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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022122419
(43)【公開日】2022-08-23
(54)【発明の名称】３次元地図データ作成システムと方法
(51)【国際特許分類】
G05D 1/02 20200101AFI20220816BHJP
【ＦＩ】
G05D1/02 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021019637
(22)【出願日】2021-02-10
(71)【出願人】
【識別番号】500302552
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩエアロスペース
(74)【代理人】
【識別番号】100097515
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 実
(74)【代理人】
【識別番号】100136700
【弁理士】
【氏名又は名称】野村 俊博
(72)【発明者】
【氏名】生川 俊則
【テーマコード（参考）】
5H301
【Ｆターム（参考）】
5H301AA01
5H301BB10
5H301CC03
5H301CC06
5H301CC10
5H301DD06
5H301DD15
5H301GG08
5H301GG19
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ランドマークがない環境下で高精度な３次元地図データを作成することができる３次元地図データ作成システムとその方法を提供する。
【解決手段】それぞれ、周囲の３次元形状を計測して自己位置を基準とする３次元データ２Ａ，２Ｂを取得する３次元計測装置１２Ａ，１２Ｂと、互いに双方向に通信する通信装置１４Ａ，１４Ｂと、を有する親機１０Ａ及び子機１０Ｂを備える。親機１０Ａは、子機１０Ｂの相対位置をランドマークとして、スキャンマッチングにより親機１０Ａの３次元データ２Ａに子機１０Ｂの３次元データ２Ｂを重畳して３次元地図データ６に蓄積する。
【選択図】図２
【解決手段】それぞれ、周囲の３次元形状を計測して自己位置を基準とする３次元データ２Ａ，２Ｂを取得する３次元計測装置１２Ａ，１２Ｂと、互いに双方向に通信する通信装置１４Ａ，１４Ｂと、を有する親機１０Ａ及び子機１０Ｂを備える。親機１０Ａは、子機１０Ｂの相対位置をランドマークとして、スキャンマッチングにより親機１０Ａの３次元データ２Ａに子機１０Ｂの３次元データ２Ｂを重畳して３次元地図データ６に蓄積する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれ、周囲の３次元形状を計測して自己位置を基準とする３次元データを取得する３次元計測装置と、互いに双方向に通信する通信装置と、を有する親機及び子機を備え、
前記親機は、前記子機の相対位置をランドマークとして、前記親機の前記３次元データに前記子機の前記３次元データを重畳して３次元地図データに蓄積する、３次元地図データ作成システム。
前記親機は、前記子機の相対位置をランドマークとして、前記親機の前記３次元データに前記子機の前記３次元データを重畳して３次元地図データに蓄積する、３次元地図データ作成システム。
【請求項2】
前記親機又は前記子機は、遠隔操縦可能であり、
さらに、前記親機及び前記子機を遠隔操縦する遠隔操縦装置を備える、請求項１に記載の３次元地図データ作成システム。
さらに、前記親機及び前記子機を遠隔操縦する遠隔操縦装置を備える、請求項１に記載の３次元地図データ作成システム。
【請求項3】
前記３次元計測装置は、レーザ光をスキャニングするＬＩＤＡＲである、請求項１に記載の３次元地図データ作成システム。
【請求項4】
前記親機と前記子機は、それぞれ地球外の天体表面を走行可能な親ローバと子ローバであり、
前記子ローバは、前記親ローバに格納可能であり、
前記親ローバと前記子ローバを互いに接続する可撓性の有線ケーブルを備え、該有線ケーブルは動力線と信号線を有しており、
前記親ローバは、前記有線ケーブルを巻き取り可能な巻取装置を有し、
前記子ローバは、前記レーザ光を反射するレーザ光反射板を有する、請求項３に記載の３次元地図データ作成システム。
