(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御装置であって、
前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御手段と、
前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査する海上走査手段と、
前記無人飛行機の速度と、前記海上航行体の速度と、前記所定幅の長さとに基づいて、前記海上航行体と前記無人飛行機との前記進行方向の距離である経路オフセットが一定となるように前記所定距離を算出し、算出された前記所定距離に基づいて前記無人飛行機の飛行経路を決定する経路決定手段と
を具備する制御装置。
【請求項２】
オペレータによって指定された撮像範囲の情報を取得し、前記海上走査手段に出力する取得手段を具備する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記経路決定手段は、目標値として取得した前記経路オフセットの情報である目標経路オフセットの情報と、計測値として取得した前記経路オフセットの情報である計測経路オフセットとの差を誤差とし、該誤差を補正して前記所定距離を算出する請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記海上走査手段は、前記無人飛行機と前記海面との距離に基づいて、前記光学センサのズーム量を調整し、前記光学センサによって撮像される被写体を略一定の大きさで撮像するズーム調整手段を具備する請求項１から請求項３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
前記ズーム調整手段は、前記光学センサによって視向される領域である視向範囲の前記海面と接する接平面である撮像領域のうち上端の前記海面との接線である撮像領域上端から前記無人飛行機までの水平距離と、前記被写体の想定される大きさである想定目標サイズと、前記想定目標サイズを撮像する画素数である撮像画素数と、前記光学センサの水平解像度と、前記無人飛行機の飛行高度と、に基づいて前記ズーム量を調整する請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記海上走査手段は、前記光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対する左右方向のうち、第１方向から第２方向に走査させる請求項１から請求項５のいずれかに記載の制御装置。
【請求項７】
海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御装置であって、
前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御手段と、
前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査させる海上走査手段と、
前記無人飛行機と海面との距離に基づいて、前記光学センサが前記海上を走査する速度である走査速度を調整し、走査によって得られる撮像結果を一定速度で提示させる走査速度調整手段と
を具備する制御装置。
【請求項８】
前記走査速度調整手段は、前記光学センサの視向範囲の前記海面と接する接平面である撮像領域において被写体が含まれる場合に、前記撮像領域内に前記被写体が提示される時間をオペレータが前記被写体を視認できると想定される時間とし、該時間に基づいて走査速度を調整する請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御方法であって、
前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御過程と、
前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査させる海上走査過程と、
前記無人飛行機の速度と、前記海上航行体の速度と、前記所定幅の長さとに基づいて、前記海上航行体と前記無人飛行機との前記進行方向の距離である経路オフセットが一定となるように前記所定距離を算出し、算出された前記所定距離に基づいて前記無人飛行機の飛行経路を決定する経路決定過程と
を有する制御方法。
【請求項１０】
海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御プログラムであって、
前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御処理と、
前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査させる海上走査処理と、
前記無人飛行機の速度と、前記海上航行体の速度と、前記所定幅の長さとに基づいて、前記海上航行体と前記無人飛行機との前記進行方向の距離である経路オフセットが一定となるように前記所定距離を算出し、算出された前記所定距離に基づいて前記無人飛行機の飛行経路を決定する経路決定処理と
をコンピュータに実行させるための制御プログラム。
【請求項１１】
海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御方法であって、
前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御過程と、
前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査させる海上走査過程と、
前記無人飛行機と海面との距離に基づいて、前記光学センサが前記海上を走査する速度である走査速度を調整し、走査によって得られる撮像結果を一定速度で提示させる走査速度調整過程と
を有する制御方法。
【請求項１２】
海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御プログラムであって、
前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御処理と、
前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査させる海上走査処理と、
前記無人飛行機と海面との距離に基づいて、前記光学センサが前記海上を走査する速度である走査速度を調整し、走査によって得られる撮像結果を一定速度で提示させる走査速度調整処理と
