JP2010071100A - 高速衝突判定処理システムおよびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 高速で飛行する飛翔体に対してリアルタイム追跡を可能にし、風力発電装置へのバードストライク防止の確実性を高める。
【解決手段】風力発電装置(20)の周囲に三次元座標で表現される危険領域(11)を予め設定し、前記危険領域(11)の外方から撮像する撮像方向がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三次元で互いに直交する３台のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸撮像手段(12),(13),(14)を用いて飛翔体(30)を撮像し、３台の各撮像手段で撮像した画像データに基づいてＹＺ軸、ＺＸ軸、ＸＹ軸座標面(15),(16),(17)における前記飛翔体(30)の二次元像を画像処理装置(18)で追跡測定し、かつ、前記飛翔体(30)の二次元位置座標及び速度を計算し、この計算した飛翔体(30)のＹＺ軸、ＺＸ軸、ＸＹ軸座標及び速度により前記飛翔体(30)がＹＺ軸、ＺＸ軸、ＸＹ軸座標面(15),(16),(17)のそれぞれの危険領域(11)内に進入するか否かを予想判断する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、風力発電装置に対して近づいてくる鳥などの飛翔体が予め設定した危険領域内に進入して前記風力発電装置に衝突する事態（いわゆるバードストライク）を回避するシステムおよびそのコンピュータプログラムに関する。特に、いわゆるバードストライクを回避するため、高速処理が可能なシステムおよびそのシステムを運営するためのコンピュータプログラムに関する。

従来、いわゆるバードストライクを防止する方法や装置としては、例えば検知手段を用いて、航空機が離着陸する空路域内に飛来する鳥及びこの鳥の位置並びに飛行方向を検知し、識別、判断して、飛来する鳥を撃退するのに必要且つ最適な箇所及び方向から音声を出力させて、前記空路域内に飛来する鳥を撃退する方法が、特許文献１に記載されている。

また、移動物体の三次元軌跡を計測する技術としては、球技スポーツにおけるボールのように高速で移動する物体の移動軌跡を求める技術が特許文献２に記載されている。これは、２つ以上のカメラで撮像した画像から三次元の軌跡を求めるものである。

特開平８−７０７５２号公報 特開２００７−１１５２３６号公報

ところで、従来の特許文献１においては、「検知手段は検知可能区域内に進入する鳥の検知をその位置及び飛方向を少なくとも検知するもので、エリアセンサカメラ、赤外線センサ、遠赤外線センサ等の何れかのもので構成される。〜鳥の飛方向と速度は、座標値の時間移動変化を演算して求める。〜検知手段は、その検知方向を、空港の敷地を含む着陸方向の空路域と、離陸方向の空路域の２方向に向けた２台のものが用意され、それぞれ空港の敷地内に設置される。」と記載されている。

したがって、この場合の検知可能区域に対する検知方法は、着陸方向もしくは離陸方向に対して直交する垂直平面の空路域を二次元的に検知するものである。これは、航空機の滑走路が直線的であるので、鳥がどの方角から飛んできても、とにかく滑走路の上空の空路域に進入することを検知し、鳥の飛方向と速度を判断することを目的としているので有効な効果を得ることができる。

さて、鳥の飛方向と速度は、鳥がどの方角から飛んできても、上述した垂直平面の二次元的に換算されるものであり、鳥の正確な飛方向（方角）と速度に換算されるものではない。
一方、風力発電装置における危険領域は、単なる二次元の平面ではなく三次元の立体的な空域となるので、風力発電装置に対して近づいてくる鳥などの飛翔体の飛方向と速度は三次元的に正確に測定し、衝突する可能性があるか否かを予測判断する必要がある。したがって、特許文献１における検知手段及びその検知方法をそのまま風力発電装置における危険領域のバードストライク防止に利用することはできないものであった。

また、従来の特許文献２においては、この技術を、例えば、風力発電装置のバードストライク防止に用いようとすると、演算処理の負担が大きい。測定対象の鳥が高速で飛行している場合には、複数の二次元座標にステレオペアマッチが必要となる。したがって、三次元計測の処理が間に合わないおそれがある、あるいは高性能のハードウェアを採用しなければならないために設備コストが大きくなる、という問題点があった。