前記子ローバは、前記親ローバに格納可能であり、
前記親ローバと前記子ローバを互いに接続する可撓性の有線ケーブルを備え、該有線ケーブルは動力線と信号線を有しており、
前記親ローバは、前記有線ケーブルを巻き取り可能な巻取装置を有し、
前記子ローバは、前記レーザ光を反射するレーザ光反射板を有する、請求項３に記載の３次元地図データ作成システム。
【請求項5】
前記親機は、地球外の天体表面を走行可能な親ローバであり、前記子機は、地球外の天体の空中を飛行可能な無人飛行体であり、
前記親ローバは、前記レーザ光を反射するレーザ光反射板を有する、請求項３に記載の３次元地図データ作成システム。
前記親ローバは、前記レーザ光を反射するレーザ光反射板を有する、請求項３に記載の３次元地図データ作成システム。
【請求項6】
請求項１に記載の３次元地図データ作成システムを用い、
前記親機と前記子機により、それぞれ、前記３次元データを取得し、
前記親機又は前記子機により、前記親機と前記子機の相対位置を計測し、
前記親機により、前記子機の前記相対位置をランドマークとして、前記親機の前記３次元データに前記子機の前記３次元データを重畳して３次元地図データに蓄積する、３次元地図データ作成方法。
前記親機と前記子機により、それぞれ、前記３次元データを取得し、
前記親機又は前記子機により、前記親機と前記子機の相対位置を計測し、
前記親機により、前記子機の前記相対位置をランドマークとして、前記親機の前記３次元データに前記子機の前記３次元データを重畳して３次元地図データに蓄積する、３次元地図データ作成方法。
【請求項7】
前記３次元データの重畳は、前記親機と前記子機のそれぞれの前記３次元データに含まれる点群データに基づくスキャンマッチングによる、請求項６に記載の３次元地図データ作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ランドマークがない環境下で高精度な３次元地図データを作成する３次元地図データ作成システムと方法に関する。
【背景技術】
【0002】
車両等の移動体の位置を把握する場合に、ＧＰＳ等のＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）が利用される。この場合、移動体は、複数の衛星から電波を受信し、この電波に含まれる衛星の軌道情報や時間情報、および電波の受信時刻に基づいて、自己位置を求める。
【0003】
一方、ＧＮＳＳを利用せずに、移動体の位置を把握する場合には、例えば、予め作成した３次元地図データを用いたマッチングが行われる。この場合、移動体に搭載した３次元計測装置（例えばＬＩＤＡＲ：Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）が外界を観測し、観測結果に基づいて３次元局所地図を作成し、この局所地図と、上述の３次元地図データとをマッチングさせる。この時、局所地図に含まれるランドマーク（例えば建物、道路、木など）と、３次元地図データにおける対応するランドマークとの位置合わせを行うことによりマッチングがなされる。このようなマッチングにより、移動体の位置を求めることができる。マッチングにより移動体の位置を求める技術は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５８１７６１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
地球外の天体表面（例えば月面）においてはＧＮＳＳが使用できないため、探査のために移動するローバ（探査車）の位置は、着陸機からの測量や事前の地図データとマッチングすること等により自己位置を同定する必要がある。しかし、着陸機から見通せない場所へ移動した場合や、事前の地図データは上空高度から取得したものであるため分解能が粗い上、天体表面（例えば月面）にはランドマークがないため（例えば砂漠のような場所）、地図データとのマッチングが困難である。
【0006】
地図データとのマッチング手法にはいくつかあるが、通常、ＬＩＤＡＲにより点群データ（ポイントクラウド）を取得しスキャンマッチングを行う。代表的なスキャンマッチングのアルゴリズムとして、ＩＣＰアルゴリズム（Ｉｎｔｅｔａｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｓｅ Ｐｏｉｎｔ）やＮＤＴアルゴリズム（Ｎｏｒｍａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が知られている。
