測定目的
LiDARや車輪速から得た外部速度情報をINSへ補助入力し、GNSSに依存しない移動推定を強化する。
屋内外をまたぐAMR・UGVでは、GNSSが使えない区間でもLiDAR、車輪エンコーダ、光学式速度等から移動情報を得られます。本構成は3DM-CV7-INSへ、LiDAR/SLAM側で前処理した機体座標系速度と車輪速情報を外部補助として入力する代表例です。生のLiDAR点群をINSへ直接投入して自動融合する構成ではありません。
INSへ外部速度情報を与え、GNSSがない区間での不確かさの成長を抑える方向に利用します。
LiDAR/SLAM、車輪速、必要に応じ外部GNSS等を同じ航法フィルタへ補助情報として統合します。
外部補助のタイムスタンプ、座標系、向き、不確かさを明示して統合します。
代表構成
LiDAR/SLAM・車輪エンコーダ側で速度を求め、3DM-CV7-INSへ外部補助する。
各センサ固有データ
車体座標系速度
代表出力：200 Hz
状態 / 不確かさ
代表条件
200 Hz設定では、航法状態を5 ms間隔で利用する。外部補助は各センサの有効な周期で入力する。
| INS | 3DM-CV7-INS × 1台 |
|---|---|
| 代表INS出力 | 200 Hz（5 ms間隔の航法出力代表例） |
| LiDAR側 | SLAM／オドメトリ等で前処理した車体座標系速度等 |
| 車輪側 | エンコーダ / 車輪速から速度情報を生成 |
| 統合 | MIP 外部補助等、製品がサポートする外部補助形式へ変換 |
| ホスト | ロボットコントローラ／PC |
外部補助
「LiDAR対応」は、点群を直接カルマンフィルタへ入れるという意味ではない。
外部補助で揃える情報
- 測定量：位置、速度、車体座標系速度、方位等、INSが受け付ける測定量へ変換します。
- 座標系：センサ座標、車体座標、航法座標の変換と軸方向を明示します。
- 時刻：タイムスタンプと通信遅延を管理し、古い計測を現在値として扱わないようにします。
- 不確かさ：外部測定の信頼度を適切に設定し、誤った速度を強く拘束しないようにします。
- レバーアーム / 取付け：INSと外部センサの位置・向きの差を管理します。
3DM-CV7-INSはGNSS位置・速度、車体座標系速度、方位など複数の外部補助を扱える設計です。LiDAR、レーダ、オプティカルフロー等は、前処理された車体速度として入力できます。実際の通信形式・コマンド・更新条件は最新ユーザーマニュアルに合わせて実装します。
航法状態の更新
INSの200 Hz出力と、LiDAR・車輪速の更新周期は別々に設計する。
200 Hz設定では、位置・速度・姿勢などの航法状態を5 ms間隔で利用できます。一方、LiDAR／SLAMや車輪オドメトリは、それぞれが信頼できる更新周期とタイムスタンプで外部補助計測を入力します。EKF出力レートと外部補助レートを無理に一致させる必要はありません。
データ → 判断
航法結果と外部補助の健全性を一緒に評価する。
ロボットの航法状態を連続取得します。
外部補助が有効な区間と、信頼度が低下する区間を確認します。
SLAM／オドメトリの速度とINS推定速度の整合を確認します。
スリップ・段差等で車輪速が実移動と一致しにくい条件を切り分けます。
FAQ
LiDAR・車輪速統合の注意点
LiDARの点群をそのまま3DM-CV7-INSへ入力できますか？
本ページではそのように扱いません。LiDAR側でSLAM／オドメトリ等を行い、INSが受け付ける位置・速度・車体座標系速度等の計測へ変換して外部補助します。
車輪速だけでGNSSの代わりになりますか？
車輪速は有効な補助情報になり得ますが、スリップ、旋回、タイヤ径、路面条件等の影響があります。INS、LiDAR等との組み合わせと不確かさ設定を含めて評価します。
200 Hz出力にする利点は何ですか？
航法状態を5 ms間隔でロボット側へ渡せるため、高い更新周期が必要な制御・記録・他センサ統合で使いやすくなります。位置・姿勢の動的精度は出力レートだけで決まるものではなく、IMU、フィルタ、外部補助、時刻・座標整合なども含めて評価します。
技術相談
LiDAR・車輪速の出力形式と時刻設計から、INS外部補助構成を詰めます。
公式根拠