JP6411012B2 - 予測不可能なビークルナビゲーション - Google Patents

Description

本発明は、概して、ビークルの運動を制御するためのシステム及び方法に関する。具体的には、本発明はビークルの運動を予測不可能な方式で自動的に制御することに関する。

有人及び無人の航空ビークルは、様々な軍用及びその他のミッションを実行するために使用される。例えば、航空ビークルによって実行されうるミッションの一種は監視ミッションである。この場合、航空ビークルは基地の位置から対象点に近い位置まで飛行する。このとき、航空ビークルが対象点に近いエリア内を飛行する間に、航空ビークル上の監視装置が対象点に向けられる。監視装置には、例えば、撮像システム、及び対象点に関する情報を取得するために航空ビークルに搭載された他のシステムが含まれる。

航空ビークルによる監視ミッション又はその他のミッションの標的である対象点は、固定である場合も、移動している場合もありうる。例えば、対象点は、建造物、固定の兵器システム、或いは別の固定の軍用、産業用、又はその他の対象オブジェクトである。或いは、対象点は、移動している人、ビークル、ビークルの部隊、又は移動している別の対象オブジェクトである。

様々な制約により、対象点に近いエリア内でミッションを実行するように航空ビークルを制御する方式は制限される。これらの制約は、例えば、航空ビークルの性能、ミッションを実行するために使用される航空ビークル上の設備の性能、天候又はその他の環境条件、実行されるミッションの特定の詳細、或いは他の要因又は要因の組み合わせによって課されうる。

航空ビークルの性能ケイパビリティは、航空ビークルがミッションの間に対象点に近いエリア内を飛行する際の高度及び速度を制限する。航空ビークル上の監視装置又は他の設備の性能は、監視ミッション又は他のミッションを実行する間に航空ビークルが飛行しうる対象点からの最大距離を決定づける。

地形、天候、又は他の環境条件は、ミッションを実行するために航空ビークルによって使用されうる対象点に近いエリアを制限しうる。例えば、暴風、敵のレーダー据付場所、或いは他の条件又は条件の組み合わせにより、対象点の近くで航空ビークルが飛行すべきでない「飛行禁止ゾーン」が形成される。ステーション制限の時間、監視画像の品質要件、或いは監視ミッション又は他のミッションの他の特定の要件も、ミッションの間の対象点に近いエリア内における航空ビークルの飛行様式を制限する。

対象点に近いエリア内でミッションを実行するときに航空ビークルが敵対勢力によって検出されないことが望ましい。対象点の近くでミッションを実行する航空ビークルの検出は、敵対勢力がミッションの妨害措置を講じることを可能にする。例えば、対象点の近くを飛行する航空ビークルの存在の検出に応答して、敵対勢力は、航空ビークルによる監視ミッションが成功裏に完了することを防止しようと、対象オブジェクトを移動させる、又は隠すかもしれない。

対象点の近くでミッションを実行する航空ビークルの存在の検出は、敵対勢力による航空ビークルへの攻撃を招く可能性がある。このような攻撃は、航空ビークルにミッションを放棄させうる。最悪の場合、このような攻撃は航空ビークルの損失につながる。

航空ビークルの飛行を制御するための現行のシステム及び方法は、どのようなものであれ、対象点に近いエリア内でミッションを実行するにあたっての種々の制約条件を満たすように、操縦士が航空ビークルの動きを制御することをほとんど助けることができない。現在、自動ナビゲーションシステムが、一の位置から別の位置までの航空ビークルの飛行を制御するために使用されている。対象点に近いエリアにおいてミッションを実行するという観点からは、基地の位置から対象点に近い位置までの航空ビークルの飛行を自動的に制御するために、自動ナビゲーションシステムを使用することができる。しかしながら、現行の自動ナビゲーションシステムは、対象点に近いエリア内で監視ミッション又は他のミッションを実行するために、このエリア内での航空ビークルの動きを制御するように構成されていない。具体的には、対象点に近いリア内での航空ビークルの動きを制御するための現行のシステム及び方法は、このエリア内でミッションを実行する間に、航空ビークルが敵対勢力によって検出される可能性を低下させることができない。

したがって、上述した問題の一又は複数と、起こりうる他の問題とを考慮する方法と装置を有することが有利である。

本発明の例示的実施形態により、ビークルの運動を制御する方法が提供される。ビークルの現在の状態が特定される。現在の状態には、ビークルの現在位置が含まれる。プロセッサユニットによりビークルの次の状態が選択される。次の状態には、ビークルの次の位置が含まれる。ビークルの次の状態の属性の値がランダムに選択される。ビークルが現在の状態から次の状態へと移行するように、ビークルの運動が制御される。

別の例示的実施形態により、ビークルの現在の状態を特定し、ビークルの次の状態を選択し、ビークルの次の状態の属性の値をランダムに選択するように構成されたプロセッサユニットを含む装置が提供される。現在の状態には、ビークルの現在位置が含まれる。次の状態には、ビークルの次の位置が含まれる。

別の例示的実施形態により、ビークルの運動を制御する方法が提供される。ビークルの現在の状態が特定される。現在の状態には、ビークルの現在位置が含まれる。プロセッサユニットにより、ビークルに可能な次の状態が特定される。プロセッサユニットにより、可能な次の状態の状態値が特定される。状態値は、ビークルが可能な次の状態にあった時の関数である。ビークルの次の状態は、状態値を用いて可能な次の状態から選択される。次の状態には、ビークルの次の位置が含まれる。

図面及び明細書において、一態様では、ビークル２００の運動を制御する方法が開示される。この方法は、ビークル２００の現在位置を含むビークル２００の現在の状態２３８を特定することと、プロセッサユニット１１０４によって、ビークル２００の次の位置を含むビークル２００の次の状態２４０を選択することと、ビークル２００の次の状態２４０の属性の値をランダムに選択することと、ビークル２００が現在の状態２３８から次の状態２４０へと移行するように、ビークル２００の運動を制御することとを含む。

この方法の別の構成では、ビークル２００の次の状態２４０の属性が、ビークル２００の次の位置、ビークル２００の高度３０６、ビークル２００の速度３０８、及びビークル２００の方向３１１から選択される。

この方法の別の構成では、ビークル２００の次の状態２４０を選択することは、ビークル２００に可能な次の状態を特定することと、可能な次の状態の状態値２５３を特定することと、状態値２５３を使用して可能な次の状態から次の状態２４０を選択することとを含む。

この方法の別の構成では、可能な次の状態の状態値２５３を特定することは、ビークル２００が可能な次の状態にあった時を特定することを含む。

この方法の別の構成では、次の状態２４０を選択することは、最善の状態値２５３を有する任意の数の可能な次の状態から、次の状態２４０をランダムに選択することを含む。

この方法の別の構成は、次の状態２４０を選択することに応答して、次の状態２４０として選択される可能な次の状態の一つの状態値２５３の一つを変更することをさらに含む。

この方法の別の構成では、さらに、ビークル２００は、無人ビークル２１４、有人ビークル２１２、航空ビークル２０６、陸上ビークル２０８、水上ビークル２１０、及び水中ビークル２１１から選択される。

一態様では、ビークル２００の現在位置を含むビークル２００の現在の状態２３８を特定し、ビークル２００の次の位置を含むビークル２００の次の状態２４０を選択し、ビークル２００の次の状態２４０の属性の値をランダムに選択するように構成されたプロセッサユニット１１０４を含む装置が開示される。

この装置の別の構成では、ビークル２００の次の状態２４０の属性が、ビークル２００の次の位置、ビークル２００の高度３０６、ビークル２００の速度３０８、及びビークル２００の方向から選択される。

この装置の別の構成では、プロセッサユニット１１０４は、さらに、ビークル２００に可能な次の状態を特定し、可能な次の状態の状態値２５３を特定し、状態値２５３を使用して可能な次の状態から次の状態２４０を選択するように構成されている。

この装置の別の構成では、プロセッサユニット１１０４は、ビークル２００が可能な次の状態にあった時を特定することにより、可能な次の状態の状態値２５３を特定するように構成されている。

この装置の別の構成では、プロセッサユニット１１０４は、最善の状態値２５３を有する任意の数の可能な次の状態から、次の状態２４０をランダムに選択するように構成されている。

この装置の別の構成では、プロセッサユニット１１０４は、さらに、次の状態２４０を選択することに応答して、次の状態２４０として選択される可能な次の状態の一つの状態値２５３の一つを変更するように構成されている。

この装置の別の構成では、ビークル２００は、無人ビークル２１４、有人ビークル２１２、航空ビークル２０６、陸上ビークル２０８、水上ビークル２１０、及び水中ビークル２１１から選択される。

一態様では、ビークル２００の運動を制御する方法が開示される。この方法は、ビークル２００の現在位置を含むビークル２００の現在の状態２３８を特定することと、プロセッサユニット１１０４によって、ビークル２００に可能な次の状態を特定することと、プロセッサユニット１１０４によって、ビークル２００が可能な次の状態にあった時の関数である、可能な次の状態の状態値２５３を特定することと、状態値２５３を使用して、可能な次の状態から、ビークル２００の次の位置を含むビークル２００の次の状態２４０を選択することとを含む。