本発明が解決しようとする課題は、高速で飛行する飛翔体に対してリアルタイム追跡を可能にし、風力発電装置へのバードストライク防止の確実性を高めることを目的とする。
請求項１から請求項４に記載の発明の目的は、高速で飛行する飛翔体に対してリアルタイム追跡を可能にし、風力発電装置へのバードストライク防止の確実性を高められる高速衝突判定処理システムを提供することにある。
請求項５から請求項７に記載の発明の目的は、高速で飛行する飛翔体に対してリアルタイム追跡を可能にし、風力発電装置へのバードストライク防止の確実性を高められる高速衝突判定処理プログラムを提供することにある。

（請求項１）
請求項１に記載の発明は、風力発電装置(20)の周囲に予め設定したＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の三次元座標で表現される危険領域(11)に対して、 その危険領域(11)の外方から前記Ｘ軸方向に向けて前記危険領域(11)を含むＹＺ軸座標面を連続撮像するＸ軸撮像手段(12)と、 前記危険領域(11)の外方から前記Ｙ軸方向に向けて前記危険領域(11)を含むＺＸ軸座標面を連続撮像するＹ軸撮像手段(13)と、 前記危険領域(11)の外方から前記Ｚ軸方向に向けて前記危険領域(11)を含むＸＹ軸座標面を連続撮像するＺ軸撮像手段(14)と、 前記各Ｘ軸撮像手段(12)、Ｙ軸撮像手段(13)およびＺ軸撮像手段(14)で撮像した連続画像に基づいてＹＺ軸座標面(15)、ＺＸ軸座標面(16)およびＸＹ軸座標面(17)の飛翔体(30)の速度ベクトルを演算する演算装置と、 この演算装置で計算した飛翔体(30)の速度ベクトルに基づいて前記飛翔体が危険領域内に進入するか否かを予想判断する判断装置と、を備えた高速衝突判定処理システムに係る。

（用語説明）
「飛翔体(30)」とは、鳥(31)類などの生物の他に、風で飛ばされてくる物体も含む。
「風力発電装置(20)の周囲」とは、風力発電装置(20)を覆うほどの大きさの危険領域(11)を意味する場合や、いくつもの危険領域(11)で風力発電装置(20)の外側を囲むようにする場合がある。

（作用）
請求項１記載の発明では、以下のような作用をなす。
Ｘ軸撮像手段(12)はＹＺ座標(15)を測定し、Ｙ軸撮像手段(13)はＺＸ座標(16)を測定し、Ｚ軸撮像手段(14)はＸＹ座標(17)を測定する。飛翔体(30)が撮影領域(11)に入ってくると、例えば、背景差分法及び時間差分法により、輝度変化が確認されることを利用して、飛翔体(30)を認識する。ＹＺ軸座標面(15)、ＺＸ軸座標面(16)およびＸＹ軸座標面(17)におけるそれぞれの飛翔体(30)の二次元像によって、各撮像手段(12,13,14)による連続撮影によって速度ベクトルを算出できる。
速度ベクトルが危険領域(11)に近づいているか否かの判断は、演算としては極めて簡単であり、高速処理が容易である。

（請求項２）
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高速衝突判定処理システムを限定したものである。
すなわち、前記判断装置は、ＹＺ軸座標面(15)、ＺＸ軸座標面(16)およびＸＹ軸座標面(17)における前記飛翔体(30)の各速度ベクトルの全てが危険領域内に進入すると予想されるときは前記飛翔体(30)が危険領域(11)内に進入すると判断するとともに、 それら速度ベクトルのひとつでも危険領域(11)内に進入しないときは前記飛翔体(30)が危険領域(11)内に進入しないと判断することとした高速衝突判定処理システムに係る。

（作用）
３台のＸ軸撮像手段(12)、Ｙ軸撮像手段(13)、Ｚ軸撮像手段(14)から見た飛翔体(30)がすべて危険領域(11)内を通過すると予想される場合に、飛翔体(30)は実際に危険領域(11)内に進入して風力発電装置(20)に衝突するおそれがある、と予想判断する。その逆に、ひとつでも危険領域(11)を通過しない場合は、飛翔体(30)は危険領域(11)内に進入しないと予想判断する。
三つの速度ベクトルが全て危険領域(11)に近づいているか否かの判断は、演算としては極めて簡単であり、高速処理が容易である。

