移动体的位置及姿势推定装置及其程序、移动体的位置及姿势推定系统及其方法制造方法及图纸

设置在UAV(1)上的三个以上的接收机，分别基于从多个卫星(7)接收的信号，生成包括与从这些卫星(7)到接收机的距离相关的信息的观测数据。信息处理装置(5)基于所述观测数据和多个卫星(7)的位置数据，算出推定一个以上的接收机接收来自卫星(7)的信号的位置的推定接收位置，并基于推定接收位置和UAV(1)的推定姿势，算出在UAV(1)中的测距装置(20)的推定位置。测距装置(20)与在接收机中接收来自卫星(7)的信号时间同步地用激光照射对象物体，并测量与对象物体之间的距离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】移动体的位置及姿势推定装置及其程序、移动体的位置及姿势推定系统及其方法
本公开涉及移动体的位置及姿势推定装置及其程序、移动体的位置及姿势推定系统及其方法。例如，涉及用于测量的无人驾驶飞机等的移动体的位置及姿势推定装置。
技术介绍
通常，在航空测量中，通过搭载在飞行器上的摄像机或线传感器拍摄地面，并根据其图像制作地图(例如，参见下面的专利文献1)。此外，近年来，使用无人驾驶飞机等的UAV(unmannedaerialvehicle，无人驾驶飞行器)的航空测量也已投入实际应用。(现有技术文献)[专利文献1]日本特开平10-153426号公报
技术实现思路
(要解决的问题)为了根据使用UAV拍摄的地面图像制作准确的地图，通常，需要在地面上预先设置称为GCP(groundcontrolpoint，地面控制点)的标记，并利用包含在图像中的GCP的位置信息来纠正地图。因此，存在设置GCP费时的问题或不能应对无法设置GCP的环境的问题。另一方面，近年来，将激光扫描仪搭载在UAV上并测量从UAV到地面的距离的方法已投入实际应用。在所述方法中，虽然可以在不设置GCP的情况下也可以进行测量，但是需要以高精度推定UAV的位置和姿势。通过使用高精度的GNSS(globalnavigationsatellitesystem，全球导航卫星系统)接收机和IMU(inertialmeasurementunit，惯性测量装置)，可以提高位置和姿势的推定精度。但是，当使用这种高精度的设备时，存在制造成本变高的问题。此外，当在UAV上分别搭载GNSS接收机和IMU进行测量时，由于这些装置测量原理不同，并且为了实现所需的性能需要考虑的点不同，因此，存在在各种测量环境中难以满足两种性能要求的问题。此外，由于在GNSS接收机和IMU测量数据的性质不同，导致数据处理变得复杂的问题。因此，本公开的目的是提供一种能够使用从低成本的移动体获得的观测数据高精度地推定移动体的位置及姿势的装置及其程序，以及，能够以高精度地推定移动体的位置及姿势的系统及其方法。(解决问题的手段)本公开的第一方式涉及一种移动体的位置及姿势推定装置。所述第一方式所涉及的装置包括：姿势推定部，其基于观测数据和位置数据推定移动体的姿势，其中，所述观测数据是指基于设置在移动体上的N个接收机分别接收的来自多个卫星的信号生成的数据，所述位置数据是指多个卫星的位置数据，其中，N是3以上的整数；以及位置推定部，其基于观测数据和位置数据推定移动体的位置。观测数据包括与以下距离相关的信息，即，所述距离是指在N个接收机中接收来自多个卫星的信号的N个接收位置、与多个卫星之间的距离。位置推定部进行以下工作，即：基于位置数据及观测数据算出两个以上的推定接收位置，其中，所述两个以上的推定接收位置是推定在N个接收机中的两个以上的接收机接收来自多个卫星的信号的位置；基于与在所述两个以上的接收机中的两个以上的接收位置和在所述两个以上的接收机中的两个以上的推定接收位置的偏差相关的判定标准，判定所述两个以上的推定接收位置分别是否适当；基于在所述两个以上的推定接收位置中的所述判定中被判定为适当的推定接收位置、和在姿势推定部中推定的移动体的姿势，算出在移动体的基准点的推定位置。本公开的第二方式涉及一种移动体的位置及姿势推定装置。所述第二方式所涉及的装置包括：姿势推定部，其基于观测数据和位置数据推定移动体的姿势，其中，所述观测数据是指基于设置在移动体上的N个接收机分别接收的来自多个卫星的信号生成的数据，所述位置数据是指多个卫星的位置数据，其中，N是3以上的整数；以及位置推定部，其基于观测数据和位置数据推定移动体的位置。观测数据包括与在N个接收机中接收来自多个卫星的信号的N个接收位置、和多个卫星之间的距离相关的信息，和与来自多个卫星的接收信号的信噪比相关的信息。位置推定部进行以下工作，即：基于包括与所述信噪比相关的信息的观测数据，对多个卫星分别算出评价值，其中，所述评价值表示与来自在多个卫星中的同一卫星的同一时间的接收信号相关的信噪比在N个接收机中的变异程度；基于对多个卫星分别算出的评价值，判定来自多个卫星的各个接收信号是否正常；基于观测数据和位置数据算出推定接收位置，其中，所述观测数据是基于在来自多个卫星的接收信号中被判定为正常的接收信号，所述推定接收位置是推定在N个接收机中的一个以上的接收机接收来自多个卫星的信号的位置；基于在姿势推定部中推定的移动体的姿势和推定接收位置，算出在移动体的基准点的推定位置。