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JP2025524594A - Attitude readjustment method for dead reckoning systems using relative positioning systems - Google Patents

Attitude readjustment method for dead reckoning systems using relative positioning systems

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Publication number
JP2025524594A
JP2025524594A JP2025500312A JP2025500312A JP2025524594A JP 2025524594 A JP2025524594 A JP 2025524594A JP 2025500312 A JP2025500312 A JP 2025500312A JP 2025500312 A JP2025500312 A JP 2025500312A JP 2025524594 A JP2025524594 A JP 2025524594A
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JP
Japan
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dead reckoning
attitude
readjustment
parameter
estimated
Prior art date
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Pending
Application number
JP2025500312A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ヴィシエール、ダヴィド
ヒリオン、マチュー
ルベル、ダヴィド
ルーカス、マキシム
Original Assignee
シスナヴ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シスナヴ filed Critical シスナヴ
Publication of JP2025524594A publication Critical patent/JP2025524594A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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Abstract

本発明は、推測航法システム(22)により、複数の決定時刻の任意の固定座標系における推測航法システム(22)の推定位置を推定するステップ(116)と、各決定時刻の所定の固定座標系における推測航法システム(22)の、相対測位システム(24)によって評価された評価位置を取得するステップ(114)と、評価位置と、各再調整パラメータによって補正された推定位置とを比較するコスト関数を最小化することで、少なくとも1つの姿勢再調整パラメータを導出するステップ(124)と、を含む姿勢再調整方法(107)に関する。
【選択図】 図5

The present invention relates to an attitude readjustment method (107) including a step (116) of estimating an estimated position of the dead reckoning system (22) in an arbitrary fixed coordinate system at a plurality of determination times by the dead reckoning system (22), a step (114) of obtaining an estimated position of the dead reckoning system (22) in a predetermined fixed coordinate system at each determination time as estimated by a relative positioning system (24), and a step (124) of deriving at least one attitude readjustment parameter by minimizing a cost function that compares the estimated position with an estimated position corrected by each readjustment parameter.
[Selected figure] Figure 5

Description

本発明は、推測航法技術、特に推測航法システムによって提供される姿勢再調整技術に関する。本発明は、都市部または屋内環境、すなわち建物内での移動の場合に有利に適用される。 The present invention relates to dead reckoning technology, and in particular to attitude readjustment technology provided by dead reckoning systems. The present invention has advantageous application in urban or indoor environments, i.e., when traveling within buildings.

現在では、物体に取り付けた受信機と、環境内の位置がわかっている少なくとも3つの基準点との間の距離を測定することで、多辺測位(multi-lateration)によって物体の位置を追跡することが一般的になっている。これは、例えばGNSS(全地球航法衛星システム、例えばGPS)のような測位システムや、無線通信ネットワーク(例えばWi-Fiネットワーク、GSMネットワークなど)のインフラストラクチャを利用する。しかし、これらの方法は、基準点と受信機の間に生じ得るマスキングによって、情報の可用性と正確性が保証されなくなるため、非常に限定的である。そのため、都市部や屋内環境での使用には、環境全体に多数の基準点を分散した、高コストのインフラストラクチャの導入が必要である。また、これらはGNSS衛星などの外部技術に依存するため、利用できなかったり、意図的に妨害されたりする可能性もある。 It is now common to track the location of an object using multilateral positioning, measuring the distance between a receiver attached to the object and at least three reference points with known positions in the environment. This can take advantage of positioning systems such as GNSS (Global Navigation Satellite System, e.g., GPS) or the infrastructure of wireless communication networks (e.g., Wi-Fi networks, GSM networks, etc.). However, these methods are very limited because the availability and accuracy of the information cannot be guaranteed due to masking that can occur between the reference points and the receiver. As a result, their use in urban or indoor environments requires the deployment of costly infrastructure with numerous reference points distributed throughout the environment. Furthermore, they rely on external technologies such as GNSS satellites, which may be unavailable or intentionally jammed.

あるいは、推測航法と呼ばれる、物体の動きを測定するモーションセンサによって、あらゆる環境における物体の相対位置を追跡する方法も知られている。相対位置とは、初期化時に与えられた点および座標系に対する空間内の物体の位置を意味する。これらの方法では、位置に加えて、3次元ではオイラー角(ロールφ、ピッチθ、ヨーψ)、2次元では方位(heading)ψによって与えられる、同じ初期座標系に対する物体の向き(「姿勢」とも呼ばれる)を得ることができる。これらの方法は、都市部や屋内環境など、多辺測位による位置追跡が困難な環境での動きに適している。 Alternatively, methods known as dead reckoning (DRR) are known that track the relative position of an object in any environment using motion sensors that measure the object's movement. Relative position refers to the object's position in space relative to a point and coordinate system given at initialization. In addition to position, these methods can obtain the object's orientation (also known as "attitude") relative to the same initial coordinate system, given by Euler angles (roll φ, pitch θ, yaw ψ) in three dimensions, or heading ψ in two dimensions. These methods are suitable for movement in environments where position tracking using multilateral positioning is difficult, such as urban areas and indoor environments.

推測航法にはさまざまな種類がある。最も一般的なのは、戦闘機、旅客機、潜水艦、船舶の航行などの重い用途で実装される、「単純な」慣性航法と呼ばれるものである。これは一般に、3軸に配置された最低3つの加速度計と3つのジャイロメータから構成される慣性ユニットに基づいている。一般に、ジャイロメータは座標系を「維持」し、この座標系において加速度計の測定値を二重時間積分することで、動きを推定することができる。この「単純な」慣性航法を使用するためには、非常に高精度のセンサが必要であることはよく知られている。実際、加速度測定の二重時間積分は、一定の加速度誤差が時間の二乗に比例して増加する位置誤差を生むことを意味する。 There are many different types of dead reckoning. The most common is what is called "simple" inertial navigation, implemented in heavy applications such as fighter jets, passenger aircraft, submarines, and ship navigation. It is generally based on an inertial unit consisting of at least three accelerometers and three gyrometers arranged in three axes. In general, the gyrometers "maintain" a frame of reference, and motion can be estimated by double time integrating the accelerometer measurements in this frame. It is well known that very high-precision sensors are required to use this "simple" inertial navigation. In fact, the double time integration of acceleration measurements means that a constant acceleration error produces a position error that increases proportional to the square of the time.

別の推測航法技術として、物体の座標系における速度ベクトル情報を外部ソース(例えば、自動車の走行距離計、ボートのログ、飛行機のピトー管)から提供する技術が知られている。この速度ベクトル情報に単純な積分を適用し、物体の姿勢、特に方位情報と組み合わせることで、その軌跡を知ることができる。センサの測定誤差が同じであれば、時間ドリフトの影響は小さくなる。 Another dead reckoning technique is to provide velocity vector information in the object's coordinate system from an external source (e.g., a car's odometer, a boat's log, or an airplane's pitot tube). By applying a simple integral to this velocity vector information and combining it with the object's attitude, particularly its heading, its trajectory can be determined. For the same sensor measurement error, the effect of time drift is reduced.

ほとんどの場合、初期姿勢は、例えば、慣性装置の初期「アライメント」によって、または慣性センサ以外のセンサ(例えば磁気センサ)によって既知である。しかし、慣性センサの測定誤差により、測定された姿勢に時間ドリフトが生じ、これにより、使用されるセンサの精度に応じて、ある程度の時間の経過により初期姿勢の情報が無効になり、物体の位置が不正確になってしまう。例えば、方位測定に1%の誤差があると、100m移動した後の物体の位置に1mの誤差が生じる。 In most cases, the initial attitude is known, for example, by the initial "alignment" of the inertial system or by sensors other than inertial sensors (e.g., magnetic sensors). However, measurement errors in the inertial sensors cause time drift in the measured attitude, which, depending on the accuracy of the sensors used, can invalidate the initial attitude information over time, resulting in an inaccurate object position. For example, a 1% error in heading measurement can result in a 1m error in the object's position after 100m of movement.

これに対処するために、物体の姿勢情報、特に方位情報を最良に維持するように、別の測位システムによって推測航法システムの測定値を定期的に再調整することが知られている。例えば、国際公開第2019/020961号から、物体に搭載された磁力計によって得られる磁気方位測定値を用いて方位情報を再調整することが知られている。 To address this, it is known to periodically recalibrate the measurements of a dead reckoning system with a separate positioning system in order to best maintain the object's attitude information, and in particular its orientation information. For example, from WO 2019/020961 it is known to recalibrate the orientation information using magnetic orientation measurements obtained by a magnetometer mounted on the object.

しかし、この解決策は完全に満足できるものではない。実際、磁力計にはそれ自身の誤差やドリフトの問題があるため、その測定値を再調整のベースとして使用するには信頼性が不十分な場合がある。また、この解決策では、位置を追跡する物体に磁力計を組み込む必要があり、コストが増大する。 However, this solution is not entirely satisfactory. In fact, magnetometers have their own errors and drift issues, so their measurements may not be reliable enough to use as a basis for recalibration. This solution also requires that magnetometers be integrated into the object whose position is to be tracked, which increases costs.

本発明の1つの目的は、推測航法システムによって提供される姿勢を再調整するための簡単かつ経済的な解決策を提案することである。別の目的は、このような再調整を短い距離に対して高精度で行えるようにすることである。別の目的は、簡単かつ経済的な方法で、建物内を移動する人々の正確な追跡を可能にすることである。 One object of the present invention is to propose a simple and economical solution for readjusting the attitude provided by a dead reckoning system. Another object is to enable such readjustment to be performed with high accuracy over short distances. Another object is to enable accurate tracking of people moving around inside a building in a simple and economical way.

この目的のために、本発明は、第1の態様によれば、推測航法システムによって提供される姿勢を再調整するための姿勢再調整方法であって、
推測航法システムにより、推測航法システムが移動軌跡に沿って移動する移動区間に含まれる複数の決定時刻の各々について、決定時刻の任意の固定座標系における推測航法システムの推定位置を推定するステップと、
各決定時刻について、決定時刻の所定の固定座標系における推測航法システムの、相対測位システムによって評価された評価位置を取得するステップと、
評価位置と、各再調整パラメータによって補正された推定位置とを比較するコスト関数を最小化することで、少なくとも1つの姿勢再調整パラメータを導出するステップと、を含む姿勢再調整方法に関する。
To this end, the present invention provides, according to a first aspect, an attitude readjustment method for readjusting an attitude provided by a dead reckoning system, comprising:
a step of estimating, by the dead reckoning system, an estimated position of the dead reckoning system in an arbitrary fixed coordinate system at the determined time for each of a plurality of determined times included in a movement section in which the dead reckoning system moves along the movement trajectory;
for each determination time instant, obtaining an estimated position of the dead reckoning system in a predetermined fixed coordinate system at the determination time instant, as estimated by the relative positioning system;
and deriving at least one attitude readjustment parameter by minimizing a cost function that compares the evaluated position with an estimated position corrected by each readjustment parameter.

本発明の特定の実施形態によれば、姿勢再調整方法は、単独でまたは技術的に可能な任意の組み合わせで、以下の特徴の1つ以上を有する。 According to certain embodiments of the present invention, the posture readjustment method has one or more of the following features, taken alone or in any technically possible combination:

推測航法システムは、歩行者によって装着され、好ましくは、推測航法システムは、歩行者の足または足首に装着される。 The dead reckoning system is worn by the pedestrian, preferably on the pedestrian's foot or ankle.

推測航法システムは、推測航法システムの動きを測定するためのモーションセンサと、測定された動きから推測航法システムの姿勢および位置を導出するための処理ユニットとを備える。 The dead reckoning system comprises a motion sensor for measuring the movement of the dead reckoning system and a processing unit for deriving the attitude and position of the dead reckoning system from the measured movement.

相対測位システムは、多角測位システム、多辺測位システム、マップマッチングシステム、および目視測位システムから選択され、好ましくは、相対測位システムは、超広帯域テレメトリ装置を含む。 The relative positioning system is selected from a multi-angle positioning system, a multi-plane positioning system, a map matching system, and a visual positioning system, and preferably, the relative positioning system includes an ultra-wideband telemetry device.

任意の固定座標系と所定の固定座標系とは、共通の軸を有し、姿勢再調整パラメータは、共通の軸を中心とした回転による姿勢の修正のパラメータ、好ましくは角度によって構成される。 The arbitrary fixed coordinate system and the predetermined fixed coordinate system have a common axis, and the attitude readjustment parameters are composed of parameters, preferably angles, for correcting the attitude by rotation around the common axis.

共通軸は、鉛直軸である。 The common axis is the vertical axis.

コスト関数は、回転および好ましくは並進を含む幾何学的変換を評価位置または推定位置に適用した後の、評価位置と推定位置との間の平均幾何偏差を表す。 The cost function represents the average geometric deviation between the evaluated and estimated positions after applying geometric transformations, including rotation and preferably translation, to the evaluated or estimated positions.

