(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）走行域を撮像し画像データとして出力するカメラを搭載する飛行体に該走行域の上空を飛行させ前記カメラで車両の前記走行域の画像を撮像し、
（Ｂ）前記カメラで取得した画像上でウェイポイントの画像上における仮想座標を決定し、
（Ｃ１）前記飛行体が搭載するレーザ照射装置で地上にレーザ光を照射し、前記カメラで前記レーザ光の照射点の画像を撮像し、
（Ｃ２）前記レーザ照射装置の前記レーザ光の照射角度を調整して、前記画像上に表示された照射点画像の画像上における照射点座標と前記仮想座標とを合わせ、
（Ｃ３）前記照射点座標と前記仮想座標とが合った一致時点の前記照射点の現実の位置を、前記仮想座標に相当する現実のウェイポイントの位置座標として算出する、ことを特徴とする経路生成方法。
【請求項２】
前記（Ｃ３）において、前記位置座標は、位置センサで算出した前記一致時点の前記飛行体の位置と、前記レーザ光の前記照射角度と、前記レーザ光の前記照射点から前記飛行体までの距離を計測する測距装置により計測した距離とから算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の経路生成方法。
【請求項３】
（Ａ）走行域を撮像し画像データとして出力するカメラを搭載する飛行体に該走行域の上空を飛行させ前記カメラで車両の前記走行域の画像を撮像し、
（Ｂ）前記カメラで取得した画像上でウェイポイントの画像上における仮想座標を決定し、
（Ｃ）前記仮想座標に相当する現実のウェイポイントの位置座標を算出し、
（Ｄ）前記（Ｃ）の後に、前記位置座標を前記車両へ送信する、ことを特徴とする経路生成方法。
【請求項４】
走行域の上空を飛行する飛行体と、
前記飛行体に搭載され該飛行体から前記走行域を撮像し画像データとして出力するカメラと、
前記画像データを入力しその画像を表示する表示画面と、
前記飛行体に搭載され該飛行体から前記走行域に向けてレーザ光を照射し、かつレーザ光の照射角度を調節可能なレーザ照射装置と、
前記照射角度を制御する制御装置と、
前記レーザ光の照射点の位置を位置座標として算出する演算装置と、を備え、
前記表示画面は、前記カメラが取得した画像上で決定されたウェイポイントの画像上における仮想座標を表示し、
前記カメラは、前記レーザ照射装置が地上に照射した前記レーザ光の前記照射点の画像を撮像し、
前記制御装置は、前記画像上に表示された照射点画像の画像上における照射点座標と前記仮想座標とを合わせるように、前記照射角度を制御し、
前記演算装置は、前記照射点座標と前記仮想座標とが合った一致時点の前記照射点の現実の位置を、前記仮想座標に相当する現実のウェイポイントの位置座標として算出する、ことを特徴とする経路生成システム。
【請求項５】
前記走行域を走行する車両と、
前記位置座標を前記車両へ送信する送信機と、を備え、
前記車両は、前記位置座標に向けて走行する、ことを特徴とする請求項４に記載の経路生成システム。
【請求項６】
前記飛行体の位置を検出する位置センサと、
前記照射点から前記飛行体までの距離を計測する測距装置と、を備え、
前記演算装置は、前記位置センサから入力した前記飛行体の前記一致時点の位置情報、該一致時点の前記照射角度、及び前記測距装置から入力した前記一致時点の前記照射点から前記飛行体までの距離情報から、前記照射点の現実の前記位置を算出する、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の経路生成システム。
【請求項７】
走行域の上空を飛行する飛行体と、
前記飛行体に搭載され該飛行体から前記走行域を撮像し画像データとして出力するカメラと、
前記画像データを入力しその画像を表示する表示画面と、
前記走行域を走行する車両と、
前記位置座標を前記車両へ送信する送信機と、
前記カメラで取得した画像上で決定したウェイポイントの画像上における仮想座標に相当する現実のウェイポイントの位置座標を算出する演算装置と、を備え、
