(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に出現する移動体を非同期に周期的に検出する移動体の検出装置であって、
前記移動体を検出する検出器と、
前記検出器の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記移動体の出現周期をｐａ、前記移動体の出現期間をｓａ、前記検出装置が前記移動体を検出する最小観測期間をｓｏｌ、前記検出装置が前記移動体を観測する最大観測期間をｓｏｍ、前記検出装置が前記移動体を観測する観測周期をｐｏとすると、予め設定された前記出現周期ｐａ、前記出現期間ｓａに対して、各パラメータｓｏｌ、ｓｏｍ、ｐｏが、
ｓａ＋ｓｏｍ−２ｓｏｌ≧ｇｃｄ（ｐａ、ｐｏ）    …（１）
を満たすように、前記検出器に前記移動体を観測させ、
前記移動体の検出装置は、
前記出現周期、前記出現期間、前記観測周期、前記最小観測期間、及び前記最大観測期間を記憶する記憶部と、
外部との通信を行うための外部Ｉ／Ｆと、
をさらに備え、
前記記憶部には、前記出現周期、前記出現期間、前記観測周期、前記最小観測期間、及び前記最大観測期間の少なくとも何れかが前記外部Ｉ／Ｆを介して記憶され、
前記制御部は、前記記憶部に記憶されたこれらの周期及び期間と、前記式（１）に基づいて、前記検出器に前記移動体を観測させること、
を特徴とする移動体の検出装置。
【請求項２】
前記記憶部には、前記移動体の出現期間が記憶され、前記移動体の出現周期が不明で記憶されていない場合に、
前記記憶部は、前記検出器が前記移動体を検出した時刻と、その次に当該移動体を検出した時刻とを記憶し、
前記制御部は、
前記記憶部に記憶された両時刻の差分を算出し、前記差分と前記観測周期に基づいて、前記式（１）を満たす前記出現周期を求めること、
を特徴とする請求項１に記載の移動体の検出装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記検出器が前記移動体を、前記移動体の出現周期と前記検出装置の観測周期との最小公倍数である最大検出時間以内に検出しない場合は、前記外部Ｉ／Ｆを介して外部に異常を知らせる信号を出力すること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の移動体の検出装置。
【請求項４】
前記記憶部には、前記観測周期、前記最小観測期間、及び前記最大観測期間のいずれか２つが前記外部Ｉ／Ｆを介して記憶され、
前記制御部は、
前記記憶部に記憶された前記出現周期、出現期間と、前記観測周期、前記最小観測期間、前記最大観測期間のいずれか２つを固定した制約下で、前記式（１）を満たし、かつ、前記移動体の検出時間が最小となる残りの前記観測周期、前記最小観測期間、前記最大観測期間のいずれかを求める演算部を有すること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動体の検出装置。
【請求項５】
周期的に出現する移動体を非同期に周期的に検出する検出装置のプログラムであって、 前記検出装置は、
前記移動体を検出する検出器と、
を備え、
コンピュータに、
前記移動体の出現周期をｐａ、前記移動体の出現期間をｓａ、前記検出装置が前記移動体を検出する最小観測期間をｓｏｌ、前記検出装置が前記移動体を観測する最大観測期間をｓｏｍ、前記検出装置が前記移動体を観測する観測周期をｐｏとすると、予め設定された前記出現周期ｐａ、前記出現期間ｓａに対して、各パラメータｓｏｌ、ｓｏｍ、ｐｏが、
ｓａ＋ｓｏｍ−２ｓｏｌ≧ｇｃｄ（ｐａ、ｐｏ）    …（１）
を満たすように前記検出器を制御する信号を生成する処理を実行させ、
前記検出装置は、
前記出現周期、前記出現期間、前記観測周期、前記最小観測期間、及び前記最大観測期間を記憶する記憶部と、
外部との通信を行うための外部Ｉ／Ｆと、
をさらに備え、
前記記憶部には、前記出現周期、前記出現期間、前記観測周期、前記最小観測期間、及び前記最大観測期間の少なくとも何れかが前記外部Ｉ／Ｆを介して記憶され、
前記コンピュータに、前記記憶部に記憶されたこれらの周期及び期間と、前記式（１）に基づいて、前記検出器を制御する信号を生成する処理を実行させること、
を特徴とする検出装置のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期的に出現する移動体を非同期に周期的に検出する移動体の検出装置、そのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体を検出する検出装置としては、移動体からの光を受光して検出する検出装置や、電波レーダを用いたレーダ装置など種々の方法で検出する検出装置がある。（例えば、特許文献１、２参照。）。特許文献１は、空間内を移動する物体の動作を検出する検出装置であり、限られた立体空間内を移動する移動体を検出するために、当該立体空間内に向けて受光器が設置されている。特許文献２は、電波レーダを用いた移動体検出装置であり、地表や水面に存在する動物・船舶などの検出対象物に、電波を放出して当該対象からの反射波を検出して検出対象物を検出する。
【０００３】
何れの特許文献にも、移動体が周期的に出現することや、検出装置の移動体の観測が周期的であることは開示されておらず、移動体を検出できることが前提となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０８２６３６号公報
