered on the GNSS positioning position (step S22).

次に、自己位置推定部15は、イニシャル位置探索範囲Riに存在するボクセルデータVDを地図DB10から取得する(ステップS23)。そして、自己位置推定部15は、ステップS23で取得した各ボクセルデータVDが示すz座標値(即ち高さ)の度数分布を作成する(ステップS24)。そして、自己位置推定部15は、頻度が高いz座標値を持つボクセルデータVDのボクセルを、候補ボクセルとして、イニシャル位置探索範囲Riに存在するボクセルから抽出する(ステップS25)。 Next, the self-location estimation unit 15 acquires voxel data VD present in the initial position search range Ri from the map DB 10 (step S23). Then, the self-location estimation unit 15 creates a frequency distribution of the z coordinate values (i.e., height) indicated by each voxel data VD acquired in step S23 (step S24). Then, the self-location estimation unit 15 extracts voxels of the voxel data VD having a frequently occurring z coordinate value as candidate voxels from the voxels present in the initial position search range Ri (step S25).

そして、自己位置推定部15は、ステップS25で抽出したボクセルを、GNSS測位位置(ここでは、x座標値及びy座標値により定める2次元位置)に近い順に並べる(ステップS26)。そして、自己位置推定部15は、ステップS26で並べた順番において最初のボクセルを選択する(ステップS27)。 Then, the self-location estimation unit 15 sorts the voxels extracted in step S25 in order of proximity to the GNSS positioning position (here, a two-dimensional position defined by an x coordinate value and a y coordinate value) (step S26).Then, the self-location estimation unit 15 selects the first voxel in the order sorted in step S26 (step S27).

そして、自己位置推定部15は、選択されたボクセルの座標値(z座標値は車両高を加算した値)を仮のイニシャル位置とみなして簡易NDT処理を実施する(ステップS28)。また、自己位置推定部15は、簡易NDT処理における対応付け比率DARを算出する。 Then, the self-position estimation unit 15 regards the coordinate value of the selected voxel (z coordinate value is a value obtained by adding the vehicle height) as a tentative initial position and performs the simplified NDT process (step S28). The self-position estimation unit 15 also calculates the association ratio DAR in the simplified NDT process.

そして、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値より大きいか否か判定する(ステップS29)。そして、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値より大きい場合(ステップS29;Yes)、簡易NDT処理の結果は信頼性があるとみなし、簡易NDT処理の結果を、イニシャル位置に設定する(ステップS30)。 Then, the self-position estimation unit 15 determines whether the association ratio DAR is greater than a predetermined value (step S29). If the association ratio DAR is greater than the predetermined value (step S29; Yes), the self-position estimation unit 15 considers the result of the simple NDT processing to be reliable and sets the result of the simple NDT processing to the initial position (step S30).

一方、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値以下である場合(ステップS29;No)、ステップS26で並べた順番において最後の順番となる候補ボクセルを対象としていたか否か判定する(ステップS31)。そして、自己位置推定部15は、最後の候補ボクセルを対象としていた場合(ステップS31;Yes)、イニシャル位置探索範囲Riを拡大する(ステップS32)。この場合、自己位置推定部15は、例えば、イニシャル位置探索範囲Riの境界を上下左右に5mずつ外側にずらし、イニシャル位置探索範囲Riを拡大する。その後、自己位置推定部15は、ステップS23へ処理を戻す。なお、この場合、自己位置推定部15は、ステップS26において候補ボクセルを並べる場合には、簡易NDT処理を実行済みの候補ボクセルを除外するとよい。 On the other hand, if the association ratio DAR is equal to or less than a predetermined value (step S29; No), the self-location estimation unit 15 determines whether the candidate voxel arranged in step S26 is the last one (step S31). If the self-location estimation unit 15 is the last candidate voxel (step S31; Yes), it expands the initial position search range Ri (step S32). In this case, the self-location estimation unit 15 expands the initial position search range Ri by, for example, shifting the boundaries of the initial position search range Ri outward by 5 m each in the vertical and horizontal directions. After that, the self-location estimation unit 15 returns the process to step S23. In this case, when arranging the candidate voxels in step S26, the self-location estimation unit 15 may exclude candidate voxels for which the simple NDT process has already been performed.

一方、自己位置推定部15は、最後の候補ボクセルを対象としていない場合(ステップS31;No)、次の順番となる候補ボクセルを選択する(ステップS33)。そして、ステップS28において、選択した候補ボクセルを対象として簡易NDT処理を行う。 On the other hand, if the self-position estimation unit 15 is not targeting the last candidate voxel (step S31; No), it selects the next candidate voxel (step S33). Then, in step S28, it performs the simplified NDT process on the selected candidate voxel.

(5-3)イニシャル位置設定処理:対象移動体が船舶
図16は、対象移動体が船舶である場合に図14のステップS11で実行するイニシャル位置設定処理の手順を示すフローチャートの一例である。
(5-3) Initial Position Setting Process: Target Moving Body is a Ship FIG. 16 is an example of a flowchart showing the procedure of the initial position setting process executed in step S11 of FIG. 14 when the target moving body is a ship.