前記送信機は、前記演算装置が算出した前記位置座標を前記車両へ送信し、
前記車両は、前記位置座標に向けて走行する、ことを特徴とする経路生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の経路生成方法とシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
予め決められた経路に沿って車両を移動させることが、特許文献１、２に開示されている。
特許文献１は、プレイバック走行によって無人車両を走行させることを開示している。
特許文献２には、予めウェイポイントを設定し、そのウェイポイントを自律乗用車に辿らせることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５７−５５４０４号公報
【特許文献２】特表２０１２−５０７０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、無人車両の経路は、座標が既知の地図を元に計画していた。
もしくは従来の無人車両の経路は、有人又は遠隔操作で走行するＧＰＳを搭載した車両（以下、先行車両）で、無人車両を走行させる地域（以下、走行域）を予め走行し、先行車両の軌跡を取得し、その軌跡から座標を間引きしてウェイポイントを生成していた。
【０００５】
そのため従来は、先行車両が、無人車両に走行させたい経路を事前に走行する必要があった。もしくは、座標が既知の場所でしか、無人車両を走行させることができなかった。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、座標が未知の走行域であっても、又は予め先行車両が走行域を走行しなくても、車両を走行させることができる経路生成方法とシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、（Ａ）走行域を撮像し画像データとして出力するカメラを搭載する飛行体に該走行域の上空を飛行させ前記カメラで車両の前記走行域の画像を撮像し、
（Ｂ）前記カメラで取得した画像上でウェイポイントの画像上における仮想座標を決定し、
（Ｃ）前記仮想座標に相当する現実のウェイポイントの位置座標を算出する、ことを特徴とする経路生成方法が提供される。
【０００８】
また前記飛行体は、レーザ照射装置を搭載しており、
前記（Ｃ）において、
（Ｃ１）前記レーザ照射装置で地上にレーザ光を照射し、前記カメラで前記レーザ光の照射点の画像を撮像し、
（Ｃ２）前記レーザ照射装置の前記レーザ光の照射角度を調整して、前記画像上に表示された照射点画像の画像上における照射点座標と前記仮想座標とを合わせ、
（Ｃ３）前記照射点座標と前記仮想座標とが合った一致時点の前記照射点の現実の位置を前記位置座標として算出する。
【０００９】
また前記（Ｃ３）において、前記位置座標は、位置センサで算出した前記一致時点の前記飛行体の位置と、前記レーザ光の前記照射角度と、前記レーザ光の前記照射点から前記飛行体までの距離を計測する測距装置により計測した距離とから算出する。
【００１０】
また（Ｄ）前記（Ｃ）の後に、前記位置座標を前記車両へ送信する。
【００１１】
また、本発明によれば、走行域の上空を飛行する飛行体と、
前記飛行体に搭載され該飛行体から前記走行域を撮像し画像データとして出力するカメラと、
前記画像データを入力しその画像を表示する表示画面と、
前記飛行体に搭載され該飛行体から前記走行域に向けてレーザ光を照射し、かつレーザ光の照射角度を調節可能なレーザ照射装置と、
前記照射角度を制御する制御装置と、
前記レーザ光の照射点の位置を位置座標として算出する演算装置と、を備え、
前記表示画面は、前記カメラが取得した画像上で決定されたウェイポイントの画像上における仮想座標を表示し、
前記カメラは、前記レーザ照射装置が地上に照射した前記レーザ光の前記照射点の画像を撮像し、
前記制御装置は、前記画像上に表示された照射点画像の画像上における照射点座標と前記仮想座標とを合わせるように、前記照射角度を制御し、
