(57)【要約】  【課題】複数の異種センサを適切に使用して目標体の情報を収集することにより高精度な情報を収集する。  【解決手段】情報収集計画立案方法は、情報収集体がこれに搭載される異種センサを使用して１以上の目標体の情報を収集するため、少なくともセンサの情報収集諸元を構成要素とする情報収集計画を立案する方法であって、１以上の情報収集計画を作成する計画作成工程と、作成された１以上の情報収集計画を定量的に評価する計画評価工程と、評価された１以上の情報収集計画及びそれまでに得られている最良な情報収集計画の中から、新たに１以上の最良な情報収集計画を抽出する計画抽出工程と、を備える。計画評価工程において、情報の収集に使用されるセンサの特徴に基づいて、各情報収集計画を定量的に評価する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報収集体がこれに搭載される複数の異種センサを使用して１以上の目標体の情報を収集するため、少なくともセンサの情報収集諸元を構成要素とする情報収集計画を立案する方法であって、
１以上の前記情報収集計画を作成する計画作成工程と、
作成された前記１以上の情報収集計画を定量的に評価する計画評価工程と、
評価された前記１以上の情報収集計画及びそれまでに得られている最良な情報収集計画の中から、新たに１以上の最良な情報収集計画を抽出する計画抽出工程と、
を備え、
前記計画評価工程において、情報の収集に使用されるセンサの特徴に基づいて、各情報収集計画を定量的に評価する、情報収集計画立案方法。
【請求項２】
前記計画評価工程において、１以上の目標体に設定された情報収集の優先順位に基づいて、各情報収集計画を定量的に評価する、請求項１に記載の情報収集計画立案方法。
【請求項３】
前記計画評価工程において、情報収集の時刻に基づいて、各情報収集計画を定量的に評価する、請求項１に記載の情報収集計画立案方法。
【請求項４】
前記計画抽出工程によって抽出された情報収集計画に基づき情報の収集を実行中、目標体の出滅を含む状況変化が発生したか否かを判定する状況変化判定工程を更に備え、
状況変化が発生した場合、変化後の状況に基づき情報収集計画を立案する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の情報収集計画立案方法。
【請求項５】
抽出された前記１以上の情報収集計画を表示する計画表示工程を更に備え、
前記計画表示工程において、前記情報収集体および前記１以上の目標体の相対位置関係と、前記情報収集体の情報収集諸元および移動諸元とが表示される、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の情報収集計画立案方法。
【請求項６】
情報収集体がこれに搭載される複数の異種センサを使用して１以上の目標体の情報を収集するため、少なくともセンサの情報収集諸元を構成要素とする情報収集計画を立案する装置であって、
１以上の前記情報収集計画を作成する計画作成部と、
作成された前記１以上の情報収集計画を定量的に評価する計画評価部と、
評価された前記１以上の情報収集計画及びそれまでに得られている最良な情報収集計画の中から、新たに１以上の最良な情報収集計画を抽出する計画抽出部と、を備え、
前記計画評価部が、情報の収集に使用されるセンサの特徴に基づいて、各情報収集計画を定量的に評価する、情報収集計画立案装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報収集体がセンサを使用して１以上の目標体の情報を収集する計画を立案する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空分野において、目標体の情報を収集する計画を最適化する技術が提案されている。特許文献１では、自機から目標体の見易さおよび見難さを最適化計算の目的関数に設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１７２８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目標体の情報の収集のために用いられるセンサが近年多様化している。センサの種類、使用時間、使用方位、使用諸元等によって、探知可能距離や目標体との位置関係に基づく収集情報の精度等が異なる。そのため、より適切なセンサの種類、使用時間、使用方位、使用諸元等で情報を収集することが望ましい。
