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WO2026009711A1 - 制御システム、制御方法およびプログラム - Google Patents

制御システム、制御方法およびプログラム

Info

Publication number
WO2026009711A1
WO2026009711A1 PCT/JP2025/022013 JP2025022013W WO2026009711A1 WO 2026009711 A1 WO2026009711 A1 WO 2026009711A1 JP 2025022013 W JP2025022013 W JP 2025022013W WO 2026009711 A1 WO2026009711 A1 WO 2026009711A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unmanned
determination unit
tracking
state
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/022013
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
実昭 小畑
拓馬 本田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oceanic Constellations
Oceanic Constellations Inc
Original Assignee
Oceanic Constellations
Oceanic Constellations Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oceanic Constellations, Oceanic Constellations Inc filed Critical Oceanic Constellations
Publication of WO2026009711A1 publication Critical patent/WO2026009711A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Definitions

  • the present invention relates to a control system, a control method, and a program.
  • Patent Document 1 discloses a control device that optimizes the behavior of the entire drone group while each drone autonomously selects its own behavior, and includes: other drone information acquisition means for acquiring information about the status of other drones; action comparison means for acquiring information about the status of other drones from the other drone information acquisition means and acquiring sensor signals including information about the drone's own status, and calculating comparison values for multiple types of actions to be taken by the drone using the acquired information about the drone and the other drones; action selection means for selecting an action to be taken by the drone based on the comparison values for the multiple types of actions calculated by the action comparison means; operation amount calculation means for calculating the operation amount of the drone using information about the action selected by the action selection means and information about the status of the other drones obtained from the other drone information acquisition means; and action setting means for setting operation setting values for actuators that operate the drone using the calculation results of the operation amount calculation means.
  • Marine surveillance has traditionally been carried out using a few manned patrol boats and research vessels to prevent nuisance and illegal fishing caused by suspicious vessels sailing the seas, or to conduct ecological surveys of marine life.
  • a few manned patrol boats pose a problem in that they are unable to carry out coordinated operations involving multiple vessels, such as taking over tracking, anticipating, surrounding, detaining, and coordinated tracking.
  • it is not easy to quickly control and manage a large number of manned vessels.
  • the use of unmanned vessels capable of autonomously navigating the seas has been considered, and it is expected that they will be used for the aforementioned surveillance of suspicious vessels and ecological surveys.
  • suspicious vessels are expected to flee at high speeds, flee in directions with fewer drones, accelerate or decelerate suddenly, or make sharp turns to avoid surveillance and pursuit by drones. It is also expected that marine life such as whales and dolphins will flee from research vessels in a similar manner.
  • Patent Document 1 discloses a method for controlling a group of drones that, when a suspicious vessel is discovered, causes a drone located near the suspicious vessel to track the vessel, while other drones continue searching for the vessel.
  • this control method leaves open the problem that, in cases such as when a suspicious vessel flees at high speed, or when a suspicious vessel flees in a direction with fewer or no drones, or when marine life attempts to escape from a research vessel, the vessel may escape from the drone's pursuit, or it may be impossible to obtain evidential image data of the suspicious vessel or survey data of the marine life.
  • the present invention has been made in consideration of at least one of the above problems, and one of its objectives is to provide a system or control method that can improve the performance of monitoring and tracking mobile objects moving in marine areas, etc., using multiple unmanned aerial vehicles.
  • a system for detecting objects using multiple unmanned watercraft capable of navigating on or above the water surface comprising: a measurement unit that acquires measurement data using measurement sensors mounted on the multiple unmanned watercraft; an object detection and determination unit that processes the measurement data to detect the objects; an object analysis and determination unit that determines at least one of the type, operating state, and dynamic performance of the detected objects; and an unmanned watercraft operation management unit that issues operation commands to the multiple unmanned watercraft, wherein the unmanned watercraft operation management unit determines the content of the operation commands to the multiple unmanned watercraft based on the determination results of the object analysis and determination unit.
