(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-06
(45)【発行日】2024-11-14
(54)【発明の名称】構造体、設置物および自己位置推定システム
(51)【国際特許分類】
G08G 1/00 20060101AFI20241107BHJP
G05D 1/43 20240101ALI20241107BHJP
【ＦＩ】
G08G1/00 X
G05D1/43
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2022141503
(22)【出願日】2022-09-06
(65)【公開番号】P2023038937
(43)【公開日】2023-03-17
【審査請求日】2023-02-21
(31)【優先権主張番号】P 2021144949
(32)【優先日】2021-09-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （１）令和３年１２月１５日に大成建設株式会社のウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔａｉｓｅｉ．ｃｏ．ｊｐ／ａｂｏｕｔ＿ｕｓ／ｗｎ／２０２１／２１１２１５＿８６０９．ｈｔｍｌ）において公開 （２）令和３年１２月１５日に株式会社ティアフォーのウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｔｉｅｒ４．ｊｐ／ｍｅｄｉａ／ｄｅｔａｉｌ／？ｓｙｓ＿ｉｄ＝ｂａＭＨｈ１Ｖ３ｘＣＴａｗａＣＢＸｑｇＴｖ＆ｃａｔｅｇｏｒｙ＝ＮＥＷＳ）において公開 （３）令和３年１２月１５日に損害保険ジャパン株式会社のウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｏｍｐｏ－ｊａｐａｎ．ｃｏ．ｊｐ／－／ｍｅｄｉａ／ＳＪＮＫ／ｆｉｌｅｓ／ｎｅｗｓ／２０２１／２０２１１２１５＿２．ｐｄｆ？ｌａ＝ｊａ－ＪＰ）において公開 （４）令和３年１２月１５日にＫＤＤＩ株式会社のウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｎｅｗｓ．ｋｄｄｉ．ｃｏｍ／ｋｄｄｉ／ｃｏｒｐｏｒａｔｅ／ｎｅｗｓｒｅｌｅａｓｅ／２０２１／１２／１５／５５９６．ｈｔｍｌ）において公開 （５）令和３年１２月１５日にアイサンテクノロジー株式会社のウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｉｓａｎｔｅｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｉｒ／ｌｉｂｒａｒｙ／ｉｒ－ｒｅｌｅａｓｅｓ／ｚｍ２０２１１２１５．ｐｄｆ）において公開 （６）令和３年１２月１５日に日本信号株式会社のウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｉｇｎａｌ．ｃｏ．ｊｐ／ｗｏｒｄｐｒｅｓｓ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０２１／１２／％Ｅ８％８７％ＡＡ％Ｅ５％８Ｂ％９５％Ｅ９％８１％８Ｂ％Ｅ８％ＢＢ％Ａ２％Ｅ５％ＡＥ％９Ｆ％Ｅ８％Ａ８％ＢＣ％Ｅ５％ＡＥ％９Ｆ％Ｅ９％Ａ８％９３％Ｅ３％８３％ＡＡ％Ｅ３％８３％ＡＡ％Ｅ３％８３％ＢＣ％Ｅ３％８２％Ｂ９１２１５＿％Ｅ３％８０％９０％Ｅ７％Ａ２％ＢＡ％Ｅ５％ＡＥ％９Ａ％Ｅ７％８９％８８％Ｅ３％８０％９１．ｐｄｆ）において公開
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （７）令和３年１２月１５日に大成ロテック株式会社のウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔａｉｓｅｉｒｏｔｅｃ．ｃｏ．ｊｐ／２０２１／１２／１５／％ｅ３％８０％９０％ｅ９％８３％ｂｄ％ｅ５％８６％８５％ｅ５％８８％９ｄ％ｅ３％８０％９１％ｅ８％ａ５％ｂｆ％ｅ６％９６％ｂ０％ｅ５％ａｅ％ｂｆ％ｅ３％８１％ａ７％ｅ３％８１％ｂｅ％ｅ３％８１％ａ１％ｅ３％８１％ａｅ％ｅ３％８２％ａ４％ｅ３％８３％ｂ３％ｅ３％８３％９５％ｅ３％８３％ａ９％ｅ３％８１％ａ８％ｅ５％８ｄ％９４％ｅ８％ａａ％ｂｆ％ｅ３％８１％９７％ｅ３％８１％９ｆ％ｅ８％８７％ａａ／）において公開 （８）令和３年１２月１５日に株式会社プライムアシスタンスのウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｐｒｉｍｅ－ａｓ．ｃｏ．ｊｐ／ｊｐ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０２２／０５／２１１２１５＿０３ｅ４ｃｅ７９ｄｃｆ７８３９ｆａｃｃ７３０ｆａ７ａ３６ａ４４ａ．ｐｄｆ）において公開 （９）令和４年１月１９日にＹｏｕＴｕｂｅのウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ｃｐｔｆＴｃ４ＧｗＱＵ）において公開 （１０）令和４年１月２０日にプロジェクト実施者が開催した「（令和３年度）西新宿エリアにおける自動運転移動サービス実現に向けた５Ｇを活用したサービスモデルの構築に関するプロジェクト（プロジェクト説明会）」にて発表 （１１）令和４年１月２２日～令和４年２月４日に「（令和３年度）西新宿エリアにおける自動運転移動サービス実現に向けた５Ｇを活用したサービスモデルの構築に関するプロジェクト」と題する実証実験で公開
【早期審査対象出願】
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】清水 友理
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 大樹
(72)【発明者】
【氏名】各務 篤史
(72)【発明者】
【氏名】林 俊光
【審査官】武内 俊之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０３８６０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１３９６５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１１２８３０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０８Ｇ １／００
Ｇ０５Ｄ １／４３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
周囲に存在する物体にレーザ光を照射しながら移動する移動体が通行する通路を備える構造体であって、前記通路は、壁面の色が単一である単一色区間を有し、
前記単一色区間には、壁面のテクスチャを変更することで反射強度を他の領域とは異ならせた反射強度変更部が設けられており、
前記反射強度変更部および前記他の領域は、同一素材の塗料または同一素材のシートで形成されており、
前記テクスチャの変更は、表面仕上げの変更によって実現されている、
ことを特徴とする構造体。
【請求項2】
周囲に存在する物体にレーザ光を照射しながら移動する移動体が通行する通路を備える構造体であって、前記通路は、面の色が単一である単一色区間を有し、
前記単一色区間には、面のテクスチャを変更することで反射強度を他の領域とは異ならせた反射強度変更部が設けられており、
前記反射強度変更部および前記他の領域は、同一素材の塗料または同一素材のシートで形成されており、
前記テクスチャの変更は、表面仕上げの変更によって実現されている、
ことを特徴とする構造体。
【請求項3】
前記反射強度変更部は、曲面または複数の平面を有する立体形状部の表面に設けられている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造体。
【請求項4】
周囲に存在する物体にレーザ光を照射しながら移動する移動体が通行する通路に関する設置物であって、前記設置物は、色が単一である単一色区間を有し、
前記単一色区間には、テクスチャを変更することで反射強度を他の領域とは異ならせた反射強度変更部が設けられており、
前記反射強度変更部および前記他の領域は、同一素材の塗料または同一素材のシートで形成されており、
前記テクスチャの変更は、表面仕上げの変更によって実現されている、
ことを特徴とする設置物。
【請求項5】
前記反射強度変更部は、曲面または複数の平面を有する立体形状部の表面に設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の設置物。
【請求項6】
請求項１もしくは請求項２に記載の構造体、または、請求項４もしくは請求項５に記載の設置物を用いた前記移動体の自己位置推定システムであって、前記移動体は、
周囲に存在する物体にレーザ光を照射し、その反射光を受光することで反射強度を検出する検出部と、
前記反射強度変更部の反射強度に関する反射強度情報および前記反射強度変更部が設けられた位置に関する変更部位置情報を有した記憶部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記反射強度と前記記憶部に記憶される前記反射強度情報との関係に基づいて前記反射強度変更部を特定し、特定した前記反射強度変更部と前記記憶部に記憶される前記変更部位置情報とから自己の位置を推定する、
ことを特徴とする自己位置推定システム。
【請求項7】
請求項３に記載の構造体を用いた前記移動体の自己位置推定システムであって、前記移動体は、
周囲に存在する物体にレーザ光を照射し、その反射光を受光することで反射強度を検出する検出部と、
前記反射強度変更部の反射強度に関する反射強度情報および前記反射強度変更部が設けられた位置に関する変更部位置情報を有した記憶部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記反射強度と前記記憶部に記憶される前記反射強度情報との関係に基づいて前記反射強度変更部を特定し、特定した前記反射強度変更部と前記記憶部に記憶される前記変更部位置情報とから自己の位置を推定する、
ことを特徴とする自己位置推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造体、設置物および自己位置推定システムに関する。
【背景技術】
【0002】
自己位置を推定しながら移動する移動体（例えば、ロボットや車両）の自律移動システムが知られている。この自律移動システムでは、全球測位衛星システム（GNSS：Global Navigation Satellite System）による電波が届かない環境において、LiDAR(Light Detection and Ranging)という光センサ技術を用いて自己位置推定を行う場合がある。この光センサ技術を用いた方式では、移動体がレーザ光を照射して物体との距離を測定することで周辺環境形態（周辺物体の形状データ）を作成し、内部に保持する予め作成された地図データと移動時に得られた周辺物体の形状データとをマッチングさせる（例えば、特許文献１参照）。
また、形状以外の識別子を建物内に設けることも提案されている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１に記載される技術は、物体の表面の色の違い（実験データでは黒色と白色が例示されている）によって表れる反射強度の差を利用して物体を認識するものである。
また、形状以外の識別子を建物内に設けることも提案されている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１に記載される技術は、物体の表面の色の違い（実験データでは黒色と白色が例示されている）によって表れる反射強度の差を利用して物体を認識するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第ＷＯ２０１３－０７６８２９号
【非特許文献】
【0004】
【文献】原祥尭、他、「測域センサの反射強度データを用いたスキャンマッチングによる移動ロボットの自己位置推定」、ロボティクス・メカトロニクス講演会講演梗概集、一般社団法人 日本機械学会、2006年、2P1-C29
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
移動体が単調な空間（例えば、一様な壁面で構成される長廊下、トンネルなど）を移動する場合、周辺環境に変化が少ないので、周辺物体の形状データと地図データとをマッチングすることによる位置の推定が難しいという問題があった。
また、物体の表面の色を変更した場合、室内空間の美観を損ねるという問題があった。その為、意匠上の観点から、物体の表面の色を変更することが難しい場合があった。
なお、二次元や三次元のコード、電磁誘導線、磁気マーカ等を空間内に設置し、移動体でこれらの情報（またはこれらから発せられる情報）を取得することも考えられる。しかしながら、LiDAR以外のセンサが追加で必要になるのでコストがそれだけ増えてしまい、また、連動させるセンサ数が増加することで故障のリスクが高まることになる。また、建物内における移動体の自律移動を想定した場合、二次元や三次元のコード、電磁誘導線、磁気マーカ等を建物内に設けることで、室内空間の美観を損ねる可能性がある。
このような観点から、本発明は、単調な空間において移動体の自己位置を精度よく推定できる構造体、設置物および自己位置推定システムを提供する。
また、物体の表面の色を変更した場合、室内空間の美観を損ねるという問題があった。その為、意匠上の観点から、物体の表面の色を変更することが難しい場合があった。
なお、二次元や三次元のコード、電磁誘導線、磁気マーカ等を空間内に設置し、移動体でこれらの情報（またはこれらから発せられる情報）を取得することも考えられる。しかしながら、LiDAR以外のセンサが追加で必要になるのでコストがそれだけ増えてしまい、また、連動させるセンサ数が増加することで故障のリスクが高まることになる。また、建物内における移動体の自律移動を想定した場合、二次元や三次元のコード、電磁誘導線、磁気マーカ等を建物内に設けることで、室内空間の美観を損ねる可能性がある。
このような観点から、本発明は、単調な空間において移動体の自己位置を精度よく推定できる構造体、設置物および自己位置推定システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る構造体は、周囲に存在する物体にレーザ光を照射しながら移動する移動体が通行する通路を備える。この構造体の前記通路は、壁面の色が単一である単一色区間を有し、前記単一色区間には、壁面のテクスチャを変更することで反射強度を他の領域とは異ならせた反射強度変更部が設けられている。
また、本発明に係る構造体は、周囲に存在する物体にレーザ光を照射しながら移動する移動体が通行する通路を備える。この構造体の前記通路は、面の色が単一である単一色区間を有し、前記単一色区間には、面のテクスチャを変更することで反射強度を他の領域とは異ならせた反射強度変更部が設けられている。ここでの「面」は、壁面、路面、天井面など通路を構成する様々な面を含む概念である。
前記反射強度変更部および前記他の領域は、同一素材の塗料または同一素材のシートで形成されている。
前記テクスチャの変更は、表面仕上げの変更によって実現されている。
本発明に係る構造体では、移動体が壁面または面に反射したレーザ光を受け取ることで反射強度変更部を検出でき、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部を利用できる。その結果、単調な空間において移動体の自己位置を精度よく推定できる。また、移動体の周囲に存在する人などの物体を検知するための既設センサ（レーザ光）を併用することで、センサの数を抑えることができるのでコストや故障のリスクが低く、反射強度変更部は人間が視認し難い（認識し難い）ので美観を損ねることもない。
また、本発明に係る設置物は、周囲に存在する物体にレーザ光を照射しながら移動する移動体が通行する通路に関する設置物である。この設置物は、色が単一である単一色区間を有し、前記単一色区間には、テクスチャを変更することで反射強度を他の領域とは異ならせた反射強度変更部が設けられている。ここでの「設置物」は、車両用防護柵のように通路に付随して設置される物、標識や信号機などのように通行に関する情報を示す物、通行する領域を特定するための物、雨樋、配管パイプ、照明機器等の道路周辺の附属物など、様々な物を含む概念である。