回転は、回転軸を中心に行われ、並進は、回転軸に直交する方向に行われる。 Rotation occurs around an axis of rotation, and translation occurs in a direction perpendicular to the axis of rotation.

再調整パラメータを導出するステップは、再調整パラメータの候補値の計算と、候補値の精度値の評価と、該精度値と前回の再調整パラメータに関連する前回の精度値との比較と、比較の結果に応じた再調整パラメータの決定とを含み、再調整パラメータは、候補値および前回の再調整パラメータに依存する。 The step of deriving the readjustment parameter includes calculating a candidate value for the readjustment parameter, evaluating a precision value for the candidate value, comparing the precision value with a previous precision value associated with the previous readjustment parameter, and determining the readjustment parameter in response to the result of the comparison, where the readjustment parameter depends on the candidate value and the previous readjustment parameter.

精度値は、推定位置および評価位置の不確実性の関数、および/または、再調整パラメータの候補値を適用した後の、評価位置と推定位置との間の平均幾何偏差の関数である。 The accuracy value is a function of the uncertainty of the estimated and evaluated positions and/or the average geometric deviation between the evaluated and estimated positions after applying candidate values of the realignment parameters.

再調整パラメータを導出するステップは、
a)N個の決定時刻についての評価位置と、再調整パラメータによって補正されたN個の決定時刻についての推定位置とを比較するコスト関数を最小化することで、再調整パラメータの第1の候補値を計算するサブステップと、
b)第1の候補値に関連する第1の精度値を計算するサブステップと、
c)N個の決定時刻から最も古い決定時刻を差し引いたN-1個の決定時刻についての評価位置と、再調整パラメータによって補正されたN-1個の決定時刻についての推定位置とを比較するコスト関数を最小化することで、再調整パラメータの第2の候補値を計算するサブステップと、
d)第2の候補値に関連する第2の精度値を計算するサブステップと、
e)第1の精度値と第2の精度値とを比較するサブステップと、
f)第1の精度値が最良の精度を反映している場合に、第1の候補値を選択するサブステップと、を含む。
The step of deriving the retuning parameters includes:
a) calculating first candidate values for the realignment parameters by minimizing a cost function comparing evaluated positions for the N decision times with estimated positions for the N decision times corrected by the realignment parameters;
b) calculating a first accuracy value associated with the first candidate value;
c) calculating a second candidate value for the realignment parameter by minimizing a cost function that compares the evaluated positions for N-1 decision times (N decision times minus the oldest decision time) with the estimated positions for the N-1 decision times corrected by the realignment parameter;
d) calculating a second accuracy value associated with the second candidate value;
e) comparing the first accuracy value with the second accuracy value;
f) selecting the first candidate value if the first accuracy value reflects the best accuracy.

最良の精度を反映する精度値が第2の精度値によって構成されている場合、再調整パラメータを導出するステップは、
最も古い決定時刻についての評価位置および推定位置を削除するサブステップと、
Nを1減らしてサブステップa)~e)を繰り返すサブステップと、を含む。
If the accuracy value reflecting the best accuracy is constituted by the second accuracy value, the step of deriving the retuning parameters comprises:
a sub-step of deleting the evaluation position and the estimated position for the oldest decision time;
and the sub-step of decrementing N by 1 and repeating the sub-steps a) to e).

推測航法システムは、移動距離に関して数パーセント、例えば1~3%のオーダーの精度を有し、方位ドリフトに関して毎時数十度、例えば毎時30~80度のオーダーの精度を有し、相対測位システムは、位置に関して数十センチメートル、例えば20cm~1mのオーダーの精度を有する。 Dead reckoning systems have an accuracy of a few percent, e.g., 1-3%, for distance traveled, and an accuracy of tens of degrees per hour, e.g., 30-80 degrees per hour, for azimuth drift, while relative positioning systems have an accuracy of tens of centimeters, e.g., 20 cm to 1 m, for position.

また、本発明は、第2の態様によれば、予め定義された空間において、推測航法システムを搭載する物体の位置を特定するための方法であって、
推測航法システムを起動するステップと、
姿勢再調整パラメータを取得するように、予め定義された空間へのアクセスポイントに設置されたインフラストラクチャを含む相対測位システムを使用して、推測航法システムの姿勢を再調整するステップであって、上述のいずれかに記載の姿勢再調整方法を実施することで、姿勢を再調整するステップと、
位置再調整パラメータを取得するように、予め定義された空間へのアクセスポイントに設置されたインフラストラクチャを含む相対測位システムを使用して、推測航法システムの位置を再調整するステップと、
姿勢再調整パラメータおよび位置再調整パラメータを用いて、推測航法システムにより、所定の座標系における推測航法システムの計算位置を計算するステップと、を含む位置特定方法に関する。
The present invention also provides, according to a second aspect, a method for determining the position of an object carrying a dead reckoning system in a predefined space, the method comprising:
activating a dead reckoning system;
recalibrating the attitude of the dead reckoning system using a relative positioning system including infrastructure installed at access points to a predefined space to obtain attitude recalibration parameters, by implementing any of the attitude recalibration methods described above;
recalibrating the dead reckoning system using a relative positioning system including infrastructure installed at access points to a predefined space to obtain repositioning parameters;
calculating, by the dead reckoning system, a calculated position of the dead reckoning system in a predetermined coordinate system using the attitude readjustment parameters and the position readjustment parameters.

本発明の特定の一実施形態によれば、位置特定方法は以下の特徴も有する。 According to a particular embodiment of the present invention, the location determination method also has the following features:

インフラストラクチャは、所定の座標系におけるインフラストラクチャの位置計算が可能な位置姿勢システムを備えた車両自体に搭載される。 The infrastructure is mounted on the vehicle itself, equipped with a position and attitude system capable of calculating the infrastructure's position in a given coordinate system.

また、本発明は、第3の態様によれば、推測航法システムであって、推測航法システムの動きを測定するためのモーションセンサと、測定された動きから、固定座標系における推測航法システムの姿勢および位置を導出するための処理ユニットとを備え、処理ユニットは、姿勢を再調整するために、第1の態様による姿勢再調整方法を実行するように構成される推測航法システムに関する。 According to a third aspect, the present invention relates to a dead reckoning system comprising a motion sensor for measuring the movement of the dead reckoning system and a processing unit for deriving the attitude and position of the dead reckoning system in a fixed coordinate system from the measured movement, the processing unit being configured to execute the attitude readjustment method according to the first aspect in order to readjust the attitude.

第4の態様によれば、本発明は、プログラムがプロセッサによって実行された場合に、第1の態様による姿勢再調整方法を実行するためのコード命令を含むコンピュータプログラム製品に関する。 According to a fourth aspect, the present invention relates to a computer program product comprising code instructions for performing the attitude readjustment method according to the first aspect when the program is executed by a processor.

最後に、第5の態様によれば、本発明は、第1の態様による姿勢再調整方法を実行するためのコード命令を含むコンピュータプログラム製品が記録されたコンピュータ装置によって読み取り可能な記憶手段に関する。 Finally, according to a fifth aspect, the present invention relates to storage means readable by a computer device having stored thereon a computer program product including code instructions for executing the attitude readjustment method according to the first aspect.

本発明の他の特徴および利点は、例示のためにのみ与えられ、添付の図面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description, given by way of example only, and taken in conjunction with the accompanying drawings.

本発明の例示的な一実施形態による、予め定義された空間内の物体の位置を特定するシステムの上面図である。1 is a top view of a system for locating an object within a predefined space in accordance with an illustrative embodiment of the present invention; 図1の位置特定システムの詳細を示す透視図である。FIG. 2 is a perspective view showing details of the location system of FIG. 1; 図1の位置特定システムの位置特定ボックスを示す図である。FIG. 2 illustrates a location box of the location system of FIG. 1. 図1のシステムによって実施される、予め定義された空間内の物体の位置を特定する方法の一例を示す図である。2 illustrates an example of a method for locating an object within a predefined space implemented by the system of FIG. 1; 図4の方法の方位再調整ステップを示す図である。FIG. 5 illustrates a reorientation step of the method of FIG. 4 . 図5の方位再調整ステップの方位再調整パラメータを導出するサブステップを示す図である。FIG. 6 illustrates substeps of deriving reorientation parameters of the reorientation step of FIG. 5 .

図1に示される位置特定システム10は、予め定義された空間14内で対象物12の位置を特定するためのものである。この目的のため、位置特定システム10は、それぞれ対象物12に取り付けられた複数の位置特定ボックス16を含む。また、位置特定システム10は、予め定義された空間14への少なくとも1つのアクセスポイント19に配置された位置特定インフラストラクチャ18を含む。 The location system 10 shown in FIG. 1 is for locating an object 12 within a predefined space 14. To this end, the location system 10 includes a plurality of location boxes 16, each attached to an object 12. The location system 10 also includes a location infrastructure 18 located at at least one access point 19 to the predefined space 14.

図2を参照すると、各対象物12は、ここでは歩行者である。本発明は、ボックス16がほとんど場所を取らず、歩行者が人間工学的に容易に装着可能なことから、このような用途において特に有利である。変形例(不図示)として、対象物12は、例えば、車輪付き車両やドローンなど、位置情報が必要な任意の移動物体であり得る。 Referring to FIG. 2, each object 12 is here a pedestrian. The present invention is particularly advantageous in such applications, as the box 16 takes up little space and can be easily and ergonomically worn by the pedestrian. Alternatively (not shown), the object 12 can be any moving object for which position information is required, such as, for example, a wheeled vehicle or a drone.

予め定義された空間14は、典型的には建物の内部である。例えば、産業現場の場合、歩行者12は当該産業現場で働く技術者である。あるいは、予め定義された空間14が、例えば、火災現場や人質立てこもり現場などの介入現場である場合、歩行者12は当該現場に介入する消防士や歩兵である。 The predefined space 14 is typically the interior of a building. For example, in the case of an industrial site, the pedestrians 12 are engineers working at the site. Alternatively, if the predefined space 14 is an intervention site, such as a fire site or a hostage situation, the pedestrians 12 are firefighters or infantrymen intervening at the site.

各位置特定ボックス16は、典型的に、歩行者12の四肢、ここでは脚、好ましくは足または足首に装着される。この目的のため、各位置特定ボックス16は、図3に見られるように、四肢を包囲して固定接続を可能にする、例えば面ファスナーを有するリストバンドからなる装着具20を備える。変形例(不図示)として、装着具20は、位置特定ボックス16を対象物12に固定接続することができる任意の要素によって構成することができる。 Each localization box 16 is typically worn on a limb of the walker 12, here a leg, preferably a foot or ankle. For this purpose, each localization box 16 is provided with a harness 20, for example a wristband with a hook-and-loop fastener, which encircles the limb and allows a fixed connection, as can be seen in FIG. 3. Alternatively (not shown), the harness 20 can be constituted by any element capable of fixedly connecting the localization box 16 to the object 12.

さらに図3を参照すると、位置特定ボックス12は、推測航法システム22と、相対測位システム24とを備える。図示された例では、位置特定ボックス12と、携帯端末29(図2)、例えば多機能携帯端末、あるいは遠隔サーバ(不図示)などの外部装置との通信のための通信システム26、典型的には無線通信システムも備える。また、任意に、記憶モジュール28を備える。 Referring further to FIG. 3, the location box 12 includes a dead reckoning system 22 and a relative positioning system 24. In the illustrated example, the location box 12 also includes a communication system 26, typically a wireless communication system, for communication with an external device, such as a mobile terminal 29 (FIG. 2), e.g., a multifunction mobile terminal, or a remote server (not shown). It also optionally includes a storage module 28.

推測航法システム22は、推測航法システム22の動きを測定するためのモーションセンサ30と、測定された動きから、所定の固定座標系、例えば東-北-上(ENU)座標系における推測航法システム22の姿勢および位置を導出するための処理ユニット32とを備える。「固定座標系」とは、地上基準系において固定された座標系を意味する。 The dead reckoning system 22 comprises a motion sensor 30 for measuring the movement of the dead reckoning system 22, and a processing unit 32 for deriving from the measured movement the attitude and position of the dead reckoning system 22 in a predetermined fixed coordinate system, for example the East-North-Up (ENU) coordinate system. "Fixed coordinate system" means a coordinate system that is fixed in the ground reference system.

ここで説明する例では、推測航法システム22は、2次元座標系で動作するように構成され、所定の座標系の水平面における推測航法システム22の方位と、2つの位置座標のみを提供するように構成される。変形例(不図示)として、推測航法システム22は、3次元座標系で動作するように構成され、所定の座標系における推測航法システム22のロール角、ピッチ角、およびヨー角と、その3つの位置座標を提供するように構成されてもよい。当業者であれば、2次元の場合について示した例を3次元の場合に容易に置き換えることができるであろう。 In the example described here, the dead reckoning system 22 is configured to operate in a two-dimensional coordinate system and is configured to provide only the orientation of the dead reckoning system 22 in the horizontal plane of the given coordinate system and two position coordinates. Alternatively (not shown), the dead reckoning system 22 may be configured to operate in a three-dimensional coordinate system and is configured to provide the roll, pitch, and yaw angles of the dead reckoning system 22 in the given coordinate system and its three position coordinates. Those skilled in the art will be able to easily translate the examples shown for the two-dimensional case into the three-dimensional case.

