JP7014180B2 - 航走体制御装置、航走体の制御方法、及び航走体制御装置の制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、有効範囲が環境に依存する捜索センサを有する航走体を捜索領域に移動することにより目標を捜索する技術に関する。

近年、無人機を用いた各種のシステムが開発されている。遠隔操縦される無人機を用いた多くのシステムが存在するが、自律的に移動する無人機を用いたシステムも存在する。

自律的に移動する無人機を用いたシステムの一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１のシステムにおいて、ロボットは、遠隔操縦を必要とせずに、所定の範囲内において自律的に移動する。

又、無人機に搭載されたセンサによりセンシングを行うシステムも開発されている。

無人機に搭載されたセンサによりセンシングを行うシステムの一例が、特許文献２に開示されている。特許文献２のシステムにおいて、無人飛行体に搭載された検出装置は、対象物（目標）の近くへ移動すると共に、その対象物に対するセンシングを実行する。無人飛行体は、操作者により遠隔操作される。

センシングに利用されるセンサには、センシングの対象範囲に比べて、センサの有効範囲が狭いものがある。この場合には、複数のセンサを対象範囲に展開（配置）することにより、複数のセンサによって対象範囲がカバーされる。特許文献２のシステムにおいて、複数のセンサによって対象範囲をカバーするためには、複数の無人飛行体を複数の操作者により遠隔操作する必要がある。つまり、特許文献２のシステムには、複数のセンサによって対象範囲をカバーする際の遠隔操作に複数の操作者による人手を要するという問題がある。

複数のセンサにより対象範囲をカバーする技術の一例が、特許文献３に開示されている。特許文献３の探知システムは、複数のセンサ装置と、覆域統制装置とを含む。センサ装置は、センサ部と、センサ位置出力手段と、送信手段と、受信手段と、覆域制御手段とを含む。センサ部は、目標情報を検知する。センサ位置出力手段は、自センサ装置の位置情報を出力する。送信手段は、覆域統制装置へ目標情報及び位置情報を送信する。受信手段は、覆域統制装置から自センサ装置に対する覆域指定を受信する。覆域制御手段は、受信された覆域指定に基づいて自センサ装置の覆域を制御する。覆域統制装置は、重点監視範囲入力手段と、地形情報データベースと、受信手段と、覆域演算手段と、送信手段とを含む。重点監視範囲入力手段は、センサ装置によって重点的に監視されるべき範囲の入力を受け付ける。地形情報データベースは、地形情報を記憶する。受信手段は、センサ装置から各センサ装置の目標情報及び各センサ装置の位置情報を受信する。覆域演算手段は、入力された重点的に監視されるべき範囲、予め記憶された各センサ装置のセンサ能力、各センサ装置の目標情報、各センサ装置の位置情報、及び地形情報に基づいて、各センサ装置に対する覆域指定を決定する。その際、覆域演算手段は、重点的に監視されるべき範囲内に何れのセンサ装置によっても監視されない覆域の死角が存在しないように、当該覆域指定を決定する。送信手段は、各センサ装置へ各センサ装置に対する覆域指定を送信する。上記構成の結果、特許文献３の探知システムは、分散配置されたセンサ装置の覆域を制御する。

複数のセンサにより対象範囲をカバーする技術の別の一例が、非特許文献１に開示されている。非特許文献１の技術において、複数のノードが、与えられた範囲の互いに異なる一部を受け持つように、自律的に移動する。但し、非特許文献１の技術において、すべてのノードのセンサの有効範囲は同一である。

複数のセンサにより対象範囲をカバーする技術の更に別の一例が、非特許文献２に開示されている。非特許文献２の技術において、ノード毎にセンサの有効範囲が異なる場合に、各ノードを配置する制御が行われる。但し、各ノードのセンサの有効範囲は、センサの位置や時刻等に応じて変化せず、一定である。

特開２０１６－１５７４６４号公報 特開２０１２－１４５３４６号公報 特開２００３－１０７１５１号公報

Cortes, Jorge, et al. "Coverage control for mobile sensing networks." Robotics and Automation, 2002. Proceedings. ICRA'02. IEEE International Conference on. Vol. 2. IEEE, 2002. Pimenta, Luciano CA, et al. "Sensing and coverage for a network of heterogeneous robots." Decision and Control, 2008. CDC 2008. 47th IEEE Conference on. IEEE, 2008.

特許文献３のシステムにおいて、各センサ装置を集中的に制御する覆域統制装置が必要である。つまり、特許文献３のシステムには、センサ装置のコストの他に、覆域統制装置のコストが必要であるという問題点がある。

又、例えば、海中、海上、陸上、大気中等の自然環境において、ソーナー、レーダー、カメラ等の周囲の環境の影響を受け易いセンサを用いてセンシングを行う場合には、周囲の環境に応じて、センサの有効範囲が変化する。

非特許文献１の技術には、各センサの有効範囲に違いがある場合に、各センサの有効範囲に応じて、各センサの移動先を決定できないという問題点がある。

非特許文献２の技術には、センサの有効範囲が環境に応じて異なる場合に、環境により異なるセンサの有効範囲に応じて、各センサの移動先を決定できないという問題点がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、捜索センサの有効範囲が、その捜索センサの周囲の環境に依存する場合であっても、目標をより効果的に捜索できる地点に、当該捜索センサを搭載した航走体が自律的に移動するよう制御することを主たる目的とする。

本発明の一態様において、航走体制御装置は、１台以上の航走体のうち自航走体の周囲の環境を表す環境情報を取得する、自航走体が備える環境センサにより取得された環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定する環境推定手段と、環境推定手段により推定された環境モデルに基づいて、自航走体、及び自航走体と異なり且つ１台以上の航走体のうち自航走体と同じ機能を備える他の航走体である各航走体が、所定の各移動候補地点に移動した場合の、捜索領域に存在する目標を捜索する、各航走体が備える捜索センサの捜索領域における有効範囲を推定する覆域推定手段と、全ての各航走体の互いに異なる各移動候補地点により構成可能な複数のセットを構成し、覆域推定手段により推定された有効範囲に基づいて、複数のセットのうちの１つのセットにおける、捜索センサの有効範囲が区画する全体の大きさが最大となる、複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて自航走体の移動先を決定し、決定した移動先を、自航走体が備える自航走体の移動を実現する移動装置に指示する自律制御手段とを備える。

本発明の一態様において、航走体の制御方法は、１台以上の航走体のうち自航走体の周囲の環境を表す環境情報を取得する、自航走体が備える環境センサにより取得された環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定し、推定した環境モデルに基づいて、自航走体、及び自航走体と異なり且つ１台以上の航走体のうち自航走体と同じ機能を備える他の航走体である各航走体が、所定の各移動候補地点に移動した場合の、捜索領域に存在する目標を捜索する、各航走体が備える捜索センサの捜索領域における有効範囲を推定し、全ての各航走体の互いに異なる各移動候補地点により構成可能な複数のセットを構成し、推定した有効範囲に基づいて、複数のセットのうちの１つのセットにおける、捜索センサの有効範囲が区画する全体の大きさが最大となる、複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて自航走体の移動先を決定し、決定した移動先を、自航走体が備える自航走体の移動を実現する移動装置に指示する。

本発明の一態様において、航走体制御装置の制御プログラム又は、係る制御プログラムが格納された非一時的な記憶媒体は、航走体制御装置が備えるコンピュータに、１台以上の航走体のうち自航走体の周囲の環境を表す環境情報を取得する、自航走体が備える環境センサにより取得された環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定する環境推定処理と、環境推定処理により推定された環境モデルに基づいて、自航走体、及び自航走体と異なり且つ１台以上の航走体のうち自航走体と同じ機能を備える他の航走体である各航走体が、所定の各移動候補地点に移動した場合の、捜索領域に存在する目標を捜索する、各航走体が備える捜索センサの捜索領域における有効範囲を推定する覆域推定処理と、全ての各航走体の互いに異なる各移動候補地点により構成可能な複数のセットを構成し、覆域推定処理により推定された有効範囲に基づいて、複数のセットのうちの１つのセットにおける、捜索センサの有効範囲が区画する全体の大きさが最大となる、複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて自航走体の移動先を決定し、決定した移動先を、自航走体が備える自航走体の移動を実現する移動装置に指示する自律制御処理とを実行させる。

本発明によれば、捜索センサの有効範囲が、その捜索センサの周囲の環境に依存する場合であっても、目標をより効果的に捜索できる地点に、当該捜索センサを搭載した航走体が自律的に移動するよう制御することができるという効果がある。

本発明の第１の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。 複数の航走体の配置と通信範囲とを説明する模式図である。 本発明の第１の実施形態における航走体制御装置の動作を示すフローチャートである。 自機についての捜索効率の算出処理におけるデータの流れについて説明する模式図である。 僚機についての捜索効率の算出処理におけるデータの流れについて説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における航走体制御装置の動作の一例を説明する模式図である。 本発明の第３の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態における航走体制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態における航走体制御装置の動作の一例を説明する模式図である。 本発明の第３の実施形態における各航走体が互いに異なる移動候補地点に移動した場合の、捜索センサの有効範囲の大きさを説明する表である。 本発明の第４の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態における航走体制御装置の動作の一例を説明する模式図である。 本発明の第４の実施形態における各航走体が互いに異なる移動候補地点に移動した場合の、目標検出情報を説明する表である。 本発明の第５の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態における航走体制御装置の動作の一例を説明する模式図である。 本発明の第５の実施形態における各航走体が互いに異なる移動候補地点に移動した場合の、捜索センサの有効範囲の大きさ及び捜索効率を説明する表である。 本発明の第５の実施形態における各航走体と移動候補地点との間の距離を説明する表である。 本発明の第５の実施形態における各航走体が互いに異なる移動候補地点に移動した場合の、目標検出情報及び捜索効率を説明する表である。 本発明の第６の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の各実施形態における航走体制御装置を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、すべての図面において、同等な構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
本実施形態における構成について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態における航走体１０は、捜索領域に存在する目標を捜索するセンサを有し、自律的に移動可能な装置である。航走体１０は、例えば、水中航走体、水上航走体、陸上航走体、又は飛翔体である。航走体１０は、捜索センサ１２０と、通信装置１３０と、環境センサ１４０と、移動装置１５０と、航走体制御装置１１０とを含む。