前記反射強度変更部および前記他の領域は、同一素材の塗料または同一素材のシートで形成されている。
前記テクスチャの変更は、表面仕上げの変更によって実現されている。
本発明に係る設置物では、周囲に存在する物体に反射したレーザ光を移動体が受け取ることで反射強度変更部を検出でき、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部を利用できる。その結果、単調な空間において移動体の自己位置を精度よく推定できる。また、移動体の周囲に存在する人などの物体を検知するための既設センサ（レーザ光）を併用することで、センサの数を抑えることができるのでコストや故障のリスクが低く、反射強度変更部は人間が視認し難い（認識し難い）ので美観を損ねることもない。また道路に設置される設置物に関しては、色が単一でない場合、道路上の通行に関する情報として異なる意味が生じてしまう可能性がある。色が単一であることで、道路に関連する法令で規定される規則に則りながら、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部を利用できる。
前記反射強度変更部は、曲面または複数の平面を有する立体形状部の表面に設けられていてもよい。このようにすると、移動体は遠方からでも構造体や設置物との角度によらず、反射強度変更部を検出しやすくなるので、移動体の自己位置の推定を安定して行うことが可能である。
また、本発明に係る構造体は、周囲に存在する物体にレーザ光を照射しながら移動する移動体が通行する通路を備える。この構造体の前記通路は、面の色が単一である単一色区間を有し、前記単一色区間には、面のテクスチャを変更することで反射強度を他の領域とは異ならせた反射強度変更部が設けられている。ここでの「面」は、壁面、路面、天井面など通路を構成する様々な面を含む概念である。
前記反射強度変更部および前記他の領域は、同一素材の塗料または同一素材のシートで形成されている。
前記テクスチャの変更は、表面仕上げの変更によって実現されている。
本発明に係る構造体では、移動体が壁面または面に反射したレーザ光を受け取ることで反射強度変更部を検出でき、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部を利用できる。その結果、単調な空間において移動体の自己位置を精度よく推定できる。また、移動体の周囲に存在する人などの物体を検知するための既設センサ（レーザ光）を併用することで、センサの数を抑えることができるのでコストや故障のリスクが低く、反射強度変更部は人間が視認し難い（認識し難い）ので美観を損ねることもない。
また、本発明に係る設置物は、周囲に存在する物体にレーザ光を照射しながら移動する移動体が通行する通路に関する設置物である。この設置物は、色が単一である単一色区間を有し、前記単一色区間には、テクスチャを変更することで反射強度を他の領域とは異ならせた反射強度変更部が設けられている。ここでの「設置物」は、車両用防護柵のように通路に付随して設置される物、標識や信号機などのように通行に関する情報を示す物、通行する領域を特定するための物、雨樋、配管パイプ、照明機器等の道路周辺の附属物など、様々な物を含む概念である。
前記反射強度変更部および前記他の領域は、同一素材の塗料または同一素材のシートで形成されている。
前記テクスチャの変更は、表面仕上げの変更によって実現されている。
本発明に係る設置物では、周囲に存在する物体に反射したレーザ光を移動体が受け取ることで反射強度変更部を検出でき、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部を利用できる。その結果、単調な空間において移動体の自己位置を精度よく推定できる。また、移動体の周囲に存在する人などの物体を検知するための既設センサ（レーザ光）を併用することで、センサの数を抑えることができるのでコストや故障のリスクが低く、反射強度変更部は人間が視認し難い（認識し難い）ので美観を損ねることもない。また道路に設置される設置物に関しては、色が単一でない場合、道路上の通行に関する情報として異なる意味が生じてしまう可能性がある。色が単一であることで、道路に関連する法令で規定される規則に則りながら、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部を利用できる。
前記反射強度変更部は、曲面または複数の平面を有する立体形状部の表面に設けられていてもよい。このようにすると、移動体は遠方からでも構造体や設置物との角度によらず、反射強度変更部を検出しやすくなるので、移動体の自己位置の推定を安定して行うことが可能である。
【0007】
本発明に係る自己位置推定システムは、前述した単一色区間を備える構造体または設置物を用いた前記移動体の自己位置推定システムである。
前記移動体は、周囲に存在する物体にレーザ光を照射し、その反射光を受光することで反射強度を検出する検出部と、前記反射強度変更部の反射強度に関する反射強度情報および前記反射強度変更部が設けられた位置に関する変更部位置情報を有した記憶部と、制御部とを備える。
前記制御部は、前記反射強度と前記記憶部に記憶される前記反射強度情報との関係に基づいて前記反射強度変更部を特定し、特定した前記反射強度変更部と前記記憶部に記憶される前記変更部位置情報とから自己の位置を推定する。
本発明に係る自己位置推定システムでは、周囲に存在する物体で反射したレーザ光を移動体が受け取ることで反射強度変更部を検出でき、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部を利用する。その為、単調な空間において移動体の自己位置を精度よく推定できる。また、移動体の周囲に存在する人などの物体を検知するための既設センサ（レーザ光）を併用することで、センサの数を抑えることができるのでコストや故障のリスクが低く、反射強度変更部は人間が視認し難い（認識し難い）ので美観を損ねることもない。
前記移動体は、周囲に存在する物体にレーザ光を照射し、その反射光を受光することで反射強度を検出する検出部と、前記反射強度変更部の反射強度に関する反射強度情報および前記反射強度変更部が設けられた位置に関する変更部位置情報を有した記憶部と、制御部とを備える。
前記制御部は、前記反射強度と前記記憶部に記憶される前記反射強度情報との関係に基づいて前記反射強度変更部を特定し、特定した前記反射強度変更部と前記記憶部に記憶される前記変更部位置情報とから自己の位置を推定する。
本発明に係る自己位置推定システムでは、周囲に存在する物体で反射したレーザ光を移動体が受け取ることで反射強度変更部を検出でき、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部を利用する。その為、単調な空間において移動体の自己位置を精度よく推定できる。また、移動体の周囲に存在する人などの物体を検知するための既設センサ（レーザ光）を併用することで、センサの数を抑えることができるのでコストや故障のリスクが低く、反射強度変更部は人間が視認し難い（認識し難い）ので美観を損ねることもない。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、周囲に存在する物体にレーザ光を照射しながら移動する移動体が、単調な空間において移動体の自己位置を精度よく推定できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第１実施形態に係る自己位置推定システムを含んだ自律移動システムの概略構成図である。
【図2】移動体が通行する通路を説明するための図であり、（ａ）は移動体が廊下を通行する場合のイメージ図であり、（ｂ）は移動体が室の壁面付近を通行する場合のイメージ図である。
【図3】基準壁面部と反射強度変更部との組合せの例示である。
【図4】本発明の第２実施形態に係る自己位置推定システムを含んだ自律移動システムの概略構成図である。
【図5】本発明の第２実施形態に係る自己位置推定システムにおける位置推定方法を説明するための概略図である。
【図6】本発明の第２実施形態に係る自己位置推定システムにおける位置推定方法を示すフローチャートの例示である。
【図7】本発明の第３実施形態に係る自己位置推定システムを含んだ自律移動システムの概略構成図である。
【図8】反射強度変更部をトンネル内に設置する場合のバリエーションを示す図であり、（ａ）,（ｂ）は壁面に反射強度変更部を設けた状態を示しており、（ｃ）は段差側面に反射強度変更部を設けた状態を示している。
【図9】トンネル内での基準壁面部と反射強度変更部との組合せの例示である。
【図10】「ケース１（塩化ビニル樹脂製シート）」の実験結果（レーザ光を照射した時の角度に対する反射強度）を説明するための図である。
【図11】「ケース１（塩化ビニル樹脂製シート）」の実験結果（レーザ光を照射した時の出力画面）を説明するための図である。
【図12】「ケース２（水性エマルジョンペイントの塗装）」の実験結果（レーザ光を照射した時の角度に対する反射強度）を説明するための図である。
【図13】「ケース２（水性エマルジョンペイントの塗装）」の実験結果（レーザ光を照射した時の出力画面）を説明するための図である。
【図14】「ケース３（ステンレス製板材）」の実験結果（レーザ光を照射した時の角度に対する反射強度）を説明するための図である。
【図15】「ケース３（ステンレス製板材）」の実験結果（レーザ光を照射した時の出力画面）を説明するための図である。
【図16】「ケース４（塩化ビニル系樹脂シート）」の実験結果（レーザ光を照射した時の角度に対する反射強度）を説明するための図である。
【図17】「ケース４（塩化ビニル系樹脂シート）」の実験結果（レーザ光を照射した時の出力画面）を説明するための図である。
【図18】「ケース５（アルミニウム製板材）」の実験結果（レーザ光を照射した時の角度に対する反射強度）を説明するための図である。
【図19】「ケース５（アルミニウム製板材）」の実験結果（レーザ光を照射した時の出力画面）を説明するための図である。
【図20】実験結果から推定される各素材の本目的への適用性をまとめた一覧表である。
【図26】反射強度変更部と移動体の位置との位置関係を示したイメージ図であり、（ａ）は平板形状の部材の表面に反射強度変更部を設けた場合を示し、（ｂ）は円柱状の部材の表面に反射強度変更部を設けた場合を示している。
【図27】実験体を説明するための図であり、（ａ）は第１及び第２の実験体の概略平面図であり、（ｂ）は第３及び第４の実験体の概略平面図である。
【図28】第１及び第２の実験体における実験の状況を説明するための図であり、（ａ）は実験体が角度「０°」の状態を示し、（ｂ）は実験体が角度「３０°」の状態を示し、（ｃ）は実験体が角度「６０°」の状態を示している。
【図29】第３及び第４の実験体６０Ａ，６０Ｂにおける実験の状況を説明するための図であり、（ａ）は実験体が角度「０°」の状態を示し、（ｂ）は実験体が角度「３０°」の状態を示し、（ｃ）は実験体が角度「６０°」の状態を示している。
【図30】実験結果（レーザ光を照射した時の出力画面）を示す図であり、（ａ）は第１の実験体の「０°」の結果であり、（ｂ）は第１の実験体の「３０°」の結果であり、（ｃ）は第１の実験体の「６０°」の結果であり、（ｄ）は第２の実験体の「０°」の結果であり、（ｅ）は第２の実験体の「３０°」の結果であり、（ｆ）は第２の実験体の「６０°」の結果である。
【図31】実験結果（レーザ光を照射した時の出力画面）を示す図であり、（ａ）は第３の実験体の「０°」の結果であり、（ｂ）は第３の実験体の「３０°」の結果であり、（ｃ）は第３の実験体の「６０°」の結果であり、（ｄ）は第４の実験体の「０°」の結果であり、（ｅ）は第４の実験体の「３０°」の結果であり、（ｆ）は第４の実験体の「６０°」の結果である。
【図32】反射面に白色の塗料を塗布した実験体（第１の実験体、第３の実験体）の実験結果（レーザ光を照射した時の角度に対する反射強度）である。
【図33】反射面に黒色の塗料を塗布した実験体（第２の実験体、第４の実験体）の実験結果（レーザ光を照射した時の角度に対する反射強度）である。
【図34】実験結果から角度別「０°～７０°」の最大値でプロットしたグラフである。
【図37】第４実施形態に係る立体形状の反射強度変更部の一例を説明するための図であり、（ａ）は車両用防護柵に反射強度変更部を設けた場合のイメージ図であり、（ｂ）は複数の平面を有する支柱への適用を示しており、（ｃ）は曲面を有する支柱への適用を示しており、（ｄ）はバリエーションとして雨樋、配管パイプ、照明機器等の道路周辺の附属物への適用を示している。
【図38】実施形態の変形例を説明するための図であり、（ａ）は道路の路面に反射強度変更部を設けた場合のイメージ図であり、（ｂ）は反射強度変更部の設置方法の一例である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【0011】
［第１実施形態］
＜第１実施形態に係る自己位置推定システムの構成について＞
図１を参照して、第１実施形態に係る自己位置推定システム１Ａの構成について説明する。図１は、自己位置推定システム１Ａを含んだ自律移動システム１の概略構成図である。自己位置推定システム１Ａは、他のシステムの一部を構成するものであってよく、本実施形態では移動体が操縦なしに自律して移動する自律移動システム１の一部をなすものを想定する。つまり、自己位置推定システム１Ａにより移動体３が自己の位置を推定し、推定した位置に基づいて移動体３が自律して移動する。
＜第１実施形態に係る自己位置推定システムの構成について＞
図１を参照して、第１実施形態に係る自己位置推定システム１Ａの構成について説明する。図１は、自己位置推定システム１Ａを含んだ自律移動システム１の概略構成図である。自己位置推定システム１Ａは、他のシステムの一部を構成するものであってよく、本実施形態では移動体が操縦なしに自律して移動する自律移動システム１の一部をなすものを想定する。つまり、自己位置推定システム１Ａにより移動体３が自己の位置を推定し、推定した位置に基づいて移動体３が自律して移動する。
【0012】
図１に示すように、本実施形態における自律移動システム１は、建物２内を移動体３が自律して移動するシステムである。ここで、建物２は、「構造体」の一例である。建物２の種類や用途、移動体３が建物２内を移動する目的や自律制御方法などは限定されず、種々のものを用いることが可能である。本実施形態では、移動体３に出発地点および目的地点、並びに出発地点から目的地点までの経路を指定し、その決められた経路を移動体３が操縦なしに移動する場合を想定する。なお、移動体３が他のシステムや装置から与えられた情報や自身が検出した情報に基づいて目的地点や目的地点までの経路を算出し、算出した目的地点や経路に従って移動体３が移動するものであってもよい。
【0013】
図１に示す自律移動システム１は、主に、建物２と、建物２内を移動する少なくとも一つの移動体３と、当該システムの全体制御を行う管理装置４とを備える。管理装置４の設置場所は限定されず、建物２内（例えば、制御室）に配置されてもよいし、建物２の外部（例えば、集中管理センタ）に配置されてもよい。移動体３と管理装置４とは通信可能であるが、常に通信可能な状態である必要はない。例えば移動体３が通信可能なエリアに移動した場合に、移動体３が管理装置４との通信を行うものであってもよい。
【0014】
図１に示すように、本実施形態での建物２は、移動体３が通行する通路２１を備える。本実施形態では、通路２１として廊下を想定する。通路２１は、帯状の床面２２と当該床面２２の両側を囲う壁面２３とで主に構成される（図２（ａ）を参照）。図２は、移動体３が通行する通路２１を説明するための図であり、（ａ）は移動体３が廊下を通行する場合のイメージ図であり、（ｂ）は移動体３が室の壁面２３付近を通行する場合のイメージ図である。図２（ｂ）に示すように、通路２１には、片側にのみ壁面２３を有するものが含まれる。詳細については後述するが、壁面２３には、移動体３が位置を推定可能なように細工が施してある（図１での反射強度変更部２３ｂを参照）。当該壁面２３に形成された細工は、移動体３が有する検出部３２によって検出可能であるが、人間が視認し難い（認識し難い）ものであるのが望ましい。