モーションセンサ30は、ボックス16に固定された移動座標系を定義する3つの直交軸を有する系に従って推測航法システム22の角速度を測定する、すなわち、この移動座標系における角速度ベクトルの3つの成分を測定するためのジャイロメータ40を含む。したがって、ジャイロメータ40は、実際には、3つの軸のうちの1つに関連付けられた3つのジャイロメータのセット、特に3軸ジャイロメータ(すなわち、それぞれが角速度ベクトルの3つの成分のうちの1つを測定することができる)であり得ることが理解される。 The motion sensor 30 includes a gyrometer 40 for measuring the angular velocity of the dead reckoning system 22 according to a system having three orthogonal axes defining a moving coordinate system fixed to the box 16, i.e., for measuring the three components of an angular velocity vector in this moving coordinate system. It will therefore be understood that the gyrometer 40 may in fact be a set of three gyrometers associated with one of the three axes, in particular a three-axis gyrometer (i.e., each capable of measuring one of the three components of the angular velocity vector).

また、モーションセンサ30は、推測航法システム22の線速度、すなわち、その動きの線速度を取得するための取得部42を含む。この取得部42は、線速度を直接または間接的に取得することが可能であり、したがって、様々なタイプのものを使用することができる。 The motion sensor 30 also includes an acquisition unit 42 for acquiring the linear velocity of the dead reckoning system 22, i.e., the linear velocity of its movement. This acquisition unit 42 can acquire the linear velocity directly or indirectly, and therefore various types can be used.

例えば、取得部42は、1つ以上の加速度計(不図示)から構成することができる。これらの加速度計は、有利には、ジャイロメータ40と同じ3つの直交軸を有する系に従って、3軸に配置される。これらは、センサ30に加えられる重力以外の外力に敏感であり、特定の加速度を測定することができる。線速度は、この加速度の時間積分によって求められる。 For example, the acquisition unit 42 can consist of one or more accelerometers (not shown). These accelerometers are advantageously arranged in three axes according to the same system with three orthogonal axes as the gyrometer 40. They are sensitive to external forces other than gravity applied to the sensor 30 and can measure a specific acceleration. The linear velocity is determined by integrating this acceleration with time.

変形例として、対象物12が車輪付き車両である場合、取得部42は、車両の車輪、例えば2つの後輪に対応する少なくとも2つの走行距離計で構成することができる。走行距離計とは、車輪の回転数をカウントすることによって車輪の速度を測定できる装置(「レブカウンタ」)を意味する。一般に、走行距離計は、車輪に固定された部品(例えば磁石)を有し、この固定部品(「トップ」と呼ばれる)の各通過を検出することにより、単位時間当たりの回転数(回転周波数)をカウントする。他の技術として、例えば、車輪上のマークを光学的に検出する方法や、車輪などの金属物体の回転を検出する、仏国特許出願公開第2939514号明細書の磁力計などが知られている。ここで、車輪の「速度」はスカラー、すなわち(横滑りがないと仮定した場合の)地上基準系における車輪の速度のノルムである。車輪の半径がわかっていれば、回転周波数を測定することで速度ノルムを推定することができる。 Alternatively, if the object 12 is a wheeled vehicle, the acquisition unit 42 can consist of at least two odometers corresponding to the wheels of the vehicle, for example the two rear wheels. An odometer is a device ("rev counter") that can measure the wheel speed by counting the number of wheel revolutions. Typically, an odometer has a component (e.g., a magnet) fixed to the wheel, and counts the number of revolutions per unit time (rotation frequency) by detecting each passing of this component (called the "top"). Other techniques are known, such as optical detection of marks on the wheel or magnetometers, such as those described in French Patent Application Publication No. 2939514, that detect the rotation of a metal object such as a wheel. Here, the "speed" of the wheel is a scalar, i.e., the norm of the wheel's speed in the ground reference frame (assuming no skid). If the radius of the wheel is known, the speed norm can be estimated by measuring the rotation frequency.

任意に、モーションセンサ30は、例えば国際公開第2017/060660号に記載されているように、歩行者12の足が地面に着いたときを検出するためのストライド検出器(不図示)を含んでいてもよい。 Optionally, the motion sensor 30 may include a stride detector (not shown) for detecting when the feet of the walker 12 touch the ground, as described, for example, in WO 2017/060660.

図示された例では、処理ユニット32は、DSP(Digital Signal Processor)やマイクロコントローラなどのプログラマブルマシンによって構成される。これは、プロセッサまたはCPU(Central Processing Unit)44、RAM(Random Access Memory)および/またはROM(Read Only Memory)などのメモリ46から構成される。プロセッサ44は、メモリ46にロードされた命令を実行するように構成される。推測航法システム22に電源が投入されると、プロセッサ44は、メモリ46から命令を読み出して実行することができる。これらの命令は、例えば国際公開第2017/060660号や仏国特許出願公開第2939514号明細書に記載された方法を実施することで、プロセッサ44に所定の固定座標系における推測航法システム22の方位および位置を計算させるコンピュータプログラムを形成する。 In the illustrated example, the processing unit 32 is constituted by a programmable machine such as a DSP (Digital Signal Processor) or a microcontroller. It comprises a processor or CPU (Central Processing Unit) 44 and a memory 46, such as a RAM (Random Access Memory) and/or a ROM (Read Only Memory). The processor 44 is configured to execute instructions loaded into the memory 46. When the dead reckoning system 22 is powered on, the processor 44 can read and execute instructions from the memory 46. These instructions form a computer program that causes the processor 44 to calculate the orientation and position of the dead reckoning system 22 in a predetermined fixed coordinate system, for example by implementing the methods described in WO 2017/060660 and FR 2 939 514.

変形例(不図示)として、処理ユニット32は、FPGA(Field-Programmable Gate Array)やASIC(Application-Specific Integrated Circuit)などの専用マシンまたはコンポーネントによって構成することができる。 In a variant (not shown), the processing unit 32 can be formed by a dedicated machine or component, such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or an ASIC (Application-Specific Integrated Circuit).

また、処理ユニット32は、所定の固定座標系における推測航法システム22の方位と位置の計算に必要な情報を一時的に記憶するためのバッファメモリ49を備える。 The processing unit 32 also includes a buffer memory 49 for temporarily storing information necessary to calculate the orientation and position of the dead reckoning system 22 in a predetermined fixed coordinate system.

任意に、推測航法システム22は、ボックス16とリンクされた、すなわち、地上基準系におけるボックス16の動きと実質的に同一の動きを有する、互いに空間的に離間した磁力計48のネットワークを備える。各磁力計48は、3軸に沿って磁場を測定できる3軸磁力計である。この目的のため、各磁力計48は、典型的に、互いに実質的に垂直な軸に沿って配向された3つの単軸磁力計(不図示)によって構成される。これらの軸は、ジャイロメータ40の3つの直交軸を有する系の軸と同じであることが好ましい。 Optionally, the dead reckoning system 22 comprises a network of spatially spaced magnetometers 48 linked to the box 16, i.e., having a motion substantially identical to the motion of the box 16 in the ground reference frame. Each magnetometer 48 is a three-axis magnetometer capable of measuring magnetic fields along three axes. To this end, each magnetometer 48 typically comprises three single-axis magnetometers (not shown) oriented along axes that are substantially perpendicular to one another. These axes are preferably the same as the axes of the three orthogonal axes of the gyrometer 40.

磁力計48のネットワークは、その特殊な形状により、磁力計48の各測定時刻において、測定された磁場の空間勾配、特に、ボックス16にリンクされた移動座標系の各軸に沿ったこの勾配の係数を求めることが可能である。勾配の各係数は、例えば、最小二乗法またはメディアンフィルタ型の最適化方法と組み合わせて、あるいは、マクスウェル方程式によって記述される磁場の固有特性と組み合わせて、磁力計48による磁場のベクトル測定値を用いた方法によって求めることができる。しかしながら、磁場の空間勾配の係数を計算するために適合された他の従来の方法も使用することもできる。 Due to its special geometry, the network of magnetometers 48 is able to determine, at each measurement time of the magnetometers 48, the spatial gradient of the measured magnetic field, in particular the coefficients of this gradient along each axis of the moving coordinate system linked to box 16. The gradient coefficients can be determined, for example, by a method using the vector measurements of the magnetic field by the magnetometers 48 in combination with an optimization method of the least squares or median filter type, or in combination with the intrinsic properties of the magnetic field described by Maxwell's equations. However, other conventional methods adapted to calculate the coefficients of the spatial gradient of the magnetic field can also be used.

また、処理ユニット32は、典型的に、欧州特許出願公開2541199号明細書に記載された方法を実施することで、推測航法システム22の速度の決定を調整するように構成される。 The processing unit 32 is also typically configured to adjust the velocity determination of the dead reckoning system 22 by implementing the method described in EP 2 541 199 A1.

推測航法システム22は、典型的に、移動距離に関して数パーセント、例えば1~3%のオーダーの精度を有し、方位ドリフトに関して毎時数十度、例えば毎時30~80度のオーダーの精度を有する。 The dead reckoning system 22 typically has an accuracy of a few percent, e.g., 1-3%, for distance traveled, and an accuracy of tens of degrees per hour, e.g., 30-80 degrees per hour, for heading drift.

相対測位システム24は、所定の固定座標系における位置が既知の基準系に対する、推測航法システム22に固定された点の相対位置を特定し、そこから所定の固定座標系における推測航法システム22の位置を導出することが可能である。この目的のため、相対測位システム24は、基準系に対する固定点の位置決めを可能にするパラメータを測定するのに適したセンサ50と、このパラメータから所定の固定座標系における推測航法システム22の位置を導出するための処理ユニット52とを備える。 The relative positioning system 24 is capable of determining the relative position of a point fixed to the dead reckoning system 22 with respect to a reference system whose position in a predetermined fixed coordinate system is known, and of deriving therefrom the position of the dead reckoning system 22 in the predetermined fixed coordinate system. For this purpose, the relative positioning system 24 comprises a sensor 50 suitable for measuring parameters that enable the positioning of the fixed point with respect to the reference system, and a processing unit 52 for deriving from these parameters the position of the dead reckoning system 22 in the predetermined fixed coordinate system.

好ましくは、相対測位システム24は、多辺測位システム、特に近接多辺測位システムによって構成される。さらに、インフラストラクチャ18は、アクセスポイント19において、それぞれ所定の固定座標系において既知の位置を有し、相対測位システム24が通信するように構成された少なくとも3つのビーコン54(図2)(または「アンカー」)を備える。この目的のため、センサ50は、典型的に、ビーコン54と通信し、例えば、双方向測距(TWR)距離を測定することによって、各ビーコン54との距離を推測することができる無線通信システムによって構成される。 Preferably, the relative positioning system 24 is constituted by a multilateral positioning system, in particular a proximity multilateral positioning system. Furthermore, the infrastructure 18 comprises at least three beacons 54 (FIG. 2) (or "anchors") at the access points 19, each having a known position in a predetermined fixed coordinate system, with which the relative positioning system 24 is configured to communicate. To this end, the sensor 50 is typically constituted by a wireless communication system capable of communicating with the beacons 54 and estimating the distance to each beacon 54, for example by measuring two-way ranging (TWR) distances.

好ましくは、センサ50は、ビーコン54と通信し、超広帯域(UWB)プロトコルを介してビーコン54との距離を測定することができる超広帯域テレメトリ装置によって構成される。これにより、数十センチメートル、例えば20cm~1mのオーダーの位置測定精度が可能になる。当業者に知られているように、超広帯域プロトコルは、広い周波数スペクトルにわたる非常に短いパルス(ナノ秒オーダー)の送信に基づく無線通信プロトコルである。そのため、使用するチャネルに応じて0.5~9.5GHz(中心周波数)の広い帯域幅(500~1,350MHz)の通信が可能である。変形例として、センサ50は、BluetoothプロトコルまたはWi-Fiプロトコルを介してビーコン54と通信することができる。 Preferably, the sensor 50 comprises an ultra-wideband telemetry device capable of communicating with the beacon 54 and measuring the distance to the beacon 54 via an ultra-wideband (UWB) protocol. This allows for position measurement accuracy on the order of tens of centimeters, e.g., 20 cm to 1 m. As known to those skilled in the art, the UWB protocol is a wireless communication protocol based on the transmission of very short pulses (on the order of nanoseconds) across a wide frequency spectrum. This allows for communication over a wide bandwidth (500-1,350 MHz) with a center frequency of 0.5-9.5 GHz, depending on the channel used. Alternatively, the sensor 50 can communicate with the beacon 54 via a Bluetooth protocol or a Wi-Fi protocol.