まず、自己位置推定部15は、対象移動体である船舶が存在する地点における予想潮位を、気象庁の公開情報等から取得する(ステップS41)。この場合、例えば、自己位置推定部15は、インターフェース11を介し、現在の各地点での予想潮位を管理するサーバ装置から、対象移動体が存在する地点に対応する予想潮位に関する情報を受信する。 First, the self-location estimation unit 15 acquires the predicted tide level at the location where the target moving object, the ship, is located from public information from the Japan Meteorological Agency, etc. (step S41). In this case, for example, the self-location estimation unit 15 receives information on the predicted tide level corresponding to the location where the target moving object is located from a server device that manages the current predicted tide levels at each location via the interface 11.

そして、自己位置推定部15は、GPS受信機5の出力信号等に基づき、GNSS測位による緯度及び経度の位置(即ちx、y座標値)と精度情報とを取得する(ステップS42)。そして、自己位置推定部15は、ステップS42で取得した精度情報に基づき、GNSSの測位位置を中心とするイニシャル位置探索範囲Riを設定する(ステップS43)。 Then, the self-position estimation unit 15 acquires the latitude and longitude position (i.e., x, y coordinate values) and accuracy information obtained by GNSS positioning based on the output signal of the GPS receiver 5, etc. (step S42). Then, the self-position estimation unit 15 sets an initial position search range Ri centered on the GNSS positioning position based on the accuracy information acquired in step S42 (step S43).

次に、自己位置推定部15は、イニシャル位置探索範囲Ri内でボクセルデータVDが存在しない仮想ボクセルを、候補ボクセルとして抽出する(ステップS44)。この場合、自己位置推定部15は、ボクセル座標単位による仮想的なボクセル座標リストを対象の仮想ボクセルのリストとして作成する。そして、自己位置推定部15は、GNSS測位位置に近い順から仮想ボクセルを並べる(ステップ45)。そして、自己位置推定部15は、順番が最小となる仮想ボクセルを選択する(ステップS46)。 Next, the self-location estimation unit 15 extracts, as candidate voxels, virtual voxels for which no voxel data VD exists within the initial position search range Ri (step S44). In this case, the self-location estimation unit 15 creates a virtual voxel coordinate list in voxel coordinate units as a list of target virtual voxels. Then, the self-location estimation unit 15 arranges the virtual voxels in order of proximity to the GNSS positioning position (step 45). Then, the self-location estimation unit 15 selects the virtual voxel with the smallest order (step S46).

次に、自己位置推定部15は、選択された仮想ボクセルの座標により簡易NDT処理を実行する(ステップS47)。この場合、自己位置推定部15は、簡易NDT処理においてイニシャル位置とするz座標値を、ステップS41で取得した予想潮位に対象移動体である船舶の水面からの高さを加算した値に設定する。 Next, the self-position estimation unit 15 executes the simplified NDT process using the coordinates of the selected virtual voxel (step S47). In this case, the self-position estimation unit 15 sets the z coordinate value that is the initial position in the simplified NDT process to a value obtained by adding the height from the water surface of the ship, which is the target moving body, to the predicted tide level obtained in step S41.

次に、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値より大きいか否か判定する(ステップS48)。そして、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値より大きい場合(ステップS48;Yes)、簡易NDT処理の結果を、イニシャル位置に設定する(ステップS49)。 Next, the self-position estimation unit 15 determines whether the association ratio DAR is greater than a predetermined value (step S48). If the association ratio DAR is greater than the predetermined value (step S48; Yes), the self-position estimation unit 15 sets the result of the simplified NDT processing to the initial position (step S49).

一方、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値以下である場合(ステップS48;No)、ステップS45で並べた順番において最後のボクセルを対象としていたか否か判定する(ステップS50)。そして、自己位置推定部15は、最後のボクセルを対象としていた場合(ステップS50;Yes)、イニシャル位置探索範囲Riを拡大する(ステップS51)。この場合、自己位置推定部15は、イニシャル位置探索範囲Riの境界を上下左右に5mずつ外側にずらし、イニシャル位置探索範囲Riを拡大する。その後、自己位置推定部15は、ステップS44へ処理を戻す。なお、この場合、自己位置推定部15は、ステップS45においてボクセルを並べる場合には、簡易NDT処理を実行済みのボクセルを除外するとよい。 On the other hand, if the association ratio DAR is equal to or less than a predetermined value (step S48; No), the self-location estimation unit 15 determines whether the last voxel in the order arranged in step S45 was the target (step S50). If the last voxel was the target (step S50; Yes), the self-location estimation unit 15 expands the initial position search range Ri (step S51). In this case, the self-location estimation unit 15 shifts the boundaries of the initial position search range Ri outward by 5 m each in the up, down, left, and right directions, and expands the initial position search range Ri. Thereafter, the self-location estimation unit 15 returns the process to step S44. In this case, when arranging the voxels in step S45, the self-location estimation unit 15 may exclude voxels for which the simple NDT process has already been performed.

一方、自己位置推定部15は、ステップS45で並べた順番において最後のボクセルを対象としていない場合(ステップS50;No)、次の順番となるボクセルを選択する(ステップS52)。そして、ステップS47において、選択したボクセルを対象として簡易NDT処理を行う。 On the other hand, if the self-position estimation unit 15 does not target the last voxel in the order arranged in step S45 (step S50; No), it selects the next voxel (step S52). Then, in step S47, it performs the simplified NDT process on the selected voxel.

(6)変形例
以下、上述の実施例に好適な変形例について説明する。以下の変形例は、組み合わせてこれらの実施例に適用してもよい。
(6) Modifications
Preferred modifications of the above-described embodiment will now be described. The following modifications may be combined and applied to these embodiments.

