JP2019121178A - Monitoring device, monitoring target tracking control device for moving object, monitoring target tracking control program - Google Patents

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Abstract

To reduce a tracking difficulty and a tracking delay in a tracking control of a monitoring target, and continue monitoring of the monitoring target by a moving object.SOLUTION: In tracking of a moving object 10 after a target position is determined by a control law 1 and a control law 2, especially, a movement control of the moving object 10 that executes the following control rule based on a dynamic risk potential 28 is constructed. More specifically, in the risk potential monitoring control, for setting to follow the target position determined by a target position calculation for movement control according to the control law 1 or a target position calculation for movement control according to the control law 2, in a tracking control law, a position from a current time (k) to several steps ahead (k + N, N is a positive integer) based on a state space model of the moving object 10 is calculated, and based on a difference between the calculation result and the target position, an instruction value (control input) for moving the moving body 10 is obtained.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

本発明は、移動体を移動させて監視領域を監視する監視装置、監視対象の移動に対して移動体を追従させる移動体の監視対象追従制御装置、監視対象追従制御プログラムに関する。   The present invention relates to a monitoring device that moves a moving object to monitor a monitoring area, a monitoring object tracking control device of a moving object that causes the moving object to follow movement of the monitoring object, and a monitoring object tracking control program.

特許文献1には、監視対象に対して対処を行うのに適した位置まで飛行装置を移動制御する監視システムが記載されている。   Patent Document 1 describes a monitoring system that moves and controls a flight device to a position suitable for handling a monitoring target.

より詳しくは、監視システムは、上空から地上を監視する飛行装置と、センタ装置を少なくとも備える。センタ装置は、制御種別ごとに監視対象に対する俯仰角を記憶する記憶部と、制御種別を含む制御信号の入力があると、記憶部を参照して制御種別に対応する俯仰角に相当する目標位置を算出する目標算出部と、目標位置に飛行装置を移動させる飛行装置制御部と、を備えている。   More specifically, the monitoring system at least includes a flight device that monitors the ground from above and a center device. When the center apparatus stores a storage unit that stores the elevation angle with respect to the monitoring target for each control type, and the control signal including the control type is input, the storage unit refers to the target position corresponding to the elevation angle corresponding to the control type And a flight device control unit for moving the flight device to the target position.

しかし、この特許文献1では、複数の移動体を想定したロジックになっていない。また、移動体に対してきめ細かい軌道計画を施さなければならない。   However, in this patent document 1, it is not the logic which assumed a plurality of mobiles. In addition, it is necessary to make a detailed trajectory plan for the moving object.

さらに、特許文献1では、センタ装置による集中処理となっているため計算負荷が高く、規模が大きくなると現実的時間内に解を求めることができない。   Furthermore, in Patent Document 1, since the processing is performed centrally by the center apparatus, the calculation load is high, and when the scale becomes large, it is not possible to obtain a solution in a realistic time.

ここで、複数の移動体の集中管理せずに制御する技術として、ボロノイ領域を定義する分散管理技術がある。   Here, as a technology for controlling a plurality of mobile units without centralized management, there is a distributed management technology for defining a Voronoi region.

例えば、カメラを備えた複数の移動体を、予め定めた領域内に設定されたリスクポテンシャル(監視対象領域)に移動させ、当該リスクポテンシャルを監視する場合、予め定めた領域をボロノイ領域に分割し、分割した各領域をそれぞれの移動体の担当領域として設定することで、移動体同士の衝突回避が可能となる。   For example, when moving a plurality of mobile bodies equipped with a camera to a risk potential (monitoring target area) set in a predetermined area and monitoring the risk potential, the predetermined area is divided into Voronoi areas. By setting each of the divided areas as the area in charge of each mobile unit, collision between the mobile units can be avoided.

ボロノイ領域を定義した技術は、複数の移動体を想定した最適なロジックを提供することができる。また、各移動体に対してきめ細かい軌道計画を施す必要がなく、各移動体が近傍とコミュニケーションをとりながら、自律分散的に意思決定することができる。   The technology that defines the Voronoi region can provide optimal logic that assumes multiple mobiles. In addition, it is not necessary to perform detailed trajectory planning for each moving object, and each moving object can make decisions in an autonomous distributed manner while communicating with the neighborhood.

さらに、集中処理ではなく、分散処理であるため、計算負荷が小さく、規模の大きさに依存せず、現実的時間内で解を求めることができる。   Furthermore, since the processing is not centralized processing but distributed processing, the computational load is small, and it is possible to obtain a solution in a realistic time without depending on the size of the scale.

なお、移動体は、移動体間の垂直二等分線で囲まれたボロノイ領域内において、リスクポテンシャルの重心位置に移動することを繰り返し行うことになる。また、ボロノイ領域の定義は、時々刻々と変化し得るものである。   Note that the moving body repeatedly moves to the barycentric position of the risk potential in the Voronoi region surrounded by the vertical bisector between the moving bodies. Also, the definition of the Voronoi region can change from moment to moment.

さらに、本明細書において、リスクポテンシャルに対して、移動体が監視し得る監視領域の比率を「被覆率」という。被覆率は、そのままの比率(「監視領域の面積/リスクポテンシャルの面積」)でもよいし、百分率で表現してもよい(「監視領域の面積/リスクポテンシャルの面積」×100%)。ここで、センサの捕捉領域を監視領域とする。   Furthermore, in the present specification, the ratio of the monitoring area that the mobile can monitor to the risk potential is referred to as "coverage". The coverage may be a ratio as it is (“area of monitoring area / area of risk potential”) or may be expressed as a percentage (“area of monitoring area / area of risk potential” × 100%). Here, the capture area of the sensor is taken as a monitoring area.

また、参考として、非特許文献1には、移動センサ(移動体)が近傍の移動センサとの垂直二等分線で定義されるボロノイ図による領域分割を行い、自身の領域の重心へ自律分散的に移動することを繰り返す、基本的な動作が開示されている。   In addition, as a reference, Non-Patent Document 1 performs area division by Voronoi diagram defined by a perpendicular bisector with a movement sensor (moving body) with a movement sensor nearby, and autonomously disperses to the center of gravity of its own area. A basic operation that repeatedly moves is disclosed.

なお、非特許文献1の具体的な動作の概略は、本実施の形態と比較する参考例として後述する(図12参照)。   The outline of the specific operation of Non-Patent Document 1 will be described later as a reference example to be compared with the present embodiment (see FIG. 12).

特開2016−118996号公報JP, 2016-118996, A

J.Cortes,S.Martinez,T.Karatas,and F.Bullo, Coverage Control for Mobile Sensing Networks,IEEE Transactions on Robotics and Automation,20(2),pp.242-255,(2004)J. Cortes, S. Martinez, T. Karatas, and F. Bullo, Coverage Control for Mobile Sensing Networks, IEEE Transactions on Robotics and Automation, 20 (2), pp. 242-255, (2004)

しかしながら、従来のボロノイ領域を定義した自律分散制御では、それぞれの担当する領域でリスクポテンシャルを監視する移動体の移動速度が、当該リスクポテンシャルの移動速度よりも速ければよいが、逆の関係、すなわち、リスクポテンシャルの移動速度が、移動体の移動速度よりも速い場合、移動体の追従が困難となる場合がある。   However, in the conventional autonomous decentralized control in which the Voronoi region is defined, the moving speed of the moving object monitoring the risk potential in each area in charge may be faster than the moving speed of the risk potential, but the reverse relationship, namely When the moving speed of the risk potential is faster than the moving speed of the moving object, it may be difficult to follow the moving object.

また、リスクポテンシャルがボロノイ領域から退出したり、リスクポテンシャルがボロノイ領域に新たに進入したりすると、その時点から移動体がリスクポテンシャルに追従するため、追従が遅延する場合があった。   In addition, when the risk potential exits from the Voronoi region or the risk potential newly enters the Voronoi region, the moving object follows the risk potential from that point, and the following may be delayed.

本発明は上記事実を考慮し、監視対象の追従制御において、追従困難や追従の遅延を軽減し、移動体による監視対象の監視を継続させることができる監視装置、移動体の監視対象追従制御装置、監視対象追従制御プログラムを得ることが目的である。   In view of the above facts, the monitoring apparatus according to the present invention is a monitoring device capable of continuing monitoring of a monitoring target by a moving object by reducing difficulty in following and delay of following in tracking control of the monitoring object, monitoring target following control device of moving object The purpose is to obtain a monitoring target tracking control program.

本発明の監視装置は、移動する監視対象に関する情報を検出するセンサ部と、前記センサ部を移動させる移動機構部と、前記センサ部を移動させる目標位置を、現在から所定周期毎に所定ステップ先まで計算する計算手段と、前記センサ部の状態空間モデルにより、現在から所定周期毎に所定ステップ先のセンサ部の予測位置を予測する予測手段と、前記計算手段で計算した各ステップの目標位置と、前記予測手段で予測した各ステップの予測位置との誤差を評価する評価手段と、前記評価手段での評価結果に基づき、前記移動機構部を制御するための制御入力値を生成する生成手段と、前記生成手段で生成された制御入力値に基づいて、前記移動機構部を制御して、前記センサ部を前記監視対象の移動に追従するように移動しながら監視する制御手段と、を備えることを特徴としている。   The monitoring apparatus according to the present invention includes a sensor unit for detecting information on a monitoring target to be moved, a moving mechanism unit for moving the sensor unit, and a target position for moving the sensor unit, every predetermined cycle from the present. Calculation means for calculating up to, prediction means for predicting the predicted position of the sensor unit at a predetermined step ahead in each predetermined period from the present by the state space model of the sensor unit, target position of each step calculated by the calculation means An evaluation unit that evaluates an error from the predicted position of each step predicted by the prediction unit; and a generation unit that generates a control input value for controlling the moving mechanism unit based on the evaluation result of the evaluation unit. And controlling the movement mechanism unit based on the control input value generated by the generation unit, and monitoring while moving the sensor unit so as to follow the movement of the monitoring target. It is characterized in that it comprises a control means.

本発明によれば、制御手段では、移動機構部を制御して、センサ部を前記監視対象の移動に追従するように移動しながら監視する。   According to the present invention, the control means controls the moving mechanism unit to monitor the sensor unit while moving so as to follow the movement of the monitoring target.

このとき、計算手段は、センサ部を移動させる目標位置を、現在から所定周期毎に所定ステップ先まで計算する。   At this time, the calculation means calculates a target position to which the sensor unit is moved up to a predetermined step ahead of the present position every predetermined period.

