JP2023519229A - 無人機及び第１の無人機が第２の無人機との衝突を回避する方法 - Google Patents

Abstract

第１の無人機（ＵＶ：Unmanned Vehicle）が第２のＵＶとの衝突を回避する方法が提供される。当該方法は、前記第１のＵＶの現在の移動計画及び前記第２のＵＶから受信される前記第２のＵＶの現在の移動計画に基づいて、前記第２のＵＶとの衝突が起こるかどうかを判定する。前記第２のＵＶとの衝突が起こると判定した場合、以下のステップのうち少なくとも１回のイテレーションを実行し、当該ステップは、ａ）前記第１のＵＶの候補移動計画を算出すると共に前記第２のＵＶから前記第２のＵＶの候補移動計画を受信すること、ｂ）第１の目的関数を用いて、前記第１のＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つと前記第２のＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つとの異なる組み合わせに関する第１の費用値を算出すること、ｃ）前記第２のＵＶから前記異なる組み合わせに関する第２の費用値を受信することであって、前記第２の費用値は、第２の目的関数を用いて前記第２のＵＶによって計算される、第２の費用値を受信すること、ｄ）前記異なる組み合わせに関する第３の費用値を算出するために、前記第１の費用値を前記第２の費用値に対して加算すること、及びｅ）前記異なる組み合わせのうち最良の前記第３の費用値を示す前記組み合わせに含まれる前記第１のＵＶの前記移動計画に前記第１のＵＶの前記現在の移動計画を更新することを含む。【選択図】図１及び図２

Description

本開示は、無人機（ＵＶ：Unmanned Vehicle）用の分散型移動計画に関する。特に、いくつかの例は、ＵＶと、第１のＵＶが第２のＵＶとの衝突を回避する方法とに関する。

同じ空中の空間を運航する無人航空機（ＵＡＶ：Unmanned Aerial Vehicle）等のＵＶには、少なくとも、機体及び積み荷の紛失を防ぐために衝突を回避する基礎的な技術が必要である。特に、危機的状況が差し迫る前の早期段階で危機的状況を回避していることが望ましい。

中央管理型の飛行計画では、無人交通管理（ＵＴＭ：Unmanned Traffic Management）サーバがＵＡＶと通信可能に接続され、これらのＵＡＶの飛行計画を管理する。しかし、或るＵＡＶが（例えば、ＵＴＭ又はサーバの不具合が原因で）ＵＴＭサーバと通信不可能になった場合、ＵＴＭサーバは、別のＵＡＶとの危機的状況を解決することができない。ＵＡＶがＵＴＭサーバと通信可能である状況であっても、ＵＴＭからの返答を待つことは、当該ＵＡＶが既に別のＵＡＶと非常に近い距離にある場合には最善の解決策とはならない。

米国特許出願公開第２０１９／３９１５９７号明細書

したがって、衝突を回避するために改善されたＵＶの管理・調整に対する要望が存在する場合がある。

係る要望は、独立請求項に従って装置及び方法によって満たされる。いくつかの有利な実施形態は、従属請求項の主題によって対処される。

第１の態様によれば、本開示は、第１のＵＶが第２のＵＶとの衝突を回避する方法を提供する。当該方法、前記第１のＵＶの現在の移動計画及び前記第２のＵＶから受信される前記第２のＵＶの現在の移動計画に基づいて、前記第２のＵＶとの衝突が起こるかどうかを判定する。前記第２のＵＶとの衝突が起こると判定した場合、以下のステップのうち少なくとも１回のイテレーションを実行し、
当該ステップは、
ａ）前記第１のＵＶの候補移動計画を算出し、前記第２のＵＶから前記第２のＵＶの候補移動計画を受信すること、
ｂ）第１の目的関数を用いて、前記第１のＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つと前記第２のＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つとの異なる組み合わせに関する第１の費用値を算出すること、
ｃ）前記第２のＵＶから前記異なる組み合わせに関する第２の費用値を受信することであって、前記第２の費用値は、第２の目的関数を用いて前記第２のＵＶによって計算される、第２の費用値を受信すること、
ｄ）前記異なる組み合わせに関する第３の費用値を算出するために、前記第１の費用値及び前記第２の費用値を組み合わせること、及び
ｅ）前記異なる組み合わせのうち最良の前記第３の費用値を示す前記組み合わせに含まれる前記第１のＵＶの前記移動計画に前記第１のＵＶの前記現在の移動計画を更新することを含む。

第２の態様によれば、本開示は、他のＵＶとの衝突を回避することが可能であるＵＶを提供する。当該ＵＶは、推進システムと、回路とを具備し、当該回路は、当該ＵＶの現在の移動計画及び前記他のＵＶから受信した前記他のＵＶの現在の移動計画に基づいて前記他のＵＶとの衝突が起こるかどうかを判定し、及び前記他のＵＶとの衝突が起こると判定した場合、以下のステップのうち少なくとも１回のイテレーションを実行するように構成され、当該ステップは、
ａ）当該ＵＶの候補移動計画を算出すると共に前記他のＵＶから前記他のＵＶの候補移動計画を受信すること、
ｂ）第１の目的関数を用いて、当該ＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つと前記他のＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つとの異なる組み合わせに関する第１の費用値を算出すること、
ｃ）前記他のＵＶから前記異なる組み合わせに関する第２の費用値を受信することであって、前記第２の費用値は、第２の目的関数を用いて前記他のＵＶによって計算される、第２の費用値を受信すること、
ｄ）前記異なる組み合わせに関する第３の費用値を算出するために、前記第１の費用値を前記第２の費用値に対して加算すること、及び
ｅ）前記異なる組み合わせのうち最良の前記第３の費用値を示す前記組み合わせに含まれる当該ＵＶの前記移動計画に当該ＵＶの前記現在の移動計画を更新することを含む。

本開示のいくつかの態様は、ＵＴＭサーバを必要とすることなく、関与するＵＶ同士が直接通信することで衝突を解決することができるため、ＵＶ用の分散型移動計画を実現することができる。

装置及び／又は方法のいくつかの例を、添付の図面を参照して例示としてのみ以下に説明する。

第１のＵＶが第２のＵＶとの衝突を回避する方法の一例のフローチャートである。 飛行計画の分散型交渉の一例のフローチャートである。 例示的な飛行状況を示す図である。 例示的な飛行状況を示す図である。 例示的な飛行状況を示す図である。 例示的な飛行状況を示す図である。 例示的な飛行状況を示す図である。 例示的な飛行状況を示す図である。 例示的な飛行状況を示す図である。

さらなる例は種々の変形例及び代替形態が可能であるが、そのいくつかの特定の例を図示しており、以下に詳細に説明する。しかし、当該詳細な説明は、さらなる例を、記載する特定の形態に限定するものではない。さらなる例は、本開示の範囲内の変形例、等価物、及び代替例を包含する。同一又は同様の参照符号は、図面の説明全体を通して、同様又は類似の要素を指している。これらの要素は、同一又は同様の機能を与えつつ、互いに同一の又は変形された形態で実現可能である。

或る１つの要素が別の要素に「接続（connected）」又は「接続（coupled）」されるものとして記載される場合、これらの要素は、直接接続される、又は１つ又は複数の介在要素を介して接続され得ることを理解されたい。２つの要素Ａ及びＢが「又は」で繋げられている場合、これは、別途明示的又は黙示的に定義されない限り、全てのあり得る組み合わせ、すなわち、Ａのみ、Ｂのみ、及びＡ及びＢを開示しているものと理解されたい。「Ａ及びＢのうち少なくとも１つ」又は「Ａ及び／又はＢ」は、同一の組み合わせに対する代替的な表現である。これは、２以上の要素の組み合わせに対しても同様である。

特定の例を説明するために本明細書で用いる術語は、さらなる例を限定することを意図するものではない。「a」、「an」及び「the」等の単数形が用いられる場合及び単一の要素の使用が明示的にも黙示的にも義務として定義されていない場合は常に、いくつかのさらなる例において複数の要素を用いて同一の機能を実施してもよい。同様に、或る1つの機能が後に複数の要素を用いて実施されるものとして説明される場合、いくつかのさらなる例において、単一の要素又は処理エンティティを用いて同一の機能を実施してもよい。また、「備える／有する（comprises）」、「備える／有する（comprising）」、「含む／有する（includes）」及び／又は「含む／有する（including）」という用語は、記載の特徴、整数、ステップ、操作、処理、動作、要素及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、操作、処理、動作、要素、構成要素及び／又はその任意の群の存在又は追加を除外するものではないことを理解されたい。

別途定義しない限り、全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本明細書において、当該技術分野における通常の意味で用いる。