(変形例1)
図14のステップS15で対応付け比率DARが所定値未満である場合に実行するイニシャル位置設定処理では、自己位置推定部15は、イニシャル位置探索範囲RiをGNSS測位結果およびGNSS測位の精度情報に基づき設定する代わりに、前回の推定自己位置およびNDTスキャンマッチングの信頼度に基づきイニシャル位置探索範囲Riを設定してもよい。以後では、上記のイニシャル位置設定処理を、「復帰用イニシャル位置設定処理」とも呼ぶ。即ち、復帰用イニシャル位置設定処理は、自己位置推定処理を繰り返し実行中であってNDT位置XNDTの算出に関する信頼度の指標(ここでは対応付け比率DAR)が所定値未満の場合に実行するイニシャル位置設定処理である。
(Variation 1)
In the initial position setting process executed when the association ratio DAR is less than a predetermined value in step S15 of Fig. 14, the self-position estimation unit 15 may set the initial position search range Ri based on the reliability of the previous estimated self-position and NDT scan matching, instead of setting the initial position search range Ri based on the GNSS positioning result and the accuracy information of the GNSS positioning. Hereinafter, the above initial position setting process is also called "initial position setting process for return". That is, the initial position setting process for return is an initial position setting process executed when the self-position estimation process is repeatedly executed and the index of reliability regarding the calculation of the NDT position X NDT (here, the association ratio DAR) is less than a predetermined value.

図17は、変形例1に係る自己位置推定処理の概要を示すフローチャートの一例である。自己位置推定部15は、図17のフローチャートの処理を、電源がオンになった場合など、自己位置推定を行う必要が生じた場合に開始する。 Figure 17 is an example of a flowchart showing an overview of the self-location estimation process according to Modification Example 1. The self-location estimation unit 15 starts the process of the flowchart in Figure 17 when it becomes necessary to perform self-location estimation, such as when the power is turned on.

まず、自己位置推定部15は、図15又は図16において説明したイニシャル位置設定処理を実行する(ステップS61)。次に、自己位置推定部15は、速度センサ4とジャイロセンサ6等に基づき検出した対象移動体の移動速度及び角速度と、前回の推定自己位置とから、デッドレコニングを実行し、予測自己位置となるDR位置XDRを算出する(ステップS62)。次に、自己位置推定部15は、ライダ3の出力に基づく点群データを、ワールド座標系の点群データに変換する(ステップS63)。 First, the self-position estimation unit 15 executes the initial position setting process described in Fig. 15 or Fig. 16 (step S61). Next, the self-position estimation unit 15 executes dead reckoning from the moving speed and angular velocity of the target moving object detected based on the speed sensor 4 and the gyro sensor 6, etc., and the previous estimated self-position, and calculates the DR position XDR, which is the predicted self-position (step S62). Next, the self-position estimation unit 15 converts the point cloud data based on the output of the LIDAR 3 into point cloud data in the world coordinate system (step S63).

そして、自己位置推定部15は、ステップS62で算出したDR位置XDRを初期値として、NDTマッチング処理を実施することで、推定自己位置X^となるNDT位置XNDTを算出する(ステップS64)。また、コントローラ13は、ワールド座標系に変換された点群データとボクセルデータVDが存在するボクセルとの対応付けの結果に基づき、対応付け比率DARの算出を行う。 Then, the self-position estimation unit 15 performs an NDT matching process using the DR position XDR calculated in step S62 as an initial value to calculate an NDT position XNDT that is the estimated self-position X^ (step S64). Furthermore, the controller 13 calculates an association ratio DAR based on the result of association between the point cloud data converted into the world coordinate system and the voxels in which the voxel data VD exists.

そして、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値未満であるか否か判定する(ステップS65)。そして、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値未満であると判定した場合(ステップS65;Yes)、復帰用イニシャル位置設定処理を実行する(ステップS66)。この場合、自己位置推定部15は、NDTスキャンマッチング(及び算出されたNDT位置XNDT)の信頼度が低下しており、復帰用イニシャル位置設定処理を実行する必要があると判定する。復帰用イニシャル位置設定処理の詳細については、図18及び図19を参照して説明する。一方、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが所定値以上である場合(ステップS65;No)、NDT位置XNDTの信頼度が維持されていると判断し、ステップS67へ処理を進める。 Then, the self-position estimation unit 15 judges whether the association ratio DAR is less than a predetermined value (step S65). When the self-position estimation unit 15 judges that the association ratio DAR is less than the predetermined value (step S65; Yes), it executes the initial position setting process for return (step S66). In this case, the self-position estimation unit 15 judges that the reliability of the NDT scan matching (and the calculated NDT position X NDT ) has decreased, and it is necessary to execute the initial position setting process for return. Details of the initial position setting process for return will be described with reference to FIG. 18 and FIG. 19. On the other hand, when the association ratio DAR is equal to or greater than the predetermined value (step S65; No), the self-position estimation unit 15 judges that the reliability of the NDT position X NDT is maintained, and proceeds to the process of step S67.

次に、自己位置推定部15は、自己位置推定処理を終了すべきか否か判定する(ステップS67)。そして、コントローラ13は、自己位置推定処理を終了すべきと判定した場合(ステップS67;Yes)、フローチャートの処理を終了する。一方、コントローラ13は、自己位置推定処理を継続する場合(ステップS67;No)、ステップS62へ処理を戻し、ステップS64で算出した推定自己位置X^を用いて、次の処理時刻での自己位置の推定を行う。 Next, the self-position estimation unit 15 determines whether or not the self-position estimation process should be ended (step S67). If the controller 13 determines that the self-position estimation process should be ended (step S67; Yes), the controller 13 ends the processing of the flowchart. On the other hand, if the controller 13 continues the self-position estimation process (step S67; No), the controller 13 returns to step S62 and estimates the self-position at the next processing time using the estimated self-position X^ calculated in step S64.