捜索センサ１２０は、捜索領域に存在する目標を捜索するセンサである。捜索センサ１２０は、例えば、ソーナー、レーダー、又はカメラである。

捜索センサ１２０の有効範囲は、目標を検出可能な範囲であることとする。有効範囲は、捜索領域を構成する各位置に関連付けられた値を表すデータの集合（グループ）によって表現可能である。各位置に関連付けられた値（例えば、有効範囲であるか否かを示す値）を表すデータにより構成される集合（グループ）のデータ形式を、以下の説明では、「地図形式」と称することとする。地図形式における各位置は、例えば、各位置に関連付けられた値を表すデータの出現順序によって表されてもよいし、各データに関連付けられた位置の座標（緯度、経度、高度の組等）を表すデータによって表されてもよい。地図形式は、例えば、捜索領域における各部分領域に関連付けられた値を表すデータの集合（グループ）を表すデータ形式である。有効範囲は、例えば、捜索領域を構成する各部分領域（ｒｉ）が有効範囲内であるか否かを示す値（ａｉ；ａｉは、有効範囲内ならば１、そうでなければ０）を表すデータの集合（グループ）によって表現可能である。又は、有効範囲は、例えば、捜索領域を構成する各部分領域（ｒｉ）において目標が存在する場合における目標の検出確率を示す値（ｑｉ）を表すデータの集合（グループ）によって表現可能である。以下では、有効範囲を表す情報（データ）を、単に「有効範囲」とも称す。

捜索センサ１２０は、目標の捜索結果を表す目標情報（データ）を出力する。目標情報は、例えば、捜索領域を構成する各位置（ｒｉ）における目標の存在確率（ｐｉ）の集合（グループ）を示す情報である。目標情報は、地図形式によって表現可能である。

通信装置１３０は、航走体１０のうち、自航走体（以下、「自機」とも称す）と同じ構成の他の航走体（以下、「僚機」とも称す）との間で通信を行う。通信装置１３０は、例えば、自機の位置を表す航走体位置情報（データ）の僚機への送信、及び僚機の位置を表す航走体位置情報の僚機からの受信に利用される。

環境センサ１４０は、自機の周囲の環境を示す環境情報（データ）を取得する。ここで、環境情報は、捜索センサ１２０の有効範囲に影響を与える環境要因に関する情報である。環境情報は、捜索センサ１２０の種類に依るが、例えば、温度、圧力、流速、電気伝導度、又は透明度を示す情報である。環境センサ１４０については、当業者に広く知られているので、ここでは詳述しない。

移動装置１５０は、航走体１０の移動を実現する装置である。移動装置１５０は、例えば、水中、水上、陸上、又は大気中において、航走体１０の移動を実現する装置である。移動装置１５０については、当業者に広く知られているので、ここでは詳述しない。

航走体制御装置１１０は、捜索センサ１２０と、通信装置１３０と、環境センサ１４０と、移動装置１５０とに接続される。航走体制御装置１１０は、捜索センサ１２０、通信装置１３０、及び環境センサ１４０による出力に基づいて、移動装置１５０を制御する。航走体制御装置１１０は、環境推定部１１１０と、覆域推定部１１３０と、自律制御部１１５０とを含む。

環境推定部１１１０は、環境モデルデータベース１１２０を含む。環境モデルデータベース１１２０は、捜索領域を含む領域における環境モデル情報（データ）を予め保持することとする。環境推定部１１１０は、環境センサ１４０により取得された自機の周囲における環境情報と、環境モデルデータベース１１２０により保持された環境モデル情報とに基づいて、捜索領域における環境をモデル化した環境モデル（データ）を推定する。推定された環境モデルは、地図形式によって表現可能である。

ここで、モデル化とは、捜索領域を含む領域内の少数の位置及び直近の一時点において取得された環境情報に基づいて、捜索領域内の任意の位置及び将来の一時点において予想される環境情報を推定することとする。つまり、環境モデルは、捜索領域内の任意の位置及び将来の一時点における、推定された環境情報を含む情報である。環境モデル情報は、例えば、過去の複数（好ましくは多数）の時点において、捜索領域を含む領域内の複数（好ましくは多数）の位置において取得された環境情報を含む情報である。環境推定部１１１０は、例えば、環境センサ１４０により取得された自機の周囲における環境情報に最も類似した、自機の周囲における環境情報を含む環境モデル情報を、環境モデルとして推定する。或いは、環境推定部１１１０は、例えば、複数の時点における環境モデル情報に対して、時間に関して、補間、外挿、又は重み付き平均化等を行うことにより、環境モデルを推定してもよい。又、環境推定部１１１０は、例えば、一時点における環境モデル情報において、位置に関して、補間、外挿、又は重み付き平均化等を行うことにより、環境モデルを推定してもよい。

覆域推定部１１３０は、センサ性能データベース１１４０を含む。覆域推定部１１３０は、環境推定部１１１０により推定された環境モデルと、センサ性能データベース１１４０により保持される自機の捜索センサ１２０の性能を表す性能情報（データ）とに基づいて、自機の捜索センサ１２０の有効範囲を推定する。

又、覆域推定部１１３０は、環境推定部１１１０により推定された環境モデルと、センサ性能データベース１１４０により保持される僚機の捜索センサ１２０の性能を表す性能情報とに基づいて、僚機の捜索センサ１２０の有効範囲を推定する。

センサ性能データベース１１４０は、航走体１０毎の捜索センサ１２０に関する性能情報を予め保持する。

自律制御部１１５０は、以下の各情報に基づいて、自機の移動先を決定する。
●捜索センサ１２０により検出された目標情報、
●覆域推定部１１３０により推定された各航走体１０が有する捜索センサ１２０の有効範囲を表すデータ、
●自機の航走体位置情報、
●通信装置１３０を経由して取得した僚機の航走体位置情報。

移動装置１５０は、自律制御部１１５０により決定された自機の移動先を表す情報（データ）に基づいて、その移動先への自機の移動を実現する。

図２は、複数の航走体の配置と通信範囲とを説明する模式図である。

図２には、航走体１０（航走体ｘ）、航走体１１（航走体ｙ）、航走体１２（航走体ｚ）という３台の航走体が示されている。

航走体ｘが有する通信装置１３０の通信範囲は通信範囲３０であるので、航走体ｘは接続（リンク）３３によって航走体ｙと通信可能である。一方、航走体ｘは、通信範囲３０外に位置する航走体ｚとは通信不可能である。

航走体ｙが有する通信装置１３０の通信範囲は通信範囲３１であるので、航走体ｙは接続３３及び接続３４によって航走体ｘ及び航走体ｚと通信可能である。

航走体ｚが有する通信装置１３０の通信範囲は通信範囲３２であるので、航走体ｚは接続３４により航走体ｙと通信可能である。一方、航走体ｚは、通信範囲３２外に位置する航走体ｘとは通信不可能である。

航走体ｘ、航走体ｙ、及び航走体ｚが有する通信装置１３０の通信範囲は、各航走体間の距離に比べて十分に大きく、全ての航走体は互いに通信可能であってもよい。又は、航走体ｘが有する通信装置１３０と航走体ｚが有する通信装置１３０とは、航走体ｙが有する通信装置１３０による中継により、互いに通信可能であってもよい。

本実施形態における動作について説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態における航走体制御装置の動作を示すフローチャートである。より具体的には、図３は、自航走体の移動先を決定する動作を示すフローチャートである。尚、図３に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。

まず、自律制御部１１５０は、自機のその時点における移動先（以下、「現在の移動先」と称す）と異なる１つの移動候補地点を、次に現在の移動先となる候補（以下、単に「候補」と称す）として選択する（ステップＳ１１０１）。ここで、移動候補地点は、航走体の移動先の候補である。航走体制御装置１１０は、移動候補地点に関する情報を予め保持していることとする。

次に、自律制御部１１５０は、自機が現在の移動先及び当該候補に移動した場合における捜索効率を算出すると共に（ステップＳ１１０２）、僚機が現在の移動先及び当該候補に移動した場合における捜索効率を算出する（ステップＳ１１０３）。ステップＳ１１０３において、僚機についての捜索効率を算出するに際して、自機の通信範囲内に僚機が存在する場合には、自律制御部１１５０は、その僚機について捜索効率を算出する。自機の通信範囲内に僚機が存在しない場合には、自律制御部１１５０は、僚機についての捜索効率を算出しない。

続いて、自律制御部１１５０は、自機が当該候補に移動し且つ僚機が現在の移動先に移動した場合（ケースＡ）、及び自機が現在の移動先に移動し且つ僚機が当該候補に移動した場合（ケースＢ）について、自機の捜索効率から僚機の捜索効率を減じた捜索効率の差分を算出する（ステップＳ１１０４）。ここで、自機の通信範囲内に僚機が存在しないことに起因して、僚機についての捜索効率がステップＳ１１０３において算出されていない場合には、捜索効率の差分はステップＳ１１０２にて算出される自機の捜索効率である。

続いて、自律制御部１１５０は、ケースＡ及びケースＢにおける捜索効率の差分を比較する（ステップＳ１１０５）。ケースＢにおける捜索効率の差分が、ケースＡにおける捜索効率の差分以上であるならば（ステップＳ１１０５にてＮｏ）、自律制御部１１５０は、現在の移動先を変更せずに、ステップＳ１１０１の処理へ戻る。ケースＢにおける捜索効率の差分が、ケースＡにおける捜索効率の差分より小さいならば（ステップＳ１１０５にてＹｅｓ）、自律制御部１１５０は、現在の移動先をステップＳ１１０１にて選択された候補に変更し（ステップＳ１１０６）、ステップＳ１１０１の処理へ戻る。

自律制御部１１５０は、ステップＳ１１０１乃至ステップＳ１１０６の処理を、全ての移動候補地点を候補に選択して繰り返し実行することにより、自機の移動先を決定する。但し、自律制御部１１５０は、ステップＳ１１０１乃至ステップＳ１１０６の処理を、全ての移動候補地点のうちの一部を候補に選択して繰り返し実行することにより、自機の移動先を決定してもよい。

自律制御部１１５０は、上述の自機の移動先を決定する処理を繰り返し実行することにより、環境の経時変化に対して適応的に、自機の移動先を決定してもよい。

図４は、自機についての捜索効率の算出処理におけるデータの流れについて説明する模式図である。

環境モデル１２００は、環境推定部１１１０により推定された環境モデルである。環境モデル１２００は、捜索センサ１２０の捜索領域における有効範囲の推定に用いられる。環境モデル１２００は、例えば、捜索領域における音波、電波、光等の伝搬の推定に影響する環境情報を含む。