【0015】
図１に示す移動体３は、建物２内を移動する装置であり、移動部３１と、検出部３２と、通信部３３と、記憶部３４と、制御部３５とを備える。
移動部３１は、移動体３を移動させるための手段であり、ここでの移動には地上での歩行や走行、水上での航行、空中での飛行などが含まれる。本実施形態では、地上での走行を想定し、移動部３１は、例えば車輪、当該車輪を回転させる動力源、当該動力源が発生する動力を車輪に伝える伝達機構（例えばギヤやシャフト）などで構成される。
移動部３１は、移動体３を移動させるための手段であり、ここでの移動には地上での歩行や走行、水上での航行、空中での飛行などが含まれる。本実施形態では、地上での走行を想定し、移動部３１は、例えば車輪、当該車輪を回転させる動力源、当該動力源が発生する動力を車輪に伝える伝達機構（例えばギヤやシャフト）などで構成される。
【0016】
検出部３２は、反射強度を測定する手段である。検出部３２は、例えばレーザ光を照射し、反射して戻ってきたレーザ光の反射強度を測定する。反射強度は、物体の表面の色やテクスチャなどによって差異があるが、不変な特徴量ではない。つまり、反射強度は、レーザ光を反射する物体によって一意に決まる訳ではなく、同じ物体にレーザ光を照射しても照射対象の物体までの距離や角度に応じて、得られる反射強度は多少異なってくる。なお、詳細は後述するが、レーザ光を照射する条件を同様にすることなどにより、照射される物体のテクスチャの違いを反射強度から判定することが可能である。
【0017】
通信部３３は、他の装置との間での通信を実現する装置であり、本実施形態では無線通信を想定している。通信部３３は、例えばアンテナやその周辺機器などによって構成される。建物２には、例えば通信部３３を用いた通信を行うためのアクセスポイント（例えば、無線ルータ）が設置されており、移動体３がそのエリアに進入することで、管理装置４との通信が可能になる。なお、移動体３と管理装置４とが常に通信可能であってもよい。その場合、例えば移動体３で発生する事象（例えば、移動開始の要求の発生や目的地点への到着など）をトリガにして通信を開始する。
【0018】
記憶部３４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等の記憶媒体から構成される。記憶部３４には、移動体３を自律移動するための情報が記憶されている。記憶部３４に記憶される情報には、移動体３の位置を推定するための情報が含まれる。なお、記憶部３４に記憶される情報の一部または全部は、移動体３以外の場所（例えば、管理装置４）に記憶されていて、通信部３３を介して必要に応じて取得してもよい。
記憶部３４には、通路２１を構成する部材の反射強度に関する反射強度情報が記憶されている。この反射強度情報は、例えば検出部３２が照射するレーザ光の波長に対応したものであり、後述する基準壁面部２３ａおよび反射強度変更部２３ｂの反射強度に関する情報が含まれている。反射強度情報は、移動体３から壁面２３までの距離に関する情報と、反射強度に関する情報とを予めマップ化した情報であってもよい。
また、記憶部３４には、反射強度変更部２３ｂが設けられた位置に関する変更部位置情報が記憶される。この変更部位置情報は、例えば反射強度変更部２３ｂの座標値や反射強度変更部２３ｂが設定される条件に関する情報である。
記憶部３４には、通路２１を構成する部材の反射強度に関する反射強度情報が記憶されている。この反射強度情報は、例えば検出部３２が照射するレーザ光の波長に対応したものであり、後述する基準壁面部２３ａおよび反射強度変更部２３ｂの反射強度に関する情報が含まれている。反射強度情報は、移動体３から壁面２３までの距離に関する情報と、反射強度に関する情報とを予めマップ化した情報であってもよい。
また、記憶部３４には、反射強度変更部２３ｂが設けられた位置に関する変更部位置情報が記憶される。この変更部位置情報は、例えば反射強度変更部２３ｂの座標値や反射強度変更部２３ｂが設定される条件に関する情報である。
【0019】
図１に示すように、通路２１を構成する壁面２３は、色が単一である単一色区間Ｅを備える。単一色区間Ｅには、テクスチャを変更することで反射強度を他の領域（図１での基準壁面部２３ａ）とは異ならせた反射強度変更部２３ｂが設けられている。基準壁面部２３ａは、壁面２３の大部分の領域を構成し基本となるテクスチャが施されている。反射強度変更部２３ｂは、基準壁面部２３ａに対してテクスチャを変更してある領域である。単一色区間Ｅにおける色の単一には、人間が視認によって異なる色と判別できない程度のものが含まれる。つまり、テクスチャの違いよる基準壁面部２３ａと反射強度変更部２３ｂとの多少の濃淡の違いなどは許容され、色が同一であるとしてよい。
反射強度変更部２３ｂのサイズ、形状、単一色区間Ｅにおける位置等は、特に限定されず、適宜設定することが可能である。反射強度変更部２３ｂは、多角形や円形等でよく、例えば数センチメートル～数十センチメートル程度のサイズでよい。反射強度変更部２３ｂは、床面２２から天井面（図示せず）に亘って帯状に形成されていてもよい。単一色区間Ｅ内に複数の反射強度変更部２３ｂを設けてもよく、例えば移動体３の移動方向（通路２１の延伸方向）に沿って所定間隔で配置される。単一色区間Ｅ内に複数の反射強度変更部２３ｂを設ける場合、サイズおよび形状を均一にするとともに、鉛直方向の設置位置を揃えるのがよい。なお、反射強度変更部２３ｂがある程度の幅を有している場合、検出部３２は、基準壁面部２３ａと反射強度変更部２３ｂとの境界部２３ｃを検出してもよい。
反射強度変更部２３ｂのサイズ、形状、単一色区間Ｅにおける位置等は、特に限定されず、適宜設定することが可能である。反射強度変更部２３ｂは、多角形や円形等でよく、例えば数センチメートル～数十センチメートル程度のサイズでよい。反射強度変更部２３ｂは、床面２２から天井面（図示せず）に亘って帯状に形成されていてもよい。単一色区間Ｅ内に複数の反射強度変更部２３ｂを設けてもよく、例えば移動体３の移動方向（通路２１の延伸方向）に沿って所定間隔で配置される。単一色区間Ｅ内に複数の反射強度変更部２３ｂを設ける場合、サイズおよび形状を均一にするとともに、鉛直方向の設置位置を揃えるのがよい。なお、反射強度変更部２３ｂがある程度の幅を有している場合、検出部３２は、基準壁面部２３ａと反射強度変更部２３ｂとの境界部２３ｃを検出してもよい。
【0020】
反射強度変更部２３ｂにおけるテクスチャの変更には、壁面２３の（ア）表面仕上げの変更、（イ）素材の変更、（ウ）表面仕上げの変更および素材の変更、が含まれる。つまり、反射強度変更部２３ｂは、（ア）～（ウ）のうちの一つを施すことにより基準壁面部２３ａからテクスチャが変更され、反射強度に差異が生じている。
表面仕上げは、例えば「メタリック加工」、「マット加工」、「エンボス加工」であり、これらの表面仕上げから選定したものを反射強度変更部２３ｂとして用いることができる。また、表面仕上げは、例えば「艶あり加工」、「半艶あり加工」、「艶なし加工」であり、これらの表面仕上げから選定したものを反射強度変更部２３ｂとして用いることができる。また、表面仕上げは、例えば「光沢加工」、「半光沢加工」、「マット加工」であり、これらの表面仕上げから選定したものを反射強度変更部２３ｂとして用いることができる。
表面仕上げは、例えば「メタリック加工」、「マット加工」、「エンボス加工」であり、これらの表面仕上げから選定したものを反射強度変更部２３ｂとして用いることができる。また、表面仕上げは、例えば「艶あり加工」、「半艶あり加工」、「艶なし加工」であり、これらの表面仕上げから選定したものを反射強度変更部２３ｂとして用いることができる。また、表面仕上げは、例えば「光沢加工」、「半光沢加工」、「マット加工」であり、これらの表面仕上げから選定したものを反射強度変更部２３ｂとして用いることができる。
【0021】
図３を参照して、基準壁面部２３ａと反射強度変更部２３ｂとの組合せについて説明する。図３は、基準壁面部２３ａと反射強度変更部２３ｂとの組合せの例示である。
図３（ａ）は、同一素材で表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、壁にシートが貼られることによって壁面２３が形成されており、一部の表面仕上げを変更することによって反射強度変更部２３ｂが形成されている。
図３（ｂ）は、同一素材で表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、壁に塗料が塗られることによって壁面２３が形成されており、一部の表面仕上げを変更することによって反射強度変更部２３ｂが形成されている。
図３（ｃ）は、異素材かつ表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、塗料が塗られた壁の一部にシートが貼られることによって反射強度変更部２３ｂが形成されており、塗料部分とシート部分とで表面仕上げがさらに変更されている。
図３（ｄ）は、異素材かつ表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、シートが貼られた壁の一部に金属板が貼られることによって反射強度変更部２３ｂが形成されており、シート部分と金属板部分とで表面仕上げがさらに変更されている。
図３（ｅ）は、異素材かつ表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、塗料が塗られた壁の一部に金属板が貼られることによって反射強度変更部２３ｂが形成されており、塗料部分と金属板部分とで表面仕上げがさらに変更されている。
なお、ドアや窓等の建具（図３（ｆ））は壁自体ではなく壁面２３に該当しないので、壁面２３の一部を構成する反射強度変更部２３ｂには、ドアや窓等の建具（図３（ｆ））が含まれない。
図３（ａ）は、同一素材で表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、壁にシートが貼られることによって壁面２３が形成されており、一部の表面仕上げを変更することによって反射強度変更部２３ｂが形成されている。
図３（ｂ）は、同一素材で表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、壁に塗料が塗られることによって壁面２３が形成されており、一部の表面仕上げを変更することによって反射強度変更部２３ｂが形成されている。
図３（ｃ）は、異素材かつ表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、塗料が塗られた壁の一部にシートが貼られることによって反射強度変更部２３ｂが形成されており、塗料部分とシート部分とで表面仕上げがさらに変更されている。
図３（ｄ）は、異素材かつ表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、シートが貼られた壁の一部に金属板が貼られることによって反射強度変更部２３ｂが形成されており、シート部分と金属板部分とで表面仕上げがさらに変更されている。
図３（ｅ）は、異素材かつ表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、塗料が塗られた壁の一部に金属板が貼られることによって反射強度変更部２３ｂが形成されており、塗料部分と金属板部分とで表面仕上げがさらに変更されている。
なお、ドアや窓等の建具（図３（ｆ））は壁自体ではなく壁面２３に該当しないので、壁面２３の一部を構成する反射強度変更部２３ｂには、ドアや窓等の建具（図３（ｆ））が含まれない。
【0022】
制御部３５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によるプログラムの実行処理や、専用回路等により実現される。制御部３５がプログラムによって実現される場合、そのプログラムをコンピュータによる読み取り可能な記録媒体（例：ＣＤ－ＲＯＭ）に記憶して提供することができる。また、そのプログラムを、インターネットなどのネットワークを通して提供することもできる。ここでは、自己位置推定の処理について特に説明を行い、自律移動に関する全体処理については、詳細な説明は省略する。自律移動に関する処理は、特に限定されず、例えば一般的な処理によって実現されればよい。
制御部３５は、反射強度変更部２３ｂを用いて自己位置の推定を行う。制御部３５は、検出部３２が測定した反射強度と記憶部３４に記憶される反射強度情報との関係から反射強度変更部２３ｂを特定する。また、制御部３５は、特定した反射強度変更部２３ｂと記憶部３４に記憶される変更部位置情報との関係から移動体３の位置を推定する。
制御部３５は、反射強度変更部２３ｂを用いて自己位置の推定を行う。制御部３５は、検出部３２が測定した反射強度と記憶部３４に記憶される反射強度情報との関係から反射強度変更部２３ｂを特定する。また、制御部３５は、特定した反射強度変更部２３ｂと記憶部３４に記憶される変更部位置情報との関係から移動体３の位置を推定する。
【0023】
以上のように、第１実施形態に係る自己位置推定システム１Ａでは、移動体３が壁面２３に反射したレーザ光を受け取ることで反射強度変更部２３ｂを検出でき、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部２３ｂを利用する。その為、単調な空間において移動体３の自己位置を精度よく推定できる。なお、反射強度変更部２３ｂの色は、壁面２３の他の部分の色と同じなので、人間に視認され難く、室内空間の美観を損ねる恐れもない。
【0024】
［第２実施形態］
＜第２実施形態に係る自己位置推定システムの構成について＞
図４を参照して、第２実施形態に係る自己位置推定システム１０１Ａの構成について説明する。図４は、自己位置推定システム１０１Ａを含んだ自律移動システム１０１の概略構成図である。以下では、第１実施形態に係る自律移動システム１との相違点について説明を行い、同様の機能については説明を省略する。
図４に示す自律移動システム１０１は、主に、建物２と、建物２内を移動する少なくとも一つの移動体１０３と、当該システムの全体制御を行う管理装置４とを備える。移動体１０３と管理装置４とは通信可能であるが、常に通信可能な状態である必要はない。例えば移動体１０３が通信可能なエリアに移動した場合に、移動体１０３が管理装置４との通信を行うものであってもよい。
＜第２実施形態に係る自己位置推定システムの構成について＞
図４を参照して、第２実施形態に係る自己位置推定システム１０１Ａの構成について説明する。図４は、自己位置推定システム１０１Ａを含んだ自律移動システム１０１の概略構成図である。以下では、第１実施形態に係る自律移動システム１との相違点について説明を行い、同様の機能については説明を省略する。
図４に示す自律移動システム１０１は、主に、建物２と、建物２内を移動する少なくとも一つの移動体１０３と、当該システムの全体制御を行う管理装置４とを備える。移動体１０３と管理装置４とは通信可能であるが、常に通信可能な状態である必要はない。例えば移動体１０３が通信可能なエリアに移動した場合に、移動体１０３が管理装置４との通信を行うものであってもよい。
【0025】
図４に示す移動体１０３は、建物２内を移動する装置であり、移動部３１と、検出部１３２と、通信部３３と、記憶部１３４と、制御部１３５とを備える。移動部３１および通信部３３は、第１実施形態に係る移動体３と同様なので説明を省略する。なお、移動部１３１には、車輪の回転速度を検出するロータリーエンコーダが取り付けられている。
【0026】
検出部１３２は、移動体１０３の周囲（全方向でなくてもよい）に存在する物体の形状を検出するための手段である。検出部１３２は、レーザ光を用いて周囲の物体の形状を検出する。本実施形態では、検出部１３２として３Ｄレーザスキャナを想定し、検出部１３２は、周囲に多数のレーザ光を照射し、物体に当たって反射したレーザ光を受光する。これにより、検出部１３２は、周囲の物体の表面の形状を、表面を覆い尽くすような点の座標の集合（点群データ）として取得する。点群データは、例えば相対座標（検出部１３２の設置位置を原点としたローカル座標）である。検出部１３２によって検出された周辺の物体の点群データ（形状や距離）は、その測定時刻に対応付けられる。なお、点群データは、形状データの一例である。また、検出部１３２は、受光したレーザ光の反射強度を測定する機能を備える。この機能は、第１実施形態と同様である。検出部１３２によって測定された反射強度の情報は、点群データに対応付けられる。
