例えば、あなたがロボットタクシーを作ろうとしていて、ナビゲーション用のHDデジタル地図を購入したとしよう。統合の段階で、あなたはある問題に気づく。地図データによると、あなたは特定の座標に到着しています。ロボットタクシー自身のGNSSシステムは、あなたがその場所に到着したことに同意していますが、別の座標を与えています。どうしたのだろう？
この記事では、自律航法における一般的な課題である「データム」とその解決方法について説明する。
データムとは何か？
慣性航法の分野では、実は水平と垂直という2つのデータムがあります。どちらのデータも、地図の作成に不可欠な2つの異なるデータの組み合わせです：
- 地球の基準楕円体
- 地図の座標系と地球を特定の点に結びつける基準フレーム。
グリッドが描かれた布と巨大な風船があったとしよう。風船は基準楕円体で、データムの基準フレームは布だ。風船の上に布を垂らせば、それが水平方向のデータムになる。基準楕円体（風船）の仮想面を基準点とするものもあれば、地球上の特定の地点のシールレベルを基準点とするものもある。
複雑なのは、データムにはさまざまなものがあり、それぞれが微妙に異なる位置を示すことだ。データム間の違いは、異なる基準楕円体を使用していることから生じるものもあれば（同じ布を異なる形の風船にかけることを想像してみてください）、異なる基準フレームを使用していることから生じるものもあります（元の風船に異なる布をかけることを想像してみてください）。
つまり、同じ座標が異なるデータムで異なる場所を指すこともあれば、逆に同じ場所が異なるデータムで複数の座標を持つこともある。
自律航法との関係は？
組織によって使用するデータムは異なる。例えばオーストラリアでは、さまざまな組織が3つのデータムを使用している。最新のデータムであるGDA94、その前身であるAGD84、そしてADG66と呼ばれる古いデータムだ。あなたが購入した街の地図データは、特定のデータムを使って作成されたものであり、あなたの自律走行車は独自のデータムを使って世界をナビゲートすることになる。もしこの2つが一致しない場合、あるいは両者の違いを考慮していない場合、GNSSデータと地図データが一致しないことがわかります。
そして（これは些細な問題だと思いがちですが）、データム間の違いは大きな問題を引き起こす可能性があります。先ほどの例に戻ると、GDA94とAGD84の同じ座標でも、場所によっては200m以上も異なることがあります。さらに、鉛直データムの不一致は、例えば橋の下をくぐる必要がある場合、その橋の高さと比較して車両の高さを不正確に見積もる原因となります。このことが、あなたの車や橋の上にいる人にどのような結果をもたらすか、想像していただけると幸いです！
複数のデータムを扱うには？
座標をあるデータから別のデータへ変換するのは比較的簡単だが、重要なのはどのデータで作業しているかを知ることだ。INSがGNSS衛星から受信したデータを解釈するために使用するデータムは自分で選択できますが、購入した外部の地図データがどのデータ基準で作成されたものかを調べる必要があります。
複数の国（または大陸）で自律走行型トラクターを販売する場合は、どの地図データを使用するかによって車両の設定を変える必要があります。車両が2セットの地図データを組み合わせる必要があるほど遠くまで移動する場合は、両方の地図のデータムを把握し、車両が1つの地図の使用を停止して別の地図の使用を開始する際に、変換を変更するタイミングを正確に把握する必要があります。
また、鉛直基準を忘れないことも重要です。ほとんどのGNSS衛星は地球楕円体（各GNSSコンステレーションに固有）に対する高さを提供しますが、GNSS受信機のプロセッサーにはジオイド（ジオイドとは何かについてはここをクリック）のモデルも含まれており、ジオイド高さを表示するために使用されます（この記事には、さまざまな種類の高さ測定についての素晴らしい説明があります）。しかし、問題もあります：
- GNSS受信機によって計算されたジオイド高度は、あまり正確でない場合があります。低品位の受信機では、非常に低解像度のジオイドモデルしか使えないことがよくあります。
- 異なるGNSSカードは、高さを計算するために異なるジオイドモデルを使用する。
- あなたのクルマが使用しているHD地図データは、特定の鉛直基準を使って高さを計算しているはずで、それはあなたのものとは違うかもしれない。
高さ推定が正しいことを確認するために（自律走行車が橋やガントリーなどの下に収まる必要がある場合、これは重要かもしれません）、可能な限り正確な高さ推定を使用していること、そしてGNSS受信機と地図で使用されている異なる垂直データム間で正しく変換されていることを確認する必要があります。
OxTS ソリューション
OxTS では、以下のデータムを使用してリアルタイムで位置データを出力できるようにすることで、INSデバイスをユーザーにとってより柔軟なものにしようとしています：
- WGS84
- ITRF2008
- ETRS89
- NAD83
確かに、ユーザーが行う必要のある作業をすべて取り除くことはできないが、作業するためのデータムの範囲を与えることによって、作業を容易にすることはできる。
当社のINSでは、GNSS受信機自身が計算したジオイド高さに基づいて高さデータを出力するか、楕円体高さを使用するかを選択することもできます。通常、GNSS受信機の楕円体高はジオイド高よりもはるかに正確であるため、統合する前にすべての高さ測定値を同じデータムに変換することさえ忘れなければ、可能な限り最も正確な高さで動作するシステムを構築することができます。
質問は？
この記事が、自律走行車のための慣性ナビゲーションの内部と外部を研究しているあなたのお役に立てば幸いです。サポートが必要な場合は、サポート@oxts.comまでご連絡ください。