【0007】
例えば市街地での自動運転の場合、路肩やガードレール、電信柱等の特徴的な構造物があるため、スキャンマッチングは比較的計算が収束しやすい。これに対し、天体表面は構造物が存在せず、アンジュレーション（地表の起伏）のみであるためスキャンマッチングが困難となる。このように、移動しながらマッチングを行いながら地図生成することや、事前の上空からの地図とのマッチングをして絶対位置を把握することの両方に課題がある。
【0008】
また、天体表面（例えば月面）の地勢や地質は未知であり、はじめて行く場所においてはスタックの危険性がある。
【0009】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、ランドマークがない環境下で高精度な３次元地図データを作成することができる３次元地図データ作成システムと方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明によれば、それぞれ、周囲の３次元形状を計測して自己位置を基準とする３次元データを取得する３次元計測装置と、互いに双方向に通信する通信装置と、を有する親機及び子機を備え、
前記親機は、前記子機の相対位置をランドマークとして、前記親機の前記３次元データに前記子機の前記３次元データを重畳して３次元地図データに蓄積する、３次元地図データ作成システムが提供される。
前記親機は、前記子機の相対位置をランドマークとして、前記親機の前記３次元データに前記子機の前記３次元データを重畳して３次元地図データに蓄積する、３次元地図データ作成システムが提供される。
【0011】
また本発明によれば、上記の３次元地図データ作成システムを用い、
前記親機と前記子機により、それぞれ、前記３次元データを取得し、
前記親機又は前記子機により、前記親機と前記子機の相対位置を計測し、
前記親機により、前記子機の前記相対位置をランドマークとして、前記親機の前記３次元データに前記子機の前記３次元データを重畳して３次元地図データに蓄積する、３次元地図データ作成方法が提供される。
前記親機と前記子機により、それぞれ、前記３次元データを取得し、
前記親機又は前記子機により、前記親機と前記子機の相対位置を計測し、
前記親機により、前記子機の前記相対位置をランドマークとして、前記親機の前記３次元データに前記子機の前記３次元データを重畳して３次元地図データに蓄積する、３次元地図データ作成方法が提供される。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、親機と子機によりそれぞれ３次元データを取得するので、互いに離れた位置で、それぞれの周囲の３次元データを取得することができる。
また、親機により、子機の位置をランドマークとして、親機の３次元データに子機の３次元データを重畳して３次元地図データに蓄積するので、ランドマークがない環境下で高精度な３次元地図データを作成することができる。
また、親機により、子機の位置をランドマークとして、親機の３次元データに子機の３次元データを重畳して３次元地図データに蓄積するので、ランドマークがない環境下で高精度な３次元地図データを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明による３次元地図データ作成システムの第１実施形態図である。
【図2】３次元地図データ作成システムのブロック図である。
【図3】本発明による３次元地図データ作成方法のステップＳ１，Ｓ２の説明図である。
【図4】本発明による３次元地図データ作成方法のステップＳ３の説明図である。
【図5】本発明による３次元地図データ作成システムの第２実施形態図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【0015】
図１は、本発明による３次元地図データ作成システム１００の第１実施形態図である。
この図において、３次元地図データ作成システム１００は、親機１０Ａ及び子機１０Ｂを備える。