変形例として、多辺測位システムはGNSSシステムによって構成することができる。 As a variant, the multilateral positioning system can be constituted by a GNSS system.

さらに、処理ユニット52は、距離測定値およびビーコン54の既知の位置から、所定の固定座標系におけるセンサ50の相対位置を、典型的には多辺測位または最適化によって導出し、この位置と、推測航法システム22に対するセンサ50の位置から、所定の固定座標系における推測航法システム22の位置を導出するように構成される。 Furthermore, the processing unit 52 is configured to derive the relative position of the sensor 50 in a predetermined fixed coordinate system from the distance measurements and the known position of the beacon 54, typically by multilateral positioning or optimization, and to derive the position of the dead reckoning system 22 in the predetermined fixed coordinate system from this position and the position of the sensor 50 relative to the dead reckoning system 22.

別の実施形態(不図示)によれば、相対測位システム24は、多角測位システムによって構成される。センサ50は、所定の固定座標系において既知の位置をそれぞれ有する2つのビーコンの観測方向間の少なくとも1つの角度を測定することができる。さらに、処理ユニット52は、角度測定値およびビーコン54の既知の位置から、所定の固定座標系におけるセンサ50の位置を、典型的には多角測位によって導出し、この位置と、推測航法システム22に対するセンサ50の位置から、所定の固定座標系における推測航法システム22の位置を導出するように構成される。 According to another embodiment (not shown), the relative positioning system 24 is constituted by a multi-angle positioning system. The sensor 50 is capable of measuring at least one angle between the observation directions of two beacons, each of which has a known position in a predetermined fixed coordinate system. The processing unit 52 is further configured to derive the position of the sensor 50 in the predetermined fixed coordinate system from the angle measurements and the known positions of the beacons 54, typically by multi-angle positioning, and to derive the position of the dead reckoning system 22 in the predetermined fixed coordinate system from this position and the position of the sensor 50 relative to the dead reckoning system 22.

さらに別の実施形態(不図示)によれば、相対測位システム24は、マップマッチングシステムによって構成される。センサ50は、環境のパラメータ、例えば、地形や磁場を測定することができ、処理ユニット52は、この測定値を、メモリに記憶されているパラメータのマップと照合し、これにより、所定の固定座標系におけるセンサ50の位置を導出することができる。 According to yet another embodiment (not shown), the relative positioning system 24 is implemented as a map-matching system. The sensor 50 can measure environmental parameters, such as terrain or magnetic fields, and the processing unit 52 can match these measurements with a map of parameters stored in memory, thereby deriving the position of the sensor 50 in a predetermined fixed coordinate system.

第4の実施形態(不図示)によれば、相対測位システム24は、目視測位システムによって構成される。センサ50は、画像処理システムと関連付けられたイメージャによって構成される。イメージャは、環境の画像を取得するように構成され、処理システムは、各画像において、所定の固定座標系において位置が既知である、ターゲットマーカーなどの特徴点を検出するように構成される。さらに、処理ユニット52は、特徴点に対するセンサの相対位置を導出し、この相対位置と、特徴点の既知の位置と、推測航法システム22に対するセンサ50の位置とから、所定の固定座標系における推測航法システム22の位置を導出するように構成される。 According to a fourth embodiment (not shown), the relative positioning system 24 is constituted by a visual positioning system. The sensor 50 is constituted by an imager associated with an image processing system. The imager is configured to acquire images of the environment, and the processing system is configured to detect, in each image, feature points, such as target markers, whose positions are known in a predetermined fixed coordinate system. The processing unit 52 is further configured to derive the relative position of the sensor with respect to the feature points, and to derive the position of the dead reckoning system 22 in the predetermined fixed coordinate system from this relative position, the known positions of the feature points, and the position of the sensor 50 relative to the dead reckoning system 22.

変形例(不図示)として、イメージャは固定されており(インフラストラクチャ18に設けられ)、特徴点(一般に、ターゲットマーカー)がボックス16に取り付けられていてもよい。さらなる変形例として、複数のターゲットがボックス16に取り付けられ、固定されたイメージャによって検出されるモーションキャプチャ構成を提供してもよい。 In a variant (not shown), the imager may be fixed (mounted on infrastructure 18) and feature points (typically target markers) may be attached to box 16. In a further variant, multiple targets may be attached to box 16, providing a motion capture configuration that is detected by the fixed imager.

図示された例では、処理ユニット52は、DSP(Digital Signal Processor)やマイクロコントローラなどのプログラマブルマシンによって構成される。これは、プロセッサまたはCPU(Central Processing Unit)56、RAM(Random Access Memory)および/またはROM(Read Only Memory)などのメモリ58から構成される。プロセッサ56は、メモリ58にロードされた命令を実行するように構成される。相対測位システム24に電源が投入されると、プロセッサ56は、メモリ58から命令を読み出して実行することができる。これらの命令は、センサ50によって測定されたパラメータから、プロセッサ56に所定の固定座標系における推測航法システム22の方位および位置を計算させるコンピュータプログラムを形成する。 In the illustrated example, the processing unit 52 is implemented by a programmable machine such as a DSP (Digital Signal Processor) or a microcontroller. It comprises a processor or CPU (Central Processing Unit) 56 and memory 58, such as RAM (Random Access Memory) and/or ROM (Read Only Memory). The processor 56 is configured to execute instructions loaded into the memory 58. When the relative positioning system 24 is powered on, the processor 56 can read and execute instructions from the memory 58. These instructions form a computer program that causes the processor 56 to calculate the orientation and position of the dead reckoning system 22 in a predetermined fixed coordinate system from parameters measured by the sensors 50.

変形例(不図示)として、処理ユニット52は、FPGA(Field-Programmable Gate Array)やASIC(Application-Specific Integrated Circuit)などの専用マシンまたはコンポーネントによって構成することができる。 In a variant (not shown), the processing unit 52 can be formed by a dedicated machine or component, such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or an ASIC (Application-Specific Integrated Circuit).

図示された例では、相対測位システム24の処理ユニット52は、推測航法システム22の処理ユニット32とは別個のものである。変形例(不図示)として、これらの処理ユニット32、52は統合されてもよい。 In the illustrated example, the processing unit 52 of the relative positioning system 24 is separate from the processing unit 32 of the dead reckoning system 22. Alternatively (not shown), these processing units 32, 52 may be integrated.

通信システム26は、(特に、一実施形態では携帯端末29と)例えばBluetoothやWi-Fiなどの近距離無線通信を行うように、および/または、長距離通信のためのモバイルネットワーク(UMTS/LTE/5Gなど)に接続するように構成される。変形例(不図示)として、通信システム26は、記憶モジュール28から別の記憶モジュール、例えば携帯端末29にデータを転送するための有線接続技術(USBなど)であってもよい。 The communication system 26 is configured to perform short-range wireless communication, e.g., Bluetooth or Wi-Fi, and/or to connect to a mobile network (e.g., UMTS/LTE/5G) for long-range communication (particularly with the mobile terminal 29 in one embodiment). Alternatively (not shown), the communication system 26 may be a wired connection technology (e.g., USB) for transferring data from the storage module 28 to another storage module, e.g., the mobile terminal 29.

例えば、通信システム26は、推測航法システム22によって計算された位置を携帯端末29に送信し、携帯端末29によってナビゲーションソフトウェアのインターフェースに位置が表示されるように構成される。 For example, the communication system 26 is configured to transmit the position calculated by the dead reckoning system 22 to the mobile device 29, which then displays the position on the interface of its navigation software.

上述の例では、推測航法システム22および相対測位システム24の処理ユニット32、52は、ボックス16に統合されている。変形例(不図示)として、これらの処理ユニット32、52の少なくとも一部は、例えば、携帯端末29内、インフラストラクチャ18内、および/または遠隔サーバ(不図示)内にあってもよい。換言すれば、推測航法システム22または相対測位システム24によって推測航法システム22の位置を計算するステップの少なくとも一部は、移動端末29、インフラストラクチャ18、および/または遠隔サーバによって実行されてもよい。さらに、通信システム26は、モーションセンサ30からのデータおよび/またはセンサ50からのデータを、モバイル端末29、インフラストラクチャ18、および/または遠隔サーバに送信するように構成されてもよい。有利には、通信システム26は、推測航法システム22または相対測位システム24によって計算された推測航法システム22の位置を、移動端末29、インフラストラクチャ18、および/または遠隔サーバから受信するようにさらに構成される。 In the above example, the processing units 32, 52 of the dead reckoning system 22 and the relative positioning system 24 are integrated in the box 16. As a variant (not shown), at least some of these processing units 32, 52 may be located, for example, in the mobile terminal 29, in the infrastructure 18, and/or in a remote server (not shown). In other words, at least some of the steps of calculating the position of the dead reckoning system 22 by the dead reckoning system 22 or the relative positioning system 24 may be performed by the mobile terminal 29, the infrastructure 18, and/or the remote server. Furthermore, the communication system 26 may be configured to transmit data from the motion sensor 30 and/or data from the sensor 50 to the mobile terminal 29, the infrastructure 18, and/or the remote server. Advantageously, the communication system 26 is further configured to receive the position of the dead reckoning system 22 calculated by the dead reckoning system 22 or the relative positioning system 24 from the mobile terminal 29, the infrastructure 18, and/or the remote server.

図1および図2に戻ると、インフラストラクチャ18は、上述のように、予め定義された空間14へのアクセスポイント19に配置された複数のビーコン54を備える。これらのビーコン54は、典型的に、図2に示されるポータル60のような、アクセスポイント19に配置されたポータル内に統合される。各ポータル60は、アクセスポイント19を通る歩行者12を多辺測位によって測位できるように、少なくとも3つのビーコン54を備える。 Returning to Figures 1 and 2, the infrastructure 18, as described above, comprises a plurality of beacons 54 positioned at access points 19 to the predefined space 14. These beacons 54 are typically integrated into portals positioned at the access points 19, such as the portal 60 shown in Figure 2. Each portal 60 comprises at least three beacons 54 so that pedestrians 12 passing through the access points 19 can be located by multilateral positioning.

インフラストラクチャ18は、例えば、恒久的な固定インフラストラクチャである。これは、特に、予め定義された空間14が産業現場であり、位置特定システム10が当該現場における技術者の移動を追跡することを目的としている場合に当てはまる。あるいは、インフラストラクチャ18は、一時的な固定インフラストラクチャであってもよい。これは、例えば、予め定義された空間14が介入現場、特に火災現場である場合に当てはまり、インフラストラクチャ18は、消防士が到着する前に、介入現場のアクセスポイントの1つに運ばれ、設置される。あるいは、インフラストラクチャ18は、移動式インフラストラクチャであってもよい。これは、典型的に、歩行者12の輸送に使用される車両(不図示)に搭載され、歩行者12の予め定義された空間14までの移動が追跡される。この車両は、それ自体が、所定の座標系におけるインフラストラクチャ18の位置計算が可能な位置姿勢システムを備えている。これは、例えば、予め定義された空間14が介入現場である場合、特に人質事件が発生した場合などに当てはまる。 The infrastructure 18 may be, for example, a permanent, fixed infrastructure. This is particularly true when the predefined space 14 is an industrial site and the localization system 10 is intended to track the movements of technicians within the site. Alternatively, the infrastructure 18 may be a temporary, fixed infrastructure. This is true, for example, when the predefined space 14 is an intervention site, in particular a fire site, and the infrastructure 18 is transported and installed at one of the intervention site's access points before the firefighters arrive. Alternatively, the infrastructure 18 may be a mobile infrastructure. This is typically mounted on a vehicle (not shown) used to transport the pedestrians 12, and the pedestrians 12's movements to the predefined space 14 are tracked. This vehicle itself is equipped with a position and orientation system capable of calculating the position of the infrastructure 18 in a predetermined coordinate system. This is true, for example, when the predefined space 14 is an intervention site, in particular in the event of a hostage situation.

次に、位置特定システム10、より詳細には処理ユニット32、52によって実施される方法100を、図4から図6を参照しながら説明する。 The method 100 implemented by the location system 10, and more particularly the processing units 32 and 52, will now be described with reference to Figures 4 to 6.

図4に示されるように、方法100は、推測航法システム22を起動する第1のステップ102から始まる。この第1のステップ102は、一般的に、ボックス16を装着した歩行者12がまだ予め定義された空間14の外にいる間に実施される。典型的には、ステップ102は、歩行者12がボックス16のボタン(不図示)を押すことによって開始される。相対測位システム24は、一般的に、ステップ102と同時に起動する。 As shown in FIG. 4, the method 100 begins with a first step 102 of activating the dead-reckoning system 22. This first step 102 is typically performed while the pedestrian 12 wearing the box 16 is still outside the predefined space 14. Typically, step 102 is initiated by the pedestrian 12 pressing a button (not shown) on the box 16. The relative positioning system 24 is typically activated simultaneously with step 102.