図１は、第１のＵＶが第２のＵＶとの衝突を回避する方法１００のフローチャートを示す図である。第１のＵＶ及び第２のＵＶは、任意の種類の機体（車両）とすることができる。例えば、第１のＵＶ及び第２のＵＶは、ＵＡＶ（例えば、ドローン）、無人地上車両（ＵＧＶ：Unmanned Ground Vehicle）（例えば、自動運転車）又は無人水上車両（ＵＳＶ：Unmanned Surface Vehicle）（例えば、自動運航船）とすることができる。衝突は、当該ＵＶ同士の衝突又は近い距離でのすれ違い等、第１のＵＶ及び第２のＵＶ間の危機的状況である。当該ＵＶ同士の衝突は、ＵＶ（複数可）及び／又はこれらのＵＶによって運ばれる積み荷の紛失又は損傷を引き起こす可能性がある。係る危機的状況を早期段階で（すなわち、危機的状況が差し迫る前に）回避するために、方法１００を用いることができる。

方法１００は、第１のＵＶの現在の移動計画と、第２のＵＶから受信した第２のＵＶの現在の移動計画とに基づいて、第２のＵＶに対する第１のＵＶの衝突が起こるかどうか判定する（１０２）ことを含む。第１のＵＶの現在の移動計画は、第１のＵＶの移動のために確保された空間領域のタイムコースについての情報を含む。同様に、第２のＵＶの現在の移動計画は、第２のＵＶの移動のために確保された空間領域のタイムコースについての情報を含む。換言すると、ＵＶの移動計画は、区域（領域、エリア）内を運航する間に各ＵＶに対して排他的に確保される時間－空間領域を記述する。例えば、移動計画は、時間に対する３Ｄ（三次元）又は２Ｄ（二次元）位置（すなわち、軌道）及び、任意選択的に、各ＵＶに対して確保された周辺空間の形状及びサイズを含むことができる。周辺空間は、外的影響（例えば、風）、ＵＶの運航不確実性及び／又はＵＶのセンサ不確実性（例えば、位置センサ不確実性）を埋め合わせるように、例えば、ＵＶ範囲や、任意選択的に、積み荷範囲、またさらには、任意選択的な安全マージンをカバーすることができる。

第２のＵＶに対する第１のＵＶの衝突が起こるどうかを判定する（計算する）（１０２）ことは、例えば、第１のＵＶが第２のＵＶに衝突すること、又は第１のＵＶと第２のＵＶとが近い距離ですれ違うことが起こるかどうかを判定することを含むことができる。第１のＵＶ及び第２のＵＶの移動計画はそれぞれ、各ＵＶの移動に対して確保された空間領域のタイムコースについての情報を含むため、第１のＵＶ及び第２のＵＶ間の衝突状況を高精度に判定可能である。

第２のＵＶに対する衝突が起こらないと判定した場合、方法１００は、第１のＵＶの初期の現在の移動計画に基づいて第１のＵＶの移動の制御を続行する（１１４）ことを含む。例えば、第２のＵＶに対する衝突の尤度が所定の閾値レベル未満の場合、第１のＵＶの軌道及び第２のＵＶの軌道がＵＶ同士の衝突を示さない場合、又は第１のＵＶの軌道及び第２のＵＶの軌道が当該ＵＶ同士の少なくとも所定の距離をとるすれ違いを示す場合、第２のＵＶに対する衝突が起こらないと判定することができる。換言すると、第１のＵＶは、第２のＵＶに対する衝突が予期されない場合、第１のＵＶの初期の現在の移動計画に基づいて運航（進行）を続行する。

第２のＵＶに対する衝突が起こると判定した場合、方法１００は、第２のＵＶに対する衝突を回避するために、移動計画を適合させるための以下に説明するステップ１０４～１１２の少なくとも１回のイテレーションを実行することを含む。

方法１００は、第１のＵＶの候補移動計画を算出する（１０４）こと及び第２のＵＶから第２のＵＶの候補移動計画を受信することを含む。第１のＵＶの候補移動計画及び第２のＵＶの候補移動計画は、第１のＵＶ及び第２のＵＶ間の衝突を回避するために更新後の移動計画である。例えば、第１のＵＶの候補移動計画は、第１のＵＶの現在の移動計画又はステップ１０４～１１２の以前のイテレーションにおいて算出された１つ又は複数の候補移動計画に基づいて算出することができる。

また、方法１００は、第１の目的関数を用いて、現在の移動計画及び第１のＵＶの候補移動計画のうちの１つと現在の移動計画及び第２のＵＶの候補移動計画のうちの１つとの異なる組み合わせに関する第１の費用値を算出する（１０６）ことを含む。例えば、第１の費用値は、第１のＵＶの現在の移動計画と第２のＵＶの候補移動計画との組み合わせ、第１のＵＶの候補移動計画と第２のＵＶの現在の移動計画との組み合わせ、第１のＵＶの候補移動計画と第２のＵＶの候補移動計画との組み合わせ、第１のＵＶの現在の移動計画と第２のＵＶの現在の移動計画との組み合わせに関して算出することができる。

第１の目的関数は、現在の移動計画及び第１のＵＶの候補移動計画のうちの１つに従った際の第１のＵＶの費用を予期する関数であり、またさらには、第２のＵＶのあり得る移動計画を考慮する。

第１の目的関数は、これらの移動計画から生じ得る異なる費用を考慮するため、種々の項を含むことができる。例えば、第１の目的関数は、第１のＵＶのエネルギー消費量に関する費用の少なくとも１つの項、目的地への第１のＵＶの到着遅延に関する費用の少なくとも１つの項、第１のＵＶの紛失リスクに関する費用の少なくとも１つの項、第１のＵＶによって運ばれる積み荷の紛失リスクに関する費用の少なくとも１つの項及び／又は第１のＵＶの輸送の優先度に関連する少なくとも１つの項を含むことができる。他の例では、第１の目的関数は、より少ない、より多い又は異なる項を含むことができる。

第１の費用値を算出するために、第１の目的関数は、例えば、第１のＵＶにおいて利用可能なエネルギー残量、第１のＵＶ及び／又は第１のＵＶによって運ばれる積み荷の重量、第１のＵＶの目的地、第１のＵＶの能力、又は第１のＵＶの現在の構成等の第１のＵＶの１つ又は複数の特性を考慮する。換言すると、第１の目的関数は、第１のＵＶの視点から、移動計画の異なる組み合わせに関する費用を算出するためのものである。

方法１００は付加的に、第２のＵＶから異なる組み合わせに関する第２の費用値を受信する（１０８）ことを含む。第２の費用値は、第２の目的関数を用いて第２のＵＶによって計算される。第２の目的関数は、第１の目的関数について上述したのと同様に第２のＵＶの特性を考慮する。換言すると、第２の目的関数は、第２のＵＶの視点から、移動計画の異なる組み合わせに関する費用を算出するためのものである。

また、方法１００は、異なる組み合わせに関する第３の費用値を算出するために、第１の費用値及び第２の費用値を組み合わせることを含む。第１の費用値は第１のＵＶの視点に基づいて算出され、第２の費用値は第２のＵＶの視点に基づいて算出されるため、これらを第３の費用値に組み合わせることによって、両方のＵＶの視点が加味されるため、公平な方法で移動計画の異なる組み合わせを評価（評定）することができる。換言すると、関与するＵＶの両方の優先度、目的、能力等を考慮することができる。例えば、第１の費用値及び第２の費用値は、加算することができ、任意選択的に、可算前に重み付けすることができる。

方法１００は、異なる組み合わせのうち最良の第３の費用値を示す組み合わせに含まれる第１のＵＶの移動計画に第１のＵＶの現在の移動計画を更新する（１１２）ことを含む。つまり、第１のＵＶの現在の移動計画は、第１のＵＶの現在の移動計画及び最良の第３の費用値を示す組み合わせに含まれる第１のＵＶの候補移動計画のうちの１つに更新される。換言すると、第１のＵＶの現在の移動計画が、異なる組み合わせのうち最良の第３の費用値を示す組み合わせに含まれる場合、第１のＵＶの現在の移動計画はそのままとなる。また、第１のＵＶの候補移動計画が、異なる組み合わせのうち最良の第３の費用値を示す組み合わせに含まれる場合、第１のＵＶの現在の移動計画は当該候補移動計画に差し替えられる。これによって、第１のＵＶは、最低費用の移動計画を用いて、第２のＵＶに対する衝突を回避し、移動（進行）を続行することができる。

方法１００は、第１のＵＶ及び第２のＵＶ同士の衝突（例えば、衝突又は危機的状況）を回避させることができる。また、方法１００は、事前に、すなわち、危機的状況が起こる前に衝突を回避させることができる。方法１００は、関与するＵＶの両方の優先度、目的、能力等を考慮することによって、起こり得る第１のＵＶ及び第２のＵＶ間の衝突を解決することができる。また、方法１００は、起こり得る第１のＵＶ及び第２のＵＶ間の衝突を分散方式で解決することができる、すなわち、影響を受けるＵＶのみが関与し、付加的な地上の施設は必要とされない。