【特許文献２】特開平０５−１１３４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、移動体自体が周期的に出現し、検出装置自体も周期的に当該移動体を観測するような状況下においては、図９に示すように、出現周期と観測周期が逆位相になり、全く観測できない虞がある。すなわち、検出装置の観測開始タイミングによっては、移動体が出現している間には検出装置が観測しておらず、検出装置が観測している間には移動体が出現しない場合があり、このような場合、永久に移動体を検出できないことになる。
【０００６】
また、移動体の出現周期や出現期間が予め分かっていたとしても、移動体がいつ出現するかが分からなければ、上記のように永久に観測できないとの懸念はぬぐい去れない。さらには、確実に移動体を検出するための観測開始のタイミングを決定することも自明な事項ではない。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、移動体も検出装置も周期的に非同期に間欠動作する場合、どのようなタイミングで観測を開始しても、周期的に出現する移動体を検出可能な検出装置、プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の移動体の検出装置は、周期的に出現する移動体を非同期に周期的に検出する移動体の検出装置であって、前記移動体を検出する検出器と、前記検出器の動作を制御する制御部と、を備え、次の構成を有することを特徴とする。
・前記制御部は、前記移動体の出現周期をｐａ、前記移動体の出現期間をｓａ、前記検出装置が前記移動体を検出する最小観測期間をｓｏｌ、前記検出装置が前記移動体を観測する最大観測期間をｓｏｍ、前記検出装置が前記移動体を観測する観測周期をｐｏとすると、予め設定された前記出現周期ｐａ、前記出現期間ｓａに対して、各パラメータｓｏｌ、ｓｏｍ、ｐｏが、ｓａ＋ｓｏｍ−２ｓｏｌ≧ｇｃｄ（ｐａ、ｐｏ）    …（１）
を満たすように、前記検出器に前記移動体を観測させ、
前記移動体の検出装置は、
前記出現周期、前記出現期間、前記観測周期、前記最小観測期間、及び前記最大観測期間を記憶する記憶部と、
外部との通信を行うための外部Ｉ／Ｆと、
をさらに備え、
前記記憶部には、前記出現周期、前記出現期間、前記観測周期、前記最小観測期間、及び前記最大観測期間の少なくとも何れかが前記外部Ｉ／Ｆを介して記憶され、
前記制御部は、前記記憶部に記憶されたこれらの周期及び期間と、前記式（１）に基づいて、前記検出器に前記移動体を観測させること。
【０００９】
また、本発明は、上記の制御部の機能をコンピュータに実行させるプログラムとして捉えることもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、移動体も検出装置も周期的に非同期に間欠動作する場合、どのようなタイミングで観測を開始しても、周期的に出現する移動体を検出可能な検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る検出装置が適用されるシステムの概念図である。
【図２】実施形態に係る検出装置が適用されたシステムを説明するための図である。（ａ）は、移動体が有体物であり空間的に移動する場合の例を示す図であり、（ｂ）は、移動体が無体物であり定期的に発生、消滅する場合の例を示す図である。
【図３】移動体と検出装置の関係を示す図である。
【図４】移動体の出現と検出装置の観測との関係を示す図である。
【図５】移動体の検出可能な期間を説明するための図である。
【図６】移動体の出現点と検出装置の観測開始タイミングとの関係を説明するための図である。
【図７】移動体の観測開始タイミングに依らずに検出可能な条件を説明するための図である。
【図８】検出装置の動作フローチャートの一例である。
【図９】移動体の出現周期と検出装置の観測周期との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の、周期的に出現する移動体を非同期に周期的に検出する検出装置について説明する。
【００１３】
［１．実施形態］
［１−１．構成］
図１は、本実施形態に係る検出装置が適用されるシステムの概念図である。図２は、検出装置が適用されたシステムを説明するための図である。本システムは、移動体１と、移動体１を検出する検出装置２とから構成される。
【００１４】
移動体１は、検出装置２により検出される対象である。移動体１としては、周期的に出現するものであれば、有体物であっても良いし、無体物であっても良い。なお、「出現」とは、検出装置２により移動体１の観測が可能な状態をいう。
【００１５】
移動体１としては、例えば、空間を物理的に移動する物体や、電磁波、音波、又は、定期的に生成、消滅する情報などが挙げられる。より詳細には、移動体１は、周期的に移動する車や、無線送信機から周期的に発信された電波、環境センサーが検出し周期的に発信された温度、湿度、ガス濃度等の情報などを挙げることができる。本明細書にいう「移動」には、有体物の物理的な移動の他、電磁波や情報などの無体物の伝播、照射、放射、発信なども含まれる。
【００１６】
移動体１は、出現周期と出現期間を有する。図３は、移動体１と検出装置２の関係を示す図である。図３に示すように、出現周期は、移動体１が出現してから次に出現するまでの期間であり、出現期間は、移動体１が出現している期間である。例えば、図２（ａ）に示すように、移動体１が空間的に定周期移動する場合には、障壁１１の隙間１２から移動体１が周期的に出現する。一度隙間１２から出現して次に出現するまでの期間が出現周期であり、隙間１２から出現して姿を消すまでの期間が出現期間である。また、図２（ｂ）に示すように、移動体１が定期的に発生、消滅する電波や情報である場合には、ある発生から次の発生までの期間が出現周期であり、発生してから消滅するまでが出現期間である。