前記演算装置は、前記照射点座標と前記仮想座標とが合った一致時点の前記照射点の現実の位置を、前記仮想座標に相当する現実のウェイポイントの位置座標として算出する、ことを特徴とする経路生成システムが提供される。
【００１２】
また前記走行域を走行する車両と、
前記位置座標を前記車両へ送信する送信機と、を備え、
前記車両は、前記位置座標に向けて走行する。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明の方法と装置によれば、飛行体から撮像した画像上でウェイポイントの画像上における仮想座標を決定し、その仮想座標に相当する現実のウェイポイントの位置座標を算出する。そのため、予め先行車両が走行域を走行しなくても、ウェイポイントの位置座標を取得できる。
それにより本発明の方法と装置は、座標が未知の走行域であっても、又は予め先行車両が走行域を走行しなくても、車両を走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の経路生成システムの説明図である。
【図２】車両の走行域を横から見た図と、飛行体で撮像した画像の説明図である。
【図３】本発明の経路生成方法のフローチャートである。
【図４】一致時点における車両の走行域を横から見た図と、飛行体で撮像した画像の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
本発明は、車両３の経路Ｑを生成する経路生成方法とシステムである。
図１は、本発明の経路生成システム３０の説明図である。
本発明の経路生成システム３０は、飛行体１、車両３、カメラ２３、表示画面９、レーザ照射装置１１、位置センサ１９、測距装置２５、演算装置２７、及び送信機２９を備える。
【００１７】
飛行体１は、走行域２１の上空を飛行する。飛行体１は、例えばドローン、ヘリコプター、等であってもよい。飛行体１は、カメラ２３とレーザ照射装置１１を搭載する。飛行体１は遠隔操作で飛行するものであることが好ましいが、有人の飛行体であってもよい。
【００１８】
飛行体１が無人の飛行体である場合、飛行体１は、操作位置Ｐとの間で信号を送受信する送受信機１ａを有する。操作位置Ｐは、飛行体１と車両３から離れた位置である。
飛行体１を遠隔操作する操縦装置は、操作位置Ｐに設けられ、操縦信号を出力する。
飛行体１は、操縦信号を送受信機１ａで受信し、操縦信号に従って飛行する。
【００１９】
カメラ２３は、飛行体１から走行域２１を撮像し、その画像５を画像データとして出力する。カメラ２３は、動画の撮像が可能なビデオカメラが最も好ましいが、高速連写可能なデジタルカメラであってもよい。
【００２０】
レーザ照射装置１１は、飛行体１から走行域２１に向けてレーザ光Ｔを照射する。レーザ照射装置１１は、レーザ光Ｔの照射角度を調節可能に構成されている。例えばレーザ照射装置１１自体の角度を変化させる駆動装置が飛行体１に設けられていてもよい。駆動装置は、飛行体１に搭載された制御装置に制御されることが好ましい。
【００２１】
測距装置２５は、レーザ光Ｔの照射点１３から飛行体１までの距離を計測する。測距装置２５は、レーザ照射装置１１と一体に構成されていてもよい。すなわち、測距装置２５は、レーザ光Ｔを照射してから受光するまでの時間を計測することにより、飛行体１から照射点１３までの距離を計測するレーザレーダ装置であってもよい。
【００２２】
位置センサ１９は、飛行体１の位置を検出する。
位置センサ１９は、人工衛星から受信したＧＰＳ座標から現在位置を算出して特定するＧＰＳ受信機であることが好ましい。もしくは位置センサ１９は、地磁気から現在位置を算出する地磁気センサであってもよく、その他の現在位置を特定するセンサであってもよい。
【００２３】
表示画面９は、画像データを入力しその画像５を表示する。表示画面９は、パーソナルコンピューターの表示画面でもよく、接触センサを有する画面でもよい。
例えば飛行体１が有人の飛行体である場合、表示画面９は、飛行体１に設けられていてもよい。