をコンピュータに実行させるための制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、海上の物体を捜索する航空機の制御に用いて好適な制御装置及び方法並びにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、無人で飛行される無人飛行機と地上管制装置（Ｇｒｏｕｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ；以下「ＧＣＳ」という）とを備える無人機システムは、地上の基地、或いは、海上等の航行体に設置されたＧＣＳから無人飛行機を制御し、所望の飛行経路を飛行させ、地上や海上の捜索を行わせる技術として知られている。
下記特許文献１には、無人飛行機に搭載された偵察システムの視向方向を任意の方向に向け、任意の関心領域の撮影画像を取得することにより、オペレータの関心の対象である目標物を捜索する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５２８２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、無人飛行機の飛行経路は、ＧＣＳを介してオペレータにより指定され、偵察システムの捜索範囲は、その飛行経路に応じて決定されるので、捜索範囲は飛行経路に沿った限定的な範囲となり、飛行経路の選定が適切でないと目標物を発見できないという問題があった。また、オペレータが手動で光学センサの視向方向やズーム量を逐次指示し、より広範囲を捜索することも考えられるが、手動で逐次指示をするには、オペレータが常時ジョイスティック等の運転装置を操作する必要があり、オペレータのワークロードが過大となるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡便に海上の物体の発見率を向上させることのできる制御装置及び方法並びにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御装置であって、前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御手段と、前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査する海上走査手段と、前記無人飛行機の速度と、前記海上航行体の速度と、前記所定幅の長さとに基づいて、前記海上航行体と前記無人飛行機との前記進行方向の距離である経路オフセットが一定となるように前記所定距離を算出し、算出された前記所定距離に基づいて前記無人飛行機の飛行経路を決定する経路決定手段とを具備する制御装置を提供する。
【０００７】
このような構成によれば、海上航行体の進行方向に交差する方向の所定幅において、無人飛行機を海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、所定幅の進行後には海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させ、無人飛行機が海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を進行方向に対して左右に移動させることにより、無人飛行機の光学センサで海上を走査させる。また、無人飛行機の速度と、海上航行体の速度と、所定幅の長さとに基づいて、海上航行体と無人飛行機との進行方向の距離である経路オフセットが一定になるよう算出された所定距離に基づいて、無人飛行機の飛行経路が決定される。
このように、無人飛行機が所定幅を進行する期間において、無人飛行機の進行方向に対する左右方向に対して海上が走査されることにより、広範囲の走査が可能となり、海上の目標物の発見率が向上される。また、経路オフセットが一定になるように所定距離が算出され、この所定距離に基づいて決定された飛行経路で無人飛行機が飛行するので、飛行経路の入力等のオペレータによる設定を簡略化できる。さらに、経路オフセットの距離が一定に保たれるので、例えば、海上航行体が被護衛船を護衛する護衛艦とし、護衛艦の速度と無人飛行機の速度とがそれぞれ一定でない場合であっても、時間経過に伴う護衛艦と無人飛行機との距離の乖離を防止できるので、乖離距離が大きくなることで遭遇すると想定される不審船による襲撃等を防ぐことができる。
【０００８】
上記制御装置は、オペレータによって指定された撮像範囲の情報を取得し、前記海上走査手段に出力する取得手段を具備することが好ましい。
これにより、オペレータが撮像範囲を直接指定することができる。
【０００９】
上記制御装置の前記経路決定手段は、目標値として取得した前記経路オフセットの情報である目標経路オフセットの情報と、計測値として取得した前記経路オフセットの情報である計測経路オフセットとの差を誤差とし、該誤差を補正して前記所定距離を算出することが好ましい。
【００１０】
無人飛行機や海上航行体が常に一定の速度で進まず、経路オフセットの目標値と計測値とに誤差が生じる場合であっても、誤差を加味して所定距離を算出するので、より適切な飛行経路が決定できる。
【００１１】
上記制御装置の前記海上走査手段は、前記無人飛行機と前記海面との距離に基づいて、前記光学センサのズーム量を調整し、前記光学センサによって撮像される被写体を略一定の大きさで撮像するズーム調整手段を具備することが好ましい。
【００１２】
ズーム量を一定にしている場合に、無人飛行機と海面との距離が比較的長いと、被写体が小さく撮像され、無人飛行機と海面との距離が比較的短いと、被写体が大きく撮像される。本発明では、無人飛行機と海面との距離が比較的長いときにはズーム量を増大させ、距離が比較的短いときにはズーム量を低減させるよう調整することにより、海上の被写体を略一定の大きさで撮像する。これにより、被写体が存在する場合には、監視するオペレータ等が、無人飛行機から撮像される被写体を視認しやすくなる。
【００１３】
上記制御装置の前記ズーム調整手段は、前記光学センサによって視向される領域である視向範囲の前記海面と接する接平面である撮像領域のうち上端の前記海面との接線である撮像領域上端から前記無人飛行機までの水平距離と、前記被写体の想定される大きさである想定目標サイズと、前記想定目標サイズを撮像する画素数である撮像画素数と、前記光学センサの水平解像度と、前記無人飛行機の飛行高度と、に基づいて前記ズーム量を調整することとしてもよい。
【００１４】