この方法の別の構成は、ビークル２００の次の状態２４０の属性の値をランダムに選択することをさらに含み、この属性は、ビークル２００の次の位置、ビークル２００の高度３０６、ビークル２００の速度３０８、及びビークル２００の方向３１１から選択される。

この方法の別の構成は、ビークル２００が現在の状態２３８から次の状態２４０へ移行するようにビークル２００の運動を自動的に制御することをさらに含む。

この方法の別の構成では、ビークル２００の次の状態２４０を選択することは、最善の状態値２５３を有する任意の数の可能な次の状態から次の状態２４０をランダムに選択することをさらに含む。

この方法の別の構成は、次の状態２４０を選択することに応答して、次の状態２４０として選択される可能な次の状態の一つの状態値２５３の一つを変更することをさらに含む。

この方法の別の構成では、さらに、ビークル２００は、無人ビークル２１４、有人ビークル２１２、航空ビークル２０６、陸上ビークル２０８、水上ビークル２１０、及び水中ビークル２１１から選択される。

上記のフィーチャ、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態で独立に実現することが可能であるか、又は他の実施形態において組み合わせることが可能である。これらの実施形態について、後述の説明及び添付図面を参照してさらに詳細に説明する。

新規のフィーチャと考えられる例示的実施形態の特徴は、特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示的実施形態と、好ましい使用モード、さらなる目的、及びそのフィーチャとは、添付図面を参照して本発明の例示的実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより最もよく理解されるであろう。

図１は、例示的な一実施形態による無人ビークルの予測不可能なナビゲーションを示している。 図２は、例示的な一実施形態によるビークル及び自動ナビゲーションシステムのブロック図である。 図３は、例示的な一実施形態によるビークルの状態のブロック図である。 図４は、例示的な一実施形態による、ビークルに可能な任意の数の状態を示している。 図５は、例示的な一実施形態によるビークルの状態の値を特定するための関数を示している。 図６は、例示的な一実施形態によるビークルの状態を制御するプロセスのフロー図である。 図７は、例示的な一実施形態によるビークルの次の状態を選択するプロセスのフロー図である。 図８は、例示的な一実施形態による、ビークルの状態について選択された高度の値の分布を示している。 図９は、例示的な一実施形態による、ビークルの状態について選択された速度の値の分布を示している。 図１０は、例示的な一実施形態による、航空ビークルについてシミュレーションされた飛行経路を示している。 図１１は、例示的な一実施形態によるデータ処理システムのブロック図である。

種々の例示的な実施形態は、任意の数の様々な検討事項を認識して考慮している。本明細書でアイテムに言及して使用される「任意の数の」は、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、「任意の数の異なる検討事項」は、一又は複数の異なる検討事項を意味する。

種々の例示的な実施形態は、航空ビークルが、監視ミッションを実行するために基地の位置から対象点に近い位置まで移動することを認識し、考慮する。航空ビークルは、航空ビークル上の監視センサから対象点が見える位置に到達した後、対象点の周りで固定飛行経路に入ることができる。航空ビークルは、十分な情報が収集されるまで、対象点の周りで同じ飛行経路を反復することができる。異なる例示的実施形態は、対象点の周りで反復経路を飛行する航空ビークルは敵対勢力によって検出され易いことを認識し、考慮する。対象点の周りで反復経路を使用することにより、過去に敵対的行為により航空ビークルが失われた。

種々の例示的な実施形態は、さらに、対象点に近いエリア内を飛行する航空ビークルが敵対勢力によって検出される可能性を低減するための現行の手順が、航空ビークルのパイロットが対象点の近くでビークルの飛行経路を手動で変更することであることを認識し、考慮する。しかしながら、連続的に変化する非反復的な飛行経路上で航空ビークルを操縦することは、パイロットにとって操作上の重荷となり、パイロットの疲労を増加させる。その結果、対象点に近いエリア内で監視ミッション又はその他のミッションを実行する間に、同じ点を、又は同じ点の近くを複数回にわたって繰り返し通過しないような航空ビークルの飛行経路をパイロットが維持することは困難である。

種々の例示的実施形態は、さらに、パイロットには、飛行禁止ゾーンを回避するため、又は他の制約を満たすために、対象点の近くで航空ビークルの飛行経路を手動で調節する必要もあることを認識し、考慮する。そのような制約を満たすために航空ビークルの飛行経路を手動で調節することは、パイロットの疲労をさらに増加させる。

種々の例示的な実施形態は、さらに、対象点に関して航空ビークルの飛行を制御するための現行のシステム及び方法は、固定対象点を前提としていることを認識し、考慮する。対象点に関して航空ビークルの飛行を制御するための現行のシステム及び方法は、対象点における監視ミッション又はその他のミッションの実行中に、対象点の移動に合わせて航空ビークルの飛行経路を調節するように構成されていない。

種々の例示的な実施形態により、対象点に近いエリア内で、ミッションの種々の制約を満たしながら、ビークルが敵対勢力によって検出される可能性を低減するように、ビークル（例えば、航空ビークル）の運動を制御するためのシステム及び方法が提供される。例示的な一実施形態によれば、ビークルは、対象点に近いエリア内で予測不可能なパターンで移動するように制御可能である。対象点に近いエリア内でミッションを実行する間にビークルが同じ状態を呈する回数を最小化するように、ビークルの運動を自動的に制御するアルゴリズムを採用することができる。例えば、予想不可能な飛行経路を飛行するように制御される航空ビークルは、自然物を模倣することにより、自然クラッタ中に隠れることができる。例示的な一実施形態によれば、対象点に近いエリア内におけるビークルの運動は、対象点におけるビークルによるミッション実行中の対象点の移動に応じて自動的に調節される。

まず図１に注目すると、例示的な一実施形態による無人航空ビークルの予測不可能なナビゲーションが示されている。この例示的な実施形態では、無人航空ビークル１００は、対象点１０２に対して監視ミッション又は他のミッションを実行している。対象点１０２は、固定の場合も、移動している場合もある。

無人航空ビークル１００の運動は、オペレータ１０４によって制御される。オペレータ１０４は、遠隔地１０６における人間のパイロット又はその他のオペレータである。遠隔地１０６は、無人航空ビークル１００上でない任意の位置である。オペレータ１０４は、遠隔地１０６において遠隔制御システム１０８を使用することにより、無人航空ビークル１００の運動を制御することができる。遠隔制御システム１０８は、通信リンク１０９を介して無人航空ビークル１００と通信する。通信リンク１０９には、無人航空ビークル１００を制御するために遠隔制御システム１０８と無人航空ビークル１００との間に信号を提供する任意の適切な通信リンクが含まれる。例えば、限定しないが、遠隔制御システム１０８は、衛星１１０を含む通信リンク１０９を介して、又は他の任意の適切な通信リンクを使用して、無人航空ビークル１００と通信することができる。

例示的な一実施形態によれば、オペレータ１０４は、対象点１０２に近いエリア内で無人航空ビークル１００の運動を制御するために自動ナビゲーションシステムを使用及び解除することができる。自動ナビゲーションシステムが使用されているとき、無人航空ビークル１００は、対象点１０２に近いエリア内で予測不可能な飛行経路に沿って移動するように自動的に制御される。自動ナビゲーションシステムが解除されているとき、オペレータ１０４は、遠隔制御システム１０８を介して無人航空ビークル１００の運動を手動で制御することができる。

例示的な一実施形態によれば、無人航空ビークル１００は、対象点１０２に近いエリア内においてミッションを実行する間に、飛行経路１１４を辿るように制御される。飛行経路１１４は非反復且つ予測不可能である。例えば、飛行経路１１４は、対象点１０２においてミッションを実行する過程で、無人航空ビークル１００が同じ地点を通過する回数、若しくは移動の同じ状態を呈する回数が最少となるように決定される。飛行経路１１４を辿る無人航空ビークル１００は、敵対勢力によって検出されにくい。

無人航空ビークル１００の飛行経路１１４は、対象点１０２に近いエリア内で無人航空ビークル１００によって実行されているミッションに課されうる様々な制約も満たす。例えば、一のそのような制約は、無人航空ビークル１００が、ミッションを実行中に、波線１１６で示される距離を超えて対象点１０２から遠ざからないこと、及び波線１１８で示される距離を超えて対象点１０２に接近しないことを要求する。したがって、この実施例では、無人航空ビークル１００の飛行経路１１４は、対象点１０２からの距離が、波線１１６と１１８との間の範囲のエリアに収まるように自動的に制限される。

この実施例では、飛行禁止ゾーン１２０が対象点１０２に近いエリア内に特定されている。例えば、限定しないが、飛行禁止ゾーン１２０は、敵のレーダシステムの監視下にあるエリア、国境をまたぐエリア、或いは無人航空ビークル１００が対象点１０２においてミッションを実行する間に通過すべきでない他のいずれかのエリアである。例示的な一実施形態によれば、無人航空ビークル１００の飛行経路１１４は、飛行禁止ゾーン１２０を避けるように自動的に制約される。

無人航空ビークル１００の飛行経路１１４を決定するために使用される様々な制約は、無人航空ビークル１００が対象点１０２に近いエリアに配備される前に特定される。無人航空ビークル１００の飛行経路１１４を決定するために使用される様々な制約は、無人航空ビークル１００が対象点１０２におけるミッションを実行する基地にいる間に確立又は変更されてもよい。例示的な一実施形態によれば、無人航空ビークル１００の飛行経路１１４は、無人航空ビークル１００が対象点１０２におけるミッションを実行する基地にいる間に確立又は変更されたそのような制約を満たすように自動的に調節される。