センサ性能情報（自機）１２０１は、センサ性能データベース１１４０により保持された、自機が有する捜索センサ１２０の性能情報である。

覆域推定部１１３０は、環境モデル１２００と、センサ性能情報（自機）１２０１とに基づいて、自機が各移動候補地点に移動した際の捜索センサ１２０の有効範囲を算出する。ここで、覆域推定部１１３０は、例えば、入力された環境モデル１２００に基づいて、捜索センサ１２０により利用される音波、電波、光等の環境中における伝搬を計算し、自機の捜索センサ１２０の有効範囲を算出する。算出される有効範囲は、地図形式によって表現可能である。

航走体位置情報（自機）１２０３は、自機の現在の位置を示す航走体位置情報である。

目標情報（自機）１２０４は、自機の捜索センサ１２０によって出力される目標情報である。

自律制御部１１５０は、入力された目標情報（自機）１２０４に基づいて、目標検出情報を算出する。目標検出情報は、捜索領域を構成する各部分領域（ｒｉ）における目標の存在確率（ｐｉ）のエントロピー（Ｉｉ＝－ｐｉｌｏｇ（ｐｉ））の集合（グループ）を示す情報であることとする。目標検出情報を構成する各値（Ｉｉ）は、捜索領域を構成する各部分領域（ｒｉ）における目標の存否がより不確実である場合に、より大きい値となる。目標検出情報は、地図形式によって表現可能である。

自律制御部１１５０は、覆域推定部１１３０により算出された自機の捜索センサ１２０の有効範囲を表すデータと、航走体位置情報（自機）１２０３と、上述した自機に関する目標検出情報（データ）とに基づいて、自機が移動候補地点に移動した際の捜索効率（データ）を算出する。ここで、捜索効率は、航走体が移動候補地点に移動して、捜索センサを用いて目標を捜索した場合に、その捜索が目標検出情報の総和（ΣＩｉ）の低減により効果的であれば、より大きい値となる。ここで、目標検出情報の総和は、目標検出情報を構成する各値（Ｉｉ）の、航走体の捜索センサの有効範囲における総和であることとする。又、捜索効率は、航走体が移動候補地点に、より短い時間で移動できる場合に、より大きい値となる。

自律制御部１１５０は、例えば、式「η＝ｕ／ｖ」を計算することによって、捜索効率（η）を算出する。ここで、“／”は除算を表す。値ｕは、捜索領域を構成する各部分領域（ｒｉ）に関連付けられた、地図形式によって表現された有効範囲における各データが表す値（ａｉ）と、地図形式によって表現された目標検出情報の各データが表す値（Ｉｉ）との積を、捜索領域において加算した値（ΣａｉＩｉ）であることとする。又、値ａｉは、有効範囲内ならば１、そうでなければ０であることとする。又、値ｖは、現在の自機の位置と移動候補地点との距離であることとする。

図５は、僚機についての捜索効率の算出処理におけるデータの流れについて説明する模式図である。

図５に示した算出処理におけるデータの流れの、図４に示した算出処理におけるデータの流れとの違いについて説明する。

センサ性能情報（僚機）１３０１は、センサ性能データベース１１４０により保持された、僚機が有する捜索センサ１２０の性能情報である。

覆域推定部１１３０は、環境モデル１２００と、センサ性能情報（僚機）１３０１とに基づいて、僚機が各移動候補地点に移動した際の捜索センサ１２０の有効範囲を算出する。ここで、環境モデル１２００は、自機において推定された環境モデル情報である。即ち、自機において推定された環境モデルは、僚機において推定される環境モデルの近似として使用される。但し、自機において推定された環境モデルが僚機において推定される環境モデルの近似として精度が不足する場合には、覆域推定部１１３０は、通信装置１３０を用いて、僚機から僚機において推定された環境モデルを取得してもよい。

航走体位置情報（僚機）１３０３は、僚機から通信装置１３０を用いて取得した、僚機の位置を示す航走体位置情報である。

目標情報（自機）１２０４は、上述したように、自機の捜索センサ１２０によって出力された、目標情報である。即ち、自機において算出された目標情報は、僚機において算出される目標情報の近似として使用される。但し、自機において算出された目標情報が僚機において算出される目標情報の近似として使用されるには精度が不足する場合には、自律制御部１１５０は、通信装置１３０を用いて、僚機から当該僚機において算出された目標情報を取得してもよい。

自律制御部１１５０は、入力された目標情報（自機）１２０４に基づいて、目標検出情報を算出する。

自律制御部１１５０は、覆域推定部１１３０により算出された僚機の捜索センサ１２０の有効範囲を表すデータと、航走体位置情報（僚機）１３０３と、上述した自機に関する目標検出情報とに基づいて、僚機が移動候補地点に移動した際の捜索効率を算出する。

自律制御部１１５０は、例えば、上述した自機が移動候補地点に移動した際の捜索効率の算出と同様に、式「η＝ｕ／ｖ」を計算することによって、捜索効率を算出する。但し、値（ａｉ）は、僚機の捜索センサ１２０の有効範囲を表す各データが表す値であることとする。又、値ｖは、現在の僚機の位置と移動候補地点との距離であることとする。

そして、自律制御部１１５０は、算出した自機及び僚機の捜索効率を表すデータに基づいて、各航走体１０が互いに異なる移動先へ移動した際の、各航走体１０の捜索効率の総和が最大になるように、自機の移動先を決定する。

以上説明したように、本実施形態の航走体制御装置１１０において、環境推定部１１１０が、環境センサ１４０から取得した自機の周囲の環境を表す環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定する。そして、覆域推定部１１３０は、推定された環境モデルに基づいて、各航走体１０が各移動候補地点に移動した場合の捜索センサ１２０の有効範囲を推定する。そして、自律制御部１１５０は、通信装置１３０を用いて僚機の航走体位置情報を取得する。そして、自律制御部１１５０は、推定された捜索センサ１２０の有効範囲を表すデータと、捜索領域における目標情報と、取得された各航走体１０の航走体位置情報とに基づいて、各航走体１０の捜索効率を算出する。捜索効率は、捜索領域に存在する目標を捜索可能な範囲がより広い場合に、より大きな値となる。又、捜索効率は、捜索センサ１２０の有効範囲において、目標の存否がより不確実である場合に、より大きい値となる。そして、自律制御部１１５０は、各航走体１０の捜索効率の総和が最大になるように、自機の移動先を決定する。従って、本実施形態の航走体制御装置１１０には、捜索センサ１２０の有効範囲が捜索センサ１２０の周囲の環境に依存する場合であっても、目標をより効果的に捜索できる地点に、捜索センサ１２０を搭載した航走体１０が自律的に移動するよう制御することができるという効果がある。

又、本実施形態の航走体制御装置１１０において、自律制御部１１５０は、捜索領域における目標検出情報を、各航走体１０が各移動候補地点に移動した場合における捜索センサ１２０の有効範囲において加算した値を、その航走体の移動距離によって除算することにより、各航走体１０の捜索効率を算出する。即ち、捜索効率は、航走体１０が移動先により早く到達できる場合に、より大きな値となる。従って、本実施形態の航走体制御装置１１０には、各航走体１０から各移動候補地点への移動時間がより短い移動候補地点を優先して、各航走体１０の移動先を決定できるという効果がある。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態を基本とする、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態における航走体は、水中航走体である。

本実施形態における構成について説明する。

図６は、本発明の第２の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態における航走体２０は、捜索領域に存在する目標を捜索するソーナーを有し、自律的に移動可能な水中航走体である。航走体２０は、捜索ソーナー２２０と、水中通信装置２６０と、温度センサ２３０と、水圧センサ２４０と、電気伝導度センサ２５０と、潮流センサ２７０と、移動装置２８０と、航走体制御装置２１０とを含む。

捜索ソーナー２２０は、捜索領域に存在する目標を捜索する音響センサ（ソーナー）であり、捜索結果に応じた音響データを出力する。

水中通信装置２６０は、僚機との間で通信を行う。

温度センサ２３０、水圧センサ２４０、電気伝導度センサ２５０は順に、自機の周囲における、水温、水圧、電気伝導度を測定する環境センサであり、水温、水圧、電気伝導度に関する環境情報を取得する。

潮流センサ２７０は、自機の周囲の潮流を検出するセンサであり、検出結果に応じた潮流データを出力する。

移動装置２８０は、水中において、航走体２０の移動を実現する装置である。

航走体制御装置２１０は、目標検出部２１１０と、音速分布推定部２１３０と、捜索ソーナー性能データベース２１８０と、音波伝搬推定部２１４０と、覆域推定部２１５０と、潮流分布推定部２２００と、移動時間推定部２２１０と、自律制御部２１６０と、制御信号生成部２１７０とを含む。

目標検出部２１１０は、捜索ソーナー２２０により出力された音響データに基づいて、捜索領域を構成する各部分領域における目標の存在確率を示す目標情報を算出する。音響データに基づく目標の存在確率を算出については、当業者に広く知られているので、ここでは詳述しない。そして、目標検出部２１１０は、算出した目標情報に基づいて目標検出情報を算出する。算出された目標検出情報は、地図形式によって表現可能である。

音速分布推定部２１３０は、音速分布データベース２１２０を含む。音速分布データベース２１２０は、捜索領域を含む領域における音速分布情報（データ）を予め保持することとする。音速分布情報は、環境情報に加えて、環境情報に基づいて算出された音速を示す情報を含む。

音速分布推定部２１３０は、以下の各情報に基づいて、捜索領域における音速分布をモデル化した音速分布モデル（データ）を推定する。
●温度センサ２３０、水圧センサ２４０、及び電気伝導度センサ２５０により取得された、自機の周囲における環境情報、
●音速分布データベース２１２０により保持された音速分布情報。
ここで、推定された音速分布モデルは、地図形式によって表現可能である。