このようなパラメータによってズーム量を調整することにより、被写体を略一定の大きさで撮像することができる。
【００１５】
上記制御装置の前記海上走査手段は、前記光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対する左右方向のうち、第１方向から第２方向に走査させることが好ましい。
【００１６】
左右方向の第１方向（左または右）から第２方向（右または左）に走査した後、光学センサの走査位置を第１方向（左または右）に戻し、第１方向（左または右）から第２方向（右または左）への走査を繰り返す。これにより、第１方向から第２方向に走査後、第２方向から第１方向に光学センサの位置を戻しながら走査する場合と比較して、走査のオーバーラップを低減でき、効率的に走査できる。
【００１７】
本発明は、海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御装置であって、前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御手段と、前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査させる海上走査手段と、前記無人飛行機と海面との距離に基づいて、前記光学センサが前記海上を走査する速度である走査速度を調整し、走査によって得られる撮像結果を一定速度で提示させる走査速度調整手段とを具備する制御装置を提供する。
【００１８】
このような構成によれば、海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、無人飛行機を海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、所定幅の進行後には海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させ、無人飛行機が海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を進行方向に対して左右に移動させることにより、無人飛行機の光学センサで海上を走査させる。また、光学センサが海上を走査する走査速度は、無人飛行機と海面との距離に基づいて調整され、走査によって得られる撮像結果が一定速度で提示される。
【００１９】
光学センサの走査速度を一定にしている場合に、無人飛行機と海面との距離が比較的長いと光学センサによって撮像される領域は大きく変化し、無人飛行機と海面との距離が比較的短いと光学センサによって撮像される領域の変化は小さくなる。本発明では、無人飛行機と海面との距離が比較的長いときには、走査速度を増大させ、距離が比較的短いときには走査速度を低減させるよう調整することにより、撮像結果を一定速度で得られるようにする。これにより、無人飛行機から撮像される海上の監視を行うオペレータ等に対し、複雑な操作なしに安定した撮像結果を提供することができ、かつ、海上の目標物の発見率を向上させることができる。
【００２０】
上記制御装置の前記走査速度調整手段は、前記光学センサの視向範囲の前記海面と接する接平面である撮像領域において被写体が含まれる場合に、前記撮像領域内に前記被写体が提示される時間をオペレータが前記被写体を視認できると想定される時間とし、該時間に基づいて走査速度を調整することとしてもよい。
【００２１】
撮像領域が走査によって移動することにより、被写体が撮像領域の下端（上端）から上端（下端）に向けて移動した場合であっても、オペレータによって確実に被写体を認識することができる。
【００２２】
本発明は、海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御方法であって、前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御過程と、前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査させる海上走査過程と、前記無人飛行機の速度と、前記海上航行体の速度と、前記所定幅の長さとに基づいて、前記海上航行体と前記無人飛行機との前記進行方向の距離である経路オフセットが一定となるように前記所定距離を算出し、算出された前記所定距離に基づいて前記無人飛行機の飛行経路を決定する経路決定過程とを有する制御方法を提供する。
【００２３】
本発明は、海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御プログラムであって、前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御処理と、前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査させる海上走査処理と、前記無人飛行機の速度と、前記海上航行体の速度と、前記所定幅の長さとに基づいて、前記海上航行体と前記無人飛行機との前記進行方向の距離である経路オフセットが一定となるように前記所定距離を算出し、算出された前記所定距離に基づいて前記無人飛行機の飛行経路を決定する経路決定処理とをコンピュータに実行させるための制御プログラムを提供する。
【００２４】
本発明は、海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御方法であって、前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御過程と、前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査させる海上走査過程と、前記無人飛行機と海面との距離に基づいて、前記光学センサが前記海上を走査する速度である走査速度を調整し、走査によって得られる撮像結果を一定速度で提示させる走査速度調整過程とを有する制御方法を提供する。
【００２５】