図18は、対象移動体が車両である場合に図17のステップS66で実行するイニシャル位置設定処理の手順を示すフローチャートの一例である。 Figure 18 is an example of a flowchart showing the steps of the initial position setting process executed in step S66 of Figure 17 when the target moving body is a vehicle.

まず、自己位置推定部15は、直前に実行したNDTスキャンマッチングにおける対応付け比率DARから信頼度情報を生成する(ステップS71)。なお、信頼度情報はイニシャル位置探索範囲Riのサイズを決定するための情報であり、対応付け比率DARそのものであってもよく、対応付け比率DARと正の相関を有し対応付け比率DARから所定の算出式により求められる指標値であってもよい。自己位置推定部15は、信頼度情報の値が小さいほど自己位置のずれは大きいと判断し、イニシャル位置探索範囲Riのサイズを大きくする。また、自己位置推定部15は、信頼度情報の値が比較的大きければ推定自己位置のずれは小さいと判断し、イニシャル位置探索範囲Riのサイズを小さくする。そして、自己位置推定部15は、信頼度情報からイニシャル位置探索範囲Riを設定する(ステップS72)。この場合、自己位置推定部15は、中心位置を直前に求めたNDT位置XNDT(推定自己位置X^)とし、サイズを信頼度情報の値が小さいほど大きくしたイニシャル位置探索範囲Riを設定する。 First, the self-location estimation unit 15 generates reliability information from the association ratio DAR in the NDT scan matching executed immediately before (step S71). The reliability information is information for determining the size of the initial location search range Ri, and may be the association ratio DAR itself, or may be an index value that has a positive correlation with the association ratio DAR and is calculated from the association ratio DAR by a predetermined calculation formula. The self-location estimation unit 15 determines that the smaller the value of the reliability information, the larger the deviation of the self-location, and increases the size of the initial location search range Ri. Also, if the value of the reliability information is relatively large, the self-location estimation unit 15 determines that the deviation of the estimated self-location is small, and reduces the size of the initial location search range Ri. Then, the self-location estimation unit 15 sets the initial location search range Ri from the reliability information (step S72). In this case, the self-position estimating unit 15 sets an initial position search range Ri whose center position is the previously calculated NDT position X NDT (estimated self-position X^) and whose size increases as the reliability information value decreases.

その後、自己位置推定部15は、設定したイニシャル位置探索範囲Riに基づき、ステップS73~ステップS83において、図15のステップS23~ステップS33と同一処理を実行する。これにより、自己位置推定部15は、イニシャル位置探索範囲Ri内の候補ボクセルを抽出し、対応付け比率DARが所定値より大きくなった候補ボクセルの簡易NDT処理の結果を、イニシャル位置として定める。 Then, in steps S73 to S83, the self-location estimation unit 15 executes the same processes as steps S23 to S33 in FIG. 15 based on the set initial position search range Ri. As a result, the self-location estimation unit 15 extracts candidate voxels within the initial position search range Ri, and determines the result of the simplified NDT process of the candidate voxels whose association ratio DAR is greater than a predetermined value as the initial position.

図19は、対象移動体が船舶である場合に図17のステップS66で実行するイニシャル位置設定処理の手順を示すフローチャートの一例である。 Figure 19 is an example of a flowchart showing the steps of the initial position setting process executed in step S66 of Figure 17 when the target moving body is a ship.

まず、自己位置推定部15は、対象移動体である船舶が存在する地点における予想潮位を、気象庁の公開情報等から取得する(ステップS91)。次に、自己位置推定部15は、直前に実行したNDTスキャンマッチングにおける対応付け比率DARから信頼度情報を生成する(ステップS92)。そして、自己位置推定部15は、信頼度情報からイニシャル位置探索範囲Riを設定する(ステップS93)。この場合、自己位置推定部15は、中心位置を直前に求めたNDT位置XNDT(推定自己位置X^)とし、サイズを信頼度情報の値が小さいほど大きくしたイニシャル位置探索範囲Riを設定する。 First, the self-location estimation unit 15 acquires the predicted tide level at the location where the ship, which is the target moving object, is located from the public information of the Japan Meteorological Agency (step S91). Next, the self-location estimation unit 15 generates reliability information from the association ratio DAR in the NDT scan matching performed immediately before (step S92). Then, the self-location estimation unit 15 sets an initial location search range Ri from the reliability information (step S93). In this case, the self-location estimation unit 15 sets the initial location search range Ri with the center position set to the NDT position X NDT (estimated self-location X^) obtained immediately before and the size being increased as the value of the reliability information is smaller.

その後、自己位置推定部15は、設定したイニシャル位置探索範囲Riに基づき、ステップS94~ステップS102において、図16のステップS44~ステップS52と同一処理を実行する。これにより、自己位置推定部15は、イニシャル位置探索範囲Ri内の仮想ボクセルを抽出し、対応付け比率DARが所定値より大きくなった仮想ボクセルの簡易NDT処理の結果を、イニシャル位置として定める。 Then, in steps S94 to S102, the self-location estimation unit 15 executes the same processing as steps S44 to S52 in FIG. 16 based on the set initial position search range Ri. As a result, the self-location estimation unit 15 extracts virtual voxels within the initial position search range Ri, and determines the result of the simplified NDT processing of the virtual voxels whose association ratio DAR is greater than a predetermined value as the initial position.