ここで、モデル化とは、捜索領域を含む領域内の少数の位置及び直近の一時点において取得された環境情報に基づいて、捜索領域内の任意の位置及び将来の一時点において予想される環境情報を推定し、推定した環境情報に基づいて、音速分布を推定（算出）することとする。つまり、音速分布モデルは、捜索領域内の任意の位置及び将来の一時点における、推定された音速を示す情報を含む情報である。音速分布情報は、例えば、過去の複数（好ましくは多数）の時点において、捜索領域を含む領域内の複数（好ましくは多数）の位置において取得された環境情報を含む情報である。音速分布推定部２１３０は、例えば、温度センサ２３０、水圧センサ２４０、及び電気伝導度センサ２５０により取得された自機の周囲における環境情報に最も類似した、自機の周囲における環境情報を含む音速分布情報に含まれる音速を示す情報を、音速分布モデルとして推定する。或いは、音速分布推定部２１３０は、例えば、複数の時点における音速分布情報に対して、時間に関して、補間、外挿、又は重み付き平均化等を行うことにより、音速分布モデルを推定してもよい。又、音速分布推定部２１３０は、例えば、一時点における音速分布情報において、位置に関して、補間、外挿、又は重み付き平均化等を行うことにより、音速分布モデルを推定してもよい。

捜索ソーナー性能データベース２１８０は、航走体２０毎の捜索ソーナー２２０の性能を示す捜索ソーナー性能情報（データ）を予め保持する。捜索ソーナー性能情報は、例えば、捜索ソーナー２２０により使用される音波の周波数の情報を含む。

音波伝搬推定部２１４０は、音速分布推定部２１３０により推定された音速分布モデルと、捜索ソーナー性能データベース２１８０により保持された、僚機及び自機の捜索ソーナー性能情報とに基づいて、自機及び僚機への音波伝搬を示す音波伝搬情報（データ）を推定する。音波伝搬情報は、例えば、捜索領域を構成する各位置における、捜索ソーナー２２０により使用される音波の周波数における、音波伝搬距離を表す情報である。音波伝搬情報は、地図形式（例えば、緯度と経度と深度との組における所定の範囲毎に推定情報を有する）によって表現可能である。

覆域推定部２１５０は、音波伝搬推定部２１４０により推定された音波伝搬情報と、捜索ソーナー性能データベース２１８０により保持された僚機及び自機の捜索ソーナー性能情報とに基づいて、自機及び僚機の捜索ソーナー２２０の有効範囲を推定する。推定された有効範囲は、地図形式によって表現可能である。

潮流分布推定部２２００は、潮流分布データベース２１９０を含む。潮流分布データベース２１９０は、捜索領域を含む領域の各位置における潮流の流速を示す潮流分布情報（データ）を予め保持することとする。潮流分布推定部２２００は、潮流センサ２７０により出力された自機の周囲における潮流の流速を表す潮流データと、潮流分布データベース２１９０により保持された潮流分布情報とに基づいて、捜索領域における潮流分布をモデル化した潮流分布モデル（データ）を推定する。推定された潮流分布モデルは、地図形式によって表現可能である。

ここで、モデル化とは、捜索領域を含む領域内の少数の位置及び直近の一時点において取得された潮流の流速に基づいて、捜索領域内の任意の位置及び将来の一時点において予想される潮流の流速を推定することとする。つまり、潮流分布モデルは、捜索領域内の任意の位置及び将来の一時点における、推定された潮流の流速を含む情報である。潮流分布情報は、例えば、過去の複数（好ましくは多数）の時点において、捜索領域を含む領域内の複数（好ましくは多数）の位置において観測された潮流の流速を含む情報である。潮流分布推定部２２００は、例えば、潮流センサ２７０により取得された自機の周囲における潮流の流速を表す情報（データ）に最も近い、自機の周囲における潮流の流速を表す情報（データ）を含む潮流分布情報を、潮流分布モデルとして推定する。或いは、潮流分布推定部２２００は、例えば、複数の時点における潮流分布情報に対して、時間に関して、補間、外挿、又は重み付き平均化等を行うことにより潮流分布モデルを推定してもよい。又、潮流分布推定部２２００は、例えば、一時点における潮流分布情報において、位置に関して、補間、外挿、又は重み付き平均化等を行うことにより、潮流分布モデルを推定してもよい。

移動時間推定部２２１０は、潮流分布推定部２２００により推定された潮流分布モデルと、水中通信装置２６０を用いて取得された僚機の航走体位置情報と、自機の航走体位置情報（不図示）とに基づいて、自機又は僚機が現在位置からある移動候補地点への移動に要する移動時間を推定する。移動時間推定部２２１０は、例えば、航走体２０の移動候補地点への移動経路に沿った各位置において、移動装置２８０により実現される潮流がない水中における航走体２０の速度と、潮流分布推定部２２００により推定された潮流分布モデルが表す潮流の流速とを合成した速度を算出する。そして、移動時間推定部２２１０は、航走体２０の移動経路に沿った微小な移動について、微小な移動距離を、合成した速度の大きさで除算することにより、微小な移動に要する時間を算出する。そして、移動時間推定部２２１０は、微小な移動に要する時間を、移動経路に沿って加算することにより、航走体２０の移動候補地点への移動時間（データ）を算出する。推定された移動時間は、移動候補地点に関連付けられた移動時間をデータとする地図形式によって表現可能である。

自律制御部２１６０は、目標検出部２１１０により算出された目標検出情報と、覆域推定部２１５０により推定された自機及び僚機の捜索ソーナー２２０の有効範囲を表すデータと、自機及び僚機の航走体位置情報と、移動時間推定部２２１０により推定された移動時間を表す情報（データ）とに基づいて、自機の移動先を決定する。

制御信号生成部２１７０は、自律制御部２１６０により決定された自機の移動先を表す情報（データ）に基づいて、移動装置２８０に対する、自機の決定された移動先への移動を実現する制御信号を生成する。

つまり、本実施形態における捜索ソーナー２２０及び目標検出部２１１０は、第１の実施形態における捜索センサ１２０及び自律制御部１１５０の一部に対応する。又、本実施形態における水中通信装置２６０は、第１の実施形態における通信装置１３０に対応する。又、本実施形態における、温度センサ２３０、水圧センサ２４０、及び電気伝導度センサ２５０は、第１の実施形態における環境センサ１４０に対応する。又、本実施形態における移動装置２８０は、第１の実施形態における移動装置１５０に対応する。又、本実施形態における航走体制御装置２１０は、第１の実施形態における航走体制御装置１１０に対応する。又、本実施形態における、音速分布推定部２１３０、及び音波伝搬推定部２１４０は、第１の実施形態における環境推定部１１１０に対応する。又、本実施形態における、覆域推定部２１５０、及び捜索ソーナー性能データベース２１８０は、第１の実施形態における覆域推定部１１３０に対応する。又、本実施形態における自律制御部２１６０は、第１の実施形態における自律制御部１１５０に対応する。又、本実施形態における、制御信号生成部２１７０は、第１の実施形態における移動装置１５０の一部に対応する。

但し、本実施形態における、潮流センサ２７０、潮流分布推定部２２００、潮流分布データベース２１９０、及び移動時間推定部２２１０については、第１の実施形態において対応する構成要素が存在しない。

本実施形態におけるその他の構成は、第１の実施形態における構成と同じである。

本実施形態における動作について説明する。

図７は、本発明の第２の実施形態における航走体制御装置の動作の一例を説明する模式図である。より具体的には、図７は、自律制御部２１６０における捜索効率を算出する動作を説明する図である。図７において、地図形式によって表現された値において、捜索領域を表す地図は平面により模式的に表現され、地図を構成する各位置における値の違いは網掛けの模様の違いにより模式的に表現されている。又、地図において、緯度、経度、深度のうち深度は省略され、捜索領域を構成する各部分領域は１つの桝目によって表現されている。

目標検出情報２００２は、ある捜索領域について、目標検出部２１１０により算出された、地図形式によって表現された目標検出情報である。

有効範囲２００４は、前述の捜索領域において、ある航走体２０が、ある移動候補地点２００１に移動した場合の、覆域推定部２１５０により推定された、地図形式によって表現された有効範囲を表す情報（データ）である。

移動時間２００５は、前述の航走体２０が、現在の位置から前述の捜索領域における各位置へ移動するために要する、移動時間推定部２２１０により推定された、地図形式によって表現された移動時間を表すデータである。

自律制御部２１６０が有する積和部２００６は、目標検出情報２００２と、捜索ソーナー２２０の有効範囲２００４とについて、地図上の同じ位置を示す部分領域２００３に関連付けられたデータが表す値同士の積を、捜索領域における、全ての部分領域２００３において加算する。その結果、積和部２００６は、移動候補地点２００１についての積和値を表すデータを出力する。

自律制御部２１６０が有する除算部２００７は、積和部２００６から出力された積和値を表すデータを、移動時間２００５のうち移動候補地点２００１への移動に要する移動時間を示すデータが表す値によって除算することによって、捜索効率を算出する。

除算部２００７により算出された捜索効率は、移動候補地点２００１において目標を捜索可能な範囲がより広い場合に、より大きな値となる。又、当該捜索効率は、捜索ソーナー２２０の有効範囲２００４における目標の存否がより不確実である場合に、より大きな値となる。又、当該捜索効率は、航走体２０の移動候補地点２００１への移動時間がより短い場合に、より大きな値となる。

自律制御部２１６０は、上述した捜索効率を算出する処理を、各航走体が各移動候補地点に移動する全ての場合について実行する。但し、自律制御部２１６０は、上述した捜索効率を算出する処理を、各航走体が各移動候補地点に移動する全ての場合のうちの一部について実行してもよい。

本実施形態におけるその他の動作は、第１の実施形態における動作と同じである。

以上説明したように、本実施形態の航走体２０は、第１の実施形態の航走体１０の構成要素に対応する構成要素を含む。従って、本実施形態の航走体２０は、第１の実施形態の航走体１０と同じ効果を有する。

又、本実施形態の航走体２０は、第１の実施形態の航走体１０の構成要素に対応しない、潮流センサ２７０、潮流分布推定部２２００、及び移動時間推定部２２１０を含む。そして、本実施形態の航走体２０において、潮流センサ２７０、潮流分布推定部２２００、及び移動時間推定部２２１０に起因して、航走体２０の周囲の潮流に基づいた移動時間の推定が可能である。従って、本実施形態の航走体２０は、移動時間の推定精度が、第１の実施形態の航走体１０に比べて高いという効果を有する。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態の基本である、本発明の第３の実施形態について説明する。