本発明は、海上航行体の進行方向の前方を飛行する無人飛行機を制御する制御プログラムであって、前記海上航行体の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅において、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行させ、前記無人飛行機が前記所定幅の進行後に、前記無人飛行機を前記海上航行体の進行方向に向けて所定距離だけ進行させる航路制御処理と、前記無人飛行機が前記海上航行体の進行方向と交差する方向に進行している期間において、前記無人飛行機に備えられる光学センサの撮像方向を、前記無人飛行機の進行方向に対して左右方向に移動させ、前記海上を走査させる海上走査処理と、前記無人飛行機と海面との距離に基づいて、前記光学センサが前記海上を走査する速度である走査速度を調整し、走査によって得られる撮像結果を一定速度で提示させる走査速度調整処理とをコンピュータに実行させるための制御プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、簡便に海上の物体の発見率を向上させるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】無人飛行機と護衛艦と制御装置との関係を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る制御装置の機能を展開して示したブロック図である。
【図４】無人飛行機の飛行経路を説明するための図である。
【図５】無人飛行機の飛行経路を算出するための図である。
【図６】ズーム量の制御を説明するための図である。
【図７】撮像領域を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態にかかる制御装置による速度制御を説明するための図である。
【図９】撮像映像の一例を示した図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態にかかる制御装置による速度制御を説明するための図である。
【図１１】撮像映像の一例を示した図である。
【図１２】光学センサの仰角に対するセンサ走査速度と水平画角との関係の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る制御装置及び方法並びにプログラムの実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１の実施形態〕
本実施形態においては、海上航行体は被護衛船を護衛する護衛艦であることとし、制御装置が、無人飛行機と護衛艦とによって被護衛船を襲撃する不審船の有無の捜索及び監視に適用されることとして説明するが、海上航行体及び制御装置の適用範囲はこれに限定されない。
【００２９】
図１は、無人飛行機１０３と、護衛艦（海上航行体）１０１と、制御装置１０との関係を示した図である。
護衛艦１０１は、被護衛船１０２の進行方向前方に位置し、被護衛船１０２から所定間隔離れて進行し、被護衛船１０２を護衛する。また、護衛艦１０１は、水上レーダを備え、水上レーダによって周囲の不審船１１２を捜索する。護衛艦１０１に備えられた水上レーダによって捜索される領域は、例えば、図１に示されるように、護衛艦１０１の３６０°方向をカバーする護衛艦水上レーダ覆域１１３である。無人飛行機１０３は、護衛艦１０１の進行方向前方を飛行し、備えられる光学センサの撮像方向を進行方向に対して左右に移動させることにより海上を走査（詳細は後述する）し、不審船１１２を捜索する。また、光学センサとは、例えば、可視光画像センサや赤外線画像センサである。
【００３０】
護衛艦１０１と無人飛行機１０３との進行方向の距離は経路オフセットＲとし、無人飛行機１０３は、護衛艦１０１から経路オフセットＲの間隔を空けて飛行するよう制御されている。また、無人飛行機１０３の光学センサによって走査された走査領域Ａ´と、護衛艦１０１の水上レーダによって捜索される護衛艦水上レーダ覆域１１３とは、経路オフセットＲを設けることで重複しないように制御されている。
管制装置１１５は、無人飛行機１０３と通信可能に接続されており、無人飛行機１０３と情報（例えば、無人飛行機１０３の速度や位置等の情報）を交換するとともに、無人飛行機１０３を制御する。本実施形態においては、管制装置１１５は、護衛艦１０１上に設けられていることとして説明する。また、本実施形態における管制装置１１５は、ＧＰＳ等のセンシング手段を備えており、管制装置１１５のセンシング手段により護衛艦１０１の位置や速度の情報を取得する。また、管制装置１１５は、制御装置１０を備えている。
【００３１】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る制御装置１０の概略構成を示したブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係る制御装置１０は、コンピュータシステム（計算機システム）であり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの主記憶装置１２、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）などの補助記憶装置１３、キーボードやマウスなどの入力装置１４、モニタやプリンタなどの出力装置１５、及び外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置１６などを備えて構成されている。補助記憶装置１３には、各種プログラム（制御プログラム）が格納されており、ＣＰＵ１１が補助記憶装置１３からＲＡＭなどの主記憶装置１２にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
【００３２】
図３は、制御装置１０が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。図３に示されるように、制御装置１０は、航路制御部（航路制御手段）２０、取得部（取得手段）２１、海上走査部（海上走査手段）２２、経路決定部（経路決定手段）２３、及びズーム調整部（ズーム調整手段）２４を備えている。
航路制御部２０は、護衛艦１０１の進行方向に対して交差する方向にわたる所定幅Ｗにおいて、無人飛行機１０３を護衛艦１０１の進行方向と交差する方向に進行させ、無人飛行機１０３が所定幅Ｗの進行後に、無人飛行機１０３を護衛艦１０１の進行方向に向けて所定距離Ｓだけ進行させる。本実施形態においては、進行方向に対して交差する方向が、進行方向に対して垂直方向であることを例に挙げて説明する。
【００３３】
取得部２１は、管制装置１１５の操作及び監視等を行うオペレータによって指定された撮像範囲の情報を取得し、海上走査部２２に出力する。また、取得部２１は、入力装置１４等を介して入力された各種パラメータ情報を取得する。