（請求項３）
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の高速衝突判定処理システムを限定したものである。
すなわち、 前記判断装置により前記飛翔体(30)が危険領域(11)内に進入すると予想判断した場合には、前記飛翔体(30)の衝突を防止すべく衝突防止処理の指令データを出力する指令データ出力手段を備えた高速衝突判定処理システムに係る。

（作用）
飛翔体(30)が危険領域(11)内に進入すると予想判断したときは、種々の方法で前記飛翔体(30)の衝突を防止する衝突防止のための出力を発信できる。

（請求項４）
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の高速衝突判定処理システムを限定したものである。
すなわち、前記指令データ出力手段は、鳥などの飛翔体(11)を追い出すための警報を発生する警報装置または風力発電装置の運転を制御する風力発電運転制御装置に備えられた高速衝突判定処理システムに係る。
ここで、「風力発電装置の運転の制御」とは、運転の停止のほか、減速運転などを含む。

（作用）
鳥への警告発信や、風力発電装置の運転制御により、バードストライクを実質的に軽減することに寄与する。

（請求項５）
請求項５に記載の発明は、 風力発電装置の周囲に予め設定したＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の三次元座標で表現される危険領域に対して、その危険領域の外方から前記Ｘ軸方向に向けて前記危険領域を含むＹＺ軸座標面をＸ軸撮像手段に撮像させるＸ軸撮像手順と、 前記危険領域の外方から前記Ｙ軸方向に向けて前記危険領域を含むＺＸ軸座標面をＹ軸撮像手段に撮像させるＹ軸撮像手順と、 前記危険領域の外方から前記Ｚ軸方向に向けて前記危険領域を含むＸＹ軸座標面をＺ軸撮像手段に撮像させるＺ軸撮像手順と、 前記各Ｘ軸撮像手段、Ｙ軸撮像手段およびＺ軸撮像手段で撮像した連続画像に基づいてＹＺ軸座標面、ＺＸ軸座標面およびＸＹ軸座標面の飛翔体の各速度ベクトルを演算する演算手順と、 この演算手順にて計算した飛翔体の各速度ベクトルに基づいて前記飛翔体が危険領域内に進入するか否かを予想判断する判断手順と、をコンピュータに実行させることとしたコンピュータプログラムに係る。

（請求項６）
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のコンピュータプログラムを限定したものである。
すなわち、前記の判断手順は、ＹＺ軸座標面、ＺＸ軸座標面およびＸＹ軸座標面における前記飛翔体の各速度ベクトルがすべて危険領域内に進入すると予想されるときは前記飛翔体が危険領域内に進入すると判断するとともに、 それら速度ベクトルのひとつでも危険領域内に進入しないときは前記飛翔体が危険領域内に進入しないと判断することとしたコンピュータプログラムに係る。

（請求項７）
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載のコンピュータプログラムを限定したものである。
すなわち、前記判断手順によって前記飛翔体が危険領域内に進入すると予想判断した場合には、前記飛翔体の衝突を防止すべく衝突防止処理の指令データを出力する指令データ出力手順を実行することとしたコンピュータプログラムに係る。

なお、請求項５から請求項７に記載のコンピュータプログラムを、記録媒体（たとえば、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒなど）に格納して配布することも可能であるし、通信技術を用いて本プログラムを欲するコンピュータにダウンロードさせることも可能である。

請求項１から請求項４に記載の発明によれば、高速で飛行する飛翔体に対してリアルタイム追跡を可能にし、風力発電装置へのバードストライク防止の確実性を高められる高速衝突判定処理システムを提供することができた。
請求項５から請求項７に記載の発明によれば、高速で飛行する飛翔体に対してリアルタイム追跡を可能にし、風力発電装置へのバードストライク防止の確実性を高められる高速衝突判定処理プログラムを提供することができた。