全体的な費用を最低限に抑えるため、方法１００は、任意選択的に、さらに、ステップ１０４～１１２の最近（最新）のイテレーションにおいて最良の第３の費用値を示す組み合わせの第３の費用値が所定の品質基準を満足するかどうかを判定することができる。換言すると、最新のイテレーションのステップ１１２において選択された移動計画の組み合わせに関する費用が既に十分に低いかどうかが判定される。最近のイテレーションにおいて最良の第３の費用値を示す組み合わせの第３の費用値が所定の品質基準を満足しない場合、方法１００は、上述のステップ１０４～１１２の別のイテレーションを実行することを含む。他方、最近のイテレーションにおいて最良の第３の費用値を示す組み合わせの第３の費用値が第１の所定の品質基準を満足する場合、方法１００は、最近のイテレーションにおいて算出された更新後の現在の移動計画に基づいて第１のＵＶの移動を制御することを含む。これによって、起こり得る第１のＵＶ及び第２のＵＶ間の衝突を解決するための総費用を、当該費用が十分低くなるまで繰り返し低減することができる。これによって、費用が高い移動計画を排除することができる。

第２のＵＶは、上述したステップ１０２～１１４と等価のステップを実行することができる。第２のＵＶに必要な情報を提供するために、方法１００は、任意選択的に、第１のＵＶの現在の移動計画を第２のＵＶに送信すること、第１のＵＶの候補移動計画を第２のＵＶに送信すること、及び異なる組み合わせに関する第１の費用値を第２のＵＶに送信することのうちの１つ又は複数を含むことができる。

方法１００を参照して、二機のＵＶ同士の衝突解決のための提案の技術のいくつかの基礎を上述した。以下、図２を参照して、第１のＵＶ及び第２のＵＶ間の衝突を解決するための方法２００のより詳細な例を説明する。図２の例では、第１のＵＶ及び第２のＵＶはＵＡＶであると想定する。しかし、方法２００は、ＵＧＶ又はＵＳＶ等、自律的に個別の移動計画に従う他の機体（車両）に同様に用いることができる。

図２の例では、特定の区域（エリア、領域）に突入する任意のＵＡＶが、例えば中継器を介して、当該領域内の他のＵＡＶと通信可能であると想定する。また、各ＵＡＶは、飛行中に変更され得る飛行計画に従うことができる。さらに、各ＵＡＶはいつでも有効な飛行計画を有すると想定する。概してＵＶ用の「移動計画」として上述したのと同様に、ＵＡＶの飛行計画は、当該領域内を運航（移動）中の各ＵＡＶに対して排他的に確保される各々の時間－空間領域を記述する。当該領域は、所定の地理上の領域である。例えば、飛行計画は、時間に対する３Ｄ位置（すなわち、軌道）及び、任意選択的に、各ＵＡＶに対して確保された周辺空間の形状及びサイズを含むことができる。周辺空間は、例えば、外的影響（例えば、風）、ＵＡＶの運航不確実性及び／又はＵＡＶのセンサ不確実性（例えば、位置センサ不確実性）を埋め合わせるためにＵＡＶ範囲や、任意選択的に、積み荷範囲、またさらには、任意選択的な安全マージンをカバーすることができる。

方法１００について上述したのと同様に、方法２００の個別のステップは、飛行中の第１のＵＡＶ及び第２のＵＡＶによって自律的に実行される。

両方のＵＡＶが区域の突入した後、これらの機体は、（例えば、ワイヤレスローカルエリアネットワーク、移動体通信ネットワーク、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の無線通信技術を介して）データのやり取り用の通信チャネルを確立する。

通信チャネルを確立した後、第１のＵＡＶは、ステップ２０２において自身の現在の飛行計画Ｐを第２のＵＡＶに送信する。第２のＵＡＶは、ステップ２０４において第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐを受信し、ステップ２０６において自身の現在の飛行計画Ｑを第１のＵＡＶに送信する。第１のＵＡＶは、ステップ２０８において第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑを受信する。

第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐ及び第２のＵＡＶの受信した現在の飛行計画Ｑに基づいて、第１のＵＡＶは、ステップ２１０において、第２のＵＡＶとの衝突が起こるかどうかを判定する。並行して、第２のＵＡＶは、ステップ２１２において、第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑ及び受信した第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐに基づいて第１のＵＡＶとの衝突が起きるかどうかを判定する。

第１のＵＡＶが、第２のＵＡＶとの衝突が起こらないと判定した場合、ステップ２５４において、自身の初期の現在の飛行計画Ｐに基づいて自身の飛行（移動）の制御を続行する。同様に、第２のＵＡＶが第１のＵＡＶとの衝突が起こらないと判定した場合、ステップ２５６において、自身の初期の現在の飛行計画Ｐに基づいて自身の飛行（移動）の制御を続行する。換言すると、第１のＵＡＶ及び第２のＵＡＶはそれぞれ、各々の当初の飛行計画に基づいて飛行を続行する。

第１のＵＡＶが、第２のＵＡＶとの衝突が起こると判定した場合、ステップ２１４において、自身の初期の現在の飛行計画Ｐを飛行計画Ｐ０として記憶し、ステップ２１６において、第１のＵＡＶの少なくとも１つの候補飛行計画Ｐ'を算出する（演算する、計算する）。例えば、第１のＵＡＶは自身の現在の飛行計画Ｐに基づいて当該候補飛行計画Ｐ'を算出することができる。

同様に、第２のＵＡＶが第１のＵＡＶとの衝突が起こると判定した場合、ステップ２１８において、自身の初期の現在の飛行計画Ｑを飛行計画Ｑ０として記憶し、ステップ２２０において、第２のＵＡＶの少なくとも１つの候補飛行計画Ｑ'を算出する（演算する、計算する）。例えば、第２のＵＡＶは、自身の現在の飛行計画Ｑに基づいて候補飛行計画Ｑ'を算出することができる。

換言すると、ステップ２１６及び２２０において、総費用を低減する可能性のある１つ又は複数の新しい飛行計画提案が算出される。

次いで、ステップ２２２～２２８において、候補飛行計画Ｐ'及びＱ'は、第１のＵＡＶ及び第２のＵＡＶ間でやり取りされる。ステップ２２２において、第１のＵＡＶは、自身の候補飛行計画Ｐ'を第２のＵＡＶに送信する。同様に、第２のＵＡＶは、ステップ２２４において自身の候補飛行計画Ｑ'を第１のＵＡＶに送信する。第１のＵＡＶは、ステップ２２６において第２のＵＡＶの候補飛行計画Ｑ'を受信し、第２のＵＡＶは、ステップ２２８において第１のＵＡＶの候補飛行計画Ｐ'を受信する。

ステップ２３０において、第１のＵＡＶは、第１の目的関数ｆ（ｐ，ｑ，Ｃ）を用いて、現在の飛行計画Ｐ及び第１のＵＡＶの候補飛行計画Ｐ'のうちの１つと第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑ及び候補飛行計画Ｑ'のうちの１つとの異なる組み合わせに関する第１の費用値を算出する。第１の目的関数の因数ｐは、現在の飛行計画Ｐ及び第１のＵＡＶの候補飛行計画Ｐ'のうちの１つを示す。第１の目的関数の因数ｑは、第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑ及び候補飛行計画Ｑ'のうちの１つを示す。第１の目的関数は、第１のＵＡＶの視点から、第１の費用値が飛行計画の異なる組み合わせに関する費用を示すように第１のＵＡＶの特性Ｃを考慮する。例えば、第１の費用値は、現在の飛行計画Ｐ及び第１のＵＡＶの候補飛行計画Ｐ'のうちの１つと第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑ及び候補飛行計画Ｑ'のうちの１つとの全てのあり得る組み合わせに関して算出することができる。

ステップ２３２において、第２のＵＡＶは同様に、第２の目的関数ｆ（ｐ，ｑ，Ｄ）を用いて、現在の飛行計画Ｐ及び第１のＵＡＶの候補飛行計画Ｐ'のうちの１つと第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑ及び候補飛行計画Ｑ'のうちの１つとの異なる組み合わせに関する第２の費用値を算出する。第１の目的関数ｆ（ｐ，ｑ，Ｃ）に対して、第２の目的関数ｆ（ｐ，ｑ，Ｄ）は、第２のＵＡＶの視点から、第２の費用値が飛行計画の異なる組み合わせに関する費用を示すように第１のＵＡＶの特性Ｃではなく、第２のＵＡＶの特性Ｄを考慮する。