海上走査部２２は、無人飛行機１０３が護衛艦１０１の進行方向と垂直方向に進行している期間において、無人飛行機１０３に備えられる光学センサの撮像方向を、無人飛行機１０３の進行方向に対して左右方向に移動させ、海上を走査する（図１の走査領域Ａ´参照）。具体的には、海上走査部２２は、オペレータが取得部２１に入力した撮影長さ１１１及び所定幅Ｗの情報によって全体の総撮像領域を決定し、海上を走査する。
【００３４】
また、海上走査部２２は、光学センサの撮像方向を、無人飛行機１０３の進行方向に対する左右方向のうち、第１方向から第２方向に走査させる。具体的には、第１方向が左（右）、第２方向が右（左）である場合には、左（右）から右（左）に走査した後、光学センサの走査位置を左（右）に戻し、左（右）から右（左）への走査を繰り返す。これにより、左（右）から右（左）に走査後、右（左）から左（右）に光学センサの位置を戻しながら走査する場合と比較して、走査のオーバーラップを低減することができ、効率的に不審船１１２を捜索できる。
海上走査部２２は、このように光学センサを介して得られた無人飛行機１０３からの撮像映像を出力装置１５に出力させることで、オペレータに撮像映像を提供する。
【００３５】
経路決定部２３は、無人飛行機１０３の速度と、護衛艦１０１の速度と、所定幅Ｗの長さとに基づいて、護衛艦１０１と無人飛行機１０３との進行方向の距離である経路オフセットＲが一定となるように所定距離Ｓを算出し、算出された所定距離Ｓに基づいて無人飛行機１０３の飛行経路Ｐを決定する。また、経路決定部２３は、目標値として設定された経路オフセットＲの情報である設定経路オフセットＲｓの情報と、ＧＰＳ等の計測機器により計測値として取得した経路オフセットＲの情報である観測経路オフセットＲｏとの差を誤差とし、該誤差を補正して所定距離Ｓを算出する。
【００３６】
具体的に、図４及び図５を用いて無人飛行機１０３の飛行経路Ｐの決定方法について説明する。図４に示されるように、時刻ｔ＝ｔ１における護衛艦１０１の位置を１０１ａ、無人飛行機１０３の位置を１０３ａ、時刻ｔ＝ｔ２における護衛艦１０１の位置を１０１ｂ、無人飛行機１０３の位置を１０３ｂ、同様に時刻ｔ＝ｔ３における護衛艦１０１の位置を１０１ｃ、無人飛行機１０３の位置を１０３ｃとする。
【００３７】
無人飛行機１０３の飛行経路Ｐは、護衛艦１０１の進行方向に対して垂直方向にわたる所定幅Ｗを進行した後、護衛艦１０１の進行方向に所定距離Ｓだけ進行し、所定距離Ｓ進行後の位置から所定幅Ｗを進行する。即ち、図４に示されるように、所定幅Ｗを右から左に進行後、護衛艦１０１の進行方向に所定距離Ｓ１だけ進行し、所定幅Ｗを左から右に進行後、護衛艦１０１の進行方向に所定距離Ｓ２だけ進行し、所定幅Ｗを右から左に進行する。このように飛行経路Ｐは、所定幅Ｗと所定距離Ｓとの和によって算出される。
【００３８】
ここで、所定距離Ｓの算出方法について、図５を用いて説明する。所定幅Ｗは、取得部２１を介してオペレータ等により予め設定（入力）される値とし、時刻ｔ＝ｔｎにおける所定距離Ｓｎと、と時刻ｔ＝ｔ（ｎ＋１）における所定距離Ｓ（ｎ＋１）は、無人飛行機１０３が距離Ｘ１を移動する時間と、護衛艦１０１が距離Ｘ２を移動する時間とが等しいことに基づいて、以下の（１）式が成立する。
【００３９】
ここで、Ｗは捜索幅〔メートル：ｍ〕、Ｓは進行方向の移動距離〔ｍ〕、Ｖａは無人飛行機１０３の速度〔ｍ／ｓ〕、Ｖｄは護衛艦１０１の速度〔ｍ／ｓ〕、Ｖｒｔは無人飛行機１０３の速度と護衛艦１０１の速度との比率、ｒｔは旋回半径とし、ΔＲは観測経路オフセットＲｏ〔ｍ〕と設定経路オフセットＲｓ〔ｍ〕との差Ｒｏ−Ｒｓ〔ｍ〕として誤差補正に用いられる。
（Ｗ＋（２π×ｒｔ×１／４）×２＋（Ｓ−２ｒｔ））／Ｖａ＝（Ｓ＋ΔＲ）／Ｖｄ・・・（１）
【００４０】
上記（１）式をＳについて解くと、以下のようになる。
Ｓ＝（−ΔＲ×Ｖａ＋（Ｗ＋（π−２）×ｒｔ）×Ｖｄ）／（−Ｖｄ＋Ｖａ）
＝（−ΔＲ×（Ｖａ／Ｖｄ）＋（Ｗ＋（π−２）×ｒｔ））／（（Ｖａ／Ｖｄ）−１）
＝（−ΔＲ×（Ｖａ／Ｖｄ）／（（Ｖａ／Ｖｄ）−１）＋（Ｗ＋（π−２）×ｒｔ）／（（Ｖａ／Ｖｄ）−１）・・・（２）
【００４１】
また、Ｖａ／Ｖｄ＝Ｖｒｔとすると、上記（２）式は、
Ｓ＝（（Ｗ＋（π−２）×ｒｔ）−ΔＲ×Ｖｒｔ）／（Ｖｒｔ−１）・・・（３）
となる。
このように、無人飛行機１０３を護衛艦１０１の進行方向に向けて進行させる所定距離Ｓを算出し、算出された所定距離Ｓ及び所定幅Ｗに基づいて飛行経路Ｐを決定し、無人飛行機１０３を制御する。
【００４２】
ズーム調整部２４は、無人飛行機１０３と海面との距離に基づいて、光学センサのズーム量を調整し、光学センサによって撮像される被写体（例えば、オペレータの関心の対象である海上の目標物）を略一定の大きさで撮像する。具体的には、図６に示されるように、ズーム調整部２４は、光学センサによって視向される領域である視向範囲の海面と接する接平面である撮像領域Ａのうち上端の海面との接線である撮像領域上端２０３ａから無人飛行機１０３までの水平距離Ｌと、被写体の想定される大きさである想定目標サイズＭ〔ｍ〕と、想定目標サイズＭを撮像する画素数である撮像画素数ｄと、光学センサの水平解像度ｄｈと、無人飛行機１０３の飛行高度ｈと、に基づいてズーム量を調整する。具体的には、ズーム量の調整は、水平画角θｈの調整によってなされることとする。
【００４３】
より具体的に、図６を用いて、ズーム調整部２４による光学センサのズーム量の制御について説明する。図６は、無人飛行機１０３が飛行高度ｈ〔ｍ〕で横方向に光学センサを視向している状況を示した図である。光学センサのズーム量、即ち、水平画角θｈ〔ｒａｄ：ラジアン〕を設定すると、光学センサの水平画角θｈと垂直画角θｖとは一定比率であることから、垂直画角θｖ〔ｒａｄ〕が従属的に決まる。ここで、撮像領域Ａの幅を水平視野幅ｂ〔ｍ：メートル〕とし、無人飛行機１０３から撮像領域上端２０３ａまでの水平距離を水平距離Ｌ〔ｍ〕、無人飛行機１０３から撮像領域上端２０３ａまでの直線距離を直線距離ｌ〔ｍ〕、光学センサの仰角を仰角θｓ〔ｒａｄ〕とする。
【００４４】
図７には、光学センサによる撮像領域Ａの概念図を示す。光学センサは水平方向と垂直方向とに解像度を有しており、それぞれを水平解像度ｄｈ〔画素〕、垂直解像度ｄｖ〔画素〕とする。水平画角θｈが設定されると撮像領域上端２０３ａまでの水平距離Ｌに応じて、水平視野幅ｂが決まり、図７に示される撮像映像上ではｂの物理長の映像が水平解像度ｄｈの画素数（例えば、６４０画素）に対応する。水平画角θｈが大きくなると水平視野幅ｂが大きくなり、水平画角θｈが小さくなると水平視野幅ｂが小さくなる。つまり、水平画角θｈが大きくなると、１画素に対応する物理的な長さが大きくなるので映像上で小さな目標を識別困難となる。逆に水平画角θｈを小さくすると１画素に対応する物理的な長さは小さくなるため、小さな目標の識別をしやすくなるが、図７の撮像領域Ａが小さくなるので、広範囲の捜索には不向きである。