本公开的第三方式涉及一种移动体的位置及姿势推定装置。所述第三方式所涉及的装置包括：姿势推定部，其基于观测数据和位置数据推定移动体的姿势，其中，所述观测数据是指基于设置在移动体上的N个接收机分别接收的来自多个卫星的信号生成的数据，所述位置数据是指多个卫星的位置数据，其中，N是3以上的整数；以及位置推定部，其基于观测数据和位置数据推定移动体的位置。观测数据包括与以下距离相关的信息，即，所述距离是指在N个接收机中接收来自多个卫星的信号的N个接收位置、与多个卫星之间的距离。位置推定部进行以下工作，即：基于位置数据及观测数据算出推定接收位置，其中，所述推定接收位置是推定在N个接收机中的一个以上的接收机接收来自多个卫星的信号的位置；基于在姿势推定部中推定的移动体的姿势和推定接收位置，算出在移动体的基准点的推定位置。当将由在N个接收机中的两个接收机的两个接收位置所规定的矢量称为基线矢量、移动体的姿势在规定基准姿势时的基线矢量称为基准矢量时，姿势推定部进行以下工作，即：基于观测数据及位置数据，算出在N个接收机中的多个组的接收机对的多个基线矢量作为多个观测矢量；基于算出的多个观测矢量、和与算出的多个观测矢量相对应的多个基准矢量，推定移动体的姿势。本公开的第四方式涉及一种移动体的位置及姿势推定系统。所述第四方式所涉及的系统包括：N个接收机，其设置在移动体上，分别接收从多个卫星传送的信号，并基于接收的信号分别生成包括与从多个卫星的距离相关的信息的观测数据，其中，N是3以上的整数；以及上述第一方式、上述第二方式或者上述第三方式所涉及的装置。本公开的第五方式涉及一种移动体的位置及姿势推定方法。所述第五方式所涉及的方法包括：基于观测数据和位置数据推定移动体的姿势，其中，所述观测数据是指基于设置在移动体上的N个接收机分别接收的来自多个卫星的信号生成的数据，所述位置数据是指多个卫星的位置数据，其中，N是3以上的整数；以及基于观测数据和位置数据推定移动体的位置。观测数据包括与从多个卫星到N个接收机的距离相关的信息。推定移动体的位置包括：基于位置数据及观测数据，算出推定接收位置，其中，所述推定接收位置是推定N个接收机接收来自多个卫星的信号的位置；基于与N个接收机的接收位置和N个接收机的推定接收位置之间的偏差相关的判定标准，分别判定N个接收机的推定接收位置是否适当；以及基于在N个接收机的推定接收位置中在所述判定中被判定为适当的推定接收位置和推定的移动体的姿势，算出在移动体的基准点的推定位置。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动体的位置及姿势推定装置，其特征在于，包括：/n姿势推定部，其基于观测数据和位置数据推定所述移动体的姿势，其中，所述观测数据是指基于设置在所述移动体上的N个接收机分别接收的来自多个卫星的信号生成的数据，所述位置数据是指所述多个卫星的位置数据，其中，N是3以上的整数；以及/n位置推定部，其基于所述观测数据和所述位置数据推定所述移动体的位置，/n所述观测数据包括与以下距离相关的信息，即，所述距离是指在所述N个接收机中接收来自所述多个卫星的信号的N个接收位置、与所述多个卫星之间的距离，/n所述位置推定部进行以下工作，即：/n基于所述位置数据及所述观测数据算出两个以上的推定接收位置，其中，所述两个以上的推定接收位置是推定在所述N个接收机中的两个以上的接收机接收来自所述多个卫星的信号的位置；/n基于与在所述两个以上的接收机中的两个以上的所述接收位置和在所述两个以上的接收机中的所述两个以上的推定接收位置的偏差相关的判定标准，判定所述两个以上的推定接收位置分别是否适当；/n基于在所述两个以上的推定接收位置中的所述判定中被判定为适当的所述推定接收位置、和在所述姿势推定部中推定的所述移动体的姿势，算出在所述移动体的基准点的推定位置。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180706 JP 2018-1295491.一种移动体的位置及姿势推定装置，其特征在于，包括：
姿势推定部，其基于观测数据和位置数据推定所述移动体的姿势，其中，所述观测数据是指基于设置在所述移动体上的N个接收机分别接收的来自多个卫星的信号生成的数据，所述位置数据是指所述多个卫星的位置数据，其中，N是3以上的整数；以及
位置推定部，其基于所述观测数据和所述位置数据推定所述移动体的位置，
所述观测数据包括与以下距离相关的信息，即，所述距离是指在所述N个接收机中接收来自所述多个卫星的信号的N个接收位置、与所述多个卫星之间的距离，
所述位置推定部进行以下工作，即：
基于所述位置数据及所述观测数据算出两个以上的推定接收位置，其中，所述两个以上的推定接收位置是推定在所述N个接收机中的两个以上的接收机接收来自所述多个卫星的信号的位置；
基于与在所述两个以上的接收机中的两个以上的所述接收位置和在所述两个以上的接收机中的所述两个以上的推定接收位置的偏差相关的判定标准，判定所述两个以上的推定接收位置分别是否适当；
基于在所述两个以上的推定接收位置中的所述判定中被判定为适当的所述推定接收位置、和在所述姿势推定部中推定的所述移动体的姿势，算出在所述移动体的基准点的推定位置。