このように、本変形例によれば、直前のNDTスキャンマッチングの結果に基づいて復帰用イニシャル位置設定処理を好適に実行することができる。 In this way, according to this modified example, the return initial position setting process can be preferably executed based on the results of the most recent NDT scan matching.

(変形例2)
自己位置推定部15は、全候補ボクセルの各々の位置を探索開始位置とした簡易NDT処理を実行し、対応付け比率DARが最大となるボクセルに対する簡易NDT処理結果を、イニシャル位置として定めてもよい。例えば、図15に示す車両のイニシャル位置設定処理では、自己位置推定部15は、ステップS25で候補ボクセルを抽出後、抽出した全ボクセルの各々を対象としてステップS28の簡易NDT処理を実行する。そして、自己位置推定部15は、対応付け比率DARが最も高い簡易NDT処理の結果を、イニシャル位置として定める。
(Variation 2)
The self-position estimation unit 15 may execute a simplified NDT process with each position of all candidate voxels as a search start position, and may determine the result of the simplified NDT process for the voxel with the maximum association ratio DAR as the initial position. For example, in the initial position setting process of the vehicle shown in FIG. 15, the self-position estimation unit 15 extracts candidate voxels in step S25, and then executes the simplified NDT process in step S28 for each of the extracted voxels. Then, the self-position estimation unit 15 determines the result of the simplified NDT process with the highest association ratio DAR as the initial position.

本変形例によれば、処理時間は増加するものの、決定されるイニシャル位置の信頼性を好適に向上させることができる。 Although this modified example increases processing time, it is possible to favorably improve the reliability of the determined initial position.

(変形例3)
簡易NDT処理の結果をイニシャル位置とするか否かの判定(図15のステップS29、図16のステップS48等参照)に用いる評価指標として対応付け比率DARを用いる代わりに、他の指標を用いてもよい。
(Variation 3)
Instead of using the association ratio DAR as an evaluation index used to determine whether or not the result of the simple NDT processing is to be the initial position (see step S29 in FIG. 15, step S48 in FIG. 16, etc.), another index may be used.

例えば、自己位置推定部15は、0~1の値域となるNDTスキャンマッチングの信頼度指標「NRI:NDT Reliability Index)」を上述の評価指標として用いてもよい。この場合、自己位置推定部15は、信頼度指標NRIが所定値より大きい簡易NDT処理の結果をイニシャル位置として定める。 For example, the self-position estimation unit 15 may use the reliability index of NDT scan matching (NRI: NDT Reliability Index) with a value range of 0 to 1 as the above-mentioned evaluation index. In this case, the self-position estimation unit 15 determines the result of the simplified NDT processing in which the reliability index NRI is greater than a predetermined value as the initial position.

ここで、信頼度指標NRIの算出について説明する。まず、自己位置推定部15は、各時刻でのダウンサンプリングサイズを「DSS」とすると、スコア値E及び対応付け比率DARを用いて、NDTスキャンマッチングの信頼度値「NRV(NDT Reliability Value)」を以下の式により算出する。
NRV=DSS×E×DAR (8)
なお、この場合、前提として、ダウンサンプリングサイズは、ダウンサンプリング後の点群データにおいてボクセルデータVDと対応付けられた計測点数(「対応計測点数」とも呼ぶ。)が所定の目標範囲となるように、各処理時刻において適応的に変更されるものとする。例えば、自己位置推定部15は、各処理時刻において、対応計測点数が目標範囲の上限より多い時には、次の処理時刻でのダウンサンプリングサイズを所定率(例えば1.1)又は所定値だけ大きくし、対応計測点数が目標範囲の下限より少ない時には、次の処理時刻でのダウンサンプリングサイズを所定率又は所定値だけ小さくする。一方、自己位置推定部15は、各処理時刻において、対応計測点数が目標範囲内である場合には、ダウンサンプリングサイズを維持する。このようなダウンサンプリングサイズの適応的設定では、対応計測点数が多いほどダウンサンプリングサイズが大きくなるため、ダウンサンプリングサイズが大きいほどNDT処理の信頼度が高くなることが推察される。
Here, the calculation of the reliability index NRI will be described. First, when the downsampling size at each time is "DSS", the self-location estimation unit 15 calculates the reliability value "NRV (NDT Reliability Value)" of the NDT scan matching by the following formula using the score value E and the association ratio DAR.
NRV=DSS×E×DAR (8)
In this case, it is assumed that the downsampling size is adaptively changed at each processing time so that the number of measurement points (also called the "number of corresponding measurement points") associated with the voxel data VD in the point cloud data after downsampling falls within a predetermined target range. For example, when the number of corresponding measurement points is greater than the upper limit of the target range at each processing time, the self-location estimation unit 15 increases the downsampling size at the next processing time by a predetermined rate (e.g., 1.1) or a predetermined value, and when the number of corresponding measurement points is less than the lower limit of the target range, the self-location estimation unit 15 decreases the downsampling size at the next processing time by a predetermined rate or a predetermined value. On the other hand, when the number of corresponding measurement points is within the target range at each processing time, the self-location estimation unit 15 maintains the downsampling size. In such an adaptive setting of the downsampling size, the more the number of corresponding measurement points, the larger the downsampling size, so it is presumed that the reliability of the NDT processing increases as the downsampling size increases.