また、予測手段は、センサ部の状態空間モデルにより、現在から所定周期毎に所定ステップ先のセンサ部の予測位置を予測する。   Further, the prediction means predicts the predicted position of the sensor unit at a predetermined step ahead in a predetermined cycle from the current time by the state space model of the sensor unit.

評価手段では、計算手段で計算した各ステップの目標位置と、予測手段で予測した各ステップの予測位置との誤差を評価する。この評価結果に基づき、前記移動機構部を制御するための制御入力値を生成し、生成された制御入力値に基づいて、前記移動機構部を制御して、前記センサ部を前記監視対象の移動に追従するように移動しながら監視する(生成手段、制御手段)。   The evaluation means evaluates an error between the target position of each step calculated by the calculation means and the predicted position of each step predicted by the prediction means. Based on the evaluation result, a control input value for controlling the moving mechanism unit is generated, and based on the generated control input value, the moving mechanism unit is controlled to move the sensor unit as the monitoring target. Monitoring while moving so as to follow (generation means, control means).

これにより、監視対象の追従制御において、例えば、センサ部の移動が監視対象の移動に追いつかなくても、先回りすることができる。   Thereby, in the follow-up control of the monitoring target, for example, even if the movement of the sensor unit can not catch up with the movement of the monitoring target, it is possible to go ahead.

本発明において、前記計算手段で計算した目標位置が、追従していた監視対象の監視領域からの退出、及び新たに追従すべき監視対象の監視領域への進入を含んで変化することを特徴としている。   In the present invention, the target position calculated by the calculation means is changed including leaving from the monitoring area of the monitoring target being followed and entering the monitoring area of the monitoring target to be newly followed. There is.

監視対象の退出や、進入があった時点で、自律分散による追従制御をリセットして実行する必要があったのに対して、本願発明のように状態空間モデルを用いて、所定ステップ先まで予測することで、予め監視対象の退出及び進入を予測して、先回りすることができる。このため、監視対象の退出及び進入の度にリセットして追従制御を実行するよりも追従制御のカバー率を高めることができる。   While it was necessary to reset and execute tracking control by autonomous distribution at the time of exit or entry of the monitoring target, prediction to a predetermined step ahead using the state space model as in the present invention By doing this, it is possible to predict in advance the exit and approach of the monitoring target and to advance ahead. Therefore, it is possible to increase the coverage rate of follow-up control rather than resetting at every exit and entry of the monitoring target and executing follow-up control.

本発明において、監視領域の監視対象数に対する、前記センサ部による監視対象の捕捉数の割合で示されるカバー率を演算することで、監視性能の履歴を記録する履歴記録手段をさらに有し、前記監視性能の履歴が、前記センサ部の状態空間モデルによる予測に反映させることを特徴としている。   The present invention further includes history recording means for recording a history of monitoring performance by calculating a coverage rate indicated by a ratio of the number of targets to be monitored by the sensor to the number of targets to be monitored in the monitoring area. It is characterized in that the history of monitoring performance is reflected on the prediction by the state space model of the sensor unit.

例えば、状態空間モデルによる予測の際の教師データとして利用することができ、目標位置と予測位置との誤差を軽減することができる。   For example, it can be used as teacher data at the time of prediction by a state space model, and the error between the target position and the predicted position can be reduced.

本発明の移動体の監視対象追従制御装置は、相互に干渉しない担当領域に配置されると共に、監視対象に関する情報を検出するセンサ部及び移動機構部をそれぞれ搭載した複数の移動体に用いられ、前記複数の移動体が互いに位置情報を送受信することで、衝突を回避しながら担当領域を変更するように移動させる移動体の監視対象追従制御装置であって、前記移動体を移動させる目標位置を現在から所定周期毎に所定ステップ先まで計算する計算手段と、前記移動体の状態空間モデルにより、現在から所定周期毎に所定ステップ先の移動体の予測位置を予測する予測手段と、前記計算手段で計算した各ステップの目標位置と、前記予測手段で予測した各ステップの予測位置との誤差を評価する評価手段と、前記評価手段での評価結果に基づき、前記移動機構部を制御するための制御入力値を生成する生成手段と、前記生成手段で生成された制御入力値に基づいて、前記移動体の移動を制御する移動制御手段と、を有している。   The monitoring target tracking control device for a mobile according to the present invention is used in a plurality of mobiles each having a sensor unit for detecting information related to the monitoring target and a moving mechanism unit, while being disposed in a responsible area not interfering with each other. The monitoring target tracking control device for a mobile unit, which moves the mobile unit so as to change the assigned area while avoiding collisions, by transmitting and receiving position information to each other, the target position for moving the mobile unit Calculation means for calculating up to a predetermined step ahead every predetermined cycle from the present, prediction means for predicting the predicted position of a moving body ahead of a predetermined step every predetermined cycle from the present by the state space model of the mobile body Evaluation means for evaluating an error between the target position of each step calculated in step and the predicted position of each step predicted by the prediction means, and based on the evaluation result of the evaluation means A generation unit configured to generate a control input value for controlling the movement mechanism unit; and a movement control unit configured to control movement of the movable body based on the control input value generated by the generation unit. ing.

本発明によれば、相互に干渉しない担当領域に配置されると共に、監視対象に関する情報を検出するセンサ部及び移動機構部をそれぞれ搭載した複数の移動体に用いられ、前記複数の移動体が互いに位置情報を送受信することで、衝突を回避しながら担当領域を変更するように移動させることを基本制御する。   According to the present invention, the plurality of mobile bodies are used in a plurality of mobile bodies that are respectively disposed in the handling areas that do not interfere with each other and that have the sensor unit and the moving mechanism unit that detect information related to the monitoring target. By transmitting and receiving the position information, basic control is made to move so as to change the assigned area while avoiding a collision.

この基本制御の下、計算手段は、移動体を移動させる目標位置を、現在から所定周期毎に所定ステップ先まで計算する。   Under this basic control, the calculation means calculates a target position for moving the moving body up to a predetermined step ahead of the current position every predetermined period.

また、予測手段は、移動体の状態空間モデルにより、現在から所定周期毎に所定ステップ先の移動体の予測位置を予測する。   Further, the prediction means predicts the predicted position of the moving object ahead of the present by a predetermined step every predetermined period from the current state according to the state space model of the moving object.

評価手段では、計算手段で計算した各ステップの目標位置と、予測手段で予測した各ステップの予測位置との誤差を評価する。この評価結果に基づき、前記移動機構部を制御するための制御入力値を生成し、生成された制御入力値に基づいて、前記移動機構部を制御して、前記移動体を前記監視対象の移動に追従するように移動しながら監視する(生成手段、制御手段)。   The evaluation means evaluates an error between the target position of each step calculated by the calculation means and the predicted position of each step predicted by the prediction means. Based on the evaluation result, a control input value for controlling the moving mechanism unit is generated, and the moving mechanism unit is controlled based on the generated control input value to move the movable body as the monitoring target Monitoring while moving so as to follow (generation means, control means).

これにより、監視対象の追従制御において、例えば、移動体の移動が監視対象の移動に追いつかなくても、先回りすることができる。   Thereby, in the follow-up control of the monitoring target, for example, even if the movement of the moving object can not catch up with the movement of the monitoring target, it can forward.

本発明において、前記計算手段で計算した目標位置が、追従していた監視対象の監視領域からの退出、及び新たに追従すべき監視対象の監視領域への進入を含んで変化することを特徴としている。   In the present invention, the target position calculated by the calculation means is changed including leaving from the monitoring area of the monitoring target being followed and entering the monitoring area of the monitoring target to be newly followed. There is.

監視対象の退出や、進入があった時点で、自律分散による追従制御をリセットして実行する必要があったのに対して、本願発明のように状態空間モデルを用いて、所定ステップ先まで予測することで、予め監視対象の退出及び進入を予測して、先回りすることができる。このため、監視対象の退出及び進入の度にリセットして追従制御を実行するよりも追従制御のカバー率を高めることができる。   While it was necessary to reset and execute tracking control by autonomous distribution at the time of exit or entry of the monitoring target, prediction to a predetermined step ahead using the state space model as in the present invention By doing this, it is possible to predict in advance the exit and approach of the monitoring target and to advance ahead. Therefore, it is possible to increase the coverage rate of follow-up control rather than resetting at every exit and entry of the monitoring target and executing follow-up control.

本発明において、監視領域の監視対象数に対する、前記移動体による監視対象の捕捉数の割合で示されるカバー率を演算することで、監視性能の履歴を記録する履歴記録手段をさらに有し、前記監視性能の履歴が、前記移動体の状態空間モデルによる予測に反映させることを特徴としている。   In the present invention, the present invention further comprises history recording means for recording a history of monitoring performance by calculating a coverage rate indicated by a ratio of the number of targets to be monitored by the mobile object to the number of targets to be monitored in the monitoring area. It is characterized in that the history of monitoring performance is reflected on the prediction by the state space model of the moving object.

例えば、状態空間モデルによる予測の際の教師データとして利用することができ、目標位置と予測位置との誤差を軽減することができる。   For example, it can be used as teacher data at the time of prediction by a state space model, and the error between the target position and the predicted position can be reduced.

本発明の監視対象追従制御プログラムは、コンピュータを、移動体の監視対象追従制御装置として動作させることを特徴とする。   A monitoring target tracking control program of the present invention is characterized in that the computer is operated as a monitoring target tracking control device of a mobile object.

以上説明した如く本発明では、監視対象の追従制御において、追従困難や追従の遅延を軽減し、移動体による監視対象の監視を継続させることができるという優れた効果を有する。   As described above, the present invention has an excellent effect of being able to reduce tracking difficulty and tracking delay in tracking control of the monitoring target and to continue monitoring of the monitoring target by the moving object.