【0027】
記憶部１３４には、移動体１０３を自律移動するための情報が記憶されている。記憶部１３４に記憶される情報には、移動体１０３の位置を推定するための情報が含まれる。なお、記憶部１３４に記憶される情報の一部または全部は、移動体１０３以外の場所（例えば、管理装置４）に記憶されていて、通信部３３を介して必要に応じて取得してもよい。
記憶部１３４には、建物２の内部構造を示した地図データが記憶されている。地図データは、移動体３の位置の推定を行う場合に基準となるデータであり、例えば設計図面や事前の詳細な測定などに基づいて作成されたものである。地図データは、移動体１０３の自己位置の推定に用いられ、検出部１３２で検出された移動体１０３の周囲（全方向でなくてもよい）に存在する物体の形状データ（例えば、点群データ）とマッチング（重ね合わせ）の処理が行われる。
また、記憶部１３４には、第１実施形態と同様に、通路２１を構成する部材の反射強度に関する反射強度情報、および反射強度変更部２３ｂが設けられた位置に関する変更部位置情報が記憶される。
記憶部１３４には、建物２の内部構造を示した地図データが記憶されている。地図データは、移動体３の位置の推定を行う場合に基準となるデータであり、例えば設計図面や事前の詳細な測定などに基づいて作成されたものである。地図データは、移動体１０３の自己位置の推定に用いられ、検出部１３２で検出された移動体１０３の周囲（全方向でなくてもよい）に存在する物体の形状データ（例えば、点群データ）とマッチング（重ね合わせ）の処理が行われる。
また、記憶部１３４には、第１実施形態と同様に、通路２１を構成する部材の反射強度に関する反射強度情報、および反射強度変更部２３ｂが設けられた位置に関する変更部位置情報が記憶される。
【0028】
制御部１３５は、例えば、次に示す三つの位置推定機能を備える。
制御部１３５の第一位置推定機能は、検出部１３２で取得した周囲の形状データによる位置の推定を実現する機能である。第一位置推定機能は、例えば、形状データと地図データとのマッチング（重ね合わせ）によって移動体１０３の自己位置の推定を行う。
制御部１３５の第二位置推定機能は、オドメトリによる位置の推定を実現する機能である。第二位置推定機能は、例えば、車輪の回転角度の計算から移動量を求め、その累積計算から移動体１０３の位置を推定する。
制御部１３５の第三位置推定機能は、検出部１３２で検出した反射強度変更部２３ｂによる位置の推定を実現する機能である。この第三位置推定機能は、第１実施形態と同様である。第三位置推定機能では、制御部１３５は、検出部１３３が測定した反射強度と記憶部１３４に記憶される反射強度情報との関係から反射強度変更部２３ｂを特定する。また、制御部１３５は、特定した反射強度変更部２３ｂと記憶部１３４に記憶される変更部位置情報との関係から移動体１０３の位置を推定する。
制御部１３５は、この三つの位置推定機能を場面によって使い分け、移動体１０３の位置の推定を行う。
制御部１３５の第一位置推定機能は、検出部１３２で取得した周囲の形状データによる位置の推定を実現する機能である。第一位置推定機能は、例えば、形状データと地図データとのマッチング（重ね合わせ）によって移動体１０３の自己位置の推定を行う。
制御部１３５の第二位置推定機能は、オドメトリによる位置の推定を実現する機能である。第二位置推定機能は、例えば、車輪の回転角度の計算から移動量を求め、その累積計算から移動体１０３の位置を推定する。
制御部１３５の第三位置推定機能は、検出部１３２で検出した反射強度変更部２３ｂによる位置の推定を実現する機能である。この第三位置推定機能は、第１実施形態と同様である。第三位置推定機能では、制御部１３５は、検出部１３３が測定した反射強度と記憶部１３４に記憶される反射強度情報との関係から反射強度変更部２３ｂを特定する。また、制御部１３５は、特定した反射強度変更部２３ｂと記憶部１３４に記憶される変更部位置情報との関係から移動体１０３の位置を推定する。
制御部１３５は、この三つの位置推定機能を場面によって使い分け、移動体１０３の位置の推定を行う。
【0029】
＜第２実施形態に係る自己位置推定システムにおける自己位置推定方法について＞
図５を参照して（適宜、図４を参照）、自己位置推定システム１０１Ａにおける自己位置推定方法について説明する。図５は、自己位置推定システム１０１Ａにおける位置推定方法を説明するための概略図である。図５では、移動体１０３が通路２１を紙面右側から左側に向かって移動する場合を想定する。
ここで、図５に示すように、本実施形態の通路２１を構成する壁面２３は、色が単一であり、かつ、一様な形状の一様形状区間Ｆを備える。反射強度変更部２３ｂは、この一様形状区間Ｆに設けられる。一様な形状には、凹凸がないものや、凹凸があったとしても同じ形状が繰り返してあるもの（例えば、波状、格子状などのようにパターン化されているもの）が含まれる。一様形状区間Ｆでは、検出部１３２で検出する形状データが同じになるので、形状データと地図データとのマッチング（重ね合わせ）の処理によって自己位置の推定が困難になる。図５に示す通路２１は、一様形状区間Ｆが長く続き、最後（終点付近）に柱２４が存在している。
図５を参照して（適宜、図４を参照）、自己位置推定システム１０１Ａにおける自己位置推定方法について説明する。図５は、自己位置推定システム１０１Ａにおける位置推定方法を説明するための概略図である。図５では、移動体１０３が通路２１を紙面右側から左側に向かって移動する場合を想定する。
ここで、図５に示すように、本実施形態の通路２１を構成する壁面２３は、色が単一であり、かつ、一様な形状の一様形状区間Ｆを備える。反射強度変更部２３ｂは、この一様形状区間Ｆに設けられる。一様な形状には、凹凸がないものや、凹凸があったとしても同じ形状が繰り返してあるもの（例えば、波状、格子状などのようにパターン化されているもの）が含まれる。一様形状区間Ｆでは、検出部１３２で検出する形状データが同じになるので、形状データと地図データとのマッチング（重ね合わせ）の処理によって自己位置の推定が困難になる。図５に示す通路２１は、一様形状区間Ｆが長く続き、最後（終点付近）に柱２４が存在している。
【0030】
まず、移動体１０３が通路に進入し、一様形状区間Ｆを進んで位置Ｐ（ｔ０）に到達する。一様形状区間Ｆでは、検出部１３２で検出する形状データが同じになる（つまり、移動しても幾何形状に変化がない）ので、形状データと地図データとのマッチング（重ね合わせ）による自己位置の推定が困難になる。その為、制御部１３５は、一様形状区間Ｆでは基本的にオドメトリ（車輪の回転量、軸方向）による位置の推定を行う。なお、移動体１０３は、検出部１３２を常に稼働させ、周囲にレーザ光を照射してその反射光を受けることで、周囲の物体の点群データを取得している。図５では、検出部１３２によるレーザ光の照射範囲（検出範囲）を符号Ｋの領域で記している。
【0031】
移動体１０３は、オドメトリを用いた位置の推定を行いながら一様形状区間Ｆをさらに進み、位置Ｐ（ｔ１）に到達する。移動体１０３が位置Ｐ（ｔ１）まで移動することで、反射強度変更部２３ｂが検出部１３２の検出範囲Ｋに含まれ、検出部１３２は反射強度変更部２３ｂに反射したレーザ光を受光する。ここで、前述した通り、反射強度変更部２３ｂは、基準壁面部２３ａに対して反射強度を変えてある。例えば、基準壁面部２３ａを反射率の低い表面仕上げ（艶なし加工）にし、反射強度変更部２３ｂを反射率の高い表面仕上げ（艶あり加工）にしてある。移動体１０３から反射強度変更部２３ｂまでの距離Ｄに応じた反射強度を得ることで、制御部１３５は、反射強度による自己位置の推定が可能である。なお、記憶部１３４には、例えば、移動体１０３から反射強度変更部２３ｂまでの距離に関する情報と反射強度に関する情報とを予めマップ化した情報が記憶されている。
【0032】
移動体１０３は、反射強度変更部２３ｂが設けられる部分では反射強度による位置の推定を行いながら一様形状区間Ｆをさらに進み、位置Ｐ（ｔ２）に到達する。移動体１０３が位置Ｐ（ｔ２）まで移動することで、柱２４が検出部１３２の検出範囲Ｋに含まれ、検出部１３２は柱２４に反射したレーザ光を受光する。これにより、検出部１３２で検出する形状データは、一様形状区間Ｆのときから変化する。その為、制御部１３５は、柱２４による形状特性から、幾何形状による自己位置の推定を行う。
【0033】
このようにすると、一様形状区間Ｆの途中で反射強度の違いによる位置の推定を行うことが可能になる。これにより、一様形状区間Ｆにおいて移動体１０３の位置を適切に推定することができる。例えば、本実施形態のように、オドメトリ（車輪の回転量、軸方向）による位置の推定を行う場合、車輪が空転することなどにより位置の推定に誤差が発生するが、一様形状区間Ｆの途中で反射強度の違いによる位置の推定を行うことで発生した誤差を訂正することが可能になる。
例えば、図５の一様形状区間Ｆに反射強度変更部２３ｂが形成されず、反射強度の違いによる位置の推定を行わない場合を想定する。この場合、一様形状区間Ｆに進入したタイミングで移動体１０３がオドメトリ（車輪の回転量、軸方向）による位置の推定を開始し、一様形状区間Ｆを進行して退出するまでオドメトリによる位置の推定を行う。その為、一様形状区間Ｆを進行する間は誤差が蓄積することになり、一様形状区間Ｆを進むに従って誤差が大きくなる。特に、建物２の床面２２が滑りやすく車輪が空転しやすい場合や一様形状区間Ｆの距離が長い場合には、誤差が無視できない程に大きくなってしまう。一方、図５に示すように、反射強度変更部２３ｂを形成して一様形状区間Ｆの途中で反射強度の違いによる位置の推定を行うことで、移動体１０３の正確な位置を推定できるので誤差がリセットされ、反射強度変更部２３ｂを用いない場合と比較して誤差の蓄積を抑制できる。このように、反射強度変更部２３ｂは、誤差をリセットするリセット地点のような役割を担うことができ、一様形状区間Ｆの途中の段階で誤差を吸収することができる。なお、検出部１３２の照射範囲（符号Ｋ）は移動体１０３に対して全周とせず、一部方向（２７０°）としているが、全周の照射範囲を有する全方向（３６０°）の検出部でも同様の効果が得られる。
例えば、図５の一様形状区間Ｆに反射強度変更部２３ｂが形成されず、反射強度の違いによる位置の推定を行わない場合を想定する。この場合、一様形状区間Ｆに進入したタイミングで移動体１０３がオドメトリ（車輪の回転量、軸方向）による位置の推定を開始し、一様形状区間Ｆを進行して退出するまでオドメトリによる位置の推定を行う。その為、一様形状区間Ｆを進行する間は誤差が蓄積することになり、一様形状区間Ｆを進むに従って誤差が大きくなる。特に、建物２の床面２２が滑りやすく車輪が空転しやすい場合や一様形状区間Ｆの距離が長い場合には、誤差が無視できない程に大きくなってしまう。一方、図５に示すように、反射強度変更部２３ｂを形成して一様形状区間Ｆの途中で反射強度の違いによる位置の推定を行うことで、移動体１０３の正確な位置を推定できるので誤差がリセットされ、反射強度変更部２３ｂを用いない場合と比較して誤差の蓄積を抑制できる。このように、反射強度変更部２３ｂは、誤差をリセットするリセット地点のような役割を担うことができ、一様形状区間Ｆの途中の段階で誤差を吸収することができる。なお、検出部１３２の照射範囲（符号Ｋ）は移動体１０３に対して全周とせず、一部方向（２７０°）としているが、全周の照射範囲を有する全方向（３６０°）の検出部でも同様の効果が得られる。
【0034】
図６を参照して（適宜、図４および図５を参照）、自己位置推定システム１０１Ａにおける自己位置推定方法を実現するための制御の一例を説明する。図６は、第２実施形態に係る自己位置推定システム１０１Ａにおける位置推定方法を示すフローチャートの例示である。なお、図６に示す制御は、移動体１０３が移動している最中に繰り返し実行される。制御部１３５は、例えば図６に示す制御を所定間隔（例えば、数ミリ秒～数秒程度の間隔）で実行する。
【0035】
最初に、制御部１３５は、移動体１０３の周囲にある物体の幾何形状を特定する（ステップＳ１）。この幾何形状の特定は、検出部１３２で周囲の物体の点群データを取得することにより実行される。次に、制御部１３５は、移動体１０３の周囲にある物体までの距離Ｄに変化があるか否かを判定する（ステップＳ２）。この処理では、例えば、検出部１３２を基点として予め決められた方向の距離Ｄの変化を判定し、時刻ｔ０における所定方向の物体までの距離Ｄ（ｔ０）と時刻ｔ１における所定方向の物体までのＤ（ｔ１）とを比較する。複数の方向の距離Ｄに変化があるか否かを判定してもよく、多数の方向の距離Ｄに変化があるかを判定することで制御がより正確になる。
【0036】
距離Ｄに変化がある場合（ステップＳ２で“あり”）、制御部１３５は、幾何形状による自己位置の推定を行う（ステップＳ３）。つまり、制御部１３５は、形状データと地図データとのマッチング（重ね合わせ）によって移動体１０３の自己位置の推定を行う。一方、距離Ｄに変化がない場合（ステップＳ２で“なし”）、制御部１３５は、移動体１０３の周囲にある物体から反射したレーザ光の反射強度Ｉを解析し（ステップＳ４）、反射したレーザ光の反射強度Ｉに変化があるか否かを判定する（ステップＳ５）。この処理では、例えば、検出部１３２を基点として予め決められた方向に照射したレーザ光の反射強度Ｉの変化を判定し、時刻ｔ０における所定方向のレーザ光の反射強度Ｉ（ｔ０）と時刻ｔ１における所定方向のレーザ光の反射強度Ｉ（ｔ１）とを比較する。複数の方向の反射強度Ｉに変化があるか否かを判定してもよく、多数の方向の反射強度Ｉに変化があるかを判定することで制御がより正確になる。
【0037】
反射強度Ｉに変化がない場合（ステップＳ５で“なし”）、制御部１３５は、オドメトリによる自己位置の推定を行う（ステップＳ６）。つまり、移動体１０３の車輪の回転量、軸方向等による位置の推定を行う。一方、反射強度Ｉに変化がある場合（ステップＳ５で“なし”）、制御部１３５は、反射強度Ｉによる自己位置の推定を行う（ステップＳ７）。つまり、検知した反射強度変更部２３ｂと、記憶部１３４に記憶される変更部位置情報との関係から移動体１０３の位置を推定する。なお、図６に示すフローチャートは、移動体１０３の位置推定方法の一例であって、第２実施形態に係る自己位置推定システム１０１Ａの位置推定方法は、図６に示すものに限定されない。具体的には、例えば変化の有無（ステップＳ２やＳ５）の位置を変え、距離Ｄに変化があり、かつ反射強度Ｉに変化がある場合、幾何形状による自己位置推定（ステップＳ３）、並びに反射強度による自己位置推定（ステップＳ７）を組み合わせることで、移動体１０３の位置をさらに高精度に推定する。このように各要素の自己位置推定の方法を組み合わせることも可能とする。また図６に示すフローチャートでは、使用するデータとして幾何形状（DMAP）と反射強度（IMAP）の組み合わせとしているが、反射強度（IMAP）のみのデータを用いる位置推定手法も可能とする。その場合には、ステップＳ５から開始するものとする。
【0038】
＜第２実施形態に係る自己位置推定システムの効果について＞
以上説明した第２実施形態に係る自己位置推定システム１０１Ａによっても、第１実施形態と略同等の効果を奏することができる。つまり、第２実施形態に係る自己位置推定システム１０１Ａでは、移動体１０３が壁面２３に反射したレーザ光を受け取ることで反射強度変更部２３ｂを検出でき、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部２３ｂを利用する。その為、単調な空間において移動体１０３の自己位置を精度よく推定できる。なお、反射強度変更部２３ｂの色は、壁面２３の他の部分の色と同じなので、人間に視認され難く、室内空間の美観を損ねる恐れもない。
また、第２実施形態に係る自己位置推定システム１０１Ａでは、一様形状区間Ｆの途中で反射強度の違いによる位置の推定を行うことで位置の誤差がリセットされ、反射強度変更部２３ｂを用いない場合と比較して誤差の蓄積を抑制できる。
