jsai technical report, sig-challenge-052-02challeng/sig-challenge-052/sig-challeng… · 4 , 5 , 6...

6
1 2,3 4 5 6 6 Makoto KUMON 1 Kazuhiro NAKADAI 2,3 Kotaro HOSHIBA 4 Hiroshi OKUNO 5 Toshinori KAGAWA 6 Ryu MIURA 6 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 1 Kumamoto University, 2 Tokyo Institute of Technology, 3 Honda Research Institute Japan, 4 Kanagawa University, 5 Waseda University, 6 National Institute of Information and Communications Technology Abstract: , . , , , . , , ��, . 1 , , . , , . [1] , . , , , ([2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] ). ��, , , , , , , , , . , , , . , , , ��, . , , [9] , . , ROS [10] . , . ��Japanese Society for Articial Intelligence JSAI Technical Report SIG-Challenge-052-2 (12/3) 5

Upload: others

Post on 30-Apr-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: JSAI Technical Report, SIG-Challenge-052-02challeng/SIG-Challenge-052/SIG-Challeng… · 4 , 5 , 6 1 Kumamoto University, 2 Tokyo Institute of Technology, 3 Honda Research Institute

��������������������������

���������

��� 1���� 2,3 ����� 4 ��� 5

���� 6 ��� 6

Makoto KUMON1 Kazuhiro NAKADAI2,3 Kotaro HOSHIBA4

Hiroshi OKUNO5 Toshinori KAGAWA6 Ryu MIURA6

1 ����, 2 ������, 3 �����������������������,4 �����, 5 �����, 6 ��������

1 Kumamoto University, 2 Tokyo Institute of Technology,3 Honda Research Institute Japan, 4 Kanagawa University, 5 Waseda University,

6 National Institute of Information and Communications Technology

Abstract: ��������������������������������������

������, �������������������������������. ���, ��

��������������������������������������, ������

����������, ���������������������������. ����, �

��������������������������,������������������

����, ���������������������.

1 ����

�����������������������

����������, �������������

����������, �������������.

����������������������, ��

������������������������

�����������, �������������

������������������������

������������������.

�����������������������

������������������������

���������������� [1] ������

�����, �����������. ��, ����

������������������������

�����������������, �������

������������������������

�����, �������������������

������������������������

���������� (��� [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] �

�). ���, ������������������

��, ����������������������

������, ��������������, ���

�����������������������, �

������������������������

���������, ���������������

��������������, ���������

������������������������,

������������������������

���������, ���������������

�����.

����������������, �������

������������������������

�������, �����������������

�, ����������������. ��, ���

������������������������

���, ���������������������

������������������, ������

�������������, �����������

��������������. ���������,

������������������������

���������������������, ���

������������������ [9] �, ���

������������������������

���. ��������������������

������������������������

�������, ROS [10] ������������

����������. �������������

����, ��������������������

������������.

������ ������Japanese Society forArtificial Intelligence

��������JSAI Technical Report

SIG-Challenge-052-2 (12/3)

5

Page 2: JSAI Technical Report, SIG-Challenge-052-02challeng/SIG-Challenge-052/SIG-Challeng… · 4 , 5 , 6 1 Kumamoto University, 2 Tokyo Institute of Technology, 3 Honda Research Institute

2 ���������������

�����������������������

�����������������������. �

������������������������

������������������������

�, ����������������������

������������������������,

���������������, ���������

���������, ���������������

����������������. ����, ���

������������������������

�, ����������������������,

������������������������

������, ������������������

����������������� [2] �����

����. �������������������

�������, �����������������

�������.

2.1 ������

�����������������������

�����, �����������������, �

������������������������

����. ������, �������������

�, ����������, ������������

���������. Ishiki [3] ����������

�����������������, �������

���������������������, ��

� � 1(a) �������������������

�����������. ��, Hoshiba [4] ����

������������������������

��������� (� 1(b)) ���, �������

�����������������.

(a) ����� (Ishiki [3]) (b) ����� (Hoshiba [4])

� 1: ������������������

2.2 ������

�����������������������

������������, �����������

���Multiple Signal Classification (MUSIC)� [11]

����. ��, MUSIC�������������

���������������, ���������

������,������������������

������ Generalized Eigenvalue Decomposition

(GEVD)-MUSIC [5] �, �������������

����� [6] ����������. ������

���������������, ��������

��������, MUSIC������������

����������, ��������������

�����������������.

�����������������������

������������������������.

��������, ����������������

�����, ������������������

�, �����������������������

���������. ������, � 2 �����

���������, ���������������

����������� [7, 8].

Terrain

Estimated sound source (xs, ys)

Sound source

UAV with mic.

(xh, yh)

Sound sourcedirection θ,φ

θ

φ

Heading ψ

Altitude zh

Planar terrain model z ≡ 0

� 2: ��������

�������, ����������������

�������, ������������, ����

������������������������.

���������, �������, �������

����������������������, ��

������������������������

�������������������� [8] ��

�����.