本実施の形態に係る移動体の分散制御システムを示し、(A)は本実施の形態に適用される移動体を動作させるための制御系のブロック図、(B)は移動体が移動する領域の平面図である。The distributed control system of the mobile body which concerns on this Embodiment is shown, (A) is a block diagram of the control system for operating the mobile body applied to this Embodiment, (B) is the area | region where a mobile body moves. FIG. 本実施の形態に係るボロノイ分割された領域の平面図であり、(A)はリスクポテンシャル指定時、(B)は制御則1に基づく移動体の移動後を示す。It is a top view of the area | region divided into Voronoi which concerns on this Embodiment, (A) shows after movement of the mobile based on the control law 1 at the time of risk potential designation. 本実施の形態にかかる移動体とリスクポテンシャルとの相関関係を示す平面図であり、(A)は被覆率=1の場合、(B)は被覆無しの場合、(C)は1<被覆率の場合、(D)は0<被覆率<1の場合、(E)は領域内でのボロノイ領域を逸脱して移動可能な移動体を示す。FIG. 6 is a plan view showing the correlation between the mobile body according to the present embodiment and the risk potential, where (A) is for coverage = 1, (B) for no coverage, and (C) is 1 <coverage In the case of (D) in the case of 0 <coverage <1, (E) indicates a movable body which can move out of the Voronoi region in the region. リスクポテンシャルに重要度を設定した場合の優先度合いによる被覆率の変化を示すカバレッジ遷移図である。FIG. 7 is a coverage transition diagram showing a change in coverage according to the degree of priority when importance is set to the risk potential. 本実施の形態に係るボロノイ分割された領域の平面図であり、図2(B)の状態から制御則2に基づく移動体の移動後を示す。It is a top view of the area | region divided into Voronoi which concerns on this Embodiment, and shows the after the movement of the mobile body based on the control law 2 from the state of FIG. 2 (B). 本実施の形態に係る追従制御則における手順1の実行状況説明するための監視領域の平面図である。It is a top view of the surveillance field for explaining the execution situation of procedure 1 in the follow-up control rule concerning this embodiment. 本実施の形態に係る追従制御則における手順4の実行状況を説明するための監視領域の平面図である。It is a top view of the surveillance field for explaining the execution situation of procedure 4 in the follow-up control rule concerning this embodiment. 本実施の形態に係るリスクポテンシャル監視制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the risk potential monitoring control routine which concerns on this Embodiment. 図8のステップ104の制御則1による入力計算サブルーチン、及び、ステップ108の制御則1による入力計算サブルーチンの制御である追従形態選択制御ルーチンを示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a tracking form selection control routine which is control of an input calculation subroutine according to control rule 1 of step 104 of FIG. 8 and an input calculation subroutine according to control rule 1 of step 108. FIG. 本実施の形態の追従制御則に基づく、移動体によるリスクポテンシャルの追従の遷移状況を示す監視領域の平面図である。It is a top view of the surveillance field which shows the transition situation of the follow of risk potential by a mobile based on the follow-up control law of this embodiment. 比較例に基づく、移動体によるリスクポテンシャルの追従の遷移状況を示す監視領域の平面図である。It is a top view of the surveillance field which shows the transition situation of pursuit of risk potential by a mobile based on a comparative example. 参考例に基づく、移動体によるリスクポテンシャルの追従の遷移状況を示す監視領域の平面図である。It is a top view of the surveillance field which shows the transition situation of tracking of risk potential by a mobile based on a reference example. 本実施の形態、参考例、及び比較例の移動体がリスクポテンシャルを追従したときのカバー率を示す特性図である。It is a characteristic view showing the coverage when a mobile of this embodiment, a reference example, and a comparative example follows risk potential. リスクポテンシャルの予測挙動から、退出するリスクポテンシャルの追従を早期に中止し、新たに進入してくるリスクポテンシャルに先回りして追従する過程を詳細に示した監視領域の平面図である。It is the top view of the monitoring area | region which showed in detail the process which follows early on the risk potential which exited early from the prediction behavior of risk potential, and stops tracking of the risk potential which came out earlier.

図1は、本実施の形態に係る移動体の分散制御システムに適用される移動体10及び、移動体10が移動する領域12が示されている。図1(A)は、本実施の形態に適用される移動体10(図1(B)参照)を動作させるための制御系のブロック図である。また、図1(B)は、移動体10が移動する領域12の平面図である。領域12には、複数の移動体10が存在し、独立して移動可能となっている。   FIG. 1 shows a mobile unit 10 applied to the distributed control system of mobile units according to the present embodiment and an area 12 in which the mobile unit 10 moves. FIG. 1A is a block diagram of a control system for operating the moving body 10 (see FIG. 1B) applied to the present embodiment. Moreover, FIG. 1 (B) is a top view of the area | region 12 which the mobile body 10 moves. A plurality of mobile bodies 10 exist in the area 12 and can be moved independently.

図1(A)に示される如く、移動体10は、領域12の範囲内を無人で移動可能であり、当該移動を含む制御を実行するマイクロコンピュータを備えた制御装置14が搭載されている。   As shown in FIG. 1 (A), the mobile unit 10 can move unmannedly within the range of the area 12, and a control device 14 equipped with a microcomputer that executes control including the movement is mounted.

制御装置14のマイクロコンピュータは、CPU16A、RAM16B、ROM16C、入出力ポート(I/O)16D及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス16Eを有している。I/O16Dには、監視モジュール18、移動モジュール20、位置認識モジュール22及び通信モジュール24が接続されている。   The microcomputer of the control device 14 has a CPU 16A, a RAM 16B, a ROM 16C, an input / output port (I / O) 16D, and a bus 16E such as a data bus or control bus connecting these. The monitoring module 18, the movement module 20, the position recognition module 22, and the communication module 24 are connected to the I / O 16D.

制御装置14は、例えば、ROM16Cに予め記憶された移動体の分散制御プログラムをCPU16Aで起動させ、監視モジュール18、移動モジュール20、位置認識モジュール22及び通信モジュール24の動作を制御する。   For example, the control device 14 causes the CPU 16A to start the distributed control program of the moving object stored in advance in the ROM 16C, and controls the operations of the monitoring module 18, the moving module 20, the position recognition module 22, and the communication module 24.

(監視モジュール18)   (Monitoring module 18)

監視モジュール18に適用されるデバイスは、例えば、カメラが代表的であり、移動体10の位置から特定の監視範囲(視野)を撮像する。   The device applied to the monitoring module 18 is, for example, a camera, and images a specific monitoring range (field of view) from the position of the moving object 10.

なお、監視モジュール18は、カメラによる撮像に限定されず、電波(レーダー、レーザー、超音波等)照射等による地理上の特徴物(ランドマーク)の検出等であってもよい。   The monitoring module 18 is not limited to imaging by a camera, but may be detection of a geographical feature (land mark) by radio wave (radar, laser, ultrasonic wave, etc.) irradiation, etc.

(移動モジュール20)   (Moving module 20)

本実施の形態の移動体10は、飛行体(一例として、ドローン)であり、移動モジュール20に適用されるデバイスとして、独立した駆動源(モータ)で駆動する複数のプロペラを備えており、モータの駆動を制御することで、目的の方向に向けて飛行可能、かつ目的の位置空間で停止(ホバリング)可能である。   The mobile unit 10 according to the present embodiment is a flying object (as an example, a drone), and includes a plurality of propellers driven by independent drive sources (motors) as devices applied to the mobile module 20. By controlling the driving of the head, it is possible to fly in the direction of the target and to stop (hover) in the target position space.

なお、移動体10は、飛行体に限定されず、地上や水上を移動する移動モジュール20であってもよく、複数のデバイスを併用してもよい。さらに、広い概念では、固定配置された監視カメラの首振り動作機構を移動モジュール20と定義してもよい。   The moving body 10 is not limited to a flying body, and may be a moving module 20 moving on the ground or on the water, and a plurality of devices may be used in combination. Furthermore, in a broad concept, the swinging motion mechanism of the fixedly arranged surveillance camera may be defined as the moving module 20.

すなわち、監視モジュール18の監視範囲が変更可能であればよい。   That is, it is sufficient if the monitoring range of the monitoring module 18 can be changed.

(位置認識モジュール22)   (Position recognition module 22)

位置認識モジュール22は、自機の移動体10の位置を認識する機能であり、位置情報を得るために、デバイスとして、GPS、レーザー、レーダー、超音波、モーションキャプチャー、カメラ、無線通信、無線強度(距離情報)の少なくとも1つのセンサを備えている。   The position recognition module 22 is a function to recognize the position of the mobile unit 10 of its own aircraft, and as a device, GPS, laser, radar, ultrasound, motion capture, camera, wireless communication, wireless strength as a device to obtain position information At least one sensor of (distance information) is provided.

位置認識モジュール22は、センサで検出した結果(検出信号)に基づき、自機の移動体10の位置を三次元空間上の座標等によって認識する。   The position recognition module 22 recognizes the position of the mobile object 10 of the own machine by coordinates or the like in a three-dimensional space based on the detection result (detection signal) by the sensor.

なお、位置認識モジュール22は、自機の移動体10の位置の認識以外に、後述する通信モジュール24を介して他機の移動体10の位置情報を取得し、相互の距離を演算して複数の移動体10の相対位置関係を認識する。   In addition to the recognition of the position of the mobile object 10 of the own device, the position recognition module 22 acquires the position information of the mobile object 10 of another device via the communication module 24 described later, calculates the mutual distance, The relative positional relationship of the mobile unit 10 is recognized.

(通信モジュール24)   (Communication module 24)

通信モジュール24は、デバイスとして、無線通信装置を備える。無線通信は、移動体10間で通信する機能として、位置情報を送受信する位置情報送受信部と、指定された監視対象領域(「リスクポテンシャル」という場合がある)の監視度合い(「被覆率」という。詳細後述)に関する情報(被覆率情報)を送受信する被覆率送受信部と、監視対象領域の分担に関する調停情報を送受信する調停情報送受信部と、を備える。   The communication module 24 includes a wireless communication device as a device. The wireless communication is a function of communicating between the mobile units 10, including a position information transmitting / receiving unit for transmitting / receiving position information and a monitoring degree ("coverage") of a designated monitoring target area (sometimes referred to as "risk potential"). A coverage ratio transmission / reception unit that transmits / receives information (coverage information) related to details, which will be described later, and an arbitration information transmission / reception unit that transmits / receives arbitration information on sharing of the monitoring target area.

調停情報とは、移動体10がリスクポテンシャルへ移動するか否かの判定を行う情報であり、リスクポテンシャルの符号(正又は負)によって使い分ける。例えば、「正」と定義されたリスクポテンシャルは監視を必要とし、「負」と定義されたリスクポテンシャルは監視を不要とすることを示す。   The arbitration information is information for determining whether or not the mobile unit 10 moves to the risk potential, and is used properly depending on the sign (positive or negative) of the risk potential. For example, a risk potential defined as "positive" requires monitoring, and a risk potential defined as "negative" indicates that monitoring is not required.

また、通信モジュール24の無線通信は、監視モジュール18で監視した結果(例えば、カメラであれば撮像情報)を、監視を統括的に管理する基地局へ送信する監視情報送信部を備える。   In addition, the wireless communication of the communication module 24 includes a monitoring information transmission unit that transmits the result (for example, imaging information in the case of a camera) monitored by the monitoring module 18 to a base station that centrally manages monitoring.

各移動体10の制御装置14では、位置認識モジュール22からの位置情報に基づいて、図1(B)に示す領域12をボロノイ分割する。   The control device 14 of each mobile unit 10 divides the area 12 shown in FIG. 1 (B) into Voronoi based on the position information from the position recognition module 22.