また、推測航法システム22は、上述の任意の固定座標系における歩行者12の方位ψ(t)を提供する。この任意の固定座標系は、水平2次元座標系であり、典型的には、所定の固定座標系の鉛直軸を中心とした角度θの回転と、水平ベクトルΔの並進とから構成される。したがって、任意の固定座標系は、所定の固定座標系と、鉛直軸を共通の軸として共有する。これは、起動時の姿勢に応じて、推測航法システム22によって任意に選択される。 The dead reckoning system 22 also provides the pedestrian 12's orientation ψ(t) in the aforementioned arbitrary fixed coordinate system. This arbitrary fixed coordinate system is a horizontal two-dimensional coordinate system, and is typically constructed by a rotation of an angle θ around the vertical axis of the predetermined fixed coordinate system and a translation of a horizontal vector Δ. Therefore, the arbitrary fixed coordinate system shares the vertical axis as a common axis with the predetermined fixed coordinate system. This is selected arbitrarily by the dead reckoning system 22 depending on the attitude at the time of startup.

ステップ102の後、相対測位システム24により所定の固定座標系における推測航法システム22の位置を評価できるか否かを判定するステップ104が行われる。判定が肯定的な場合、すなわち、典型的には、ボックス16がインフラストラクチャ18のビーコン54の範囲内にある場合、ステップ104の後に、推測航法システム22の位置を再調整するステップ106と、推測航法システム22の方位を再調整するステップ107が続く。判定が否定的な場合、すなわち、典型的には、ボックス16がインフラストラクチャ18のビーコン54の範囲外にある場合、ステップ104は、時間経過後に繰り返される。 Step 102 is followed by step 104, which determines whether the relative positioning system 24 can estimate the position of the dead-reckoning system 22 in a predetermined fixed coordinate system. If the determination is positive, i.e., typically if the box 16 is within range of a beacon 54 of the infrastructure 18, step 104 is followed by step 106, which readjusts the position of the dead-reckoning system 22, and step 107, which readjusts the orientation of the dead-reckoning system 22. If the determination is negative, i.e., typically if the box 16 is out of range of a beacon 54 of the infrastructure 18, step 104 is repeated after a period of time has elapsed.

図5を参照すると、方位再調整107は、ボックス16がインフラストラクチャ18のビーコン54の範囲内にある間、歩行者12が移動区間中に移動軌跡に沿って移動110することから始まる。 Referring to FIG. 5, the orientation readjustment 107 begins with the pedestrian 12 moving 110 along the movement trajectory during a movement segment while the box 16 is within range of a beacon 54 of the infrastructure 18.

移動110の間、方位再調整107では、移動区間に含まれる複数の評価時刻iについて、相対測位システム24により、各評価時刻iの所定の固定座標系における歩行者12の位置u(i)の評価112が行われる。評価112の後、推測航法システム22が評価位置u(i)を受信114する。 During the movement 110, in the orientation readjustment 107, for a plurality of evaluation times i k included in the movement section, the relative positioning system 24 estimates 112 the position u(i k ) of the pedestrian 12 in a predetermined fixed coordinate system at each evaluation time i k . After the estimation 112, the dead reckoning system 22 receives 114 the estimated position u(i k ).

並行して、方位再調整107では、移動区間に含まれる複数の推定時刻τについて、推測航法システム22により、各推定時刻τの任意の固定座標系における歩行者12の位置v(τ)の推定116が行われる。 In parallel, in the orientation readjustment 107, for a plurality of estimated times τ k included in the movement section, the dead reckoning system 22 estimates 116 the position v(τ k ) of the pedestrian 12 in an arbitrary fixed coordinate system at each estimated time τ k .

受信ステップ114と推定ステップ116の後、推測航法システム22による評価位置u(i)と推定位置v(τ)をマッチングさせるステップ118が行われる。再調整ステップ107は、推定位置と同期した評価位置の使用に基づいている。しかしながら、これら2種類の位置は異なる起源から来たものであり、一般に評価時刻iは推定時刻τとは異なっている。したがって、評価位置u(i)と推定位置v(τ)のマッチングが必要となる。このマッチングは、複数の決定時刻tについて、各決定時刻tにおける評価位置u(t)と推定位置v(t)とのペアができるように、評価位置u(i)と推定位置v(τ)を関連付けて同期させることを目的とする。したがって、このマッチングは、評価時刻iにおける評価位置u(i)の集合{uiおよび推定時刻τにおける推定位置v(τ)の集合{v(τ)}から、
・決定時刻tにおける評価位置u(t)の集合{u(t)}および、
・決定時刻tにおける推定位置v(t)の集合{v(t)}を導出することからなる。
After the receiving step 114 and the estimating step 116, a step 118 is performed in which the estimated position u( ik ) and the estimated position v( tk ) by the dead reckoning system 22 are matched. The readjusting step 107 is based on the use of estimated positions synchronized with the estimated positions. However, these two types of positions come from different sources, and the estimated time ik is generally different from the estimated time tk . Therefore, matching of the estimated positions u( ik ) and the estimated positions v( tk ) is necessary. This matching aims to associate and synchronize the estimated positions u( ik ) and v( tk ) so that, for multiple determination times tk , there is a pair of estimated positions u( tk ) and estimated positions v( tk ) at each determination time tk. Therefore, this matching is performed by finding the following from a set {ui k } k of evaluation positions u(i k ) at evaluation time i k and a set {v(τ k )} k of estimated positions v(τ k ) at estimation time τ k :
A set {u(t k )} k of evaluation positions u(t k ) at decision time t k , and
It consists in deriving a set {v(t k )} k of estimated positions v(t k ) at decision time t k .

このため、マッチングは、例えば、
・評価時刻iにおける評価位置u(i)の集合{u(i)}および、
・推定時刻τにおける推定位置v(τ)の集合{v(τ)}のうち、少なくとも1つの集合または部分集合を補間することを含む。
Therefore, matching can be done, for example,
A set {u( ik )} k of evaluation positions u( ik ) at evaluation time i k , and
Interpolating at least one set or subset of the set {v(τ k )} k of estimated positions v(τ k ) at estimated times τ k .

この補間は、好ましくは時間スプラインを使用する。補間に用いるスプラインは少なくとも2回微分可能であることが好ましい。特に、スプライン表現により、軌跡の連続性を強制することが可能になる。また、スプライン表現により、最小化すべき基準の勾配に基づく方法を用いて、関連する様々なパラメータ、特に時間同期パラメータを最適化することが可能となる。変形例として、例えば、歩行者12が移動する軌跡の離散表現など、別のアプローチを使用して補間を行うこともできる。 This interpolation preferably uses time splines. The splines used for interpolation are preferably at least twice differentiable. In particular, the spline representation makes it possible to enforce continuity of the trajectory. It also makes it possible to optimize the various relevant parameters, in particular the time synchronization parameters, using methods based on the gradient of the criterion to be minimized. Alternatively, the interpolation can be performed using other approaches, such as, for example, a discrete representation of the trajectory traveled by the pedestrian 12.

好ましくは、推定位置の集合{v(τ)}のみが補間され、決定時刻tは評価時刻iに等しくなるように選択される(t=i)。そのため、決定時刻tにおける評価位置u(t)の集合{u(t)}は、評価時刻iにおける評価位置u(i)の集合{u(i)}とマージされる。この場合、推測航法システム22による評価時刻iにおける評価位置u(i)の受信114は、推測航法システム22によって決定時刻tにおける歩行者12の評価位置u(t)を取得するステップを構成する。 Preferably, only the set of estimated positions {v( τk )} k is interpolated, and the decision time tk is selected to be equal to the evaluation time ik ( tk = ik ). Thus, the set of evaluated positions u( tk ) {u( tk )} k at the decision time tk is merged with the set of evaluated positions u( ik ) {u( ik )} k at the evaluation time ik . In this case, receiving 114 the evaluated position u( ik ) at the evaluation time ik by the dead reckoning system 22 constitutes the step of obtaining the evaluated position u( tk ) of the pedestrian 12 at the decision time tk by the dead reckoning system 22.

変形例として、評価位置の集合{u(t)}のみが補間され、決定時刻tは推定時刻τに等しくなるように選択されてもよい(t=τ)。この場合、マッチング118は、推測航法システム22によって決定時刻tにおける歩行者12の評価位置u(t)を取得するステップを構成する。 Alternatively, only the set of evaluation positions {u(t k )} k may be interpolated, and the decision time t k may be chosen to be equal to the estimated time τ k (t kk ). In this case, matching 118 comprises obtaining, by the dead reckoning system 22, the estimated position u(t k ) of the pedestrian 12 at the decision time t k .

評価時刻iが評価時刻τに対応する場合、マッチング118は、評価位置u(i)と推定位置v(τ)を同じ時刻i、τに関連付けることに限定され、これが決定時刻tになることに注意されたい。 Note that if evaluation time i k corresponds to evaluation time τ k , then matching 118 is limited to associating the evaluation position u(i k ) and the estimated position v(τ k ) with the same time i k , τ k , which becomes the decision time t k .

マッチング118の後、マッチングされた位置u(t)、v(t)のペアがバッファメモリ49に追加120され、バッファメモリ49のクリーニング122が行われる。クリーニング122では、バッファメモリ49から、移動区間内にない決定時刻tに関連付けられた位置u(t)、v(t)のペアが削除される。移動区間は、ここでは、直近の評価時刻iまたは推定時刻τの日付で終了する、所定の時間のスライディングタイムウィンドウとして理解される。 After matching 118, the matched pairs of positions u( tk ), v( tk ) are added 120 to a buffer memory 49, and the buffer memory 49 is cleaned 122. In the cleaning 122, pairs of positions u( tk ), v( tk ) associated with a determination time tk that is not within the movement interval are deleted from the buffer memory 49. The movement interval is understood here as a sliding time window of a predetermined duration that ends on the date of the most recent evaluation time ik or estimation time τk .

ステップ120、122の後、方位再調整パラメータθを導出するステップ124が行われる。方位再調整パラメータθは、ここでは、所定の座標系の軸(この例では鉛直軸)を中心とした回転による方位の修正のパラメータ、特に角度によって構成される。また、方位再調整107は、ステップ124と並行して、他の方位再調整パラメータ、例えば軌道の角度変化の偏りを修正するパラメータを導出する他のステップ(不図示)を含んでいてもよい。 After steps 120 and 122, step 124 is performed to derive an orientation readjustment parameter θ. Here, the orientation readjustment parameter θ is constituted by a parameter, in particular an angle, of the orientation correction due to rotation around an axis of a predetermined coordinate system (in this example, the vertical axis). Furthermore, orientation readjustment 107 may include, in parallel with step 124, another step (not shown) to derive another orientation readjustment parameter, for example a parameter for correcting the deviation of the angular change of the orbit.

図6を参照すると、ステップ124は、バッファメモリ49に含まれる全てのポイント、すなわち位置u(t)、v(t)の全てのペアを用いて、方位再調整パラメータθの第1の候補値θを計算する第1のサブステップ130を含む。この第1の候補値θは、バッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)のペアに対応するN個の決定時刻tの評価位置u(t)と、方位再調整パラメータθおよび位置再調整パラメータΔによって補正された上記N個の決定時刻tの推定位置v(t)とを比較するコスト関数を最小化することで計算される。このコスト関数は、特に、評価位置{uに以下の幾何学的変換を適用した後の、評価位置{uと推定位置{vとの間の平均幾何偏差を表す。
・所定の座標系の軸(ここでは鉛直軸)を中心とした、方位再調整パラメータθに等しい角度の回転、および
・上記軸に直交する方向における、位置再調整パラメータΔに等しいベクトルの並進。
6, step 124 includes a first sub-step 130 of calculating a first candidate value θ1 for the orientation readjustment parameter θ using all points, i.e., all pairs of positions u( tk ), v( tk ), contained in buffer memory 49. This first candidate value θ1 is calculated by minimizing a cost function that compares evaluated positions u( tk ) at N determination times tk corresponding to pairs of positions u( tk ), v( tk ) contained in buffer memory 49 with estimated positions v( tk ) at said N determination times tk corrected by the orientation readjustment parameter θ and the position readjustment parameter Δ. This cost function represents, in particular, the average geometric deviation between the evaluated positions { uk } k and the estimated positions { vk } k after applying the following geometric transformation to the evaluated positions { uk } k :
a rotation about an axis of a given coordinate system (here the vertical axis) by an angle equal to the reorientation parameter θ, and a vector translation equal to the reorientation parameter Δ in a direction perpendicular to said axis.

