3次元空間情報の研究施設「Technology Laboratory」における共通ID「空間ID」と自律移動体の測位技術

English

はじめに

日本政府が提唱するSociety5.0の中で、現実（フィジカル）空間とデジタル（サイバー）空間が高度に融合された社会の実現を、Cyber Physical System（CPS）の活用を通して目指しています。CPSの一例としては、システムがセンサーで取得したデータを活用して現実空間を把握し、デバイスを操作するという仕組みが挙げられます。この仕組みを実現するには、システムやデバイスが人の生活する現実空間*¹を正確に把握する必要がありますが、現状流通しているのは垂直方向の情報が不足した2次元の地図データ、または共通IDや流通機能の整備されていない3次元の空間データが主流であり、十分なデータとは言えません。

本稿では、3次元空間情報の共通IDである「空間ID」と、空間情報の流通機能を持つ3次元空間情報基盤、現在地を測定する測位技術、空間IDを活用した自律移動体の概要およびアーキテクチャについて紹介します。

3次元空間情報基盤の基本概念

3次元空間情報基盤とは、IoT機器などで取得したデータの保有者がそれぞれ異なるID体系で管理している3次元空間データを、空間IDという共通のID体系により一元管理するために検討された基盤です。この基盤は空間IDおよび、空間IDに紐づけられた3次元空間情報により構成された空間ボクセルのデータを保有し、人やシステム、デバイス同士がデータ共有可能な仕組みを持ちます。

ドローンの運航管理における3次元空間情報基盤の例示

空間IDを活用した自律移動体の概要およびアーキテクチャ

本デモンストレーションの想定シナリオは「自律移動体が測位方法および標高が異なる屋外から屋内の目的地まで荷物を運ぶ」です。シナリオは3次元空間情報の「データの更新」と「データの取得」という2つのパート、さらに「データの取得」の中で4つのパートに分けられています。

データの更新

測位に必要な3Dマップは、ドローンに見立てたLiDARとRGBセンサーが搭載されたスマートフォンで周囲をスキャンすることで、時間軸とともに保存しています。本デモンストレーションは④付近のスロープが設置された後にスキャンすることで、目的地までのつながり（ノード）ができ、自律走行に必要なルート上の空間情報を取得する流れになっています。

データの取得

① 屋外から屋内への移動：
屋外はIMUsとGNSS、屋内はIMUsと統合したVPSにより測位し、屋内測位用の3Dマップや経路生成用の3Dメッシュは目的地の建物に近づいた際にズームレベル22の空間ボクセル（サイズは緯度に応じて異なり、日本周辺の場合は約9.6㎡）で取得しています。それにより自律走行に必要なデータを確保し、屋外から屋内に測位を切り替えています。

② 突然故障した自動ドアの前で停止：
スマートフォンのLiDARとRGBセンサーでデータを取得することで、障害物を検知することが可能となります。しかし、Technology Laboratoryの自動ドアはレーザー光を通過する鏡であるため、正常に測位できません。本デモンストレーションはドアに別の素材を貼り付け対処しましたが、他にもドアの開閉をクラウド上で管理する方法も考えられます。

Technology Laboratoryの屋外から屋内のルート上を移動する自律移動体

③ 運航中のドローンの迂回：
VPSによる測位によって得られたドローンの占有箇所データについては、ドローンに見立てたスマートフォンがサーバーに送信。自律移動体に取り付けたスマートフォンがズームレベル26の空間ボクセル（サイズは緯度に応じて異なり、日本周辺の場合は約0.5㎡）で取得したドローンの占有箇所を避けるように、自動生成した目的地への経路上の移動量と方向を伝達しています。

④ スロープ上の走行：
自律移動体は標高を含む経路の位置情報を元に移動ルートを選定するため、走行に必要なデータしか取得しません。本デモンストレーションは空間ボクセルによる占有箇所のデータが軽量であるメリットを活かすため、各デバイスの占有個所を同期して、自律移動体を移動させています。

Technology Laboratoryにおける空間IDを活用した自律移動体
左：現実空間、右：デジタル空間

以上の実証は空間IDの普及に向けた取り組みであり、当社は他にも3次元空間情報関連のさまざまな課題に対するソリューションを提供しています。以下にご興味のある方はご連絡をいただけますよう、よろしくお願いします。

• 新たに3次元空間データを管理したい、または他社と相互利用したい
• 最新技術を活用したプロトタイピングによる手触り感のある実証およびスピード感のある実装を進めたい
• 3次元空間データの真正性や信頼性を検証したい
• 3次元空間情報関連の国際的なコミュニティを形成したい、または技術の標準化を目指したい

執筆者