例えば、このような制約は、無人航空ビークル１００が対象点１０２に近い基地にいるときにオペレータ１０４によって確立又は変更される。例えば、限定しないが、オペレータ１０４は、無人航空ビークル１００が対象点１０２の近くを飛行する間に、飛行禁止ゾーン１２０を確立する、飛行禁止ゾーン１２０の範囲を変更する、又は飛行禁止ゾーン１２０を排除することができる。

別の実施例として、このような制約は、無人航空ビークル１００が、対象点１０２におけるミッションを実行する基地にいる間に自動的に変化しうる。例えば、限定しないが、飛行禁止ゾーン１２０は時間の経過とともに自動的に変化する。一実施例として、限定しないが、飛行禁止ゾーン１２０は、移動する気象条件、移動するビークル、或いは他の何らかの移動中の又はそれ以外の変化をするオブジェクト、又は条件に関連付けられる。この場合、飛行禁止ゾーン１２０は、無人航空ビークルが対象点１０２に近いエリア内でミッションを実行する間に、飛行禁止ゾーン１２０に関連付けられた条件又はオブジェクトが移動又はそれ以外の変化をするにつれて、自動的に移動するか、そうではなく形状又は大きさを変化させるか、或いはそれら両方である。

後述にさらに詳細に記載されるように、例示的な一実施形態では、飛行経路１１４は、無人航空ビークル１００の現在の状態を特定し、その後様々な基準を最もよく満たす無人航空ビークル１００の次の状態を自動的に選択することにより、自動的に決定される。無人航空ビークル１００の現在の状態には、無人航空ビークル１００の現在位置が含まれる。無人航空ビークル１００の次の状態には、無人航空ビークル１００の次の位置が含まれる。無人航空ビークル１００は、このとき、第１の状態から第２の状態に移行するように制御される。

無人航空ビークル１００の次の状態を選択するために使用される基準には、例えば、無人航空ビークル１００が、対象点１０２においてミッションを実行中に反復して同じ状態になる可能性を最小化することが含まれる。この基準を満たすことにより、無人航空ビークル１００の飛行経路１１４は非反復性となり、従って予測不可能となる。予測不可能な飛行経路は、対象点１０２に近いエリア内でミッションを実行する間に無人航空ビークル１００が敵対勢力によって検出される可能性を低下させる。

無人航空ビークル１００の次の状態を選択するために使用される他の基準には、様々なミッションの制約に関連する基準が含まれる。他のこのような基準は、無人航空ビークル１００の次の状態が、このような制約に抵触するいずれかの状態として選択されることを防ぐ。

図示の実施例では、無人航空ビークル１００は、地点１２２において現在の状態にある。無人航空ビークル１００の次の状態は、地点１２４において実現されるように選択される。無人航空ビークル１００は、地点１２２から地点１２４まで移動するように自動的に制御される。無人航空ビークル１００が地点１２４へと移動すると、地点１２４における無人航空ビークル１００の状態は現在の状態となる。このとき、無人航空ビークル１００の次の状態は、地点１２６において実現されるように選択され、これが続けられて無人航空ビークル１００の飛行経路１１４が形成される。飛行経路１１４は同じ地点又は同じ地点の近くを反復して通過しないので、予測不可能である。飛行経路１１４は、波線１１６と１１８との間のエリアに留まり、飛行禁止ゾーン１２０に進入しないという制約も満たす。

図２は、例示的な一実施形態によるビークルと自動ナビゲーションシステムのブロック図である。ビークル２００は、対象点２０２に近いエリア内でミッションを実行する任意のビークルとすることができる。例示的な一実施形態によれば、自動ナビゲーションシステム２０４は、ビークル２００が敵対勢力によって検出される可能性を低下させると同時に対象点２０２におけるミッションを成功裏に完了するためのあらゆる制約を満たす予測不可能な方法で、対象点２０２に近いエリア内においてビークル２００を自動的に移動させるように構成されている。

ビークル２００は、航空ビークル２０６、陸上ビークル２０８、水上ビークル２１０、又は水中ビークル２１１とすることができる。航空ビークル２０６は、空中を移動するために構成された任意のビークルである。例えば、航空ビークル２０６には、固定翼機、回転翼機、又は航空機より軽量のものが含まれてよい。図１の無人航空ビークル１００は、航空ビークル２０６の一実装態様の一例である。陸上ビークル２０８は、陸上を移動するために構成された任意のビークルを含む。水上ビークル２１０は、水面上を移動するために構成された任意のビークルを含む。水中ビークル２１１は、水面下を移動するために構成された任意のビークルを含む。

ビークル２００は、任意の媒体又は様々な媒体の組み合わせ中を移動するように構成された任意のビークルとすることができる。例えば、限定しないが、ビークル２００は陸上及び水上の両方を移動するように構成された水陸両用ビークルとすることができる。別の例として、ビークル２００は、空中及び大気圏外を移動するように構成された航空宇宙ビークルとすることができる。

ビークル２００はまた、有人ビークル２１２でも無人ビークル２１４でもよい。有人ビークル２１２には、ビークル２００上に位置する人間のオペレータによって制御されるあらゆるビークルが含まれる。有人ビークル２１４には、ビークル２００上に位置しないオペレータによって制御されるあらゆるビークルが含まれる。図１の無人航空ビークル１００は、無人ビークル２１４の一実装態様の一例である。

ビークル２００には、対象点２０２に近いエリア内でミッションを実行するようにビークル２００を動作させるための種々のシステムが含まれる。例えば、限定しないが、ビークル２００には、推進システム２１６、制御システム２１８、通信システム２２０、及びミッションシステム２２２が含まれる。

推進システム２１６には、ビークル２００を動かすように構成された任意のシステムが含まれる。推進システム２１６は、この種のビークル２００と、ビークル２００がその上又は中を通過する媒体とに適切なものである。例えば、限定しないが、航空ビークル２０６の場合、推進システム２１６はプロペラ、ジェットエンジン、又は空中でビークル２００を移動させるための他の適切なシステムを含む。

制御システム２１８には、ビークル２００の運動を制御するためのシステムが含まれる。例えば、限定しないが、制御システム２１８は、ビークル２００の運動の方向、ビークル２００の運動の速度、ビークル２００の方向、或いは、ビークル２００の運動の他の特徴又は特徴の組み合わせを制御するように構成することができる。制御システム２１８は、この種のビークル２００、及びビークル２００の運動を制御する種々の方法に適切なものとすることができる。例えば、限定されないが、航空ビークル２０６の場合、制御システム２１８には、方向舵、フラップ、及び補助翼といった種々の可動な飛行操縦翼面が含まれる。

場合によっては、推進システム２１６及び制御システム２１８は、全体的又は部分的に組み合わせることができる。例えば、限定されないが、ヘリコプター又は他の回転翼航空ビークルの場合、主回転翼は、空中でビークルを推進するために使用することができ、空中でビークルの運動を制御するために制御される。この実施例では、主回転翼は、回転翼航空ビークルの推進システム２１６及び制御システム２１８の両方の部品である。

通信システム２２０には、ビークル２００との間で音声、データ、又は両方を通信するように構成されたあらゆるシステムが含まれる。通信システム２２０には、ビークル２００と他の任意のビークル又は位置との間で通信を行うように構成されたシステムが含まれる。例えば、限定されないが、通信システム２２０には、衛星通信リンクを介して、或いは他の任意の通信媒体及びプロトコル、又は通信デバイス、媒体、及びプロトコルのいずれかの組み合わせを使用して、ビークル２００のための通信を行うシステムが含まれる。

ミッションシステム２２２には、対象点２０２においてミッションを実行するために使用されるビークル２００上の任意の数の種々のシステムが含まれる。例えば、ミッションシステム２２２には、監視システム２２４、兵器システム２２６、その他のミッションシステム２２８，或いは対象点２０２に近いエリア内で種々のミッションを実行するためのシステムの様々な組み合わせが含まれる。

監視システム２２４には、監視、諜報、又は偵察のミッションを実行するためのビークル２００上の任意のシステムが含まれる。例えば、限定されないが、監視システム２２４には、対象点２０２において画像を取得するために任意の頻度で動作する撮像システムが含まれる。別の例として、監視システム２２４には、対象点２０２において無線周波数又は他の信号を検出するためのレーダシステム、ソナーシステム、或いは受動システムが含まれる。

兵器システム２２６には、対象点２０２に損害をもたらすためにビークル２００から展開又は操作することができる任意のシステムが含まれる。その他のミッションシステム２２８には、対象点２０２における特定のミッションに特に有用な他のシステムが含まれる。例えば、限定されないが、捜索及び救出ミッションのために、その他のミッションシステム２２８には、追加の援軍が到着するまで、対象点２０２に投下された航空機乗組員又は他の部隊との無線通信を維持するための通信システム２２０が含まれる。