本実施形態における構成について説明する。

図８は、本発明の第３の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。

１台以上の航走体１５のそれぞれは、捜索センサ１２５と、環境センサ１４５と、移動装置１５５と、航走体制御装置１１５とを含む。

捜索センサ１２５は、捜索領域に存在する目標を捜索するセンサである。

環境センサ１４５は、航走体１５のうち自航走体の周囲の環境を表す環境情報を取得するセンサである。

移動装置１５５は、自航走体の移動を実現する。

航走体制御装置１１５は、移動装置１５５を制御する。航走体制御装置１１５は、環境推定部１１１５と、覆域推定部１１３５と、自律制御部１１５５とを含む。

環境推定部１１１５は、環境センサ１４５により取得された環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定する。

覆域推定部１１３５は、環境推定部１１１５により推定された環境モデルに基づいて、各航走体１５が所定の各移動候補地点に移動した場合の、捜索領域における捜索センサ１２５の有効範囲を推定する。

自律制御部１１５５は、全ての航走体１５の互いに異なる移動候補地点により構成可能な全てのセットを構成する。そして、自律制御部１１５５は、覆域推定部１１３５により推定された有効範囲を表すデータに基づいて、当該全てのセットのうちの１つのセットにおける、捜索センサ１２５の有効範囲が区画する全体の大きさを算出する。ここで、上述した全てのセットの個数は、移動候補地点（ｍ個）から各航走体の互いに異なる移動先（ｎ個）を選ぶ順列の個数（ｍＰｎ）である。ｍは自然数であり、ｎはｍ以下の自然数である。但し、自律制御部１１５５は、上述した有効範囲の全体の大きさを算出する処理を、全ての航走体１５の互いに異なる移動候補地点により構成された全てのセットのうちの一部について実行してもよい。そして、自律制御部１１５５は、捜索センサ１２５の有効範囲が区画する全体の大きさが最大となる、全てのセットのうちのあるセットを決定する。そして、自律制御部１１５５は、当該あるセットに基づいて、自航走体の移動先を決定する。そして、自律制御部１１５５は、決定した移動先を、移動装置１５５に指示する。

本実施形態における動作について説明する。

図９は、本発明の第３の実施形態における航走体制御装置の動作を示すフローチャートである。より具体的には、図９は、自航走体の移動先を決定する動作を示すフローチャートである。尚、図９に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。

まず、覆域推定部１１３５は、環境推定部１１１５により推定された環境モデルに基づいて、各航走体１５が各移動候補地点に移動した場合における、捜索領域における捜索センサ１２５の有効範囲を推定する（ステップＳ２１０１）。

次に、自律制御部１１５５は、全ての航走体１５の互いに異なる移動候補地点により構成可能な全てのセットを構成する。そして、自律制御部１１５５は、覆域推定部１１３５により推定された有効範囲を表すデータに基づいて、当該全てのセットのうちの１つのセットにおける、捜索センサ１２５の有効範囲が区画する全体の大きさを算出する（ステップＳ２１０２）。ここで、有効範囲の大きさは、例えば、体積である。捜索領域において、例えば、高度を無視できる場合には、有効範囲の大きさは面積であってもよい。又、捜索センサ１２５毎の有効範囲の重なりを無視できる場合には、有効範囲の全体の大きさは、捜索センサ１２５毎の有効範囲の大きさを加算することにより算出されてもよい。地図形式によって表現された有効範囲の、各部分領域における値は、例えば、有効範囲内であれば“１”、有効範囲内でなければ“０”である。或いは、地図形式によって表現された有効範囲の、各部分領域における値は、各部分領域における捜索センサ１２５の分解能に応じて、３値以上の多値、又は連続値であってもよい。

続いて、自律制御部１１５５は、有効範囲が区画する全体の大きさが最大となる、全てのセットのうちのあるセットを決定する。そして、自律制御部１１５５は、当該あるセットにおける自航走体の移動候補地点を、自航走体の移動先として選択する（ステップＳ２１０３）。

図１０は、本発明の第３の実施形態における航走体制御装置の動作の一例を説明する模式図である。より具体的には、図１０は、捜索センサ１２５における有効範囲の全体の大きさを算出する動作の一例を説明する図である。図１０において、地図形式によって表現された値において、捜索領域を表す地図は平面により模式的に表現され、地図を構成する各位置における値の違いは網掛けの模様の違いにより模式的に表現されている。又、地図において、緯度、経度、深度のうち深度は省略され、捜索領域を構成する各部分領域は１つの桝目によって表現されている。又、図１０において、符号“Ｐ”、“Ｑ”は移動候補地点を表す。又、図１０において、符号“ｘＰ”、“ｘＱ”、“ｙＰ”、“ｙＱ”は順に、航走体ｘが移動候補地点Ｐに移動した場合、航走体ｘが移動候補地点Ｑに移動した場合、航走体ｙが移動候補地点Ｐに移動した場合、航走体ｙが移動候補地点Ｑに移動した場合における捜索センサ１２５の有効範囲を表す。以下、上述した符号を使用して説明する。図１０（Ａ）は、捜索領域を表す。捜索領域は、平面により模式的に表現される。捜索領域における各部分領域は、１つの桝目によって表現される。図１０（Ｂ）乃至（Ｅ）は、捜索センサ１２５の有効範囲（地図形式）を表す。

図１０（Ｂ）乃至（Ｅ）に示されるように、捜索センサ１２５の有効範囲は、航走体毎の捜索センサ１２５の性能に応じて異なってもよいし、捜索領域における位置毎の環境に応じて異なってもよい。

図１１は、本発明の第３の実施形態における各航走体が互いに異なる移動候補地点に移動した場合の、捜索センサの有効範囲の大きさを説明する表である。

図１１に示されるように、有効範囲ｘＰの大きさは“５０”、有効範囲ｘＱの大きさは“１００”、有効範囲ｙＰの大きさは“３０”、有効範囲ｙＱの大きさは“６０”である。図１１の“大きさ１”の行に示されるように、航走体ｘが移動候補地点Ｐに移動し、且つ航走体ｙが移動候補地点Ｑに移動した場合における、有効範囲の大きさの合計は“１１０”である。一方、図１１の“大きさ２”の行に示されるように、航走体ｘが移動候補地点Ｑに移動し、且つ航走体ｙが移動候補地点Ｐに移動した場合における、有効範囲の大きさの合計は“１３０”である。

そこで、自律制御部１１５５は、「航走体ｘが移動候補地点Ｑに移動し、且つ航走体ｙが移動候補地点Ｐに移動した場合」を、有効範囲の全体の大きさが最大となる１つのセットに決定する。そして、自律制御部１１５５は、決定した１つのセットにおける自航走体の移動候補地点を、自航走体の移動先として選択する。即ち、自律制御部１１５５は、自航走体が航走体ｘであれば、移動候補地点Ｑを移動先として選択する。一方、自律制御部１１５５は、自航走体が航走体ｙであれば、移動候補地点Ｐを移動先として選択する。

以上説明したように、本実施形態の航走体制御装置１１５において、環境推定部１１１５は、環境センサ１４５から取得した自機の周囲の環境を表す環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定する。そして、覆域推定部１１３５は、推定された環境モデルに基づいて、各航走体１５が各移動候補地点に移動した場合における捜索センサ１２５の有効範囲を推定する。そして、自律制御部１１５５は、推定された捜索センサ１２５の有効範囲を表すデータに基づいて、各航走体１５における捜索センサ１２５の有効範囲を算出する。そして、自律制御部１１５５は、各航走体１５における捜索センサ１２５の有効範囲全体の大きさが最大になるように、自機の移動先を決定する。従って、本実施形態の航走体制御装置１１５には、捜索センサ１２５の有効範囲が捜索センサ１２５の周囲の環境に依存する場合であっても、目標をより効果的に捜索できる地点に、捜索センサ１２５を搭載した航走体１５が自律的に移動するよう制御することができるという効果がある。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を基本とする、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態の航走体制御装置は、捜索領域における目標の存否がより不確実である移動候補地点を優先して、自機の移動先を決定する。

本実施形態における構成について説明する。

図１２は、本発明の第４の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。

１台以上の航走体１６のそれぞれは、捜索センサ１２５と、環境センサ１４５と、移動装置１５５と、航走体制御装置１１６とを含む。

航走体制御装置１１６は、環境推定部１１１５と、覆域推定部１１３５と、自律制御部１１５６と、目標検出部１１９６とを含む。

目標検出部１１９６は、捜索センサ１２５による検出結果を表すデータに基づいて、捜索領域に含まれる所定の大きさの各部分領域（ｑｉ）おける目標の存在確率（ｐｉ）（目標情報）を算出する。

自律制御部１１５６は、目標検出部１１９６により算出された目標情報（ｐｉ）に基づいて、各部分領域（ｒｉ）おける目標の存在確率（ｐｉ）に関するエントロピー（Ｉｉ＝－ｐｉｌｏｇ（ｐｉ））（目標検出情報）を算出する。ここで、目標検出情報は、目標検出部１１９６によって算出されてもよい。

そして、自律制御部１１５６は、算出した目標検出情報に基づいて、各航走体１６が各移動候補地点に移動した場合の有効範囲における目標検出情報の第１の総和（ΣＩｉ）を算出する。ここで、第１の総和は、１台の航走体が１つの移動候補地点に移動した場合における有効範囲における総和であることとする。そして、自律制御部１１５６は、全ての航走体１６の互いに異なる移動候補地点により構成可能な全てのセットを構成する。そして、自律制御部１１５６は、第１の総和の、全てのセットのうちの１つのセットにおける第２の総和を算出する。そして、自律制御部１１５６は、算出した第２の総和が最大となる、全てのセットのうちのあるセットを決定し、当該あるセットに基づいて、自航走体の移動先を決定する。ここで、目標検出情報は、地図形式によって表現された、有効範囲の各部分領域（ｒｉ）におけるエントロピー（Ｉｉ）と、地図形式によって表現された、有効範囲の各部分領域（ｒｉ）における値（ａｉ）との積の、全部分領域における総和（ΣａｉＩｉ）として算出されてもよい。値ａｉは、有効範囲内ならば１、そうでなければ０であることとする。但し、自律制御部１１５６は、上述した第２の総和を算出する処理を、全ての航走体１６の互いに異なる移動候補地点により構成された全てのセットのうちの一部について実行してもよい。

