(57)【要約】【課題】得られる情報の量がより多くなるように、探索の計画を立てることができるミッション支援装置およびプログラムを提供することである。【解決手段】実施形態のミッション支援装置は、対象速度取得部と、探索計画部とを持つ。対象速度取得部は、探索対象物の推定速度を取得する。探索計画部は、前記推定速度を用いて、探索の計画を表す情報を生成する。【選択図】図１
2015175702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探索対象物の推定速度を取得する対象速度取得部と、
前記推定速度を用いて、探索の計画を表す情報を生成する探索計画部と
を有するミッション支援装置。
【請求項２】
前記探索計画部は、前の探索の結果から得られる情報の量を表す第１の値を、前記推定速度と、前記前の探索からの経過時間とを用いて算出し、前記第１の値のうち、前記前の探索による探索範囲の、次の探索による探索範囲と重複しない部分の成分と、次の探索の結果から得られる情報の量を表す第２の値との和が最大となるように、前記探索対象物を探索する計画を立てる、請求項１に記載のミッション支援装置。
【請求項３】
前記第１の値は、前記前の探索からの時間経過とともに減少し、前記前の探索からの経過時間が、前記前の探索の探索範囲の一端から他端まで、前記推定速度で移動したときに要する時間と一致すると、ゼロとなる、請求項２に記載のミッション支援装置。
【請求項４】
前記探索の計画を表す情報は、前記探索を行う間隔である、請求項１から請求項３のいずれかの一項に記載のミッション支援装置。
【請求項５】
前記探索を行う探索者が複数であり、
前記探索計画部は、全ての前記探索者による前の探索の結果から得られる情報の量を表す第１の値を、前記推定速度と、前記前の探索からの経過時間とを用いて算出し、前記第１の値のうち、前記前の探索による探索範囲の、次の探索による探索範囲と重複しない部分の成分と、全ての前記探索者による次の探索の結果から得られる情報の量を表す第２の値との和を用いて、前記探索対象物を探索する計画を立てる、
請求項１に記載のミッション支援装置。
【請求項６】
コンピュータを、
探索対象物の推定速度を取得する対象速度取得部、
前記推定速度を用いて、探索の計画を表す情報を生成する探索計画部
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ミッション支援装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中を移動する物体の探索には、ソーナーが用いられている。しかし、ソーナーで探知可能な範囲は限られている（例えば、特許文献１参照）。このため、探索者は、高速で移動可能な航空機などで移動し、海中にソーナーを投下して対象物体の探知を行った後、ソーナーを回収し、再度移動して、海中にソーナーを投下して対象物体の探知を行うということを繰り返すことで、広範囲の探知を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−００４８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、得られる情報の量がより多くなるように、探索の計画を立てることができるミッション支援装置およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のミッション支援装置は、対象速度取得部と、探索計画部とを持つ。対象速度取得部は、探索対象物の推定速度を取得する。探索計画部は、前記推定速度を用いて、探索の計画を表す情報を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態のミッション支援装置１０の構成を示す概略ブロック図。
【図２】第１の実施形態の情報の量の総和を説明する模式図。
【図３】第１の実施形態の探索間隔と情報の量を表す値の総和との関係を示すグラフ。
【図４】第２の実施形態のミッション支援装置１０ａの構成を示す概略ブロック図。