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および図３を参照するに、この実施形態に係る高速衝突判定処理システム１０は、予め、バードストライクを防止すべき風力発電装置２０の周囲に、危険領域１１を設定する。
この危険領域１１は、その領域に鳥３１などの飛翔体３０が進入してきた場合に風力発電装置２０に衝突するおそれがある領域である。すなわち、風力発電装置２０の周囲に予め設定したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三次元座標で表現される領域である。本実施形態では危険領域１１が球体状の領域となっており、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の交点である原点Ｏの位置座標が（ｘ０，ｙ０，ｚ０）である。

「飛翔体３０」とは、鳥類などの生物３１の他に、風で飛ばされてくる物体も含む。
「風力発電装置２０の周囲」とは、風力発電装置２０を覆うほどの大きさの危険領域１１を意味する場合や、いくつもの危険領域１１で風力発電装置２０の外側を囲むようにする場合がある。詳しくは、図３、図５、図６を参照して後述する。

風力発電装置２０は、例えば図３に示すように、地上に立設したタワー２１と、そのタワー２１に固定されたナセル２２と、そのナセル２２に対してハブ２３を介して回転自在に設けたロータ２４に固定された複数のブレード２５と、回転停止ポジションを含めたブレード２５の角度変更を制御するブレード角度制御装置を含む風力発電運転制御装置２６を備えている。

「回転停止ポジション」とは、ブレード２５が風を受けても回転しないポジションをいい、代表的には、フェザリングポジションまたは回転速度の十分な減速であるが、ブレード２５の回転を停止させるためのブレーキを補助的に用いる場合、ブレーキをメインとしてブレード２５の回転を停止させる場合も含むものである。

回転の減速制御手段としては、ブレード２５の全体のピッチ角を変更するピッチ制御機と、揚力を失うようなブレード２５の形状とピッチ角とを選択させるとともに、停止時にはブレード２５の先端が９０度向きを変えてブレーキとするストール制御機とがある。
なお、風力発電装置２０はフェザリングポジション以外にも、強風に応じて回転効率を落とすようなポジションを選択可能に形成されていることが多い。回転を完全に停止してしまうと運転再開に時間がかかるが、十分な減速の場合には運転再開が容易であるので発電ロスを減らすことができるからである。

前記危険領域１１の外方には、３台の撮像手段としてのカメラ１２，１３，１４が撮影画像に上記の危険領域１１を含み、かつ、その測定方向（撮像面）が互いに直交するように設置されている。
具体的には、Ｘ軸撮像手段としての例えばＸ軸カメラ１２が前記危険領域１１の外方の前記Ｘ軸線上に設置されており、前記Ｘ軸カメラ１２はＸ軸方向に向けて前記危険領域１１を含むＹＺ軸座標面１５を撮像するものである。

また、Ｙ軸撮像手段としての例えばＹ軸カメラ１３が前記危険領域１１の外方の前記Ｙ軸線上に設置されており、前記Ｙ軸カメラ１３はＹ軸方向に向けて前記危険領域１１を含むＺＸ軸座標面１６を撮像するものである。
また、Ｚ軸撮像手段としての例えばＺ軸カメラ１４が前記危険領域１１の外方の前記Ｚ軸線上に設置されており、前記Ｚ軸カメラ１４はＺ軸方向に向けて前記危険領域１１を含むＸＹ軸座標面１７を撮像するものである。

以上のように３台のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸カメラ１２，１３，１４はそれぞれ、対応してＹＺ座標、ＺＸ座標、ＸＹ座標を測定することになる。
したがって、飛翔体３０としての例えば鳥３１が撮影領域に入ってくると、例えば、背景差分法及び時間差分法により、輝度変化が確認されることを利用して、鳥３１を認識する。

「背景差分法」とは、予め背景となる画像を取得しておき、入力画像との差分を求めることにより、背景から大きく変化した領域を処理対象として抽出する手法である。画像中の処理対象領域を抽出する手段として広く用いられている。
「時間差分法」とは、有限差分時間領域法ともいい、有限差分ビーム伝搬法（ＦＤ−ＢＰＭ）の時間変化を含む場合まで適用できるように拡張された電磁界数値解析法である。