ボロノイ分割とは、各ポイント(ここでは、移動体10の位置)の勢力圏を分析するものであり、移動体10までの距離が最短となる点の集合を1つのポリゴンで表したとき、それぞれをボロノイ領域という。例えば、図1(B)において、二次元平面におけるボロノイ分割では、ボロノイ分割の境界線は、移動体10を結ぶ線分の垂直二等分線(図1(B)の鎖線26)となり、鎖線26で区画された各ボロノイ領域(1)〜(n)には、必ず1機の移動体10が存在する。なお、変数nはボロノイ分割数であり、図1ではn=17である。   Voronoi division analyzes the sphere of influence of each point (here, the position of the mobile object 10), and when a set of points with the shortest distance to the mobile object 10 is represented by one polygon, Is called the Voronoi region. For example, in FIG. 1 (B), in Voronoi division in a two-dimensional plane, the boundary line of Voronoi division becomes a perpendicular bisector (line 26 of FIG. 1 (B)) of the line connecting moving body 10, In each of the Voronoi regions (1) to (n) partitioned by 26, there is always one mobile unit 10. The variable n is the Voronoi division number, and n = 17 in FIG.

本実施の形態では、領域12の範囲で、移動体10は相互に自由に移動しており、その都度、ボロノイ領域は変化することになる。図1(B)は、各移動体10が、点線の位置から実線の位置に移動したときのボロノイ領域となる。   In the present embodiment, the mobile object 10 freely moves relative to each other in the range of the region 12, and the Voronoi region changes each time. FIG. 1B shows a Voronoi region when each moving object 10 moves from the position of the dotted line to the position of the solid line.

また、本実施の形態では、図1(B)に示す領域12において、図2(A)に示すように、監視対象領域(リスクポテンシャル)28を指定する。   Further, in the present embodiment, in the area 12 shown in FIG. 1 (B), the monitoring target area (risk potential) 28 is designated as shown in FIG. 2 (A).

本実施の形態では、1単位のリスクポテンシャル28の面積は、1機の移動体10の監視モジュール18で監視し得る監視範囲の面積と同等としている。すなわち、矩形網状に図示されたリスクポテンシャル28の中心に1機の移動体10の中心が重なることで、1つのリスクポテンシャル28の全領域が監視範囲となる。   In the present embodiment, the area of the risk potential 28 of one unit is equal to the area of the monitoring range that can be monitored by the monitoring module 18 of one mobile unit 10. That is, when the center of one mobile object 10 overlaps the center of the risk potential 28 illustrated in a rectangular mesh, the entire area of one risk potential 28 becomes a monitoring range.

なお、リスクポテンシャル28の面積と監視範囲の面積とは必ずしも1:1である必要はない。   The area of the risk potential 28 and the area of the monitoring range do not necessarily have to be 1: 1.

図2(A)の各移動体10の位置は、図1(B)の位置と同一であり、各移動体10は、相互に位置情報を送受信しながら、自機の移動体10のボロノイ領域内でリスクポテンシャル28に向けて移動することになる。   The position of each mobile unit 10 in FIG. 2 (A) is the same as the position in FIG. 1 (B), and each mobile unit 10 transmits and receives position information to each other, while the Voronoi region of its own mobile unit 10 It will move towards the risk potential 28 within.

図2(B)は、図2(A)に対して各移動体10が移動した結果であり、ボロノイ領域を維持しながらリスクポテンシャル28に向けて移動する従来技術の制御である(制御則1)。   FIG. 2 (B) shows the result of movement of each mobile object 10 with respect to FIG. 2 (A), which is control of the prior art for moving toward the risk potential 28 while maintaining the Voronoi region (Control Law 1 ).

ここで、制御則1では、全てのリスクポテンシャル28を、移動体10の監視範囲とすることができない状況が発生する。   Here, in the control rule 1, a situation occurs in which all the risk potentials 28 can not be set as the monitoring range of the moving object 10.

すなわち、指定されたリスクポテンシャル28の監視度合いは、被覆率で表現することができる。被覆率は、移動体10の監視領域の面積/リスクポテンシャル28の面積」である。なお、百分率で表現してもよい(「移動体10の監視領域の面積/リスクポテンシャル28の面積」×100%)。   That is, the degree of monitoring of the designated risk potential 28 can be expressed by coverage. The coverage is the area of the monitoring area of the mobile object 10 / the area of the risk potential 28. It may be expressed as a percentage (“area of monitoring area of mobile object 10 / area of risk potential 28” × 100%).

制御則1に基づく、図2(B)では、被覆率が1未満(100%未満)のリスクポテンシャル28が存在していることがわかる。その一方で、リスクポテンシャル28が存在しないボロノイ領域では、移動体10が全く機能していない。   In FIG. 2 (B) based on Control Rule 1, it can be seen that there is a risk potential 28 with a coverage of less than 1 (less than 100%). On the other hand, in the Voronoi region where the risk potential 28 does not exist, the moving body 10 does not function at all.

すなわち、全ての移動体10の監視領域の面積が、指定されたリスクポテンシャル28の全面積よりも大きくても、制御則1に縛れた制御では、全てのリスクポテンシャル28を監視することができない。   That is, even if the area of the monitoring area of all the mobile objects 10 is larger than the total area of the designated risk potential 28, the control bound to the control law 1 can not monitor all the risk potential 28.

そこで、本実施の形態では、制御則1に加え、移動体10(の監視範囲)とリスクポテンシャル28との位置関係に基づいて、自機の移動体10のボロノイ領域を逸脱して、被覆率が不足(0<被覆率<1)しているリスクポテンシャル28に移動する制御(制御則2)を確立した。   Therefore, in the present embodiment, the coverage is deviated from the Voronoi region of the mobile unit 10 of the own machine based on the positional relationship between (the monitoring range of) the mobile unit 10 and the risk potential 28 in addition to Control Law 1. The control (control law 2) was established to move to the risk potential 28 in which there is a shortage (0 <coverage <1).

図3は、移動体10(の監視範囲)とリスクポテンシャル28との位置関係として考え得る状況を示している。   FIG. 3 shows a situation that can be considered as a positional relationship between (the monitoring range of) the mobile object 10 and the risk potential 28.

図3(A)は、単一のボロノイ領域内で、1区画のリスクポテンシャル28に1機の移動体10が対応した状況であり、1機の移動体10の監視範囲の面積がリスクポテンシャル28の面積と一致することになり、被覆率は1となり、理想的な関係である。   FIG. 3A shows a situation in which one mobile unit 10 corresponds to the risk potential 28 of one section in a single Voronoi region, and the area of the monitoring range of one mobile unit 10 is a risk potential 28. The coverage is 1 and is an ideal relationship.

図3(B)は、移動体10が担当するボロノイ領域にリスクポテンシャル28が存在しない場合であり、最も効率の悪い関係である(状況1)。   FIG. 3B shows the case where the risk potential 28 does not exist in the Voronoi region which the mobile object 10 is in charge of, and the relationship is the least efficient (Situation 1).

図3(C)は、2つのボロノイ領域に跨って指定された1区画のリスクポテンシャル28を、それぞれのボロノイ領域を担当する2機の移動体10で対応した場合であり、2機の移動体10の監視範囲の面積がリスクポテンシャル28の面積よりも広くなり、被覆率は1より大きく(2「=200%」)となり、移動体10の監視範囲が余剰となる関係である(状況2)。   FIG. 3C shows the case where two mobiles 10 in charge of respective Voronoi regions correspond to the risk potential 28 of one section designated across the two Voronoi regions, and two mobiles The area of the monitoring range of 10 is wider than the area of the risk potential 28, the coverage is larger than 1 (2 “= 200%”), and the monitoring range of the mobile object 10 is redundant (condition 2) .

一方、図3(D)は、単一のボロノイ領域内で、3区画のリスクポテンシャル28に1機の移動体10が対応した状況であり、被覆率が1未満(0.333・・・)であり、リスクポテンシャル28の監視として不十分な関係である。   On the other hand, FIG. 3D shows a situation in which one mobile unit 10 corresponds to the risk potential 28 of three sections in a single Voronoi region, and the coverage is less than 1 (0.333...) It is an insufficient relationship as a risk potential 28 monitor.

図3(A)の関係では、移動体10は現状況を維持することが好ましい。   In the relationship of FIG. 3A, it is preferable that the mobile unit 10 maintain the current situation.

図3(B)の関係(状況1)では、1機の移動体10の監視範囲が無駄となっている状況であり、言い換えれば、図3(B)の移動体10は、別のリスクポテンシャル28に割り当てることができる状況である。   In the relationship shown in FIG. 3B (Situation 1), the monitoring range of one mobile unit 10 is useless. In other words, the mobile unit 10 in FIG. 3B has another risk potential. It is a situation that can be assigned to 28.

図3(C)の関係(状況2)では、2機の移動体10がそれぞれ1/2の監視範囲を無駄にしている状況であり、言い換えれば、ボロノイ領域の縛りがなければ、図3(C)の2機の移動体10の内の1機の移動体10は、別のリスクポテンシャル28に割り当てることができる状況である。   In the relationship shown in FIG. 3C (Situation 2), two mobile units 10 waste a monitoring range of 1/2, respectively. In other words, if there is no binding in the Voronoi region, FIG. One mobile unit 10 out of the two mobile units 10 in C) is in a situation where it can be assigned to another risk potential 28.

一方、図3(D)の関係では、2区画のリスクポテンシャル28が監視できていない状況である。   On the other hand, in the relationship shown in FIG. 3D, the risk potential 28 of the two sections can not be monitored.

本実施の形態では、図3(B)及び図3(C)の状況(移動体の監視範囲が余剰となっている状況1及び状況2)と、図3(D)の状況(移動体10の監視範囲が不足している状況)とを認識し、ボロノイ領域の維持(制御則1)の制御を逸脱して、移動体10を移動させることを容認した制御則2を設定した(図3(E)参照)。   In the present embodiment, the situations shown in FIGS. 3B and 3C (Situations 1 and 2 where the monitoring range of the mobile is surplus) and the situations shown in FIG. 3D (mobile 10) 3), and set control law 2 that allows moving the mobile unit 10 out of the control of maintenance (control law 1) of the Voronoi region (see FIG. 3). See (E)).

また、本実施の形態では、リスクポテンシャル28に重要度の差がある場合、重要度に応じて移動体10の移動を制御するようにしている。   Further, in the present embodiment, when there is a difference in the degree of importance in the risk potential 28, the movement of the mobile object 10 is controlled in accordance with the degree of importance.