3 ����������

3.1 �������

�����������, ������������,

������������������������

�����, �����, �������������

���������������, ���������

������������������������

���, ���������������������

�����������������. ���, ���

6

Page 3: JSAI Technical Report, SIG-Challenge-052-02challeng/SIG-Challenge-052/SIG-Challeng… · 4 , 5 , 6 1 Kumamoto University, 2 Tokyo Institute of Technology, 3 Honda Research Institute

� 3: ����������������

������������������������

�����, �������������������

�, �����������������. �����

���, ���������������������

����������������������, �

������������������������

�������. ����������������

�, �����������������������

���������������, ���������

���������. ��������� 3���.

�����������������������

���,���� ROS (Robot Operating System) [10]

�����. ROS � topic ������������

������������������������

������������������������

��, ���� PC���������������

���������������. ���, �����

������� HARK ����������, ���

����������������, ��������

������������������������

���������������������, ���

���������������.

��, ROS ��������� ROS1 ��, ���

����� roscore����������������

������������������������

�������, ������� ROS2 [14] ����

������������������������

� (Distributed Data System, DDS)������, �

���������������� (��� [15]��

�������). ���������������,

�������������� ROS2 � DDS ���

��������������������, ����

������������������, QoS ���

������������������. ���, ��

��� ROS1 � ROS ��������������

���, ��������������� (topic) ��

������������������������.

Schillinger � ROS1 ������������, ��

� roscore � topic � TCP �����������

[12] �������. �������������, �

������������UDP����� roscore�

������� udp relay (��)����, �� ROS

���������.

3.2 �����

3.2.1 ����������������

�����������, ������������

��������, ��������, �������

����������, ��������������

����. �������������������

�, �����������������������

�, �����������������������

������. ��, ���������������

������������������������

�� 1.

���� MUSIC ���������������

�������. MUSIC ������������

���� (�� MUSIC ��������) ����

��������������, ���������,

1Hz���Hz��������������, ���

������������������������

����. ���, MUSIC������������

��, ����������������������

����������������. ���, MUSIC

������������������������

����������, ��������������

��. ��, MUSIC���������������

���������, ��������������

���������������, ���������

�����������������.

3.2.2 UDP����� udp relay

�����������������, ������

������������������������

���������. ����, ����������

1����� [9] ������������������� LAN����� 16ch ���������������������������������, �������������� 75m ���������

7

Page 4: JSAI Technical Report, SIG-Challenge-052-02challeng/SIG-Challenge-052/SIG-Challeng… · 4 , 5 , 6 1 Kumamoto University, 2 Tokyo Institute of Technology, 3 Honda Research Institute

����������, ��������������

����� UDP �������� roscore ����

������ ROS �������� udp relay ��

��� (� 4). ������� Schillinger � tcp relay

[12] � UDP ������������, ������

�����.

1. ���UDP������� topic ������

���

2. topic �������������������

�����������������

3. topic ������������� (bzip2 [13]

��)

������������������������

������, ��������������, �� 1,

2 �������� 2. ��, �����������

���������������������, 2 ��

�����������. �����, MUSIC���

������������������������

���, 3 ����������.

UDP

UDP

Drone GCS

DroneOperator

ROS masterROS master(roscore)(roscore) rosnode1

rosnode1rosnode2

rosnode2rosnode3

rosnode3rosnode4

rosnode5

rosnode6

topic1

topic2

topic3

topic4

topic5

topic6

topicA

topicB

topicC

topicD

topicE

topicF

topicG

udp relayudp relay

udp relayudp relay

� 4: udp relay ����� ROS��

4 ����

�����������������������,

������������������������

����. ���������, ������� PC�

� ROS���� (� 5) ������� PC � ROS

���������. ��������������

� 1 �����.

������������MUSIC�����, GPS

(ROS NavSat/FIX), IMU (ROS sensor msgs/IMU)�

���� 1.6Hz, 2Hz, 2Hz ����������, �

����� RTK-GPS�� RTCM3 ��� 1Hz ��

2udp relay � tcp relay ���������������������, ������� topic ������������.

� PC�����������. ��, �������

��� bzip2 ����������.

4.1 �����

��������������������, ���

� PC������������������. ��

�������������������, �����

�������������� PC��������

�� LAN�����������. ��������

�������������� 10�����, ���

����������.

����������, udp relay����� (bzip2)

����������, �� MUSIC�������

���������������������, � 6�

��. �����, ����������������

������������ [9] �������.

���, �������� 30kbps ��������

����������, �� bzip2 ���������

� 4� �������������������. �

�, bzip2 ���� MUSIC������������

������, ������������������

������������������, ������

�����������. ������������

����������, ��� 200�� 1�����

���������, ���������������

���������.

4.2 ��������

��, ������������������, ��

������������������������

���.

����������������� (��RTF)�

��, ������������ 7�, �������

���������������� 8 ���. ���

������������������������

������ [16, 17, 18]������, ������

������������������������,

������������� 250m��������

����. ��������������, �����

�������������, �����������

�������.