式中、{uは、決定時刻における評価位置の集合である。
{vは、決定時刻における推定位置の集合である。
{tは、決定時刻の集合である。
Nは、バッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)のペアの数である。
θは、方位再調整パラメータである。
R(θ)は、方位再調整パラメータの適用による姿勢の修正を表す回転行列である。
Δは、位置再調整パラメータである。
where {u k } k is the set of evaluation positions at the decision time.
{v k } k is the set of estimated positions at the decision time.
{t k } k is the set of decision times.
N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 .
θ is the reorientation parameter.
R(θ) is a rotation matrix that represents the attitude modification due to application of the reorientation parameters.
Δ is the repositioning parameter.

したがって、第1の候補値θは、以下のようになる。
式中、u(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の評価位置の、所定の固定座標系の第1の軸に沿った第1の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の評価位置の、所定の固定座標系の第2の軸に沿った第2の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の推定位置の、任意の固定座標系の第1の軸に沿った第1の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の推定位置の、任意の固定座標系の第2の軸に沿った第2の位置座標である。
Nは、バッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)のペアの数である。
Therefore, the first candidate value θ 1 is as follows:
where u 1 (t k ) is a first position coordinate along a first axis of a predetermined fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
u 2 (t k ) is a second position coordinate along a second axis of the predetermined fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
v 1 (t k ) is a first position coordinate along a first axis of an arbitrary fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
v 2 (t k ) is a second position coordinate along a second axis of an arbitrary fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 .

このサブステップ130の後に、第1の候補値θに関連する第1の精度値σθ1を評価するサブステップ132が続く。第1の精度値σθ1は、例えば、推定位置{vおよび評価位置{uの不確実性σ、σの関数である。これは、典型的には、第1の候補値θの標準偏差からなり、以下の式によって与えられる。
式中、{uは、決定時刻における評価位置の集合である。
{vは、決定時刻における推定位置の集合である。
{tは、決定時刻の集合である。
σ は、相対測位システム24による評価位置の各座標に影響するランダム誤差の分散である。
σ は、推測航法システム22による推定位置の各座標に影響するランダム誤差の共分散である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の評価位置の、所定の固定座標系の第1の軸に沿った第1の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の評価位置の、所定の固定座標系の第2の軸に沿った第2の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の推定位置の、任意の固定座標系の第1の軸に沿った第1の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の推定位置の、任意の固定座標系の第2の軸に沿った第2の位置座標である。
Nは、バッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)のペアの数である。
This sub-step 130 is followed by a sub-step 132 of evaluating a first accuracy value σ θ1 associated with the first candidate value θ 1. The first accuracy value σ θ1 is, for example, a function of the uncertainties σ v , σ u of the estimated position {v k } k and the evaluated position {u k } k . It typically consists of the standard deviation of the first candidate value θ 1 and is given by the following formula:
where {u k } k is the set of evaluation positions at the decision time.
{v k } k is the set of estimated positions at the decision time.
{t k } k is the set of decision times.
σ u 2 is the variance of the random error affecting each coordinate of the position estimated by the relative positioning system 24 .
σ v 2 is the covariance of the random error affecting each coordinate of the position estimated by the dead reckoning system 22 .
u 1 (t k ) is a first position coordinate along a first axis of a predetermined fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
u 2 (t k ) is a second position coordinate along a second axis of the predetermined fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
v 1 (t k ) is a first position coordinate along a first axis of an arbitrary fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
v 2 (t k ) is a second position coordinate along a second axis of an arbitrary fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 .

変形例として、第1の精度値σθ1は、評価位置の集合{uと、第1の候補値θを有する方位再調整パラメータθによって補正された、関連する推定位置の集合{vとの間に観測される平均偏差の関数であってもよい。これは、例えば以下の式で与えられる。

式中、Nは、バッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)のペアの数である。
{uは、決定時刻における評価位置の集合である。
{vは、決定時刻における推定位置の集合である。
θは、第1の候補値θに割り当てられた方位再調整パラメータである。
R(θ)は、方位再調整パラメータの適用による姿勢の修正を表す回転行列である。
Alternatively, the first accuracy value σ θ1 may be a function of the mean deviation observed between the set of evaluation positions {u k } k and the associated set of estimated positions {v k } k corrected by an orientation realignment parameter θ having a first candidate value θ 1 , as given for example by the following equation:

where N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 .
{u k } k is the set of evaluation positions at the decision time.
{v k } k is the set of estimated positions at the decision time.
θ 1 is the reorientation parameter assigned to the first candidate value θ 1 .
R(θ 1 ) is a rotation matrix that represents the pose modification due to application of the reorientation parameters.

変形例として、第1の精度値σθ1は、推定位置{vおよび評価位置{uの不確実性σ、σの関数、ならびに、評価位置の集合{uと、第1の候補値θを有する方位再調整パラメータθによって補正された、関連する推定位置の集合{vとの間に観測される平均偏差の関数の組み合わせであってもよい。 Alternatively, the first accuracy value σ θ1 may be a combination of functions of the uncertainties σ v , σ u of the estimated positions { v k } k and the evaluated positions {u k } k , and a function of the mean deviation observed between the set of evaluated positions {u k } k and the associated set of estimated positions {v k } k corrected by an orientation readjustment parameter θ having a first candidate value θ 1 .

導出ステップ124は、サブステップ130、132と並行して、バッファメモリ49に含まれる最も古いポイントを用いずに、すなわち最も古い決定時刻tに関連する位置u(t)、v(t)のペアを除いたバッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)の全てのペアを用いて、方位再調整パラメータθの第2の候補値θを計算するサブステップ134をさらに含む。この第2の候補値θは、バッファメモリ49に含まれる直近の位置u(t)、v(t)のペアに対応するN-1個の決定時刻tの評価位置u(t)と、方位再調整パラメータθおよび位置再調整パラメータΔによって補正された上記N-1個の決定時刻tの推定位置v(t)とを比較するコスト関数を最小化することで計算される。このコスト関数は、特に、評価位置{uに以下の幾何学的変換を適用した後の、評価位置{uと推定位置{vとの間の平均幾何偏差を表す。
・所定の座標系の軸(ここでは鉛直軸)を中心とした、方位再調整パラメータθに等しい角度の回転、および、
・上記軸に直交する方向における、位置再調整パラメータΔに等しいベクトルの並進。
The derivation step 124 further comprises, in parallel with the sub-steps 130 and 132, a sub- step 134 of calculating a second candidate value θ2 of the orientation readjustment parameter θ without using the oldest point contained in the buffer memory 49, i.e. using all pairs of positions u( tk ), v( tk ) contained in the buffer memory 49 except for the pair of positions u(tk), v(tk ) associated with the oldest determination time t1. This second candidate value θ2 is calculated by minimizing a cost function comparing evaluated positions u( tk ) for the N-1 determination times tk corresponding to the most recent pairs of positions u( tk ), v( tk ) contained in the buffer memory 49 with estimated positions v( tk ) for said N-1 determination times tk corrected by the orientation readjustment parameter θ and the position readjustment parameter Δ. This cost function represents, in particular, the average geometric deviation between the evaluation position {u k } k and the estimated position {v k } k after applying the following geometric transformation to the evaluation position {u k } k :
a rotation about an axis of a given coordinate system (here the vertical axis) by an angle equal to the reorientation parameter θ, and
A vector translation equal to the repositioning parameter Δ in a direction perpendicular to the above axes.

式中、{uは、決定時刻における評価位置の集合である。
{vは、決定時刻における推定位置の集合である。
{tは、決定時刻の集合である。
Nは、バッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)のペアの数である。
θは、方位再調整パラメータである。
R(θ)は、方位再調整パラメータの適用による姿勢の修正を表す回転行列である。
Δは、位置再調整パラメータである。
where {u k } k is the set of evaluation positions at the decision time.
{v k } k is the set of estimated positions at the decision time.
{t k } k is the set of decision times.
N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 .
θ is the reorientation parameter.
R(θ) is a rotation matrix that represents the attitude modification due to application of the reorientation parameters.
Δ is the repositioning parameter.

したがって、第2の候補値θは、以下のようになる。
式中、u(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の評価位置の、所定の固定座標系の第1の軸に沿った第1の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の評価位置の、所定の固定座標系の第2の軸に沿った第2の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の推定位置の、任意の固定座標系の第1の軸に沿った第1の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の推定位置の、任意の固定座標系の第2の軸に沿った第2の位置座標である。
Nは、バッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)のペアの数である。
Therefore, the second candidate value θ 2 is as follows:
where u 1 (t k ) is a first position coordinate along a first axis of a predetermined fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
u 2 (t k ) is a second position coordinate along a second axis of the predetermined fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
v 1 (t k ) is a first position coordinate along a first axis of an arbitrary fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
v 2 (t k ) is a second position coordinate along a second axis of an arbitrary fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 .

このサブステップ134の後に、第2の候補値θに関連する第2の精度値σθ2を評価するサブステップ136が続く。第2の精度値σθ2は、例えば、推定位置{vおよび評価位置{uの不確実性σ、σの関数である。これは、典型的には、第2の候補値θの標準偏差からなり、以下の式によって与えられる。
式中、{uは、決定時刻における評価位置の集合である。
{vは、決定時刻における推定位置の集合である。
{tは、決定時刻の集合である。
σ は、相対測位システム24による評価位置の各座標に影響するランダム誤差の共分散である。
σ は、推測航法システム22による推定位置の各座標に影響するランダム誤差の共分散である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の評価位置の、所定の固定座標系の第1の軸に沿った第1の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の評価位置の、所定の固定座標系の第2の軸に沿った第2の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の推定位置の、任意の固定座標系の第1の軸に沿った第1の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の推定位置の、任意の固定座標系の第2の軸に沿った第2の位置座標である。
Nは、バッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)のペアの数である。
This sub-step 134 is followed by a sub-step 136 of evaluating a second accuracy value σ θ2 associated with the second candidate value θ 2. The second accuracy value σ θ2 is, for example, a function of the uncertainties σ v , σ u of the estimated position {v k } k and the evaluated position {u k } k . It typically consists of the standard deviation of the second candidate value θ 2 and is given by the following formula:
where {u k } k is the set of evaluation positions at the decision time.
{v k } k is the set of estimated positions at the decision time.
{t k } k is the set of decision times.
σ u 2 is the covariance of the random error affecting each coordinate of the estimated position by the relative positioning system 24 .
σ v 2 is the covariance of the random error affecting each coordinate of the position estimated by the dead reckoning system 22 .
u 1 (t k ) is a first position coordinate along a first axis of a predetermined fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
u 2 (t k ) is a second position coordinate along a second axis of the predetermined fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
v 1 (t k ) is a first position coordinate along a first axis of an arbitrary fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
v 2 (t k ) is a second position coordinate along a second axis of an arbitrary fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 .

変形例として、第2の精度値σθ2は、評価位置の集合{uと、第2の候補値θを有する方位再調整パラメータθによって補正された、関連する推定位置の集合{vとの間に観測される平均偏差の関数であってもよい。これは、例えば以下の式で与えられる。

式中、Nは、バッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)のペアの数である。
{uは、決定時刻における評価位置の集合である。
{vは、決定時刻における推定位置の集合である。
θは、第2の候補値θに割り当てられた方位再調整パラメータである。
R(θ)は、方位再調整パラメータの適用による姿勢の修正を表す回転行列である。
Alternatively, the second accuracy value σ θ2 may be a function of the mean deviation observed between the set of evaluation positions {u k } k and the associated set of estimated positions {v k } k corrected by an orientation reorientation parameter θ having a second candidate value θ 2 , as given for example by the following equation:

where N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 .
{u k } k is the set of evaluation positions at the decision time.
{v k } k is the set of estimated positions at the decision time.
θ 2 is the reorientation parameter assigned to the second candidate value θ 2 .
R(θ 2 ) is a rotation matrix that represents the pose modification due to application of the reorientation parameters.

変形例として、第2の精度値σθ2は、推定位置{vおよび評価位置{uの不確実性σ、σの関数、ならびに、評価位置の集合{uと、第1の候補値θを有する方位再調整パラメータθによって補正された、関連する推定位置の集合{vとの間に観測される平均偏差の関数の組み合わせであってもよい。 Alternatively, the second accuracy value σ θ2 may be a combination of functions of the uncertainties σ v , σ u of the estimated positions { v k } k and the evaluated positions {u k } k , and a function of the mean deviation observed between the set of evaluated positions {u k } k and the associated set of estimated positions {v k } k corrected by an orientation readjustment parameter θ having a first candidate value θ 2 .

サブステップ132および136の後に、第1の精度値σθ1と第2の精度値σθ2とを比較するサブステップ140が行われる。 Substeps 132 and 136 are followed by substep 140 of comparing the first precision value σ θ1 with the second precision value σ θ2 .