【００１７】
本明細書では、無線送信機から発生される電波や、センサーによって得られた情報を移動体１として想定し、説明する。
【００１８】
移動体１は、それ自身を識別する識別子１ａを有している。識別子１ａは、移動体１の検出により、検出装置２が検出する。識別子１ａは、移動体１が例えば電波や情報である場合はこれらに重畳されて検出装置２により検出される。
【００１９】
検出装置２は、定間隔の観測周期にて移動体１を観測する。この定間隔の観測周期は、例えば検出装置２が周期的に移動、自転又は間欠動作することで実現される。各周期内での観測期間が定められており、この期間でのみ移動体１を観測可能とする。従って、基本的には、観測期間は観測周期より短い。観測期間が観測周期以上であれば常に観測状態となる。
【００２０】
具体的には、この検出装置２は、移動体１を検出する検出器２ａと、検出器２ａを機械的に駆動させるアクチュエータ２ｂと、検出器２ａ及びアクチュエータ２ｂを制御する制御部２ｃと、検出装置２外部との各情報のやりとりを行うための外部Ｉ／Ｆ２ｄと、所定の値や情報を記憶する記憶部２ｅとを備える。
【００２１】
外部Ｉ／Ｆ２ｄは、制御部２ｃ及び記憶部２ｅと接続されている。外部Ｉ／Ｆ２ｄは、検出器２ａが検出した検出情報を検出装置２の外部に出力し、検出装置２の外部からの入力を受け付けるインターフェイスである。記憶部２ｅは、移動体１の出現周期ｐａ、検出装置２の観測周期ｐｏ、最小観測期間ｓｏｌ，及び最大観測期間ｓｏｍを予め記憶し、或いは、外部Ｉ／Ｆ２ｄを介して外部から入力された情報を記憶する。また、記憶部２ｅは、検出器２ａにより検出された検出情報を記憶しても良い。
【００２２】
ここで、図３に示すように、観測周期ｐｏとは、検出装置２がある特定の移動体１の観測の開始から当該移動体１の次の観測開始までの期間である。最小観測期間ｓｏｌとは，移動体１の検出に最低限必要な観測時間であり、最大観測期間ｓｏｍとは、検出装置２による移動体１の観測を持続可能な最大時間である。なお、本明細書において「観測」とは、移動体１の検出を試みることをいい、「検出」とは、移動体１の観測の結果、当該移動体１を検出装置２が見つけ出したことをいう。
【００２３】
検出器２ａは、移動体１を検出する機器であり、例えば、光（電磁波）を検出するカメラ、音波によって物体を検出するソナー、電波を検出する無線受信機、温度、湿度、ガス濃度等を検出する環境センサーなどが挙げられる。検出器２ａは、アクチュエータ２ｂに取り付けられている。アクチュエータ２ｂは、検出器２ａを機械的に駆動させる駆動機構である。
【００２４】
制御部２ｃは、検出器２ａ、アクチュエータ２ｂ、外部Ｉ／Ｆ２ｄ及び記憶部２ｅと接続されている。制御部２ｃは、予め設定された検出器２ａの観測周期と観測期間に基づいて、検出器２ａの動作を制御する。この検出器２ａの観測周期と観測時間は、記憶部２ｅに記憶された初期値、又は外部Ｉ／Ｆ２ｄを介して外部から入力された値を用いることができる。
【００２５】
制御部２ｃは、アクチュエータ２ｂの動作を制御する駆動制御部２１を備えている。駆動制御部２１は、アクチュエータ２ｂを動作制御する信号を生成し、アクチュエータ２ｂに出力する。これにより、検出器２ａを定期的に特定の方向に向ける等、検出器２ａの動作が制御される。
【００２６】
検出器２ａの動作制御について一例を示すと、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、アクチュエータ２ｂが回転軸２３を有し、当該回転軸２３に検出器２ａが取り付けられる。回転軸２３が回転することにより、検出器２ａが定期的に特定の方向に向けられる。２つの検出器２ａが回転軸２３を中心として背中合わせに取り付けられている場合は、検出方向は１８０度異なるので、特定の方向には１回転する間に２回検出器２ａが向けられる。この場合、観測周期は、検出器２ａが１回転する時間であり、観測期間は、当該１回転中に移動体１が観測可能な時間である。
【００２７】
なお、検出装置２が間欠動作する場合、すなわち物理的な運動をせず位置不動で移動体１の検出を定期的に行う場合にはアクチュエータ２ｂは不要である。この場合、制御部２の駆動制御部２１は、検出器２ａの検出を間欠的になるよう制御する。
【００２８】
検出装置２は、移動体１の出現周期ｐａ、移動体１の出現期間をｓａ、検出装置２が移動体１を検出する最小観測時間をｓｏｌ、検出装置２が移動体１を観測する最大観測時間をｓｏｍ、検出装置２が移動体１を観測する観測周期をｐｏとすると、予め設定されたｐａ、ｓａに対して、パラメータｓｏｌ、ｓｏｍ、ｐｏが、ｓａ＋ｓｏｍ−２ｓｏｌ≧ｇｃｄ（ｐａ、ｐｏ）・・・（※）を満たして移動体１を観測する。但し、移動体１の出現周期ｐａと検出装置２の観測周期ｐｏは実数であり、ｇｃｄ（ｐａ、ｐｏ）は、移動体１の出現周期ｐａと検出装置２の観測周期ｐｏの実数に拡張した最大公約数である。なお、式（※）は下記の式（８）である。
【００２９】
制御部２ｃは、式（※）を満たし、上記パラメータｓｏｌ、ｓｏｍ、ｐｏのいずれかを固定した制約下で、検出時間が最小となる最適化問題を解く演算部２２を備える。固定するパラメータ以外の変動させるパラメータは、例えば外部Ｉ／Ｆ２ｄを介して設定する。最適化問題の解法は公知の方法を採用することができる。