本実施形態におけるその他の構成は、第３の実施形態における構成と同じである。

本実施形態における動作について説明する。

図１３は、本発明の第４の実施形態における航走体制御装置の動作の一例を説明する模式図である。より具体的には、図１３は、上述した第２の総和を算出する動作の一例を説明する図である。図１３における表現方法は、図１０における表現方法と同じである。但し、図１３（Ａ）は、捜索領域を構成する各部分領域における目標検出情報（地図形式）を表す。図１３（Ｂ）乃至（Ｅ）は、捜索センサ１２５の有効範囲（地図形式）を表す。

図１３（Ａ）に示されるように、捜索領域を構成する各部分領域における目標検出情報は、部分領域毎に異なってもよい。

図１４は、本発明の第４の実施形態における各航走体が互いに異なる移動候補地点に移動した場合の、目標検出情報を説明する表である。

図１４に示されるように、有効範囲ｘＰにおける目標検出情報の第１の総和は“４５”、有効範囲ｘＱにおける目標検出情報の第１の総和は“４０”、有効範囲ｙＰにおける目標検出情報の第１の総和は“３０”、有効範囲ｙＱにおける目標検出情報の第１の総和は“３０”である。図１４の“目標検出情報１”の行に示されるように、航走体ｘが移動候補地点Ｐに移動し、且つ航走体ｙが移動候補地点Ｑに移動した場合における、目標検出情報の第２の総和は“７５”である。一方、図１４の“目標検出情報２”の行に示されるように、航走体ｘが移動候補地点Ｑに移動し、且つ航走体ｙが移動候補地点Ｐに移動した場合における、目標検出情報の第２の総和は“７０”である。

そこで、自律制御部１１５６は、「航走体ｘが移動候補地点Ｐに移動し、且つ航走体ｙが移動候補地点Ｑに移動した場合」を、第２の総和が最大となる１つのセットに決定する。そして、自律制御部１１５６は、決定した１つのセットにおける自航走体の移動候補地点を、自航走体の移動先として選択する。即ち、自律制御部１１５６は、自航走体が航走体ｘであれば、移動候補地点Ｐを移動先として選択する。一方、自律制御部１１５６は、自航走体が航走体ｙであれば、移動候補地点Ｑを移動先として選択する。

本実施形態におけるその他の動作は、第３の実施形態における動作と同じである。

以上説明したように、本実施形態の航走体制御装置１１６において、目標検出部１１９６は、捜索センサ１２５による検出結果を表すデータに基づいて、各部分領域における目標情報を算出する。そして、自律制御部１１５６は、覆域推定部１１３５により推定された捜索センサ１２５の有効範囲を表すデータと、目標検出部１１９６により算出された捜索領域における目標情報とに基づいて、各航走体１６が各移動候補地点へ移動した場合における目標検出情報の第１の総和を算出する。目標検出情報は、目標の存否がより不確実である場合に、より大きな値となる。そして、自律制御部１１５６は、各航走体１６における目標検出情報の、全ての航走体１６の互いに異なる移動候補地点により構成可能な全てのセットのうちの１つのセットにおける第２の総和が最大になるように、自機の移動先を決定する。従って、本実施形態の航走体制御装置１１６には、第３の実施形態における効果に加えて、捜索領域における目標の存否がより不確実である移動候補地点を優先して、自機の移動先を決定できるという効果がある。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第３又は第４の実施形態を基本とする、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態の航走体制御装置は、各航走体から各移動候補地点への移動時間がより短い移動候補地点を優先して、自機の移動先を決定する。

本実施形態における構成について説明する。

図１５は、本発明の第５の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。

１台以上の航走体１７のそれぞれは、捜索センサ１２５と、環境センサ１４５と、移動装置１５５と、航走体制御装置１１７と、位置取得装置１６７と、通信装置１３７とを含む。

航走体制御装置１１７は、環境推定部１１１５と、覆域推定部１１３５と、自律制御部１１５７とを含む。航走体制御装置１１７は、目標検出部１１９６を更に含んでもよい。

位置取得装置１６７は、自航走体の現在位置を取得する。

通信装置１３７は、他の航走体１７との間で通信を行う。

自律制御部１１５７は、位置取得装置１６７によって、自航走体の位置を示す航走体位置情報を取得する。

又、自律制御部１１５７は、通信装置１３７によって、他の航走体１７との間で、自航走体の航走体位置情報を送信すると共に、他の航走体１７の航走体位置情報を受信する。

又、自律制御部１１５７は、位置取得装置１６７により取得された自航走体の航走体位置情報、又は通信装置１３７により他の航走体１７から受信した他の航走体１７の航走体位置情報に基づいて、各航走体１７が各移動候補地点へ移動するために要する移動時間を推定する。ここで、自律制御部１１５７は、例えば、航走体１７の現在位置と各移動候補地点との距離を所定の速度によって除算することにより、移動時間を推定する。そして、自律制御部１１５７は、覆域推定部１１３５により推定された有効範囲を表すデータに基づいて、各航走体１７と各移動候補地点との全てのセットについて、その航走体１７の捜索センサ１２５における、有効範囲の大きさ、又は目標検出情報の第１の総和の何れか一方を算出する。そして、自律制御部１１５７は、有効範囲の大きさ又は有効範囲における目標検出情報の総和の何れか一方を、その航走体１７がその移動候補地点へ移動するために要する移動時間によって除算した商である捜索効率を算出する。そして、自律制御部１１５７は、全ての航走体１７の互いに異なる移動候補地点により構成可能な全てのセットを構成する。そして、自律制御部１１５７は、当該全てのセットのうちの１つのセットにおける捜索効率の第３の総和が最大となる、全てのセットのうちのあるセットを決定する。そして、自律制御部１１５７は、当該あるセットに基づいて、自航走体の移動先を決定する。

本実施形態におけるその他の構成は、第３又は第４の実施形態における構成と同じである。

本実施形態における動作について説明する。

図１６は、本発明の第５の実施形態における航走体制御装置の動作の一例を説明する模式図である。より具体的には、図１６は、上述した捜索効率の総和を算出する動作の一例を説明する図である。図１６における表現方法は、図１０又は図１３における表現方法と同じである。図１６（Ａ）は、捜索領域、又は捜索領域を構成する各部分領域における目標情報（地図形式）を表す。但し、図１６（Ａ）において、符号“ｘ”、“ｙ”は順に、航走体ｘの現在の位置（左下）、航走体ｙの現在の位置（右上）を表す。図１６（Ｂ）乃至（Ｅ）は、捜索センサ１２５の有効範囲（地図形式）を表す。

図１７は、本発明の第５の実施形態における各航走体が互いに異なる移動候補地点に移動した場合の、捜索センサの有効範囲の大きさ及び捜索効率を説明する表である。

図１８は、本発明の第５の実施形態における各航走体と移動候補地点との間の距離を説明する表である。

図１７の“大きさ１”及び“大きさ２”の行に示されるように、有効範囲ｘＰの大きさは“５０”、有効範囲ｘＱの大きさは“１００”、有効範囲ｙＰの大きさは“３０”、有効範囲ｙＱの大きさは“６０”である。

これらの有効範囲の大きさを、対応する、各航走体が各移動候補地点へ移動するために要する移動時間によって除算すると、捜索効率が得られる。ここで、各航走体の移動速度が一定であれば、移動時間は、各航走体と各移動候補地点との間の距離（図１８）に比例することとする。図１７の“捜索効率１”及び“捜索効率２”の行に示されるように、有効範囲ｘＰに対応する捜索効率は“５．３”、有効範囲ｘＱに対応する捜索効率は“１８．５”、有効範囲ｙＰに対応する捜索効率は“３．９”、有効範囲ｙＱに対応する捜索効率は“５．３”である。図１７の“捜索効率１”の行に示されるように、航走体ｘが移動候補地点Ｐに移動し、且つ航走体ｙが移動候補地点Ｑに移動した場合における、捜索効率の合計は“１０．６”である。一方、図１７の“捜索効率２”の行に示されるように、航走体ｘが移動候補地点Ｑに移動し、且つ航走体ｙが移動候補地点Ｐに移動した場合における、捜索効率の合計は“２２．４”である。

そこで、自律制御部１１５７は、「航走体ｘが移動候補地点Ｑに移動し、且つ航走体ｙが移動候補地点Ｐに移動した場合」を、捜索効率の第３の総和が最大となる１つのセットに決定する。そして、自律制御部１１５７は、決定した１つのセットにおける自航走体の移動候補地点を、自航走体の移動先として選択する。即ち、自律制御部１１５７は、自航走体が航走体ｘであれば、移動候補地点Ｑを移動先として選択する。一方、自律制御部１１５７は、自航走体が航走体ｙであれば、移動候補地点Ｐを移動先として選択する。

図１９は、本発明の第５の実施形態における各航走体が互いに異なる移動候補地点に移動した場合の、目標検出情報及び捜索効率を説明する表である。

自律制御部１１５７は、図１９に示されるように、捜索センサ１２５の有効範囲の大きさに基づく捜索効率の代わりに、目標情報のエントロピーに基づく捜索効率を算出してもよい。

本実施形態におけるその他の動作は、第３又は第４の実施形態における動作と同じである。

以上説明したように、本実施形態の航走体制御装置１１７において、自律制御部１１５７は、捜索効率の、全ての航走体１７の互いに異なる移動候補地点により構成可能な全てのセットのうちの１つのセットにおける第３の総和が最大となる１つのセットにおける自機の移動候補地点を、自機の移動先に決定する。そして、各航走体の各移動候補地点への移動時間がより短いほど、捜索効率の値はより大きい。従って、本実施形態の航走体制御装置１１７には、第３又は第４の実施形態における効果に加えて、各航走体から各移動候補地点への移動時間がより短い移動候補地点を優先して、各航走体の移動先を決定できるという効果がある。
（第６の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態を基本とする、本発明の第６の実施形態について説明する。

本実施形態における構成について説明する。

図２０は、本発明の第６の実施形態における航走体の構成の一例を示すブロック図である。

１台以上の航走体１８のそれぞれは、捜索センサ１２５と、環境センサ１４５と、移動装置１５５と、航走体制御装置１１８と、位置取得装置１６７と、通信装置１３７と、流速センサ１７８とを含む。