【００４５】
そこで、想定される不審船（想定目標のサイズＭ）と、その目標サイズを映像上で何画素で撮像するかの設定値（想定目標の撮像画素数ｄ）とを管制装置１１５において設定し、その設定値に応じて水平画角θｈを制御する。例えば、５メートルの大きさの目標が１０画素で撮像できるようにする場合には、光学センサの仰角θｓに対応して、常に５メートルの大きさの目標が１０画素の大きさで撮像されるよう、水平視野幅ｂが、（Ｍ／ｄ）×ｄｈ＝（５／１０）×６４０＝３２０メートルの一定の長さとなるように水平画角θｈを制御する（以下（６）式参照）。
【００４６】
図６の俯瞰図において、撮像領域上端２０３ａまでの直線距離ｌが決定されると、図７の水平視野幅ｂに応じて、水平画角θｈは下記（４）式のように三角関数によって表わされる。ここで、θｈは水平画角〔ｒａｄ〕、Ｍは想定目標のサイズ〔ｍ：メートル〕、ｄは想定目標の撮像画素数〔画素〕、ｄｈは光学センサの水平解像度〔画素〕、ｈは飛行高度〔ｍ〕、Ｌは無人飛行機から撮像領域上端までの水平距離〔ｍ：メートル〕とする。
ｔａｎ（θｈ／２）＝（ｂ／２）／ｌ  ・・・（４）
【００４７】
一方、図６に示されるように、光学センサの仰角θｓと水平画角θｈとが定まると、三平方の定理より、撮像領域上端２０３ａまでの直線距離ｌが、下記（５）式のように表わされる。
【数１】
0005859300.tif 000002
【００４８】
また、撮像領域Ａにおいて、想定目標の撮像画素数ｄと想定目標のサイズＭと水平解像度ｄｈの値に応じて、水平視野幅ｂは以下の（６）式のように表わされる。
ｂ＝（Ｍ／ｄ）×ｄｈ    ・・・（６）
上記（４）式に、（５）式及び（６）式を代入し、水平画角θｈと垂直画角θｖとの関係式θｖ＝θｈ×（ｄｖ／ｄｈ）、及び三角関数の公式である以下の（７）式を用いると、（８）式となる。
【００４９】
【数２】
0005859300.tif 000003
さらに、（８）式から二分法やニュートン法などの数値解析により、水平画角θｈが算出されることで、ズーム量が決定される。上記（８）式によれば、ズーム量（水平画角θｈ）は、仰角θｓに応じて決定されることから、即ち、無人飛行機１０３と海面との距離直線距離ｌに応じて決定されることとなる。なお、後段において、ニュートン法によって水平画角θｈが算出できることを、具体的な数値の一例を用いて説明する。
【００５０】
本実施形態においては、無人飛行機１０３と海面との距離が比較的長いときにはズーム量を増大させ、距離が比較的短いときにはズーム量を低減させるよう調整することにより、海上の被写体を略一定の大きさで撮像する。これにより、無人飛行機１０３から撮像される被写体の監視を行うオペレータ等に対し、被写体が存在する場合には視認しやすくさせることができる。
【００５１】
次に、上述した制御装置１０における制御方法について、図１から図７を用いて説明する。
取得部２１を介して、捜索幅Ｗ、オペレータが指定する撮像範囲、設定経路オフセットＲｓ、旋回半径ｒｔ等のパラメータ情報が入力される。制御装置１０に取得された設定経路オフセットＲｓの情報に基づいて、無人飛行機１０３は、護衛艦１０１との経路オフセットＲの距離を保ち、護衛艦１０１の進行方向前方の上空に位置するよう制御されている（時刻ｔ１）。無人飛行機１０３が時刻ｔ１の位置にある場合、無人飛行機１０３と管制装置１１５、及び護衛艦１０１と管制装置１１５のそれぞれが情報交換することにより、無人飛行機１０３の速度Ｖａ及び護衛艦１０１の速度Ｖｄの速度情報と、観測経路オフセットＲｏの情報が、制御装置１０に入力される。
【００５２】
続いて、無人飛行機１０３の速度Ｖａ及び護衛艦１０１の速度Ｖｄから、速度Ｖａと速度Ｖｄとの比率Ｖｒｔが算出され、観測経路オフセットＲｏと設定経路オフセットＲｓとに基づいて経路オフセットの差ΔＲが算出される。こうして得られた無人飛行機１０３の速度Ｖａ、護衛艦１０１の速度Ｖｄ、速度Ｖａ速度Ｖｄの比率Ｖｒｔ、旋回半径ｒｔ、及び経路オフセットの差ΔＲに基づいて所定距離Ｓ１の距離、即ち、無人飛行機１０３の時刻ｔ２の位置が算出される。また、無人飛行機１０３が、時刻ｔ２の位置となった場合には、時刻ｔ３の位置が算出され、所定距離Ｓ２の距離が決定される。
このように、時刻ｔｎにおいて算出される時刻ｔ（ｎ＋１）のタイミングの無人飛行機１０３の位置に応じて算出される所定距離Ｓと、所定幅Ｗと、に基づいて、経路決定部２３によって飛行経路Ｐが決定される。
【００５３】
無人飛行機１０３は、決定された飛行経路Ｐに基づき、航路制御部２０によって飛行制御される。また、航路制御部２０は、無人飛行機１０３を所定幅Ｗの距離を進行させると、無人飛行機１０３を護衛艦１０１の進行方向に向けて所定距離Ｓ１だけ進行させ、さらに、進行させた位置から前回の所定幅Ｗ進行の向きとは逆向きに、所定幅Ｗ進行させる。無人飛行機１０３が所定幅Ｗを進行するよう制御されている場合に、無人飛行機１０３の進行方向の左右方向に光学センサの撮像方向が設定され、撮像される全体の領域である総撮像領域内にオペレータによって指定された撮像領域を含むように海上が走査される。
【００５４】
また、取得部２１を介して、目標物の想定目標のサイズＭと、想定目標の撮像画素数ｄとが取得されると、上述した（８）式に基づいて、撮像映像の水平画角θｈが算出される。ズーム調整部２４において、上記算出された水平画角θｈに基づいて撮像領域のズーム量が調整され、出力装置１５に示される撮像映像に目標物が含まれる場合には、目標物は一定の大きさで提示される。
【００５５】
このように、目標物が一定の大きさで示されることにより、オペレータが出力装置１５を確認した場合に目標物を視認しやすくなり、目標物を確実に把握することができる。また、オペレータに目標物をより確実に発見させる方法として、出力装置１５は、撮像映像上に目標物を示すだけでなく、目標物の周囲に枠線等の強調表示を加えることとしてもよい。さらに、出力装置１５は、ディスプレイ等を介して映像を提示するだけでなく、スピーカ等を介して警告音等の音声情報を加えて目標物の存在を通知し、より一層オペレータに発見させやすくしてもよい。これにより、オペレータはディスプレイを常に注視し続けなくても、目標物を見逃す事態が低減され，オペレータの作業負担等のワークロードが低減する。