【００３０】
制御部２ｃは、検出器２ａが検出した情報を外部Ｉ／Ｆ２ｄを介して検出装置２外部に出力する。この出力は、制御部２ｃが逐次自発的に行っても良いし、記憶部２ｅに時系列で蓄積しておき、外部からの要求に応じて出力しても良い。
【００３１】
また、制御部２ｃは、所定のタイミングで各部の動作を制御する。制御部２ｃは、外部Ｉ／Ｆ２ｄ経由で外部からのリセット要求又は検出装置２の内部状態の異常を検出した場合に、検出装置２を初期化処理する。初期化処理とは、検出装置２の観測周期、観測期間の設定或いは再設定である。例えば、記憶部２ｅに予め記憶された観測周期、観測期間を初期値とする。或いは、外部Ｉ／Ｆ２ｄ経由で外部から受け付けた観測周期、観測期間を、検出装置２が動作するための設定値とする。初期化処理により、検出装置２は、動作可能な状態となる。
【００３２】
［１−２．移動体の検出原理］
本発明の検出装置２が移動体１と非同期で移動体１を観測するときの、移動体１の検出原理について、以下で説明する。移動体１と検出装置２は、非同期で移動、自転又は間欠動作することから、検出装置２の観測周期と移動体１の移動周期とが重なり合わなければ、永久に移動体１が検出されないことになる。そこで、いかなるタイミングで観測を開始したとしても移動体１を検出可能な条件を定める。
【００３３】
［１−２−１．移動体の前提条件］
移動体１の出現周期をｐａ、出現期間をｓａとしたとき、式（１）が成立するものとする。
【数１】
0006386426.tif 000002
なお、ｓａ＝ｐａならば、移動体１は常時観測可能な状態となる。
【００３４】
［１−２−２．検出装置の前提条件］
検出装置２の観測周期をｐｏ、最小観測期間をｓｏｌ、最大観測期間をｓｏｍとしたとき、式（２）が成立するものとする。ここで、最小観測期間とは、移動体１の検出に最小限必要な観測期間であり、最大観測期間とは、移動体１の観測を持続可能な最大時間である。検出装置２は、最小観測期間から最大観測期間まで連続して観測を行えるものとする。
【数２】
0006386426.tif 000003
ｓｏｌ＝０，ｓｏｍ＝ｐｏならば、検出装置２は常時観測状態となる。
【００３５】
［１−２−３．検出の前提条件］
移動体１を検出するために、検出装置２は、最低限ｓｏｌの期間を要することから、移動体１の出現期間ｓａとの間に式（３）の関係が成り立たなければならない。
【数３】
0006386426.tif 000004
【００３６】
さらに、移動体１の出現期間ｓａにおいて、検出装置２はｓｏｌからｓｏｍまでの観測期間のうち、少なくともｓｏｌの期間に亘って移動体１を観測可能ならば、当該移動体１を検出することができる。これら期間の関係により、図４に示すように移動体１を検出可能な期間ｓｄを求めることができる。
【００３７】
すなわち、出現期間ｓａが出現開始時刻ｔａから出現終了時刻ｔｂまでの期間とすると、検出に必要な最小期間がｓｏｌであるから、出現終了時刻ｔｂからｓｏｌ前から観測を開始すれば移動体１を検出可能である（ｓａ−ｓｏｌ）。一方、出現開始時刻ｔａと同時に観測を開始しても最小時間ｓｏｌで移動体１を検出可能であるが、出現開始時刻ｔａからｓｏｌ進んだ時刻よりｓｏｍ前の時刻から観測を開始しても移動体１を検出可能である。言い換えると、出現開始時刻ｔａより（ｓｏｍ−ｓｏｌ）前の時点で観測を開始しても移動体１を検出可能である。
【００３８】
この検出可能な期間ｓｄは、式（４）で表すことができ、ｓｄを移動体検出余裕と呼ぶ。
【数４】
0006386426.tif 000005
【００３９】
この移動体検出余裕ｓｄは、移動体１の各出現周期において検出装置２が当該移動体１を検出可能な最大の観測開始タイミング幅と解釈することができる。
【００４０】
式（２）及び式（３）より移動体検出余裕ｓｄは、０又は正数に定まる。ｓｄ＝０のときとは、式（４）から明らかなように、図３に示すＡ（＝ｓａ−ｓｏｌ）と、Ｂ（＝ｓｏｍ−ｓｏｌ）が等しくなるとき、すなわち式（２）及び式（３）よりＡ≧０、Ｂ≧０であることを加味するとｓａ＝ｓｏｌ＝ｓｏｍのときであり、移動体１の出現タイミングと検出装置２の観測タイミングがちょうど同時刻に揃ったときのみ移動体１を検出可能なクリティカルな状態を示す。
【００４１】
移動体１の出現タイミングと検出装置２の観測タイミングが適切な関係になければ、移動体１を検出はおろか、観測することすらできない。さらに、観測できたとして、移動体検出余裕ｓｄに応じて両タイミングが更なる条件を満足しなければ、当該移動体１を検出することはできない。
【００４２】
そこで、移動体１を検出可能な時間条件について求めると、移動体１の出現開始時刻をｔａ、検出装置２の観測開始時刻ｔｏとした場合、式（５）となる。
【数５】
0006386426.tif 000006
【００４３】
すなわち、出現タイミングと観測タイミングとの差の幅が移動体検出余裕ｓｄ以下の時に限り、移動体１を検出することができる。この式（５）を動的検出条件と呼ぶ。
【００４４】
［１−２−４．移動体検出可能性］
移動体１の出現開始タイミングと検出装置２の観測開始タイミングとが同期か非同期かに依らず、一旦移動体１を検出してから次にその移動体１を検出するまでの最大検出時間を知ることが、この移動体１の検出システムの特性の表現に必要となる。
【００４５】