2.根据权利要求1所述的移动体的位置及姿势推定装置，其特征在于，
当对所述两个以上的推定接收位置分别进行是否适当的判定时，所述位置推定部进行以下工作，即：
以在所述两个以上的接收机中的一个所述接收机的所述推定接收位置作为基准位置，对所述两个以上的接收机分别进行以下判定处理，即，判定在所述两个以上的接收机中的其他所述接收机的所述推定接收位置是否适当；
在所述判定处理中，基于在所述姿势推定部中推定的所述移动体的姿势和所述基准位置，算出应该成为在所述两个以上的接收机中的所述其他接收机的所述接收位置的目标位置，并判定在所述两个以上的接收机中的所述其他接收机的所述目标位置、与在所述两个以上的接收机中的所述其他接收机的所述推定接收位置之间的距离，分别是否在规定范围之内；
基于对所述两个以上的接收机分别进行的所述判定处理的结果，判定所述两个以上的接收机的所述推定接收位置分别是否适当。


3.根据权利要求1所述的移动体的位置及姿势推定装置，其特征在于，
所述位置推定部进行以下工作，即：
当判定多个所述推定接收位置适当时，
将对所述多个推定接收位置算出的多个所述基准点的推定位置进行平均化。


4.根据权利要求1至3中任意一项所述的移动体的位置及姿势推定装置，其特征在于，
所述位置推定部进行以下工作，即：
当算出所述N个接收机的所述推定接收位置时，算出高精度的所述推定接收位置或低精度的所述推定接收位置，其中，所述高精度的所述推定接收位置是当与从所述多个卫星传输的信号的载波相位相关的整周模糊度作为整数解被解开时获得，所述低精度的所述推定接收位置是当所述整周模糊度作为非整数解被解开时获得；
当算出所述基准点的推定位置时，将所述低精度的推定接收位置从用于所述算出的所述推定接收位置中排除。