前記Ｘ軸カメラ１２、Ｙ軸カメラ１３、Ｚ軸カメラ１４は、それぞれ画像処理装置１８を経て制御装置４０に接続されている。画像処理装置１８では各Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸カメラ１２，１３，１４で撮像した画像に基づいてＹＺ軸、ＺＸ軸、ＸＹ軸座標面１５，１６，１７の飛翔体３０の二次元像の各位置座標を追跡し測定するものである。

なお、各座標面１５，１６，１７の二次元像を追跡する方法にはＰＴＶ（Particle Tracking Velocimey）を用いることができる。ＰＴＶは、画像からトレーサー粒子のみを２値化抽出し、粒子の形状・位置関係をもとに対応した粒子の移動距離から流速を算出して追跡する。換言すれば、カメラで撮影した時系列の二次元画像をもとに、速度移動量等を解析し、速度ベクトル・格子ベクトルとして可視化することができる。

制御装置４０は、図４に示すように、中央処理装置であるＣＰＵ４１に、種々のデータを入力するための入力装置４２と画像やデータ等を表示するための表示装置４３、並びに各データを記憶するメモリ４４が接続されている。さらに、ＣＰＵ４１には、前記画像処理装置１８で測定したデータに基づいて飛翔体３０のＹＺ軸、ＺＸ軸、ＸＹ軸座標及び速度を計算する演算装置４５と、この演算装置４５で計算した飛翔体３０のＹＺ軸、ＺＸ軸、ＸＹ軸座標及び速度により前記飛翔体３０が危険領域１１内に進入するか否かを予想判断する判断装置４６が備えられている。

例えば、図１に示すように、危険領域１１の外方から鳥３１が矢印の方向に飛んでくるのを各Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸カメラ１２，１３，１４で撮像した場合で説明する。しかも、この例は鳥３１が矢印の方向に飛んでいくと、危険領域１１に衝突すると予想される場合であり、危険領域１１に突入する突入点と、危険領域１１から脱出する退出点とを図示している。

この時の鳥３１の三次元の位置座標Ａは（ｘ１，ｙ１，ｚ１）であり、速度Ｖは（ｕ１，ｖ１，ｗ１）である。すると、Ｘ軸カメラ１２で撮像して画像処理装置１８で処理された画像データは、演算装置４５で計算されることにより、図２（Ａ）に示されているように、ＹＺ軸座標面１５の鳥３１の位置座標Ａｘは（ｙ１，ｚ１）であり、速度Ｖｘは（ｖ１，ｗ１）となる。

Ｙ軸カメラ１３で撮像して画像処理装置１８で処理された画像データは、演算装置４５で計算されることにより、図２（Ｂ）に示されているように、ＺＸ軸座標面１６の飛翔体３０の位置座標Ａｙは（ｘ１，ｚ１）であり、速度Ｖｙは（ｕ１，ｗ１）となる。

Ｚ軸カメラ１４で撮像して画像処理装置１８で処理された画像データは、演算装置４５で計算されることにより、図２（Ｃ）に示されているように、ＸＹ軸座標面１７の飛翔体３０の位置座標Ａｚは（ｘ１，ｙ１）であり、速度Ｖｚは（ｕ１，ｖ１）となる。

以上のように、鳥３１の三次元の位置座標Ａ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と速度Ｖ（ｕ１，ｖ１，ｗ１）は、ＹＺ軸、ＺＸ軸、ＸＹ軸座標面１５，１６，１７で３組の二次元成分に分解することができる。つまり、二次元化による高速処理が可能となる。
これにより、ＹＺ軸、ＺＸ軸、ＸＹ軸座標面１５，１６，１７ではそれぞれ鳥３１の動きを判断装置４６により予想することができる。例えば、図２（Ａ）のＹＺ軸座標面１５の鳥３１は、位置座標Ａｘ（ｙ１，ｚ１）から速度Ｖｘ（ｖ１，ｗ１）の矢印の方向に飛んでいくことが予想される。したがって、この矢印方向を延長した点線は危険領域１１内を通過することが予想される。