さらに、検出装置２がいかなるタイミングで観測を開始したとしても、対象となる移動体１を検出可能でなければ、検出装置２として完備でない。そのため、任意のタイミングで観測を開始したとしても移動体１を検出可能な条件を求める必要がある。当該条件を静的条件と呼ぶこととする。
【００４６】
式（５）の動的検出条件より、移動体１の出現開始時刻ｔａを基準とすれば、相対的には瞬間的な移動体出現点（移動体出現開始点）が移動体検出余裕期間で観測されるならば、当該移動体１を検出可能である。図５に示すように、移動体出現点は、移動体１の出現開始点であるため出願周期ｐａ毎に、移動体検出余裕ｓｄは、１回の出現期間ｓａにおいて算出したものであるため観測周期ｐｏ毎に、周期的に発生すると解釈できる。
【００４７】
［１−２−５．最大検出時間］
最大検出時間について考えると、移動体１と検出装置２とがそれぞれ定間隔で周期的に動作するため、ある移動体１の検出時点から次にその移動体１を検出できるまでの期間が最大検出時間となる。
【００４８】
ここで、出現周期ｐａと観測周期ｐｏの最大公約数をＧ＝ｇｃｄ（ｐａ，ｐｏ）、最小公倍数をＬ＝ｌｃｍ（ｐａ，ｐｏ）とする。これらは整数のみならず実数へ拡張可能とする。例えば、ｇｃｄ（５．０，２．７）＝０．１，ｌｃｍ（５．０，２．７）＝１３５と求めることができる。
【００４９】
最大検出時間は、問題の性質から、移動体１の出現周期ｐａと検出装置２の観測周期ｐｏとの最小公倍数Ｌに等しいことが分かる。
【００５０】
［１−２−６．静的検出条件］
次に、検出装置２がいかなるタイミングで観測を開始しても移動体１を検出可能な静的検出条件について考える。移動体１の出現開始点を移動体出現点と称すると、隣接する移動体出現点間（すなわち出現周期ｐａ）に存在する相対的な観測時間ｔｄは、適切な負でない２整数ａ，ｂにより、式（６）の通り表すことができる。但し、この相対時刻ｔｄは移動体出現点を基準とし、０≦ｔｄ＜ｐａとして計測されるものとする。
【数６】
0006386426.tif 000007
【００５１】
最小公倍数の性質から、互いに素な２整数ｋａ，ｋｏにより、Ｌ＝ｋａ×ｐａ＝ｋｏ×ｐｏと表せるので、相対時刻ｔｄは、式（７）の通りに展開できる。
【数７】
0006386426.tif 000008
【００５２】
式（７）の最右辺ｐａの係数分子は、ｋａ，ｋｏが互いに素であるため、ａ，ｂの取り方により、整数論的に負でない任意の整数を構成することができることが知られている。また、最大検出時間の条件から、ｋｏ回の観測により移動体１が検出されるため、さらには相対時刻ｔｄの計測条件からも、０≦ａ×ｋａ−ｂ×ｋｏ＜ｋｏとなるため、同係数分子は、０からｋｏ−１の整数を取ることが言える。
【００５３】
ここで、同係数分子を１とすると、式（７）はｔｄ＝（１／ｋｏ）×ｐａとなるから、図６に示すように、移動体出現点間を均等にｋｏ分割し、そのすべての分割点において移動体１の検出を開始することが分かる。さらに、最小公倍数と最大公約数の関係式から、Ｌ＝ｋａ×ｋｏ×Ｇ＝ｋａ×ｐａより、ｐａ＝ｋｏ×Ｇを導くことができる。この式から、移動体１の出現周期ｐａを、観測周期ｐｏと出現期間ｐａとの最大公約数であるＧ単位でｋｏ分割するとも言える。
【００５４】
このようなことから、図７に示すように、出現周期ｐａすべてに亘ってこの分割点を基準に移動体検出余裕ｓｄを隙間なく配置することができれば、移動体１を検出不能な確率を０にできることが分かる。
【００５５】
従って、いかなる時点からも移動体１を検出可能とする条件は、式（８）の通り移動体検出余裕ｓｄが出現周期ｐａと観測周期ｐｏの最大公約数Ｇ以上となることである。当該条件が静的検出条件である。
【数８】
0006386426.tif 000009
【００５６】
すなわち、検出装置２は、移動体１に関するパラメータｐａ、ｓａは固定であるので、最小観測可能時間ｓｏｌ，最大観測可能時間ｓｏｍ，観測周期ｐｏをパラメータとして式（８）を満たす条件の下、観測すれば任意のタイミングで観測を開始したとしても必ず移動体１を検出することができる。
【００５７】
この静的検出条件を満足する場合、観測開始時刻の存在確率が出現周期ｐａに亘って一様であるならば、移動体１の検出までの平均観測回数＜Ｎｏ＞は、式（９）の通り求めることができる。式（９）を用いて平均観測時間は、＜Ｎｏ＞×ｐｏと求められる。
【数９】
0006386426.tif 000010
【００５８】
［１−３．作用］
図８を参照し、本発明の検出装置の動作について説明する。図８は、検出装置２の動作フローチャートである。なお、図８に示す動作やその順序は一例であり、これに限定されるものではない。
【００５９】
検出装置２の動作は、主としてリセット、観測、移動体１の検出、検出情報の出力からなる。前提として、検出装置２の観測開始の際には、移動体１は、所定の出現周期ｐａと出現期間ｓａで動作しているものとする。出現周期ｐａと出現周期ｓａは、検出装置２の記憶部２ｅに外部Ｉ／Ｆ２ｄ経由などにより予め記憶されているものとする。
【００６０】
まず、検出装置２の初期化処理としてリセットを行う（ステップＳ０１）。すなわち、検出装置２が行う観測周期ｐｏ、最小観測期間ｓｏｌ、及び最大観測期間ｓｏｍを設定する。この設定は、検出装置２の記憶部２ｅに予め記憶された各初期値とするか、或いは、検出装置２外部から外部Ｉ／Ｆ２ｄ経由で記憶部２ｅに記憶された各値とする。ここでは、各パラメータの設定は、後者であるものとする。
【００６１】
次に、検出装置２の制御部２ｃは、アクチュエータ２ｂを動作させ、設定された観測周期ｐｏ及び観測期間ｓｏｌ，ｓｏｍに基づいて、検出器２ａで移動体１の観測を開始する（ステップＳ０２）。このとき、検出装置２は、周期的に移動又は自転する。或いは、アクチュエータ２ｂを無くして検出器２ａを直接制御部２ｃが間欠動作させても良い。