図4は、重要度に基づく移動体10の移動制御について示している。   FIG. 4 shows movement control of the mobile unit 10 based on the degree of importance.

重要度は、例えば、0を超える数値〜1以下の数値で表現され、1が最も重要度が高いものとし、図4では、重要度1のリスクポテンシャル28Aと、重要度0.5のリスクポテンシャル28Bが存在することを想定している。   The importance is expressed, for example, as a numerical value greater than 0 and 1 or less, with 1 being the most important, and in FIG. 4 a risk potential 28A of importance 1 and a risk potential of 0.5 It is assumed that 28B is present.

例えば、図4(A)に示される如く、第1の区画に重要度0.5のリスクポテンシャル28Bが存在し、移動体10がカバレッジ(監視)した場合、重要度からみると、移動体の監視面積は、50%の能力しか使っていないので、被覆率は、1/0.5=2となる。また、第2の区画に重要度1の2個のリスクポテンシャル28Aが存在し、一方のリスクポテンシャル28Aを、移動体10がカバレッジ(監視)した場合、重要度からみると移動体10の監視面積は、100%の能力を使っているので、被覆率は、1/(1+1)=0.5となる。   For example, as shown in FIG. 4A, when there is a risk potential 28B of importance 0.5 in the first section and the mobile unit 10 is in coverage (monitoring), in terms of importance, the risk Since the monitored area uses only 50% of the capacity, the coverage is 1 / 0.5 = 2. Also, when there are two risk potentials 28A of importance 1 in the second section and one risk potential 28A is covered (monitored) by the mobile unit 10, the monitoring area of the mobile unit 10 when viewed from the importance level Since the 100% capacity is used, the coverage is 1 / (1 + 1) = 0.5.

ここで、重要度を加味した被覆率の総合的な評価として、評価指標で表現する。評価指標は、数値が高いほど被覆率が向上する。   Here, it is expressed by an evaluation index as a comprehensive evaluation of the coverage in consideration of the importance. As the evaluation index is higher, the coverage is improved.

図4(A)における、2区画の評価指標は、0.5+1=1.5となる。   The evaluation index of 2 sections in FIG. 4A is 0.5 + 1 = 1.5.

一方、図4(B)に示される如く、第1の区画に重要度0.5のリスクポテンシャル28Bと重要度1のリスクポテンシャル28Aが存在し、リスクポテンシャル28Aを移動体10がカバレッジ(監視)した場合、被覆率は、1/(0.5+1)=0.67となる。また、第2の区画に重要度1のリスクポテンシャル28Aが存在し、移動体10がカバレッジ(監視)した場合、被覆率は、1/1=1となる。   On the other hand, as shown in FIG. 4B, the risk potential 28B of importance 0.5 and the risk potential 28A of importance 1 exist in the first section, and the mobile object 10 covers the risk potential 28A (monitoring) In this case, the coverage is 1 / (0.5 + 1) = 0.67. Further, when the risk potential 28A of importance 1 exists in the second section, and the mobile object 10 is covered (monitored), the coverage is 1/1 = 1.

図4(B)における、2区画の評価指標は、1+1=2となる。   The evaluation index of two sections in FIG. 4B is 1 + 1 = 2.

すなわち、重要度が高いリスクポテンシャル28を優先的にカバレッジした方が、全体の被覆率を向上することができる。   That is, if the risk potential 28 having high importance is preferentially covered, the overall coverage can be improved.

制御則2による移動体10の移動制御では、以下の条件が設定され、移動体10間の調停によって移動する移動体10が選定される。   In the movement control of the mobile unit 10 according to the control rule 2, the following conditions are set, and the mobile unit 10 to be moved is selected by arbitration between the mobile units 10.

(条件1) 各移動体10が、監視範囲が不足しているリスクポテンシャル28(「正」と定義)まで移動する移動軌跡上に、他機の移動体10が存在しないこと。   (Condition 1) The moving object 10 of another device does not exist on the movement trajectory in which each moving object 10 moves to the risk potential 28 (defined as “positive”) where the monitoring range is insufficient.

(条件2) 条件1が成立した移動体10が、他機の移動体10に対して、移動を宣言する。   (Condition 2) The mobile unit 10 satisfying the condition 1 declares the movement of the mobile unit 10 of another machine.

移動の宣言とは、「正」と定義されたリスクポテンシャル28を、「負」に書き替える。また、移動軌跡上も「負」に書き換える。これにより、最先に移動を宣言した移動体10にのみ、移動が許可され、複数の移動体10が単一のリスクポテンシャル28に向かい、衝突等が発生することを回避することができる。   In the declaration of movement, the risk potential 28 defined as "positive" is rewritten as "negative". In addition, the movement locus is also rewritten as "negative". As a result, movement is permitted only to the moving body 10 that has first declared movement, and the plurality of moving bodies 10 can be directed to the single risk potential 28 to avoid occurrence of a collision or the like.

図5は、上記制御則2の制御によって、図2(B)の状態から移動体10が移動した結果であり、全てのリスクポテンシャル28に対して、1:1の関係で移動体10の移動範囲が対応されることがわかる。   FIG. 5 shows the result of the movement of the mobile body 10 from the state of FIG. 2 (B) by the control of the control rule 2 and the movement of the mobile body 10 in a 1: 1 relationship with all the risk potentials 28. It can be seen that the range is supported.

ところで、図5は、リスクポテンシャル28が移動体10の移動前(図2(B)参照)に対して、位置が変化していない(移動していない)ことを前提としている。以下、移動していないリスクポテンシャル28を静的リスクポテンシャル28という。   By the way, FIG. 5 presupposes that the risk potential 28 does not change the position (it has not moved) before movement (refer FIG. 2 (B)) of the mobile body 10. As shown in FIG. Hereinafter, the risk potential 28 not moving is referred to as a static risk potential 28.

一方、リスクポテンシャル28は、移動する場合がある。例えば、人、バイク、車両等をリスクポテンシャル28とした場合、それぞれの移動速度で時々刻々と位置が変化することになる。このような、移動が可能なリスクポテンシャル28を、前記静的リスクポテンシャルに対して、「動的リスクポテンシャル28」と定義する。なお、本実施の形態では、静的リスクポテンシャル28、動的リスクポテンシャル28は、同じ監視対象領域であるという観点から、符号は同一とし、必要に応じて、「静的」、「動的」を区別するようにした。   On the other hand, the risk potential 28 may move. For example, when a person, a motorbike, a vehicle or the like is set as the risk potential 28, the position changes momentarily at each moving speed. Such a movable risk potential 28 is defined as "dynamic risk potential 28" with respect to the static risk potential. In the present embodiment, the static risk potential 28 and the dynamic risk potential 28 have the same sign from the viewpoint of being the same monitoring target area, and if necessary, “static” and “dynamic” To distinguish.

動的リスクポテンシャル28は、以下の2種類に分類することができる。   The dynamic risk potential 28 can be classified into the following two types.

(分類1) 動的リスクポテンシャル28は、移動体10の移動速度よりも、最高移動速度が遅い。   (Class 1) The dynamic risk potential 28 has a maximum moving velocity that is lower than the moving velocity of the moving object 10.

(分類2) 動的リスクポテンシャル28は、移動体10の移動速度よりも、最高移動速度が速い。   (Class 2) The dynamic risk potential 28 has a maximum moving velocity faster than the moving velocity of the moving object 10.

分類1の場合、動的リスクポテンシャル28の移動に対して、移動体10は常に追従が可能である(後述するカバー率が、理論上100%)。   In the case of classification 1, the moving body 10 can always follow the movement of the dynamic risk potential 28 (the coverage rate described later is 100% of theoretical).

一方、分類2の場合、動的リスクポテンシャル28の移動に対して、移動体10は追従できない状況が発生し得る(後述するカバー率が変動する「0〜100%」)。   On the other hand, in the case of classification 2, a situation where the mobile unit 10 can not follow the movement of the dynamic risk potential 28 may occur ("0 to 100%" in which the coverage rate described later changes).

そこで、本実施の形態では、前述した制御則1及び制御則2によって目標位置が確定した後の、移動体10の追従において、特に、動的リスクポテンシャル28を考慮した追従制御則に基づく追従を実行する移動体10の移動制御を構築した。言い換えれば、本実施の形態では、分類1と分類2を区別せず、かつ、動的リスクポテンシャル28と移動体10との速度差に関係なく、全てのリスクポテンシャルに対して追従制御則を実行する。   Therefore, in the present embodiment, in the following of the moving object 10 after the target position is determined by the control law 1 and the control law 2 described above, especially, the following based on the following control law in which the dynamic risk potential 28 is considered. The movement control of the mobile unit 10 to be executed was constructed. In other words, in the present embodiment, the tracking control rule is executed for all the risk potentials regardless of the speed difference between the dynamic risk potential 28 and the moving object 10 without distinguishing between Class 1 and Class 2 Do.

より具体的には、リスクポテンシャル監視制御において、制御則1による移動制御のための目標位置計算、又は制御則2による移動制御のための目標位置計算(後述する図8で詳細を説明)で確定した目標位置への追従設定のために、本実施の形態の追従制御則では、移動体10の状態空間モデルに基づき、現在時刻(k)から数ステップ先(k+N、Nは正の整数)までの位置を計算すると共に、この計算結果と目標位置との差分に基づき、移動体10を移動させるための指示値(制御入力)を求めるようにした。   More specifically, in risk potential monitoring control, it is determined by target position calculation for movement control according to control law 1 or target position calculation for movement control according to control law 2 (details will be described later with reference to FIG. 8) In accordance with the tracking control law of the present embodiment, the tracking control rule of the present embodiment is based on the state space model of the moving object 10 from the current time (k) to several steps ahead (k + N, N is a positive integer). The position of the vehicle is calculated, and an instruction value (control input) for moving the moving body 10 is obtained based on the difference between the calculation result and the target position.

以下に、追従制御則の詳細処理をその実行手順に従い説明する。   The detailed processing of the follow-up control rule will be described below in accordance with its execution procedure.

(手順1) 移動体10の目標位置の計算   (Step 1) Calculation of the target position of the mobile unit 10

リスクポテンシャル(静的及び動的を問わず)28の数ステップ先の予測位置と現在時刻の移動体10の配置から、制御則1又は制御則2を用いて、各移動体10の目標位置xを数ステップ先まで計算する。 From target position of mobile object 10 several steps ahead of risk potential (whether static or dynamic) 28 and current time, target position x of each mobile object 10 using control law 1 or control law 2 Calculate * to several steps ahead.