図２（Ｂ）のＺＸ軸座標面１６の鳥３１は、位置座標Ａｙ（ｘ１，ｚ１）から速度Ｖｙ（ｕ１，ｗ１）の矢印の方向に飛んでいくことが予想される。したがって、この矢印方向を延長した点線は危険領域１１内を通過することが予想される。
また、図２（Ｃ）のＺＸ軸座標面１６の鳥３１は、位置座標Ａｚ（ｘ１，ｙ１）から速度Ｖｚ（ｕ１，ｖ１）の矢印の方向に飛んでいくことが予想される。したがって、この矢印方向を延長した点線は危険領域１１内を通過することが予想される。

判断装置４６では、３台のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸カメラ１２，１３，１４から見た鳥３１（位置座標Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ及び速度Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）が、図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示されているように、すべて危険領域１１内を通過すると予想される場合に、三次元的な意味で実際に危険領域１１内に進入すると予想判断する。すなわち、飛翔体３０は風力発電装置２０に衝突すると判断する。

その逆に、３台のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸カメラ１２，１３，１４から見た鳥３１が、ひとつでも危険領域１１を通過しない場合は、三次元的な意味で実際には危険領域１１内に進入しないと予想判断する。すなわち、飛翔体３０は風力発電装置２０に衝突しないと判断する。
また、前記制御装置４０では、判断装置４６により、上述したように鳥３１が危険領域１１内に進入すると予想判断したときに、前記鳥３１の衝突を防止すべく衝突防止処理の指令を衝突防止処理装置５０に与える指令部４７が備えられている。

なお、「衝突防止処理装置５０」とは、鳥３１などの飛翔体３０を追い出すための警報や風力発電装置２０の監視者に対する警報を発生する警報装置５１が該当する。あるいは、風力発電装置２０の運転を停止、あるいは回転停止ポジションにするブレード角度制御装置が該当する。あるいは、その他の形態の衝突防止処理装置であっても良い。

警報装置５１が鳥３１を追い出すための警報を発生する場合は、図３に示すように、複数の警報装置５１が危険領域１１の周囲に適宜間隔毎に設置されることが効果的である。また、警報としては鳥３１を追い出すために最適な威嚇音などが出されることが望ましい。鳥３１は警報により威嚇されるために方向転換するので、危険領域１１への進入を防止できる。

複数の鳥３１が飛んできた場合は、ＹＺ軸、ＺＸ軸、ＸＹ軸座標面１５，１６，１７上のそれぞれにおける少なくとも一つの像が、すべて危険領域１１に進入すると判断された場合に、風力発電装置２０に衝突すると安全サイドに予想判断して衝突防止処理装置５０に、例えば警報装置５１に対して警報を発するなどの衝突防止処理の指令を与える。

例えば、２羽の鳥３１Ａ，３１Ｂがいる場合は、各座標面１５，１６，１７上に、２つずつ像の位置が現れるが、２つのうち１つが、すべての座標面１５，１６，１７上において危険領域１１に進入する場合に警報が発せられる。したがって、鳥３１ＡのＸＹ座標面１７及びＹＺ座標面１５の像が危険領域１１に進入し、鳥３１ＢのＺＸ座標面１６の像が危険領域１１に進入した場合であっても警報が発せられることになる。この場合は、実際には、鳥３１Ａおよび鳥３１Ｂは風力発電装置２０に衝突する可能性が高くないのであるから、いわば誤りの判断になるが、このシステムとしては安全サイドに判断することにしているので、やむを得ないこととする。

以上のことから、測定対象の飛翔体３０が高速で飛行するために、従来のような三次元計測ではリアルタイム追跡が困難な場合でも、本実施形態の高速衝突判定処理システム１０により、高速で飛行する飛翔体３０に対してリアルタイム追跡を可能にし、風力発電装置２０へのバードストライク防止の確実性を高めることができる。

