「クルマ/ロボットの位置推定技術」
~自動運転に欠かせないカメラ/LiDAR/ミリ波レーダ/GNSSの基本から~

クルマやロボット、ドローン、農業機械など、これからの移動体に欠かせない位置推定の技術を要素技術ごとにまとめました。カメラ/LiDAR/ミリ波レーダ/GNSSから、それらを組み合わせてよりリアルタイムに精度を高めるためのカルマン・フィルタ/粒子フィルタ/AIまで、基本原理や特徴を、事例を交えながら解説します。

--- 目 次 ---

☆第1部自動運転と位置推定の世界
◎クルマ以外にも広く応用できる注目技術
第1章自動運転と位置推定の「世界」
◎現場の状況をどうやって測るか
第2章自動運転の実際と使われているセンサ
◎キーデバイスの特徴をつかむ
第3章 3大センサ「カメラ」「LiDAR」「ミリ波レーダ」の位置付け
◎センサを精度よく組み合わせるために
第4章自動運転に利用されている位置推定の「技術」

☆第2部位置推定技術1…ステレオ・カメラ
◎動きや形をリアルタイム検出
第5章ステレオ・カメラが自動運転に求められる理由
◎人間の両眼のはたらきを数式化する
第6章ステレオ・カメラによる測距&衝突予測の原理
◎数千円のFPGA&カメラでも自作できる
第7章ステレオ・カメラの信号処理&設計の実際

☆第3部位置推定技術2…LiDAR
◎高精度3次元マップ作りに
第8章LiDARの基本原理
◎3次元スキャン計測にいろいろ使える
第9章キーテクノロジ…微少時間を正確に測るTDC回路
◎基本のメカニズム&構成を確かめる
第10章簡易LiDAR&自動運転ローバの実験

☆第4部位置推定技術3…ミリ波レーダ
◎電波で見えないターゲットも捕捉する
第11章ミリ波レーダの基本原理
◎CMOSワンチップ化によって進化したレーダ画像センサ
第12章ミリ波レーダのテクノロジ1…2次元イメージング
◎電波を自在に飛ばして高速3次元スキャン
第13章ミリ波レーダのテクノロジ2…フェーズド・アレイ・アンテナ

☆第5部位置推定技術4…GNSS
◎正確な位置を知るには正確な時計がキモ
第14章GPS/GNSS測位の基本原理
◎オープンソースRTKLIBの登場で時代到来
第15章cm測位RTK法の基本と実力
◎My基準局不要で使い勝手のよさを目指して
Appendix 1これからのRTK測位について
◎Fix解が得られて初めてcm級
Appendix 2RTK測位の誤差について
◎詳細をプログラム・レベルでひもとく
第16章オープンソースRTKコアに見るRTK測位信号処理
◎横滑りしてもターゲットの向きがわかる
Appendix 3 3D姿勢センサGPSコンパス
◎実際の研究&実験あれこれ
第17章高精度GNSS測位の可能性を探る

☆第6部高度な自己位置推定のための技術
◎自動運転に関係する技術あれこれ
第18章さらに高度な自己位置推定の世界
◎GNSSによる絶対位置の計測は不可欠
第19章クルマの自動運転の実際
◎単独測位でも高精度
Appendix 4搬送波ドップラーを利用したGPS速度推定
◎マックスプランク研究所公開オープンソースlibviso2
Appendix 5映像から位置を推定できる高速ライブラリ
◎確率統計処理で誤差の蓄積を最小化
第20章カルマン・フィルタを使った自己位置推定
◎LiDAR空間スキャンで誤差の蓄積を減らす
第21章粒子フィルタを使った自己位置推定
◎位置推定の「信頼度」を評価する
第22章AIを使った自己位置推定
◎自動運転に求められるリアルタイム性&位置精度実現のために
第23章自己位置推定を進化させるオープンソース・ソフトウェア
◎センサ組み合わせの可能性を探る
Appendix 6実験研究…ミリ波レーダ&GNSSによる自己位置推定