ＵＡＶの特性Ｃ及びＤは、例えば、各ＵＡＶにおいて利用可能なエネルギー残量、各ＵＡＶ及び／又は各ＵＡＶによって運ばれる積み荷の重量、各ＵＡＶの目的地、各ＵＡＶの能力、及び各ＵＡＶの現在の構成のうちの１つ又は複数を含むことができる。いくつかの例では、より少ない、より多い又は異なる特性が考慮され得る。

目的関数ｆ（ｐ，ｑ，Ｃ）及びｆ（ｐ，ｑ，Ｄ）は、他のＵＡＶの特定の飛行計画ｑ，ｐを考慮しながら、特定の飛行計画ｐ，ｑに従う場合に各ＵＡＶにかかる費用を予測する。より正確には、目的関数ｆ（ｐ，ｑ，Ｃ）及びｆ（ｐ，ｑ，Ｄ）は、各ＵＡＶの視点から予測された費用を提供する。当該区域内の任意のＵＡＶが、公平な衝突解決に関する係る目的関数を評定することになる。

例えば、第１の目的関数ｆ（ｐ，ｑ，Ｃ）は、第１のＵＡＶのエネルギー消費量に関する費用の少なくとも１つの項、第１のＵＡＶの目的地への到着遅延に関する費用の少なくとも１つの項、第１のＵＡＶの紛失リスクに関する費用の少なくとも１つの項、第１のＵＡＶによって運ばれる積み荷の紛失リスクに関する費用の少なくとも１つの項、及びに第１のＵＡＶの輸送の優先度に関連する少なくとも１つの項のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの例では、より少ない、より多い又は異なる項を用いることができる。

いくつかの例では、第１の目的関数ｆ（ｐ，ｑ，Ｃ）は以下のように定義することができる。

式中、ｂは、第１のＵＡＶの輸送の優先度に関連する項を示し、ｕ１は、第１のＵＡＶのエネルギー消費量に関する費用の項を示し、ｕ２は、初期の現在の飛行計画において示される第１のＵＡＶの目的地への到着遅延に関する費用の項を示し、ｕ３は、第１のＵＡＶの紛失リスクに関する費用の項を示し、ｕ４は、第１のＵＡＶによって運ばれる積み荷の紛失リスクに関する費用の項を示す。

数式（１）に係る第１の目的関数ｆ（ｐ，ｑ，Ｃ）は、迂回に伴うエネルギー増加に関する費用、給油（給電）のための迂回又は中間着陸に伴う到着遅延延長に関する費用を考慮に入れることができる。同様に、第１のＵＡＶ及び／又は当該第１のＵＡＶの積み荷の紛失を考慮することができる。例えば、第１のＵＡＶ及び第１のＵＡＶによって運ばれる積み荷の紛失リスクに関する費用の項は、第１のＵＡＶ及び積み荷が飛行計画ｐ，ｑの特定の組み合わせに関して安全に目的地に到着する場合、ゼロを示すことができる。他方、第１のＵＡＶ及び第１のＵＡＶによって運ばれる積み荷の紛失リスクに関する費用の項は、第１のＵＡＶ及び積み荷が飛行計画ｐ，ｑの特定の組み合わせに対して第１のＵＡＶ及び第２のＵＡＶ間の衝突によって紛失される場合、非常に高い費用を示すことができる。第１のＵＡＶ及び第１のＵＡＶによって運ばれる積み荷の紛失リスクに関する費用の項は、飛行計画ｐ，ｑの特定の組み合わせに関して衝突以外の理由で（例えば、第１のＵＡＶのエネルギー不足のため）第１のＵＡＶ及び積み荷の紛失が起こり得る場合、同様に非常に高い費用を示すことができる。第１のＵＡＶ及び第１のＵＡＶによって運ばれる積み荷の紛失リスクに関する費用の項は、例えば、飛行計画ｐ，ｑの特定の組み合わせが、リスクのある状況（例えば、第１のＵＡＶ及び第２のＵＡＶの近距離でのすれ違い）を引き起こす場合、高い費用を示すことができる。第１のＵＡＶの輸送の優先度に関連する項は、第１のＵＡＶの輸送の重要性を考慮に入れることができる。例えば、第１のＵＡＶの輸送の優先度に関連する項は、「通常の輸送」の項とすることができ、急ぎの輸送又は緊急輸送の場合、高い値となり得る。

第２の目的関数ｆ（ｐ，ｑ，Ｄ）は、第２のＵＡＶに対する等価の又は類似の項を含むことができる。一般的に、因数ｐ，ｑ，Ｃ及びＤは信頼できるものとすべきである。

次いで、ステップ２３４～２４０において、第１の費用値及び第２の費用値は、第１のＵＡＶ及び第２のＵＡＶ間でやり取りされる。ステップ２３４において、第１のＵＡＶは、第１の費用値を第２のＵＡＶに送信する。同様に、第２のＵＡＶは、ステップ２３６において第２の費用値を第１のＵＡＶに送信する。第１のＵＡＶは、ステップ２３８において第２のＵＡＶの第２の費用値を受信し、第２のＵＡＶは、ステップ２４０において第１のＵＡＶの第１の費用値を受信する。

第１のＵＡＶは、異なる組み合わせに関する第３の費用値を算出するために、ステップ２４２において、算出した第１の費用値及び受信した第２の費用値を組み合わせる。第１の費用値及び第２の費用値を第３の費用値に組み合わせることによって、両方のＵＡＶのための総費用を算出することができる。例えば、第１の費用値及び第２の費用値は以下のように加算することができる。

ステップ２４４において、第２のＵＡＶは同様に、算出した第２の費用値及び受信した第１の費用値を第３の費用値に組み合わせる。

次いで、ステップ２４６において、第１のＵＡＶは、異なる組み合わせのうち最良の第３の費用値を示す飛行計画（ｐ，ｑ）の組み合わせ（例えば、最低費用を示す費用値）を算出する。また、第１のＵＡＶは、自身の現在の飛行計画Ｐを、異なる組み合わせのうち最良の第３の費用値を示す組み合わせ（ｐ，ｑ）に含まれる第１のＵＡＶの飛行計画ｐに更新する。例えば、第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐが、異なる組み合わせのうち最良の第３の費用値を示す組み合わせに含まれる場合、第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐはそのままとなる。他方、第１のＵＡＶの候補飛行計画Ｐ'が、異なる組み合わせのうち最良の第３の費用値を示す組み合わせに含まれる場合、第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐが候補飛行計画Ｐ'に更新される。また、異なる組み合わせのうち最良の第３の費用値を示す組み合わせ（ｐ，ｑ）に含まれる第２のＵＡＶの飛行計画ｑは、第１のＵＡＶによって、第２のＵＡＶの新しい飛行計画として記憶される。

次いで、第１のＵＡＶは、選択された組み合わせ（ｐ，ｑ）に関する総費用が十分に低いかどうかを確認する。したがって、ステップ２５０において、第１のＵＡＶは、当該イテレーションにおいて最良の第３の費用値を示す組み合わせの第３の費用値（ｐ，ｑ）が所定の品質基準を満足するかどうかを判定する。例えば、当該イテレーションにおいて最良の第３の費用値を示す組み合わせの第３の費用値（ｐ，ｑ）によって示される費用が所定の閾値未満である場合、当該判定を行うことができる。当該イテレーションにおいて最良の第３の費用値を示す組み合わせの第３の費用値が所定の品質基準を満足しない場合、すなわち、選択された組み合わせ（ｐ，ｑ）に関する総費用が高過ぎる場合、第１のＵＡＶは、ステップ２１６から始まるステップの別のイテレーションを実行する。当該イテレーションにおいて最良の第３の費用値を示す組み合わせの第３の費用値が第１の所定の品質基準を満足する場合、第１のＵＡＶは、ステップ２４６の当該イテレーションにおいて算出された更新後の現在の飛行計画Ｐに基づいてその飛行（移動）を制御する。

同様に、第２のＵＡＶは、ステップ２５２において、当該イテレーションにおいて最良の第３の費用値を示す組み合わせの第３の費用値（ｐ，ｑ）が所定の品質基準を満足するかどうかを判定する。当該イテレーションにおいて最良の第３の費用値を示す組み合わせの第３の費用値が所定の品質基準を満足しない場合、すなわち、選択された組み合わせ（ｐ，ｑ）に関する総費用が高過ぎる場合、第２のＵＡＶは、ステップ２２０から始まるステップの別のイテレーションを実行する。当該イテレーションにおいて最良の第３の費用値を示す組み合わせの第３の費用値が第１の所定の品質基準を満足する場合、第２のＵＡＶは、ステップ２４８の当該イテレーションにおいて算出された更新後の現在の飛行計画Ｑに基づいてその飛行（移動）を制御する。