第1の精度値σθ1が第2の値σθ2よりも優れた精度を反映している場合、すなわちσθ1<σθ2である場合、ステップ140に続いて、選択候補値として第1の候補値θを選択するステップ142が行われる。 If the first accuracy value σ θ1 reflects better accuracy than the second value σ θ2 , i.e., σ θ1 < σ θ2 , step 140 is followed by step 142 of selecting the first candidate value θ1 as the selected candidate value.

これにより、再調整パラメータθの精度を最大化することができる。 This maximizes the accuracy of the readjustment parameter θ.

サブステップ142の後は、任意で、残差計算から新しい再調整パラメータθを検証することを目的とした一連のサブステップ150~154が続く。 Substep 142 is optionally followed by a series of substeps 150-154 aimed at validating the new retuned parameter θ from the residual calculations.

サブステップ142の後、予想される再調整残差rexpを計算するサブステップ150が行われる。この再調整残差は、評価位置の集合{uと、方位再調整パラメータθによって補正された、関連する推定位置の集合{vとの間の予想される平均偏差を反映することを意図している。これは、以下の式で与えられる。
式中、Nは、バッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)のペアの数である。
σ は、相対測位システム24による評価位置の各座標に影響するランダム誤差の共分散である。
σ は、推測航法システム22による推定位置の各座標に影響するランダム誤差の共分散である。
σθ は、再調整パラメータθの共分散であり、選択された候補値θの上述の標準偏差σθ1の二乗に等しい。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の評価位置の、所定の固定座標系の第1の軸に沿った第1の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の評価位置の、所定の固定座標系の第2の軸に沿った第2の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の推定位置の、任意の固定座標系の第1の軸に沿った第1の位置座標である。
(t)は、決定時刻tにおける推測航法システム22の推定位置の、任意の固定座標系の第2の軸に沿った第2の位置座標である。
Sub-step 142 is followed by sub-step 150 of calculating an expected realignment residual r exp . This realignment residual is intended to reflect the expected average deviation between the set of evaluation positions {u k } k and the associated set of estimated positions {v k } k corrected by the orientation realignment parameter θ. This is given by the following equation:
where N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 .
σ u 2 is the covariance of the random error affecting each coordinate of the estimated position by the relative positioning system 24 .
σ v 2 is the covariance of the random error affecting each coordinate of the position estimated by the dead reckoning system 22 .
σ θ 2 is the covariance of the retuning parameter θ, and is equal to the square of the above-mentioned standard deviation σ θ 1 of the selected candidate value θ 1 .
u 1 (t k ) is a first position coordinate along a first axis of a predetermined fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
u 2 (t k ) is a second position coordinate along a second axis of the predetermined fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
v 1 (t k ) is a first position coordinate along a first axis of an arbitrary fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .
v 2 (t k ) is a second position coordinate along a second axis of an arbitrary fixed coordinate system of the estimated position of the dead reckoning system 22 at determination time t k .

サブステップ150の後、観測される再調整残差robsを計算するサブステップ152が行われる。この再調整残差は、評価位置の集合{uと、選択された候補値θに割り当てられた方位再調整パラメータθによって補正された、関連する推定位置の集合{vとの間に観測される平均偏差を反映することを意図している。これは、以下の式で与えられる。
式中、Nは、バッファメモリ49に含まれる位置u(t)、v(t)のペアの数である。
{uは、決定時刻における評価位置の集合である。
{vは、決定時刻における推定位置の集合である。
θは、方位再調整パラメータである。
R(θ)は、方位再調整パラメータの適用による姿勢の修正を表す回転行列である。
Sub-step 150 is followed by sub-step 152 of calculating the observed realignment residual r obs . This realignment residual is intended to reflect the average deviation observed between the set of evaluation positions {u k } k and the associated set of estimated positions {v k } k corrected by the orientation realignment parameter θ assigned to the selected candidate value θ 1. This is given by the following equation:
where N is the number of pairs of positions u(t k ), v(t k ) contained in the buffer memory 49 .
{u k } k is the set of evaluation positions at the decision time.
{v k } k is the set of estimated positions at the decision time.
θ is the reorientation parameter.
R(θ) is a rotation matrix that represents the attitude modification due to application of the reorientation parameters.

サブステップ152の後、観測再調整残渣robsと、所定の閾値δだけ増加させた予想再調整残渣rexpとを比較するサブステップ154が行われる。 Substep 152 is followed by substep 154 of comparing the observed reconditioned residual r obs with the expected reconditioned residual r exp increased by a predetermined threshold δ.

観測再調整残差robsが、予想再調整残差rexpと閾値δとの和よりも厳密に大きい場合、すなわち、不等式robs>rexp+δが成立する場合、サブステップ154の後に、選択された候補値を却下するサブステップ156が続く。その後、再調整パラメータθは前の値を保持する。 If the observed rescaled residual r obs is strictly greater than the expected rescaled residual r exp plus the threshold δ, i.e., if the inequality r obs >r exp + δ holds, then sub-step 154 is followed by sub-step 156 of rejecting the selected candidate value. The rescaled parameter θ then retains its previous value.

観測再調整残差robsが、予想再調整残差rexpと閾値δとの和以下である場合、すなわち不等式robs≦rexp+δが成立する場合、サブステップ154の後に、選択された候補値に関連する精度値σθnを、再調整パラメータθの現在値に関連する精度値σθoと比較するサブステップ158が行われる。候補値選択アルゴリズムが与えられる場合、選択された候補値に関連する精度値σθnは、上述の第1の精度値σθ1に等しいことに留意されたい。 If the observed rescaled residual r obs is less than or equal to the sum of the expected rescaled residual r exp and the threshold δ, i.e., if the inequality r obs ≦r exp + δ holds, sub-step 154 is followed by sub-step 158 of comparing the accuracy value σ θn associated with the selected candidate value with the accuracy value σ θo associated with the current value of the rescaled parameter θ. Note that, given the candidate value selection algorithm, the accuracy value σ θn associated with the selected candidate value is equal to the first accuracy value σ θ1 mentioned above.

より具体的には、サブステップ158では、選択された候補値に関連する精度値σθnと、選択された候補値の決定から方位再調整パラメータθの現在値の決定の間の経過時間に比例する時間ドリフト値だけ増加した再調整パラメータθの現在値に関連する精度値σθoとが比較される。この時間ドリフト値は、典型的には、(t-t)×bに等しい。
式中、tは、選択された候補値の決定に考慮される決定時刻{tを表す時刻である。
は、方位再調整パラメータθの現在値の決定に考慮される決定時刻{tを表す時刻である。
bは、ジャイロメータ40の典型的なバイアス値を表す予め定義された定数である。
More specifically, in substep 158, the accuracy value σ θn associated with the selected candidate value is compared with the accuracy value σ θo associated with the current value of the readjustment parameter θ increased by a time drift value proportional to the elapsed time between the determination of the selected candidate value and the determination of the current value of the orientation readjustment parameter θ, this time drift value typically being equal to (t n −t o )×b.
where t n is a time representing the decision time {t k } k that is taken into account in determining the selected candidate value.
t 0 is a time representing the decision time {t k } k taken into account in determining the current value of the orientation readjustment parameter θ.
b is a predefined constant representing a typical bias value of the gyrometer 40 .

各時刻t、tは、例えば、選択された候補値の決定のため、また、方位再調整パラメータθの現在値の決定のためにそれぞれ考慮される決定時刻{tの平均である。変形例として、各時刻t、tは、例えば、選択された候補値の決定のため、また、方位再調整パラメータθの現在値の決定のためにそれぞれ考慮される直近の決定時刻tであってもよい。 Each time t o , t n may be, for example, the average of the decision times {t k } k considered for determining the selected candidate value and for determining the current value of the reorientation parameter θ, respectively. Alternatively, each time t o , t n may be, for example, the most recent decision time t k considered for determining the selected candidate value and for determining the current value of the reorientation parameter θ, respectively.

推測航法システム22が起動してから初めてサブステップ158が実施される場合には、再調整パラメータθの現在値に関連する精度値σθoは、好ましくは無限大である。 If sub-step 158 is being performed for the first time since the dead-reckoning system 22 has been powered up, the accuracy value σ θo associated with the current value of the realignment parameter θ is preferably infinity.

サブステップ158の後、比較158の結果に応じて、再調整パラメータθの将来値を決定するサブステップ160が行われる。この将来値は、典型的には、候補値および現在値の関数である。 Substep 158 is followed by substep 160, which determines a future value of the readjustment parameter θ depending on the result of comparison 158. This future value is typically a function of the candidate value and the current value.

例えば、選択された候補値に関連する精度値σθnが、時間ドリフト値だけ増加した現在値に関連する精度値σθo以上である場合、すなわち、σθn≧σθo+(t-t)×bの不等式が成立する場合、将来値は現在値に等しくなる。一方、選択された候補値に関連する精度値σθnが、時間ドリフト値だけ増加した現在値に関連する精度値σθoよりも厳密に小さい場合、すなわち、σθn<σθo+(t-t)×bの不等式が成立する場合、将来値は選択された候補値に等しくなる。 For example, if the precision value σ θn associated with the selected candidate value is greater than or equal to the precision value σ θo associated with the current value increased by the time drift value, i.e., if the inequality σ θn ≥ σ θo + (t n - t o ) × b holds, then the future value is equal to the current value. On the other hand, if the precision value σ θn associated with the selected candidate value is strictly less than the precision value σ θo associated with the current value increased by the time drift value, i.e., if the inequality σ θn < σ θo + (t n - t o ) × b holds, then the future value is equal to the selected candidate value.

変形例として、将来値は、典型的にカルマンフィルタまたはベイズ融合が適用された、選択された候補値に関連する精度値σθnと、時間ドリフト分だけ増加した現在値に関連する精度値σθoとの比の関数としての、選択された候補値と現在値との組み合わせに等しくてもよい。例えば、将来値は、以下に等しい。

式中、θは、選択された候補値である。
σθnは、上記の選択された候補値に関連する精度値である。
θは、方位再調整パラメータθの現在値である。
σθoは、上記の現在値に関連する精度値である。
Alternatively, the future value may be equal to a combination of the selected candidate value and the current value as a function of the ratio of an accuracy value σ θn associated with the selected candidate value to an accuracy value σ θo associated with the current value increased by the time drift, typically with a Kalman filter or Bayesian fusion applied. For example, the future value may be equal to:

where θ n is the selected candidate value.
σ θn is the precision value associated with the selected candidate value above.
θ o is the current value of the reorientation parameter θ.
σ θo is the precision value associated with the current value above.

このサブステップ160により、方位再調整パラメータθを導出するステップ124が終了する。 This sub-step 160 completes step 124 of deriving the orientation readjustment parameter θ.

図5に戻ると、ステップ124の後、評価方位を調整するステップ126が行われる。このステップ126では、推測航法システム22は、方位再調整パラメータθを適用することにより、推定方位を調整する。

5, step 124 is followed by an adjusted estimated heading step 126, in which the dead reckoning system 22 adjusts the estimated heading by applying a heading readjustment parameter θ.

このステップ126により、方位再調整ステップ107が終了する。 This step 126 completes the orientation readjustment step 107.

図4に戻ると、位置再調整ステップ106と方位再調整ステップ107の後に、推測航法システム22により歩行者12の位置を計算するステップ109が行われる。このステップ109では、推測航法システム22は、方位再調整パラメータおよび位置再調整パラメータを適用して、所定の座標系における歩行者12の位置を決定する。この位置は、以下の式で求められる。

v(t)は、推測航法システム22によって推定された任意の座標系における歩行者12の位置である。
θは、方位再調整パラメータである。
R(θ)は、方位再調整パラメータの逆行列の適用による姿勢の修正を表す回転行列である。
Δは、位置再調整パラメータである。
4, after the repositioning step 106 and the reorienting step 107, a step 109 occurs in which the dead reckoning system 22 calculates the position of the pedestrian 12. In this step 109, the dead reckoning system 22 applies the reorienting parameters and the repositioning parameters to determine the position of the pedestrian 12 in a predetermined coordinate system, which is given by the following equation:

v(t) is the position of the pedestrian 12 in an arbitrary coordinate system estimated by the dead reckoning system 22 .
θ is the reorientation parameter.
R(θ) T is a rotation matrix that represents the attitude modification due to application of the inverse of the reorientation parameters.
Δ is the repositioning parameter.

並行して、方法100は、ステップ104に戻り、歩行者12がビーコン54の近くを通過するたびに、方位θと位置Δの再調整パラメータを連続的に更新できるようにする。 In parallel, method 100 returns to step 104, allowing the readjustment parameters for orientation θ and position Δ to be continuously updated each time pedestrian 12 passes near beacon 54.