ビークル２００上の特定のミッションシステム２２２は、実行される特定のミッションの性質及び要件に応じて決定される。ビークル２００によって実行されるミッションは、複数の目的を有している場合がある。この場合、ミッションのために、複数の異なる種類のミッションシステム２２２がビークル２００に提供される。例えば、限定しないが、ビークル２００によって実行されるミッションは、対象点２０２における諜報を行い、その結果によっては対象点２０２に損害をもたらすことである。この場合、ビークル２００上のミッションシステム２２２には、監視システム２２４及び兵器システム２２６の両方が含まれる。

対象点２０２に近い位置でミッションを実行するビークル２００の動作は、オペレータ２３０が手動で制御することができる。例えば、オペレータ２３０は、対象点２０２に近いエリア内でのビークル２００の運動を制御するために、推進システム２１６及び制御システム２１８を手動で制御する。

ミッションシステム２２２は、自動的に、又はオペレータ２３０と共同で、動作することができる。オペレータ２３０は、ミッションシステム２２２の動作を手動で制御することができる。例えば、限定しないが、オペレータ２３０は、対象点２０２に近いエリア内でミッションを実行する過程で、手動により、監視システム２２４の起動及び解除、兵器システム２２６の展開、その他のミッションシステム２２８の制御、又はミッションシステム２２２の他の種々の組み合わせの制御を行う。

ビークル２００が無人ビークル２１４である場合、オペレータ２３０は、遠隔制御システム２３２からビークル２００の動作を制御する。遠隔制御システム２３２は、ビークル２００上でない任意の位置に位置している。遠隔制御システム２３２は、通信システム２２０を介してビークル２００と通信する。遠隔制御システム２３２においてオペレータ２３０が実行する制御動作により、ビークル２００の動作を制御するための適切な制御信号が生成される。これらの制御信号は、遠隔制御システム２３２から、必要に応じて、通信システム２２０を介してビークル２００上の推進システム２１６、制御システム２１８、及びミッションシステム２２２に提供される。

ビークル２００が有人ビークル２１２である場合、オペレータ２３０は、搭乗しているビークル２００からビークル２００の動作を制御する。この場合、ビークル２００は、オペレータ２３０が、対象点２０２に近いエリア内でミッションを実行するために推進システム２１６、制御システム２１８、及びミッションシステム２２２を適切に制御するための、ビークル２００に搭載された適切な制御インターフェースを含む。

例示的な一実施形態によれば、自動ナビゲーションシステム２０４は、所望のミッションを実行するために、対象点２０２に近いエリア内でビークル２００の運動を自動的に制御するように構成される。自動ナビゲーションシステム２０４は、対象点２０２に近いエリア内でのビークル２００の運動が敵対勢力によって検出される可能性が低下するように、予測不可能に運動するようにビークル２００を制御する。自動ナビゲーションシステム２０４は、また、実行されるミッションに関連付けられた種々の制約を満たすように、対象点２０２に近いエリア内でのビークル２００の運動を制御するように構成される。

例示的な一実施形態によれば、オペレータ２３０は、自動ナビゲーションを使用する２３４、又は自動ナビゲーションを解除する２３６ことができる。例えば、限定しないが、自動ナビゲーションを使用する２３４又は自動ナビゲーションを解除するというオペレータ２３０の決定を示す信号は、ビークル２００上の通信システム２２０を介して遠隔制御システム２３２から自動ナビゲーションシステム２０４に供給される。自動ナビゲーションを使用する２３４という信号の受信に応答して、自動ナビゲーションシステム２０４は、対象点２０２に近いエリア内におけるビークル２００の運動の自動的制御を開始する。自動ナビゲーションを解除する２３６という信号の受信に応答して、自動ナビゲーションシステム２０４は、ビークル２００の運動の自動的制御を停止する。このように、自動ナビゲーションを解除する２３６という信号の受信に応答して、ビークル２００の運動の制御は、自動制御からオペレータ２３０による手動制御に戻る。

例示的な一実施形態によれば、自動ナビゲーションシステム２０４は、ビークル２００の現在の状態２３８を特定し、適切なアルゴリズムを用いてビークル２００の次の状態２４０を選択し、次いで現在の状態２３８から次の状態２４０へとビークル２００の運動を自動的に制御することにより、ビークル２００の運動を制御する。現在の状態２３８及び次の状態２４０は、ビークル２００の状態２４１の例である。ビークル２００の状態２４１は、ビークル２００がミッションを実行するために対象点２０２に近いエリア内で移動しているときのビークル２００を説明する種々の属性の値によって定義される。例えば、限定しないが、状態２４１は、対象点２０２に近いエリア内におけるビークル２００の位置を含む。ビークル２００の状態２４１を説明する他の属性には、限定されないが、ビークル２００の速度、ビークル２００の高度、ビークル２００の方向、或いは他の属性又はそのような属性の種々の組み合わせが含まれる。特に、ビークル２００が対象点２０２に近いエリア内で移動するときのビークル２００の検出可能性に関連しうるビークル２００の属性が、ビークル２００の状態２４１を定義するために使用される。

ビークル２００の現在の状態２３８は、状態特定システム２４２を用いて特定される。状態特定システム２４２は、ビークル２００が対象点２０２に近いエリア内で移動するときのビークル２００の種々の属性の現在の値を特定するための任意のデバイス又はシステムを含む。例えば、限定しないが、状態特定システム２４２は、衛星を利用した追跡システム又はビークル２００の現在位置を特定するための他のシステムを含む。状態特定システム２４２は、ビークル２００の現在の高度を特定するための高度計も含む。さらに、状態特定システム２４２は、現在の状態２３８を定義するビークル２００の他の属性の現在の値を特定するための他のシステム及びデバイスを含む。

ビークル２００の現在の状態２３８を定義する種々の属性の値は、状態特定システム２４２から自動ナビゲーションシステム２０４に供給されて、ビークル２００の次の状態２４０を選択するために使用される。ビークル２００の現在の状態２３８を特定する情報の一部又は全部は、やはり状態特定システム２４２からオペレータ２３０に供給される。例えば、限定しないが、このような情報は、状態特定システム２４２から通信システム２２０を介して遠隔制御システム２３２に供給される。このような情報は、次いで、遠隔制御システム２３２においてオペレータ２３０に表示されるか又は他の方法で提示される。

自動ナビゲーションシステム２０４は、次の状態セレクタ２４４を含む。次の状態セレクタ２４４は、ビークル２００の次の状態２４０を特定するように構成されている。例示的な一実施形態によれば、次の状態セレクタ２４４は、状態特定システム２４２によって特定されるビークル２００の現在の状態２３８と、次の状態の制約２４８とに基づいて可能な状態２４６から次の状態２４０を選択するように構成されている。

可能な状態２４６は、ビークル２００の移行先であるビークル２００の状態である。可能な状態２４６は、ビークル２００の種々の属性２５０及び属性２５０の種々の可能な値２５２によって定義される。例えば、限定しないが、属性２５０は、ビークル２００の位置、速度、及び高度を含む。この場合、値２５２には、対象点２０２に近いエリア内においてビークル２００に可能な種々の位置と、そのような位置においてビークル２００に可能な種々の速度及び高度とが含まれる。可能な状態２４６には、ビークル２００に関する他の又は追加の属性が含まれてよい。可能な状態２４６の属性２５０の値２５２は、値の範囲でもよい。

可能な状態２４６は、状態値２５３によっても定義されうる。状態値２５３は、可能な状態２４６の各々に関連付けられた値である。状態値２５３は、次の状態２４０として可能な個々の状態２４６について、選択するうえでの望ましさを示す。後述でさらに詳細に説明するように、状態値２５３は、可能な状態２４６の属性２５０に関連付けられた重みに基づいて決定される。重みは、ビークル２００が可能な状態２４６であったとき以来の時間の量を示し、ビークル２００が、そのような可能な状態２４６に関連付けられた属性２５０の特定の値を有していた回数を反映する。

例示的な一実施形態によれば、次の状態セレクタ２４４は、可能な状態２４６からビークル２００に可能な次の状態を特定する。このような可能な次の状態は、様々な、次の状態の制約２４８を前提として、ビークル２００が現在の状態２３８から移行しうる状態２４６の一つとして特定される。次の状態の制約２４８には、ビークル２００の動作性能に起因し、且つ対象点２０２に近いエリア内での特定のミッションの実行に必要なビークル２００の運動に対する種々の制約が含まれる。

次の状態の制約２４８は、対象点２０２から特定の距離範囲内にビークル２００を維持する要件、又は対象点２０２に関して別の関係にビークル２００を維持する要件を含む。対象点２０２は、固定２６２でも、移動２６４していてもよい。対象点位置検出器２６６は、対象点２０２の現在位置を特定するために使用される。対象点位置検出器２６６によって特定される対象点２０２の位置は、次の状態セレクタ２４４に供給されて、対象点２０２の現在位置に関連する次の状態の制約２４８を満たす次の状態２４０を選択するために使用される。対象点位置検出器２６６によって特定される対象点２０２の位置は、オペレータ２３０にも供給されうる。例えば、対象点２０２の位置は、通信システム２２０を介して遠隔制御システム２３２上のオペレータ２３０に供給される。