次に、本実施形態の高速衝突判定処理システム１０の応用例について説明する。その応用例としては基本的には危険領域１１をどのように設定するかという点にある。
図３を参照するに、この例では、危険領域１１の原点Ｏが、１台の風力発電装置２０のブレード２５の回転軸心とロータ２４を風向に追従させる図示しないヨーシステムの回転中心との交点に位置させている。したがって、球体状の危険領域１１の境界はブレード２５の回転直径より外側に位置しており、１台の風力発電装置２０の全体が危険領域１１内にある状態である。また、危険領域１１の下方はタワー２１を立設した地面にかかっているので、この場合の危険領域１１は純然たる球体ではない。したがって、危険領域１１の設定状態によっては、危険領域１１が半球形状となることもあるが、同じように適用できる。

また、３台のカメラ１２，１３，１４の設置箇所は、上記の危険領域１１の原点Ｏに対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の設定状態による。例えば、図５では１台の風力発電装置２０のブレード２５の回転中心を危険領域１１の原点Ｏとしている。この原点Ｏに対する３台のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸カメラ１２，１３，１４の監視方向が互いに直交するように配置するために、３台のカメラ１２，１３，１４の監視方向となるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸がいずれも地面と交叉するように設定することにより、３台のカメラ１２，１３，１４はそれぞれ地上に設置することが可能となる。
Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸は互いに直交していなくても，互いになす角度がわかっていれば，適切な補正処理により，適用可能である。
なお、３台のカメラ１２，１３，１４を最適な位置から遠方に設置する場合は、仰角等数値補正を行う必要がある。

３台のカメラは，すべて原点Ｏから等距離に設置される必要はなく，それぞれのカメラの撮影エリアの広さに応じて，例えば，２台を近く，１台を遠くに設置することが可能である。 ３台で撮影エリアが網羅されない場合，例えば，風車の陰などが存在する場合は，その領域を撮影するカメラを追加設置すればよい。
なお，カメラを追加設置しなくとも，既存のカメラの撮影で網羅されない領域は，危険領域に進入していると安全サイドに判定して，処理することも可能である。

図６を参照するに、他の応用例としては、複数台の風力発電装置２０からなるウインドウファーム２７に対しても適用できる。例えば、ウインドウファーム２７の周囲を複数の危険領域１１で囲むように設定することができる。複数の各危険領域１１における作用は上述した通りであり、各危険領域１１の情報を互いに共有して適切に高速衝突判定処理を行うことができる。

他の応用例としては、風力発電装置２０を設置した場所の地形によっては、鳥３１などの飛翔体３０が通過するルートが殆ど決まっている場合がある。この場合は、そのルートに危険領域１１を設定するだけでよい。

本願発明は、風力発電装置および飛来物衝突回避装置の製造業、風力発電装置または飛来物衝突回避装置の保守メンテナンス業、飛来物衝突回避システムのためのソフトウェア開発業などにおいて、利用可能性がある。

本実施形態の高速衝突判定処理システムを示す概略的な斜視図である。 （Ａ）はＸ軸カメラで撮像したときの鳥の動きを示すＹＺ軸座標面の画面で、（Ｂ）はＹ軸カメラで撮像したときの鳥の動きを示すＺＸ軸座標面の画面で、（Ｃ）はＺ軸カメラで撮像したときの鳥の動きを示すＸＹ軸座標面の画面である。 １台の風力発電装置が覆われるように危険領域を設けた正面図である。 制御装置のブロック構成図である。 本実施形態の高速衝突判定処理システムの応用例を示す概略的な斜視図である。 本実施形態の高速衝突判定処理システムの応用例を示す概略的な斜視図である。

符号の説明

１０ 高速衝突判定処理システム １１ 危険領域
１２ Ｘ軸カメラ（Ｘ軸撮像手段） １３ Ｙ軸カメラ（Ｙ軸撮像手段）
１４ Ｚ軸カメラ（Ｚ軸撮像手段） １５ ＹＺ軸座標面
１６ ＺＸ軸座標面 １７ ＸＹ軸座標面
１８ 画像処理装置
２０ 風力発電装置 ２１ タワー
２２ ナセル ２３ ハブ
２４ ロータ ２５ ブレード
２６ 風力発電運転制御装置 ２７ ウインドウファーム
３０ 飛翔体 ３１ 鳥
４０ 制御装置 ４１ ＣＰＵ
４２ 入力装置 ４３ 表示装置
４４ メモリ ４５ 演算装置
４６ 判断装置 ４７ 指令部
５０ 衝突防止処理装置 ５１ 警報装置