以上説明した第２実施形態に係る自己位置推定システム１０１Ａによっても、第１実施形態と略同等の効果を奏することができる。つまり、第２実施形態に係る自己位置推定システム１０１Ａでは、移動体１０３が壁面２３に反射したレーザ光を受け取ることで反射強度変更部２３ｂを検出でき、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部２３ｂを利用する。その為、単調な空間において移動体１０３の自己位置を精度よく推定できる。なお、反射強度変更部２３ｂの色は、壁面２３の他の部分の色と同じなので、人間に視認され難く、室内空間の美観を損ねる恐れもない。
また、第２実施形態に係る自己位置推定システム１０１Ａでは、一様形状区間Ｆの途中で反射強度の違いによる位置の推定を行うことで位置の誤差がリセットされ、反射強度変更部２３ｂを用いない場合と比較して誤差の蓄積を抑制できる。
【0039】
［第３実施形態］
第１，２実施形態では、移動体３，１０３が建物内を移動する場合を想定していた。しかしながら、建物以外の構造体についても本発明を適用することが可能であり、例えば車両が通行する道路を有する構造体（例えば、トンネル）などに反射強度変更部２３ｂを設けることが可能である。また、反射強度変更部２３ｂを設ける構造体は、屋外に設置されるものであってもよい。第３実施形態では、トンネル内に反射強度変更部２３ｂを設ける場合を想定する。
第１，２実施形態では、移動体３，１０３が建物内を移動する場合を想定していた。しかしながら、建物以外の構造体についても本発明を適用することが可能であり、例えば車両が通行する道路を有する構造体（例えば、トンネル）などに反射強度変更部２３ｂを設けることが可能である。また、反射強度変更部２３ｂを設ける構造体は、屋外に設置されるものであってもよい。第３実施形態では、トンネル内に反射強度変更部２３ｂを設ける場合を想定する。
【0040】
＜第３実施形態に係る自己位置推定システムの構成について＞
図７を参照して、第３実施形態に係る自己位置推定システム２０１Ａの構成について説明する。図７は、自己位置推定システム２０１Ａを含んだ自律移動システム２０１の概略構成図である。以下では、第１実施形態に係る自律移動システム１との相違点について説明を行い、同様の機能については説明を省略する。
図７に示す自律移動システム２０１は、主に、トンネル２０２と、トンネル２０２内を移動する少なくとも一つの移動体２０３と、当該システムの全体制御を行う管理装置４とを備える。移動体２０３と管理装置４とは通信可能であるが、常に通信可能な状態である必要はない。例えば移動体２０３が通信可能なエリアに移動した場合に、移動体２０３が管理装置４との通信を行うものであってもよい。なお、トンネル２０２は、構造体の一例である。
図７を参照して、第３実施形態に係る自己位置推定システム２０１Ａの構成について説明する。図７は、自己位置推定システム２０１Ａを含んだ自律移動システム２０１の概略構成図である。以下では、第１実施形態に係る自律移動システム１との相違点について説明を行い、同様の機能については説明を省略する。
図７に示す自律移動システム２０１は、主に、トンネル２０２と、トンネル２０２内を移動する少なくとも一つの移動体２０３と、当該システムの全体制御を行う管理装置４とを備える。移動体２０３と管理装置４とは通信可能であるが、常に通信可能な状態である必要はない。例えば移動体２０３が通信可能なエリアに移動した場合に、移動体２０３が管理装置４との通信を行うものであってもよい。なお、トンネル２０２は、構造体の一例である。
【0041】
図７に示すように、本実施形態でのトンネル２０２は、移動体２０３が通行する通路２２１を備える。本実施形態では、通路２２１として道路を想定する。本実施形態における移動体２０３は、例えば自動四輪車、自動二輪車、自転車、建設機械などの車両である。移動体２０３は、移動部２３１と、検出部２３２と、通信部２３３と、記憶部２３４と、制御部２３５とを備える。
移動体２０３が備える移動部２３１、検出部２３２、通信部２３３、記憶部２３４および制御部２３５は、第１，２実施形態で説明した通りである。例えば、移動部２３１は、移動体２０３を移動させるための手段であり、例えば車輪、当該車輪を回転させる動力源、当該動力源が発生する動力を車輪に伝える伝達機構（例えばギヤやシャフト）などで構成される。検出部２３２は、移動体２０３の周囲（全方向もしくは一部方向）に存在する物体の形状を検出するための手段である。検出部２３２は、レーザ光を用いて周囲の物体の形状を検出する。本実施形態では、検出部２３２として３Ｄレーザスキャナを想定し、検出部２３２は、周囲に多数のレーザ光を照射し、物体に当たって反射したレーザ光を受光する。検出部２３２は、受光したレーザ光の反射強度を測定する機能を備える。なお、検出部２３２は、移動体２０３の車両上部に設置して全方向を照射しているが、車両前方、後方など設置場所や一部方向に照射する場合も含む。
移動体２０３が備える移動部２３１、検出部２３２、通信部２３３、記憶部２３４および制御部２３５は、第１，２実施形態で説明した通りである。例えば、移動部２３１は、移動体２０３を移動させるための手段であり、例えば車輪、当該車輪を回転させる動力源、当該動力源が発生する動力を車輪に伝える伝達機構（例えばギヤやシャフト）などで構成される。検出部２３２は、移動体２０３の周囲（全方向もしくは一部方向）に存在する物体の形状を検出するための手段である。検出部２３２は、レーザ光を用いて周囲の物体の形状を検出する。本実施形態では、検出部２３２として３Ｄレーザスキャナを想定し、検出部２３２は、周囲に多数のレーザ光を照射し、物体に当たって反射したレーザ光を受光する。検出部２３２は、受光したレーザ光の反射強度を測定する機能を備える。なお、検出部２３２は、移動体２０３の車両上部に設置して全方向を照射しているが、車両前方、後方など設置場所や一部方向に照射する場合も含む。
【0042】
通路２２１は、移動体２０３である車両が走行する車道２２２ａと、歩行者が歩行する歩道２２２ｂと、壁面２２３とで主に構成される。車道２２２ａと歩道２２２ｂとは隣りに並べて設けられており、歩道２２２ｂは、車道２２２ａに対して位置が高くなっている（つまり、段差になっている）。車道２２２ａと歩道２２２ｂとの間には、両面を繋ぐ段差側面２２２ｃが形成されている。なお、段差側面２２２ｃも、トンネル（構造体）の壁面に含まれる。歩道２２２ｂは、車道２２２ａの片側または両側に設けられている。
通路２２１を構成する壁面２２３は、軸に直交する方向の断面形状が例えば円弧状である。壁面２２３は、コンクリート製であり、例えば同じ成分のコンクリートを用いることで色が単一である。つまり、壁面２２３は、色が単一である単一色区間Ｅを備える（壁面２２３全体が単一色区間Ｅであってもよい）。壁面２２３（単一色区間Ｅ）には、テクスチャを変更することで反射強度を他の領域（図７での基準壁面部２３ａ）とは異ならせた反射強度変更部２３ｂが設けられている。反射強度変更部２３ｂのサイズ、形状、単一色区間Ｅにおける位置等は、特に限定されず、適宜設定することが可能である。
通路２２１を構成する壁面２２３は、軸に直交する方向の断面形状が例えば円弧状である。壁面２２３は、コンクリート製であり、例えば同じ成分のコンクリートを用いることで色が単一である。つまり、壁面２２３は、色が単一である単一色区間Ｅを備える（壁面２２３全体が単一色区間Ｅであってもよい）。壁面２２３（単一色区間Ｅ）には、テクスチャを変更することで反射強度を他の領域（図７での基準壁面部２３ａ）とは異ならせた反射強度変更部２３ｂが設けられている。反射強度変更部２３ｂのサイズ、形状、単一色区間Ｅにおける位置等は、特に限定されず、適宜設定することが可能である。
【0043】
車両用防護柵２２４は、車道２２２ａと歩道２２２ｂとの境界に設置され、例えば支柱２２４ａと、ビーム２２４ｂとで主に構成される。支柱２２４ａは、地面に立設した円筒状の部材であり、トンネル２０２の軸方向に沿って所定間隔で配置されている。ビーム２２４ｂは、支柱２２４ａに支持された長尺な部材であり、トンネル２０２の軸方向に沿って配置される。ビーム２２４ｂの形状は、車両用防護柵２２４の種類によって例えば板状、筒状、棒状などがある。車両用防護柵２２４は、例えば金属製であり、塗料が塗られることで色が単一である（つまり、単一色区間Ｅを備える）。
【0044】
図８を参照して（適宜、図７を参照）、トンネル内に反射強度変更部２３ｂを設ける場合のバリエーションの一例を説明する。図８は、反射強度変更部２３ｂをトンネル内に設置する場合のバリエーションを示す図であり、（ａ）,（ｂ）はトンネル覆工の壁面２２３に反射強度変更部２３ｂを設けた状態を示しており、（ｃ）はトンネル覆工の付帯物の壁面（段差側面２２２ｃ）に反射強度変更部２３ｂを設けた状態を示している。
図８（ａ）では、壁面２２３に四角形状の反射強度変更部２３ｂが設けられてある。反射強度変更部２３ｂは、トンネル２０２の軸方向に沿って所定間隔で配置されている。反射強度変更部２３ｂは、歩行者の通行を考慮し、歩行者と緩衝しない位置に配置されるのが望ましい。
図８（ｂ）では、壁面２２３に帯状（略円弧状）の反射強度変更部２３ｂが設けられてある。反射強度変更部２３ｂの一端は一方の歩道２２２ｂに接続され、他端は他方の歩道２２２ｂに接続されている。反射強度変更部２３ｂは、トンネル２０２の軸方向に沿って所定間隔で配置されている。各々の反射強度変更部２３ｂは、トンネル２０２の軸方向に直交する直交平面に対して平行である。これにより、反射強度変更部２３ｂは、壁面２２３に縞状に配置される。
図８（ａ）では、壁面２２３に四角形状の反射強度変更部２３ｂが設けられてある。反射強度変更部２３ｂは、トンネル２０２の軸方向に沿って所定間隔で配置されている。反射強度変更部２３ｂは、歩行者の通行を考慮し、歩行者と緩衝しない位置に配置されるのが望ましい。
図８（ｂ）では、壁面２２３に帯状（略円弧状）の反射強度変更部２３ｂが設けられてある。反射強度変更部２３ｂの一端は一方の歩道２２２ｂに接続され、他端は他方の歩道２２２ｂに接続されている。反射強度変更部２３ｂは、トンネル２０２の軸方向に沿って所定間隔で配置されている。各々の反射強度変更部２３ｂは、トンネル２０２の軸方向に直交する直交平面に対して平行である。これにより、反射強度変更部２３ｂは、壁面２２３に縞状に配置される。
【0045】
図８（ｃ）では、車道２２２ａと歩道２２２ｂとを繋ぐ段差側面２２２ｃ（壁面）に四角形状の反射強度変更部２３ｂが設けられてある。段差側面２２２ｃは、コンクリート製であり、例えば同じ成分のコンクリートを用いることで色が単一である（つまり、単一色区間Ｅを備える）。反射強度変更部２３ｂは、トンネル２０２の軸方向に沿って所定間隔で配置されている。
【0046】
図９を参照して、トンネル内での基準壁面部２３ａと反射強度変更部２３ｂとの組合せについて説明する。図９は、トンネル内での基準壁面部と反射強度変更部との組合せの例示である。
図９（ａ）は、図８（ａ）や図８（ｂ）の状態を想定しており、同一素材で表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、コンクリートブロック（シールド工法のセグメント）を組み付けることや、セメントを吹き付けることなどによって壁面２２３（コンクリート面）が形成されており、壁面２２３の一部に艶がある塗料を塗ることによって反射強度変更部２３ｂが形成されている。
図９（ｂ）は、図８（ａ）や図８（ｂ）の状態を想定しており、同一素材で表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、コンクリート面に艶がない塗料を塗ることによって壁面２２３が形成されており、壁面２２３の一部に艶がある塗料を塗ることによって反射強度変更部２３ｂが形成されている。
図９（ｃ）は、図８（ｃ）の状態を想定しており、同一素材で表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、コンクリートを打設することなどによって段差側面２２２ｃ（コンクリート面）が形成されており、段差側面２２２ｃの一部に艶がある塗料を塗ることによって反射強度変更部２３ｂが形成されている。また、塗料を塗らない部分は、基準表面部２２３ａとなる。基準表面部２２３ａは、基準壁面部２３ａに相当するものであり、基本となるテクスチャが施されている領域である。
図９（ａ）は、図８（ａ）や図８（ｂ）の状態を想定しており、同一素材で表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、コンクリートブロック（シールド工法のセグメント）を組み付けることや、セメントを吹き付けることなどによって壁面２２３（コンクリート面）が形成されており、壁面２２３の一部に艶がある塗料を塗ることによって反射強度変更部２３ｂが形成されている。
図９（ｂ）は、図８（ａ）や図８（ｂ）の状態を想定しており、同一素材で表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、コンクリート面に艶がない塗料を塗ることによって壁面２２３が形成されており、壁面２２３の一部に艶がある塗料を塗ることによって反射強度変更部２３ｂが形成されている。
図９（ｃ）は、図８（ｃ）の状態を想定しており、同一素材で表面仕上げ違いの場合を示している。具体的には、コンクリートを打設することなどによって段差側面２２２ｃ（コンクリート面）が形成されており、段差側面２２２ｃの一部に艶がある塗料を塗ることによって反射強度変更部２３ｂが形成されている。また、塗料を塗らない部分は、基準表面部２２３ａとなる。基準表面部２２３ａは、基準壁面部２３ａに相当するものであり、基本となるテクスチャが施されている領域である。
【0047】
＜第３実施形態に係る自己位置推定システムにおける自己位置推定方法について＞
第１，２実施形態と同様に、第３実施形態に係る自己位置推定システム２０１Ａでも、制御部３５が、検出部３２が測定した反射強度と記憶部３４に記憶される反射強度情報との関係から反射強度変更部２３ｂを特定する。また、制御部３５は、特定した反射強度変更部２３ｂと記憶部３４に記憶される変更部位置情報との関係から移動体３の位置を推定する。
また、第２実施形態のときのように、反射強度変更部２３ｂによる位置の推定と、他の方法による位置の推定（例えば、周囲の形状データによる位置の推定やオドメトリによる位置の推定など）とを組み合わせて移動体２０３の位置を推定してもよい。例えば、形状として特徴がある区間では周囲の形状データによる位置の推定を行い、形状として特徴がない区間では反射強度変更部２３ｂによる位置の推定を行う。
第１，２実施形態と同様に、第３実施形態に係る自己位置推定システム２０１Ａでも、制御部３５が、検出部３２が測定した反射強度と記憶部３４に記憶される反射強度情報との関係から反射強度変更部２３ｂを特定する。また、制御部３５は、特定した反射強度変更部２３ｂと記憶部３４に記憶される変更部位置情報との関係から移動体３の位置を推定する。
また、第２実施形態のときのように、反射強度変更部２３ｂによる位置の推定と、他の方法による位置の推定（例えば、周囲の形状データによる位置の推定やオドメトリによる位置の推定など）とを組み合わせて移動体２０３の位置を推定してもよい。例えば、形状として特徴がある区間では周囲の形状データによる位置の推定を行い、形状として特徴がない区間では反射強度変更部２３ｂによる位置の推定を行う。
【0048】
以上説明した第３実施形態に係る自己位置推定システム２０１Ａによっても、第１，２実施形態と略同等の効果を奏することができる。つまり、第３実施形態に係る自己位置推定システム２０１Ａでは、移動体２０３が壁面２２３（または、段差側面２２２ｃ）に反射したレーザ光を受け取ることで反射強度変更部２３ｂを検出でき、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部２３ｂを利用する。その為、単調な空間において移動体２０３の自己位置を精度よく推定できる。なお、反射強度変更部２３ｂの色は、壁面２３、段差側面２２２ｃ等の構造体の基礎部分の色と同じなので、人間に視認され難く、トンネル内空間の美観を損ねる恐れもない。
【0049】
なお、第３実施形態ではトンネル内で位置推定を行う場合を想定していたが、第３実施形態での技術を用いて屋外での移動体２０３の位置推定を行うことができる。