  • the present invention makes it possible to improve the performance of monitoring and tracking moving objects in marine areas, etc., using multiple unmanned aerial vehicles.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a control system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an implementation image when the control system 1 is implemented in a real space.
  • FIG. 1 is a diagram showing stakeholders related to the control system 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a platoon 1010 made up of unmanned boats 1000.
  • 1 is a conceptual diagram showing an unmanned boat 1000 deployed on the sea monitoring or tracking a suspicious ship 7000.
  • FIG. FIG. 2 is a functional block diagram showing the functional configuration of the unmanned watercraft 1000.
  • 1 is a functional block diagram showing the functional configuration of a determination unit 1500 of the unmanned watercraft 1000.
  • FIG. 15 is a diagram showing determination items of the determination process executed by the object detection determination unit 1510.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing the functional configuration of an integrated control system 2000.
  • 10 is a state transition diagram showing the speed status etc. relating to the speed and acceleration/deceleration pattern of the suspicious ship determined by the navigation pattern determination unit 2250.
  • FIG. 10 is a state transition diagram showing the course trajectory status regarding the course pattern of the suspicious ship determined by the navigation pattern determination unit 2250.
  • FIG. 10 is a state transition diagram showing the disruptive navigation status regarding a navigation pattern intended to confuse the tracking of a suspicious ship, as determined by the navigation pattern determination unit 2250.
  • FIG. 10 is a state transition diagram showing the escape behavior status relating to the pattern of the suspicious ship's escape behavior determined by the behavior status determination unit 2260.
  • FIG. 10 is a state transition diagram showing the tracking state determined by the tracking state determination unit 2330.
  • 10 is a state transition diagram showing the prediction state of the course prediction determined by the course prediction state determination unit 2340.
  • FIG. 10 is a state transition diagram showing the state of an overall operation command determined by an overall operation determination unit 2410.
  • FIG. 10 is a state transition diagram showing the state of a tracking formation command determined by the tracking operation determination unit 2430.
  • 10 is a state transition diagram showing the state of a relative distance control command determined by a tracking operation determination unit 2430.
  • FIG. FIG. 2 is a hardware configuration diagram of an integrated control system 2000.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a processing flow of the control system 1.
  • FIG. 2 is a sequence diagram showing the exchange of signals between systems within the control system 1.
  • FIG. 2 is a sequence diagram showing the exchange of signals between systems within the control system 1.
  • 10 is a flowchart showing the processing flow of the object analysis and determination process executed by the object analysis and determination unit 2200.
  • 10 is a flowchart showing the flow of a process executed by a system state determination unit 2300 to determine the state or relative operating state of the unmanned watercraft 1000.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the processing flow for determining an operation command for the unmanned watercraft 1000 determined by the operation management unit 2400.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the processing flow executed by the tracking break-off response action determination unit 2440 to determine an operation command for the unmanned watercraft 1000 when break-off occurs, etc.
  • 10 is a diagram showing the relative positions and communication connections of a platoon 1010 of a plurality of unmanned watercraft 1000.
  • 10 is a diagram showing the layout relationship of multiple platoons 1010.
  • 10A and 10B are diagrams showing the state of position control at times t1 and t2 when a target is tracked by a plurality of unmanned watercraft 1000.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams showing the state of position control at times t3 and t4 when a target is tracked by a plurality of unmanned watercraft 1000.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams showing the state of position control at times t5 and t6 when a target is tracked by a plurality of unmanned watercraft 1000.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams showing the state of position control at times t7 and t8 when a target is tracked by a plurality of unmanned watercraft 1000.
  • 10 is a diagram showing a time series takeover state when tracking takeover control is performed.
  • 10A and 10B are diagrams showing the state of position control at times t20 and t21 when a plurality of unmanned watercraft 1000 are used to surround an object using a first surrounding operation.
