ロボットの動作から生じるドップラー変化を用いた位置姿勢推定に関する研究

• Project/Area Number: 25870827
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Intelligent robotics; Perceptual information processing
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 坂本 義弘 早稲田大学, 理工学術院, 助手 (00367137)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2014: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2013: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 屋内測位 / IMES / GPS / ドップラー測位 / ナビゲーション

Research Abstract

本研究の目的は、IMES（屋内GPS 送信機）使用下において、ドップラー測位をロボットに適用することであり、大きく以下の二つに分けられる。一つは、移動ロボットにおいてドップラー測位を実用化するために必要なナビゲーション戦略を策定し、その効果を実証的に評価することである。二つ目は、ドップラー測位を手作業中心のロボットに適用するための設計条件をシミュレーションによって最適化し、それを実機を用いた実験にて評価することである。
2013年度は、上記目的の前者である移動ロボットのドップラー測位について研究を実施した。目標とするシステムを探索、測位、移動の3つのフェーズに分け、研究開発を行った。まず探索のフェーズでは、CN比（搬送波ノイズ比）を用いて、高精度な測位が期待できる送信機付近への接近を行うよう設計した。複数の部屋での電波環境の調査の結果、探索方法として、CN比を記録しつつ部屋内を走行し、壁や障害物などに衝突した際、ランダムに角度を変えて探索するという手法が比較的有効であるという結論を得た。次に、測位フェーズでは、従来研究であるドップラー測位を用いてロボットの位置を測定した。ドップラー測位は受信アンテナを回転させることで生じるドップラー変化を使用し測位を行うため、アンテナの回転速度の評価を行い、最適な回転速度を決定した。さらに、移動のフェーズではデッドレコニングを利用し、目的地への移動を行うものとした。異なる床面においてデッドレコニングの移動精度を評価し、システムの現実的な使用方法について考察した。最後に、システム全体のデモンストレーションを行った結果、平均的に数10cm程度の精度で移動が可能なことが確認された。

Research Products

• [Journal Article] Doppler pose estimation using multiple IMES transmitters for indoor localization (2013)
  • Author(s): Yoshihiro Sakamoto, Takuji Ebinuma, Kenjiro Fujii, and Shigeki Sugano
  • Journal Title: Journal of Location Based Services Volume: Vol.8, No.1 Issue: 1 Pages: 36-53
  • DOI: 10.1080/17489725.2013.858834
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] IMES環境下での屋内ロボットの移動システムに関する研究
  • Author(s): 米澤遼亮、十時唯、坂本義弘、海老沼拓史、藤井健二郎、菅野重樹
  • Organizer: 平成26年度測位航法学会全国大会
  • Place of Presentation: 東京海洋大学
• [Presentation] Hyperbolic Positioning with Proximate Multi-channel Pseudolite for Indoor Localization
  • Author(s): Yoshihiro Sakamoto, Hiroaki Arie, Takuji Ebinuma, Kenjirou Fujii, and Shigeki Sugano
  • Organizer: IGNSS Symposium 2013
  • Place of Presentation: Gold Coast, Australia
• [Presentation] Real-time Kinematic Doppler Pose Estimation for IMES
  • Author(s): Yoshihiro Sakamoto, Takuji Ebinuma, Kenjirou Fujii, and Shigeki Sugano
  • Organizer: 2013 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
  • Place of Presentation: Wollongong, Australia