【００６２】
観測を開始すると、検出器２ａは、検出装置２の所定の回数以内の観測期間で移動体１を検出する（ステップＳ０３）。検出装置２は、上記式（８）を満たしているので最大検出時間までに検出可能であり、例えば観測開始が一様であれば平均すると（ｋｏ＋１）／２回の観測で移動体１を検出する。検出器２ａは、移動体１の検出情報を記憶部２ｅを介して、或いは直接外部Ｉ／Ｆ２ｄを介して、検出装置２の外部へ出力する（ステップＳ０４）。この出力タイミングは、観測周期ｐｏ毎としても良いし、検出情報を記憶部２ｅに時系列に記憶しておき、外部からの要求に応じたものとしても良い。
【００６３】
また、外部からのリセット要求又は制御部２ｃが内部状態の異常を検出した場合（ステップＳ０５のＹｅｓ）、ステップＳ０１に戻り、リセットする。当該要求又は異常検出がない場合（ステップＳ０５のＮｏ）、検出装置２の外部からの終了要求の有無を確認し、終了要求がなければ（ステップＳ０６のＮｏ）、ステップＳ０２に戻り、観測を継続する。終了要求があれば（ステップＳ０６のＹｅｓ）、検出装置２の観測を終了する。
【００６４】
［１−４．実施例］
次に、本発明の検出装置２の適用例について、説明する。すなわち、移動体１や検出装置２の具体例を示しつつ、その動作例やメリットについて説明する。
【００６５】
（１）   正常系１
移動体１は、環境センサーが検出した測定対象物の温度、湿度、ガス濃度等の環境情報である。すなわち、環境センサーはバッテリーで駆動するものであり、低消費電力とするため、定期的に間欠にセンシングするとともに、当該センサーに設けられた無線Ｉ／Ｆにより、検出した情報を定期的に間欠に外部へ出力する。当該間欠動作の周期が移動体１の出現周期であり、検出した環境情報を出力している間の時間が出現期間である。無線Ｉ／Ｆは複数のチャンネルを有し、運用に先立っていずれか１チャンネルを選択し、環境情報を当該チャンネル上で出力するものとする。
【００６６】
検出装置２は、環境情報収集装置である。環境情報収集装置は、検出器２ａである無線Ｉ／Ｆを介して環境センサーが出力した環境情報を受け付け、記憶部２ｅでの記憶や制御部２ｃでの加工を行っても良い。環境情報収集装置は、受け付けた環境情報の解析や外部への配信、中継などの再出力を行う。なお、検出装置２にアクチュエータ２ｂは不要であり、制御部２ｃが検出器２ａである無線Ｉ／Ｆを間欠動作するよう制御する。
【００６７】
無線Ｉ／Ｆは複数のチャンネルを有し、定期的にチャンネルを順に切り替えて環境情報の入力、すなわち観測を試みる。例えば、チャンネル数が６０で、その切替時間が１秒とすると、観測周期は１分、観測期間は１秒ということになる。
【００６８】
なお、装置構成が複雑化するため、同時に複数のチャンネルからの入力は行わないことが好ましい。
【００６９】
環境センサーの間欠動作と環境情報収集装置のチャンネル切替の周期が一定であるとき、環境情報収集装置は複数の環境センサーからの環境情報を収集することができる。
【００７０】
本発明によれば、環境センサーによる環境情報の出力と、環境情報収集装置のチャンネル切替が非同期であっても、出力された環境情報を必ず検出することができる。また、環境センサーと環境情報収集装置との間で、有線、無線を問わず情報伝送のための専用の同期信号路を設ける必要がないので、省インフラや低コストを実現することができる。
【００７１】
環境センサーは、センシングのみならず検出した環境情報の出力も間欠的に行うので、省エネルギーであり、バッテリー容量が限られている状況下で特に実益がある。環境情報収集装置は、全チャンネルから同時に入力を行わず、単一チャンネルのみを使用することにより、装置構成を簡略化でき、低コスト化を実現することができる。
【００７２】
（２）   正常系２
正常系２は、正常系１と基本的には同様であるので、異なる点のみ説明する。環境センサーの無線Ｉ／Ｆと環境情報収集装置の無線Ｉ／Ｆはそれぞれ単一のチャンネルのみ有し、これらは同一チャンネルである。環境センサーは複数あり、各環境センサーの出力周期は、それぞれ間欠で同じである。各環境センサーの出力周期はそれぞれ同期していても、非同期であってもよい。当該出力周期が、移動体１の出現周期であり、出力している間の時間が出現期間である。
【００７３】
環境情報収集装置は、バッテリーで駆動する。低消費電力とするため、定期的に間欠動作する。すなわち、この間欠動作の周期が観測周期であり、動作中の時間が観測期間である。
【００７４】
このような例でも、環境情報収集装置は、複数の環境センサーからの環境情報を収集することができる。
【００７５】
（３）   正常系３
移動体１は、サーチライトによる光である。サーチライトは自身に設けられたアクチュエータによりライトを定周期で回転動作させ、投光する。サーチライトの回転周期が光の出現周期であり、光が観測できる期間が出現期間である。
【００７６】
検出装置２は、サーチライト保全装置である。サーチライト保全装置は、検出器２ａとして受光器を備え、同装置が設置された場所にサーチライトからの放射光が正しく照射されるかを検査する装置である。受光器は、アクチュエータにより回転し、定周期でその受光面を移動でき、各方位からの放射光を受光する。この場合、アクチュエータによる受光器の回転周期が観測周期であり、その一部が観測期間である。
【００７７】