飛行体１が遠隔操作で飛行する飛行体である場合、画像データは、送受信機１ａから操作位置Ｐに送信される。この場合、表示画面９は、操作位置Ｐに設置され、画像データを受信し、画像５を表示する。
【００２４】
演算装置２７は、照射点１３の位置を算出し出力する。飛行体１が遠隔操作により飛行するものである場合、演算装置２７は、操作位置Ｐに設けられることが好ましい。
【００２５】
コントローラ２４は、操作信号を送信機２９に出力する。コントローラ２４は、例えば図２（Ｂ）に示すように、レバーを有することが好ましい。操作者がレバーを傾けると、そのレバーの傾きに追従して、照射点１３が移動する。
しかしこれに限らず、コントローラ２４の構成は、その他のものであってもよい。
【００２６】
飛行体１が遠隔操作で飛行するものである場合、操作位置Ｐには、表示画面９、演算装置２７、送信機２９、操縦装置、及びコントローラ２４が設置される。
飛行体１が遠隔操作で飛行するものである場合、送信機２９は送受信機であることが好ましい。
【００２７】
操縦装置から出力される操縦信号は、送信機２９から送信され、送受信機１ａに受信される。飛行体１は、操縦信号に従って飛行する。
【００２８】
飛行体１から送信された画像データは、送信機２９が受信し、表示画面９に出力する。
【００２９】
コントローラ２４から出力された操作信号は、送信機２９から送信され、送受信機１ａを介して飛行体１に搭載された制御装置に入力される。制御装置は、操作信号に従って駆動装置を作動させる。それにより、操作位置Ｐに居る操作者が、表示画面９を見ながら照射点１３を自在に動かすことができる。
【００３０】
また後述する一致時点情報（後述する一致時点における飛行体１の位置、レーザ光Ｔの照射角度、及び飛行体１から照射点１３までの距離の情報）を飛行体１から受信したときは、送信機２９は、それを演算装置２７に出力する。演算装置２７は、一致時点情報から、ウェイポイント７の位置座標Ｘを算出する。
【００３１】
また送信機２９は、演算装置２７が算出した位置座標Ｘを車両３へ送信する。
【００３２】
車両３は、演算装置２７から位置座標Ｘを受信する受信機３ａを有する。車両３は、既知の誘導システムにより、位置座標Ｘに向けて走行域２１を走行する。車両３は、無人車両でも、人を乗せた有人の車両でもよい。
【００３３】
次に、本発明の経路生成方法について説明する。
図２は、車両３の走行域２１を横から見た図と、飛行体１で撮像した画像５の説明図である。図２（Ａ）は、現実の走行域２１を横から見た図であり、図２（Ｂ）は、画像５の説明図である。図２は、飛行体１が遠隔操作により飛行するものである場合を想定している。
図３は、本発明の経路生成方法のフローチャートである。
【００３４】
本発明の経路生成方法は、ステップＳ１〜Ｓ４を有する。
【００３５】
まずステップＳ１において、図２（Ａ）に示すように走行域２１の上空を飛行体１に飛行させ、飛行体１に搭載したカメラ２３で車両３の走行域２１の画像５を撮像する。
画像５は、送受信機１ａから操作位置Ｐへ送信され、図２（Ｂ）のように表示画面９に表示される。画像５は、走行域２１の上空から撮像した動画、又は上空写真である。画像５は、表示画面９にリアルタイムで表示される。
【００３６】
次いでステップＳ２において、操作位置Ｐに居る操作者は、表示画面９に表示された画像５を見ながら、カメラ２３で取得した画像５上で、ウェイポイント７の画像５上における仮想座標Ｙを決定する。
【００３７】
ウェイポイント７とは、車両３が通過すべき場所を意味する。車両３は、複数のウェイポイント７を辿ることにより、自律走行する。本発明は、このウェイポイント７を複数設定し、ウェイポイント７の位置を正確に求め、複数のウェイポイント７を線で結ぶことにより、車両３の経路Ｑを生成する。
【００３８】
仮想座標Ｙは、例えば図２（Ｂ）に示すように、操作者が表示画面９を見ながらマウス１０で画像５上の一点をクリックすることにより決定してもよい。もしくは、表示画面９が接触センサを備えた画面である場合、表示画面９を直接触れることにより、画像５上の一点を仮想座標Ｙとして決定してもよい。