図２から分かるように、第１及び第２のＵＡＶはそれぞれ、他のＵＡＶと通信し、更新後の飛行計画Ｐ，Ｑによって総費用が低減されると共に衝突が回避されるように、その飛行計画Ｐ，Ｑを協働して適合させる交渉方法を実施する。

以下では、ステップ２１６及び２２０において候補飛行計画Ｐ'及びＱ'をどのように取得することができるかについてのいくつかのさらなる詳細を挙げる。

第１のＵＡＶの候補飛行計画Ｐ'を算出するステップ２１６は、例えば、第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐに基づいて第１のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｐ"を生成することを含むことができる。同様に、第２のＵＡＶの候補飛行計画Ｑ'を算出するステップ２２０は、例えば、第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑに基づいて第２のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｑ"を生成することを含むことができる。

例えば、ＵＡＶの現在の飛行計画Ｐ及びＱが衝突を示す場合、第１のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｐ"を生成するステップ２１６は、第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐ及び第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑに基づいて第１のＵＡＶ及び第２のＵＡＶ同士の衝突地点を算出し、第１のＵＡＶが衝突地点に到達する前に停止するように第１のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｐ"を生成することを含むことができる。第２のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｑ"を生成することは、同様とすることができる。すなわち、第２のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｑ"は、第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐ及び第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑに基づいて第２のＵＡＶによって事前に算出された衝突地点に第２のＵＡＶが到達する前に停止するようなものとすることができる。

代替的に、第１のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｐ"を生成するは、第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐの１つ又は複数のパラメータを変更することを含むことができる。例えば、第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐの１つ又は複数のパラメータは、第１のＵＡＶの高度、第１のＵＡＶの速度及び／又は第１のＵＡＶの移動の軌道を含むことができる。他の例では、第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐのより少ない、より多い又は異なるパラメータを変更してもよい。例えば、第２のＵＡＶとの衝突を回避するために、第１のＵＡＶが起こり得る衝突地点に第２のＵＡＶより早く又は遅く到達するように、起こり得る衝突（例えば、衝突）地点に到達する前に第１のＵＡＶの速度を増減してもよい。代替的又は付加的に、第２のＵＡＶとの衝突を回避するために、第１のＵＡＶが起こり得る衝突地点より高い又は低い高度に到達するように、起こり得る衝突（例えば、衝突）地点に到達する前に第１のＵＡＶの高度（高さ）を増減してもよい。また、代替的に又は付加的に、第１のＵＡＶのコースは、第２のＵＡＶとの衝突を回避するために、第１のＵＡＶ及び第２のＵＡＶ間の最短距離が起こり得る衝突地点において増加するように、起こり得る衝突（例えば、衝突）地点に到達する前に変更してもよい。

同様に、第２のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｑ"を生成するは、第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑの１つ又は複数のパラメータを変更することを含むことができる。

ステップ２１６が一回のイテレーションｉ＞１で実行される場合、第１のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｐ"を生成することは、さらに、第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐを更新するステップ２１６の以前のイテレーションに用いられた第１のＵＡＶの１つ又は複数の飛行計画に基づくことができる。例えば、初期の現在の飛行計画Ｐ０と、第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐを更新するステップ２１６の最後のイテレーションｉ－１に用いられた第１のＵＡＶの飛行計画とを用いてイテレーションｉにおける候補飛行計画に関する提案Ｐ"を生成することができる。同様に、第２のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｑ"を生成することは、さらに、第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑを更新するステップ２２０の以前のイテレーションに用いられた第２のＵＡＶの１つ又は複数の飛行計画に基づくことができる。

第１のＵＡＶは、さらに、候補飛行計画及び第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑに関する自身の提案Ｐ"に関する第１の目的関数を用いて第４の費用値を算出することができる。換言すると、ｆ（Ｐ"，Ｑ，Ｃ）が計算され、記憶される。

付加的に、第１のＵＡＶは、候補飛行計画及び第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑに関する自身の提案Ｐ"に関する第２の目的関数を用いて、第５の費用値を推定することができる。換言すると、ｆ（Ｐ"，Ｑ，Ｄ）が推定され、記憶される。第５の費用値の推定（近似）のために、第２のＵＡＶの特性Ｄは、例えば、推定が正確になるように第２のＵＡＶから受信することができる。他の例では、第２のＵＡＶの特性は、以前のイテレーションに対して一定であると想定することができる。また、以前のイテレーションの結果を再利用してもよい（例えば、以前のイテレーションにおいて受信された第１のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐと第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑとの組み合わせに関する第２の費用値は、第１のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｐ"と第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑとの組み合わせ、すなわち、ｆ（Ｐ"，Ｑ，Ｄ）＝ｆ（Ｐ，Ｑ，Ｄ）に関する第５の費用値として想定することができる）。

第４及び第５の費用値は、第１のＵＡＶ及び第２のＵＡＶの視点から候補飛行計画及び第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｑに関する提案Ｐ"に関する費用を推定するものである。

第３の費用値について上述したのと同様に、第１のＵＡＶは、さらに、候補飛行計画に関する提案Ｐ"に関する総費用を推定するために、第４の費用値及び第５の費用値に基づいて第６の費用値を算出することができる。例えば、第４の費用値及び第５の費用値は、加算することができ、任意選択的に、可算前に重み付けすることができる。例えば、第４の費用値及び第５の費用値は、以下のように加算することができる。

第６の費用値が第２の所定の品質基準を満足する場合、第１のＵＡＶは、第１のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｐ"を第１のＵＡＶの候補飛行計画として用いる。第６の費用値が第２の所定の品質基準を満足しない場合、第１のＵＡＶは、第１のＵＡＶの候補飛行計画に関する別の提案を生成する。換言すると、提案Ｐ"は、第２の所定の品質基準を満足する場合、第１のＵＡＶの候補飛行計画として受け付けられる。例えば、第２の所定の品質基準は、第６の費用値が現在の第１のＵＡＶの飛行計画及び第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐに関する第３の費用値未満である（すなわち、ｆ（Ｐ"，Ｑ）＜ｆ（Ｐ，Ｑ））ようなものとすることができる。したがって、第１のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｐ"によって、総費用を第２のＵＡＶの現在の飛行計画Ｐよりも確実に少なくすることができる。

第２のＵＡＶは、第２のＵＡＶの候補飛行計画に関する提案Ｑ"を評価（評定）するための同等の処理を実行することができる。

以下、図３～９を参照して、提案の技術に係る二機のＵＡＶ３１０及び３２０間の例示的な衝突解決を説明する。図３は、初期の状況を示す図である。ＵＡＶ３１０及び３２０はそれぞれ、推進システム３１１、３２１（例えば、モータ駆動式ロータ）と、別のＵＡＶとの衝突を回避する提案の方法を実行するように構成される回路３１２、３２２とを具備する。回路３１２、３２２はそれぞれ、例えば、データ処理回路及び無線通信回路を具備することができる。例えば、処理回路は、単一の専用プロセッサ、単一の共用プロセッサ又は複数の個別のプロセッサとすることができ、これらのうちの一部又は全ては共用してもよい。また、処理回路は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）としてもよい。処理回路は任意選択的に、例えば、ソフトウェアを格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又は不揮発性メモリに接続されてもよい。

第１のＵＡＶ３１０は現在の飛行計画Ｐ＝Ｐ０に従い、第２のＵＡＶ３２０は現在の飛行計画Ｑ＝Ｑ０に従う。ＵＡＶ３１０及び３２０は、衝突が起こると判定する。特に、ＵＡＶ３１０及び３２０は、飛行計画Ｐ０及びＱ０に従う場合に衝突が起こると判定する。現在の飛行計画Ｐ０及びＱ０に従うための費用ｆ（Ｐ０，Ｑ０）は、衝突及び結果として生じる積み荷及びＵＡＶの紛失に起因して非常に高い。

ＵＡＶ３１０及び３２０は、衝突を回避するために、第１の候補飛行計画Ｐ１及びＱ１を算出する。第１の候補飛行計画Ｐ１及びＱ１を現在の飛行計画Ｐ０及びＱ０と共に図４に示す。第１の候補飛行計画Ｐ１に応じて、第１のＵＡＶ３１０は、姿勢を保ち、衝突地点に到達する前に安全な着陸場所に着陸する。これによって、第１のＵＡＶ３１０は、当該衝突を回避することができるが、自身の目的地に到着することはできなくなる。同様に、第２のＵＡＶ３２０は、第１の候補飛行計画Ｐ１に応じて、姿勢を保ち、衝突地点に到達する前に安全な着陸場所に着陸する。したがって、第２のＵＡＶ３２０も、当該衝突を回避することができるが、自身の目的地に到着することはできなくなる。