この例において、親機１０Ａと子機１０Ｂは、それぞれ地球外の天体表面１に着陸した着陸機を基点として走行可能な親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂである。以下、「ローバ」とは、宇宙開発において地球外の天体表面１を移動し、観測するために使われる探査車を意味する。
地球外の天体表面１は、この例では月面である。
この図において、３次元地図データ作成システム１００は、親機１０Ａ及び子機１０Ｂを備える。
この例において、親機１０Ａと子機１０Ｂは、それぞれ地球外の天体表面１に着陸した着陸機を基点として走行可能な親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂである。以下、「ローバ」とは、宇宙開発において地球外の天体表面１を移動し、観測するために使われる探査車を意味する。
地球外の天体表面１は、この例では月面である。
【0016】
この例において、親機１０Ａと子機１０Ｂ（すなわち、親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂ）は、遠隔操縦可能に構成されている。また、親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂは、それぞれ自律走行可能であることが好ましい。
【0017】
図１において、３次元地図データ作成システム１００は、さらに、親機１０Ａ又は子機１０Ｂを遠隔操縦する遠隔操縦装置２０を備える。遠隔操縦装置２０は、地球上から親機１０Ａ及び子機１０Ｂの両方を遠隔操縦できることが好ましいが、いずれか一方のみの遠隔操縦であってもよい。
【0018】
図２は、３次元地図データ作成システム１００のブロック図である。
この図において、親機１０Ａ及び子機１０Ｂは、それぞれ、３次元計測装置１２Ａ，１２Ｂ、通信装置１４Ａ，１４Ｂ、記憶装置１６Ａ，１６Ｂ、及び、制御装置１８Ａ，１８Ｂを有する。
この図において、親機１０Ａ及び子機１０Ｂは、それぞれ、３次元計測装置１２Ａ，１２Ｂ、通信装置１４Ａ，１４Ｂ、記憶装置１６Ａ，１６Ｂ、及び、制御装置１８Ａ，１８Ｂを有する。
【0019】
親機１０Ａ及び子機１０Ｂの３次元計測装置１２Ａ，１２Ｂは、周囲の３次元形状を計測して自己位置を基準とする３次元データ２Ａ，２Ｂを取得する。
３次元計測装置１２Ａ，１２Ｂは、好ましくは、レーザ光３をスキャニングするＬＩＤＡＲである。またこの場合、３次元データ２Ａ，２Ｂは、３次元の点群データである。
３次元計測装置１２Ａ，１２Ｂは、好ましくは、レーザ光３をスキャニングするＬＩＤＡＲである。またこの場合、３次元データ２Ａ，２Ｂは、３次元の点群データである。
【0020】
親機１０Ａ及び子機１０Ｂの通信装置１４Ａ，１４Ｂは、互いに双方向に通信する。
通信装置１４Ａ，１４Ｂは、無線通信装置であることが好ましが、有線ケーブル３０を用いた有線通信であってもよい。
また、通信装置１４Ａ，１４Ｂの一方又は両方が、遠隔操縦装置２０とも双方向に通信できることが好ましい。
通信装置１４Ａ，１４Ｂは、無線通信装置であることが好ましが、有線ケーブル３０を用いた有線通信であってもよい。
また、通信装置１４Ａ，１４Ｂの一方又は両方が、遠隔操縦装置２０とも双方向に通信できることが好ましい。
【0021】
親機１０Ａの記憶装置１６Ａは、親機１０Ａの３次元データ２Ａと３次元地図データ６を記憶する。３次元地図データ６は、３次元データ２Ａ，２Ｂが蓄積された３次元の点群データである。
子機１０Ｂの記憶装置１６Ｂは、子機１０Ｂの３次元データ２Ｂを記憶する。
子機１０Ｂの記憶装置１６Ｂは、子機１０Ｂの３次元データ２Ｂを記憶する。
【0022】
制御装置１８Ａ，１８Ｂは、例えばコンピュータ（ＰＣ）である。
制御装置１８Ａ，１８Ｂは、親機１０Ａと子機１０Ｂの走行をそれぞれ操作する。
また、親機１０Ａの制御装置１８Ａは、子機１０Ｂの相対位置をランドマークとして、親機１０Ａの３次元データ２Ａに子機１０Ｂの３次元データ２Ｂを重畳して３次元地図データ６に蓄積する。
制御装置１８Ａ，１８Ｂは、親機１０Ａと子機１０Ｂの走行をそれぞれ操作する。
また、親機１０Ａの制御装置１８Ａは、子機１０Ｂの相対位置をランドマークとして、親機１０Ａの３次元データ２Ａに子機１０Ｂの３次元データ２Ｂを重畳して３次元地図データ６に蓄積する。
【0023】
図１において、子ローバ１１Ｂは、親ローバ１１Ａに格納可能に構成されている。