  • 10 is a diagram showing the state of position control at time t22 when a plurality of unmanned watercraft 1000 are surrounding an object by a first surrounding operation.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams showing the state of position control at times t30 and t31 when a plurality of unmanned watercraft 1000 are used to surround an object in a second surrounding operation.
  • FIG. 10 is a diagram showing the state of position control at time t32 when a plurality of unmanned watercraft 1000 are surrounding an object by performing a second surrounding operation.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams showing the state of times t40 and t41 when the action allocation determination unit 2420 allocates action roles to a plurality of unmanned watercraft.
  • 13A and 13B are diagrams showing the state of times t42 and t43 when the action allocation determination unit 2420 allocates action roles to a plurality of unmanned watercraft.
  • 13A and 13B are diagrams showing the state at times t44 and t45 when the action allocation determination unit 2420 allocates action roles to a plurality of unmanned watercraft.
  • 13A and 13B are diagrams showing the state of times t46 and t47 when the action allocation determination unit 2420 allocates action roles to a plurality of unmanned watercraft.
  • 10A and 10B are diagrams showing the state of times t50 and t51 when the tracking operation determination unit 2430 controls the relative distances between a plurality of unmanned watercraft.
  • 13A and 13B are diagrams showing the state at times t52 and t53 when the tracking operation determination unit 2430 controls the relative distances between a plurality of unmanned watercraft.
  • 13A and 13B are diagrams showing the state at times t54 and t55 when the tracking operation determination unit 2430 controls the relative distances between a plurality of unmanned watercraft.
  • 13A and 13B are diagrams showing the state at times t56 and t57 when the tracking operation determination unit 2430 controls the relative distances between a plurality of unmanned watercraft.
  • a system for detecting an object using a plurality of unmanned watercraft that can navigate on or above the water surface, a measurement unit that acquires measurement data using measurement sensors mounted on the plurality of unmanned watercraft; an object detection determination unit that processes the measurement data and detects the object; an object analysis/determination unit that determines at least one of the type, operating state, and dynamic performance of the detected object; an unmanned watercraft operation management unit that issues operation commands to the plurality of unmanned watercraft; Equipped with The unmanned watercraft operation management unit determines the command content of the operation command to the plurality of unmanned watercrafts in accordance with the determination result by the object analysis and determination unit.
  • the unmanned watercraft operation management unit determines the assignment of an operation role to each of the plurality of unmanned watercraft, and issues the operation command to the plurality of unmanned watercraft to perform the assigned operation role.
  • a control system in which the operational roles assigned to the plurality of unmanned vessels by the unmanned vessel operation management unit include at least one of the following roles: a role of tracking the object, a role of taking over tracking of the object, a role of anticipating the destination of the object, a role of surrounding the object, a role of relaying communications between the plurality of unmanned vessels, a role of storing the measurement data, and a role of performing analytical processing of the measurement data.
  • the operating state or dynamic performance of the object determined by the object analysis and determination unit includes: past or current movement states of the object, including at least one of a past movement trajectory, a current traveling direction, a current heading direction, a current movement speed, a current acceleration, and a current deceleration; or a predicted future moving state including at least one of a predicted future course of the object, a predicted position at a future time, a predicted speed at a future time, and a predicted direction of travel at a future time; or a dynamic performance including at least one of the maximum moving speed, maximum turning speed, maximum acceleration, maximum deceleration, and movable distance of the object.
  • the unmanned boat operation management unit issues an operation command for an encirclement operation to at least one of the plurality of unmanned boats, which moves the unmanned boat so that the target object is inside the formation of the plurality of unmanned boats.
  • a control system that issues the operational command to move the unmanned watercraft to at least one of the positions or areas determined by the object analysis and determination unit, including an extension of the object's past movement trajectory or the surrounding area of that extension, forward in the object's current direction of travel or the surrounding area, forward in the object's current heading direction or the surrounding area, on the object's predicted future path or the surrounding area of that predicted path, or the predicted position of the object at a future time or the surrounding area of the predicted position.