一例として、図6に示される領域12において、境界線(図6の鎖線26参照)により2つのボロノイ領域A、Bに区画されている。   As an example, in the region 12 shown in FIG. 6, the boundary line (see the dashed line 26 in FIG. 6) is divided into two Voronoi regions A and B.

それぞれのボロノイ領域A、Bにおいて、図6の矢印Cのように時系列に移動するリスクポテンシャル28を区別するために、それぞれリスクポテンシャル28の符号の末尾に(1)、(2)、及び(3)を付した。リスクポテンシャル28が、符号28(1)→28(2)→28(3)のように移動する場合に、移動体10がリスクポテンシャル28(1)、28(2)、及び28(3)に追従するための、それぞれの目標位置xを計算する。なお、図6では、目標位置xは、十字記号で示している。 In each of the Voronoi regions A and B, in order to distinguish the risk potentials 28 moving in time series as shown by the arrow C in FIG. 3) is attached. When the risk potential 28 moves as shown by 28 (1) → 28 (2) → 28 (3), the mobile object 10 moves to the risk potentials 28 (1), 28 (2), and 28 (3). Calculate each target position x * to follow. In FIG. 6, the target position x * is indicated by a cross symbol.

(手順2) 移動体10の位置の計算   (Step 2) Calculation of the position of the mobile object 10

後述の(手順3)で前回求めた数ステップ先までの制御入力と、移動体10の状態空間モデルとに基づき、現在時刻(ここでは、kとする)から、数ステップ先(ここでは、k+Nとする。Nは正の整数)までの位置を計算する(式(1)参照)。   Several steps ahead (here, k + N) from the current time (here, k) based on the control input up to several steps ahead obtained in the following (Procedure 3) and the state space model of the moving object 10 Let N be a position that is a positive integer) (see equation (1)).

以降の計算のため、式(2)を行列表記すると、以下の式(3)となる。   When the equation (2) is expressed in matrix for subsequent calculation, the following equation (3) is obtained.

(手順3) 制御入力の計算   (Step 3) Calculation of control input

前述の(手順1)で求めた目標位置と、前述の(手順2)で求めた移動体10の位置の差分(ここでは、誤差の二乗)を、数ステップ先まで積算した項と、制御入力に二乗を数ステップ先まで積算した項と、を重み付けし、評価関数Jとする。この評価関数Jの第1項が「0」であれば、誤差が「0」ということになり、リスクポテンシャル28に対する移動体10の追従が正確に行われていることを意味する。評価関数Jの第2項は、制御入力のエネルギーを最小化する項で、評価関数Jを最小化することは目標軌道からのずれを最小エネルギーで実施することに相当する。   A term obtained by integrating several steps ahead of the difference between the target position obtained in (Procedure 1) described above and the position of the moving object 10 obtained in (Procedure 2) described above, and the control input The term obtained by integrating the squares up to several steps ahead is weighted to be an evaluation function J. If the first term of the evaluation function J is “0”, the error is “0”, which means that the mobile object 10 accurately follows the risk potential 28. The second term of the evaluation function J is a term that minimizes the energy of the control input, and minimizing the evaluation function J corresponds to performing the deviation from the target trajectory with the minimum energy.

評価関数Jが最小となるように、前回求めた数ステップ先までの制御入力を修正することにより、数ステップ先までの制御入力を計算する。   The control input up to several steps ahead is calculated by correcting the control input up to several steps ahead obtained so as to minimize the evaluation function J.

(手順4) 監視性能の計算   (Step 4) Calculation of monitoring performance

複数の移動体10の監視性能として、カバー率Pcを式(6)で求める。   As the monitoring performance of the plurality of moving bodies 10, the coverage Pc is obtained by equation (6).

監視性能は、追従制御則に基づく追従制御自体に必須ではなく、結果であるが、例えば、以後の移動体10の状態空間モデルの計算に反映させることができるため、手順4として、監視性能の計算を実行することが好ましい。   The monitoring performance is not essential for the follow-up control itself based on the follow-up control rule, but is a result, for example, because it can be reflected in the calculation of the state space model of the moving object 10 later. It is preferred to carry out the calculation.

図7に示される監視する領域12を例にとると、領域12内のリスクポテンシャル28の総数が5、移動体10により捕捉中のリスクポテンシャル28の総数が3であるので、式6に代入すると、(3/5)×100=60%となる。   Taking the monitored area 12 shown in FIG. 7 as an example, since the total number of risk potentials 28 in the area 12 is 5 and the total number of risk potentials 28 being captured by the mobile object 10 is 3, , (3/5) × 100 = 60%.

本実施の形態における追従制御則による追従制御の特徴の1つとして、動的リスクポテンシャル28の出没(監視領域への進入及び退出)の対応を挙げることができる。   As one of the features of the follow-up control based on the follow-up control rule in the present embodiment, the correspondence of emergence (ingress and exit to the monitoring area) of the dynamic risk potential 28 can be mentioned.

すなわち、移動体10の移動軌跡が、動的リスクポテンシャル28の移動軌跡上から逸脱する場合があるが、例えば、予測位置(例えば、新たな監視領域に進入してくる動的リスクポテンシャル28)が重要である場合は、その途中の移動軌跡(これから、監視領域を退出する動的リスクポテンシャル28)を省略しても、当該予測位置での監視を優先する方が、監視の重要性を確保することができる。   That is, although the movement trajectory of the moving body 10 may deviate from the movement trajectory of the dynamic risk potential 28, for example, the predicted position (for example, the dynamic risk potential 28 entering a new monitoring area) is If it is important, even if the movement trajectory (dynamic risk potential 28 leaving the monitoring area from now on) is omitted, it is more important to prioritize monitoring at the predicted position. be able to.

以下に本実施の形態の作用を図8のフローチャートに従い説明する。   The operation of the present embodiment will be described below with reference to the flowchart of FIG.

図8は、本実施の形態に係るリスクポテンシャル監視制御ルーチンを示すフローチャートであり、主として、移動体10の移動制御に特化した流れを示している。   FIG. 8 is a flowchart showing a risk potential monitoring control routine according to the present embodiment, and mainly shows a flow specialized for movement control of the mobile object 10.

ステップ100では、自機の移動体10の情報を収集する。すなわち、領域12(図1(B)参照)での自機の位置情報を認識すると共に、他機の移動体10へ位置情報を送信する。   In step 100, information on the mobile unit 10 of its own is collected. That is, while recognizing the positional information on the own machine in the area 12 (see FIG. 1B), the positional information is transmitted to the moving object 10 of the other machine.

次のステップ102では、他機の移動体10(領域12に存在する自機以外の移動体10)の情報を収集する。すなわち、他機の位置情報を認識し、ステップ104へ移行する。   In the next step 102, information of the mobiles 10 of other aircraft (mobiles 10 other than the own aircraft present in the area 12) is collected. That is, the position information of the other device is recognized, and the process proceeds to step 104.

ステップ104では、制御則1による目標位置計算を実行する。すなわち、各移動体10のボロノイ領域を逐次設定すると共に、ボロノイ領域内にリスクポテンシャル28が存在する場合は、リスクポテンシャル28を被覆するように移動する制御を実行する。   In step 104, target position calculation according to control law 1 is performed. That is, the Voronoi region of each mobile object 10 is sequentially set, and when the risk potential 28 exists in the Voronoi region, control to move so as to cover the risk potential 28 is executed.

次のステップ106では、自機の移動体10の現状の状況を把握する。すなわち、自機の移動体のボロノイ領域内にリスクポテンシャル28が存在しない状況(状況1)、又は自機の移動体のボロノイ領域のリスクポテンシャル28が移動体の監視面積に比べて小さい(被覆率が1より大きい)状況(状況2)であるか、それ以外かを判断する   In the next step 106, the current situation of the mobile unit 10 of its own is grasped. In other words, the risk potential 28 does not exist in the Voronoi region of the mobile of the own aircraft (condition 1), or the risk potential 28 of the Voronoi region of the mobile of the own aircraft is smaller than the monitored area of the mobile (coverage To determine if is greater than 1) situation (situation 2) or otherwise

ステップ106で肯定判定、すなわち、状況1又は状況2であると判断された場合は、ステップ108へ移行して、制御則2による目標位置計算を実行する。すなわち、自機の移動体10のボロノイ領域外で、被覆率が1を下回る(被覆率<1)リスクポテンシャル28に向けて移動をするか否かを調停し、調停により決定した移動体10が自機のボロノイ領域を逸脱して、当該リスクポテンシャル28へ移動する制御を実行し、ステップ110へ移行する。   If it is determined in step 106 that a positive determination is made, that is, situation 1 or situation 2, then the process proceeds to step 108 where target position calculation according to control law 2 is performed. That is, the coverage rate falls below 1 (coverage <1) outside the Voronoi region of the mobile object 10 of its own aircraft, and whether or not to move toward the risk potential 28 is arbitrated, and the mobile object 10 determined by arbitration is Control is executed to move to the risk potential 28 out of the Voronoi region of the own machine, and the process proceeds to step 110.

また、ステップ106で否定判定された場合は、ステップ110へ移行する。   In addition, when a negative determination is made in step 106, the process proceeds to step 110.

ステップ110では、全てのリスクポテンシャル28の被覆が達成したか否かが判断され、肯定判定された場合は、このルーチンは終了する。また、ステップ110で否定判定された場合は、ステップ100へ戻り、上記工程を繰り返す。   At step 110, it is judged whether or not the covering of all the risk potentials 28 has been achieved, and if the positive judgment is made, this routine ends. Also, if a negative determination is made in step 110, the process returns to step 100 and the above steps are repeated.

なお、リスクポテンシャル28の総面積が、複数の移動体10が監視し得る総面積を上回っている場合は、移動体10が掛け持ちをして、時系列でリスクポテンシャル28の情報を得るようにしてもよい。   If the total area of the risk potential 28 exceeds the total area that can be monitored by a plurality of mobile units 10, the mobile unit 10 can hold and obtain information on the risk potential 28 in time series. It is also good.

本実施の形態によれば、複数の移動体10の領域12内での自由移動中の衝突回避を目的として、制御則1に基づきボロノイ領域を設定したことによる、リスクポテンシャル28の被覆率低下を是正するべく、制御則2として、被覆率の低いリスクポテンシャル28への移動を調停し(例えば、早い者勝ち)、ボロノイ領域を逸脱して移動させることで、リスクポテンシャル28の被覆率を向上することができる。   According to the present embodiment, the coverage of the risk potential 28 is reduced by setting the Voronoi region based on the control law 1 for the purpose of collision avoidance during free movement of the plurality of mobile bodies 10 in the region 12. In order to rectify, as the control law 2, the coverage to the risk potential 28 is improved by mediation (for example, first-come-first-served) movement to the risk potential 28 with low coverage and moving away from the Voronoi region be able to.