また、３次元地図データ作成システム１００は、親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂを互いに接続する可撓性の有線ケーブル３０を備える。この有線ケーブル３０は動力線と信号線を有している。
親ローバ１１Ａは、さらに、有線ケーブル３０を巻き取り可能な巻取装置３２を有する。
また子ローバ１１Ｂは、レーザ光３を反射するレーザ光反射板３４を有する。レーザ光反射板３４は、スキャンマッチングの際にマーカとして機能する。
また、３次元地図データ作成システム１００は、親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂを互いに接続する可撓性の有線ケーブル３０を備える。この有線ケーブル３０は動力線と信号線を有している。
親ローバ１１Ａは、さらに、有線ケーブル３０を巻き取り可能な巻取装置３２を有する。
また子ローバ１１Ｂは、レーザ光３を反射するレーザ光反射板３４を有する。レーザ光反射板３４は、スキャンマッチングの際にマーカとして機能する。
【0024】
本発明による３次元地図データ作成方法は、上述した３次元地図データ作成システム１００を用い、Ｓ１～Ｓ３の各ステップ（工程）を有する。
【0025】
図３は、本発明による３次元地図データ作成方法のステップＳ１，Ｓ２の説明図である。
ステップＳ１では、親機１０Ａと子機１０Ｂにより、それぞれ、３次元データ２Ａ，２Ｂを取得する。
この図において、（Ａ）は親機１０Ａによる３次元データ２Ａの取得状態、（Ｂ）は子機１０Ｂによる３次元データ２Ｂの取得状態を示している。
ステップＳ１では、親機１０Ａと子機１０Ｂにより、それぞれ、３次元データ２Ａ，２Ｂを取得する。
この図において、（Ａ）は親機１０Ａによる３次元データ２Ａの取得状態、（Ｂ）は子機１０Ｂによる３次元データ２Ｂの取得状態を示している。
【0026】
ステップＳ１は、図３（Ａ）に示すように、親機１０Ａと子機１０Ｂが離れており、かつ親機１０Ａにより子機１０Ｂの位置を検出できる状態で実施する。親機１０Ａと子機１０Ｂのそれぞれの位置は、遠隔操縦装置２０により設定するのが好ましいが、一方又は両方が自律走行してもよい。
【0027】
図３において、白丸（〇）は親機１０Ａの３次元データ２Ａの平面位置であり、黒丸（●）は子機１０Ｂの３次元データ２Ｂの平面位置である。
子ローバ１１Ｂが、親ローバ１１Ａに格納可能な場合、親ローバ１１Ａの３次元計測装置１２Ａ（ＬＩＤＡＲ）のレーザ照射位置は、子ローバ１１Ｂの３次元計測装置１２Ｂのレーザ照射位置より近傍は密で遠方は粗になる。
そのため、この図に示すように、親機１０Ａの３次元データ２Ａの親機１０Ａからの位置（〇）は、相対的に粗になり、子機１０Ｂの３次元データ２Ｂの子機１０Ｂからの位置（●）は相対的に密になる。なお、それぞれの周方向の間隔は同じである。
子ローバ１１Ｂが、親ローバ１１Ａに格納可能な場合、親ローバ１１Ａの３次元計測装置１２Ａ（ＬＩＤＡＲ）のレーザ照射位置は、子ローバ１１Ｂの３次元計測装置１２Ｂのレーザ照射位置より近傍は密で遠方は粗になる。
そのため、この図に示すように、親機１０Ａの３次元データ２Ａの親機１０Ａからの位置（〇）は、相対的に粗になり、子機１０Ｂの３次元データ２Ｂの子機１０Ｂからの位置（●）は相対的に密になる。なお、それぞれの周方向の間隔は同じである。
【0028】
ステップＳ２では、この例では親機１０Ａにより、親機１０Ａの３次元データ２Ａから親機１０Ａと子機１０Ｂの相対位置を計測する。
なお、親機１０Ａと子機１０Ｂのそれぞれの３次元データを重畳（スキャンマッチング）する際、センサ（ＬＩＤＡＲ）がどの方向を向いているか知る必要があるため、親機・子機とも姿勢データをそれぞれ計測する。
なお、親機１０Ａと子機１０Ｂのそれぞれの３次元データを重畳（スキャンマッチング）する際、センサ（ＬＩＤＡＲ）がどの方向を向いているか知る必要があるため、親機・子機とも姿勢データをそれぞれ計測する。
【0029】
図４は、本発明による３次元地図データ作成方法のステップＳ３の説明図である。
ステップＳ３では、親機１０Ａにより、子機１０Ｂの相対位置をランドマークとして、親機１０Ａの３次元データ２Ａに子機１０Ｂの３次元データ２Ｂを重畳して３次元地図データ６に蓄積する。