【図５】第２の実施形態の探索経路算出部１５ａの動作を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、第１の実施形態のミッション支援装置１０の構成を示す概略ブロック図である。ミッション支援装置１０は、探索対象物の推定速度に応じて、探索間隔を算出する。ミッション支援装置１０は、対象速度取得部１１、探索者情報取得部１２、探索間隔算出部１３を含んで構成される。
【０００８】
対象速度取得部１１は、探索対象物の推定速度を取得する。例えば、対象速度取得部１１は、探索対象物毎の推定速度を予め記憶しておく。対象速度取得部１１は、ユーザに指定された探索対象物の推定速度を、予め記憶していた情報の中から読み出す。なお、探索対象物が水中を航行する潜水艇などであれば、該推定速度として、その潜水艇の最大速度を用いることが望ましい。また、探索対象物がクジラなどの生物であれば、該推定速度として、その生物種の移動速度として知られている値を用いる。
【０００９】
探索者情報取得部１２は、探索者の速度と、一回の探索による探索範囲の大きさとを取得する。探索者情報取得部１２は、これら探索者の速度と探索範囲の大きさとを、予め記憶しておいてもよいし、ユーザによって入力された値を用いるようにしてもよい。例えば、探索者がヘリコプターであり、探索をソーナーで行うのであれば、探索者の速度として、ヘリコプターの速度を用い、探索範囲の大きさとしてソーナーの探知範囲の大きさを用いる。
【００１０】
探索間隔算出部１３（探索計画部）は、対象速度取得部１１および探索者情報取得部１２が取得した情報を用いて、探索の間隔を算出する。より具体的には、探索間隔算出部１３は、前の探索の結果から得られる情報の量を表す第１の値を、探索対象物の推定速度と、前の探索からの経過時間とを用いて算出する。さらに、探索間隔算出部１３は、第１の値のうち、前の探索による探索範囲の、次の探索による探索範囲と重複しない部分の成分Ａと、次の探索の結果から得られる情報の量を表す第２の値との和が最大となるように、探索間隔を決定する。例えば、探索間隔算出部１３は、探索間隔を少しずつずらしながら、上述の和を算出し、該和が最大になる探索間隔を選択する。
【００１１】
これを式を用いて表すと、探索間隔算出部１３は、以下の式（１）で表される情報の量の総和を表す値Ｉｔを、探索間隔Δｔを少しずつずらしながら算出し、Ｉｔが最大になるときのΔｔを選択する。
Ｉｔ＝Ｒ×（１−Δｔ／Ｄ）−Ｒｏ×（１−Δｔ／Ｄ）＋Ｒ  ・・・（１）
ただし、１≦Δｔ／Ｄのときは、Δｔ／Ｄ＝１とする。
【００１２】
ここで、Ｒは、一回の探索により探索される範囲（探索範囲）の面積である。Ｄは、探索結果から得られる情報の量の減少率であり、探索対象物の推定速度を探索範囲の最大幅で割った値である。なお、ここでは、探索範囲は円形とし、探索範囲の最大幅は、探索範囲の直径とする。Ｒｏは、前の探索の探索範囲と、次の探索の探索範囲とが重複している部分の面積である。
【００１３】
すなわち、Ｒ×（１−Δｔ／Ｄ）が上述の第１の値に相当し、Ｒ×（１−Δｔ／Ｄ）−Ｒｏ×（１−Δｔ／Ｄ）が上述の成分Ａに相当し、Ｒが上述の第２の値に相当する。なお、１≦Δｔ／Ｄのときは、Δｔ／Ｄ＝１としたが、これは、探索対象物が探索範囲の一端から他端に到達するのに要する時間が経過したときは、前の探索から得られる情報の量をゼロとすることを表す。
【００１４】
図２は、情報の量の総和を説明する模式図である。図２において、円Ｒ１は、前の探索による探索範囲であり、円Ｒ２は、次の探索による探索範囲である。円Ｒ１と、円Ｒ２との重複部分Ｏが、前の探索の探索範囲と、次の探索の探索範囲とが重複している部分である。また、矢印Ｌの長さは、探索間隔で、探索者が移動した距離であるので、探索間隔Δｔと、探索者の速度との積である。
【００１５】
このような重複部分Ｏの面積Ｒｏは、円Ｒ１、Ｒ２の半径をｒとすると、式（２）で表される。
【００１６】
【数１】
2015175702.tif 000003
【００１７】
図３は、探索間隔と情報の量を表す値の総和との関係を示すグラフである。図３のグラフにおいて、横軸は、探索間隔であり、単位は分である。縦軸は、情報の量を表す値の総和または探索される面積である。ただし、縦軸は、一回の探索による探索範囲の面積で無次元化されている。図３のグラフＬ１、Ｌ２は、探索対象物の推定速度＝１０ｋｔ、探索範囲の直径ｒ＝２．７海里、減少率１／Ｄ＝０．１、探索者の速度＝２．８ｋｔとしたときのグラフである。
【００１８】