【００３９】
画像５は、飛行体１が上空から撮像したものであるため、複数のウェイポイント７の高低差は、画像５からは読み取りにくい。そのため、急な斜面等の高低差が大きい場所にウェイポイント７を設置した場合、画像５上で見た複数の仮想座標Ｙ間の距離と実際の地上での複数のウェイポイント７間の距離とが大きく異なる場合がある。
【００４０】
車両３は地上を走行する車両であるため、経路Ｑを生成するためには、ウェイポイント７の位置座標Ｘを、高度も含めて正確に求める必要がある。
【００４１】
次いでステップＳ３において、仮想座標Ｙに相当する現実のウェイポイント７の位置座標Ｘを算出する。
具体的には、ステップＳ３−１において、レーザ照射装置１１で飛行体１から地上にレーザ光Ｔを照射し、カメラ２３でレーザ光Ｔの照射点１３の画像５を撮像する。
【００４２】
照射点１３は走行域２１の地上で反射し、光るので、操作者は画像５上で照射点１３を確認できる。
はじめからウェイポイント７を照射するようにレーザ光Ｔを照射することが好ましいが、照射点１３の位置は、はじめに照射した段階では実際のウェイポイント７の位置からずれることが予想される。
【００４３】
つまり画像５は、上空から撮像したものであるため、例えば標高５ｍの位置のウェイポイント７と標高５０ｍのウェイポイント７とが、画像５上では、同じ高度であるように見える可能性がある。しかし図２（Ａ）に示すように、高度が異なれば、レーザ光Ｔを照射すべき照射角度は大きく異なる。
【００４４】
例えば図２（Ｂ）の画像５を見ながら、操作者が図２（Ｂ）の仮想座標Ｙにウェイポイント７を設定しようとしたとする。画像５からは走行域２１の起伏が分からないため、操作者は、ウェイポイント７の位置座標Ｘが、その１つ前のウェイポイント７（位置座標Ｘ−１、仮想座標Ｙ−１とする）と同じ高さにあると仮定して、レーザ光Ｔを照射するとする。ここでは、説明のため、ステップＳ３−１で照射するレーザ光Ｔをレーザ光Ｔ１とする。
【００４５】
位置座標Ｘと位置座標Ｘ−１は高さが異なるため、レーザ光Ｔ１は、位置座標Ｘと位置座標Ｘ−１のウェイポイント７の間の位置（図２（Ａ）で照射点１３の位置）に照射される。画像５上では、仮想座標Ｙと仮想座標Ｙ−１の間に、照射点画像１５が表示される（図２（Ｂ））。
そのためウェイポイント７にレーザ光Ｔを直接当てようとしても、レーザ光Ｔがウェイポイント７の位置座標Ｘからずれた位置（照射点１３の位置）に照射される可能性がある。
【００４６】
図４は、一致時点における車両３の走行域２１を横から見た図と、飛行体１で撮像した画像５の説明図である。図４（Ａ）は、現実の走行域２１を横から見た図であり、図４（Ｂ）は、画像５の説明図である。
次いで、ステップＳ３−２において、画像５上に表示された照射点画像１５の画像５上における照射点座標と仮想座標Ｙとを、レーザ照射装置１１のレーザ光Ｔ１の照射角度を調整して合わせる。具体的には、操作者が画像５を見ながらコントローラ２４を操作してレーザ照射装置１１のレーザ光Ｔの照射角度を調整し、表示画面９に映し出された照射点画像１５を仮想座標Ｙに移動させる。画像５はリアルタイムで表示画面９に映し出されているので、照射点１３が移動すれば、照射点画像１５も移動する。つまり、ウェイポイント７を照射するレーザ光Ｔをレーザ光Ｔ２とした場合、レーザ光Ｔ１の照射角度を図２（Ａ）のθ°動かして、照射点画像１５を仮想座標Ｙのウェイポイント７に合わせる。
【００４７】
次にステップＳ３−３において、照射点座標と仮想座標Ｙとが合った時点（以下、一致時点）の照射点１３の現実の位置を位置座標Ｘとして算出する。
【００４８】