次に、自己位置推定部15は、信頼度値NRVを0~1の値域となるように正規化した信頼度指標NRIを算出する。例えば、自己位置推定部15は、以下の式(8)~式(11)のいずれかを用いて、信頼度値NRVを信頼度指標NRIに変換する。 Next, the self-location estimation unit 15 calculates a reliability index NRI by normalizing the reliability value NRV to a range of 0 to 1. For example, the self-location estimation unit 15 converts the reliability value NRV into the reliability index NRI using any one of the following formulas (8) to (11).

Figure 0007613900000008
なお、式(8)~式(11)において、信頼度値NRVに所定の係数αを乗じてもよい。
Figure 0007613900000008
In addition, in the formulas (8) to (11), the reliability value NRV may be multiplied by a predetermined coefficient α.

信頼度指標NRIを上述の評価指標として用いた場合、スコア値Eも加味されるため、簡易NDT処理での繰り返し回数は多めにする必要があり、処理時間が増加するが、評価指標としての厳密性が向上する。なお、自己位置推定部15は、対応付け比率DAR及び信頼度指標NRIに代えて、スコア値Eを上述の評価指標として用いてもよい。この場合、自己位置推定部15は、スコア値Eが所定値より大きい簡易NDT処理の結果を、イニシャル位置として決定する。 When the reliability index NRI is used as the above-mentioned evaluation index, the score value E is also taken into account, so the number of repetitions in the simple NDT process needs to be increased, which increases the processing time, but improves the strictness of the evaluation index. Note that the self-location estimation unit 15 may use the score value E as the above-mentioned evaluation index instead of the association ratio DAR and the reliability index NRI. In this case, the self-location estimation unit 15 determines the result of the simple NDT process in which the score value E is greater than a predetermined value as the initial position.

同様に、自己位置推定部15は、イニシャル位置設定処理および復帰用イニシャル位置設定処理を行うか否かの判定(図14のステップS15、図17のステップS65等参照)に用いる評価指標として対応付け比率DARを用いる代わりに、信頼度指標NRI又はスコア値Eを用いてもよい。また、自己位置推定部15は、(変形例1)の図18のステップS71又は図19のステップS92においても、対応付け比率DARに代えて、信頼度指標NRI又はスコア値Eから信頼度情報を生成してもよい。 Similarly, the self-location estimation unit 15 may use the reliability index NRI or the score value E instead of the association ratio DAR as an evaluation index used in determining whether to perform the initial position setting process and the return initial position setting process (see step S15 in FIG. 14, step S65 in FIG. 17, etc.). Also, the self-location estimation unit 15 may generate reliability information from the reliability index NRI or the score value E instead of the association ratio DAR in step S71 in FIG. 18 or step S92 in FIG. 19 of (Variation 1).

(変形例4)
ボクセルデータVDは、図4に示すように、平均ベクトルと共分散行列とを含むデータ構造に限定されない。例えば、ボクセルデータVDは、平均ベクトルと共分散行列を算出する際に用いられる計測整備車両が計測した点群データをそのまま含んでいてもよい。
(Variation 4)
The voxel data VD is not limited to a data structure including a mean vector and a covariance matrix as shown in Fig. 4. For example, the voxel data VD may include point cloud data measured by a measurement maintenance vehicle and used to calculate the mean vector and the covariance matrix.

以上説明したように、本実施例に係る情報処理装置1のコントローラ13は、対象移動体を第1位置算出方法であるGNSSによる測位位置を取得する。そして、コントローラ13は、GNSSによる測位位置に基づきイニシャル位置探索範囲Riを設定し、当該イニシャル位置探索範囲Ri内において第2位置算出方法であるNDTスキャンマッチングの基準位置を設定する。そして、コントローラ13は、設定した基準位置に基づき、NDTスキャンマッチングによる対象移動体の位置推定を行う。この場合、コントローラ13は、GNSSの測位位置の測位の精度を表す精度情報に基づいて、イニシャル位置探索範囲Riのサイズを決定する。これにより、情報処理装置1は、NDTスキャンマッチングにおいて基準となる基準位置を的確に探索して設定することができる。 As described above, the controller 13 of the information processing device 1 according to this embodiment acquires the position of the target moving object measured by GNSS, which is the first position calculation method. The controller 13 then sets an initial position search range Ri based on the position measured by GNSS, and sets a reference position for NDT scan matching, which is the second position calculation method, within the initial position search range Ri. The controller 13 then estimates the position of the target moving object by NDT scan matching based on the set reference position. In this case, the controller 13 determines the size of the initial position search range Ri based on accuracy information that indicates the positioning accuracy of the GNSS measured position. This allows the information processing device 1 to accurately search for and set a reference position that serves as a reference in NDT scan matching.

なお、上述した実施例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータであるコントローラ等に供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記憶媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記憶媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記憶媒体(例えば光磁気ディスク)、CD-ROM(Read Only Memory)、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(Random Access Memory))を含む。 In the above-described embodiment, the program can be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer, such as a controller. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer readable media include magnetic storage media (e.g., flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical storage media (e.g., magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R/Ws, and semiconductor memories (e.g., mask ROMs, PROMs (Programmable ROMs), EPROMs (Erasable PROMs), flash ROMs, and RAMs (Random Access Memory)).