なお、道路に電磁誘導線や磁気マーカ等を設置し、自動運転車両はそれを受信するための専用センサを取り付け、発せられる磁力等をもとに自車位置特定を行うことが、既存の手法として知られている。しかしながら、この技術では、自動運転車両に磁力等を検出するセンサが追加で必要となり、車両側のコスト増につながる他、連動させるセンサ数が増加することで故障のリスクも増加することとなる。これに対して、反射強度変更部２３ｂを用いた位置推定では、自動運転車両に一般的に搭載されているＬｉＤＡＲを兼用して利用することが可能なため、コスト面でも故障のリスクについても優れている。
なお、道路に電磁誘導線や磁気マーカ等を設置し、自動運転車両はそれを受信するための専用センサを取り付け、発せられる磁力等をもとに自車位置特定を行うことが、既存の手法として知られている。しかしながら、この技術では、自動運転車両に磁力等を検出するセンサが追加で必要となり、車両側のコスト増につながる他、連動させるセンサ数が増加することで故障のリスクも増加することとなる。これに対して、反射強度変更部２３ｂを用いた位置推定では、自動運転車両に一般的に搭載されているＬｉＤＡＲを兼用して利用することが可能なため、コスト面でも故障のリスクについても優れている。
【0050】
第１～第３実施形態に係る自己位置推定システム１Ａ，１０１Ａ，２０１Ａの効果を検証するために実験を行ったので、図１０ないし図２０を参照して説明する。
図１０および図１１は、「ケース１（塩化ビニル樹脂製シート）」の実験結果を説明するための図である。図１２および図１３は、「ケース２（水性エマルジョンペイントの塗装）」の実験結果を説明するための図である。
図１４および図１５は、「ケース３（ステンレス製板材）」の実験結果を説明するための図である。
図１６および図１７は、「ケース４（塩化ビニル系樹脂シート）」の実験結果を説明するための図である。
図１８および図１９は、「ケース５（アルミニウム製板材）」の実験結果を説明するための図である。
図１０および図１１は、「ケース１（塩化ビニル樹脂製シート）」の実験結果を説明するための図である。図１２および図１３は、「ケース２（水性エマルジョンペイントの塗装）」の実験結果を説明するための図である。
図１４および図１５は、「ケース３（ステンレス製板材）」の実験結果を説明するための図である。
図１６および図１７は、「ケース４（塩化ビニル系樹脂シート）」の実験結果を説明するための図である。
図１８および図１９は、「ケース５（アルミニウム製板材）」の実験結果を説明するための図である。
【0051】
・ケース１（塩化ビニル樹脂製シート）
図１０は、塩化ビニル樹脂製シートに３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での反射強度を示す図であり、表面仕上げとして（ａ）はメタリック加工を施し、（ｂ）はマット加工を施し、（ｃ）はエンボス加工を施している。本ケースでは、塩化ビニル樹脂製シートとして、スリーエムジャパン株式会社製の「ダイノック（登録商標）シート」を用いて実験を行った。実験では、各々の表面仕上げに対して「１ｍ」、「３ｍ」、「５ｍ」の距離からレーザ光を照射し、「１ｍ」での結果を実線で記し、「３ｍ」での結果を破線で記し、「５ｍ」での結果を点線で記している。図１０での横軸はステップ数であり、縦軸は反射強度である。なお、実験で使用した３Ｄレーザスキャナは、走査角度２７０度、角度分解能０．２５度（つまり、走査角度１度につき４つのデータを取得可能）で、「１０ｍ」までの距離計測が可能な仕様である。図１０では、１ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に角度分解能０．２５度単位で左右方向に１ステップと定義して、横軸は±５ステップ（±１．２５度）の反射強度を表示している。また、縦軸の反射強度は、単位が無次元であるが、値が大きいほど反射強度が高いことを意味する。
図１０は、塩化ビニル樹脂製シートに３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での反射強度を示す図であり、表面仕上げとして（ａ）はメタリック加工を施し、（ｂ）はマット加工を施し、（ｃ）はエンボス加工を施している。本ケースでは、塩化ビニル樹脂製シートとして、スリーエムジャパン株式会社製の「ダイノック（登録商標）シート」を用いて実験を行った。実験では、各々の表面仕上げに対して「１ｍ」、「３ｍ」、「５ｍ」の距離からレーザ光を照射し、「１ｍ」での結果を実線で記し、「３ｍ」での結果を破線で記し、「５ｍ」での結果を点線で記している。図１０での横軸はステップ数であり、縦軸は反射強度である。なお、実験で使用した３Ｄレーザスキャナは、走査角度２７０度、角度分解能０．２５度（つまり、走査角度１度につき４つのデータを取得可能）で、「１０ｍ」までの距離計測が可能な仕様である。図１０では、１ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に角度分解能０．２５度単位で左右方向に１ステップと定義して、横軸は±５ステップ（±１．２５度）の反射強度を表示している。また、縦軸の反射強度は、単位が無次元であるが、値が大きいほど反射強度が高いことを意味する。
【0052】
図１１は、塩化ビニル樹脂製シートに３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での出力画面例であり、（ａ）はメタリック加工を施したものに「１ｍ」の距離からレーザ光を照射した場合の出力画面であり、（ｂ）はマット加工を施したものに「１ｍ」の距離からレーザ光を照射した場合の出力画面である。
【0053】
図１０に示すように、「ケース１」では、「１ｍ」の距離では反射強度を安定して計測できている。一方、「３ｍ」、「５ｍ」では局所的に高い値が出てしまい測定が安定していない。メタリック加工は、鏡面反射により局所的に反射強度が高くなった可能性がある。エンボス加工は、表面凹凸の影響で反射強度が安定しなかった可能性がある。
メタリック加工と他の２つの表面仕上げとの間には、「１ｍ」の距離であれば有意な差（反射強度25～35％の差）があり、３Ｄレーザスキャナを用いて表面仕上げの違いを判別できる。また、「３ｍ」の距離であっても、メタリック加工と他の２つの表面仕上げとの間には、10%程度の差が確認できた。なお、また、「５ｍ」の距離では、メタリック加工と他の２つの表面仕上げとの間の差が10%未満となった。
メタリック加工と他の２つの表面仕上げとの間には、「１ｍ」の距離であれば有意な差（反射強度25～35％の差）があり、３Ｄレーザスキャナを用いて表面仕上げの違いを判別できる。また、「３ｍ」の距離であっても、メタリック加工と他の２つの表面仕上げとの間には、10%程度の差が確認できた。なお、また、「５ｍ」の距離では、メタリック加工と他の２つの表面仕上げとの間の差が10%未満となった。
【0054】
・ケース２（水性エマルジョンペイントの塗装）
図１２は、水性エマルジョンペイントの塗装面に３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での反射強度を示す図であり、表面仕上げとして（ａ）は艶あり加工を施し、（ｂ）は半艶あり加工を施し、（ｃ）は艶なし加工を施している。実験では、各々の表面仕上げに対して「１ｍ」、「２ｍ」、「３ｍ」の距離からレーザ光を照射し、「１ｍ」での結果を実線で記し、「２ｍ」での結果を破線で記し、「３ｍ」での結果を点線で記している。図１２での横軸はステップ数であり、縦軸は反射強度である。なお、実験で使用した３Ｄレーザスキャナは、走査角度２７０度、角度分解能０．２５度（つまり、走査角度１度につき４つのデータを取得可能）で、「１０ｍ」までの距離計測が可能な仕様である。図１２では、１ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に角度分解能０．２５度単位で左右方向に１ステップと定義して、横軸は±５ステップ（±１．２５度）の反射強度を表示している。また、縦軸の反射強度は、単位が無次元であるが、値が大きいほど反射強度が高いことを意味する。
図１２は、水性エマルジョンペイントの塗装面に３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での反射強度を示す図であり、表面仕上げとして（ａ）は艶あり加工を施し、（ｂ）は半艶あり加工を施し、（ｃ）は艶なし加工を施している。実験では、各々の表面仕上げに対して「１ｍ」、「２ｍ」、「３ｍ」の距離からレーザ光を照射し、「１ｍ」での結果を実線で記し、「２ｍ」での結果を破線で記し、「３ｍ」での結果を点線で記している。図１２での横軸はステップ数であり、縦軸は反射強度である。なお、実験で使用した３Ｄレーザスキャナは、走査角度２７０度、角度分解能０．２５度（つまり、走査角度１度につき４つのデータを取得可能）で、「１０ｍ」までの距離計測が可能な仕様である。図１２では、１ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に角度分解能０．２５度単位で左右方向に１ステップと定義して、横軸は±５ステップ（±１．２５度）の反射強度を表示している。また、縦軸の反射強度は、単位が無次元であるが、値が大きいほど反射強度が高いことを意味する。
【0055】
図１３は、水性エマルジョンペイントの塗装面に３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での出力画面例であり、（ａ）は艶あり加工を施したものに「１ｍ」の距離からレーザ光を照射した場合の出力画面であり、（ｂ）は艶なし加工を施したものに「１ｍ」の距離からレーザ光を照射した場合の出力画面である。
【0056】
図１２に示すように、「ケース２」では、何れの表面仕上げであっても、距離が離れるに従って反射強度が減衰する。艶あり加工と半艶あり加工とは、同様な傾向がみられるので、３Ｄレーザスキャナを用いて表面仕上げの違いを判別するのは難しい可能性がある。艶あり加工は、艶なし加工に比べて、「１ｍ」では２倍、「２ｍ」では１．７倍、「３ｍ」では１．６倍の値となっており、３Ｄレーザスキャナを用いて艶あり加工と艶なし加工との違いを判別できる。半艶あり加工と艶なし加工との組合せも同様である。
【0057】
・ケース３（ステンレス製板材）
図１４は、ステンレス製板材に３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での反射強度を示す図であり、表面仕上げとして（ａ）はヘアライン加工を施し、（ｂ）は鏡面加工を施している。実験では、各々の表面仕上げに対して「１ｍ」、「２ｍ」、「３ｍ」の距離からレーザ光を照射し、「１ｍ」での結果を実線で記し、「２ｍ」での結果を破線で記し、「３ｍ」での結果を点線で記している。図１４での横軸はステップ数であり、縦軸は反射強度である。なお、実験で使用した３Ｄレーザスキャナは、走査角度２７０度、角度分解能０．２５度（つまり、走査角度１度につき４つのデータを取得可能）で、「１０ｍ」までの距離計測が可能な仕様である。図１４（ａ）では、１ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に角度分解能０．２５度単位で左右方向に１ステップと定義して、横軸は－１５～＋２０ステップ（－３．７５～＋５度）の反射強度を表示している。図１４（ｂ）では、２ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に概ね±１０ステップ（－２．５～＋２．５度）の反射強度を表示している。縦軸の反射強度は単位が無次元であるが、値が大きいほど反射強度が高いことを意味する。
図１４は、ステンレス製板材に３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での反射強度を示す図であり、表面仕上げとして（ａ）はヘアライン加工を施し、（ｂ）は鏡面加工を施している。実験では、各々の表面仕上げに対して「１ｍ」、「２ｍ」、「３ｍ」の距離からレーザ光を照射し、「１ｍ」での結果を実線で記し、「２ｍ」での結果を破線で記し、「３ｍ」での結果を点線で記している。図１４での横軸はステップ数であり、縦軸は反射強度である。なお、実験で使用した３Ｄレーザスキャナは、走査角度２７０度、角度分解能０．２５度（つまり、走査角度１度につき４つのデータを取得可能）で、「１０ｍ」までの距離計測が可能な仕様である。図１４（ａ）では、１ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に角度分解能０．２５度単位で左右方向に１ステップと定義して、横軸は－１５～＋２０ステップ（－３．７５～＋５度）の反射強度を表示している。図１４（ｂ）では、２ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に概ね±１０ステップ（－２．５～＋２．５度）の反射強度を表示している。縦軸の反射強度は単位が無次元であるが、値が大きいほど反射強度が高いことを意味する。
【0058】
図１５は、ステンレス製板材に３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での出力画面例であり、（ａ）はヘアライン加工を施したものに「１ｍ」の距離からレーザ光を照射した場合の出力画面であり、（ｂ）は鏡面加工を施したものに「１ｍ」の距離からレーザ光を照射した場合の出力画面である。
【0059】
図１４に示すように、「ケース３」では、ヘアライン加工を施すことにより、３Ｄレーザスキャナと試験体との距離が離れても、反射強度のピーク値は減衰しない。ヘアライン加工により拡散反射となり、反射光を３Ｄレーザスキャナがとらえやすいため、安定した反射強度検知が可能になると考えられる。つまり、ステンレス鋼をヘアライン加工したものは、本目的での反射強度による位置推定に使いやすい素材と表面仕上げの組合せであると言える。
また、鏡面加工では、「３ｍ」のみ強い反射強度となっている。鏡面反射であるため、３Ｄレーザスキャナとパルスが厳密に正対していないと反射光がとらえられないものと考えられる（「３ｍ」のときは反射光を偶然とらえることができただけと考えられる）。つまり、ステンレス鋼を鏡面加工したものは、本目的での反射強度による位置推定に使い難い素材と表面仕上げの組合せであると言える。
また、鏡面加工では、「３ｍ」のみ強い反射強度となっている。鏡面反射であるため、３Ｄレーザスキャナとパルスが厳密に正対していないと反射光がとらえられないものと考えられる（「３ｍ」のときは反射光を偶然とらえることができただけと考えられる）。つまり、ステンレス鋼を鏡面加工したものは、本目的での反射強度による位置推定に使い難い素材と表面仕上げの組合せであると言える。
【0060】
・ケース４（塩化ビニル系樹脂シート）
図１６は、塩化ビニル系樹脂シートに３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での反射強度を示す図であり、表面仕上げとして（ａ）は光沢加工を施し、（ｂ）は半光沢加工を施し、（ｃ）はマット加工を施している。本ケースでは、塩化ビニル系樹脂シートとして、株式会社中川ケミカル製の「カッティングシート（登録商標）」を用いて実験を行った。実験では、各々の表面仕上げに対して「１ｍ」、「２ｍ」、「３ｍ」の距離からレーザ光を照射し、「１ｍ」での結果を実線で記し、「２ｍ」での結果を破線で記し、「３ｍ」での結果を点線で記している。図１６での横軸はステップ数であり、縦軸は反射強度である。なお、実験で使用した３Ｄレーザスキャナは、走査角度２７０度、角度分解能０．２５度（つまり、走査角度１度につき４つのデータを取得可能）で、「１０ｍ」までの距離計測が可能な仕様である。図１６では、１ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に角度分解能０．２５度単位で左右方向に１ステップと定義して、横軸は±５ステップ（±１．２５度）の反射強度を表示している。また、縦軸の反射強度は単位が無次元であるが、値が大きいほど反射強度が高いことを意味する。