３次元データ２Ａ，２Ｂの重畳は、親機１０Ａと子機１０Ｂのそれぞれの３次元データ２Ａ，２Ｂに含まれる点群データに基づくスキャンマッチングによる。このスキャンマッチングは、例えば、上述したＩＣＰアルゴリズム又はＮＤＴアルゴリズムを用いる。
スキャンマッチング後に３次元地図データ６に含まれる点群データは、元の３次元データ２Ａ，２Ｂの区別なく扱われる。
ステップＳ３では、親機１０Ａにより、子機１０Ｂの相対位置をランドマークとして、親機１０Ａの３次元データ２Ａに子機１０Ｂの３次元データ２Ｂを重畳して３次元地図データ６に蓄積する。
３次元データ２Ａ，２Ｂの重畳は、親機１０Ａと子機１０Ｂのそれぞれの３次元データ２Ａ，２Ｂに含まれる点群データに基づくスキャンマッチングによる。このスキャンマッチングは、例えば、上述したＩＣＰアルゴリズム又はＮＤＴアルゴリズムを用いる。
スキャンマッチング後に３次元地図データ６に含まれる点群データは、元の３次元データ２Ａ，２Ｂの区別なく扱われる。
【0030】
（使用形態）
以下、上述した第１実施形態の親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂの使用形態を説明する。
（１）図１において、初めに子ローバ１１Ｂは親ローバ１１Ａに格納されており、探索地点で子ローバ１１Ｂが発進する。親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂは可撓性の有線ケーブル３０で接続されており、電力と通信信号は親ローバ１１Ａから子ローバ１１Ｂへ有線ケーブル３０を介して供給される。そのため、子ローバ１１Ｂはバッテリーや無線通信機を搭載する必要がなく、小型化が可能となる。
また、子ローバ１１Ｂにも３次元計測装置１２Ｂ（ＬＩＤＡＲ）が搭載されており、周囲の３次元データ２Ｂを取得する。子ローバ１１Ｂは親ローバ１１Ａによる検出（３次元データ２Ａの取得）を容易にするため、レーザ光反射板３４を車体に装着している。
親ローバ１１Ａ、子ローバ１１Ｂとも地球上からの遠隔操縦で操作されることが好ましい。また親ローバ１１Ａ、子ローバ１１Ｂとも好ましくは自律走行可能である。親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂは、遠隔操縦又は自律走行のための自己位置を基準とする３次元地図データを３次元計測装置１２Ａ，１２Ｂにより生成する。
以下、上述した第１実施形態の親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂの使用形態を説明する。
（１）図１において、初めに子ローバ１１Ｂは親ローバ１１Ａに格納されており、探索地点で子ローバ１１Ｂが発進する。親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂは可撓性の有線ケーブル３０で接続されており、電力と通信信号は親ローバ１１Ａから子ローバ１１Ｂへ有線ケーブル３０を介して供給される。そのため、子ローバ１１Ｂはバッテリーや無線通信機を搭載する必要がなく、小型化が可能となる。
また、子ローバ１１Ｂにも３次元計測装置１２Ｂ（ＬＩＤＡＲ）が搭載されており、周囲の３次元データ２Ｂを取得する。子ローバ１１Ｂは親ローバ１１Ａによる検出（３次元データ２Ａの取得）を容易にするため、レーザ光反射板３４を車体に装着している。
親ローバ１１Ａ、子ローバ１１Ｂとも地球上からの遠隔操縦で操作されることが好ましい。また親ローバ１１Ａ、子ローバ１１Ｂとも好ましくは自律走行可能である。親ローバ１１Ａと子ローバ１１Ｂは、遠隔操縦又は自律走行のための自己位置を基準とする３次元地図データを３次元計測装置１２Ａ，１２Ｂにより生成する。
【0031】
（２）探査地点もしくは進行方向にオクルージョン（隠れ）があったり、地質、地勢が不明であったりした場合、親ローバ１１Ａは安全のために一旦停止し、前方の事前探索を行うために、格納していた子ローバ１１Ｂを発進させる。
子ローバ１１Ｂは搭載した３次元計測装置１２Ｂで周囲の３次元データ２Ｂを取得しながら前進する。同時に親ローバ１１Ａは子ローバ１１Ｂを含めた周囲の３次元データ２Ａを取得する。
子ローバ１１Ｂは搭載した３次元計測装置１２Ｂで周囲の３次元データ２Ｂを取得しながら前進する。同時に親ローバ１１Ａは子ローバ１１Ｂを含めた周囲の３次元データ２Ａを取得する。