グラフＬ１は、探索間隔と、本実施形態による情報の量を表す値の総和との関係を示すグラフである。グラフＬ２は、探索間隔と、探索される面積との関係を示すグラフである。このように、情報の量を表す値の総和が最大となるのは、探索間隔が約５５分のときであるのに対し、従来の方法である探索される面積が最大となるのは、探索間隔が約６６分のときである。すなわち、従来よりも、短い探索間隔で探索を行った方が、得られる情報の量は大きいことが分かる。
【００１９】
なお、本実施形態では、探索間隔を時間で表したが、該時間に探索者の移動速度を乗算した距離で表すようにしてもよい。
【００２０】
このように、ミッション支援装置１０は、探索対象物の推定速度を取得する対象速度取得部１１と、推定速度を用いて、探索の計画を表す情報である探索間隔を算出する探索間隔算出部１３とを具備する。
これにより、得られる情報の量がより多くなるように、探索の計画を立てることができる。
【００２１】
また、探索間隔算出部１３は、前の探索の結果から得られる情報の量を表す第１の値を、推定速度と、探索間隔とを用いて算出し、第１の値のうち、前の探索による探索範囲の、次の探索による探索範囲と重複しない部分の成分と、次の探索の結果から得られる情報の量を表す第２の値との和が最大となるように、探索対象物を探索する計画を立てる。
これにより、前の探索と次の探索とで探索範囲が重複していても、得られる情報の量を算出し、得られる情報の量がより多くなるように、探索の計画を立てることができる。
【００２２】
また、第１の値は、前の探索からの時間経過とともに減少し、前の探索からの経過時間が、前の探索の探索範囲の一端から他端まで、推定速度で移動したときに要する時間と一致すると、ゼロとなる。
これにより、前の探索によって得られる情報の量を容易に算出し、得られる情報の量がより多くなるように、探索の計画を立てることができる。
【００２３】
また、探索の計画を表す情報は、探索を行う間隔である。探索者は、この探索を行う間隔に従って探索を行うことで、得られる情報の量がより多くなるような探索を行うことができる。
【００２４】
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態のミッション支援装置１０ａの構成を示す概略ブロック図である。図４において、図１の各部に対応する部分には、同一の符号（１１）を付し、説明を省略する。ミッション支援装置１０ａは、対象速度取得部１１、探索者情報取得部１２ａ、探索条件取得部１４ａ、探索経路算出部１５ａを含んで構成される。探索者情報取得部１２ａは、複数の探索者各々ついて、速度と、一回の探索による探索範囲の大きさとを取得する。探索条件取得部１４ａは、探索を行う領域を取得する。探索経路算出部１５ａ（探索計画部）は、複数の探索者各々について、探索を行うための経路と、探索を行う地点とを算出する。
【００２５】
探索経路算出部１５ａは、複数の探索者各々について、探索を行う領域内で探索を行うための様々な経路について、各探索機会において得られる情報の量を表す値を算出する。この得られる情報の量を表す値の算出方法は、図１の探索間隔算出部１３と同様であるが、他の探索者による探索の探索範囲と重複する部分についても考慮する。すなわち、ｎ番目の探索者のｔ回目の探索機会における情報の量を表す値Ｉｔｎ，ｔは、式（３）を用いて算出される。
【００２６】
【数２】
2015175702.tif 000004
【００２７】
ここで、Ｒiは、i番目の探索者の探索範囲の面積である。Δｔｎ，ｉ，ｔは、i番目の探索者の前の探索からｎ番目の探索者のｔ番目の探索までの時間である。Ｄiは、i番目の探索者の探索に関する減少率である。Ｒｏｎ，ｉ，ｔは、i番目の探索者の前の探索の探索範囲と、ｎ番目の探索者のｔ番目の探索の探索範囲との重複する部分の面積である。Ｒｎは、ｎ番目の探索者の探索範囲の面積である。
【００２８】
そして、探索経路算出部１５ａは、経路の組合せ毎に、各探索機会において得られる情報の量を表す値の和を算出し、該和が最も大きい経路の組合せを選択する。
【００２９】