次の状態の制約２４８は、ビークル２００が対象点２０２に近いエリア内でのミッションを担う前に確立される。次の状態の制約２４８の一部又は全部は、ビークル２００が対象点２０２に近いエリア内で作業を実施する間に変化しうる。例えば、限定しないが、次の状態の制約２４８は、対象点２０２に近いエリア内でビークル２００が動作する間にオペレータ２３０によって変更可能である。次の状態の制約２４８のこのような変更は、オペレータ２３０によって、遠隔制御システム２３２から通信システム２２０を介して自動ナビゲーションシステム２０４に供給される。例えば、限定しないが、次の状態の制約２４８は、ビークル２００がミッション実行中に通過してはならない飛行禁止ゾーンを含むかもしれない。この場合、ビークル２００が対象点２０２の近くでミッションを実行する位置にいる間に、オペレータ２３０は飛行禁止ゾーンを確立する、変更する、又は取り消すことができる。

別の実施例として、次の状態の制約２４８の一部又は全部は、ビークル２００が対象点２０２に近いエリア内で動作する間に自動的に変更可能である。例えば、限定しないが、次の状態の制約２４８には、悪天候のエリア、或いは移動中であるか又はそれ以外の変化をする自動追跡可能な別の条件に関連付けられた飛行禁止ゾーンが含まれる。この場合、飛行禁止ゾーンは、ビークル２００の動作中に、飛行禁止ゾーンを決める基本的条件の変化が検出されると自動的に変更される。

次の状態セレクタ２４４は、次の状態の制約２４８を満たし、且つ最善の状態値２５３を有する可能な状態２４６の一又は複数を特定する。この場合、最善の状態値２５３は、次の状態２４０の最善の選択である可能な状態２４６を示す。次の状態の制約２４８を満たし、且つ最善値２５３を共有する可能な状態２４６の一又は複数を特定するリストは、次の状態のセレクタ２４４によって、最善の次の状態２５４のリストとして一時的に保存される。最善の次の状態２５４のリストに含まれる可能な状態２４６の状態値２５３は、最善の次の状態２５６の値として次の状態セレクタ２４４によって一時的に格納される。

最善の次の状態２４のリスト中に、最善の次の状態２５６の値を有する可能な状態２４６が一つだけ特定される場合、可能な状態２４６のその一つが、次の状態セレクタ２４４によって次の状態２４０として選択される。しかしながら、最善の次の状態２５４のリストに、同じ値の最善の次の状態２５６を有する可能な状態２４６が複数個示される場合は、次の状態セレクタ２４４は、最善の次の状態２５４のリスト中に特定された可能な状態２４６の一つを、次の状態２４０としてランダムに選択する。次の状態セレクタ２４４は、最善の次の状態２５４のリスト中に特定される可能な状態２４６の一つを次の状態２４０としてランダムに選択するための乱数発生器２５８を含む。例えば、限定しないが、乱数発生器２５８は擬似乱数発生器を含むことができる。

可能な状態２４６の属性２５０の値２５２は、値の範囲として特定されてもよい。例示的な一実施形態によれば、次の状態セレクタ２４４は、次の状態２４０として選択された可能な状態２４６の一つの属性について提供された値２５２の範囲から、次の状態２４０の属性の特定の値をランダムに選択する。例えば、限定しないが、次の状態セレクタ２４４は、値２５２の範囲から次の状態２４０の属性の特定の値を選択するために乱数発生器２５８を使用する。

次の状態２４０が選択された後、現在の状態２３８から次の状態２４０へのビークル２００の移行を自動的に制御するために、自動ナビゲーションシステム２０４から適切な制御信号が生成されて、推進システム２１６及び制御システム２１８へ供給される。別の構成では、次の状態２４０は自動ナビゲーションシステム２０４からオペレータ２３０へ推奨として供給される。例えば、限定しないが、次の状態２４０の種々の属性の値を特定する情報は、自動ナビゲーションシステム２０４から通信システム２２０を介してオペレータ２３０へ供給される。場合によっては、オペレータ２３０は、現在の状態２３８から次の状態２４０へのビークル２００の移行を手動で制御する。

次の状態セレクタ２４４は、次の状態２４０を特定した後、次の状態２４０として選択された可能な状態２４６の一つに関連付けられた状態値２５３の一つを更新するために、状態値アップデータ２６０を起動する。例えば、状態値アップデータ２６０は、次の状態２４０として選択された可能な状態２４６の一つの種々の属性２５０に関連付けられた重みを変更することにより、状態値２５３の一つを更新するように構成される。いずれにしろ、次の状態２４０の一つとして選択された可能な状態２４６の一つに関連付けられた状態値２５３の一つは、次の状態２４０として選択された可能な状態２４６の一つが次の状態セレクタ２４４によって次の状態２４０として再度選択される可能性が低下するように、状態値２５３の一つを変更するために更新される。したがって、状態値アップデータ２６０は、自動ナビゲーションシステム２０４が非反復方式でビークル２００の運動を制御するように、可能な状態２４６の状態値２５３を更新することができる。

自動ナビゲーションシステム２０４は、ビークル２００が対象点２０２に近いエリア内でミッションを実行する間に、任意の回数にわたって使用及び解除される。例示的な一実施形態によれば、自動ナビゲーションシステム２０４は、再使用された後は、自動ナビゲーションシステム２０４によって制御されるビークル２００の運動パターンのいずれの部分も、自動ナビゲーションシステム２０４が解除される前に繰り返されないように、ビークル２００の運動を制御する。例えば、限定しないが、対象点２０２に近いエリア内での任意の特定のミッションのために、オペレータ２３０が自動ナビゲーションを使用する２３４べく操作した後で決定された状態値２５３は、オペレータ２３０が自動ナビゲーションを解除する２３６べく操作するときに現在値として保持される。このようにして現在値として保持された状態値２５３は、次の状態セレクタ２４４によって再度使用されて、上述のようにオペレータ２３０が再び自動ナビゲーションを使用２３４するべく操作するときに状態値アップデータ２６０によって更新される。別の実施例として、オペレータ２３０は、可能な状態２４６の状態値２５３をいつでも初期値にリセットすることができる。

図２の例示は、種々の例示的実施形態を実施可能な方式に対する物理的又はアーキテクチャ的な限定であることを意図していない。図示されたコンポーネントに加えて及び／又は代えて、他のコンポーネントを使用することができる。一部の例示的実施形態では、いくつかのコンポーネントは不要である。また、ブロックは、いくつかの機能的なコンポーネントを示すために提示されている。種々の例示的実施形態において実施されるとき、これらのブロックの一又は複数は、異なるブロックに合成又は分割することができる。

例えば、本明細書に記載される自動ナビゲーションシステム２０４及び遠隔制御システム２３２の種々の機能は、任意の数のデータ処理システムにおいて実施可能である。このようなデータ処理システムは、ビークル２００上に位置しても、ビークル２００上に位置せず通信システム２２０を介してビークル２００と通信しても、或いはその両方でもよい。したがって、本明細書に記載される自動ナビゲーションシステム２０４及び遠隔制御システム２３２の種々の機能は、ビークル２００上で実行されても、ビークル２００上で実行されなくとも、又は様々な組合せでそれらの両方で実行されてもよい。

図３は、例示的な一実施形態によるビークルの状態のブロック図である。この実施例では、状態３００は、図２の可能な状態２４６の一つの一例である。

状態３００は、種々の属性３０２によって定義される。属性３０２には、対象点に近いエリア内でのビークルの運動に関連するビークルの種々の特徴が含まれる。例えば、限定しないが、属性３０２には、位置３０４、高度３０６、速度３０８、巡回時間３１０、方向３１１、レーダ断面３１２、赤外線サイン３１４、音響シグネチャー３１６、視覚プロファイル３１８、その他の属性３２０、又は属性の種々の組み合わせが含まれる。

位置３０４は、緯度３２２及び経度３２４で表現されるか、又は別の適切な方式で表現される。別の実施例として、位置３０４は、例えば対象点からのビークルの距離及び方向といった変位として表されてもよい。巡回時間３１０は、状態３００がビークルの現在の状態であった最後の時間の表示を含む。方向３１１は、二次元空間又は三次元空間におけるビークルの方向を指す。例えば、限定しないが、航空ビークルの場合、方向３１１は、ピッチ、ロール、及びヨーを含む。レーダ断面３１２、赤外線サイン３１４、音響シグネチャー３１６、視覚プロファイル３１８、及びその他の属性３２０は、対象点における又は対象点の近くの、或いは別の位置における視点を基準としている。

属性３０２の一部は、属性３０２のそれ以外の関数でありうる。例えば、限定しないが、レーダ断面３１２、赤外線サイン３１４、音響シグネチャー３１６、視覚プロファイル３１８、及びその他の属性３２０は、方向３１１、又は属性３０２のうちの方向以外の属性、或いは属性３０２の種々の組み合わせの関数でありうる。

属性値３２５は、状態３００に関連付けられた属性３０２の各々について特定される。属性値３２５は、特定の値でも、値の範囲３２６として表現されても、またはそれらの両方でもよい。例えば、限定しないが、位置３０４は、特定地点の位置周辺のエリアを画定する値の範囲３２６によって定義されうる。

属性３０２には属性の重み３２７も関連付けられている。属性の重み３２７は、状態３００がビークルの次の状態として選択されるとき、属性値３２５の一つが状態３００の属性３０２として選択された頻度を示すことができる。属性の重み３２７は、状態３００がビークルの次の状態として選択される度に更新される。