上記図8のリスクポテンシャル監視制御ルーチンにおいて、ステップ104で実行する制御則1による目標位置計算、及び、ステップ108で実行する制御則2による目標位置計算の何れにおいても、動的リスクポテンシャル28の移動が関与することになる。   In the risk potential monitoring control routine of FIG. 8 above, the movement of the dynamic risk potential 28 in either of the target position calculation according to control law 1 executed in step 104 and the target position calculation according to control law 2 executed in step 108 Will be involved.

そこで、図8のステップ104及びステップ108の実行に際し、追従のための追従制御則が実行される。   Therefore, at the time of execution of step 104 and step 108 of FIG. 8, the following control law for following is executed.

図9は、図8のステップ104の制御則1による目標位置計算サブルーチン、及び、ステップ108の制御則1による目標位置計算サブルーチンにおいて得たリスクポテンシャル28へ移動体10を移動させる(すなわち、追従させる)場合に、当該移動体10の移動のための指示値(制御入力)を得るリスクポテンシャル追従制御ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 9 moves (that is, follows) the moving object 10 to the risk potential 28 obtained in the target position calculation subroutine according to control rule 1 of step 104 of FIG. 8 and the target position calculation subroutine according to control rule 1 of step 108 ) Is a flowchart showing a risk potential tracking control routine for obtaining an instruction value (control input) for movement of the mobile object 10).

図9のステップ150では、自機の移動体10の情報を収集し、次いで、ステップ152で、他機の移動体10の情報を収集し、ステップ154へ移行する。   In step 150 of FIG. 9, information of the mobile unit 10 of its own device is collected, and then, in step 152, information of the mobile unit 10 of another device is collected, and the process proceeds to step 154.

ステップ154では、監視対象の予測情報を収集する。例えば、監視対象が車両であり、車両に搭載されたナビゲーションシステム等の情報を取得することで、将来の走行状況を把握することができる。監視対象の予測情報は、追従していた監視対象の監視領域からの退出、及び新たに追従すべき監視対象の監視領域への進入を含んで変化するものであってもよい。   At step 154, forecast information to be monitored is collected. For example, a target to be monitored is a vehicle, and by acquiring information such as a navigation system mounted on the vehicle, it is possible to grasp a future travel situation. The prediction information of the monitoring target may change including leaving from the monitoring area of the monitoring target which has been followed and entering the monitoring area of the monitoring target to be newly followed.

次のステップ156では、図8における移動制御の状態が、ボロノイ領域内かボロノイ領域外かを判断する。   In the next step 156, it is determined whether the state of movement control in FIG. 8 is within the Voronoi region or outside the Voronoi region.

ステップ156でボロノイ領域内であると判定された場合は、図9のサブルーチンは、図8のステップ104の制御則1の下で実行された制御であると判断し、ステップ158へ移行して制御則1による目標位置計算を行い、ステップ162へ移行する。   If it is determined in step 156 that it is within the Voronoi region, the subroutine of FIG. 9 determines that the control is performed under control rule 1 of step 104 of FIG. The target position is calculated according to rule 1, and the process proceeds to step 162.

また、ステップ156でボロノイ領域外であると判定された場合は、図9のサブルーチンが、図8のステップ108の制御則2の下で実行された制御であると判断し、ステップ160へ移行して制御則2による目標位置計算を行い、ステップ162へ移行する。   Further, if it is determined in step 156 that it is out of the Voronoi region, it is determined that the subroutine of FIG. 9 is the control executed under control rule 2 of step 108 of FIG. Then, the target position is calculated according to control law 2, and the process proceeds to step 162.

次のステップ162では、追従制御則が実行される。なお、追従制御則の処理手順は、前述した手順1〜手順4が実行される。   In the next step 162, the following control law is executed. In the processing procedure of the follow-up control rule, the above-described procedures 1 to 4 are executed.

ステップ164では、ステップ162の追従制御則の処理で決定した制御入力を実行し、図9のサブルーチンは終了する。   In step 164, the control input determined in the process of the tracking control rule in step 162 is executed, and the subroutine of FIG. 9 is ended.

図10は、本実施の形態の追従制御則に基づく、移動体10によるリスクポテンシャル28の追従の遷移状況を示す監視領域の平面図である。   FIG. 10 is a plan view of a monitoring area showing a transition state of tracking of the risk potential 28 by the moving object 10 based on the tracking control law of the present embodiment.

本実施の形態、すなわち、図10の追従の遷移状況と比較するため、図11には、比較例として、制御則1及び制御則2を併用した自律分散の基本動作に基づく追従の遷移状況を示した。すなわち、本実施の形態の追従制御則を実行しない追従の遷移状況である。   In order to compare with the present embodiment, that is, the transition state of the tracking in FIG. 10, the transition state of the tracking based on the basic operation of the autonomous distribution using the control law 1 and the control law 2 in combination is shown in FIG. Indicated. That is, it is the transition transition condition of the follow which does not execute the follow control rule of this embodiment.

また、図12には、参考例として、前述した非特許文献1に記載されているボロノイ領域による領域分割及び重心位置への自律分散の基本動作での追従の遷移状況を示した。   Further, FIG. 12 shows, as a reference example, a transition state of the follow in the basic operation of the area division by the Voronoi area described in Non-Patent Document 1 described above and the autonomous dispersion to the center of gravity position.

図10、図11、及び図12は、それぞれ同一の経過時間帯(t=0秒、1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、6秒、及び7秒)での遷移状況である。リスクポテンシャル28として、2個の動的リスクポテンシャル28(図10〜図12の矢印Dに沿って移動)と、3個の静的リスクポテンシャル28が存在し、5台の移動体10で追従する形態としている。また、1つの動的リスクポテンシャル28が矢印Dの先端まで到達し監視領域から退出するとき、矢印Dの始端から、新たな1つの動的リスクポテンシャル28が進入する時期が存在する。言い換えれば、監視領域内のリスクポテンシャル28の数は一定(5個)であるが、退出と進入とにより入れ替わるようにした。一例としては、監視領域が駐車場であり、出入口が別々に存在し、駐車場の出口から出る車両と、駐車場の入口から入る車両を想定している。   10, 11 and 12 show the transition states at the same elapsed time period (t = 0 seconds, 1 second, 2 seconds, 3 seconds, 4 seconds, 5 seconds, 6 seconds and 7 seconds), respectively. is there. As the risk potential 28, two dynamic risk potentials 28 (moving along arrow D in FIGS. 10 to 12) and three static risk potentials 28 exist, and are followed by five moving bodies 10. It is in the form. In addition, when one dynamic risk potential 28 reaches the tip of the arrow D and exits from the monitoring area, there is a time when a new one dynamic risk potential 28 enters from the beginning of the arrow D. In other words, although the number of risk potentials 28 in the monitoring area is constant (five), they are replaced by leaving and entering. As one example, it is assumed that the surveillance area is a parking lot, the entrance and exit exist separately, and the vehicle exiting from the exit of the parking lot and the vehicle entering from the entrance of the parking lot.

なお、図10〜図12において、遷移状況を分かり易くするために、1つのリスクポテンシャル28及び1台の移動体10に、代表として符号を付し、その他については符号の付与を省略した。   In FIGS. 10 to 12, in order to make the transition situation easy to understand, one risk potential 28 and one mobile unit 10 are given symbols as a representative, and the other symbols are omitted.

各図において、t=0秒は、移動開始前の状態であり、全て同一の状態である。   In each figure, t = 0 seconds is the state before the start of movement, and all are the same state.

(参考例)   (Reference example)

図12に示す参考例の場合、設定したボロノイ領域内のリスクポテンシャル28の重心位置に移動するため、リスクポテンシャル28を捕捉しない移動体10が存在する、或いは、同一のリスクポテンシャル28を複数の移動体10が追従するためである。このため、追従を開始してから7秒後までカバー率が100%、或いは100%に近い状態となることはなく、平均的には約60%を推移している(図13の一点鎖線参照)。   In the case of the reference example shown in FIG. 12, in order to move to the barycentric position of the risk potential 28 within the set Voronoi region, there is a moving object 10 that does not capture the risk potential 28 or multiple moves of the same risk potential 28 It is for the body 10 to follow. For this reason, the coverage does not reach 100% or 100% until 7 seconds after the start of the follow-up, and approximately 60% is maintained on average (see the dashed line in FIG. 13). ).

(比較例)   (Comparative example)

図11に示す比較例の場合、リスクポテンシャル28の存在しない領域内の移動体10が、自身のボロノイ領域外に移動するため、監視性能が参考例よりも向上しているが、リスクポテンシャル28がボロノイ領域外に出た後(例えば、t=4秒)、追従にしばらくの時間を要している。   In the case of the comparative example shown in FIG. 11, since the mobile object 10 in the region where the risk potential 28 does not exist moves out of its own Voronoi region, the monitoring performance is improved compared to the reference example. After leaving the Voronoi region (for example, t = 4 seconds), it takes a while to follow.

比較例では、ボロノイ領域を逸脱する機能により、追従の遅れはあるものの、カバー率が100%になる時期が存在し、現存のリスクポテンシャル28の増減が無い場合には、平均的なカバー率は、参考例に比べて高い状態で推移している(図13の点線参照)。   In the comparative example, although there is a delay in following due to the function of departing from the Voronoi region, there is a time when the coverage rate reaches 100%, and there is no increase or decrease in the existing risk potential 28, the average coverage rate is , It has been in a higher state compared to the reference example (see the dotted line in FIG. 13).

しかしながら、図11において、1つの動的リスクポテンシャル28が監視領域から退出し、かつ、新たな1つの動的リスクポテンシャル28が進入する時期では、カバー率が極端に低くなっている。これは、リスクポテンシャル28の入れ替わりの予測が足りないことを意味している。   However, in FIG. 11, the coverage rate is extremely low at the time when one dynamic risk potential 28 leaves the monitoring area and one new dynamic risk potential 28 enters. This means that the prediction of risk potential 28 replacement is insufficient.

(本実施の形態)   (Embodiment)

図10に示す本実施の形態では、将来の最適配置の予想により、リスクポテンシャル28が、現在のボロノイ領域を出た後(例えば、t=5〜7秒)の追従性が、比較例に対して向上している。その理由として、リスクポテンシャル28の予測挙動から、退出するリスクポテンシャル28の追従を早期に中止し、新たに進入してくるリスクポテンシャル28に先回りして追従する。   In the present embodiment shown in FIG. 10, the followability of the risk potential 28 (for example, t = 5 to 7 seconds) after leaving the current Voronoi region is predicted relative to the comparative example based on the prediction of the optimal arrangement in the future. Improved. As the reason, from the predicted behavior of the risk potential 28, the follow-up of the leaving risk potential 28 is stopped early, and the newly entered risk potential 28 is followed ahead.