【0032】
（３）子ローバ１１Ｂで取得した３次元データ２Ｂは親ローバ１１Ａに送信される。親ローバ１１Ａは周囲の３次元データ２Ａから子ローバ１１Ｂの相対位置を算出し、子ローバ１１Ｂからの３次元データ２Ｂを親ローバ１１Ａの３次元データ２Ａに重畳する。
【0033】
（４）親ローバ１１Ａはスキャンマッチングのマッチングポイントとして子ローバ１１Ｂのレーザ光反射板３４を用いることで、３次元地図データ６を作成する。
この際、ランドマークがあると、マッチングの処理が正確かつ高速になる（すなわちマッチング処理が収束しやすい）。地上の場合は、電信柱等の固定物がランドマークになるが、天体表面（例えば月面）では、子ローバ１１Ｂのレーザ光反射板３４をランドマークに使う。そのため、親ローバ１１Ａが前進する際は、子ローバ１１Ｂはランドマークとして一定位置に停止している必要がある。
また、親ローバ１１Ａをランドマークにする場合は、逆に、子ローバ１１Ｂが移動している際、親ローバ１１Ａは停止している必要がある。
なお、親機１０Ａ、子機１０Ｂそれぞれの３次元データ２Ａ，２Ｂを重畳することも、スキャンマッチングである。
この際、ランドマークがあると、マッチングの処理が正確かつ高速になる（すなわちマッチング処理が収束しやすい）。地上の場合は、電信柱等の固定物がランドマークになるが、天体表面（例えば月面）では、子ローバ１１Ｂのレーザ光反射板３４をランドマークに使う。そのため、親ローバ１１Ａが前進する際は、子ローバ１１Ｂはランドマークとして一定位置に停止している必要がある。
また、親ローバ１１Ａをランドマークにする場合は、逆に、子ローバ１１Ｂが移動している際、親ローバ１１Ａは停止している必要がある。
なお、親機１０Ａ、子機１０Ｂそれぞれの３次元データ２Ａ，２Ｂを重畳することも、スキャンマッチングである。
【0034】
（５）親ローバ１１Ａは、子ローバ１１Ｂが前進した位置まで作成した３次元地図データ６を用いて経路等を計画し、親子ローバ間の有線ケーブル３０を巻き取りながら前進する。
もし子ローバ１１Ｂがスタックするなど走行不能となった場合は、親ローバ１１Ａが有線ケーブル３０を巻き取ることで子ローバ１１Ｂを走行可能な位置まで後退させる。
もし子ローバ１１Ｂがスタックするなど走行不能となった場合は、親ローバ１１Ａが有線ケーブル３０を巻き取ることで子ローバ１１Ｂを走行可能な位置まで後退させる。
【0035】
上述した本発明の第１実施形態により以下の効果が得られる。
（１）スキャンマッチング性能の向上
レーザ光反射板３４を設置した子ローバ１１Ｂが移動しランドマークとしてマッチングポイントとなることで、構造物がない天体表面１（例えば月面環境）においてもスキャンマッチングの性能が向上する。
（２）生成地図の高精度化
子ローバ１１Ｂが前進して近傍を高精細にスキャニングし、親ローバ１１Ａのスキャンデータと重畳することで高精細な地図生成が可能となる。
また、親機１０Ａと子機１０Ｂの３次元データ２Ａ，２Ｂ（局所地図）を、別途取得している天体の地図（３次元地図データ６）と着陸機の位置を基点として“重畳”させれば、天体の全体地図の高精度化も可能となる。
（３）地勢・地質の事前把握
子ローバ１１Ｂが親ローバ１１Ａに先駆けて前進することで地勢、地形を事前に把握できる。子ローバ１１Ｂがスタックした場合であっても有線ケーブル３０を巻き取ることで脱出が可能である。
（１）スキャンマッチング性能の向上
レーザ光反射板３４を設置した子ローバ１１Ｂが移動しランドマークとしてマッチングポイントとなることで、構造物がない天体表面１（例えば月面環境）においてもスキャンマッチングの性能が向上する。
（２）生成地図の高精度化
子ローバ１１Ｂが前進して近傍を高精細にスキャニングし、親ローバ１１Ａのスキャンデータと重畳することで高精細な地図生成が可能となる。
また、親機１０Ａと子機１０Ｂの３次元データ２Ａ，２Ｂ（局所地図）を、別途取得している天体の地図（３次元地図データ６）と着陸機の位置を基点として“重畳”させれば、天体の全体地図の高精度化も可能となる。
（３）地勢・地質の事前把握
子ローバ１１Ｂが親ローバ１１Ａに先駆けて前進することで地勢、地形を事前に把握できる。子ローバ１１Ｂがスタックした場合であっても有線ケーブル３０を巻き取ることで脱出が可能である。
【0036】
図５は、本発明による３次元地図データ作成システム１００の第２実施形態図である。