以上、実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。すなわち、本願発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。また、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。 Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention. In other words, the present invention naturally includes various modifications and amendments that a person skilled in the art could make in accordance with the entire disclosure, including the scope of the claims, and the technical ideas. In addition, the disclosures of the above cited patent documents and the like are incorporated into this document by reference.

1 情報処理装置
2 センサ群
3 ライダ
4 速度センサ
5 GPS受信機
6 ジャイロセンサ
10 地図DB
Reference Signs List 1 Information processing device 2 Sensor group 3 Lidar 4 Speed sensor 5 GPS receiver 6 Gyro sensor 10 Map DB

Claims (9)

第1位置算出方法による移動体の測位位置を取得する位置取得手段と、
前記測位位置に基づき第2位置算出方法の基準位置を探索する探索範囲を設定し、当該探索範囲内において、単位領域であるボクセルごとの物体の位置を表すボクセルデータと、前記移動体に設けられた計測装置の出力に基づく点群データとを、前記基準位置に基づき照合する第1照合を行った場合に、前記第1照合の第1評価指標が第1所定値以上となる前記基準位置を探索する基準位置探索手段と、
前記ボクセルデータと前記点群データとを前記基準位置に基づき照合する第2照合に基づき、前記第2位置算出方法による前記移動体の位置推定を行う位置推定手段と、を有し、
前記基準位置探索手段は、前記測位位置の測位の精度を表す精度情報に基づいて、前記探索範囲のサイズを決定
直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記直前の処理時刻での前記第2照合の結果に基づき算出される前記第2位置算出方法による位置推定の第2評価指標が第2所定値未満である場合、
前記基準位置探索手段は、現在の処理時刻の前記点群データに基づき、前記基準位置を探索し、
前記位置推定手段は、当該基準位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換し、
前記位置推定手段は、直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記第2評価指標が前記第2所定値以上である場合、前記直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換する、情報処理装置。
a position acquisition means for acquiring a position of a moving object based on a first position calculation method;
a reference position searching means for setting a search range for searching for a reference position of the second position calculation method based on the position measurement position, and performing a first comparison within the search range in which voxel data representing the position of an object for each voxel, which is a unit area, is compared with point cloud data based on an output of a measuring device provided on the moving body based on the reference position, and searching for the reference position where a first evaluation index of the first comparison is equal to or greater than a first predetermined value ;
a position estimating means for estimating a position of the moving object by the second position calculation method based on a second comparison in which the voxel data and the point cloud data are compared based on the reference position ,
The reference position search means determines a size of the search range based on accuracy information representing accuracy of positioning of the positioning position;
If an estimated position of the moving object determined at the immediately preceding processing time exists, and a second evaluation index of the position estimation by the second position calculation method calculated based on a result of the second matching at the immediately preceding processing time is less than a second predetermined value,
The reference position search means searches for the reference position based on the point cloud data at a current processing time,
The position estimation means converts a coordinate system of the point cloud data at a current processing time into a coordinate system of the voxel data based on the reference position;
The position estimation means, when an estimated position of the moving body determined at the immediately previous processing time exists and the second evaluation index is equal to or greater than the second specified value, converts the coordinate system of the point cloud data at the current processing time into the coordinate system of the voxel data based on the estimated position of the moving body determined at the immediately previous processing time .
前記第1位置算出方法は、GNSSによる測位であり、
前記基準位置探索手段は、前記GNSSの精度情報に基づいて、前記探索範囲のサイズを決定する、請求項1に記載の情報処理装置。
the first position calculation method is positioning using GNSS,
The information processing device according to claim 1 , wherein the reference position searching means determines a size of the search range based on accuracy information of the GNSS.
前記基準位置探索手段は、前記精度情報が示す精度が高いほど、前記探索範囲のサイズを小さくする、請求項1または2に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 1 or 2, wherein the reference position search means reduces the size of the search range as the accuracy indicated by the accuracy information increases. 前記位置推定手段は、直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在しない場合、前記基準位置に基づき前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換する、請求項1~3のいずれか一項に記載の情報処理装置。 The information processing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the position estimation means converts the coordinate system of the point cloud data to the coordinate system of the voxel data based on the reference position when there is no estimated position of the moving body determined at the immediately preceding processing time. 前記移動体は車両であり、
前記基準位置探索手段は、前記探索範囲内に存在するボクセルごとの高さ方向の位置の度数分布に基づき、前記車両が存在する候補ボクセルを決定する、請求項1~4のいずれか一項に記載の情報処理装置。
the moving object is a vehicle,
5. The information processing device according to claim 1 , wherein the reference position searching means determines a candidate voxel in which the vehicle exists based on a frequency distribution of a position in a height direction for each voxel existing within the search range.
前記移動体は船舶であり、
前記基準位置探索手段は、前記探索範囲内にボクセルデータが存在しない仮想のボクセルを、前記船舶が存在する候補ボクセルとして決定する、請求項1~4のいずれか一項に記載の情報処理装置。
The moving body is a ship,
5. The information processing apparatus according to claim 1 , wherein the reference position searching means determines a virtual voxel having no voxel data within the search range as a candidate voxel in which the ship is present.
コンピュータが実行する制御方法であって、
第1位置算出方法による移動体の測位位置を取得する位置取得工程と、
前記測位位置に基づき第2位置算出方法の基準位置を探索する探索範囲を設定し、当該探索範囲内において、単位領域であるボクセルごとの物体の位置を表すボクセルデータと、前記移動体に設けられた計測装置の出力に基づく点群データとを、前記基準位置に基づき照合する第1照合を行った場合に、前記第1照合の第1評価指標が第1所定値以上となる前記基準位置を探索する基準位置探索工程と、
前記ボクセルデータと前記点群データとを前記基準位置に基づき照合する第2照合に基づき、前記第2位置算出方法による前記移動体の位置推定を行う位置推定工程と、を有し、