飛行計画Ｐ１及びＱ１に関する第３の費用値（すなわち、総費用）は高いが、初期の飛行計画Ｐ０及びＱ０に比べると低い。したがって、第１のＵＡＶ３１０及び第２のＵＡＶ３２０は、Ｐ１及びＱ１が新しい能動的な飛行計画Ｐ＝Ｐ１及びＱ＝Ｑ１となることに（一時的に）合意する。図５に示すように、第１のＵＡＶ３１０及び第２のＵＡＶ３２０は、合意した飛行計画Ｐ１及びＱ１に従う。いくつかの例では、ｆ（Ｐ０，Ｑ１）及びｆ（Ｐ１，Ｑ０）は、１回目のイテレーションにおいて衝突を迅速に回避する予防措置としてみなされない場合がある。

飛行計画Ｐ１及びＱ１に関する総費用が高いため、候補飛行計画を算出する新しいイテレーションが開始される。換言すると、第１のＵＡＶ３１０及び第２のＵＡＶ３２０は、飛行計画を洗練させ続ける。

図６は、ＵＡＶ３１０及び３２０が飛行計画Ｐ１及びＱ１に従う、２回目のイテレーションにおける飛行計画の生成を示す図である。第１のＵＡＶ３１０は、以前の飛行計画Ｐ０及びＰ１に基づいて第２の候補飛行計画Ｐ２を作成し、第２のＵＡＶ３２０は、以前の飛行計画Ｑ０及びＱ１に基づいて第２の候補飛行計画Ｑ２を作成する。第２の候補飛行計画Ｑ２によって、第２のＵＡＶ３２０は、一時的に当該衝突地点付近でより高い飛行レベル（高度）で飛行する。第１のＵＡＶ３１０の第２の候補飛行計画Ｐ２は実質的に第１のＵＡＶ３１０の当初の飛行計画Ｐ０に対応する。当初の飛行計画Ｐ０に対する相違点は、第２の候補飛行計画Ｐ２によって、第１のＵＡＶ３１０が衝突地点に到達する前に減速されることのみである。図６から分かるように、第２の候補飛行計画Ｐ２及びＱ２の場合、衝突は起こらない。第１のＵＡＶ３１０及び第２のＵＡＶ３２０は、飛行計画Ｐ２及びＱ２の組み合わせに関して各々の目的地に到着する。第１のＵＡＶ３１０は、第２のＵＡＶ３２０も同様だが、進行時間が延び、高さが増加したことに起因して、各々の目的地に少し遅れて到着し、少しだけ多くのエネルギーを要する。

飛行計画Ｐ２及びＱ２の組み合わせに関する総費用ｆ（Ｐ２，Ｑ２）は最低である。したがって、図７に示すように、Ｐ＝Ｐ２及びＱ＝Ｑ２は、第１のＵＡＶ３１０が飛行計画Ｐ＝Ｐ２に従い、第２のＵＡＶ３２０が飛行計画Ｑ＝Ｑ２に従うように新しい能動的な飛行計画として定義される。飛行計画Ｐ２及びＱ２の組み合わせの総費用はまだ十分に低いわけではないため、現在の飛行計画を更新するさらなるイテレーションが必要となる。

図８は、ＵＡＶ３１０及び３２０が飛行計画Ｐ２及びＱ２に従う、３回目のイテレーションの飛行計画の生成を示す図である。第１のＵＡＶ３１０は、以前の飛行計画Ｐ０，Ｐ１及びＰ２に基づいて第３の候補飛行計画Ｐ３を作成し、第２のＵＡＶ３２０は、以前の飛行計画Ｑ０，Ｑ１及びＱ２に基づいて第３の候補飛行計画Ｑ３を作成する。第３の候補飛行計画Ｑ３は、当初の飛行計画Ｑ０と同一である。第１のＵＡＶ３１０の第３の候補飛行計画Ｐ３は、実質的に第１のＵＡＶ３１０の現在の飛行計画Ｐ２に対応する。換言すると、第３の候補飛行計画Ｐ３によって、第１のＵＡＶ３１０が衝突地点に到達する前に減速される。図６から分かるように、第２のＵＡＶ３２０が、第１のＵＡＶ３１０が衝突地点に到達する前に当該衝突地点を通過することができるように第１のＵＡＶ３１０が衝突地点に到達する前に減速するため、第３の候補飛行計画Ｐ３及びＱ３の場合、衝突は起こらない。

第１のＵＡＶ３１０及び第２のＵＡＶ３２０は、飛行計画Ｐ３及びＱ３の組み合わせに関して各々の目的地に到着する。第１のＵＡＶ３１０だけが少し遅れて自身の目的地に到着する。飛行計画Ｐ３及びＱ３の組み合わせに関する総費用ｆ（Ｐ３，Ｑ３）は最低である。したがって、図９に示すように、Ｐ＝Ｐ３及びＱ＝Ｑ３＝Ｑ０は、第１のＵＡＶ３１０が飛行計画Ｐ＝Ｐ３に従い、第２のＵＡＶ３２０が飛行計画Ｑ＝Ｑ３＝Ｑ０に従うように、新しい能動的な飛行計画として定義される。飛行計画Ｐ３及びＱ３の組み合わせに関する総費用は十分に低いため、現在の飛行計画を更新するさらなるイテレーションが必要となる。当該衝突は解決される。新しい飛行計画Ｐ３及びＱ３は、当初の衝突が起きる飛行計画Ｐ０及びＱ０と比較してわずかな追加の費用だけで済む。

目的関数ｆ（ｐ，ｑ，Ｃ）及びｆ（ｐ，ｑ，Ｄ）は、費用が非常に高く、ＵＡＶの紛失を引き起こす飛行計画を評価することができる。費用を削減することによって、衝突を引き起こす飛行計画を回避することができる。目的関数は、将来起こる他のＵＡＶとの危機的状況全てにペナルティを与えるように定義することができる。したがって、衝突を早期に検出し、タイミングよく解決することができる。目的関数は、特定の飛行計画の不利点をよく説明するようにモデリングさせることができる。上記例は、優先度、エネルギー消費量及び到着遅延に関する費用を含む。提案の交渉方法は、総費用を繰り返し削減するように設計される。費用を増加させるような飛行計画は排除される。交渉は、二機の関与するＵＡＶによって実行され、中央施設を必要としない。したがって、分散化されたものである。

上述したように、図２～９と併せて上述した技術は、飛行計画に従うＵＡＶに限定されない。本技術は、ＵＧＶ又はＵＳＶ等、自律的に各々の移動計画に従う他の機体（車両）に同様に用いることができる。