上述した例示的な実施形態により、簡単かつ経済的な方法で、建物内の人々の動きを正確に追跡することができる。この目的は、配備するだけでよい特に軽量なインフラストラクチャ18と、追跡対象者に装着するだけでよい特に単純な位置特定ボックス16により達成される。これらのボックス16に設けられたモーションセンサ30は、人がインフラストラクチャ18の近くを通過するたびに推測航法システムを定期的に再調整することができるため、非常に正確である必要はない。 The exemplary embodiment described above allows for accurate tracking of people's movements within a building in a simple and economical way. This objective is achieved by means of particularly lightweight infrastructure 18 that only needs to be deployed, and particularly simple location boxes 16 that only need to be worn by the people to be tracked. The motion sensors 30 provided on these boxes 16 do not need to be very accurate, as the dead reckoning system can be periodically recalibrated each time a person passes close to the infrastructure 18.

特に、相対測位システム24へのUWB技術の適用は、UWB測位の誤差が小さいことから、短い移動範囲に対して非常に正確な再調整を可能とするため、特に有利である。これにより、インフラストラクチャの要件を大幅に削減することができる。また、歩行者12は、自分の位置情報ボックス16の再調整を確実に行うために特別な作業を行う必要がないため、歩行者12に対して完全に透過的である。 In particular, the application of UWB technology to the relative positioning system 24 is particularly advantageous because the small error of UWB positioning allows for very accurate recalibration over short movement ranges. This significantly reduces infrastructure requirements. Furthermore, the recalibration is completely transparent to the pedestrian 12, as they do not need to take any special steps to ensure the recalibration of their location information box 16.

Claims (15)

推測航法システム(22)によって提供される姿勢を再調整するための姿勢再調整方法(107)であって、
前記推測航法システム(22)により、前記推測航法システム(22)が移動軌跡に沿って移動する移動区間に含まれる複数の決定時刻の各々について、前記決定時刻の任意の固定座標系における前記推測航法システム(22)の推定位置を推定するステップ(116)と、
各決定時刻について、前記決定時刻の所定の固定座標系における前記推測航法システム(22)の、相対測位システム(24)によって評価された評価位置を取得するステップ(114)と、
前記評価位置と、各再調整パラメータによって補正された前記推定位置とを比較するコスト関数を最小化することで、少なくとも1つの姿勢再調整パラメータを導出するステップ(124)と、を含む姿勢再調整方法(107)。
An attitude readjustment method (107) for readjusting attitude provided by a dead reckoning system (22), comprising:
a step (116) of estimating, by the dead reckoning navigation system (22), for each of a plurality of determined times included in a movement section in which the dead reckoning navigation system (22) moves along a movement trajectory, an estimated position of the dead reckoning navigation system (22) in an arbitrary fixed coordinate system at the determined time;
for each determined time instant, obtaining (114) an estimated position of the dead reckoning system (22) in a predetermined fixed coordinate system at said determined time instant, as estimated by a relative positioning system (24);
and deriving (124) at least one attitude readjustment parameter by minimizing a cost function that compares the evaluated position with the estimated position corrected by each readjustment parameter.
前記推測航法システム(22)は、歩行者(12)によって装着され、好ましくは、前記推測航法システム(22)は、歩行者(12)の足または足首に装着される請求項1に記載の姿勢再調整方法(107)。 The attitude readjustment method (107) described in claim 1, wherein the dead reckoning system (22) is worn by the pedestrian (12), and preferably the dead reckoning system (22) is worn on the foot or ankle of the pedestrian (12). 前記推測航法システム(22)は、前記推測航法システム(22)の動きを測定するためのモーションセンサ(30)と、測定された動きから前記推測航法システム(22)の姿勢および位置を導出するための処理ユニット(32)とを備える請求項1または2に記載の姿勢再調整方法(107)。 An attitude readjustment method (107) according to claim 1 or 2, wherein the dead reckoning system (22) comprises a motion sensor (30) for measuring the movement of the dead reckoning system (22) and a processing unit (32) for deriving the attitude and position of the dead reckoning system (22) from the measured movement. 前記相対測位システム(24)は、多角測位システム、多辺測位システム、マップマッチングシステム、および目視測位システムから選択され、好ましくは、前記相対測位システム(24)は、超広帯域テレメトリ装置を含む請求項1~3のいずれか一項に記載の姿勢再調整方法(107)。 An attitude readjustment method (107) according to any one of claims 1 to 3, wherein the relative positioning system (24) is selected from a multi-angle positioning system, a multi-plane positioning system, a map matching system, and a visual positioning system, and preferably the relative positioning system (24) includes an ultra-wideband telemetry device. 前記任意の固定座標系と前記所定の固定座標系とは、共通の軸を有し、姿勢再調整パラメータは、前記共通の軸を中心とした回転による姿勢の修正のパラメータ、好ましくは角度によって構成される請求項1~4のいずれか一項に記載の姿勢再調整方法(107)。 An attitude readjustment method (107) according to any one of claims 1 to 4, wherein the arbitrary fixed coordinate system and the predetermined fixed coordinate system have a common axis, and the attitude readjustment parameter is a parameter, preferably an angle, for correcting the attitude by rotation around the common axis. 前記コスト関数は、回転および好ましくは並進を含む幾何学的変換を前記評価位置または前記推定位置に適用した後の、前記評価位置と前記推定位置との間の平均幾何偏差を表す請求項1~5のいずれか一項に記載の姿勢再調整方法(107)。 The attitude readjustment method (107) described in any one of claims 1 to 5, wherein the cost function represents the average geometric deviation between the evaluation position and the estimated position after applying a geometric transformation, including rotation and preferably translation, to the evaluation position or the estimated position. 前記再調整パラメータを導出するステップは、前記再調整パラメータの候補値の計算(130)と、前記候補値の精度値の評価(132)と、前記精度値と前回の再調整パラメータに関連する前回の精度値との比較(158)と、前記比較(158)の結果に応じた前記再調整パラメータの決定(160)とを含み、前記再調整パラメータは、前記候補値および前記前回の再調整パラメータに依存する請求項1~6のいずれか一項に記載の姿勢再調整方法(107)。 The attitude readjustment method (107) of any one of claims 1 to 6, wherein the step of deriving the readjustment parameter includes calculating (130) a candidate value for the readjustment parameter, evaluating (132) an accuracy value for the candidate value, comparing (158) the accuracy value with a previous accuracy value associated with a previous readjustment parameter, and determining (160) the readjustment parameter depending on the result of the comparison (158), wherein the readjustment parameter depends on the candidate value and the previous readjustment parameter. 前記精度値は、前記推定位置および前記評価位置の不確実性の関数、および/または、前記再調整パラメータの候補値を適用した後の、前記評価位置と前記推定位置との間の平均幾何偏差の関数である請求項7に記載の姿勢再調整方法(107)。 An attitude readjustment method (107) as described in claim 7, wherein the accuracy value is a function of the uncertainty of the estimated position and the evaluated position, and/or a function of the average geometric deviation between the evaluated position and the estimated position after applying the candidate values of the readjustment parameters. 前記再調整パラメータを導出するステップ(124)は、
a)N個の決定時刻についての前記評価位置と、前記再調整パラメータによって補正された前記N個の決定時刻についての前記推定位置とを比較するコスト関数を最小化することで、前記再調整パラメータの第1の候補値を計算するサブステップ(130)と、
b)前記第1の候補値に関連する第1の精度値を計算するサブステップ(132)と、
c)前記N個の決定時刻から最も古い決定時刻を差し引いたN-1個の決定時刻についての前記評価位置と、前記再調整パラメータによって補正された前記N-1個の決定時刻についての前記推定位置とを比較するコスト関数を最小化することで、前記再調整パラメータの第2の候補値を計算するサブステップ(134)と、
d)前記第2の候補値に関連する第2の精度値を計算するサブステップ(136)と、
e)前記第1の精度値と前記第2の精度値とを比較するサブステップ(140)と、
f)前記第1の精度値が最良の精度を反映している場合に、前記第1の候補値を選択するサブステップ(142)と、を含む請求項1~8のいずれか一項に記載の姿勢再調整方法(107)。
The step of deriving (124) the retuning parameters comprises:
a) calculating (130) a first candidate value for the realignment parameter by minimizing a cost function comparing the evaluated positions for N decision times with the estimated positions for the N decision times corrected by the realignment parameter;
b) calculating (132) a first accuracy value associated with said first candidate value;
c) calculating (134) a second candidate value for the readjustment parameter by minimizing a cost function that compares the evaluated positions for N-1 decision times (the N decision times minus the oldest decision time) with the estimated positions for the N-1 decision times corrected by the readjustment parameter;
d) calculating (136) a second accuracy value associated with said second candidate value;
e) comparing the first accuracy value with the second accuracy value (140);
f) selecting (142) said first candidate accuracy value if said first candidate accuracy value reflects the best accuracy.
最良の精度を反映する精度値が前記第2の精度値によって構成されている場合、前記再調整パラメータを導出するステップ(124)は、
最も古い決定時刻についての前記評価位置および前記推定位置を削除するサブステップ(144)と、
Nを1減らしてサブステップa)~e)を繰り返すサブステップと、を含む請求項9に記載の姿勢再調整方法(107)。
If the accuracy value reflecting the best accuracy is constituted by the second accuracy value, the step of deriving (124) the retuning parameters comprises:
a substep (144) of deleting the evaluated position and the estimated position for the earliest determination time;
and a sub-step of decreasing N by 1 and repeating sub-steps a) to e).
予め定義された空間(14)において、推測航法システム(22)を搭載する物体(12)の位置を特定するための方法(100)であって、
前記推測航法システム(22)を起動するステップ(102)と、
姿勢再調整パラメータを取得するように、前記予め定義された空間(14)へのアクセスポイント(19)に設置されたインフラストラクチャ(18)を含む相対測位システム(24)を使用して、前記推測航法システム(22)の姿勢を再調整するステップ(107)であって、請求項1~10のいずれか一項に記載の姿勢再調整方法を実施することで、前記姿勢を再調整するステップ(107)と、
位置再調整パラメータを取得するように、前記予め定義された空間(14)へのアクセスポイント(19)に設置されたインフラストラクチャ(18)を含む相対測位システム(24)を使用して、前記推測航法システム(22)の位置を再調整するステップ(106)と、
前記姿勢再調整パラメータおよび前記位置再調整パラメータを用いて、前記推測航法システム(22)により、所定の座標系における前記推測航法システム(22)の計算位置を計算するステップ(109)と、を含む位置特定方法(100)。
A method (100) for locating an object (12) carrying a dead reckoning system (22) in a predefined space (14), comprising:
activating (102) the dead reckoning system (22);
- a step (107) of readjusting the attitude of the dead reckoning system (22) using a relative positioning system (24) comprising an infrastructure (18) installed at access points (19) to the predefined space (14) to obtain attitude readjustment parameters, the step (107) being performed by implementing an attitude readjustment method according to any one of claims 1 to 10;
repositioning (106) the dead reckoning system (22) using a relative positioning system (24) including infrastructure (18) installed at access points (19) to the predefined space (14) to obtain repositioning parameters;
and calculating (109), by the dead reckoning system (22) using the attitude readjustment parameters and the position readjustment parameters, a calculated position of the dead reckoning system (22) in a predetermined coordinate system.
前記インフラストラクチャ(18)は、前記所定の座標系における前記インフラストラクチャ(18)の位置を計算することを可能にする位置姿勢システムを備えた車両自体に搭載される請求項11に記載の位置特定方法(100)。 The location method (100) described in claim 11, wherein the infrastructure (18) is mounted on a vehicle equipped with a position and attitude system that enables calculation of the position of the infrastructure (18) in the predetermined coordinate system. 推測航法システム(22)であって、
前記推測航法システム(22)の動きを測定するためのモーションセンサ(30)と、測定された動きから、固定座標系における前記推測航法システム(22)の姿勢および位置を導出するための処理ユニット(32)とを備え、前記処理ユニットは、前記姿勢を再調整するために、請求項1~10のいずれか一項に記載の姿勢再調整方法(107)を実行するように構成される推測航法システム(22)。
A dead reckoning system (22), comprising:
A dead reckoning system (22) comprising: a motion sensor (30) for measuring the movement of the dead reckoning system (22); and a processing unit (32) for deriving the attitude and position of the dead reckoning system (22) in a fixed coordinate system from the measured movement, wherein the processing unit is configured to execute an attitude readjustment method (107) according to any one of claims 1 to 10 in order to readjust the attitude.
プログラムがプロセッサによって実行された場合に、請求項1~10のいずれか一項に記載の姿勢再調整方法(107)を実行するためのコード命令を含むコンピュータプログラム製品。 A computer program product comprising code instructions for performing the attitude readjustment method (107) described in any one of claims 1 to 10 when the program is executed by a processor. 請求項1~10のいずれか一項に記載の姿勢再調整方法(107)を実行するためのコード命令を含むコンピュータプログラム製品が記録されたコンピュータ装置によって読み取り可能な記憶手段。 Storage means readable by a computer device, on which a computer program product including code instructions for executing the attitude readjustment method (107) described in any one of claims 1 to 10 is recorded.
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