例えば操作者が、照射点座標と仮想座標Ｙとが合った瞬間（一致時点）に、演算装置２７に設置された所定のボタンを押してもよい。ボタンが押されると、測定指令信号が演算装置２７から出力される。測定指令信号は、送信機２９を介して、送受信機１ａに受信される。送受信機１ａは、受信した測定指令信号を位置センサ１９、レーザ照射装置１１、及び測距装置２５に出力する。位置センサ１９、レーザ照射装置１１、及び測距装置２５は、同時に、飛行体１の位置、レーザ光Ｔの照射角度、及び飛行体１から照射点１３までの距離を測定する。飛行体１の位置、レーザ光Ｔの照射角度、及び飛行体１から照射点１３までの距離の情報（一致時点情報）は、送受信機１ａと送信機２９を介して、演算装置２７に出力される。
これにより演算装置２７は、一致時点情報を取得することができる。
【００４９】
もしくは、一致時点情報を、常に時間と関連付けて取得し記憶装置に記憶し続け、後から一致時点に相当するそれらの情報を記憶装置から抽出してもよい。記憶装置は、操作位置Ｐに設置されていることが好ましい。しかしこれに限らず、記憶装置は、飛行体１に設置されていてもよい。
【００５０】
これにより演算装置２７は、一致時点情報から、照射点１３の正確な位置座標Ｘを求めることができる。この位置座標Ｘは、画像５上でウェイポイント７に照射点画像１５が重なった瞬間の照射点１３の位置であることから、ウェイポイント７の位置座標Ｘであると言える。
【００５１】
このようにステップＳ１〜Ｓ３を繰り返すことにより、複数のウェイポイント７の位置座標Ｘを正確に求めることができる。それにより本発明の経路生成方法は、座標が未知の走行域２１であっても、又は従来のように予め先行車両が走行域２１を走行しなくても、車両３の経路Ｑを生成することができる。
【００５２】
本発明の経路生成方法では、さらに車両３の走行と同時に飛行体１を飛行させることにより、経路Ｑの生成と車両３の自律走行を同時に行うことができる。
【００５３】
従来の無人車両は、目的地までの経路を事前に読み込み、その経路を辿るため、予め決められた経路しか走行できない。そのため従来の無人車両は、走行中に経路を変更できなかった。
【００５４】
それに対し、本発明の経路生成方法は、ステップＳ３の後に、ステップＳ４において、生成した経路Ｑ（すなわち複数の位置座標Ｘ）を演算装置２７から車両３へ送信する。車両３は、受信したウェイポイント７の位置座標Ｘまで自律走行する。
【００５５】
それにより、車両３の走行中に経路Ｑを変更することができる。すなわち、飛行体１は走行域２１の上空を飛行するため、飛行体１から送信される画像５には、車両３も映し出される。そのためステップＳ１〜Ｓ４を繰り返すことにより、操作者は、走行域２１の状況を見ながら経路Ｑを決定、又は変更することができる。またステップＳ１〜Ｓ４を繰り返すことにより、車両３は逐次ウェイポイント７を受信することができる。
【００５６】
上述した本発明の方法と装置によれば、飛行体１から撮像した画像５上でウェイポイント７の画像５上における仮想座標Ｙを決定し、その仮想座標Ｙに相当する現実のウェイポイント７の位置座標Ｘを算出する。そのため、予め先行車両が走行域２１を走行しなくても、ウェイポイント７の位置座標Ｘを取得できる。
それにより本発明の方法と装置は、座標が未知の走行域２１であっても、又は予め先行車両が走行域２１を走行しなくても、車両３を走行させることができる。
【００５７】
なお本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５８】
１  飛行体、１ａ  送受信機、３  車両、３ａ  受信機、５  画像、
７  ウェイポイント、９  表示画面、１０  マウス、１１  レーザ照射装置、
１３  照射点、１５  照射点画像、１９  位置センサ、２１  走行域、
２３  カメラ、２４  コントローラ、２５  測距装置、２７  演算装置、
２９  送信機、３０  経路生成システム、Ｐ  操作位置、Ｑ  経路、
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２  レーザ光、Ｘ，Ｘ−１  位置座標、Ｙ，Ｙ−１  仮想座標
【図１】
0006570344.tif 000002
【図２】
0006570344.tif 000003
【図３】
0006570344.tif 000004
【図４】
0006570344.tif 000005