以下の例は、さらなる実施形態に属する。
（１） 第１のＵＶが第２のＵＶとの衝突を回避する方法であって、
前記第１のＵＶの現在の移動計画及び前記第２のＵＶから受信される前記第２のＵＶの現在の移動計画に基づいて、前記第２のＵＶとの衝突が起こるかどうかを判定し、
前記第２のＵＶとの衝突が起こると判定した場合、以下のステップのうち少なくとも１回のイテレーションを実行し、
当該ステップは、
ａ）前記第１のＵＶの候補移動計画を算出し、前記第２のＵＶから前記第２のＵＶの候補移動計画を受信すること、
ｂ）第１の目的関数を用いて、前記第１のＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つと前記第２のＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つとの異なる組み合わせに関する第１の費用値を算出すること、
ｃ）前記第２のＵＶから前記異なる組み合わせに関する第２の費用値を受信することであって、前記第２の費用値は、第２の目的関数を用いて前記第２のＵＶによって計算される、第２の費用値を受信すること、
ｄ）前記異なる組み合わせに関する第３の費用値を算出するために、前記第１の費用値及び前記第２の費用値を組み合わせること、及び
ｅ）前記異なる組み合わせのうち最良の前記第３の費用値を示す前記組み合わせに含まれる前記第１のＵＶの前記移動計画に前記第１のＵＶの前記現在の移動計画を更新すること
を含む
方法。
（２） （１）に記載の方法であって、
前記方法は、さらに、
最近の前記イテレーションにおいて前記最良の第３の費用値を示す前記組み合わせの前記第３の費用値が所定の品質基準を満足するかどうかを判定すること、及び
前記最近のイテレーションにおいて前記最良の第３の費用値を示す前記組み合わせの前記第３の費用値が前記所定の品質基準を満足しない場合、ステップａ）～ｅ）の別のイテレーションを実行すること
を含む
方法。
（３） （１）又は（２）に記載の方法であって、
前記方法は、さらに、
最近の前記イテレーションにおいて前記最良の第３の費用値を示す前記組み合わせの前記第３の費用値が第１の所定の品質基準を満足するかどうかを判定すること、及び
前記最近のイテレーションにおいて前記最良の第３の費用値を示す前記組み合わせの前記第３の費用値前記第１の所定の品質基準を満足する場合、前記最近のイテレーションにおいて算出された前記更新した現在の移動計画に基づいて前記第１のＵＶの移動を制御すること
を含む
方法。
（４） （１）～（３）のうちのいずれかに記載の方法であって、
前記第１のＵＶの候補移動計画を算出することは、
前記第１のＵＶの前記現在の移動計画に基づいて前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する提案を生成すること、
前記第１の目的関数を用いて、前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案及び前記第２のＵＶの前記現在の移動計画に関して第４の費用値を算出すること、
前記第２の目的関数を用いて、前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案及び前記第２のＵＶの前記現在の移動計画に関して第５の費用値を推定すること、
前記第４の費用値及び前記第５の費用値に基づいて第６の費用値を算出すること、及び
前記第６の費用値が第２の所定の品質基準を満足する場合、前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案を前記第１のＵＶの前記候補移動計画として用いること
を含む
方法。
（５） （４）に記載の方法であって、
前記第１のＵＶの候補移動計画を算出することは、さらに、
前記第６の費用値が前記第２の所定の品質基準を満足しない場合、前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する別の提案を生成すること
を含む
方法。
（６） （４）又は（５）に記載の方法であって、
前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案を生成することは、さらに、
前記第１のＵＶの前記現在の移動計画を更新するステップｅ）の以前のイテレーションに用いられた前記第１のＵＶの１つ又は複数の移動計画に基づく
方法。
（７） （４）～（６）のうちのいずれかに記載の方法であって、
前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案を生成することは、
前記第１のＵＶの前記現在の移動計画の１つ又は複数のパラメータを変更すること
を含む
方法。
（８） （７）に記載の方法であって、
前記第１のＵＶの前記現在の移動計画の前記１つ又は複数のパラメータは、前記第１のＵＶの高度、前記ＵＶの速度、前記第１のＵＶの移動の軌道のうちの少なくとも１つを含む
方法。
（９） （４）～（６）のうちのいずれかに記載の方法であって、
前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案を生成することは、
前記第１のＵＶの前記現在の移動計画及び前記第２のＵＶの前記現在の移動計画に基づいて前記第１のＵＶと前記第２のＵＶとの衝突地点を算出すること、及び
前記第１のＵＶが前記衝突地点に到達する前に停止するように前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案を生成すること
を含む
方法。
（１０） （１）～（９）のうちのいずれかに記載の方法であって、
前記第１の目的関数は、
前記第１のＵＶのエネルギー消費量に関する費用の少なくとも１つの項、
前記第１のＵＶの目的地への到着遅延に関する費用の少なくとも１つの項、
前記第１のＵＶの紛失リスクに関する費用の少なくとも１つの項、
前記第１のＵＶによって運ばれる積み荷の紛失リスクに関する費用の少なくとも１つの項、及び
前記第１のＵＶの輸送の優先度に関連する少なくとも１つの項
のうちの少なくとも１つを含む
方法。
（１１） （１）～（１０）のうちのいずれかに記載の方法であって、
前記第１の目的関数は、前記第１のＵＶの特性を考慮する
方法。
（１２） （１１）に記載の方法であって、
前記第１のＵＶの前記特性は、前記第１のＵＶにおいて利用可能なエネルギー残量、前記第１のＵＶ及び／又は前記第１のＵＶによって運ばれる積み荷の重量、前記第１のＵＶの目的地、前記第１のＵＶの能力、及び前記第１のＵＶの現在の構成のうちの少なくとも１つを含む
方法。
（１３） （１）～（１０）のうちのいずれかに記載の方法であって、
前記第２の目的関数は、前記第２のＵＶの特性を考慮する
方法。
（１４） （１）～（１３）のうちのいずれかに記載の方法であって、さらに、
前記第１のＵＶの前記現在の移動計画を前記第２のＵＶに送信すること、
前記第１のＵＶの前記候補移動計画を前記第２のＵＶに送信すること、及び
前記異なる組み合わせに関する前記第１の費用値を前記第２のＵＶに送信すること
のうちの１つ又は複数
を含む
方法。
（１５） （１）～（１４）のうちのいずれかに記載の方法であって、さらに、
前記第２のＵＶとの衝突が起こらないと判定した場合、前記第１のＵＶの初期の前記現在の移動計画に基づいて前記第１のＵＶの移動の制御を続行すること
を含む
方法。
（１６） （１）～（１５）のうちのいずれかに記載の方法であって、
前記第１のＵＶ及び前記第２のＵＶは、無人航空機である
方法。
（１７） （１）～（１６）のうちのいずれかに記載の方法であって、
前記第１のＵＶの前記現在の移動計画は、前記第１のＵＶの移動に対して確保された空間領域のタイムコースについての情報を含み、且つ／又は
前記第２のＵＶの前記現在の移動計画は、前記第２のＵＶの移動に対して確保された空間領域のタイムコースについての情報を含む
方法。
（１８） プロセッサ又はプログラマブルハードウェア上で実行されると（１）～（１７）のうちのいずれかに記載の方法を実行するプログラムコードを有するプログラムを記憶した非一過性マシン可読媒体。
（１９） プロセッサ又はプログラマブルハードウェア上で実行されると（１）～（１７）のいずれかに記載の方法を実行するプログラムコードを有するプログラム。
（２０） 他のＵＶとの衝突を回避することが可能であるＵＶであって、
推進システムと、回路とを具備し、当該回路は、
当該ＵＶの現在の移動計画及び前記他のＵＶから受信した前記他のＵＶの現在の移動計画に基づいて前記他のＵＶとの衝突が起こるかどうかを判定し、及び
前記他のＵＶとの衝突が起こると判定した場合、以下のステップのうち少なくとも１回のイテレーションを実行するように構成され、当該ステップは、
ａ）当該ＵＶの候補移動計画を算出し、前記他のＵＶから前記他のＵＶの候補移動計画を受信すること、
ｂ）第１の目的関数を用いて、当該ＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つと前記他のＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つとの異なる組み合わせに関する第１の費用値を算出すること、
ｃ）前記他のＵＶから前記異なる組み合わせに関する第２の費用値を受信することであって、前記第２の費用値は、第２の目的関数を用いて前記他のＵＶによって計算される、第２の費用値を受信すること、
ｄ）前記異なる組み合わせに関する第３の費用値を算出するために、前記第１の費用値及び前記第２の費用値を組み合わせること、及び
ｅ）前記異なる組み合わせのうち最良の前記第３の費用値を示す前記組み合わせに含まれる当該ＵＶの前記移動計画に当該ＵＶの前記現在の移動計画を更新すること
を含む
ＵＶ。
（２１） （２０）に記載のＵＶであって、
当該ＵＶは、ＵＡＶである
ＵＶ。

上記で説明した例及び図面のうちの１以上と合わせて言及及び説明した態様及び特徴は、他の例の同様の特徴と置き換えるため又は当該特徴を追加的に導入するために当該他の例のうちの１以上と同様に組み合わせることができる。

上記の説明及び図面は、本開示の原理を例示しているに過ぎない。また、本明細書において列挙した例は全て、本発明者（ら）によって当該技術分野の発展に貢献する本開示の原理及び概念に対する読者の理解の助けとなるように原則として例示のためだけのものとして明確に意図されている。本開示の原理、態様、実施例、及びそれらの具体的な例に関する本明細書の記載は全て、それらの等価物を包含することが意図されている。

ブロック図は、例えば、本開示の原理を実施する高レベルの回路図を示している。同様に、フローチャート、フロー図、状態遷移図、疑似コード等は、例えば非一過性マシン可読媒体（例えば、フロッピーディスク、ＤＶＤ、Blu-ray（登録商標）、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、及びＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）内で実質的に表現することができ、そのため、コンピュータ又はプロセッサが明示的に図示されているか否かにかかわらず、係るコンピュータ又はプロセッサによって実行することができる様々な処理、動作又はステップを表すことができる。本明細書又は特許請求の範囲に開示されている方法は、これらの方法の各動作を実行する手段を有する装置によって実施することができる。

本明細書又は特許請求の範囲に開示されている複数の動作、処理、操作、ステップ又は機能に関する開示は、別途明示的又は黙示的な記載がない限り、例えば、技術的な理由によって特定の順序になっていると解釈されるものではないことを理解されたい。そのため、複数の動作又は機能に関する開示は、係る動作又は機能が、技術的な理由のために置換不能でない限り、当該動作又は機能を特定の順序に限定しないものとする。また、いくつかの例において、単一の動作、機能、処理、操作又はステップは、それぞれ、複数のサブ動作、サブ機能、サブ処理、サブ操作又はサブステップを含んでもよく、又はそれらに分けてもよい。このようなサブ動作は、明示的に除外されていない限り、当該単一の動作に関する本開示の一部として含めることができる。