  • the object includes an object moving on the water surface, in the water, or in the air;
  • the object analysis and determination unit determines the navigation pattern of the object, which includes at least one of: stopped, where the object is stopped or almost stopped; navigation within the object's steady speed range; navigation faster than the steady speed range; navigation slower than the steady speed range; accelerating navigation; decelerating navigation; repeated acceleration and deceleration; zigzag navigation, where the object navigates a zigzag path; turning course change, where the object changes course by making a turn; U-turn navigation; and figure-of-eight navigation, where the object navigates a figure-of-eight path.
  • the object analysis and determination unit determines the escape behavior state of the object, which includes at least one of the following behaviors: behavior to shake off pursuit, behavior to avoid being pursued, behavior to move away from an approaching unmanned vessel, behavior to prevent a course prediction, behavior to avoid an unmanned vessel moving ahead, and behavior to avoid being surrounded.
  • a system state determination unit that determines the current or future states of the plurality of unmanned watercraft, or the current or future relative operating states of the plurality of unmanned watercraft and the object;
  • the unmanned watercraft operation management unit determines the operation commands for the plurality of unmanned watercrafts in accordance with the determination result by the system state determination unit.
  • the system state determination unit determines a relative operation state including at least one of a tracking state in which the unmanned vessel is tracking the object, a shake-off indication state in which the unmanned vessel being tracked is showing signs of being shaken off due to the object's attempt to flee, a shake-off occurrence state in which the unmanned vessel being tracked has been shaken off due to the object's attempt to flee, and a position capture lost state in which the unmanned vessel has lost track of the object's position.
  • the system state determination unit performs a runaway prediction determination to predict at least one of a runaway predicted position and a runaway predicted time at which the unmanned watercraft being tracked will be runaway.
  • the system state determination unit determines that the runaway state has occurred when the relative distance between the unmanned craft being tracked and the target object is equal to or greater than a predetermined distance.
  • the system state determination unit determines that the state corresponds to the indication of runaway when the movement speed of the unmanned vessel being tracked is slower than the movement speed of the target object, or when the relative distance between the unmanned vessel being tracked and the target object increases over time, or when the movement distance of the unmanned vessel being tracked is shorter than the movement distance of the target object, or when the remaining energy of the unmanned vessel being tracked is less than the remaining energy of the target object.
  • a control system in which, when making the runaway prediction determination, the system state determination unit determines at least one of the runaway predicted position and the runaway predicted time at which the unmanned vessel to be tracked will be runaway, based on status information regarding the unmanned vessel to be tracked, including at least one of the movement speed, movement direction, and position of the unmanned vessel, and status information regarding the object, including at least one of the movement speed, movement direction, and position of the object.
  • the unmanned boat operation management unit performs at least one of the following on the unmanned boat: selecting the unmanned boat to be assigned the role of taking over the tracking of the target object; issuing an operation command to move the unmanned boat to the predicted runout position; and issuing an operation command to move the unmanned boat to the predicted runout position by the predicted runout time.
  • the system state determination unit determines that the state corresponds to the swing-out symptom state or the swing-out occurrence state, When the object analysis and determination unit determines at least one of the past movement trajectory, the current traveling direction, the current heading direction, the future predicted course, and the future predicted position of the object,
  • the unmanned watercraft operation management unit for at least some of the plurality of unmanned watercraft,
  • a control system that issues the operation command for a proactive operation to move the unmanned watercraft to at least one of the following positions or areas: an extension of the past movement trajectory of the object determined by the object analysis and determination unit or the surrounding area of the extension, forward in the current direction of travel of the object or the surrounding area, forward in the current direction of the object's nose or the surrounding area, on the future predicted path of the object or the surrounding area of the predicted path, or the predicted position of the object at a future time or the surrounding area of the predicted position.
  • the unmanned watercraft operation management unit issues the operation command to the unmanned watercraft, which command includes at least one of attaching paint to the object and attaching a transmitter to the object.