Claims (7)

1. 風力発電装置の周囲に予め設定したＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の三次元座標で表現される危険領域に対して、 その危険領域の外方から前記Ｘ軸方向に向けて前記危険領域を含むＹＺ軸座標面を連続撮像するＸ軸撮像手段と、
   前記危険領域の外方から前記Ｙ軸方向に向けて前記危険領域を含むＺＸ軸座標面を連続撮像するＹ軸撮像手段と、
   前記危険領域の外方から前記Ｚ軸方向に向けて前記危険領域を含むＸＹ軸座標面を連続撮像するＺ軸撮像手段と、
   前記各Ｘ軸撮像手段、Ｙ軸撮像手段およびＺ軸撮像手段で撮像した連続画像に基づいて、ＹＺ軸座標面、ＺＸ軸座標面およびＸＹ軸座標面における飛翔体の各速度ベクトルを演算する演算装置と、
   この演算装置で計算した飛翔体の各速度ベクトルに基づいて前記飛翔体が危険領域内に進入するか否かを予想判断する判断装置と、を備えた高速衝突判定処理システム。
2. 前記判断装置は、ＹＺ軸座標面、ＺＸ軸座標面およびＸＹ軸座標面における前記飛翔体の各速度ベクトルの全てが危険領域内に進入すると予想されるときは前記飛翔体が危険領域内に進入すると判断するとともに、
   それら速度ベクトルのひとつでも危険領域内に進入しないときは前記飛翔体が危険領域内に進入しないと判断することとした請求項１記載の高速衝突判定処理システム。
3. 前記判断装置により前記飛翔体が危険領域内に進入すると予想判断した場合には、前記飛翔体の衝突を防止すべく衝突防止処理の指令データを出力する指令データ出力手段を備えた請求項１または請求項２のいずれかに記載の高速衝突判定処理システム。
4. 前記指令データ出力手段は、鳥などの飛翔体を追い出すための警報を発生する警報装置または風力発電装置の運転を制御する風力発電運転制御装置に備えられた請求項１から請求項３のいずれかに記載の高速衝突判定処理システム。
5. 風力発電装置の周囲に予め設定したＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の三次元座標で表現される危険領域に対して、 その危険領域の外方から前記Ｘ軸方向に向けて前記危険領域を含むＹＺ軸座標面をＸ軸撮像手段に撮像させるＸ軸撮像手順と、
   前記危険領域の外方から前記Ｙ軸方向に向けて前記危険領域を含むＺＸ軸座標面をＹ軸撮像手段に撮像させるＹ軸撮像手順と、
   前記危険領域の外方から前記Ｚ軸方向に向けて前記危険領域を含むＸＹ軸座標面をＺ軸撮像手段に撮像させるＺ軸撮像手順と、
   前記各Ｘ軸撮像手段、Ｙ軸撮像手段およびＺ軸撮像手段で撮像した連続画像に基づいてＹＺ軸座標面、ＺＸ軸座標面およびＸＹ軸座標面の飛翔体の各速度ベクトルを演算する演算手順と、
   この演算手順にて計算した飛翔体の各速度ベクトルに基づいて前記飛翔体が危険領域内に進入するか否かを予想判断する判断手順と、をコンピュータに実行させることとしたコンピュータプログラム。
6. 前記の判断手順は、ＹＺ軸座標面、ＺＸ軸座標面およびＸＹ軸座標面における前記飛翔体の各速度ベクトルがすべて危険領域内に進入すると予想されるときは前記飛翔体が危険領域内に進入すると判断するとともに、
   それら速度ベクトルのひとつでも危険領域内に進入しないときは前記飛翔体が危険領域内に進入しないと判断することとした請求項５に記載のコンピュータプログラム。
7. 前記判断手順によって前記飛翔体が危険領域内に進入すると予想判断した場合には、前記飛翔体の衝突を防止すべく衝突防止処理の指令データを出力する指令データ出力手順を実行することとした請求項５または請求項６のいずれかに記載のコンピュータプログラム。

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