また、以下の請求項は、これによって詳細な説明に組み込まれるものとし、各請求項は、それ自体が独立した例として有効である。各請求項はそれ自体が独立した例として有効であり、従属請求項は当該請求項において１以上の他の請求項との特定の組み合わせに言及することができるが、他の例は、当該従属請求項と他の各従属又は独立請求項の主題との組み合わせも含んでもよいことに留意されたい。このような組み合わせは、特定の組み合わせは意図されていないと記載されない限り、本明細書において明示的に提案されているのである。また、或る請求項が任意の他の独立請求項に直接従属していない場合であっても、当該請求項の特徴をこの任意の他の独立請求項にも含めることが意図されている。

Claims (20)

1. 第１の無人機（ＵＶ：Unmanned Vehicle）が第２のＵＶとの衝突を回避する方法であって、
   前記第１のＵＶの現在の移動計画及び前記第２のＵＶから受信される前記第２のＵＶの現在の移動計画に基づいて、前記第２のＵＶとの衝突が起こるかどうかを判定し、
   前記第２のＵＶとの衝突が起こると判定した場合、以下のステップのうち少なくとも１回のイテレーションを実行し、
   当該ステップは、
   ａ）前記第１のＵＶの候補移動計画を算出し、前記第２のＵＶから前記第２のＵＶの候補移動計画を受信すること、
   ｂ）第１の目的関数を用いて、前記第１のＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つと前記第２のＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つとの異なる組み合わせに関する第１の費用値を算出すること、
   ｃ）前記第２のＵＶから前記異なる組み合わせに関する第２の費用値を受信することであって、前記第２の費用値は、第２の目的関数を用いて前記第２のＵＶによって計算される、第２の費用値を受信すること、
   ｄ）前記異なる組み合わせに関する第３の費用値を算出するために、前記第１の費用値及び前記第２の費用値を組み合わせること、及び
   ｅ）前記異なる組み合わせのうち最良の前記第３の費用値を示す前記組み合わせに含まれる前記第１のＵＶの前記移動計画に前記第１のＵＶの前記現在の移動計画を更新すること
   を含む
   方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記方法は、さらに、
   最近の前記イテレーションにおいて前記最良の第３の費用値を示す前記組み合わせの前記第３の費用値が所定の品質基準を満足するかどうかを判定すること、及び
   前記最近のイテレーションにおいて前記最良の第３の費用値を示す前記組み合わせの前記第３の費用値が前記所定の品質基準を満足しない場合、ステップａ）～ｅ）の別のイテレーションを実行すること
   を含む
   方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、
   前記方法は、さらに、
   最近の前記イテレーションにおいて前記最良の第３の費用値を示す前記組み合わせの前記第３の費用値が第１の所定の品質基準を満足するかどうかを判定すること、及び
   前記最近のイテレーションにおいて前記最良の第３の費用値を示す前記組み合わせの前記第３の費用値前記第１の所定の品質基準を満足する場合、前記最近のイテレーションにおいて算出された前記更新した現在の移動計画に基づいて前記第１のＵＶの移動を制御すること
   を含む
   方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、
   前記第１のＵＶの前記候補移動計画を算出することは、
   前記第１のＵＶの前記現在の移動計画に基づいて前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する提案を生成すること、
   前記第１の目的関数を用いて、前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案及び前記第２のＵＶの前記現在の移動計画に関して第４の費用値を算出すること、
   前記第２の目的関数を用いて、前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案及び前記第２のＵＶの前記現在の移動計画に関して第５の費用値を推定すること、
   前記第４の費用値及び前記第５の費用値に基づいて第６の費用値を算出すること、及び
   前記第６の費用値が第２の所定の品質基準を満足する場合、前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案を前記第１のＵＶの前記候補移動計画として用いること
   を含む
   方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、
   前記第１のＵＶの前記候補移動計画を算出することは、さらに、
   前記第６の費用値が前記第２の所定の品質基準を満足しない場合、前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する別の提案を生成すること
   を含む
   方法。
6. 請求項４に記載の方法であって、
   前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案を生成することは、さらに、
   前記第１のＵＶの前記現在の移動計画を更新するステップｅ）の以前のイテレーションに用いられた前記第１のＵＶの１つ又は複数の移動計画に基づく
   方法。
7. 請求項４に記載の方法であって、
   前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案を生成することは、
   前記第１のＵＶの前記現在の移動計画の１つ又は複数のパラメータを変更すること
   を含む
   方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   前記第１のＵＶの前記現在の移動計画の前記１つ又は複数のパラメータは、前記第１のＵＶの高度、前記ＵＶの速度、前記第１のＵＶの移動の軌道のうちの少なくとも１つを含む
   方法。
9. 請求項４に記載の方法であって、
   前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案を生成することは、
   前記第１のＵＶの前記現在の移動計画及び前記第２のＵＶの前記現在の移動計画に基づいて前記第１のＵＶと前記第２のＵＶとの衝突地点を算出すること、及び
   前記第１のＵＶが前記衝突地点に到達する前に停止するように前記第１のＵＶの前記候補移動計画に関する前記提案を生成すること
   を含む
   方法。
10. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の目的関数は、
    前記第１のＵＶのエネルギー消費量に関する費用の少なくとも１つの項、
    前記第１のＵＶの目的地への到着遅延に関する費用の少なくとも１つの項、
    前記第１のＵＶの紛失リスクに関する費用の少なくとも１つの項、
    前記第１のＵＶによって運ばれる積み荷の紛失リスクに関する費用の少なくとも１つの項、及び
    前記第１のＵＶの輸送の優先度に関連する少なくとも１つの項
    のうちの少なくとも１つを含む
    方法。
11. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の目的関数は、前記第１のＵＶの特性を考慮する
    方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記第１のＵＶの前記特性は、前記第１のＵＶにおいて利用可能なエネルギー残量、前記第１のＵＶ及び／又は前記第１のＵＶによって運ばれる積み荷の重量、前記第１のＵＶの目的地、前記第１のＵＶの能力、及び前記第１のＵＶの現在の構成のうちの少なくとも１つを含む
    方法。
13. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第２の目的関数は、前記第２のＵＶの特性を考慮する
    方法。
14. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
    前記第１のＵＶの前記現在の移動計画を前記第２のＵＶに送信すること、
    前記第１のＵＶの前記候補移動計画を前記第２のＵＶに送信すること、及び
    前記異なる組み合わせに関する前記第１の費用値を前記第２のＵＶに送信すること
    のうちの１つ又は複数
    を含む
    方法。
15. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
    前記第２のＵＶとの衝突が起こらないと判定した場合、前記第１のＵＶの初期の前記現在の移動計画に基づいて前記第１のＵＶの移動の制御を続行すること
    を含む
    方法。
16. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１のＵＶ及び前記第２のＵＶは、無人航空機である
    方法。
17. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１のＵＶの前記現在の移動計画は、前記第１のＵＶの移動に対して確保された空間領域のタイムコースについての情報を含み、且つ／又は
    前記第２のＵＶの前記現在の移動計画は、前記第２のＵＶの移動に対して確保された空間領域のタイムコースについての情報を含む
    方法。
18. プロセッサ又はプログラマブルハードウェア上で実行されると請求項１に記載の方法を実行するプログラムコードを有するプログラムを記憶した非一過性マシン可読媒体。
19. 他のＵＶとの衝突を回避することが可能である無人機（ＵＶ：Unmanned Vehicle）であって、
    推進システムと、回路とを具備し、当該回路は、
    当該ＵＶの現在の移動計画及び前記他のＵＶから受信した前記他のＵＶの現在の移動計画に基づいて前記他のＵＶとの衝突が起こるかどうかを判定し、及び
    前記他のＵＶとの衝突が起こると判定した場合、以下のステップのうち少なくとも１回のイテレーションを実行するように構成され、当該ステップは、
    ａ）当該ＵＶの候補移動計画を算出し、前記他のＵＶから前記他のＵＶの候補移動計画を受信すること、
    ｂ）第１の目的関数を用いて、当該ＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つと前記他のＵＶの前記現在の移動計画及び前記候補移動計画のうちの１つとの異なる組み合わせに関する第１の費用値を算出すること、
    ｃ）前記他のＵＶから前記異なる組み合わせに関する第２の費用値を受信することであって、前記第２の費用値は、第２の目的関数を用いて前記他のＵＶによって計算される、第２の費用値を受信すること、
    ｄ）前記異なる組み合わせに関する第３の費用値を算出するために、前記第１の費用値及び前記第２の費用値を組み合わせること、及び
    ｅ）前記異なる組み合わせのうち最良の前記第３の費用値を示す前記組み合わせに含まれる当該ＵＶの前記移動計画に当該ＵＶの前記現在の移動計画を更新すること
    を含む
    ＵＶ。
20. 請求項１９に記載のＵＶであって、
    当該ＵＶは、無人航空機である
    ＵＶ。

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