前記基準位置探索工程は、前記測位位置の測位の精度を表す精度情報に基づいて、前記探索範囲のサイズを決定
直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記直前の処理時刻での前記第2照合の結果に基づき算出される前記第2位置算出方法による位置推定の第2評価指標が第2所定値未満である場合、
前記基準位置探索工程は、現在の処理時刻の前記点群データに基づき、前記基準位置を探索し、
前記位置推定工程は、当該基準位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換し、
前記位置推定工程は、直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記第2評価指標が前記第2所定値以上である場合、前記直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換する、制御方法。
A computer-implemented control method, comprising:
a position acquisition step of acquiring a position measured by the moving object using a first position calculation method;
a reference position searching step of setting a search range for searching for a reference position of the second position calculation method based on the position measurement position, and performing a first comparison within the search range in which voxel data representing the position of an object for each voxel, which is a unit area, is compared with point cloud data based on an output of a measuring device provided on the moving body based on the reference position, and searching for the reference position where a first evaluation index of the first comparison is equal to or greater than a first predetermined value ;
a position estimating step of estimating a position of the moving object by the second position calculation method based on a second comparison in which the voxel data and the point cloud data are compared based on the reference position ,
The reference position search step includes determining a size of the search range based on accuracy information representing accuracy of positioning of the positioning position;
If an estimated position of the moving object determined at the immediately preceding processing time exists, and a second evaluation index of the position estimation by the second position calculation method calculated based on a result of the second matching at the immediately preceding processing time is less than a second predetermined value,
The reference position search step searches for the reference position based on the point cloud data at a current processing time;
The position estimation step converts a coordinate system of the point cloud data at a current processing time into a coordinate system of the voxel data based on the reference position;
A control method in which the position estimation process converts the coordinate system of the point cloud data at the current processing time into the coordinate system of the voxel data based on the estimated position of the moving body determined at the immediately previous processing time when an estimated position of the moving body determined at the immediately previous processing time exists and the second evaluation index is equal to or greater than the second specified value .
第1位置算出方法による移動体の測位位置を取得する位置取得手段と、
前記測位位置に基づき第2位置算出方法の基準位置を探索する探索範囲を設定し、当該探索範囲内において、単位領域であるボクセルごとの物体の位置を表すボクセルデータと、前記移動体に設けられた計測装置の出力に基づく点群データとを、前記基準位置に基づき照合する第1照合を行った場合に、前記第1照合の第1評価指標が第1所定値以上となる前記基準位置を探索する基準位置探索手段と、
前記ボクセルデータと前記点群データとを前記基準位置に基づき照合する第2照合に基づき、前記第2位置算出方法による前記移動体の位置推定を行う位置推定手段
としてコンピュータを機能させ、
前記基準位置探索手段は、前記測位位置の測位の精度を表す精度情報に基づいて、前記探索範囲のサイズを決定
直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記直前の処理時刻での前記第2照合の結果に基づき算出される前記第2位置算出方法による位置推定の第2評価指標が第2所定値未満である場合、
前記基準位置探索手段は、現在の処理時刻の前記点群データに基づき、前記基準位置を探索し、
前記位置推定手段は、当該基準位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換し、
前記位置推定手段は、直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置が存在し、かつ、前記第2評価指標が前記第2所定値以上である場合、前記直前の処理時刻において決定された前記移動体の推定位置に基づき、現在の処理時刻の前記点群データの座標系を前記ボクセルデータの座標系に変換する、プログラム。
a position acquisition means for acquiring a position of a moving object based on a first position calculation method;
a reference position searching means for setting a search range for searching for a reference position of the second position calculation method based on the position measurement position, and performing a first comparison within the search range in which voxel data representing the position of an object for each voxel, which is a unit area, is compared with point cloud data based on an output of a measuring device provided on the moving body based on the reference position, and searching for the reference position where a first evaluation index of the first comparison is equal to or greater than a first predetermined value ;
making the computer function as a position estimation means for estimating a position of the moving object by the second position calculation method based on a second comparison in which the voxel data and the point cloud data are compared based on the reference position ;
The reference position search means determines a size of the search range based on accuracy information representing accuracy of positioning of the positioning position;
If an estimated position of the moving object determined at the immediately preceding processing time exists, and a second evaluation index of the position estimation by the second position calculation method calculated based on a result of the second matching at the immediately preceding processing time is less than a second predetermined value,
The reference position search means searches for the reference position based on the point cloud data at a current processing time,
The position estimation means converts a coordinate system of the point cloud data at a current processing time into a coordinate system of the voxel data based on the reference position;
The position estimation means, when an estimated position of the moving body determined at the immediately previous processing time exists and the second evaluation index is equal to or greater than the second specified value, converts the coordinate system of the point cloud data at the current processing time into the coordinate system of the voxel data based on the estimated position of the moving body determined at the immediately previous processing time .
請求項に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。 A storage medium storing the program according to claim 8 .
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