01
2つの軌跡を集める
再構成から得たSLAM姿勢と、記録に含まれるGNSS測位を時刻で対応付けます。
ジオリファレンス
GNSSデータによる点群のジオリファレンス
ジオリファレンスとは、局所的に構築されたSLAM地図を実世界の座標に固定する処理です。記録を開始した地点ではなく、実際の地球上の位置に地図が一致します。
SLAM地図が既定でジオリファレンスされていない理由
LiDAR SLAMは相対的な観測から地図を構築します。各スキャンを直前のスキャンに位置合わせし、 急な動きはIMUが補います。結果として内部的に一貫した地図が得られますが、その原点は最初のフレームの センサー姿勢です。ロボットが地球上のどこにいたのか、どちらが北なのかという情報はデータに含まれません。 絶対位置は外部から与える必要があり、フィールドロボティクスではそれがGNSSです。
SLAM軌跡とGNSSの位置合わせ
位置合わせの仕組み
同じ走行を記述する2つの軌跡があります。一方は局所的には滑らかで正確ながら少しずつドリフトするSLAM軌跡、 もう一方は1点ごとのノイズは大きいものの長距離ではドリフトしないGNSS軌跡です。ジオリファレンスは、 両者が最もよく一致する変換を求め、それを地図全体に適用します。SLAMのドリフトは一定ではなく蓄積するため、 単一の剛体変換では不十分です。長距離走行の終端も正しい位置に収まるよう、軌跡に沿って補正を推定します。
02
変換を推定する
蓄積したドリフトを考慮しながら、SLAM軌跡をGNSS軌跡に適合させます。
03
地図に適用する
すべての点が軌跡とともに移動し、実世界座標系の点群になります。
この処理を担うのはFlexCloudです
LidarFlowはジオリファレンスにTUMの FlexCloud を、再構成に GLIM を使用しています。エンジンはこれらの研究成果であり、LidarFlowはそれらを環境構築なしに お手元の記録へ適用するための実行基盤です。
GNSSの有無による違い
GNSSがない場合
局所的に一貫した地図が得られます。形状も距離スケールも正しく、点検、地図内での計測、 シミュレーションに利用できます。原点が任意の位置になるだけです。
GNSSがある場合
同じ実行からジオリファレンス済みの地図も得られます。別セッションとの統合、 ベースマップへの重ね合わせ、下流の自己位置推定スタックへの受け渡しが可能になります。
よくある質問
WGS84とは何ですか。点群にとってなぜ重要ですか?
WGS84はGPS・GNSS受信機が用いる世界共通の基準座標系です。WGS84(またはそこから導かれる投影座標系)で表現された点群は、地図への重ね合わせ、他の測量データとの統合、別日の記録との比較が可能になります。SLAMの生の地図には原点が記録開始位置しかありません。
GPS・GNSSデータがなくてもジオリファレンスできますか?
自動では行えません。絶対基準がなければ、SLAMは局所的に一貫した地図までしか作れません。既知の基準点を使って別ツールで手動位置合わせすることは可能ですが、LidarFlowが存在しない座標を推測することはありません。
GNSSとRTKで精度はどれくらい違いますか?
受信機と記録時の条件に完全に依存するため、具体的な数値は提示しません。一般論として、単独測位のGNSSはメートル級、RTKやPPK補正を用いる場合はセンチメートル級の絶対基準になります。ジオリファレンスの精度が元のGNSS軌跡を上回ることはありません。
LidarFlowはジオリファレンスに何を使っていますか?
TUMのオープンソースパッケージであるFlexCloudを本番環境でそのまま実行しています。独自実装ではありません。