図１６は、塩化ビニル系樹脂シートに３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での反射強度を示す図であり、表面仕上げとして（ａ）は光沢加工を施し、（ｂ）は半光沢加工を施し、（ｃ）はマット加工を施している。本ケースでは、塩化ビニル系樹脂シートとして、株式会社中川ケミカル製の「カッティングシート（登録商標）」を用いて実験を行った。実験では、各々の表面仕上げに対して「１ｍ」、「２ｍ」、「３ｍ」の距離からレーザ光を照射し、「１ｍ」での結果を実線で記し、「２ｍ」での結果を破線で記し、「３ｍ」での結果を点線で記している。図１６での横軸はステップ数であり、縦軸は反射強度である。なお、実験で使用した３Ｄレーザスキャナは、走査角度２７０度、角度分解能０．２５度（つまり、走査角度１度につき４つのデータを取得可能）で、「１０ｍ」までの距離計測が可能な仕様である。図１６では、１ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に角度分解能０．２５度単位で左右方向に１ステップと定義して、横軸は±５ステップ（±１．２５度）の反射強度を表示している。また、縦軸の反射強度は単位が無次元であるが、値が大きいほど反射強度が高いことを意味する。
【0061】
図１７は、塩化ビニル系樹脂シートに３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での出力画面例であり、（ａ）は光沢加工を施したものに「１ｍ」の距離からレーザ光を照射した場合の出力画面であり、（ｂ）は光沢加工を施したものに「２ｍ」の距離からレーザ光を照射した場合の出力画面であり、（ｃ）は半光沢加工を施したものに「１ｍ」の距離からレーザ光を照射した場合の出力画面である。
【0062】
図１６に示すように、「ケース４」では、半光沢加工に対して光沢加工が、１ｍで１．７倍、２ｍで２．８倍の反射強度の差が見られ、３Ｄレーザスキャナを用いて光沢加工と半光沢加工との違いを判別できると考えられる。
なお、光沢加工では、「１ｍ」と「２ｍ」の間に有意な差がなく、「３ｍ」で急速に反射強度が小さくなっている。これは、ステンレス鋼の鏡面加工の場合と同様に鏡面反射を起こしており、「１ｍ」と「２ｍ」では反射光を３Ｄレーザスキャナがとらえられたものの、「３ｍ」では反射光をとらえられなかったものと考えられる。そのため、塩化ビニル系樹脂シートを光沢加工したものは、本目的での反射強度による位置推定に使い難い素材と表面仕上げの組合せであると言える。
なお、光沢加工では、「１ｍ」と「２ｍ」の間に有意な差がなく、「３ｍ」で急速に反射強度が小さくなっている。これは、ステンレス鋼の鏡面加工の場合と同様に鏡面反射を起こしており、「１ｍ」と「２ｍ」では反射光を３Ｄレーザスキャナがとらえられたものの、「３ｍ」では反射光をとらえられなかったものと考えられる。そのため、塩化ビニル系樹脂シートを光沢加工したものは、本目的での反射強度による位置推定に使い難い素材と表面仕上げの組合せであると言える。
【0063】
・ケース５（アルミニウム製板材）
図１８は、アルミニウム製板材に３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での反射強度を示す図であり、表面仕上げとして（ａ）はマット加工を施し、（ｂ）はメタリック加工を施している。実験では、各々の表面仕上げに対して「１ｍ」、「２ｍ」、「３ｍ」の距離からレーザ光を照射し、「１ｍ」での結果を実線で記し、「２ｍ」での結果を破線で記し、「３ｍ」での結果を点線で記している。図１８での横軸はステップ数であり、縦軸は反射強度である。なお、実験で使用した３Ｄレーザスキャナは、走査角度２７０度、角度分解能０．２５度（つまり、走査角度１度につき４つのデータを取得可能）で、「１０ｍ」までの距離計測が可能な仕様である。図１８では、１ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に角度分解能０．２５度単位で左右方向に１ステップと定義して、横軸は±５ステップ（±１．２５度）の反射強度を表示している。また、縦軸の反射強度は単位が無次元であるが、値が大きいほど反射強度が高いことを意味する。
図１８は、アルミニウム製板材に３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での反射強度を示す図であり、表面仕上げとして（ａ）はマット加工を施し、（ｂ）はメタリック加工を施している。実験では、各々の表面仕上げに対して「１ｍ」、「２ｍ」、「３ｍ」の距離からレーザ光を照射し、「１ｍ」での結果を実線で記し、「２ｍ」での結果を破線で記し、「３ｍ」での結果を点線で記している。図１８での横軸はステップ数であり、縦軸は反射強度である。なお、実験で使用した３Ｄレーザスキャナは、走査角度２７０度、角度分解能０．２５度（つまり、走査角度１度につき４つのデータを取得可能）で、「１０ｍ」までの距離計測が可能な仕様である。図１８では、１ｍの距離からレーザ光を照射（走査）したときに反射強度が最大となった走査角度をＭａｘ（Ｍ）とし、Ｍａｘ（Ｍ）を中心に角度分解能０．２５度単位で左右方向に１ステップと定義して、横軸は±５ステップ（±１．２５度）の反射強度を表示している。また、縦軸の反射強度は単位が無次元であるが、値が大きいほど反射強度が高いことを意味する。
【0064】
図１９は、アルミニウム製板材に３Ｄレーザスキャナのレーザ光を照射した場合での出力画面例であり、（ａ）はマット加工を施したものに「１ｍ」の距離からレーザ光を照射した場合の出力画面であり、（ｂ）はメタリック加工を施したものに「１ｍ」の距離からレーザ光を照射した場合の出力画面である。
【0065】
図１８に示すように、「ケース５」では、反射強度の差が大きくなく、アルミニウムをマット加工とメタリック加工した表面仕上げの組合せは、本目的での反射強度による位置推定に使い難い素材と表面仕上げの組合せであると言える。
なお、アルミニウムは、ステンレス鋼と異なり安定した反射強度を検出していることから、別の素材と組み合わせることで本目的での反射強度による位置推定に使用できると考えられる。
なお、アルミニウムは、ステンレス鋼と異なり安定した反射強度を検出していることから、別の素材と組み合わせることで本目的での反射強度による位置推定に使用できると考えられる。
【0066】
「ケース１」～「ケース５」の実験結果をまとめたものを図２０に示す。図２０は、実験結果から推定される各素材の本目的への適用性をまとめた一覧表である。
本実験から、類似素材同士でも、その差を反射強度で判定できる可能性のある素材および表面仕上げの組合せがあることを確認できた。また、３Ｄレーザスキャナによって反射光を安定的にとらえることができない素材や表面仕上げがあることが確認できた。
この結果、各々の素材や表面仕上げの特性を理解した上で素材や表面仕上げを選定し、その特性に基づいて解析を行うことで、反射強度を用いた位置推定を実現できることが分かった。
本実験から、類似素材同士でも、その差を反射強度で判定できる可能性のある素材および表面仕上げの組合せがあることを確認できた。また、３Ｄレーザスキャナによって反射光を安定的にとらえることができない素材や表面仕上げがあることが確認できた。
この結果、各々の素材や表面仕上げの特性を理解した上で素材や表面仕上げを選定し、その特性に基づいて解析を行うことで、反射強度を用いた位置推定を実現できることが分かった。
【0067】
［第４実施形態］
レーザ光を照射する対象物の表面が平面の場合、対象物の正面で反射強度が最大値となる。図１０、図１２、図１４、図１６、図１８において、軸表記を追加する共にＸ軸を角度に揃えたものを図２１ないし図２５に示す。図２１ないし図２５では、対象物の表面（平面形状である）と正対する位置を角度「０°」と定義している（図１０、図１２、図１４、図１６、図１８における横軸の値「Ｍａｘ（Ｍ）」に相当する）。
図２２、図２５に示すように、平面形状の表面と正対する位置（角度「０°」）で反射強度が最大となり、正対する位置（角度「０°」）から移動体を移動させて斜めにする（すなわち対象物の表面に対する角度が増加する）について、反射強度が減衰することが確認できる。つまり、レーザ光を照射する対象が平面形状の場合では正対する位置において高い反射強度を得られるが、移動体と平板形状の反射面との位置関係が斜めの場合（つまり角度がついている場合）は、高い反射強度を得られない。
レーザ光を照射する対象物の表面が平面の場合、対象物の正面で反射強度が最大値となる。図１０、図１２、図１４、図１６、図１８において、軸表記を追加する共にＸ軸を角度に揃えたものを図２１ないし図２５に示す。図２１ないし図２５では、対象物の表面（平面形状である）と正対する位置を角度「０°」と定義している（図１０、図１２、図１４、図１６、図１８における横軸の値「Ｍａｘ（Ｍ）」に相当する）。
図２２、図２５に示すように、平面形状の表面と正対する位置（角度「０°」）で反射強度が最大となり、正対する位置（角度「０°」）から移動体を移動させて斜めにする（すなわち対象物の表面に対する角度が増加する）について、反射強度が減衰することが確認できる。つまり、レーザ光を照射する対象が平面形状の場合では正対する位置において高い反射強度を得られるが、移動体と平板形状の反射面との位置関係が斜めの場合（つまり角度がついている場合）は、高い反射強度を得られない。
【0068】
図２６を参照して、反射強度変更部２３ｂに対する移動体３の位置と、高い反射強度を得られる範囲との関係を説明する。図２６は、反射強度変更部２３ｂと移動体３の位置との位置関係を示したイメージ図であり、（ａ）は平板形状の部材２６の表面に反射強度変更部２３ｂを設けた場合を示し、（ｂ）は円柱状の部材２６の表面に反射強度変更部２３ｂを設けた場合を示している。
図２６（ａ）に示すように、平板形状の部材２６の表面に反射強度変更部２３ｂを設け、移動体３が反射強度変更部２３ｂに対して平行に移動する場合を想定する。この場合、検出部３２が高い反射強度を計測できるのは、移動体３が反射強度変更部２３ｂの正面にいる位置Ｑ（ｔ２）から位置Ｑ（ｔ３）までの範囲Ａ１である。そのため、移動体３の速度などの条件によっては、反射強度を安定的に取得することが難しい場合があり、自己位置推定の精度が低下する可能性がある。特に、範囲Ａ１は、移動体３の進行方向における反射強度変更部２３ｂの長さａに対応するので、反射強度変更部２３ｂの長さａが小さい場合（例えば、数mm～数十mm）、反射強度変更部２３ｂを検出できない（非検出となる）場合が想定される。また、移動体３が高速で移動することを想定した場合（例えば、自動車の高速走行）、反射強度変更部２３ｂの正面を通過する時間は一瞬なので、同様に反射強度変更部２３ｂを検出できない（非検出となる）恐れがある。
図２６（ａ）に示すように、平板形状の部材２６の表面に反射強度変更部２３ｂを設け、移動体３が反射強度変更部２３ｂに対して平行に移動する場合を想定する。この場合、検出部３２が高い反射強度を計測できるのは、移動体３が反射強度変更部２３ｂの正面にいる位置Ｑ（ｔ２）から位置Ｑ（ｔ３）までの範囲Ａ１である。そのため、移動体３の速度などの条件によっては、反射強度を安定的に取得することが難しい場合があり、自己位置推定の精度が低下する可能性がある。特に、範囲Ａ１は、移動体３の進行方向における反射強度変更部２３ｂの長さａに対応するので、反射強度変更部２３ｂの長さａが小さい場合（例えば、数mm～数十mm）、反射強度変更部２３ｂを検出できない（非検出となる）場合が想定される。また、移動体３が高速で移動することを想定した場合（例えば、自動車の高速走行）、反射強度変更部２３ｂの正面を通過する時間は一瞬なので、同様に反射強度変更部２３ｂを検出できない（非検出となる）恐れがある。
【0069】
第４実施形態では、反射強度変更部２３ｂを設ける場所を、単一の平面から曲面や複数の平面を有する立体形状部の表面に変更する。曲面を有する立体形状部は、例えば、断面形状が円形、楕円形、半円形、半楕円形などである。複数の平面を有する立体形状部は、例えば、断面形状が三角形以上の多面体である。これによって、反射強度変更部２３ｂの反射面に移動体３が正対する時間や回数を増やすことが可能であり、反射強度変更部２３ｂに対して遠方から正面に至る範囲においても高い反射強度を計測できるようにする。
例えば、図２６（ｂ）に示すように、円柱状（または円筒状）の部材２６の表面に反射強度変更部２３ｂを設ける場合を想定する。この場合、検出部３２が高い反射強度を計測できるのは、移動体３が位置Ｑ（ｔ１）から位置Ｑ（ｔ４）までの範囲Ａ２となり、当該範囲Ａ２は、図２６（ａ）に示す範囲Ａ１よりも大きくなる。そのため、反射強度変更部２３ｂに対して遠方から正面に至る範囲においても、高い反射強度を計測できる。
例えば、図２６（ｂ）に示すように、円柱状（または円筒状）の部材２６の表面に反射強度変更部２３ｂを設ける場合を想定する。この場合、検出部３２が高い反射強度を計測できるのは、移動体３が位置Ｑ（ｔ１）から位置Ｑ（ｔ４）までの範囲Ａ２となり、当該範囲Ａ２は、図２６（ａ）に示す範囲Ａ１よりも大きくなる。そのため、反射強度変更部２３ｂに対して遠方から正面に至る範囲においても、高い反射強度を計測できる。
【0070】
第４実施形態の効果を検証するために実験を行ったので説明する。効果の検証実験では、四つの実験体を準備し、ＬｉＤＡＲを用いてレーザ光をそれぞれの実験体に照射してその反射強度を計測した。具体的には、実験体を回転台に乗せて回転させ、レーザ光を照射する照射面（反射面）の角度を変えて反射強度を計測した。
第１及び第２の実験体は、平板の実験体であり、レーザ光を反射する反射面が平面を呈している。第３及び第４の実験体は、半円筒状（円筒状の部材を軸心方向で二つに分割したもの）の部材を平板に取り付けた実験体であり、レーザ光を反射する反射面が半円形を呈している。第１ないし第４の実験体の反射面には、塗料が塗布されており、第１及び第３の実験体は「白色」の塗料が塗布され、第２及び第４の実験体は「黒色」の塗料が塗布される。
第１及び第２の実験体は、平板の実験体であり、レーザ光を反射する反射面が平面を呈している。第３及び第４の実験体は、半円筒状（円筒状の部材を軸心方向で二つに分割したもの）の部材を平板に取り付けた実験体であり、レーザ光を反射する反射面が半円形を呈している。第１ないし第４の実験体の反射面には、塗料が塗布されており、第１及び第３の実験体は「白色」の塗料が塗布され、第２及び第４の実験体は「黒色」の塗料が塗布される。
【0071】
図２７を参照して、実験体の詳細を説明する。図２７は、実験体を説明するための図であり、（ａ）は第１及び第２の実験体５０Ａ，５０Ｂの概略平面図であり、（ｂ）は第３及び第４の実験体６０Ａ，６０Ｂの概略平面図である。
図２７（ａ）に示すように、第１の実験体５０Ａ及び第２の実験体５０Ｂは、平板の表面に第１塗装部５１および第２塗装部５２が形成されている。第１塗装部５１は、表面の左右方向で中央部分に形成され、上下方向（紙面奥行方向）に長尺な帯状を呈する。第２塗装部５２は、第１塗装部５１の両側に形成される。第１の実験体５０Ａ及び第２の実験体５０Ｂは同じサイズであり、左右方向の寸法は「600mm」である。第１塗装部５１の左右方向の寸法は「78mm」であり、第２塗装部５２の左右方向の寸法は「261mm」である。第１の実験体５０Ａ及び第２の実験体５０Ｂは、同一の塗料を用いており、第１塗装部５１は、艶有塗装が施されており、第２塗装部５２は、艶無塗装が施されている。第１の実験体５０Ａの第１塗装部５１で用いた塗料は「白色」であり、第２の実験体５０Ｂの第１塗装部５１で用いた塗料は「黒色」である。
図２７（ａ）に示すように、第１の実験体５０Ａ及び第２の実験体５０Ｂは、平板の表面に第１塗装部５１および第２塗装部５２が形成されている。第１塗装部５１は、表面の左右方向で中央部分に形成され、上下方向（紙面奥行方向）に長尺な帯状を呈する。第２塗装部５２は、第１塗装部５１の両側に形成される。第１の実験体５０Ａ及び第２の実験体５０Ｂは同じサイズであり、左右方向の寸法は「600mm」である。第１塗装部５１の左右方向の寸法は「78mm」であり、第２塗装部５２の左右方向の寸法は「261mm」である。第１の実験体５０Ａ及び第２の実験体５０Ｂは、同一の塗料を用いており、第１塗装部５１は、艶有塗装が施されており、第２塗装部５２は、艶無塗装が施されている。第１の実験体５０Ａの第１塗装部５１で用いた塗料は「白色」であり、第２の実験体５０Ｂの第１塗装部５１で用いた塗料は「黒色」である。