【０００５】
そこで本発明は、複数の異種センサを使用して収集される情報の精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係る情報収集計画立案方法は、情報収集体がこれに搭載される複数の異種センサを使用して１以上の目標体の情報を収集するため、少なくともセンサの情報収集諸元を構成要素とする情報収集計画を立案する方法であって、１以上の前記情報収集計画を作成する計画作成工程と、作成された前記１以上の情報収集計画を定量的に評価する計画評価工程と、評価された前記１以上の情報収集計画及びそれまでに得られている最良な情報収集計画の中から、新たに１以上の最良な情報収集計画を抽出する計画抽出工程と、を備え、前記計画評価工程において、情報の収集に使用されるセンサの特徴に基づいて、各情報収集計画を定量的に評価する。
【０００７】
本発明の一形態に係る情報収集計画立案装置は、情報収集体がこれに搭載される複数の異種センサを使用して１以上の目標体の情報を収集するため、少なくともセンサの情報収集諸元を構成要素とする情報収集計画を立案する装置であって、１以上の前記情報収集計画を作成する計画作成部と、作成された前記１以上の情報収集計画を定量的に評価する計画評価部と、評価された前記１以上の情報収集計画及びそれまでに得られている最良な情報収集計画の中から、新たに１以上の最良な情報収集計画を抽出する計画抽出部と、を備え、前記計画評価部が、情報の収集に使用されるセンサの特徴に基づいて、各情報収集計画を定量的に評価する。
【０００８】
前記構成によれば、特徴が異なる複数の異種センサを使用して情報を収集する際に、使用されるセンサの特徴を考慮して情報収集計画を最適化できるため、より高精度な情報収集に資する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の異種センサを使用して収集される情報の精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】情報収集計画の説明図である。
【図２】第１実施形態に係る情報収集計画立案方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３Ａは第１目的関数の一例を表すグラフである。図３Ｂは第２目的関数の一例を表すグラフである。
【図４】第４目的関数の説明図である。
【図５】第２実施形態に係る情報収集計画立案方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照しながら実施形態について説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、実施形態に係る情報収集計画の説明図である。「情報収集計画」とは、情報収集体１が１以上の目標体１０の情報を収集するための計画をいう。情報収集体１および目標体１０は、一例として地上設備、水中物体、船舶あるいは航空機であり、情報収集体１および目標体１０は移動可能である。
【００１３】
「目標体の情報」とは、目標体１０の種別、形状、位置、方位、速力を示す情報をいう。目標体１０が船舶である場合、目標体の情報には、その船舶が、漁船、艦船、といった船種を類別する情報が含まれていてもよい。更に、目標体の情報には、艦船の形態あるいは所属を識別する情報が含まれていてもよい。
【００１４】
情報収集体１は、目標体１０の情報を収集するため、複数の異種センサを搭載している。各種類のセンサの個数は単数でも複数でもよいが、以下では単なる一例として、各種類のセンサを単数とする。情報収集体１は、異種センサとして、第１センサ２および第２センサ３を搭載している。第１センサ２は第２センサ３よりも探知可能距離が長い一方、目標体１０が探知可能距離内に存在する場合において第２センサ３は第１センサ２よりも高精度な情報を収集できる。このように、一般にセンサは種類等の情報収集諸元によって異なる特徴を有している。一例として、第１センサ２はレーダ、第２センサ３は光波センサである。
【００１５】
情報収集計画は、少なくとも、目標体１０の情報の収集に使用されるセンサの情報収集諸元を構成要素とする。「情報収集諸元」には、種類、使用開始時刻、使用時間、使用方位、使用距離、使用諸元、および、使用対象の目標体が含まれる。「使用諸元」には、パルス・モード、パルス幅および周波数が含まれる。情報収集体１が移動可能である場合は、情報収集計画は、更に、情報収集体１の移動諸元も構成要素とすることができる。「移動諸元」には、センサの使用位置（高度含む）およびそれらの使用位置間の経路、移動速力が含まれる。情報収集計画の立案時に、これら構成要素のうち少なくとも１つが固定されていてもよい。例えば、移動諸元のうち移動経路を固定した場合においても、その他の移動諸元や情報収集諸元は可変であるため、様々な情報収集計画が存在する。
【００１６】
情報収集計画の立案は、プログラムを格納したメモリ、プログラムを実行するＣＰＵを備えたコントローラ４によって実施される。コントローラ４は、図示のとおり情報収集体１に搭載されていてもよいし、情報収集体１が移動可能である場合はそれの移動を管制する設備あるいは装置に搭載されていてもよい。
【００１７】
立案された情報収集計画は、コントローラ４の操作員が計画内容を参照および把握できるようにするため、ディスプレイ５に表示される。ディスプレイ５は、図示のとおり、情報収集体１に搭載されていてもよいし、操作員の装備品（例えば、ヘルメットのバイザー）に表示されるように構成されていてもよい。  図２は、本実施形態に係る情報収集計画立案方法Ｆ１０の手順を示すフローチャートである。フローチャートの上方に示す時間軸を参照すると、本実施形態では、情報収集作業Ｆ２０を開始すると、情報収集体１が情報収集Ｓ２２を実施する期間である計画対象期間の開始時刻までに情報収集計画立案方法Ｆ１０が実施され、最良な情報収集計画が立案される。その後、計画対象期間の中で当該情報収集計画に従って情報収集体１によって情報収集Ｓ２２が実施される。情報収集計画立案方法Ｆ１０を実施できる期間は、その後に情報収集Ｓ２２が控えているため有限である。
【００１８】
フローチャートを参照して、情報収集計画立案方法Ｆ１０について具体的に説明する。この情報収集計画立案方法Ｆ１０では、先ず、１以上の情報収集計画が作成され（計画作成工程Ｓ１１）、作成された情報収集計画が定量的に評価され（計画評価工程Ｓ１２）、定量的に評価された１以上の情報収集計画の中から1以上の最良な情報収集計画が抽出され（計画抽出工程Ｓ１３）、再度計算するのであれば（再計算判定工程Ｓ１４：ＹＥＳ）、計画作成工程Ｓ１１、計画評価工程Ｓ１２、計画抽出工程Ｓ１３からなる一連の処理が再び実行される。ただし、情報収集計画を再度作成する際にはそれまでに得られている最良な情報収集計画を基に新たな情報収集計画を作成するため、多くの場合それまでに作成された全ての情報収集計画と異なる。この過程で、１以上の情報収集計画が順次作成され、作成された各情報収集計画が定量的に評価される。再度計算しないのであれば（再計算判定工程Ｓ１４：ＮＯ）、それまでに前記計画抽出工程（Ｓ１３）において抽出された最良な情報収集計画をディスプレイ５に表示する（計画表示工程Ｓ１５）。
【００１９】
換言すれば、コントローラ４は、情報収集計画を立案する装置である。情報収集計画立案装置としてのコントローラ４は、１以上の情報収集計画を作成する計画作成部と、作成された前記１以上の情報収集計画を定量的に評価する計画評価部と、評価された前記１以上の情報収集計画及びそれまでに得られている最良な情報収集計画の中から、新たに１以上の最良な情報収集計画を抽出する計画抽出部と、を備える。計画評価部が、情報の収集に使用されるセンサの特徴に基づいて、各情報収集計画を定量的に評価する。
【００２０】
計画作成工程Ｓ１１における情報収集計画の作成方法については、特に限定はない。例えば、最適化手法である数理計画法やメタ解法、またはヒューリスティクス等のアルゴリズムが情報収集計画の構成要素である情報収集諸元および移動諸元が取り得る値の中から一意に決定することで、情報収集計画が作成される。
【００２１】
計画評価工程Ｓ１２では、１以上の目的関数を使用して情報収集計画の良さが算出される。本実施形態に係る計画評価工程Ｓ１２では、任意の数の目的関数を使用して情報収集計画の良さが算出される。換言すれば、計画評価工程Ｓ１２は、第ｉ目的関数ｆiに従ってその評価値を算出する第ｉ評価工程Ｓ１２１、および、設定された全ての目的関数の評価値を算出したか否かを判定する評価判定工程Ｓ１２２を含む。
【００２２】
例えば、設定される目的関数として、使用するセンサに基づいて設定される目的関数がある。例えばセンサ使用時における情報収集体１から見た目標体１０の方位である使用方位に基づいて設定される目的関数ｆ１があり、使用するセンサの種類に応じて使用方位と評価値との関係が異なっている（図３Ａを参照）。また、センサ使用時における情報収集体１と目標体１０との距離である使用距離に基づいて設定される目的関数ｆ２があり、使用するセンサの種類に応じて使用距離と評価値との関係が異なっている（図３Ｂを参照）。
【００２３】
図３Ａは目的関数ｆ１の一例を表すグラフである。図３Ａに示すように、全方位において、第２センサ３の使用時に算出される評価値が、第１センサ２の使用時に算出される評価値よりも大きくなるように、目的関数ｆ１が設定されている。これは、同方位で目標体１０の情報を収集した際、第２センサ３の方が第１センサ２と比べてより高精度な情報を収集できるためである。なお、第２センサ３の使用時に算出される評価値は、当該センサ３の仕様上、前方（１２時方向：使用方位０度）、後方（６時方向：使用方位±１８０度）、右方（３時方向：使用方位＋９０度）、左方（９時方向：使用方位−９０度）で比較的大きい値が得られ、これら４方位の中間では比較的小さい値が得られる。また、第１センサ２の使用時に算出される評価値は、当該センサ２の仕様上、斜め前方（±１．５時方向：使用方位±４５度）、斜め後方（±４．５時方向：使用方位±１３５度）で比較的大きい値が得られ、これら４方位の中間では比較的小さい値が得られる。
【００２４】
図３Ｂは、目的関数ｆ２の一例を表すグラフである。図３Ｂに示すように、第２センサ３も第１センサ２も、探知可能距離内で評価値がゼロを超える値に設定される。また、第１センサ２の探知可能距離は第２センサ３よりも長いため、第１センサ２の方がゼロを超える評価値が得られる距離が長く設定されている。一方、目的関数ｆ１と同様、第２センサ３のほうが第１センサ２と比べてより高精度な情報を収集できるため、第２センサ３の使用時の評価値の最大値は、第１センサ２の使用時の評価値の最大値よりも大きく設定されている。
【００２５】
また、設定される目的関数として、予め設定された目標体に対する情報収集の優先順位に基づいて設定される目的関数ｆ３がある。作成した情報収集計画における情報収集の順位が前記優先順位を遵守しているほど評価値は大きくなる。評価値の算出のため、スピアマンの順位相関係数を使用してもよい。
【００２６】
さらに、設定される目的関数として、情報収集の時刻に基づいて設定される目的関数ｆ４がある。例えば目標体１０に対する情報収集の完了時刻に基づいて設定される目的関数がある。図４に示すように、一例として、情報収集計画の構成要素である情報収集諸元の使用開始時刻、使用時間、使用対象の目標体から各目標体１０の情報収集完了時刻を算出し、目標体に関する平均値を評価値とする。
【００２７】
再計算判定工程Ｓ１４では、一例として、次の基準に従って再度計算するか否かを判定する。抽出された最良な情報収集計画に対する評価値に改善の余地があり、かつ情報収集開始までに時間的余裕がある、ならば再度計算が行われる。一方、抽出された最良な情報収集計画に対する評価値に改善の余地がない、または情報収集開始までに時間的余裕がない、ならば再度計算しない。改善余地の有無は、一例として、計画抽出工程で抽出された情報収集計画の評価値に基づいて判定する。
【００２８】
計画表示工程Ｓ１５では、一例として、図１に示した情報収集体と目標体の位置関係がディスプレイ５に示される。情報収集体が移動可能である場合には、点線矢印で示されるように、情報収集計画の構成要素である移動経路も表示される。また、移動経路上のどの位置でどの方位にどのセンサをどの目標体に対して使用すればよいのかも表示される。目標体が移動可能である場合には、目標体の移動方位も表示される。目標体が複数である場合には、目標体の番号も表示される。このような表示態様であるため、作業計画の図案化の典型例であるガントチャートと比較して、コントローラ１の操作員が計画内容を直感的に把握し易い。したがって、操作員が、立案された情報収集計画の妥当性を評価し易く、また立案された情報収集計画を履行し易くなる。
【００２９】
以上のように、本実施形態に係る情報収集計画立案方法によれば、センサの特徴等を目的関数に設定しているため、特徴が異なる複数の異種センサを使用して情報を収集する際に、使用されるセンサの特徴等を考慮して情報収集計画を最適化できるため、より高精度な情報収集に資する。
【００３０】
また、目標体の情報収集の優先順位を目的関数に設定しているため、優先順位も考慮して情報収集計画を最適化できるため、より高精度な情報収集に資する。
【００３１】
なお、図２のフローチャートに示すとおり、情報収集計画が立案されると、立案された計画に従って情報収集Ｓ２２が実行される。情報収集計画立案方法Ｆ１０の実行中、あるいは、情報収集Ｓ２２の実行中に、新たな目標体１０が出現、または一部の目標体１０が変針、変速、消滅する等、目標体の状況が変化した場合、その変化後の状況に基づき情報収集計画を立案する必要があると判断し（Ｓ２１：ＹＥＳ）、情報収集計画立案方法（Ｆ１０）が再度実行される。これにより、状況変化に即応して情報を収集できる。全情報の収集が終わると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、情報収集作業Ｆ２０が終了する。
【００３２】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る情報収集計画立案方法Ｆ２１０を示すフローチャートである。図５に示すように、計画評価工程Ｓ２１２において、任意の数（例えば、４つ）の目的関数から導出された複数の評価値に基づき、情報収集計画の良否を総合評価する１次元の数値（情報収集得点）を算出してもよい。
【００３３】
ここでは、第１目的関数ｆ１から評価値Ｖｆ１が得られ（Ｓ２１２ａ）、第２目的関数ｆ２から評価値Ｖｆ２が得られ（Ｓ２１２ｂ）、第３目的関数ｆ３から評価値Ｖｆ３が得られ（Ｓ２１２ｃ）、第４目的関数ｆ４から評価値Ｖｆ４が得られる（Ｓ２１２ｄ）。得られた４つの評価値Ｖｆ１〜Ｖｆ４から情報収集得点Ｐが算出される（Ｓ２１２ｚ）。評価値Ｖｆ１，Ｖｆ２は、第１実施形態でも説明したとおり、情報収集体と目標体との位置関係および使用するセンサの種類に応じて定まる情報収集精度に関する評価を示す数値である。評価値Ｖｆ３は、情報収集の優先順位に関する評価を示す数値である。評価値Ｖｆ４は、情報収集の所要時間に関する評価を示す数値である。
【００３４】
コントローラ４は情報収集得点Ｐを導出するための演算式を予め記憶している。第１〜第３目的関数ｆ１〜ｆ３から得られる評価値Ｖｆ１〜Ｖｆ３が大きいほど得点Ｐが高く、第４目的関数ｆ４から得られる評価値Ｖｆ４が小さいほど得点Ｐが高くなれば、演算式はどのように設定されてもよい。この情報収集得点Ｐの設定により、様々な諸元を構成要素とする情報収集計画の良否を、複数の計画間で簡便に相対評価できる。
【００３５】
（変形例）
これまで本発明の実施形態について説明したが、上記構成は、本発明の範囲内で適宜変更、削除および／または追加可能である。
【００３６】
例えば、複数の情報収集体１が複数の目標体１０の情報を収集する計画を立案してもよい。この場合、複数の情報収集体１それぞれの特徴（各情報収集体１の移動可能な距離や最高速度等）も考慮して情報収集計画を最適化できるため、より高精度な情報収集に資する。上記実施形態では、説明の便宜のため移動諸元を固定して情報収集計画を立案する場合を例示したが、計画作成工程Ｓ１１において、移動諸元も対象に情報収集計画を作成してもよい。第１実施形態では、情報収集諸元のうち使用開始時刻、使用方位、使用距離に基づいて設定される目的関数であるとしたが、その他の情報収集諸元に基づいて設定される目的関数としてもよい。例えば、目的関数は、情報収集諸元の１つであるセンサの使用時間の累積値に基づいて設定される目的関数であってもよい。この場合、センサの特徴によっては累積値が大きいほど収集できる情報の量および／または質を向上できることが考えられるため、累積値が大きいほど良い情報収集計画として評価される。
【符号の説明】
【００３７】
１  情報収集体
２  センサＡ
３  センサＢ
１０  目標体
Ｆ１０，Ｆ２１０  情報収集計画立案方法
Ｓ１１  計画作成工程
Ｓ１２  計画評価工程
Ｓ１３  計画抽出工程
Ｓ１４  再計算判定工程
Ｓ１５  計画表示工程
Ｆ２０  情報収集作業
Ｓ２１  状況変化判定工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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