【００５６】
以上説明してきたように、本実施形態に係る制御装置１０及び方法並びにプログラムによれば、護衛艦１０１の進行方向に対して垂直方向にわたる所定幅Ｗにおいて、無人飛行機１０３を護衛艦１０１の進行方向と垂直方向に進行させ、所定幅Ｗの進行後には護衛艦１０１の進行方向に向けて所定距離Ｓだけ進行させ、無人飛行機１０３が護衛艦１０１の進行方向と垂直方向に進行している期間において、無人飛行機１０３に備えられる光学センサの撮像方向を進行方向に対して左右に移動させることにより、無人飛行機１０３の光学センサで海上を走査させる。また、無人飛行機１０３の速度と、護衛艦１０１の速度と、所定幅Ｗの長さとに基づいて、護衛艦１０１と無人飛行機１０３との進行方向の距離である経路オフセットＲが一定になるよう算出された所定距離Ｓに基づいて、無人飛行機１０３の飛行経路Ｐが決定される。
【００５７】
このように、無人飛行機１０３が所定幅Ｗを進行する期間において、無人飛行機１０３の進行方向に対する左右方向に対して海上が走査されることにより、広範囲の走査が可能となり、海上の目標物の発見率が向上される。また、経路オフセットＲが一定になるように所定距離Ｓが算出され、この所定距離Ｓに基づいて決定された飛行経路で無人飛行機１０３が飛行するので、飛行経路の入力等のオペレータによる設定を簡略化できる。さらに、経路オフセットＲの距離が一定に保たれるので、護衛艦１０１の速度と無人飛行機１０３の速度とがそれぞれ一定でない場合であっても、時間経過に伴う護衛艦１０１と無人飛行機１０３との距離の乖離を防止できるので、乖離距離が大きくなることで遭遇すると想定される不審船による襲撃等を防ぐことができる。
また、入力装置１４等を介してオペレータにより指定された撮像領域を直接指定することができるので、総撮像領域内に所望の撮像領域を確実に含んだ状態で海上を捜索できる。
【００５８】
上述した（８）式では、水平画角θｈの満たすべき条件を示していたが、ここで、ニュートン法を用いて数値解析を用いることにより、上記（８）式で求めた条件式から水平画角θｈが算出されることを以下の例に示す。
ニュートン法は、ｆ（Ｘ）＝０となるＸの解を繰り返し計算で求める数値解析手法である。数値解析にはｆ（Ｘ）の導関数であるｆ´（Ｘ）を用い、以下の計算を繰り返し、ｆ（Ｘ）＝０となるＸに近づけていく。
Ｘｎ＝Ｘｎ−１−（ｆ（Ｘｎ−１）／ｆ´（Ｘｎ−１））
【００５９】
以下の数値を例に、上記（８）式の水平画角θｈをニュートン法によって求める。（８）式から、ア関数ｆ（θｈ）とし、ア関数ｆ（θｈ）の導関数ｆ´（θｈ）を三角関数の微分公式を用い、イ関数とする。
飛行高度ｈ＝９１４．４〔ｍ〕
光学センサの仰角θｓ＝５０〔ｄｅｇ〕＝０．８７３〔ｒａｄ〕
想定目標のサイズＭ＝５〔ｍ〕
想定目標の撮像画素数ｄ＝１０〔画素〕
光学センサの水平解像度ｄｈ＝６４０〔画素〕
【００６０】
【数３】
0005859300.tif 000004
【００６１】
θｈの初期値をθｈ（０）＝０．５〔ｒａｄ〕（一般的な光学センサの最大水平画角が６０〔ｄｅｇ〕程度であり、θｈの初期値をその半分３０〔ｄｅｇ〕≒０．５〔ｒａｄ〕とする）とし、ニュートン法による計算を繰り返すと以下となる。
０回目  θｈ（０）＝０．５００ｒａｄ、ｆ（θｈ（０））＝０．１７０
１回目  θｈ（１）＝０．２１２ｒａｄ、ｆ（θｈ（１））＝０．００５
２回目  θｈ（２）＝０．２０３ｒａｄ、ｆ（θｈ（２））＝０．０００
２回目の計算でｆ（θｈ）≒０に収束し、よって、水平画角θｈ＝０．２０３〔ｒａｄ〕となる。
このように、上記（８）式に、所定のパラメータを入力することにより、容易に水平画角θｈを算出することができるので、各種パラメータに応じた水平画角θｈの制御ができる。
【００６２】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る制御装置について図８を用いて説明する。本実施形態に係る制御装置は、第１の実施形態における構成に加え、光学センサによって海上を走査する速度を調整する点で、上述の第１の実施形態と異なる。以下、本実施形態に係る制御装置について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００６３】
走査速度調整部（走査速度調整手段）は、無人飛行機と海面との距離に基づいて、光学センサが海上を走査する速度である走査速度ωｓを調整し、走査によって得られる撮像結果を一定速度で提示する。また、走査速度調整部は、光学センサの視向範囲の海面と接する接平面である撮像領域において被写体が含まれる場合に、撮像領域内に被写体が提示される時間をオペレータが被写体を視認できると想定される時間とし、該時間に基づいて走査速度を調整する。
【００６４】
ここで、走査速度調整部による走査速度の調整方法について説明する。
図８から図１１は、捜索のある１場面において、静止する目標３０３をオペレータが認識できる速度によって撮像する光学センサの制御方法を説明するための図である。図８に示される進行方向断面図において、撮像飛行中の無人飛行機１０３の光学センサの指向方向と撮像領域を示し、無人飛行機１０３は紙面奥向きに飛行していることとする。また、図９は、無人飛行機１０３から取得された撮像映像を示す。図１０及び図１１は、図８及び図９の図から光学センサの仰角が変化し、目標３０３が１画素移動したときの図である。
【００６５】
図９に示されるように、無人飛行機１０３が時計回りに光学センサの視向方向を移動させ海上を走査すると、目標３０３は静止している場合であっても、撮像映像上においては目標３０３が下から上へ移動する。ここで、オペレータが、撮像映像上で目標３０３を認識できると想定される撮像時間を必要撮像時間Ｔとする。
【００６６】
光学センサの走査速度ωｓを遅く制御すれば、撮像映像上に提示される目標３０３の移動も遅くなり、目標３０３を必要撮像時間Ｔ以上撮像することができるが、その場合には無人飛行機１０３の左右方向の走査（撮像）が遅くなるので捜索効率は低下する。そのため、本実施形態の制御装置では、オペレータが目標３０３を認識できる光学センサの走査速度ωｓのうち、最も速い光学センサの走査速度ωｓを設定する。
【００６７】