すなわち、リスクポテンシャル28が矢印Dの終端に至る前に、新たなリスクポテンシャル28の進入を予測することで、当該進入してくるリスクポテンシャル28に対して先回りするため、カバー率が100%となる時間帯が、比較例よりも増加し、平均的なカバー率においても、比較例を上回ることができる(図13の実線参照)。   That is, by predicting the approach of the new risk potential 28 before the risk potential 28 reaches the end of the arrow D, the coverage rate becomes 100% because the new risk potential 28 comes forward. The time zone increases more than the comparative example, and the average coverage can also exceed the comparative example (see the solid line in FIG. 13).

(追従中止と先回り追従の詳細説明)   (Detailed explanation of follow-up cancellation and advance follow-up)

図14は、リスクポテンシャル28の予測挙動から、退出するリスクポテンシャル28の追従を早期に中止し、新たに進入してくるリスクポテンシャル28に先回りして追従する過程を詳細に示したものである。   FIG. 14 shows in detail the process of stopping the follow-up of the exiting risk potential 28 at an early stage from the predicted behavior of the risk potential 28 and preceding the newly entering risk potential 28 in advance.

この図14における矢印D1、D2は、図10に示す矢印Dと同一のリスクポテンシャル28(2個の動的リスクポテンシャル28)の挙動であり、時間t1、t2、t3、t4、t5、t6は、0.2周期の時系列で、t1が最も過去、t6が現在である。周期は、移動体10の遷移が分かりやすい周期としたものであり、限定されるものではない。   Arrows D1 and D2 in FIG. 14 indicate the behavior of the risk potential 28 (two dynamic risk potentials 28) identical to the arrow D shown in FIG. 10, and time t1, t2, t3, t4, t5 and t6 indicate , 0.2 cycle time series, t1 is the most past and t6 is the present. The period is a period in which the transition of the mobile unit 10 can be easily understood, and is not limited.

図14に示される如く、最も過去のリスクポテンシャル28は、t1の位置にあり、移動体10がこの位置のリスクポテンシャル28を、ほぼカバーしている。   As shown in FIG. 14, the most past risk potential 28 is at the position of t1, and the mobile body 10 substantially covers the risk potential 28 at this position.

次に、リスクポテンシャル28がt2の位置になると、当該リスクポテンシャル28が退出することを予測し、移動体10はこのリスクポテンシャル28の追従を中止する。   Next, when the risk potential 28 reaches the position of t2, it is predicted that the risk potential 28 will exit, and the mobile 10 stops following the risk potential 28.

移動体10は、t3の位置に新たに進入するリスクポテンシャル28を追従することになる。   The mobile unit 10 follows the risk potential 28 newly entering the position of t3.

このとき、矢印D1に沿って移動するリスクポテンシャル28を追従していた移動体10は、矢印D2に沿って移動するリスクポテンシャル28(新たに進入)を追従する。また、矢印D2に沿って移動するリスクポテンシャル28を追従していた移動体10は、矢印D1に沿って移動するリスクポテンシャル28(新たに進入)を追従する。   At this time, the moving body 10 that has been following the risk potential 28 moving along the arrow D1 follows the risk potential 28 (newly entered) moving along the arrow D2. In addition, the mobile unit 10 which has been following the risk potential 28 moving along the arrow D2 follows the risk potential 28 (newly entered) moving along the arrow D1.

それぞれの移動体10の追従は、3ステップ先を予測して、t6の位置に先回りして(ショートカットして)、当該t6の位置でリスクポテンシャル28を完全にカバーすることができる。   The tracking of each mobile object 10 can predict three steps ahead, and can cover the risk potential 28 completely at the position of t6 ahead of (short-cut) the position of t6.

10 移動体
12 領域
14 制御装置(計算手段、予測手段、評価手段、生成手段、制御手段)
16A CPU
16B RAM
16C ROM
16D 入出力ポート(I/O)
16E バス
18 監視モジュール(センサ部)
20 移動モジュール(移動機構部)
22 位置認識モジュール
24 通信モジュール
26 鎖線
28 動的リスクポテンシャル、静的リスクポテンシャル(監視対象)
(1)〜(n) ボロノイ領域(監視領域)
10 Mobile Body 12 Region 14 Control Device (Calculation Means, Prediction Means, Evaluation Means, Generation Means, Control Means)
16A CPU
16B RAM
16C ROM
16D input / output port (I / O)
16E bus 18 monitoring module (sensor section)
20 Movement module (movement mechanism part)
22 Position recognition module 24 Communication module 26 Dotted line 28 Dynamic risk potential, static risk potential (target of monitoring)
(1) to (n) Voronoi region (monitoring region)

Claims (7)

移動する監視対象に関する情報を検出するセンサ部と、
前記センサ部を移動させる移動機構部と、
前記センサ部を移動させる目標位置を、現在から所定周期毎に所定ステップ先まで計算する計算手段と、
前記センサ部の状態空間モデルにより、現在から所定周期毎に所定ステップ先のセンサ部の予測位置を予測する予測手段と、
前記計算手段で計算した各ステップの目標位置と、前記予測手段で予測した各ステップの予測位置との誤差を評価する評価手段と、
前記評価手段での評価結果に基づき、前記移動機構部を制御するための制御入力値を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された制御入力値に基づいて、前記移動機構部を制御して、前記センサ部を前記監視対象の移動に追従するように移動しながら監視する制御手段と、
を備えることを特徴とする監視装置。
A sensor unit that detects information on a moving monitoring target;
A moving mechanism unit for moving the sensor unit;
Calculating means for calculating a target position to which the sensor unit is to be moved to a predetermined step ahead every predetermined period from the present;
Prediction means for predicting a predicted position of the sensor unit at a predetermined step ahead in a predetermined cycle from the current time by the state space model of the sensor unit;
Evaluation means for evaluating an error between the target position of each step calculated by the calculation means and the predicted position of each step predicted by the prediction means;
Generation means for generating a control input value for controlling the moving mechanism based on the evaluation result of the evaluation means;
A control unit that controls the movement mechanism unit based on the control input value generated by the generation unit, and monitors the sensor unit while moving so as to follow the movement of the monitoring target;
A monitoring apparatus comprising:
前記計算手段で計算した目標位置が、追従していた監視対象の監視領域からの退出、及び新たに追従すべき監視対象の監視領域への進入を含んで変化することを特徴とする請求項1記載の監視装置。   The target position calculated by the calculation means is changed including leaving from the monitored area of the monitored object which has been followed and entering the monitored area of the monitored object to be newly followed. Description monitoring device. 監視領域の監視対象数に対する、前記センサ部による監視対象の捕捉数の割合で示されるカバー率を演算することで、監視性能の履歴を記録する履歴記録手段をさらに有し、
前記監視性能の履歴が、前記センサ部の状態空間モデルによる予測に反映させることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の監視装置。
The system further includes history recording means for recording a history of monitoring performance by calculating a coverage rate indicated by a ratio of the number of targets to be monitored by the sensor unit to the number of targets to be monitored in the monitoring area.
The monitoring device according to claim 1 or 2, wherein the history of the monitoring performance is reflected on the prediction by the state space model of the sensor unit.
相互に干渉しない担当領域に配置されると共に、監視対象に関する情報を検出するセンサ部及び移動機構部をそれぞれ搭載した複数の移動体に用いられ、前記複数の移動体が互いに位置情報を送受信することで、衝突を回避しながら担当領域を変更するように移動させる移動体の監視対象追従制御装置であって、
前記移動体を移動させる目標位置を現在から所定周期毎に所定ステップ先まで計算する計算手段と、
前記移動体の状態空間モデルにより、現在から所定周期毎に所定ステップ先の移動体の予測位置を予測する予測手段と、
前記計算手段で計算した各ステップの目標位置と、前記予測手段で予測した各ステップの予測位置との誤差を評価する評価手段と、
前記評価手段での評価結果に基づき、前記移動機構部を制御するための制御入力値を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された制御入力値に基づいて、前記移動体の移動を制御する移動制御手段と、
を有する移動体の監視対象追従制御装置。
It is used for a plurality of mobile units that are respectively disposed in the handling area that do not interfere with each other and that have a sensor unit and a moving mechanism unit that detect information related to the monitoring target, and the plurality of mobile units transmit and receive positional information to each other. A monitoring target tracking control apparatus for a moving object which is moved so as to change the responsible area while avoiding a collision,
Calculating means for calculating a target position to which the mobile unit is to be moved to a predetermined step ahead every predetermined period from the present;
Prediction means for predicting a predicted position of the moving object at a predetermined step ahead in a predetermined cycle from the present by the state space model of the moving object;
Evaluation means for evaluating an error between the target position of each step calculated by the calculation means and the predicted position of each step predicted by the prediction means;
Generation means for generating a control input value for controlling the moving mechanism based on the evaluation result of the evaluation means;
Movement control means for controlling movement of the moving body based on the control input value generated by the generation means;
A monitoring target tracking control device for a moving body having
前記計算手段で計算した目標位置が、追従していた監視対象の監視領域からの退出、及び新たに追従すべき監視対象の監視領域への進入を含んで変化することを特徴とする請求項4記載の移動体の監視対象追従制御装置。   The target position calculated by the calculation means is changed including leaving from the monitored area of the monitored object which has been followed and entering the monitored area of the monitored object to be newly followed. A monitoring target tracking control device for a moving object as described above. 監視領域の監視対象数に対する、前記移動体による監視対象の捕捉数の割合で示されるカバー率を演算することで、監視性能の履歴を記録する履歴記録手段をさらに有し、
前記監視性能の履歴が、前記移動体の状態空間モデルによる予測に反映させることを特徴とする請求項4又は請求項5記載の移動体の監視対象追従制御装置。
The system further comprises history recording means for recording a history of monitoring performance by calculating a coverage rate indicated by the ratio of the number of targets to be monitored by the mobile object to the number of targets to be monitored in the monitoring area.
The monitoring target tracking control system for a mobile according to claim 4 or 5, wherein the history of the monitoring performance is reflected on the prediction based on the state space model of the mobile.
コンピュータを、
請求項4〜請求項6の何れか1項記載の移動体の監視対象追従制御装置として動作させる監視対象追従制御プログラム。
Computer,
A monitoring target tracking control program operated as the monitoring target tracking control device for a mobile according to any one of claims 4 to 6.
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