サーチライトとサーチライト保全装置のアクチュエータの各回転周期が一定であれば、サーチライト保全装置は複数のサーチライトからの放射光を受光することができる。そのため、サーチライトとその保全装置との間で、放射面と受光面の法線を一致させるための専用の同期信号路を設ける必要がなく、省インフラや低コストを実現することができる。また、１台の保全装置で複数のサーチライトを保守できるため、システムを簡素化し、低コストを実現することができる。
【００７８】
（４）   異常系
検出装置２は、異常を検出することも可能である。例えば、上記の正常系１のシステムにおいて、環境センサーの間欠出力周期（すなわち出現周期）と、環境情報収集装置のチャンネルの切替周期（すなわち一チャンネルにおける観測周期）の最小公倍数の期間を経過しても、環境情報収集装置が環境情報を収集できない場合、当該環境センサーの故障や外来ノイズ等による無線チャンネルの品質劣化が発生した可能性が疑われる。上記のように当該最小公倍数の期間が環境情報収集装置の最大検出時間だからである。
【００７９】
（５）   適応型
例えば、正常系２のシステムにおいて、ある環境センサーの間欠動作周期（出現周期ｐａ）が不明であるとする。但し、出現期間ｓａ（環境情報出力期間）は既知であるとする。
【００８０】
当該環境センサーからの環境情報を、環境情報収集装置が無線Ｉ／Ｆを介して初めて入力した時刻と２度目に入力した時刻とを記憶部２ｅに記憶し、制御部２ｃによりこれら時刻の差分を求める。この差分を検出間隔時間τと称すると、制御部２ｃは、この検出間隔時間τと既知の出現期間ｓａ、観測周期ｐｏに基づいて、式（８）を満たす間欠動作周期（出現周期ｐａ）を求める。
【００８１】
その求め方の一例を説明すると、検出間隔時間τは、最大検出時間Ｌ以下である（τ≦Ｌ）。最大検出時間ＬはＬ＝ｋｏ×ｐｏ＝ｋａ×ｐａで表せるため、τ≦ｋｏ×ｐｏ＝ｋａ×ｐａとなる不等式が導かれ、この不等式を満たす複数の間欠動作周期（出現周期ｐａ）が仮定される。言い換えると、整数ｋａと間欠動作周期ｐａの積がＬを満たす組み合わせが複数仮定される。但し、ｋｏとｋａは互いに素な整数であるという制約があるため、仮定される間欠動作周期（出現周期ｐａ）の数は限定的に絞られる。
【００８２】
さらに、次のような制約もある。すなわち、仮定された間欠動作周期ｐａは、上記で示した式（１）（ｓａ≦ｐａ）、式（８）（ｓｄ≧Ｇ）、ｐａ＝ｋ０×Ｇより、ｓａ≦ｐａ≦ｋｏ×ｓｄを満たさなければならない。検出間隔時間τと最大検出時間Ｌの不等式τ≦ｋｏ×ｐｏを用いて書き直せば、ｓａ≦ｐａ≦（τ／ｐｏ）×ｓｄを満たさなければならない。
【００８３】
ここで、下限値の出現期間ｓａは既知である。さらに、移動体検出余裕ｓｄは既知の出現周期ｓａ、最大観測期間ｓｏｍ，最小観測期間ｓｏｌで表されるため、既知である。また、検出間隔時間τと観測期間ｐｏが既知である。よって、上限値の（τ／ｐｏ）×ｓｄも既知である。従って、既知の下限値及び上限値で挟み込まれるため、仮定された間欠動作周期ｐａの候補はさらに絞られる。
【００８４】
このような制約から間欠動作周期ｐａが仮定される。この仮定された間欠動作周期ｐａが、式（８）を満足するかを検査する。すなわち、最大公約数Ｇ＝ｇｃｄ（ｐａ’，ｐｏ）に仮定するｐａ’を代入することで、検査することができる。そして、式（８）を満足する仮定のみ抽出する。
【００８５】
以上の環境情報の入力時刻の差分、仮定、検査及び抽出は、環境情報収集装置の制御部２ｃによって行う。制御部２ｃとしては、例えば、上記差分を求める算出部、上記差分と観測周期ｐｏとから導かれる不等式（τ≦ｋｏ×ｐｏ＝ｋａ×ｐａ）と、各制約（ｋｏとｋａは互いに素な整数であること、ｓａ≦ｐａ≦（τ／ｐｏ）×ｓｄ）を満たす出現周期ｐａ’を仮定する仮定部と、仮定した出現周期ｐａ’のうち、式（８）を満たす出現周期ｐａ’を抽出する抽出部とを有するようにする。
【００８６】
抽出された仮定が１つの場合は、出現周期が不明な環境センサーの間欠動作周期を推定できたとする。一方、複数の仮定が抽出される場合もある。その場合は、各仮定された出現周期で実際に検出する試験を複数回行う。上記の各式（例えば、式（１）、（８））を満たしているか、抽出部で検査し、いずれかの式を満たさない場合は仮定から除外し、全て満たす仮定の出現周期のみに絞り、１つの出現周期を推定する。例えば、複数回検出試験を行って、検出までの観測回数の平均を求め、式（９）と合っているかを検査し、１つの出現周期に絞り込むことができる。
【００８７】
［１−５．効果］
（１）本実施形態の移動体１の検出装置２は、周期的に出現する移動体を非同期に周期的に検出する移動体の検出装置であって、移動体１を検出する検出器２ａと、検出器２ａが取り付けられ、当該検出器２ａを駆動させるアクチュエータ２ｂと、アクチュエータ２ｂを制御し、検出器２ａの動作を制御する制御部２ｃと、を備え、制御部２ｃは、移動体１の出現周期をｐａ、移動体１の出現期間をｓａ、検出装置２が移動体１を検出する最小観測期間をｓｏｌ、検出装置２が移動体を観測する最大観測期間をｓｏｍ、検出装置２が移動体１を観測する観測周期をｐｏとすると、予め設定された出現周期ｐａ、出現期間ｓａに対して、各パラメータｓｏｌ、ｓｏｍ、ｐｏが、ｓａ＋ｓｏｍ−２ｓｏｌ≧ｇｃｄ（ｐａ、ｐｏ）    …（８）を満たすようにアクチュエータ２ｂを制御し、検出器２ａに移動体１を観測させるようにした。但し、移動体１の出現周期ｐａと検出装置２の観測周期ｐｏは実数であり、ｇｃｄ（ｐａ、ｐｏ）は、移動体１の出現周期ｐａと検出装置２の観測周期ｐｏの実数に拡張した最大公約数である。
【００８８】