航走体制御装置１１８は、環境推定部１１１５と、覆域推定部１１３５と、自律制御部１１５８と、流速推定部１１７８とを含む。航走体制御装置１１８は、目標検出部１１９６を更に含んでもよい。

流速センサ１７８は、自航走体の周囲の流体の流速を検出する。

流速推定部１１７８は、流速センサ１７８により検出された流速を表すデータに基づいて、捜索領域及び航走体が捜索領域に向けて移動する際に通過する領域における流速分布モデルを推定する。流速分布モデルの推定方法は、例えば、本発明の第２の実施形態において、説明したとおりである。

自律制御部１１５８は、流速推定部１１７８により推定された流速分布モデルに基づいて、各航走体１８が現在の位置から各移動候補地点へ移動するために要する移動時間を推定する。移動時間の推定方法は、例えば、本発明の第２の実施形態において、説明したとおりである。

本実施形態におけるその他の構成は、第５の実施形態における構成と同じである。

以上説明したように、本実施形態の航走体制御装置１１８において、自律制御部１１５８は、流速推定部１１７８により推定された流速分布モデルに基づいて、各航走体から各移動候補地点への移動時間を推定する。従って、本実施形態の航走体制御装置１１８には、第５の実施形態における効果に加えて、捜索効率の計算精度がより高いという効果がある。

図２１は、本発明の各実施形態における航走体制御装置を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

航走体制御装置９０７は、記憶装置９０２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９０３と、キーボード９０４と、モニタ９０５と、Ｉ／Ｏ（Input/Output）装置９０８とを備え、これらが内部バス９０６によって接続されている。記憶装置９０２は、自律制御部１１５５等のＣＰＵ９０３の動作プログラムを格納する。ＣＰＵ９０３は、航走体制御装置９０７全体を制御し、記憶装置９０２に格納された動作プログラムを実行し、Ｉ／Ｏ装置９０８を介して自律制御部１１５５等のプログラムの実行やデータの送受信を行なう。なお、上記の航走体制御装置９０７の内部構成は一例である。航走体制御装置９０７は、必要に応じて、キーボード９０４、モニタ９０５を接続する装置構成であってもよい。

上述した本発明の各実施形態における航走体制御装置は、専用の装置によって実現してもよいが、Ｉ／Ｏ装置９０８が外部との通信を実行するハードウェアの動作以外は、コンピュータ（情報処理装置）によっても実現可能である。本発明の各実施形態において、Ｉ／Ｏ装置９０８は、例えば、捜索センサ１２５、環境センサ１４５、移動装置１５５、位置取得装置１６７、通信装置１３７、流速センサ１７８との入出力部である。この場合、係るコンピュータは、記憶装置９０２に格納されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ９０３に読み出し、読み出したソフトウェア・プログラムをＣＰＵ９０３において実行する。上述した各実施形態の場合、係るソフトウェア・プログラムには、上述したところの、図１、図６、図８、図１２、図１５、又は図２０に示した航走体制御装置の各部の機能を実現可能な記述がなされていればよい。ただし、これらの各部には、適宜ハードウェアを含むことも想定される。そして、このような場合、係るソフトウェア・プログラム（コンピュータ・プログラム）は、本発明を構成すると捉えることができる。更に、係るソフトウェア・プログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体も、本発明を構成すると捉えることができる。

以上、本発明を、上述した各実施形態及びその変形例によって例示的に説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態及びその変形例に記載した範囲に限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、請求の範囲に記載した事項により明らかである。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
１台以上の航走体のうち自航走体の周囲の環境を表す環境情報を取得する、前記自航走体が備える環境センサにより取得された前記環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定する環境推定手段と、
前記環境推定手段により推定された前記環境モデルに基づいて、前記自航走体、及び前記自航走体と異なり且つ前記１台以上の航走体のうち前記自航走体と同じ機能を備える他の航走体である各航走体が、所定の各移動候補地点に移動した場合の、前記捜索領域に存在する目標を捜索する、前記各航走体が備える捜索センサの前記捜索領域における有効範囲を推定する覆域推定手段と、
全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な複数のセットを構成し、前記覆域推定手段により推定された前記有効範囲に基づいて、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける、前記捜索センサの前記有効範囲が区画する全体の大きさが最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて前記自航走体の移動先を決定し、決定した前記移動先を、前記自航走体が備える前記自航走体の移動を実現する移動装置に指示する自律制御手段と
を備える航走体制御装置。
（付記２）
前記捜索センサによる検出結果に基づいて、前記捜索領域に含まれる所定の大きさの各部分領域における、前記目標の存在確率を算出する目標検出手段を更に備え、
前記自律制御手段は、前記目標検出手段により算出された、各前記部分領域における前記目標の前記存在確率に関するエントロピーの、前記各航走体が前記各移動候補地点に移動した場合の前記有効範囲における第１の総和を算出し、全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な前記複数のセットを構成し、前記第１の総和の、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける第２の総和を算出し、前記第２の総和が最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて前記自航走体の前記移動先を決定する
付記１に記載の航走体制御装置。
（付記３）
前記覆域推定手段は、
前記各航走体が備える各前記捜索センサの性能に関する性能情報を保持するセンサ性能記憶手段を備え、
前記環境推定手段により推定された前記環境モデルと、前記センサ性能記憶手段から取得した前記性能情報とに基づいて、前記各航走体が前記各移動候補地点に移動した場合の、前記捜索センサの前記捜索領域における前記有効範囲を推定する
付記１又は２に記載の航走体制御装置。
（付記４）
前記自律制御手段は、
前記自航走体が備える、前記自航走体の現在位置を示す位置情報を取得する位置取得装置により、前記自航走体の前記位置情報を取得し、
前記自航走体が備える通信装置により、前記他の前記航走体との間で、前記自航走体の前記位置情報を送信すると共に、前記他の前記航走体の前記位置情報を受信し、
前記位置取得装置により取得された前記自航走体の前記位置情報、又は前記通信装置により前記他の前記航走体から受信した前記他の前記航走体の前記位置情報に基づいて、前記各航走体が前記各移動候補地点への移動に要する移動時間を推定し、
前記覆域推定手段により推定された前記有効範囲に基づいて、前記各航走体が前記各移動候補地点に移動した場合の、該航走体の前記捜索センサにおける前記有効範囲の大きさを、該航走体が該移動候補地点への移動に要する前記移動時間によって除算した捜索効率を算出し、
全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な前記複数のセットを構成し、前記捜索効率の、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける第３の総和が最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて前記自航走体の前記移動先を決定する
付記１に記載の航走体制御装置。
（付記５）
前記自律制御手段は、
前記自航走体が備える、前記自航走体の現在位置を示す位置情報を取得する位置取得装置により、前記自航走体の前記位置情報を取得し、
前記自航走体が備える通信装置により、前記他の前記航走体との間で、前記自航走体の前記位置情報を送信すると共に、前記他の前記航走体の前記位置情報を受信し、
前記位置取得装置により取得された前記自航走体の前記位置情報、又は前記通信装置により前記他の前記航走体から受信した前記他の前記航走体の前記位置情報に基づいて、前記各航走体が前記各移動候補地点への移動に要する移動時間を推定し、
前記目標検出手段により算出された前記エントロピーの、前記各航走体が前記各移動候補地点に移動した場合の、前記有効範囲における前記第１の総和を算出し、前記第１の総和を、該航走体が該移動候補地点への移動に要する前記移動時間によって除算した捜索効率を算出し、
全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な前記複数のセットを構成し、前記捜索効率の、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける第３の総和が最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて、前記自航走体の前記移動先を決定する
付記２に記載の航走体制御装置。
（付記６）
前記自航走体が備える、前記自航走体の周囲の流体の流速を検出する流速センサにより検出された前記流速に基づいて、前記捜索領域、及び前記各航走体が前記捜索領域に向けて移動する際に通過する領域における流速分布モデルを推定する流速推定手段を更に備え、
前記自律制御手段は、前記流速推定手段により推定された流速分布モデルに基づいて、前記各航走体が前記各移動候補地点への移動に要する前記移動時間を推定する
付記５に記載の航走体制御装置。
（付記７）
前記環境推定手段は、
ある位置における前記環境情報に対して、前記捜索領域における前記環境情報を推定するために用いられる環境モデル情報を保持する環境モデル記憶手段を備え、
前記環境モデル記憶手段から取得した前記環境モデル情報と、前記環境センサにより取得された前記環境情報とに基づいて、前記捜索領域における前記環境モデルを推定する付記１乃至６の何れか１項に記載の航走体制御装置。
（付記８）
前記航走体は、水中航走体であり、
前記捜索センサは、ソーナーであり、
前記環境センサは、前記環境情報として、前記自航走体の周囲の音速を測定するセンサであり、
前記環境推定手段は、前記環境センサにより測定された前記音速に基づいて、前記捜索領域における音速分布に関する前記環境モデルを推定する
付記１乃至７の何れか１項に記載の航走体制御装置。
（付記９）
１台以上の航走体のうち自航走体の周囲の環境を表す環境情報を取得する、前記自航走体が備える環境センサにより取得された前記環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定し、
推定した前記環境モデルに基づいて、前記自航走体、及び前記自航走体と異なり且つ前記１台以上の航走体のうち前記自航走体と同じ機能を備える他の航走体である各航走体が、所定の各移動候補地点に移動した場合の、前記捜索領域に存在する目標を捜索する、前記各航走体が備える捜索センサの前記捜索領域における有効範囲を推定し、
全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な複数のセットを構成し、推定した前記有効範囲に基づいて、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける、前記捜索センサの前記有効範囲が区画する全体の大きさが最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて前記自航走体の移動先を決定し、決定した前記移動先を、前記自航走体が備える前記自航走体の移動を実現する移動装置に指示する
航走体の制御方法。
（付記１０）
１台以上の航走体のうち自航走体の動作を制御する航走体制御装置が備えるコンピュータに、
前記自航走体の周囲の環境を表す環境情報を取得する、前記自航走体が備える環境センサにより取得された前記環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定する環境推定処理と、
前記環境推定処理により推定された前記環境モデルに基づいて、前記自航走体、及び前記自航走体と異なり且つ前記１台以上の航走体のうち前記自航走体と同じ機能を備える他の航走体である各航走体が、所定の各移動候補地点に移動した場合の、前記捜索領域に存在する目標を捜索する、前記各航走体が備える捜索センサの前記捜索領域における有効範囲を推定する覆域推定処理と、
全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な複数のセットを構成し、前記覆域推定処理により推定された前記有効範囲に基づいて、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける、前記捜索センサの前記有効範囲が区画する全体の大きさが最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて前記自航走体の移動先を決定し、決定した前記移動先を、前記自航走体が備える前記自航走体の移動を実現する移動装置に指示する自律制御処理と
を実行させる航走体制御装置の制御プログラムを格納した非一時的な記憶媒体。
（付記１１）
付記１乃至８の何れか１項に記載の航走体制御装置
を備える航走体。
（付記１２）
２台以上の付記１１に記載の航走体
を備える航走体制御システム。