5.根据权利要求1至3中任意一项所述的移动体的位置及姿势推定装置，其特征在于，
所述观测数据包括与来自所述多个卫星的接收信号的信噪比相关的信息，
所述位置推定部进行以下工作，即：
基于包括与所述信噪比相关的信息的所述观测数据，对所述多个卫星分别算出评价值，其中，所述评价值表示与来自在所述多个卫星中的同一卫星的同一时间的所述接收信号相关的所述信噪比在所述N个接收机中的变异程度；
基于对所述多个卫星分别算出的所述评价值，判定来自所述多个卫星的各个所述接收信号是否正常；
当算出所述推定接收位置时，使用基于在来自所述多个卫星的所述接收信号中被判定为正常的所述接收信号的所述观测数据。


6.一种移动体的位置及姿势推定装置，其特征在于，包括：
姿势推定部，其基于观测数据和位置数据推定所述移动体的姿势，其中，所述观测数据是指基于设置在所述移动体上的N个接收机分别接收的来自多个卫星的信号生成的数据，所述位置数据是指所述多个卫星的位置数据，其中，N是3以上的整数；以及
位置推定部，其基于所述观测数据和所述位置数据推定所述移动体的位置，
所述观测数据包括与在所述N个接收机中接收来自所述多个卫星的信号的N个接收位置、和所述多个卫星之间的距离相关的信息，和与来自所述多个卫星的接收信号的信噪比相关的信息，
所述位置推定部进行以下工作，即：
基于包括与所述信噪比相关的信息的所述观测数据，对所述多个卫星分别算出评价值，其中，所述评价值表示与来自在所述多个卫星中的同一卫星的同一时间的所述接收信号相关的所述信噪比在所述N个接收机中的变异程度；
基于对所述多个卫星分别算出的所述评价值，判定来自所述多个卫星的各个所述接收信号是否正常；
基于所述观测数据和所述位置数据算出推定接收位置，其中，所述观测数据是基于在来自所述多个卫星的所述接收信号中被判定为正常的所述接收信号，所述推定接收位置是推定在所述N个接收机中的一个以上的所述接收机接收来自所述多个卫星的信号的位置；
基于在所述姿势推定部中推定的所述移动体的姿势和所述推定接收位置，算出在所述移动体的基准点的推定位置。


7.根据权利要求1或6中所述的移动体的位置及姿势推定装置，其特征在于，
当将由在所述N个接收机中的两个所述接收机的两个所述接收位置所规定的矢量称为基线矢量、所述移动体的姿势在规定基准姿势时的所述基线矢量称为基准矢量时，
所述姿势推定部进行以下工作，即：
基于所述观测数据及所述位置数据，算出在所述N个接收机中的多个组的所述接收机对的多个所述基线矢量作为多个观测矢量；
基于算出的所述多个观测矢量、和与算出的所述多个观测矢量相对应的多个所述基准矢量，推定所述移动体的姿势。


8.一种移动体的位置及姿势推定装置，其特征在于，包括：
姿势推定部，其基于观测数据和位置数据推定所述移动体的姿势，其中，所述观测数据是指基于设置在所述移动体上的N个接收机分别接收的来自多个卫星的信号生成的数据，所述位置数据是指所述多个卫星的位置数据，其中，N是3以上的整数；以及
位置推定部，其基于所述观测数据和所述位置数据推定所述移动体的位置，
所述观测数据包括与以下距离相关的信息，即，所述距离是指在所述N个接收机中接收来自所述多个卫星的信号的N个接收位置、与所述多个卫星之间的距离，
所述位置推定部进行以下工作，即：
基于所述位置数据及所述观测数据算出推定接收位置，其中，所述推定接收位置是推定在所述N个接收机中的一个以上的接收机接收来自所述多个卫星的信号的位置；
基于在所述姿势推定部中推定的所述移动体的姿势和所述推定接收位置，算出在所述移动体的基准点的推定位置，
当将由在所述N个接收机中的两个所述接收机的两个所述接收位置所规定的矢量称为基线矢量、所述移动体的姿...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木太郎，
申请(专利权)人：卫星无人机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP