(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた経路の情報に従って自律的に移動する移動体に搭載された監視装置の向きを、予め定められた監視対象が位置する方向に向ける方向制御装置であって、
前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記監視装置を目標の方向に向けるための目標制御量を算出する目標制御量算出手段と、
前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記移動体の予め設定された走行経路または移動中における障害物の検知により臨時で算出された回避経路の何れかを示す入力した目標経路の情報とに基づいて、前記移動体の目標経路上の次の位置を予測し、該予測した前記移動体の目標経路上の前記次の位置の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記監視装置を、次の目標の方向に向けるための補正制御量を算出し、前記算出された補正制御量に基づいて、前記目標制御量算出手段によって算出された目標制御量を補正する目標制御量補正手段と、
を備える、
ことを特徴とする方向制御装置。
【請求項２】
前記目標制御量算出手段は、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、制御周期に基づいた現在のタイミングにおいて前記監視装置を、前記監視対象を監視する目標の方向に向けるための目標制御量を算出し、
前記目標制御量補正手段は、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記移動体の予め設定された走行経路または障害物の検知に基づいて臨時で算出された回避経路の何れかを示す入力した目標経路の情報とに基づいて、制御周期に基づいた次のタイミングにおける前記移動体の目標経路上の位置を予測し、該予測した前記次のタイミングにおける前記移動体の目標経路上の位置の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記次のタイミングにおいて前記監視装置を、前記監視対象を監視する目標の方向に向けるための補正制御量を算出し、前記算出された補正制御量に基づいて、前記目標制御量算出手段によって算出された目標制御量を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の方向制御装置。
【請求項３】
前記目標制御量補正手段は、
前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度と、入力した前記移動体の目標経路の情報とに基づいて、前記次のタイミングにおける前記移動体の目標経路上の位置および姿勢を予測し、
前記予測された前記移動体が移動した後の位置および姿勢と、前記監視対象の位置とに基づいて、前記監視装置の姿勢の変化量を算出し、
前記算出された前記監視装置の姿勢の変化量に基づいて、前記次のタイミングにおいて前記監視装置を、前記監視対象を監視する目標の方向に向けるための補正制御量を算出する、
ことを特徴とする請求項２に記載の方向制御装置。
【請求項４】
前記目標制御量補正手段は、
前記移動体の経路および速度が変更されたときには、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度と、前記変更された経路とに基づいて、前記次のタイミングにおける前記移動体の位置および姿勢を予測する、
ことを特徴とする請求項３に記載の方向制御装置。
【請求項５】
予め定められた経路の情報に従って自律的に移動する移動体に搭載された監視装置の向きを、予め定められた監視対象が位置する方向に向ける方向制御方法であって、
前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記監視装置を目標の方向に向けるための目標制御量を算出する目標制御量算出手順と、
前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記移動体の予め設定された走行経路または障害物の検知に基づいて臨時で算出された回避経路の何れかを示す入力した目標経路の情報とに基づいて、前記移動体の目標経路上の次の位置を予測し、該予測した前記移動体の目標経路上の前記次の位置の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記監視装置を、次の目標の方向に向けるための補正制御量を算出し、前記算出された補正制御量に基づいて、前記目標制御量算出手順によって算出された目標制御量を補正する目標制御量補正手順と、
を備える、
ことを特徴とする方向制御方法。
【請求項６】
前記目標制御量算出手順において、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、制御周期に基づいた現在のタイミングにおいて前記監視装置を、前記監視対象を監視する目標の方向に向けるための目標制御量を算出し、
前記目標制御量補正手順において、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記移動体の予め設定された走行経路または障害物の検知に基づいて臨時で算出された回避経路の何れかを示す入力した目標経路の情報とに基づいて、制御周期に基づいた次のタイミングにおける前記移動体の目標経路上の位置を予測し、該予測した前記次のタイミングにおける前記移動体の目標経路上の位置の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記次のタイミングにおいて前記監視装置を、前記監視対象を監視する目標の方向に向けるための補正制御量を算出し、前記算出された補正制御量に基づいて、前記目標制御量算出手順によって算出された目標制御量を補正する
ことを特徴とする請求項５に記載の方向制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視装置が監視する方向を制御するための方向制御装置および方向制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被災地における危険な被災場所や、工場の敷地内における特定の場所などを監視することができる監視システムが検討されている。従来、このような監視システムにおける監視装置には、例えば、左右方向（パン）、上下方向（チルト）、画角（ズーム）を制御することができる監視カメラなどが使用されている。そして、このような監視カメラを、例えば、無線操縦によって飛行するヘリコプターや航空機、自立的に走行することができる無人の自律走行車両などの移動体に搭載し、この移動体が監視範囲内を移動することによって監視対象を監視する。
【０００３】
このとき、監視カメラは、常に予め定め設定された注視点（監視点）にある監視対象を監視するように、移動中の撮影方向などが制御される。また、監視カメラによって撮影された監視対象の画像データなどは、無線通信などによって監視室に送信される（特許文献１〜特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１０２５７８号公報
【特許文献２】特開昭６１−２４５２１２号公報
【特許文献３】特開平１１−２８４９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、自律走行車両による従来の監視システムでは、予め自律走行車両に走行経路が設定されている。そして、自律走行車両は、予め設定された走行経路に従って走行する。また、監視カメラには、予め監視対象の位置情報が設定されている。そして、監視カメラは、センサによって取得した現在の監視カメラの位置情報と、予め設定された監視対象の位置情報に基づいて、撮影（監視）する方向を算出し、この算出した方向に自監視カメラの向きを変える。
【０００６】
しかしながら、自律走行車両の走行制御と監視カメラの方向制御とは、それぞれ設定された情報に基づいて、互いに独立して制御されている。従って、監視カメラは、自監視カメラの現在の位置情報に基づいて監視する方向を制御するか、自律走行車両の現在の走行状態が継続されるものとして監視する方向を制御している。しかし、自律走行車両の走行経路は、急に曲がっていることもある。また、例えば、自律走行車両が走行経路上に障害物を発見し、その障害物を回避するなど、自律走行車両の走行制御によって、自律走行車両１の走行経路が急に変更されることもある。このような場合、監視カメラの方向制御が、自律走行車両の急な走行経路の変更に対して間に合わず、実際に自律走行車両が、走行経路が曲がっている箇所や、変更した箇所を通過して、自律走行車両が走行する方向が変わった後に、再度位置情報を取得し、この取得した現在の位置情報に基づいて、監視する方向を変えることになる。このように、監視カメラの方向制御が遅れると、監視カメラの撮影範囲が、一時的に監視対象から外れてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、自律走行車両などの移動体に搭載され、予め設定された監視対象（注視点）を監視する監視装置の向きを制御する方向制御装置において、監視装置の監視範囲内から監視対象が外れることなく、監視装置の向きを、常に監視する監視対象の方向に向けることができる方向制御装置および方向制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の一実施形態による方向制御装置は、予め定められた経路の情報に従って自律的に移動する移動体に搭載された監視装置の向きを、予め定められた監視対象が位置する方向に向ける方向制御装置であって、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記監視装置を目標の方向に向けるための目標制御量を算出する目標制御量算出手段と、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記移動体の予め設定された走行経路または移動中における障害物の検知により臨時で算出された回避経路の何れかを示す入力した目標経路の情報とに基づいて、前記移動体の目標経路上の次の位置を予測し、該予測した前記移動体の目標経路上の前記次の位置の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記監視装置を、次の目標の方向に向けるための補正制御量を算出し、前記算出された補正制御量に基づいて、前記目標制御量算出手段によって算出された目標制御量を補正する目標制御量補正手段と、を備える、ことを特徴とする。
これにより、監視装置を監視対象の方向に向ける際に、移動体の移動経路が加味され、常に監視装置を監視対象の方向に向けることができる。
【０００９】
また本発明の一実施形態による方向制御装置は、前記目標制御量算出手段は、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、制御周期に基づいた現在のタイミングにおいて前記監視装置を、前記監視対象を監視する目標の方向に向けるための目標制御量を算出し、前記目標制御量補正手段は、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記移動体の予め設定された走行経路または障害物の検知に基づいて臨時で算出された回避経路の何れかを示す入力した目標経路の情報とに基づいて、制御周期に基づいた次のタイミングにおける前記移動体の目標経路上の位置を予測し、該予測した前記次のタイミングにおける前記移動体の目標経路上の位置の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記次のタイミングにおいて前記監視装置を、前記監視対象を監視する目標の方向に向けるための補正制御量を算出し、前記算出された補正制御量に基づいて、前記目標制御量算出手段によって算出された目標制御量を補正することを特徴とする。
これにより、監視装置を監視対象に向ける際の目標の姿勢を決定し、この目標の姿勢に基づいて、監視装置の方向を制御する制御量を決定することができる。
【００１０】
また、本発明の一実施形態による方向制御装置は、前記目標制御量補正手段が、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度と、入力した前記移動体の目標経路の情報とに基づいて、前記次のタイミングにおける前記移動体の目標経路上の位置および姿勢を予測し、前記予測された前記移動体が移動した後の位置および姿勢と、前記監視対象の位置とに基づいて、前記監視装置の姿勢の変化量を算出し、前記算出された前記監視装置の姿勢の変化量に基づいて、前記次のタイミングにおいて前記監視装置を、前記監視対象を監視する目標の方向に向けるための補正制御量を算出する、ことを特徴とする。
これにより、監視装置を監視対象に向ける際の目標の姿勢を補正し、この補正した姿勢に基づいて、監視装置の方向を制御する制御量を決定することができる。
【００１１】
また、本発明の一実施形態による方向制御装置は、前記目標制御量補正手段が、前記移動体の経路および速度が変更されたときには、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度と、前記変更された経路とに基づいて、前記次のタイミングにおける前記移動体の位置および姿勢を予測する、ことを特徴とする。
これにより、監視装置を監視対象の方向に向ける際に、移動体の移動経路の変更が加味され、移動経路が急に変更された場合でも、常に監視装置を監視対象の方向に向けることができる。
【００１２】
また、本発明の一実施形態による方向制御方法は、予め定められた経路の情報に従って自律的に移動する移動体に搭載された監視装置の向きを、予め定められた監視対象が位置する方向に向ける方向制御方法であって、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記監視装置を目標の方向に向けるための目標制御量を算出する目標制御量算出手順と、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記移動体の予め設定された走行経路または障害物の検知に基づいて臨時で算出された回避経路の何れかを示す入力した目標経路の情報とに基づいて、前記移動体の目標経路上の次の位置を予測し、該予測した前記移動体の目標経路上の前記次の位置の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記監視装置を、次の目標の方向に向けるための補正制御量を算出し、前記算出された補正制御量に基づいて、前記目標制御量算出手順によって算出された目標制御量を補正する目標制御量補正手順と、を備える、ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態による方向制御方法は、前記目標制御量算出手順において、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、制御周期に基づいた現在のタイミングにおいて前記監視装置を、前記監視対象を監視する目標の方向に向けるための目標制御量を算出し、前記目標制御量補正手順において、前記移動体の現在の位置、姿勢、および速度の情報と、前記移動体の予め設定された走行経路または障害物の検知に基づいて臨時で算出された回避経路の何れかを示す入力した目標経路の情報とに基づいて、制御周期に基づいた次のタイミングにおける前記移動体の目標経路上の位置を予測し、該予測した前記次のタイミングにおける前記移動体の目標経路上の位置の情報と、前記監視対象の位置の情報とに基づいて、前記次のタイミングにおいて前記監視装置を、前記監視対象を監視する目標の方向に向けるための補正制御量を算出し、前記算出された補正制御量に基づいて、前記目標制御量算出手順によって算出された目標制御量を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、自律走行車両などの移動体に搭載され、予め設定された監視対象（注視点）を監視する監視装置の向きを制御する方向制御装置において、監視装置の監視範囲内から監視対象が外れることなく、監視装置の向きを、常に監視する監視対象の方向に向けることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による方向制御装置を搭載した自律走行車両の概略構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態における自律走行車両の走行経路の変更を説明する図である。
【図３】本実施形態の方向制御装置におけるカメラ制御量算出部の概略構成を示したブロック図である。
【図４】本実施形態の方向制御装置においてカメラ方向の制御をするための自律走行車両の位置・姿勢の予測方法を説明する図である。
【図５】本実施形態の方向制御装置における方向制御の処理手順を示したフローチャートである。
【図６】本実施形態の方向制御装置におけるカメラ方向制御の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態による方向制御装置を搭載した自律走行車両の概略構成を示したブロック図である。図１において、自律走行車両１は、監視カメラ１０、駆動部１１、車両制御部２０、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）３０、レーザレーダ４０、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ：慣性計測装置）５０、車速パルス検出部６０、ブレーキ／アクセルアクチュエータ７０、ステアリングアクチュエータ８０、無線ＬＡＮ９０を有する。自律走行車両１は、予め設定された走行経路に基づいて、監視範囲内を走行し、監視カメラ１０によって、予め設定された監視対象の注視点を監視する。
【００１６】
ＧＰＳ３０は、自律走行車両１の現在位置を表す車両位置情報を取得し、その取得した車両位置情報を車両制御部２０に出力する。
ＩＭＵ４０は、自律走行車両１の現在の姿勢の情報を取得し、その取得した姿勢情報を車両制御部２０に出力する。
車速パルス検出部５０は、自律走行車両１の現在の走行速度の情報を取得し、その取得した走行速度情報を車両制御部２０に出力する。
レーザレーダ６０は、自律走行車両１の走行経路内の、例えば、障害物などを検出する。レーザレーダ６０は、照射したレーザビームの反射波を観測することによって、自レーザレーダ６０とレーザビームを反射した障害物との距離を検出し、その障害物までの距離の情報（以下「距離情報」という）を、車両制御部２０に出力する。
【００１７】
ブレーキ／アクセルアクチュエータ７０は、車両制御部２０から入力された車両が走行する速度の制御値に応じて、自律走行車両１のアクセルおよびブレーキを制御する。このブレーキ／アクセルアクチュエータ７０による制御によって、自律走行車両１が発進、加速、減速、または停止などの動作が行われる。
ステアリングアクチュエータ８０は、車両制御部２０から入力された車両が走行する方向の制御値に応じて、自律走行車両１のステアリングを制御する。このステアリングアクチュエータ８０による制御によって、自律走行車両１の進行方向が変更される。
【００１８】
無線ＬＡＮ９０は、無線通信によって、例えば、監視者が操作する通信装置（図示せず）との通信を行う。監視者は、この無線ＬＡＮ９０との通信によって、自律走行車両１の走行経路や監視対象の注視点などを設定し、自律走行車両１が監視した監視結果を取得する。無線ＬＡＮ９０は、監視者が操作する通信装置から送信されてきた設定データを受信し、車両制御部２０に出力する。また、無線ＬＡＮ９０は、監視結果を監視者が操作する通信装置に送信する。
【００１９】
監視カメラ１０は、監視対象の注視点を監視する、例えば、赤外線カメラや高感度カメラなどの監視装置である。監視カメラ１０が監視対象の注視点を撮影することによって監視対象の監視動作が行われる。監視カメラ１０が撮影した画像データなどの監視結果は、無線ＬＡＮ９０を介して監視者が操作する通信装置に送信される。
【００２０】
なお、監視カメラ１０は、駆動部１１に取り付けられており、駆動部１１が、車両制御部２０から入力された監視カメラ１０の撮影方向の制御値に応じて、水平面内または垂直面内で回転することによって、監視カメラ１０の撮影範囲が、左右方向（パン）または上下方向（チルト）に移動される。また、監視カメラ１０は、ズームレンズを備えており、例えば、無線ＬＡＮ９０を介して送信されてきたズーム制御信号に応じて、ズーム比を変更することができる。このズーム比の変更によって、監視カメラ１０が撮影する画像の画角が変更される。なお、以下の説明において、特に明示しない場合は、監視カメラ１０と駆動部１１とを合わせた構成を、監視カメラ１０として説明する。
【００２１】
車両制御部２０は、無線ＬＡＮ９０を介して監視者が操作する通信装置から送信されてきた、自律走行車両１が走行する走行経路の情報（以下、「走行経路情報」という）に基づいて、自律走行車両１が監視範囲内を走行するための制御値を、ブレーキ／アクセルアクチュエータ７０およびステアリングアクチュエータ８０に出力する。また、無線ＬＡＮ９０を介して監視者が操作する通信装置から送信されてきた、監視カメラ１０によって監視対象を監視するための注視点の位置情報（以下、「注視位置情報」という）に基づいて、監視カメラ１０が監視対象を撮影するための撮影方向の制御値を、監視カメラ１０に出力する。
【００２２】
ここで、車両制御部２０による自律走行車両１の走行制御について説明する。なお、ここでは、車両制御部２０が、予め設定された走行経路情報に基づいて、自律走行車両１の走行を制御する場合について説明する。自律走行車両１の走行制御は、以下の手順によって行われる。
（手順１）：ＧＰＳ３０から入力された車両位置情報、ＩＭＵ４０から入力された姿勢情報、および車速パルス検出部５０から入力された走行速度情報に基づいて、自律走行車両１の現在の位置、姿勢、速度（以下、「現在情報」）を算出する。
（手順２）：算出した現在情報に基づいて、予め設定された走行経路情報、すなわち、目標とする走行経路（以下、「目標経路」という）に対する偏差を算出し、この算出した偏差に基づいて、ブレーキ／アクセルアクチュエータ７０およびステアリングアクチュエータ８０の制御量（以下、「車両制御量」という）を算出する。
（手順３）：算出した車両制御量に応じた制御値をブレーキ／アクセルアクチュエータ７０およびステアリングアクチュエータ８０に出力する。これにより、自律走行車両１は、目標経路上を走行する。
【００２３】
また、車両制御部２０は、カメラ制御量算出部２００を備えており、自律走行車両１が走行する目標経路の情報（以下、「目標経路情報」という）に基づいて、監視カメラ１０の撮影方向を制御する。なお、カメラ制御量算出部２００に関する詳細な説明は、後述する。
【００２４】
また、車両制御部２０は、レーザレーダ６０が障害物を検出したことにより、検出した障害物の距離情報が入力されると、入力された距離情報に基づいて、走行経路を変更する。図２は、本実施形態における自律走行車両１の走行経路の変更を説明する図である。車両制御部２０は、レーザレーダ６０が図２に示すような障害物を検出したときの距離情報が入力されると、障害物を回避するための臨時の走行経路（以下、「回避経路」という）を算出する。この回避経路は、図２に示すように、目標経路から外れて障害物を回避し、障害物を回避した後に、早い段階（例えば、３０［ｍ］以内）で再び目標経路に戻るための短期的な走行経路である。このとき、車両制御部２０は、予め設定された走行経路情報に代えて、算出した回避経路の情報（以下、「回避経路情報」という）に基づいて、自律走行車両１の走行を制御する。
【００２５】
なお、回避経路情報に基づいた、車両制御部２０による自律走行車両１の走行制御は、予め設定された走行経路情報の代わりに回避経路情報が用いられる以外は、予め設定された走行経路情報に基づいた走行制御と同様である。すなわち、車両制御部２０は、上述の手順１〜手順３と同様に、現在情報に基づいて回避経路を目標経路としたときの偏差を算出し、算出した偏差に基づいて車両制御量を算出する。そして、算出した車両制御量に応じた制御値をブレーキ／アクセルアクチュエータ７０およびステアリングアクチュエータ８０に出力する。これにより、自律走行車両１は、回避経路上を走行する。
【００２６】
また、車両制御部２０は、カメラ制御量算出部２００に入力されている目標経路情報に代えて、算出した回避経路情報を目標経路情報として入力する。そして、カメラ制御量算出部２００は、目標経路情報に代えて、入力された回避経路情報に基づいて、監視カメラ１０の撮影方向を制御する。
【００２７】
次に、本実施形態のカメラ制御量算出部２００について説明する。図３は、本実施形態の方向制御装置におけるカメラ制御量算出部２００の概略構成を示したブロック図である。図３において、カメラ制御量算出部２００は、目標カメラ姿勢算出部２１０、加算部２２０、目標制御量算出部２３０、車両位置姿勢予測部２４０、姿勢変化量算出部２５０、補正制御量算出部２６０、加算部２７０、から構成される。
【００２８】
カメラ制御量算出部２００は、従来の監視システムにおいて監視カメラ１０の方向を制御する機能部に対して、目標経路情報に基づいて監視カメラ１０の方向を補正する機能が追加されている。なお、カメラ制御量算出部２００には、予め設定された走行経路情報、または臨時で算出された回避経路情報のいずれかの経路情報が、目標経路情報として逐次入力される。カメラ制御量算出部２００は、この入力された目標経路情報に基づいて、監視カメラ１０の撮影方向を制御する。従って、カメラ制御量算出部２００による監視カメラ１０の方向制御は、走行経路情報、または回避経路情報のどちらの経路情報であるかを判別して行うものではなく、逐次入力された目標経路情報に基づいて、逐次監視カメラ１０の方向制御を行う。
【００２９】
目標カメラ姿勢算出部２１０は、車両制御部２０に設定された監視カメラ１０の注視位置情報、ＧＰＳ３０から入力された車両位置情報、ＩＭＵ４０から入力された姿勢情報、および車速パルス検出部５０から入力された走行速度情報に基づいて、監視カメラ１０の目標姿勢を算出する。そして、算出した監視カメラ１０の目標姿勢の値を、加算部２２０および姿勢変化量算出部２５０に出力する。
【００３０】
加算部２２０は、目標カメラ姿勢算出部２１０から入力された目標姿勢の値から、駆動部１１における現在のカメラ姿勢の値を減算し、減算した姿勢の残差、すなわち、現在の監視カメラ１０の姿勢を、目標とする監視カメラ１０の姿勢とするための姿勢の値の差を、目標制御量算出部２３０に出力する。
【００３１】
目標制御量算出部２３０は、加算部２２０から入力された姿勢の値の差に基づいて、例えば、ゲインをかけるなどの処理を行い、駆動部１１に出力する監視カメラ１０の撮影方向の制御量（目標制御量）を算出する。そして、算出した目標制御量を加算部２７０に出力する。
【００３２】
車両位置姿勢予測部２４０は、車両制御部２０の目標経路情報（走行経路情報、または回避経路情報）、ＧＰＳ３０から入力された車両位置情報、ＩＭＵ４０から入力された姿勢情報、および車速パルス検出部５０から入力された走行速度情報に基づいて、自律走行車両１の走行における次の位置と姿勢を予測する。そして、予測した自律走行車両１の位置と姿勢の予測値を、姿勢変化量算出部２５０に出力する。なお、車両位置姿勢予測部２４０における自律走行車両１の次の位置と姿勢の予測方法に関する詳細な説明は、後述する。
【００３３】
姿勢変化量算出部２５０は、車両位置姿勢予測部２４０から入力された自律走行車両１の位置と姿勢の予測値と、目標カメラ姿勢算出部２１０から入力された目標姿勢の値とに基づいて、監視カメラ１０の姿勢の差を算出する。そして、算出した姿勢の差と、車両制御部２０に設定された監視カメラ１０の注視位置情報とに基づいて、監視カメラ１０の姿勢変化量を算出する。そして、算出した姿勢変化量の値を、補正制御量算出部２６０に出力する。
【００３４】
補正制御量算出部２６０は、姿勢変化量算出部２５０から入力された姿勢変化量の値に基づいて、例えば、ゲインをかけるなどの処理を行い、駆動部１１に出力する監視カメラ１０の撮影方向を補正するための制御量（補正制御量）を算出する。そして、算出した補正制御量を加算部２７０に出力する。
【００３５】
加算部２７０は、目標制御量算出部２３０から入力された目標制御量と、補正制御量算出部２６０から入力された補正制御量とを加算し、加算した制御量を、監視カメラ１０の撮影方向を制御するカメラ制御量として、駆動部１１に出力する。なお、駆動部１１には、カメラ制御量に応じた制御値が入力される。これにより、駆動部１１が水平面内または垂直面内で回転し、監視カメラ１０が監視対象を監視するための注視点の方向に向けられる。
【００３６】
次に、本実施形態の方向制御装置において、従来の方向制御機能に対してカメラ制御量算出部２００において追加された機能である、車両位置姿勢予測部２４０による自律走行車両１が走行する位置と姿勢を予測方法について説明する。図４は、本実施形態の車両位置姿勢予測部２４０における自律走行車両の位置・姿勢の予測方法を説明する図である。カメラ制御量算出部２００における監視カメラ１０の撮影方向の制御は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などで処理を行う際の制御周期に基づいたタイミングで処理が行われる。なお、以下の説明においては、説明をしやすくする観点から、監視カメラ１０は、ある間隔を持って断続的に撮影するものとして説明する。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、目標経路情報は、自律走行車両１の目標経路上の通過点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，・・・，Ｐｎ）の座標列（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｖ）として与えられる。各通過点の座標列（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｖ）の各要素は、外界に固定された緯度、経度に基づいた位置の二次元座標（Ｐｘ，Ｐｙ）および速度（Ｐｖ）を表している。
【００３８】
また、ＧＰＳ３０から入力される車両位置情報は、例えば、自律走行車両１の後輪タイヤの中心の位置が、外界に固定された緯度、経度に基づいた２次元座標（Ｘ，Ｙ）として入力される。また、ＩＭＵ４０から入力される姿勢情報は、例えば、北の方向を基準とした方位角や自律走行車両１の前輪タイヤの切れ角の左右平均値などの角度θが入力される。また、車速パルス検出部５０から入力される走行速度情報は、例えば、自律走行車両１の後輪タイヤの左右の平均速度Ｖが入力される。
【００３９】
車両位置姿勢予測部２４０は、ＧＰＳ３０から入力された現在の車両位置（Ｘ，Ｙ）と目標経路情報（Ｐｘ，Ｐｙ）とを比較し、自律走行車両１の目標経路上の現在位置を算出する。この目標経路上の現在位置の算出は、例えば、算出した現在の車両位置の座標と、目標経路情報内の全ての通過点の位置の座標とに基づいて、それぞれの通過点と現在の車両位置との距離を算出し、算出した距離が最も近い通過点を、目標経路上における現在の車両位置とする。また、車両位置姿勢予測部２４０は、ＩＭＵ４０から入力された角度θに基づいて、現在の車両位置から自律走行車両１が移動する方向（走行方向）を算出する。図４（ｂ）では、通過点Ｐ２を、目標経路上の現在位置とし、図４（ｂ）の右方向を走行方向とした場合を示している。
【００４０】
続いて、車両位置姿勢予測部２４０は、車速パルス検出部５０から入力された現在の平均速度Ｖと目標経路情報（Ｐｖ）とが同じ速度である場合には、自律走行車両１が、現在の平均速度Ｖで目標経路上を走行したと仮定し、現在の時間から次に撮影する時間までの時間差Δｔの時間で自律走行車両１が走行する走行距離（例えば、ＶΔｔ）を算出する。そして、現在位置（Ｐ２）から通過点をたどって、算出した走行距離を走行したときの通過点の座標を予測位置とする。また、その予測位置における自律走行車両１の姿勢を予測姿勢とする。図４（ｃ）では、地点Ｐの位置を、次に撮影する時間における目標経路上の位置とした場合を示している。
【００４１】
なお、車速パルス検出部５０から入力された現在の平均速度Ｖと目標経路情報（Ｐｖ）とが同じ速度でない場合には、現在の平均速度Ｖと目標経路情報（Ｐｖ）との速度差に基づいて、時間差Δｔ後の自律走行車両１の速度を算出する。そして、自律走行車両１が、算出した速度で目標経路上を走行したと仮定して、時間差Δｔの時間で自律走行車両１が走行する走行距離を算出する。
【００４２】
次に、本実施形態の方向制御装置における方向制御の処理手順について説明する。図５は、本実施形態の方向制御装置における方向制御の処理手順を示したフローチャートである。
【００４３】
まず、ステップＳ１００において、車両制御部２０は、ＧＰＳ３０から入力された車両位置情報、ＩＭＵ４０から入力された姿勢情報、および車速パルス検出部５０から入力された走行速度情報に基づいて、自律走行車両１の現在情報を算出する。続いて、ステップＳ２００において、車両制御部２０は、算出した現在情報に基づいて、目標経路に対する偏差を算出する。続いて、ステップＳ３００において、車両制御部２０は、算出した目標経路に対する偏差に基づいて、車両制御量を算出する。
【００４４】
続いて、ステップＳ４００において、カメラ制御量算出部２００は、車両制御部２０に設定された監視カメラ１０の注視位置情報、ＧＰＳ３０から入力された車両位置情報、ＩＭＵ４０から入力された姿勢情報、車速パルス検出部５０から入力された走行速度情報、および目標経路情報に基づいて、カメラ制御量を算出する。なお、ステップＳ４００においてカメラ制御量の算出に用いられるＧＰＳ３０からの車両位置情報、ＩＭＵ４０からの姿勢情報、および車速パルス検出部５０からの走行速度情報に代わって、ステップＳ１００で算出した現在情報を用いることもできる。
【００４５】
続いて、ステップＳ５００において、車両制御部２０は、算出した車両制御量に応じた制御値をブレーキ／アクセルアクチュエータ７０およびステアリングアクチュエータ８０に出力する。これにより、自律走行車両１は、目標経路上を走行する。また、カメラ制御量算出部２００は、算出したカメラ制御量に応じた制御値を駆動部１１に出力する。これにより、駆動部１１が水平面内または垂直面内で回転し、次の撮影位置において監視カメラ１０が監視対象を監視するための注視点の方向に向けられる。
【００４６】
続いて、ステップＳ６００において、車両制御部２０は、自律走行車両１が目的地に到着したか否かを判断し、目的地に到着した場合は、処理を完了する。また、ステップＳ６００において、自律走行車両１が、目的地に到着していない場合は、ステップＳ１００に戻って、自律走行車両１の走行制御、および監視カメラ１０の撮影方向制御を繰り返す。なお、自律走行車両１が監視範囲内を周回する場合は、自律走行車両１の目的地は存在しないため、ステップＳ６００における目的地に到着したか否かの判断は、常に目的地に到着していないと判断され、ステップＳ１００〜ステップＳ５００の処理が繰り返される。
【００４７】
上記に述べたとおり、カメラ制御量算出部２００に追加された監視カメラ１０の方向を補正する機能によって、監視カメラ１０が撮影する方向を制御することができる。より具体的には、車両位置姿勢予測部２４０によって、事前に自律走行車両１の走行（位置・姿勢）を予測し、姿勢変化量算出部２５０、補正制御量算出部２６０、および加算部２７０によって、事前に目標制御量を補正する。これにより、自律走行車両１の走行経路が急に変わった場合でも、事前に監視カメラ１０を撮影する方向に向けておくことができる。
【００４８】
ここで、本実施形態の方向制御装置における方向制御の動作例について説明する。図６は、本実施形態の方向制御装置におけるカメラ方向制御の一例を示した図である。図６（ａ）は、予め設定された走行経路上を自律走行車両１が走行した場合の監視カメラ１０の方向制御を示した図である。また、図６（ｂ）は、予め設定された走行経路が変更された場合の監視カメラ１０の方向制御を示した図である。
【００４９】
図６（ａ）に示すように、自律走行車両１が目標経路上の地点Ａから地点Ｂに移動した場合、地点Ａにおいて、予め設定された監視対象の注視点を監視するために、自律走行車両１の進行方向に対して、角度θだけ回転されていた監視カメラ１０の方向が、自律走行車両１が地点Ｂに移動することに伴って、さらに角度ΔθＢだけ回転する。
【００５０】
また、図６（ｂ）に示すように、目標経路上の地点をＡ走行していた自律走行車両１の走行経路が変更され、回避経路上の地点Ｃに移動した場合、地点Ａにおいて、予め設定された監視対象の注視点を監視するために、自律走行車両１の進行方向に対して、角度θだけ回転されていた監視カメラ１０の方向が、自律走行車両１が地点Ｃに移動することに伴って、さらに角度ΔθＣだけ回転する。
【００５１】
図６（ａ）および図６（ｂ）からわかるように、自律走行車両１が走行する走行経路によって、監視カメラ１０を監視対象に向ける角度θが異なる。本実施形態の方向制御装置では、自律走行車両１の走行経路に応じて、現在の地点Ａから次に監視カメラ１０が撮影する地点（地点Ｂまたは地点Ｃ）を予測することにより、監視カメラ１０を、常に監視対象の方向に向けることができる。
【００５２】
なお、図６においては、説明をしやすくする観点から、監視カメラ１０が監視対象を撮影する地点を、地点Ａと地点Ｂ、または地点Ａと地点Ｃとした場合について説明したが、上述のように、本実施形態の方向制御装置における監視カメラ１０の撮影方向の制御は、例えば、ＣＰＵなどで処理を行う際の制御周期のタイミングで制御されるため、監視カメラ１０を、常に監視対象の方向に向けることができる。すなわち、監視カメラ１０が、ある間隔を持って断続的に撮影するのではなく、常に連続して撮影している場合であっても、常に監視対象の方向に監視カメラ１０を向けることができる。
【００５３】
上記に述べたとおり、本発明を実施するための最良の形態によれば、自律走行車両などの移動体の移動経路に基づいて、予め設定された監視対象（注視点）を監視する、移動体に搭載された監視装置の向きを、監視対象の方向に向けることができる。また、移動体の移動経路が急に変更された場合でも、同様に監視装置を監視対象の方向に向けることができる。これにより、監視装置の監視範囲内から監視対象が外れることなく、監視装置の向きを、常に監視する監視対象の方向に向けることができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、監視カメラ１０を自律走行車両１に搭載した例について説明したが、例えば、予め設定された経路に従って自律的に飛行するヘリコプターや航空機などの飛行体に搭載した監視装置に適用することもできる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・自律走行車両
１０・・・監視カメラ
１１・・・駆動部
２０・・・車両制御部
２００・・・カメラ制御量算出部
２１０・・・目標カメラ姿勢算出部
２２０・・・加算部
２３０・・・目標制御量算出部
２４０・・・車両位置姿勢予測部
２５０・・・姿勢変化量算出部
２６０・・・補正制御量算出部
２７０・・・加算部
３０・・・ＧＰＳ
４０・・・ＩＭＵ
５０・・・車速パルス検出部
６０・・・レーザレーダ
７０・・・ブレーキ／アクセルアクチュエータ
８０・・・ステアリングアクチュエータ
９０・・・無線ＬＡＮ
【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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【図６】
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