図５は、探索経路算出部１５ａの動作を説明するフローチャートである。探索経路算出部１５ａは、探索機会毎（Ｓ１、Ｓ９）、探索者毎（Ｓ２、Ｓ８）、移動方向毎（Ｓ３、Ｓ７）、探索間隔毎（Ｓ４、Ｓ６）に、探索地点と時刻とを記憶する（Ｓ５）。これにより、全ての探索経路の組合せを生成する。次に、探索経路算出部１５ａは、探索者毎（Ｓ１０、Ｓ１８）、選択されている探索者の経路毎（Ｓ１１、Ｓ１７）、選択されていない探索者の経路の組合せ毎（Ｓ１２、Ｓ１６）、探索機会毎（Ｓ１３、Ｓ１５）に、上述の式（３）を用いて、情報の量を表す値を算出する（Ｓ１４）。探索経路算出部１５ａは、探索経路の組合せ毎に、情報の量を表す値の総和を算出し、該総和が最大となっている探索経路の組合せを選択する（Ｓ１９）。
【００３０】
このように、本実施形態では、探索を行う探索者が複数である。また、探索経路算出部１５ａは、全ての探索者による前の探索の結果から得られる情報の量を表す第１の値を、探索対象物の推定速度と、前の探索からの経過時間とを用いて算出し、第１の値のうち、前の探索による探索範囲の、次の探索による探索範囲と重複しない部分の成分と、全ての探索者による次の探索の結果から得られる情報の量を表す第２の値との和を用いて、探索対象物を探索する計画を立てる。
【００３１】
これにより、探索者が複数であっても、得られる情報の量がより多くなるように、探索の計画を立てることができる。
【００３２】
なお、上述の各実施形態では、探索範囲を２次元で考え、探索範囲の大きさを面積としたが、探索範囲を３次元で考え、探索範囲の大きさを体積としてもよい。
また、上述の各実施形態では、一回の探索による探索範囲における情報の量の減少率は、探索範囲内の場所によらず、一様であるが、場所によって異なるようにしてもよい。例えば、一回の探索により探索対象物が検出されなかったときは、その探索対象物が、探索範囲の中心部に進入してくるまでの時間に比べて、探索範囲の外縁部に進入してくるまでの時間は短い。したがって、探索範囲の外縁に近いほど、減少率を大きくするようにしてもよい。
【００３３】
また、上述の各実施形態では、探索間隔算出部１３および探索経路算出部１５ａは、前の探索範囲と、次の探索範囲との重複部分の大きさを幾何的に算出して、情報の量を表す値の総和を算出しているが、以下のようにしてもよい。まず、探索間隔算出部１３および探索経路算出部１５ａは、探索する領域をメッシュ状に区切っておく。次に、探索間隔算出部１３および探索経路算出部１５ａは、前の探索範囲に属するメッシュに、前の探索による情報の量を表す値（例えば、１−Δｔ×Ｄ）を書き込む。次に、探索間隔算出部１３および探索経路算出部１５ａは、次の探索範囲に属するメッシュに次の探索による情報の量を表す値（例えば、１）を書き込む。このとき、探索間隔算出部１３および探索経路算出部１５ａは、既に情報の量を表す値が書き込まれていても、上書きする。すなわち、前の探索範囲にも、次の探索範囲にも属するメッシュには、次の探索による情報の量を表す値が書き込まれる。そして、探索間隔算出部１３および探索経路算出部１５ａは、全てのメッシュに書き込まれている値の総和を、情報の量を表す値の総和とする。
【００３４】
以上述べた少なくともひとつの実施形態のミッション支援装置およびプログラムによれば、探索対象物の推定速度を取得する対象速度取得部と、前記推定速度を用いて、探索の計画を表す情報を生成する探索計画部とを持つことにより、得られる情報の量がより多くなるように、探索の計画を立てることが可能となる。
【００３５】
また、図１におけるミッション支援装置１０あるいは図４のミッション支援装置１０ａの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりミッション支援装置１０あるいはミッション支援装置１０ａを実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００３６】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１０ａ…ミッション支援装置
１１…対象速度取得部
１２、１２ａ…探索者情報取得部
１３…探索間隔算出部
１４ａ…探索条件取得部
１５ａ…探索経路算出部
【図１】
2015175702.tif 000005
【図２】
2015175702.tif 000006
【図３】
2015175702.tif 000007
【図４】
2015175702.tif 000008
【図５】
2015175702.tif 000009