この例において、親機１０Ａは、地球外の天体表面１を走行可能な親ローバ１１Ａである。地球外の天体表面１は、この例では好ましくは薄い大気がある火星である。親ローバ１１Ａの構成は、第１実施形態と同様である。
この例において、子機１０Ｂは、地球外の天体の空中を飛行可能な無人飛行体１１Ｃである。無人飛行体１１Ｃは、遠隔操作や自動操縦により飛行させることができる無人機（例えばドローン）であるのがよい。
この例において、親機１０Ａは、地球外の天体表面１を走行可能な親ローバ１１Ａである。地球外の天体表面１は、この例では好ましくは薄い大気がある火星である。親ローバ１１Ａの構成は、第１実施形態と同様である。
この例において、子機１０Ｂは、地球外の天体の空中を飛行可能な無人飛行体１１Ｃである。無人飛行体１１Ｃは、遠隔操作や自動操縦により飛行させることができる無人機（例えばドローン）であるのがよい。
【0037】
この例において、無人飛行体１１Ｃは、好ましくは、親ローバ１１Ａの上に搭載可能に構成されている。
また、この例において、親ローバ１１Ａは、レーザ光３を反射するレーザ光反射板３４を有する。
図５の第２実施形態の場合、子機１０Ｂにより、親機１０Ａと子機１０Ｂの相対位置を計測し、子機１０Ｂの相対位置をランドマークとする。
また、この例において、親ローバ１１Ａは、レーザ光３を反射するレーザ光反射板３４を有する。
図５の第２実施形態の場合、子機１０Ｂにより、親機１０Ａと子機１０Ｂの相対位置を計測し、子機１０Ｂの相対位置をランドマークとする。
【0038】
【0039】
子機１０Ｂが無人飛行体１１Ｃである場合、無人飛行体１１Ｃの３次元計測装置１２Ｂ（ＬＩＤＡＲ）のレーザ照射位置は、親ローバ１１Ａの３次元計測装置１２Ａのレーザ照射位置より高くなる。
そのため、この図に示すように、親機１０Ａの３次元データ２Ａの親機１０Ａからの位置（〇）は、相対的に密になり、子機１０Ｂの３次元データ２Ｂの子機１０Ｂからの位置（●）は相対的に粗になる。なお、それぞれの周方向の間隔は同じである。
そのため、この図に示すように、親機１０Ａの３次元データ２Ａの親機１０Ａからの位置（〇）は、相対的に密になり、子機１０Ｂの３次元データ２Ｂの子機１０Ｂからの位置（●）は相対的に粗になる。なお、それぞれの周方向の間隔は同じである。
【0040】
その他の構成、及び３次元地図データ作成方法は、第１実施形態と同様である。
【0041】
上述した本発明の実施形態によれば、親機１０Ａと子機１０Ｂによりそれぞれ３次元データ２Ａ，２Ｂを取得するので、互いに離れた位置で、それぞれの周囲の３次元データ２Ａ，２Ｂを取得することができる。
また、子機１０Ｂの相対位置をランドマークとして、親機１０Ａの３次元データ２Ａに子機１０Ｂの３次元データ２Ｂを重畳して３次元地図データ６に蓄積するので、ランドマークがない環境下で高精度な３次元地図データ６を作成することができる。
また、子機１０Ｂの相対位置をランドマークとして、親機１０Ａの３次元データ２Ａに子機１０Ｂの３次元データ２Ｂを重畳して３次元地図データ６に蓄積するので、ランドマークがない環境下で高精度な３次元地図データ６を作成することができる。
【0042】
なお本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【0043】
１ 天体表面、２Ａ，２Ｂ ３次元データ、３ レーザ光、
６ ３次元地図データ、１０Ａ 親機、１０Ｂ 子機、１１Ａ 親ローバ、
１１Ｂ 子ローバ、１１Ｃ 無人飛行体、
１２Ａ，１２Ｂ ３次元計測装置（ＬＩＤＡＲ）、
１４Ａ，１４Ｂ 通信装置、１６Ａ，１６Ｂ 記憶装置、
１８Ａ，１８Ｂ 制御装置、２０ 遠隔操縦装置、３０ 有線ケーブル、
３２ 巻取装置、３４ レーザ光反射板、
１００ ３次元地図データ作成システム
６ ３次元地図データ、１０Ａ 親機、１０Ｂ 子機、１１Ａ 親ローバ、
１１Ｂ 子ローバ、１１Ｃ 無人飛行体、
１２Ａ，１２Ｂ ３次元計測装置（ＬＩＤＡＲ）、
１４Ａ，１４Ｂ 通信装置、１６Ａ，１６Ｂ 記憶装置、
１８Ａ，１８Ｂ 制御装置、２０ 遠隔操縦装置、３０ 有線ケーブル、
３２ 巻取装置、３４ レーザ光反射板、
１００ ３次元地図データ作成システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】