まず、図９の撮像映像において、静止する目標３０３が撮像映像上を１画素動く場合の所要時間を考える。走査速度ωｓが最も速くなる場合とは、目標３０３が、撮像映像上の下端から上端までの画素ｄｖを、必要撮像時間Ｔの期間（時間）で移動する場合であり、即ち、目標３０３が撮像映像上を１画素動く場合の所要時間は、Ｔ／ｄｖ（下記（９）式参照）となる。ここで、垂直画角θｖは光学センサの仰角θｓによらず一定であることとし、ωｓは光学センサ走査速度［ｒａｄ／ｓ］、θｈは水平画角［ｒａｄ］、θｖは垂直画角［ｒａｄ］、ｄｈは水平解像度［画素］、ｄｖは垂直解像度［画素］、Ｔは映像上でオペレータが目標を認識するのに必要とされる撮像時間［ｓ］とする。
目標が撮像映像上を１画素動く際の所要時間：
Ｔ／ｄｖ［ｓ］・・・（９）
【００６８】
次に、静止する目標３０３が撮像映像上を１画素動く場合の光学センサの仰角θｓの変化量を考える。図１０に示される進行方向断面図のように、目標３０３が撮像映像上で１画素動くように光学センサの仰角θｓを変化させた場合、光学センサの仰角θｓの変化量は垂直画角θｖの１画素当たりの画角と等しい。つまり、光学センサの仰角θｓの変化量は、θｖ／ｄｖ（下記（１０）式）となる。
目標が撮像映像で１画素動く場合の光学センサの仰角の変化量：
（θｖ／ｄｖ）［ｒａｄ］・・・（１０）
【００６９】
これらのことから、光学センサの走査速度ωｓは、撮像映像上で目標３０３が１画素分移動する場合の所要時間において、目標３０３が１画素分移動する分量の光学センサの仰角θｓの変化が生じればよいため、以下の（１１）式となる。
また、垂直画角θｖと水平画角θｈとの比率が、水平解像度ｄｈと垂直解像度ｄｖとの一定の比率関係（通常は４：３程度）と等しい場合には、垂直画角θｖは、下記（１３）式によって表される。これにより、（１２）式と（１３）式とに基づいて、（１４）式が導出され、走査速度ωｓが求められる。
【００７０】
ここで、垂直画角θｖが水平画角θｈの変化に従属して変化する場合を考える。厳密には目標３０３が、撮像映像上で１画素動く前後において水平画角θｖは微小変化するが、（１１）式の垂直解像度ｄｖが十分大きいと考えると、目標３０３が撮像映像上で１画素動く前後において水平画角θｖは一定とみなすことができ、結果は（１２）式となり、最終的に走査速度ωｓは（１４）式で表わされる。
【００７１】
ωｓ＝（θｖ／ｄｖ）／（Ｔ／ｄｖ）・・・（１１）
＝θｖ／Ｔ              ・・・（１２）
θｖ＝θｈ×（ｄｖ／ｄｈ）        ・・・（１３）
ωｓ＝（θｈ×（ｄｖ／ｄｈ））／Ｔ  ・・・（１４）
【００７２】
次に、上述した制御装置１０における制御方法について、説明する。
（手順Ａ−１）制御装置において、取得部を介して上記パラメータ設定値が設定され、光学センサの仰角θｓの初期値が設定される。（手順Ａ−２）第１の実施形態で示した（８）式に基づいて、仰角θｓの初期値における水平画角θｈが算出されると、（手順Ａ−３）上記（１４）式に基づいて、上記算出された水平画角θｈに対応した光学センサの走査速度ωｓが算出される。このように算出された走査速度ωｓで光学センサの視向方向が移動することにより、光学センサの仰角θｓが変化する。（手順Ａ−４）仰角θｓが計測されており、仰角θｓが所定量変化したことが検出されると、次の走査速度ωｓの算出処理に移行する。ここでは、例えば、仰角θｓが１〔ｄｅｇ〕変化する毎に、次の計算処理を実行することとする。
【００７３】
（手順Ａ−５）新たな光学センサの仰角θｓに応じた水平画角θｈが算出されると、（手順Ａ−６）新たな水平画角θｈに対応する光学センサの走査速度ωｓが算出される。こうして算出された新たな走査速度ωｓで光学センサの視向方向が移動され、光学センサの仰角θｓが変化する。このような上記（手順Ａ−４）から（手順Ａ−６）を光学センサの仰角θｓの範囲内で繰り返すことにより、海上走査によって時々刻々と変化する光学センサの仰角θｓに応じて、水平画角θｈ及び光学センサの走査速度ωｓを算出される。
【００７４】
図１２には、下記の各種パラメータ設定値を与え、光学センサの仰角θｓに応じて、逐次算出された走査速度ωｓと水平画角θｈとの算出結果の一例を示している。ここでは、角度の単位をｒａｄでなくｄｅｇを用い、光学センサの仰角θｓが１ｄｅｇ変化する毎に、水平画角θｈ及び光学センサの走査速度ωｓの計算を行うこととする。また、各種パラメータ設定値として、光学センサの仰角θｓの範囲は、−８０ｄｅｇから８０ｄｅｇ（−１．３９６ｒａｄから１．３９６ｒａｄ）、飛行高度は１，０００〔ｍ：メートル〕、水平解像度は６４０画素、垂直解像度は４８０画素、想定目標サイズは５〔ｍ〕、想定目標の撮像画素数は１０画素、撮像映像上でオペレータが目標を認識するのに必要とする撮像時間Ｔは０．３３３秒（１／３秒）であることとしている。
【００７５】
図１２に示されるように、仰角θｓ（θｓの絶対値）が大きく水平画角θｈが小さい（例えば、無人飛行機の側方のように無人飛行機と海面との距離が遠い）場合には、光学センサの走査速度が低速に制御され、仰角θｓが小さく（θｓがゼロ近傍）水平画角θｈが大きい（例えば、無人飛行機の真下付近のように無人飛行機と海面との距離が近い）場合には、走査速度ωｓが高速に制御される。
【００７６】
以上説明してきたように、本実施形態にかかる制御装置及び方法並びにプログラムによれば、撮像領域内に被写体が提示される時間をオペレータが被写体を視認できると想定される時間とし、この時間に基づいて走査速度を調整される。これにより、撮像領域が走査によって移動することにより、被写体が撮像領域の下端（上端）から上端（下端）に向けて移動した場合であっても、出力装置１５に出力される撮像映像を一定の速度とし、撮像映像を監視するオペレータに対し、目標を視認させやくするので、海上の物体の発見率が向上される。
【符号の説明】
【００７７】
１０  制御装置
２０  航路制御部（航路制御手段）
２１  取得部（取得手段）
２２  海上走査部（海上走査手段）
２３  経路決定部（経路決定手段）
２４  ズーム調整部（ズーム調整手段）
【図１】
0005859300.tif 000005
【図２】
0005859300.tif 000006
【図３】
0005859300.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005859300.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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