� 9 �, ��� udp relay �������� topic

������. ���� topic�������� (Hz)

� ������������. ���, ������

������ PC����������������

������������� (� 8kbps) ������

�����������, ������������

8

Page 5: JSAI Technical Report, SIG-Challenge-052-02challeng/SIG-Challenge-052/SIG-Challeng… · 4 , 5 , 6 1 Kumamoto University, 2 Tokyo Institute of Technology, 3 Honda Research Institute

� 5: ����

� 1: ��������SBC Raspberry Pi3B+ (Raspbian, Jessie base)

ROS Indigo

������HARK-Embedded [4](System Infrontier, �����)

GPS NEO-M8P (u-blox)

IMU MTi-3 (X-sens)

������ 1.0kg, 150x150x75(������)

���� � 1W (���� 0.7A@12VDC)

�����

� 6: ������

���������������� (Raw data) [9], ���������� (without bzip2), MUSIC��������bzip2 ������� (MUSIC bzip2), ��� (Proposed)���� (bps) ���.

40kbps ��������������, ������

������������, ��� 58.92kbps ���

������������.

�������� topic ���������� ( 30

��� ), ���������������. 160��

������������������, ������

���������, ������������. 160

�����, ������������������

�, ��������������, ��������

��������������������. MUSIC

��������������������, ���

MUSIC����������������, ����

������������������������

��.

�����������������������,

������������ 10 ���. ���, ���

������������������������

��������, ����������������

�����.

� 7: ������������

5 ����

����, �������������������

�����, ������������������

��������������. ���������

�����������, ������������

����������������, �������

�����������, �������������

�����������. ����, ��������

������������� ROS ��������,

MUSIC������������� MUSIC���

������������������������

��������. ��, �������������

�����, ������������������,

������������������.

��, ���������������������

������. ������, �����������

����, ��������������������

�������.

9

Page 6: JSAI Technical Report, SIG-Challenge-052-02challeng/SIG-Challenge-052/SIG-Challeng… · 4 , 5 , 6 1 Kumamoto University, 2 Tokyo Institute of Technology, 3 Honda Research Institute

� 8: ��������

����������. �������������, ������������������, ������, �������. ���, ����������. ���������� (�������� 250m���)�����.

� 9: topic ���

GPS, IMU, MUSIC � topic �����������.�����������������, GPS, GPS+IMU,GPS+IMU+MUSIC�������������� Hz���������.

��

�����������������������

������������������������

��ImPACT�������������������

�����������, ��������, ��RTF

������������������������

��������������.

����

[1] K. Nakadai, et al. “Active audition for humanoid.”Proceedings of AAAI/IAAI, pp. 832-839, 2000.

[2] K. Washizaki et al.: Position Estimation of SoundSource on Ground by Multirotor Helicopter with Mi-crophone Array, Proc. of 2016 IEEE/RSJ Int. Conf.on Intell. Robot. and Sys., pp. 1980-1985 (2016).

[3] T. Ishiki et al.:Evaluation of Microphone Array forMultirotor Helicopters, J. of Robot. and Mechatro.(Fuji technology press), 29-1, pp. 168-176 (2017).

� 10: ���������

��������������������������������. �����������������, �����������������, ������������������������.

[4] K. Hoshiba et al.: Design of UAV-Embedded Micro-phone Array System for Sound Source Localizationin Outdoor Environments, Sensors , 17-11, pp. 2535(2017).

[5] �����: ������������������������������������������, ���������, 31-7, pp. 676-683 (2013).

[6] ����: MUSIC�����������������������, ����������������������, 1P1-10a5 (2016).

[7] �����: ������������������������, AI ��������, SIG-Challenge-B402-03 (2014).

[8] �����: ��������������������������������������������,AI��������, SIG-Challenge-B492-3 (2017).

[9] ����, ���: �������������������������, � 33�����������������, RSJ2015AC1L3-03 (2015).

[10] M. Quigley et al.: ROS: an open-source Robot Oper-ating System, ICRA Workshop on Open Source Soft-ware (2009).

[11] R. Schmidt: Multiple Emitter Location and SignalParameter Estimation, IEEE Trans. on Antennasand Propagation, 34-3, pp. 276-280 (1986).

[12] P. Schillinger: tcp relay,https://github.com/pschillinger/tcp relay.git (���� : 2018/11/20).

[13] bzip2: http://www.bzip.org/ (����: 2018/11/20).

[14] Open Source Robotics Foundation (OSRF): ROS2,https://github.com/ros2/ (���� 2018/11/20).

[15] Y. Maruyama et al.: Exploring the performance ofROS2, 2016 International Conference on EmbeddedSoftware (EMSOFT), pp. 1-10 (2016).

[16] �����: ���������������������������������������������������, �������������� 2017������, 1P1-R07, (2017).

[17] �����: ������������������� 169MHz �/920MHz ����������������������, ����������, 117-348,pp.275-278 (2017).

[18] �����: 920MHz �����������������������������������������, ���������� (2018/12 ����).

10