この出願は、２０１６年１２月２０日に出願された日本出願特願２０１６－２４６１８７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、海中、海上、陸上、大気中等の自然環境において、ソーナー、レーダー、カメラ等の周囲の環境の影響を受け易い、１台以上のセンサを用いてセンシングを行う際に、センサを配置する用途において利用できる。

１０ 航走体
１１０ 航走体制御装置
１２０ 捜索センサ
１３０ 通信装置
１４０ 環境センサ
１１１０ 環境推定部
１１２０ 環境モデルデータベース
１１３０ 覆域推定部
１１４０ センサ性能データベース
１１５０ 自律制御部
１５０ 移動装置
２０ 航走体
２１０ 航走体制御装置
２２０ 捜索ソーナー
２３０ 温度センサ
２４０ 水圧センサ
２５０ 電気伝導度センサ
２６０ 水中通信装置
２７０ 潮流センサ
２８０ 移動装置
２００１ 移動候補地点
２００２ 目標検出情報
２００３ 部分領域
２００４ 有効範囲
２００５ 移動時間
２１１０ 目標検出部
２１２０ 音速分布データベース
２１３０ 音速分布推定部
２１４０ 音波伝搬推定部
２１５０ 覆域推定部
２１６０ 自律制御部
２１７０ 制御信号生成部
２１８０ 捜索ソーナー性能データベース
２１９０ 潮流分布データベース
２２００ 潮流分布推定部
１５、１６、１７ 航走体
１２５ 捜索センサ
１４５ 環境センサ
１５５ 移動装置
１３７ 通信装置
１６７ 位置取得装置
１１５、１１６、１１７ 航走体制御装置
１１１５ 環境推定部
１１３５ 覆域推定部
１１５５、１１５６、１１５７ 自律制御部
１１９６ 目標検出部
９０２ 記憶装置
９０３ ＣＰＵ
９０４ キーボード
９０５ モニタ
９０６ 内部バス
９０７ 航走体制御装置
９０８ Ｉ／Ｏ装置

Claims (10)

1. １台以上の航走体のうち自航走体の周囲の環境を表す環境情報を取得する、前記自航走体が備える環境センサにより取得された前記環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定する環境推定手段と、
   前記環境推定手段により推定された前記環境モデルに基づいて、前記自航走体、及び前記自航走体と異なり且つ前記１台以上の航走体のうち前記自航走体と同じ機能を備える他の航走体である各航走体が、所定の各移動候補地点に移動した場合の、前記捜索領域に存在する目標を捜索する、前記各航走体が備える捜索センサの前記捜索領域における有効範囲を推定する覆域推定手段と、
   全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な複数のセットを構成し、前記覆域推定手段により推定された前記有効範囲に基づいて、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける、前記捜索センサの前記有効範囲が区画する全体の大きさが最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて前記自航走体の移動先を決定し、決定した前記移動先を、前記自航走体が備える前記自航走体の移動を実現する移動装置に指示する自律制御手段と
   を備える航走体制御装置。
2. 前記捜索センサによる検出結果に基づいて、前記捜索領域に含まれる所定の大きさの各部分領域における、前記目標の存在確率を算出する目標検出手段を更に備え、
   前記自律制御手段は、前記目標検出手段により算出された、各前記部分領域における前記目標の前記存在確率に関するエントロピーの、前記各航走体が前記各移動候補地点に移動した場合の前記有効範囲における第１の総和を算出し、全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な前記複数のセットを構成し、前記第１の総和の、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける第２の総和を算出し、前記第２の総和が最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて前記自航走体の前記移動先を決定する
   請求項１に記載の航走体制御装置。
3. 前記覆域推定手段は、
   前記各航走体が備える各前記捜索センサの性能に関する性能情報を保持するセンサ性能記憶手段を備え、
   前記環境推定手段により推定された前記環境モデルと、前記センサ性能記憶手段から取得した前記性能情報とに基づいて、前記各航走体が前記各移動候補地点に移動した場合の、前記捜索センサの前記捜索領域における前記有効範囲を推定する
   請求項１又は２に記載の航走体制御装置。
4. 前記自律制御手段は、
   前記自航走体が備える、前記自航走体の現在位置を示す位置情報を取得する位置取得装置により、前記自航走体の前記位置情報を取得し、
   前記自航走体が備える通信装置により、前記他の前記航走体との間で、前記自航走体の前記位置情報を送信すると共に、前記他の前記航走体の前記位置情報を受信し、
   前記位置取得装置により取得された前記自航走体の前記位置情報、又は前記通信装置により前記他の前記航走体から受信した前記他の前記航走体の前記位置情報に基づいて、前記各航走体が前記各移動候補地点への移動に要する移動時間を推定し、
   前記覆域推定手段により推定された前記有効範囲に基づいて、前記各航走体が前記各移動候補地点に移動した場合の、該航走体の前記捜索センサにおける前記有効範囲の大きさを、該航走体が該移動候補地点への移動に要する前記移動時間によって除算した捜索効率を算出し、
   全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な前記複数のセットを構成し、前記捜索効率の、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける第３の総和が最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて前記自航走体の前記移動先を決定する
   請求項１に記載の航走体制御装置。
5. 前記自律制御手段は、
   前記自航走体が備える、前記自航走体の現在位置を示す位置情報を取得する位置取得装置により、前記自航走体の前記位置情報を取得し、
   前記自航走体が備える通信装置により、前記他の前記航走体との間で、前記自航走体の前記位置情報を送信すると共に、前記他の前記航走体の前記位置情報を受信し、
   前記位置取得装置により取得された前記自航走体の前記位置情報、又は前記通信装置により前記他の前記航走体から受信した前記他の前記航走体の前記位置情報に基づいて、前記各航走体が前記各移動候補地点への移動に要する移動時間を推定し、
   前記目標検出手段により算出された前記エントロピーの、前記各航走体が前記各移動候補地点に移動した場合の、前記有効範囲における前記第１の総和を算出し、前記第１の総和を、該航走体が該移動候補地点への移動に要する前記移動時間によって除算した捜索効率を算出し、
   全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な前記複数のセットを構成し、前記捜索効率の、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける第３の総和が最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて、前記自航走体の前記移動先を決定する
   請求項２に記載の航走体制御装置。
6. 前記自航走体が備える、前記自航走体の周囲の流体の流速を検出する流速センサにより検出された前記流速に基づいて、前記捜索領域、及び前記各航走体が前記捜索領域に向けて移動する際に通過する領域における流速分布モデルを推定する流速推定手段を更に備え、
   前記自律制御手段は、前記流速推定手段により推定された流速分布モデルに基づいて、前記各航走体が前記各移動候補地点への移動に要する前記移動時間を推定する
   請求項５に記載の航走体制御装置。
7. 前記環境推定手段は、
   ある位置における前記環境情報に対して、前記捜索領域における前記環境情報を推定するために用いられる環境モデル情報を保持する環境モデル記憶手段を備え、
   前記環境モデル記憶手段から取得した前記環境モデル情報と、前記環境センサにより取得された前記環境情報とに基づいて、前記捜索領域における前記環境モデルを推定する
   請求項１乃至６の何れか１項に記載の航走体制御装置。
8. 前記航走体は、水中航走体であり、
   前記捜索センサは、ソーナーであり、
   前記環境センサは、前記環境情報として、前記自航走体の周囲の音速を測定するセンサであり、
   前記環境推定手段は、前記環境センサにより測定された前記音速に基づいて、前記捜索領域における音速分布に関する前記環境モデルを推定する
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の航走体制御装置。
9. １台以上の航走体のうち自航走体の周囲の環境を表す環境情報を取得する、前記自航走体が備える環境センサにより取得された前記環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定し、
   推定した前記環境モデルに基づいて、前記自航走体、及び前記自航走体と異なり且つ前記１台以上の航走体のうち前記自航走体と同じ機能を備える他の航走体である各航走体が、所定の各移動候補地点に移動した場合の、前記捜索領域に存在する目標を捜索する、前記各航走体が備える捜索センサの前記捜索領域における有効範囲を推定し、
   全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な複数のセットを構成し、推定した前記有効範囲に基づいて、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける、前記捜索センサの前記有効範囲が区画する全体の大きさが最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて前記自航走体の移動先を決定し、決定した前記移動先を、前記自航走体が備える前記自航走体の移動を実現する移動装置に指示する
   航走体の制御方法。
10. １台以上の航走体のうち自航走体の動作を制御する航走体制御装置が備えるコンピュータに、
    前記自航走体の周囲の環境を表す環境情報を取得する、前記自航走体が備える環境センサにより取得された前記環境情報に基づいて、捜索領域に関する環境モデルを推定する環境推定処理と、
    前記環境推定処理により推定された前記環境モデルに基づいて、前記自航走体、及び前記自航走体と異なり且つ前記１台以上の航走体のうち前記自航走体と同じ機能を備える他の航走体である各航走体が、所定の各移動候補地点に移動した場合の、前記捜索領域に存在する目標を捜索する、前記各航走体が備える捜索センサの前記捜索領域における有効範囲を推定する覆域推定処理と、
    全ての前記各航走体の互いに異なる前記各移動候補地点により構成可能な複数のセットを構成し、前記覆域推定処理により推定された前記有効範囲に基づいて、前記複数のセットのうちの１つのセットにおける、前記捜索センサの前記有効範囲が区画する全体の大きさが最大となる、前記複数のセットのうちのあるセットを決定し、該あるセットに基づいて前記自航走体の移動先を決定し、決定した前記移動先を、前記自航走体が備える前記自航走体の移動を実現する移動装置に指示する自律制御処理と
    を実行させる航走体制御装置の制御プログラム。

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