属性の重み３２７は、状態３００の状態値３２８を特定するために使用される。状態値３２８は、状態３００をビークルの次の状態として選択することの望ましさを示す。例えば、限定しないが、状態値３２８は、状態３００がビークルの次の状態として選択されるときに、ビークルの次の状態として状態３００が再度選択される可能性が低下するように変更される。状態値３２８は、例示的な一実施形態による自動ナビゲーションシステムにより、対象点に近いエリア内でビークルが自動的に非反復的パターンで移動するようにビークルの次の状態を選択するために、使用される。

図４は、例示的な一実施形態による、ビークルに可能な任意の数の状態を示す。この実施例では、可能な状態４００は、図２の可能な状態２４６の一実装態様一つの一例を表している。

この実施例では、可能な状態４００は、対象点に近いエリア内においてビークルに可能な位置を表している。可能な状態４００は、対象点に近いエリアを二次元グリッドに分割することにより特定される。グリッドの各セグメントの大きさは、例えば、ビークルの動作性能に基づいて選択される。したがって、グリッドの各セグメントは、対象点に近いエリア内においてビークルに可能な状態を表している。

この実施例では、可能な状態４００の位置属性の属性値は、グリッドの各セグメントの中心における位置周辺の値の範囲である。例えば、中心点４０２周辺の網掛けエリア４０４は、可能な状態４００の一つの位置属性の属性値を規定している。したがって、可能な状態４００のこの一つがビークルの次の状態として選択されるとき、ビークルの移動先である次の状態の位置属性の特定の値を、網掛けエリア４０４内部の任意の位置からランダムに選択することができる。

ここで図５を参照する。図５は、例示的な一実施形態によるビークルの状態の値を特定するための関数を示している。この実施例では、関数５００は、図２の可能な状態２４６の状態値２５３を特定するための関数の一実装態様の一例である。

例示的な一実施形態によれば、状態の値は、ビークルの次の状態としてその状態を選択する望ましさを特定するために使用される。この実施例では、状態の値は状態の種々の属性に割り当てられた重みの関数である。例えば、状態の値は、状態の高度属性に関連付けられた重み５０４、５０６、及び５０８の合計５０２、状態の速度属性に関連付けられた重み５１２、５１４、及び５１６の合計５１０、ビークルが最後にその状態であったとき以来の時間に関連付けられた重み５２０、５２２、及び５２４のディラックのデルタ関数５２６、並びに状態の他の属性に関連付けられた重みの関数５２８の関数５００として決定される。重み５０４、５０６、５０８、５１２、５１４、５１６、５２０、５２２、及び５２４は、その状態がビークルの次の状態として再度選択されることの望ましさが低下するように、関数５００によって決定される状態の値が変化するように、その状態がビークルの次の状態として選択される度に選択及び変更される。関数５００は、図５の実施例に示してここで例として説明した重みより、大きい、小さい、又はそれらの重みとは異なる重みの関数でもよい。

例えば、限定しないが、低い状態値によって、状態が、ビークルの次の状態として選択される望ましさが高いことが示される。この実施例では、重み５０４、５０６、５０８、５１２、５１４、及び５１６のうちの適切な一つの値を、これらの重みに関連付けられた対応の属性がビークルの次の状態の属性として選択されるときに、選択された量だけ増加させている。

この実施例では、ディラックのデルタ関数５２６は、ビークルが最後にその状態であったとき以来の時間に関連付けられた重み５２０、５２２、及び５２４の一つの値である。重み５２０が第１の値として提供され、重み５２０には第１の時間の範囲が関連付けられる。例えば、限定しないが、重み５２０には値５又は別の適切な値が与えられ、約１〜１０秒にわたる時間の範囲又は別の時間の範囲が関連付けられる。重み５２２には、重み５２０の第１の値より小さな第２の値が与えられ、重み５２０に関連付けられた第１の時間の範囲より長い第２の時間の範囲が関連付けられる。例えば、限定しないが、重み５２２には値３又は別の適切な値が与えられ、約１０〜６０秒にわたる時間の範囲又は別の時間の範囲が関連付けられる。重み５２４には、重み５２２の第２の値より小さな第３の値が与えられ、重み５２２に関連付けられた第２の時間の範囲より長い第３の時間の範囲が関連付けられる。例えば、限定しないが、重み５２４には値１又は別の適切な値が与えられ、６０秒を超える時間の範囲又は別の時間の範囲が関連付けられる。この場合、ビークルが最後のその状態であったとき以来の時間が１１秒であれば、現在の時間の関数５００の値を決定するために使用されるディラックのデルタ関数５２６の値は３、すなわち重み５２２の値である。

状態がビークルの次の状態として選択される度に、重み５０４、５０６、５０８、５１２、５１４、５１６、５２０、５２２、及び５２４を記載のように選択及び調節することにより、関数５００によって特定された状態値を増加させ、それによりビークルの次の状態としてその状態が再度選択される可能性を低下させる。したがって、関数５００を使用して特定された状態値を使用して、対象点に近いエリア内でのビークルの運動を、ビークルが繰り返し同じ状態で運動するように制御される可能性を低下させる予測不可能な方式で制御することができる。

ここで図６を参照する。図６は、例示的な一実施形態によるビークルの状態を制御するプロセスのフロー図である。図６のプロセスは、例えば、図２の自動ナビゲーションシステム２０４において実施される。

プロセスは、ビークルの現在の状態を特定することにより開始される（工程６０２）。例えば、工程６０２は、ビークルの現在位置及びその他の属性を特定することを含む。ビークルに可能な次の状態のすべてが特定される（工程６０４）。例えば、工程６０４は、ビークルに可能なすべての状態の中からビークルに可能な次の状態のすべてを特定することを含む。可能な次の状態のすべてには、ビークルが現在の状態からの移行先として可能な、次の状態の制約をすべて満たす状態すべてのサブセットが含まれる。

ビークルの次の状態が、特定された可能な次の状態の中から選択される（工程６０６）。工程６０６は、ビークルの次の状態として可能な次の状態を選択する望ましさを示す、可能な次の状態の状態値を使用することを含む。次の状態として選択される状態の属性値は、値の範囲として提供される。この場合、次の状態の特定の属性値が、提供された値の範囲からランダムに選択される（工程６０８）。次の状態として選択された状態の状態値が更新される（工程６１０）。例えば、工程６１０は、次の状態として選択された状態の種々の属性に関連付けられた重みを変更することを含む。次いで、ビークルは、自動的に現在の状態から選択された次の状態へと移行するように制御され（工程６１２）、その後プロセスは終了する。

ここで図７を参照する。図７は、例示的な一実施形態によるビークルの次の状態を選択するプロセスのフロー図である。この実施例では、図７に示すプロセスは、図６の工程６０６を実行するプロセスの一例である。

このプロセスは、特定されたすべての可能な次の状態から可能な次の状態を選択することにより開始される（工程７００）。次いで、次の状態がデッドエンドであるかどうかが決定される（工程７０２）。工程７０２は、考慮される可能な次の状態が、ビークルがそれ以上の次の状態に移行できないビークルの次の状態であるかどうかを決定する先読み工程を含むことができる。工程７０２は、考慮される可能な次の状態が、最終的に、ビークルがそれ以上の次の状態に移行できないビークルのデッドエンド状態になるかどうかを決定するために、未来に向けて一又は複数のステップを考察することを含むことができる。

考慮される可能な次の状態がデッドエンドでない場合、次に、考慮される可能な次の状態が種々の次の状態の制約を満たすかどうかが決定される（工程７０４）。考慮される可能な次の状態が次の状態の制約を満たさないと決定された場合には、可能な次の状態の状態値が特定される（工程７０６）。状態値は、ビークルの次の状態として考慮される可能な次の状態を選択することの望ましさを示す。

次いで、考慮される可能な次の状態の特定された状態値が、現在の最善値より良好であるかどうかが決定される（工程７０８）。考慮される可能な次の状態の値が現在の最善値より良好である場合、最善の状態値は、特定された、考慮される可能な次の状態の値にリセットされ（工程７１０）、最善の次の状態のリストはクリアされ（工程７１２）、考慮される可能な次の状態が最善の次の状態のリストに追加される（工程７１４）。次いで、考慮すべき可能な次の状態が他に存在するかどうかが決定される（工程７１６）。

再び工程７０８に関連して、考慮される可能な次の状態の特定される状態値が現在の最善値より良好でない場合、考慮される可能な次の状態の状態値が、現在の最善の状態値に等しいかどうかが決定される（工程７２４）。考慮される可能な次の状態の状態値が現在の最善の状態値に等しいと決定された場合、プロセスは工程７１４に進み、工程７１４では、考慮される可能な次の状態が最善の次の状態のリストに追加される。次いで、考慮すべき可能な次の状態が他に存在するかどうかが決定される（工程７１６）。

工程７０２、７０４、及び７２４において、考慮される可能な次の状態がデッドエンドであること、考慮される可能な次の状態が次の状態の制約を満たさいないこと、或いは考慮される可能な次の状態の状態値が現在の最善の状態値より良好でない又は現在の最善の状態値と等しくないことが決定された場合、考慮される可能な次の状態は、ビークルの次の状態として選択されない。このような場合、プロセスは直接工程７１６に進み、工程７１６において、考慮すべき可能な次の状態が他に存在するかどうかが決定される。