また、アクチュエータ２ｂを無くして、制御部２ｃが検出部２ａの動作を制御し、式（８）を満たすように検出器２ａに移動体１を観測させるようにしても良い。
【００８９】
これにより、どのタイミングで移動体１を観測しても必ず移動体１を検出することができる。また、専用の同期信号路を設ける必要がないので、省インフラ及び低コストを実現することができる。
【００９０】
（２）出現周期ｐａ、出現期間ｓａ、観測周期ｐｏ、最小観測期間ｓｏｌ、及び最大観測期間ｓｏｍを記憶する記憶部２ｅと、外部との通信を行うための外部Ｉ／Ｆ２ｄと、を備え、記憶部２ｅには、出現周期ｐａ、出現期間ｓａ、観測周期ｐｏ、最小観測期間ｓｏｌ、及び最大観測期間ｓｏｍの少なくとも何れかが外部Ｉ／Ｆ２ｄを介して記憶され、制御部２ｃは、記憶部２ｅに記憶されたこれらの周期及び期間と、上記式（８）に基づいて、検出器２ａに移動体１を観測させるようにした。
【００９１】
これにより、移動体１の検出に必要なパラメータとして、予め設定された出現周期ｐａ、出現期間ｓａ、観測周期ｐｏ、及び観測期間ｓｏｌ、ｓｏｍだけでなく、外部からのこれらの入力を受け付けることができるので、外部からの要求に適した検出を行うことができる。
【００９２】
（３）記憶部２ｅには、移動体１の出現期間が記憶され、移動体１の出現周期が不明で記憶されていない場合に、記憶部２ｅは、検出器２ａが移動体１を検出した時刻と、その次に当該移動体１を検出した時刻とを記憶し、制御部２ｃは、記憶部２ｅに記憶された両時刻の差分を算出し、当該差分と観測周期ｐｏに基づいて、式（８）を満たす出現周期ｐａを求めるようにした。
【００９３】
これにより、検出対象の移動体１の出現周期が不明である場合であっても、移動体１の検出時刻情報から当該移動体１の出現周期を推定できる。この推定した出現周期は式（８）を満たしているので、任意のタイミングで観測を開始しても、当該移動体１を必ず検出することができる。
【００９４】
（４）制御部２ｃは、検出器２ａが移動体１を、移動体１の出現周期と検出装置２の観測周期との最小公倍数である最大検出時間以内に検出しない場合は、外部Ｉ／Ｆ２ｄを介して外部に異常を知らせる信号を出力するようにした。
【００９５】
これにより、本検出装置２が最大検出時間内に移動体１を検出可能であることから、当該時間内に検出されない場合には、検出対象の移動体１に故障が生じたか、検出器２ａが外来ノイズの影響を受けている等の異常であると判定できる。そのため、いつまでも移動体１の観測をすることなく、他の対処に移ることができる。
【００９６】
（５）記憶部２ｅには、観測周期、最小観測期間、及び最大観測期間のいずれか２つが外部Ｉ／Ｆ２ｄを介して記憶され、制御部２ｃは、記憶部２ｅに記憶された出現周期、出現期間と、観測周期、最小観測期間、最大観測期間のいずれか２つを固定した制約下で、上記式（８）を満たし、かつ、移動体１の検出時間が最小となる残りの観測周期、最小観測期間、最大観測期間のいずれかを求める演算部２２を有するようにした。
【００９７】
これにより、移動体１を検出するための時間を最短にすることができる。
【００９８】
［２．他の実施形態］
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【００９９】
上記の実施形態では、本発明を移動体１の検出装置２として説明したが、検出装置２のプログラムとして捉えることもできる。すなわち、検出装置２の制御部２ｃが行う制御を実行するためのプロクラムである。
【０１００】
例えば、次のプログラムが本発明の態様に含まれる。すなわち、周期的に出現する移動体１を非同期に周期的に検出する検出装置２のプログラムであって、検出装置２は、移動体１を検出する検出器２ａと、検出器２ａが取り付けられ、当該検出器２ａを駆動させるアクチュエータ２ｂと、コンピュータとを備え、当該コンピュータに、移動体１の出現周期をｐａ、移動体１の出現期間をｓａ、検出装置２が移動体１を検出する最小観測期間をｓｏｌ、検出装置２が移動体１を観測する最大観測期間をｓｏｍ、検出装置２が移動体１を観測する観測周期をｐｏとすると、予め設定された出現周期ｐａ、出現期間ｓａに対して、各パラメータｓｏｌ、ｓｏｍ、ｐｏが、ｓａ＋ｓｏｍ−２ｓｏｌ≧ｇｃｄ（ｐａ、ｐｏ）    …（８）を満たすように検出器２ａを制御する信号を生成する処理を実行させるプログラムである。
【０１０１】
また、演算部２２の処理を実行するプログラムや、不明な出現周期ｐａを推定するプログラムも本発明の態様の一つである。
【符号の説明】
【０１０２】
１              移動体
１ａ            識別子
２              検出装置
２ａ            検出器
２ｂ            アクチュエータ
２ｃ            制御部
２１            駆動制御部
２２            演算部
２ｄ            外部Ｉ／Ｆ
２ｅ            記憶部
【図１】
0006386426.tif 000011
【図２】
0006386426.tif 000012
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006386426.tif 000017
【図８】
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【図９】
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