【0072】
図２７（ｂ）に示すように、第３の実験体６０Ａ及び第４の実験体６０Ｂは、平板の表面に半円筒状の部材を固定したものであり、半円筒状の部材は、上下方向（紙面奥行方向）に配置される。半円筒状の表面には、第１塗装部６１が形成され、それ以外の表面には、第２塗装部６２が形成されている。第３の実験体６０Ａ及び第４の実験体６０Ｂは同じサイズであり、左右方向の寸法は「600mm」である。第１塗装部６１の左右方向の寸法（半円筒の外形）は「78mm」であり、第２塗装部５２の左右方向の寸法は「261mm」である。第３の実験体６０Ａ及び第４の実験体６０Ｂは、同一の塗料を用いており、第１塗装部６１は、艶有塗装が施されており、第２塗装部６２は、艶無塗装が施されている。第３の実験体６０Ａの第１塗装部６１で用いた塗料は「白色」であり、第４の実験体６０Ｂの第１塗装部６１で用いた塗料は「黒色」である。
【0073】
図２８および図２９を参照して、実験の状況を説明する。図２８は、第１及び第２の実験体５０Ａ，５０Ｂにおける実験の状況を説明するための図であり、（ａ）は実験体５０Ａ，５０Ｂが角度「０°」の状態を示し、（ｂ）は実験体５０Ａ，５０Ｂが角度「３０°」の状態を示し、（ｃ）は実験体５０Ａ，５０Ｂが角度「６０°」の状態を示している。図２９は、第３及び第４の実験体６０Ａ，６０Ｂにおける実験の状況を説明するための図であり、（ａ）は実験体が角度「０°」の状態を示し、（ｂ）は実験体が角度「３０°」の状態を示し、（ｃ）は実験体が角度「６０°」の状態を示している。
【0074】
図２８に示すように、第１及び第２の実験体５０Ａ，５０Ｂは、円形の回転台７２上に固定されており、回転台７２を回転することによってＬｉＤＡＲ７１に対する第１及び第２の実験体５０Ａ，５０Ｂの角度を変更可能である。第１及び第２の実験体５０Ａ，５０Ｂの表面がＬｉＤＡＲ７１に対して正対している状態を「０°」としており（図２８（ａ）参照）、その状態を基準として回転台７２を回転して測定を行った。第１及び第２の実験体５０Ａ，５０Ｂは、回転台７２の中心に配置されており、第１及び第２の実験体５０Ａ，５０Ｂの中心とＬｉＤＡＲ７１との距離は常に一定「1m」となっている。
同様に、図２９に示すように、第３及び第４の実験体６０Ａ，６０Ｂは、円形の回転台７２上に固定されており、回転台７２を回転することによってＬｉＤＡＲ７１に対する第３及び第４の実験体６０Ａ，６０Ｂの角度を変更可能である。
同様に、図２９に示すように、第３及び第４の実験体６０Ａ，６０Ｂは、円形の回転台７２上に固定されており、回転台７２を回転することによってＬｉＤＡＲ７１に対する第３及び第４の実験体６０Ａ，６０Ｂの角度を変更可能である。
【0075】
図３０および図３１に実験結果の一例を示す。図３０は、実験結果を示す図であり、（ａ）は第１の実験体５０Ａの「０°」の結果であり、（ｂ）は第１の実験体５０Ａの「３０°」の結果であり、（ｃ）は第１の実験体５０Ａの「６０°」の結果である。また、（ｄ）は第２の実験体５０Ｂの「０°」の結果であり、（ｅ）は第２の実験体５０Ｂの「３０°」の結果であり、（ｆ）は第２の実験体５０Ｂの「６０°」の結果である。図３１は、実験結果を示す図であり、（ａ）は第３の実験体６０Ａの「０°」の結果であり、（ｂ）は第３の実験体６０Ａの「３０°」の結果であり、（ｃ）は第３の実験体６０Ａの「６０°」の結果である。また、（ｄ）は第４の実験体６０Ｂの「０°」の結果であり、（ｅ）は第４の実験体６０Ｂの「３０°」の結果であり、（ｆ）は第４の実験体６０Ｂの「６０°」の結果である。図３０および図３１では、白色の背景、および縦横直線で記した距離軸もしくは曲線で記した強度軸に対して、距離情報を薄い灰色で表し、反射強度を濃い灰色で表している。
【0076】
次に、図３２および図３３を参照して、実験結果について考察する。
図３２は、反射面に白色の塗料を塗布した実験体（第１の実験体５０Ａ、第３の実験体６０Ａ）の実験結果である。図３２を参照すると、反射面が平面形状である第１の実験体５０Ａでは、「０°」、「３０°」、「６０°」と角度が増すごとに反射強度が徐々に減衰しているのに対し、反射面が半円形である第３の実験体６０Ａでは、「０°」、「３０°」、「６０°」の何れも反射強度がほぼ同じ値で推移している。
図３３は、反射面に黒色の塗料を塗布した実験体（第２の実験体５０Ｂ、第４の実験体６０Ｂ）の実験結果である。図３３を参照すると、反射面が平面形状である第２の実験体５０Ｂでは、「０°」以外では非検出となっているのに対し、反射面が半円形である第４の実験体６０Ｂでは、「０°」、「３０°」、「６０°」の何れでも反射強度を検出できている（非検出となっていない）のが分かる。
図３２は、反射面に白色の塗料を塗布した実験体（第１の実験体５０Ａ、第３の実験体６０Ａ）の実験結果である。図３２を参照すると、反射面が平面形状である第１の実験体５０Ａでは、「０°」、「３０°」、「６０°」と角度が増すごとに反射強度が徐々に減衰しているのに対し、反射面が半円形である第３の実験体６０Ａでは、「０°」、「３０°」、「６０°」の何れも反射強度がほぼ同じ値で推移している。
図３３は、反射面に黒色の塗料を塗布した実験体（第２の実験体５０Ｂ、第４の実験体６０Ｂ）の実験結果である。図３３を参照すると、反射面が平面形状である第２の実験体５０Ｂでは、「０°」以外では非検出となっているのに対し、反射面が半円形である第４の実験体６０Ｂでは、「０°」、「３０°」、「６０°」の何れでも反射強度を検出できている（非検出となっていない）のが分かる。
【0077】
実験結果から角度別「０°～７０°」の最大値（Max）でプロットしたグラフを図３４に示す。また、図３４で反射強度が各角度で最大値（Max）となったときを「０」とし、最大値（Max）からの相対的な減衰量を求めたグラフを図３５に示す。また、図３５では、縦軸の値（反射強度（減衰量）[単位なし]）が実験で用いたＬｉＤＡＲの製造メーカが定義する独自指標（絶対値）となっている。そのため、図３５で縦軸の値を正規化したグラフ（つまり、最大値（Max）を「１」としたときの減衰量の比率を求めたグラフ）を図３６に示す。
また、図３６の各データ（角度別の減衰率）の平均値［%］および最大差分［%］を求めたものを次の表－１に示す。表－１を参照すると、円筒形（第３及び第４の実験体６０Ａ，６０Ｂ）が平板（第１及び第２の実験体５０Ａ，５０Ｂ）に比べて平均値において高くなっているのが分かる。その傾向は黒色になるとより顕著な結果として表れている。また、最大差分の比較でも、円筒形（第３及び第４の実験体６０Ａ，６０Ｂ）では25％程度減衰するのに対して、平板（第１及び第２の実験体５０Ａ，５０Ｂ）では50％～83％まで減衰することが分かる。
また、図３６の各データ（角度別の減衰率）の平均値［%］および最大差分［%］を求めたものを次の表－１に示す。表－１を参照すると、円筒形（第３及び第４の実験体６０Ａ，６０Ｂ）が平板（第１及び第２の実験体５０Ａ，５０Ｂ）に比べて平均値において高くなっているのが分かる。その傾向は黒色になるとより顕著な結果として表れている。また、最大差分の比較でも、円筒形（第３及び第４の実験体６０Ａ，６０Ｂ）では25％程度減衰するのに対して、平板（第１及び第２の実験体５０Ａ，５０Ｂ）では50％～83％まで減衰することが分かる。
【0078】
【表1】
【0079】
次に、図３７を参照して、第４実施形態に係る立体形状の反射強度変更部２３ｂの一例を説明する。図３７は、第４実施形態に係る立体形状の反射強度変更部２３ｂの一例を説明するための図であり、（ａ）は車両用防護柵２２４に反射強度変更部２３ｂを設けた場合のイメージ図であり、（ｂ）は複数の平面を有する支柱２２４ａへの適用を示しており、（ｃ）は曲面を有する支柱２２４ａへの適用を示しており、（ｄ）はバリエーションとして円筒形もしくは複数の平面を有する立体形状の雨樋、配管パイプ、照明機器等の道路附属物２２５ａへの適用を示している。
図３７（ａ）では、車両用防護柵２２４の支柱２２４ａに反射強度変更部２３ｂが設けられている。車両用防護柵２２４は、通路に関する設置物の一例である。支柱２２４ａに反射強度変更部２３ｂを設ける場合、図３７（ｂ），（ｃ）に示すように、例えば支柱２２４ａの全体または一部を高反射のテクスチャとし、ビーム２２４ｂを低反射のテクスチャとする。反射強度変更部２３ｂを全ての支柱２２４ａに配置せず、例えば反射強度変更部２３ｂを配置しない支柱２２４ａを設けてもよい（例えば、反強度変更部２３ｂを配置した支柱２２４ａと反射強度変更部２３ｂを配置しない支柱２２４ａとを交互に配置してもよいし、複数本おきに反射強度変更部２３ｂを配置した支柱２２４ａを配置してもよい）。
また、図３７（ｄ）に示すように、道路附属物２２５ａの全体または一部を高反射のテクスチャとし、壁面２２５ｂを低反射のテクスチャとしてもよい。
図３７（ａ）では、車両用防護柵２２４の支柱２２４ａに反射強度変更部２３ｂが設けられている。車両用防護柵２２４は、通路に関する設置物の一例である。支柱２２４ａに反射強度変更部２３ｂを設ける場合、図３７（ｂ），（ｃ）に示すように、例えば支柱２２４ａの全体または一部を高反射のテクスチャとし、ビーム２２４ｂを低反射のテクスチャとする。反射強度変更部２３ｂを全ての支柱２２４ａに配置せず、例えば反射強度変更部２３ｂを配置しない支柱２２４ａを設けてもよい（例えば、反強度変更部２３ｂを配置した支柱２２４ａと反射強度変更部２３ｂを配置しない支柱２２４ａとを交互に配置してもよいし、複数本おきに反射強度変更部２３ｂを配置した支柱２２４ａを配置してもよい）。
また、図３７（ｄ）に示すように、道路附属物２２５ａの全体または一部を高反射のテクスチャとし、壁面２２５ｂを低反射のテクスチャとしてもよい。
【0080】
以上説明した第４実施形態においても、第１ないし第３実施形態と略同等の効果を奏することができる。つまり、反射したレーザ光を移動体３が受け取ることで反射強度変更部２３ｂを検出でき、位置を推定するための識別子として検出した反射強度変更部２３ｂを利用する。その為、単調な空間において移動体３の自己位置を精度よく推定できる。
また、第４実施形態では、反射強度変更部２３ｂが曲面または複数の平面を有する立体形状部の表面に設けられている。このようにすると、移動体３は遠方からでも設置物との角度によらず、反射強度変更部２３ｂを検出しやすくなるので、移動体３の自己位置の推定を安定して行うことが可能である。
また、第４実施形態では、反射強度変更部２３ｂが曲面または複数の平面を有する立体形状部の表面に設けられている。このようにすると、移動体３は遠方からでも設置物との角度によらず、反射強度変更部２３ｂを検出しやすくなるので、移動体３の自己位置の推定を安定して行うことが可能である。
【0081】
また、本実施形態では、図２６で示した通り、検出部３２が高い反射強度を計測できるのは、移動体３が位置Ｑ（ｔ１）から位置Ｑ（ｔ４）までの範囲Ａ２となり、当該範囲Ａ２は、移動体３の進行方向における反射強度変更部２３ｂの長さａよりも大きくなる。つまり、レーザ光の回転数が同一で、反射強度変更部２３ｂの進行方向におけるサイズが同一のとき、反射強度変更部２３ｂを検出可能な範囲Ａ２は、平面形状に比べて広範囲となる。移動体３の移動速度が高速となる場合、平面形状では反射強度変更部２３ｂに正対した状態での検出回数を一定回数得ようとすると、反射強度変更部２３ｂの進行方向におけるサイズを拡大する必要がある。一方，半円形状では遠方からでも反射強度変更部２３ｂから高い反射強度が得られるため、移動体３の速度が高速となる場合でも、反射強度変更部２３ｂの寸法を大きくすることなく一定回数の検出が得られ、自己位置推定が実施できる。実験で示したように、小径や濃色でも実施が可能となり、建築や土木の構造体の一部（例：柱、橋脚等）のような大断面の構造体ではなく、工作物や道路附属物としての小断面での設置物（例：道路の標識ポール、車線分離標用ポール、ガードレール柱等）も対象として含めることができる。また、大断面の構造体に附属する構造体の機能を維持するための小断面の設置物（例：トンネル内の雨樋等）も対象として含めることができる。
【0082】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。
実施形態では、通路の壁面や通路に付随して設置される設置物（例えば、車両用防護柵２２４）に反射強度変更部２３ｂを設けていた。しかしながら、移動体３，１０３，２０３から検出可能な場所であれば、反射強度変更部２３ｂを設ける場所は限定されず、ここまで説明してきた以外の場所に反射強度変更部２３ｂを設けることも可能である。例えば、図３８（ａ）に示すように、路面２２６に反射強度変更部２３ｂを設けてもよい。その場合、図３８（ｂ）に示すように、高反射面（例えば、ＲＣ造）の路面２２６に対し、低反射の領域２２６ｂを進行方向に配置することで、当該領域２２６ｂに挟まれる（または隣接する）領域２２６ａを高反射面として際立たせることにより反射強度変更部２３ｂとして利用してもよい。なお、路面２２６は、通路を構成する面の一例である。
また、第４実施形態では、設置物（例えば、車両用防護柵２２４）の一部の断面形状が円形や多面体である（つまり、立体形状部を有する）ことを想定して説明を行ったが、第１ないし第３実施形態における構造体（例えば、建物２やトンネル２０２）の面に、立体形状部を有する反射強度変更部２３ｂが設けられていてもよい。
実施形態では、通路の壁面や通路に付随して設置される設置物（例えば、車両用防護柵２２４）に反射強度変更部２３ｂを設けていた。しかしながら、移動体３，１０３，２０３から検出可能な場所であれば、反射強度変更部２３ｂを設ける場所は限定されず、ここまで説明してきた以外の場所に反射強度変更部２３ｂを設けることも可能である。例えば、図３８（ａ）に示すように、路面２２６に反射強度変更部２３ｂを設けてもよい。その場合、図３８（ｂ）に示すように、高反射面（例えば、ＲＣ造）の路面２２６に対し、低反射の領域２２６ｂを進行方向に配置することで、当該領域２２６ｂに挟まれる（または隣接する）領域２２６ａを高反射面として際立たせることにより反射強度変更部２３ｂとして利用してもよい。なお、路面２２６は、通路を構成する面の一例である。
また、第４実施形態では、設置物（例えば、車両用防護柵２２４）の一部の断面形状が円形や多面体である（つまり、立体形状部を有する）ことを想定して説明を行ったが、第１ないし第３実施形態における構造体（例えば、建物２やトンネル２０２）の面に、立体形状部を有する反射強度変更部２３ｂが設けられていてもよい。
【符号の説明】
【0083】
１，１０１，２０１ 自律移動システム
１Ａ，１０１Ａ，２０１Ａ 自己位置推定システム
２ 建物（構造体）
２０２ トンネル（構造体）
３，１０３，２０３ 移動体
４ 管理装置
２１ 通路
２２ 床面
２３ 壁面
２３ａ 基準壁面部
２３ｂ 反射強度変更部
２４ 柱
３１，２３１ 移動部
３２，１３２，２３２ 検出部
３３，２３３ 通信部
３４，１３４，２３４ 記憶部
３５，１３５，２３５ 制御部
２２１ 通路
２２２ａ 車道
２２２ｂ 歩道
２２３ 壁面
２２３ａ 基準表面部
２２２ｃ 段差側面（壁面）
２２４ 車両用防護柵（設置物）
２２４ａ 支柱
２２４ｂ ビーム
２２５ａ 道路附属物（設置物）
Ｅ 単一色区間
Ｆ 一様形状区間
５０Ａ 第１の実験体
５０Ｂ 第２の実験体
６０Ａ 第３の実験体
６０Ｂ 第４の実験体
１Ａ，１０１Ａ，２０１Ａ 自己位置推定システム
２ 建物（構造体）
２０２ トンネル（構造体）
３，１０３，２０３ 移動体
４ 管理装置
２１ 通路
２２ 床面
２３ 壁面
２３ａ 基準壁面部
２３ｂ 反射強度変更部
２４ 柱
３１，２３１ 移動部
３２，１３２，２３２ 検出部
３３，２３３ 通信部
３４，１３４，２３４ 記憶部
３５，１３５，２３５ 制御部
２２１ 通路
２２２ａ 車道
２２２ｂ 歩道
２２３ 壁面
２２３ａ 基準表面部
２２２ｃ 段差側面（壁面）
２２４ 車両用防護柵（設置物）
２２４ａ 支柱
２２４ｂ ビーム
２２５ａ 道路附属物（設置物）
Ｅ 単一色区間
Ｆ 一様形状区間
５０Ａ 第１の実験体
５０Ｂ 第２の実験体
６０Ａ 第３の実験体
６０Ｂ 第４の実験体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】