工程７１６において、考慮すべき可能な次の状態がさらに存在することが決定された場合、プロセスは工程７００に戻り、別の可能な次の状態を選択して考慮する。そうではなく、考慮すべき可能な次の状態が他に存在しないことが決定された場合、最善の次の状態のリストに複数の状態が存在するかどうかが決定される（工程７１８）。最善の次の状態のリストに複数の状態が存在しない場合、リスト上の唯一の状態が次の状態として選択され（工程７２０）、その後プロセスは終了する。工程７１８を再度参照する。最善の次の状態のリストに複数の状態が存在すると決定された場合、最善の次の状態のリスト上の任意の数の状態からランダムにビークルの次の状態が選択され（工程７２２）、その後プロセスは終了する。

ここで図８を参照する。図８の例示は、例示的な一実施形態によるビークルの状態についいて選択された高度値の分布を示している。図８は、例示的な一実施形態による自動ナビゲーションシステムのシミュレーションにより、特定の状態にある航空ビークルについて種々の高度が選択された回数を示している。この実施例では、ビークルの状態の高度属性の属性値が、７０００フィート〜８０００フィートの間で約１０００フィート刻みの範囲で与えられている。この状態にあるビークルの特定の高度は、提供される高度値の範囲からランダムに選択される。その結果、この状態にあるビークルの特定の高度は予測不可能である。

ここで図９を参照する。図９の例示は、例示的な一実施形態によるビークルの状態について選択された速度値の分布を示している。図９は、例示的な一実施形態による自動ナビゲーションシステムのシミュレーションにより、特定の状態にある航空ビークルについて種々の速度が選択された回数を示している。この実施例では、ビークルの状態の速度属性の属性値が、５５ノット〜６５ノットの間で約５ノット刻みの速度範囲で与えられている。この状態にあるビークルの特定の速度は、提供される高度値の範囲からランダムに選択される。その結果、この状態にあるビークルの特定の速度は予測不可能である。

図１０は、例示的な一実施形態による航空ビークルについてシミュレーションされた飛行経路を示している。この実施例では、飛行経路１０００は、例示的な一実施形態により、自動ナビゲーションシステムのシミュレーションにより生成された、対象点に近いエリア内でミッションを実行する航空ビークルの飛行経路を示している。

飛行経路１０００は、航空ビークルによって実行されている特定のミッションについて規定される高度及び位置の制約内に制限される。しかしながら、これらの制約内で飛行経路は変動しており予測不可能である。飛行経路１０００を辿る航空機が敵対勢力によって検出される可能性は、対象点周辺で、反復する予測可能な飛行経路内を移動する航空機より低い。

図１１は、例示的な一実施形態によるデータ処理システムのブロック図を示している。この実施例では、データ処理システム１１００は、図２の自動ナビゲーションシステム２０４を実施するためのデータ処理システムの一実装態様の一例である。

この実施例では、データ処理システム１１００は通信ファブリック１１０２を含む。通信ファブリック１１０２は、プロセッサユニット１１０４、メモリ１１０６、固定記憶域１１０８、通信ユニット１１１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１１１２、及びディスプレイ１１１４の間の通信を行う。メモリ１１０６、固定記憶域１１０８、通信ユニット１１１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１１１２、及びディスプレイ１１１４は、プロセッサユニット１１０４が通信ファブリック１１０２を介してアクセス可能なリソースの例である。

プロセッサユニット１１０４は、メモリ１１０６にローディング可能なソフトウェアに対する命令を実行するように機能する。プロセッサユニット１１０４は、特定の実装態様に応じて、任意の数のプロセッサ、複数のプロセッサコア、又はその他何らかの種類のプロセッサとすることができる。さらに、プロセッサユニット１１０４は、単一のチップ上に主要プロセッサと共に二次プロセッサが存在する任意の数の異種プロセッサシステムを使用して実施してもよい。別の実施例として、プロセッサユニット１１０４は、同種のプロセッサを複数個含む対称型マルチプロセッサシステムである。

メモリ１１０６及び固定記憶域１１０８は、記憶装置１１１６の例である。記憶装置は、情報を一時的に又は恒久的に格納できる何らかのハードウェア部分であり、この情報には、例えば、限定されないが、データ、機能的形態のプログラムコード、及びその他の適切な情報が含まれる。記憶装置１１１６は、このような実施例では、コンピュータで読込可能な記憶装置とも呼ばれる。このような実施例では、メモリ１１０６は、例えば、ランダムアクセスメモリか、或いは他のいずれかの適切な揮発性又は非揮発性の記憶装置とすることができる。固定記憶域１１０８は、特定の実装態様に応じて様々な形態をとることができる。

例えば、固定記憶域１１０８は、一又は複数のコンポーネント又はデバイスを含みうる。例えば、固定記憶域１１０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え形光ディスク、書換え可能磁気テープ、又はそれらの何らかの組み合わせである。固定記憶域１１０８によって使用される媒体は、取り外し可能なものでもよい。例えば、取り外し可能なハードドライブを固定記憶域１１０８に使用することができる。

このような実施例では、通信ユニット１１１０が他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を行う。このような実施例では、通信ユニット１１１０はネットワークインターフェースカードである。通信ユニット１１１０は、物理的な及び／又は無線の通信リンクを使用して通信することができる。

入出力ユニット１１１２は、データ処理システム１１００に接続される他のデバイスとのデータの入出力を可能にする。例えば、入出力ユニット１１１２は、キーボード、マウス、及び／又は他の何らかの適切な入力装置によりユーザ入力のための接続を提供する。さらに、入出力ユニット１１１２は、プリンタに出力を送ることができる。ディスプレイ１１１４は、ユーザに対して情報を表示する機構を提供する。

オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムのための命令は、記憶装置１１１６に置くことができ、記憶装置１１１６は通信ファブリック１１０２によりプロセッサユニット１１０４と通信する。このような実施例では、命令は固定記憶域１１０８上に機能的形態で存在する。このような命令は、メモリ１１０６にローディングされて、プロセッサユニット１１０４によって実行される。種々の実施形態のプロセスは、メモリ（例えば、メモリ１１０６）に配置される、コンピュータで実施される命令を使用して、プロセッサユニット１１０４によって実行されうる。

これらの命令は、プログラム命令、プログラムコード、コンピュータで使用可能なプログラムコード、又はコンピュータで読込可能なプログラムコードと呼ばれ、プロセッサユニット１１０４内の１つのプロセッサによって読込まれて実行されうる。種々の実施形態において、プログラムコードは、種々の物理的な、又はコンピュータで読込可能な媒体（例えば、メモリ１１０６又は固定記憶域１１０８）上に具現化される。

プログラムコード１１１８は、選択的に取り外し可能で、且つデータ処理システム１１００にローディング又は移設可能なコンピュータで読込可能な媒体１１２０上に機能的形態で位置している。プログラムコード１１１８及びコンピュータで読込可能な媒体１１２０は、このような実施例においてコンピュータプログラム製品１１２２を形成する。一実施例では、コンピュータで読込可能な媒体１１２０は、コンピュータで読込可能な記憶媒体１１２４又はコンピュータで読込可能な信号媒体１１２６とすることができる。

コンピュータで読込可能な媒体１１２４は、例えば、記憶装置（例えば、固定記憶域１１０８の一部であるハードドライブ）上への転送のために、ドライブ又は固定記憶域１１０８の一部である他のデバイスに挿入又は配置される光ディスク又は磁気ディスクを含むことができる。コンピュータで読込可能な記憶媒体１１２４は、データ処理システム１１００に接続された固定記憶域（例えば、ハードドライブ、サムドライブ、又はフラッシュメモリ）の形態をとることができる。場合によっては、コンピュータで読込可能な記憶媒体１１２４は、データ処理システム１１００から取り外し可能でなくともよい。

これらの例では、コンピュータで読込可能な憶媒体１１２４は、プログラムコード１１１８を伝搬または伝送する媒体というよりはむしろ、プログラムコード１１１８を記憶するために使用される物理的または実体的な記憶装置である。コンピュータで読込可能な記憶媒体１１２４は、コンピュータで読込可能な有形の記憶装置又はコンピュータで読込可能な物理的な記憶装置とも呼ばれる。換言すると、コンピュータで読込可能な記憶媒体１１２４は、人が触れることのできる媒体である。

別の構成では、プログラムコード１１１８は、コンピュータで読込可能な信号媒体１１２６を使用してデータ処理システム１１００に転送される。コンピュータで読込可能な信号媒体１１２６は、例えば、プログラムコード１１１８を含む伝播データ信号である。例えば、コンピュータで読込可能な信号媒体１１２６は、電磁信号、光信号、及び／又は他のいずれかの適切な種類の信号であってもよい。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、有線、及び／又は他のいずれかの適切な種類の通信リンクといった通信リンクによって転送される。換言すると、本発明の実施例では、通信リンク及び／又は接続は物理的なもの又は無線によるものでありうる。

