| 研究課題/領域番号 |
19K12037
|
|---|
| 研究機関 | 宇都宮大学 |
|---|
研究代表者 |
藤井 雅弘 宇都宮大学, 工学部, 准教授 (20366446)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| キーワード | 位置推定 / 測域センサ / 姿勢センサ / 全天球カメラ / デッドレコニング |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究では，屋内で位置推定のための装置を保持した歩行者の位置推定に着目して2つのテーマで研究を行っている．1つ目は，測域センサと姿勢センサを搭載した装置を開発し，それらのセンサ情報を融合することで，歩行者の位置を推定する画期的な手法の研究である．測域センサでは，周囲にレーザを照射し，物体からの反射信号に基づいて物体との距離を計測できる．この測域センサを腕に装着し歩行しながら，壁や天井との距離を計測する．この際，歩行者は通常，腕を振りながら歩行するため，加速度，ジャイロ，地磁気の9軸センサからなる姿勢センサも装着し，デバイスの姿勢も計測する．壁，天井，床などの周囲の反射物となる構造情報を事前に計測しておき，その構造情報と，姿勢センサで姿勢を補正した測域センサによる測距情報を整合させることにより，位置を推定する手法を開発し，デバイス実装実験の結果，良好な性能が得られた．さらに，構造情報を簡易に計測するために，測域センサと全天球カメラを搭載した装置を開発し，その性能を評価した．
２つ目は歩行者デッドレコニングである．デッドレコニングは航空機やロボットなどの制御などに用いられている技術であるが，本研究では，歩行者が手首に装着した各種センサを搭載したスマートウォッチを用いて，歩行者のためのデッドレコニングを開発している．特に歩行者デッドレコニングの要素技術として，歩行者の進行方向推定に着目して研究を行っている．歩行者は通常，手を振りながら歩行するため，デバイスで計測されるセンサ値はそのまま歩行者の進行方向に対応しない．そこで，デバイス座標系でのセンサ値を東西南北に対応する地球座標系に変換し，地球座標系での歩行者の歩行動作の特徴に基づいて進行方向推定を行う手法を開発した．本研究の成果として，従来手法で問題となっていた初期方向と反転問題を解決することに成功した．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究期間初年度となる本年度では，測域センサと姿勢センサをバッテリ駆動のシングルボードコンピュータに接続し，データを計測する一連の操作を円滑に行うためにアプリケーションの開発を行い，計測遅延や計測精度の評価を行った．現在，利用可能なシングルボードコンピュータでは，センサ性能を十分に引き出せない問題があるため，補間技術を用いて対応する手法を開発した．また，全天球カメラと測域センサを同時に動作させるためのアプリケーションを開発し，測定精度の評価を行った．測域センサと全天球カメラを同地点に設置する際に，その計測原点の相違がある．これを吸収するためのキャリブレーション手法を開発した．また，全天球カメラの構造に基づく画像の歪みの評価を行った．
これらの，計測装置の基礎的検証を踏まえて，テストベットを作成し，検証用のデータ計測を行った．計測したデータでモデルシミュレーションを行い，提案する位置推定手法および，歩行者デッドレコニングのための手法の有効性を評価した．それに基づき，実際の歩行実験を行い，手法の有効性について評価を行った．
本年度は，関連する研究において，査読付き国際学会発表1件，国内学会発表7件を行い，うち，情報処理学会第82回全国大会における発表の2件の発表に対して，学生奨励賞を受賞した．
|
| 今後の研究の推進方策 |
初年度の研究により，測域センサの精度向上に改善の余地があることが明らかになった．より高範囲な測距を行うためには，対応する距離の長い装置が必要である．そこで，これまでの10メートル精度のものから20メートルのものに測域センサを置き換えることで，測距範囲拡大を試みる．また，シングルボードコンピュータの処理能力不足による間欠的なデータ処理を余儀なくされていたが，これも高性能なものに置き換えて，測域センサの本来の角度分解能を可能な限り利用できるように改善する予定である．また，これまで，1台の全天球カメラを用いて屋内構造情報計測を行う手法に取り組んでいたが，これを複数台に拡張し，ステレオカメラの原理を導入し，より高精度な構造情報計測に取り組む．
また，モデルシミュレーションをより多様な歩行者の歩行パターンに対応できるように拡充するためのシミュレータの開発を行う予定である．
実際の歩行実験においては，数名の被験者でしか計測実験ができていなかったため，この拡充を行い，より再現性の高い評価を行う予定である．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
2020年3月に複数回の国内学会発表を予定しており，そのための旅費を計上していたが，学会自体の開催中止等で，旅費が発生しなかったため，次年度使用額が生じた．
2019年度に生じた次年度使用額は，2020年度は，本来の使途である旅費として計上する予定である．
|