いくつかの例示的な実施形態では、プログラムコード１１１８は、コンピュータで読込可能な信号媒体１１２６により他のデバイス又はデータ処理システムからネットワークを介して固定記憶域１１０８にダウンロードされて、データ処理システム１１００内で使用される。例えば、サーバーデータ処理システム内のコンピュータで読込可能な記憶媒体に保存されたプログラムコードは、ネットワークを介してサーバーからデータ処理システム１１００にダウンロードすることができる。プログラムコード１１１８を供給するデータ処理システムは、サーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、又はプログラムコード１１１８を格納及び転送できる他の何らかのデバイスとすることができる。

データ処理システム１１００について説明した種々のコンポーネントは、種々の実施形態が実施される方法をアーキテクチャ的に限定するものではない。異なる例示的実施形態が、データ処理システム１１００について示されているコンポーネントに追加的及び／又は代替的なコンポーネントを含むデータ処理システムにおいて実施されうる。図１１に示す他のコンポーネントは、図示の実施例から変更することができる。種々の実施形態は、プログラムコードを実行できる任意のハードウェアデバイス又はシステムを使用して実施することができる。一実施例として、データ処理システム１１００は、無機コンポーネントと統合された有機コンポーネントを含むことができる、及び／又はすべて人間以外の有機コンポーネントから構成することができる。例えば、記憶装置は、有機半導体で構成することができる。

別の実施例では、プロセッサユニット１１０４は、特定用途向けに製造又は構成された回路を有するハードウェアユニットの形態をとることができる。この種のハードウェアは、工程を実行するように構成された記憶装置からメモリにプログラムコードをローディングする必要なく、工程を実行することができる。

例えば、プロセッサユニット１１０４がハードウェアユニットの形態をとるとき、プロセッサユニット１１０４は、回路システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス、又は任意の数の工程を実行するように構成された他の適切な種類のハードウェアとすることができる。プログラマブルロジックデバイスである場合、このデバイスは任意の数の工程を実行するように構成される。デバイスは、後で再構成することができるか、又は任意の数の工程を実行するように恒久的に構成することができる。プログラマブルロジックデバイスの例として、例えば、プログラマブルロジックアレイ、プログラマブルアレイロジック、フィールドプログラマブルロジックアレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び他の適切なハードウェアデバイスが挙げられる。この種の実装態様では、種々の実施形態のプロセスがハードウェア装置で実施されるため、プログラムコード１１１８は省略されてもよい。

また別の実施例では、プロセッサユニット１１０４は、コンピュータ及びハードウェアユニットにおいて見られるプロセッサの組み合わせを使用して実施することができる。プロセッサユニット１１０４は、任意の数のハードウェアユニットと、プログラムコード１１１８を実行するように構成された任意の数のプロセッサとを有することができる。図示された実施例の場合、プロセスのいくつかは任意の数のハードウェアユニットに実装され、他のプロセスは任意の数のプロセッサに実装される。

別の実施例では、バスシステムは、通信ファブリック１１０２を実施するために使用することができ、システムバス又は入出力バスといった一又は複数のバスを含むことができる。言うまでもなく、バスシステムは、バスシステムに取り付けられた種々のコンポーネント又はデバイスの間でのデータ伝送を行う任意の適切な種類のアーキテクチャを使用して実施することができる。

加えて、通信ユニット１１１０は、データの送信、データの受信、又はデータの送受信を行う任意の数のデバイスを含みうる。通信ユニット１１１０は、例えば、モデム又はネットワークアダプタ、２個のネットワークアダプタ、又はこれらの何らかの組み合わせであってもよい。さらに、メモリは、例えば、メモリ１１０６、又はインターフェースに見られるようなキャッシュ、及び通信ファブリック１１０２中に存在するメモリコントローラハブとすることができる。

本明細書に記載されたフロー図及びブロック図は、種々の例示的実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実装態様のアーキテクチャ、機能性、及び動作を例示している。これに関して、フロー図又はブロック図の各ブロックは、コードのモジュール、セグメント、又は部分を表わしており、一又は複数の特定の論理的機能を実施するための一又は複数の実行可能な命令を含んでいる。いくつかの代替的な実装態様では、ブロックに示された機能は図面に記載の順序で行われなくともよい。例えば、連続して示されている２つのブロックの機能が、含まれる機能によっては、ほぼ同時に実行されても、又は時には逆の順序で実行されてもよい。

上述した種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的とするものであり、完全な説明であること、又はこれらの実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。さらに、種々の例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態とは異なる利点を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示内容と、考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために選択及び記述されている。

１００ 無人航空ビークル
１０２ 対象点
１０４ オペレータ
１０６ 遠隔地
１０８ 遠隔制御システム
１０９ 通信リンク
１１０ 衛星
１２０ 飛行禁止ゾーン
５００ 関数
５０２ 重み５０４、５０６、５０８の合計
５０４、５０６、５０８ 状態の高度属性に関連付けられた重み
５１０ 重み５１２、５１４、５１６の合計
５１２、５１４、５１６ 状態の速度属性に関連付けられた重み
５２０、５２２、５２４ ビークルが最後に同状態であった時に関連付けられた重み
５２６ 重み５２０、５２２、５２４のディラックのデルタ関数

Claims (15)

1. ビークル（２００）の運動を制御する方法であって、
   ビークル（２００）の現在位置を含むビークル（２００）の現在の状態（２３８）を特定することと、
   ビークル（２００）の次の位置を含む属性及び前記属性について提供される値の範囲として定義される、ビークル（２００）の次の状態（２４０）を、プロセッサユニット（１１０４）により選択することと、
   次の状態（２４０）の属性について提供された値の範囲から、ビークル（２００）の次の状態（２４０）の属性の値をランダムに選択することと、
   ビークル（２００）が現在の状態（２３８）から次の状態（２４０）へ移行するようにビークル（２００）の運動を制御することと
   を含む方法。
2. ビークル（２００）の次の状態（２４０）の属性が、ビークル（２００）の次の位置を含み、さらに、ビークル（２００）の高度（３０６）、ビークル（２００）の速度（３０８）、及びビークル（２００）の方向（３１１）から選択される、請求項１に記載の方法。
3. ビークル（２００）の次の状態（２４０）を選択することが、
   ビークル（２００）に可能な次の状態を特定することと、
   可能な次の状態の状態値（２５３）を特定することと、
   前記状態値（２５３）を使用して、可能な次の状態から次の状態（２４０）を選択することと
   を含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 可能な次の状態の状態値（２５３）を特定することが、ビークル（２００）が複数の可能な次の状態のうちの各々にあったとき以来の時間の量を特定することを含む、請求項３に記載の方法。
5. 次の状態（２４０）を選択することが、最善の状態値（２５３）を有する任意の数の可能な次の状態から、次の状態（２４０）をランダムに選択することを含み、各々の最善の状態値（２５３）は、各々の可能な次の状態における属性の値の最善の選択を示す、請求項３に記載の方法。
6. 次の状態（２４０）を選択することに応答して、次の状態（２４０）として選択される可能な次の状態の一つの状態値（２５３）の一つを変更することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
7. ビークル（２００）は、無人ビークル（２１４）、有人ビークル（２１２）、航空ビークル（２０６）、陸上ビークル（２０８）、水上ビークル（２１０）、及び水中ビークル（２１１）から選択される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
8. ビークル（２００）の現在位置を含むビークル（２００）の現在の状態（２３８）を特定し、
   ビークル（２００）の次の位置を含む属性及び前記属性について提供される値の範囲として定義される、ビークル（２００）の次の状態（２４０）を選択し、
   次の状態（２４０）の属性について提供された値の範囲から、ビークル（２００）の次の状態（２４０）の属性の値をランダムに選択する
   ように構成されたプロセッサユニット（１１０４）を備える装置。
9. ビークル（２００）の次の状態（２４０）の属性が、ビークル（２００）の次の位置を含み、さらに、ビークル（２００）の高度（３０６）、ビークル（２００）の速度（３０８）、及びビークル（２００）の方向から選択される、請求項８に記載の装置。
10. プロセッサユニット（１１０４）が、さらに、
    ビークル（２００）に可能な次の状態を特定し、
    可能な次の状態の状態値（２５３）を特定し、
    状態値（２５３）を使用して、可能な次の状態から次の状態（２４０）を選択する
    ように構成されている、請求項８又は９に記載の装置。
11. プロセッサユニット（１１０４）が、ビークル（２００）が複数の可能な次の状態のうちの各々にあったとき以来の時間の量を特定することにより、可能な次の状態の状態値（２５３）を特定するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
12. プロセッサユニット（１１０４）が、最善の状態値（２５３）を有する任意の数の可能な次の状態から、次の状態（２４０）をランダムに選択するように構成されており、各々の最善の状態値（２５３）は、各々の可能な次の状態における属性の値の最善の選択を示す、請求項１０に記載の装置。
13. プロセッサユニット（１１０４）が、さらに、次の状態（２４０）を選択することに応答して、次の状態（２４０）として選択される可能な次の状態の一つの状態値（２５３）の一つを変更するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
14. ビークル（２００）が、無人ビークル（２１４）、有人ビークル（２１２）、航空ビークル（２０６）、陸上ビークル（２０８）、水上ビークル（２１０）、及び水中ビークル（２１１）から選択される、請求項８ないし１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法により制御される請求項８ないし１４のいずれか一項に記載の装置。