  • the unmanned boat operation management unit issues the operation command to the unmanned boat that has entered the runaway state or position capture lost state, assigning an operation role to the unmanned boat that includes at least one of the following: taking over tracking of the target object, anticipating the target object's destination, surrounding the target object, relaying communications between the multiple unmanned boats, storing the measurement data, and analyzing the measurement data.
  • the system state determination unit determines at least one of the following: whether or not a capture loss has occurred, in which the plurality of unmanned vessels have lost track of the target object due to the target object fleeing; whether or not a capture loss will occur in the future; a predicted location where the capture loss will occur; an area where the target object can be captured; a predicted time when the capture loss will occur; and a time period during which the target object can be captured. [Item 22] 22.
  • a control system comprising an information output unit that outputs information including at least one of information on the occurrence of the capture loss, the predicted lost position, the predicted lost time, and information on the target object to an external system.
  • the object analysis and determination unit determines a predicted future course or a predicted position at a future time of the object;
  • the object analysis and determination unit determines the navigation pattern of the object, which includes at least one of: stopped (where the object is stopped or nearly stopped), navigation within the object's steady speed range, navigation faster than the steady speed range, navigation slower than the steady speed range, accelerating navigation, decelerating navigation, repeated acceleration and deceleration, zigzag navigation traveling a zigzag path, turning course change traveling a course by turning, U-turn navigation, and figure-of-eight navigation, or the escape behavior state of the object, which includes at least one of behaviors of shaking off pursuit, avoiding behavior of a leading unmanned vessel, behavior disrupting course prediction, avoiding behavior of being surrounded, and behavior of moving away from an approaching unmanned vessel,
  • the system state determination unit determines the validity of the determined future predicted path or the predicted position at a future time, depending on the navigation pattern or the escape behavior state.
  • the unmanned boat operation management unit issues the operation command including information regarding the tracking formation of the multiple unmanned boats, including at least one of tracking from behind the object's direction of travel, tracking from two directions (left and right) relative to the object's direction of travel, tracking from three directions (left and right and behind) relative to the object's direction of travel, tracking from four directions (front, back, left and right) relative to the object's direction of travel, and tracking from ahead of the object's direction of travel. [Item 25] 25.
  • the control system according to any one of items 1 to 24, When the unmanned watercraft operation management unit issues an operation command for tracking the target object, the unmanned boat operation management unit issues the operation command, which includes information regarding at least one of the tracking operations: an operation to prevent collision between multiple unmanned boats that are tracking the target object; an operation to prevent collision between the target object and the unmanned boat; an operation to shorten the distance between the unmanned boat and the target object; and an operation to increase the distance between the unmanned boat and the target object. [Item 26] 26.
  • the control system according to any one of items 1 to 25, a user interface unit that displays candidate information for the operation command generated by the unmanned watercraft operation management unit and receives user input information for the operation command from a user;
  • the unmanned watercraft operation management unit determines the operation command in accordance with the user input information.
  • a control method for a system that detects an object using a plurality of unmanned watercraft that can navigate on or above the water surface comprising: The computer a measurement step of acquiring measurement data by measurement sensors mounted on the plurality of unmanned watercraft; an object detection step of processing the measurement data to detect the object; an object analysis step of determining at least one of a type, an operating state, and a dynamic performance of the detected object; a command determination step of determining operation command contents for the plurality of unmanned watercrafts in accordance with the determination result of the object analysis step; an operation command step of issuing commands to the plurality of unmanned watercraft based on the operation commands;
  • a control method comprising: [Item 28] A program for controlling a system that detects objects using a plurality of unmanned watercraft that can navigate on or above the water surface, On the computer, a measurement command to acquire measurement data by measurement sensors mounted on the plurality of unmanned watercraft; an object detection command for processing the measurement data to detect the object; an object analysis command for determining
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a control system 1 (hereinafter also referred to as "system 1") according to one embodiment of the present invention.
  • the control system 1 includes an unmanned craft 1000 and a general control system 2000.
  • the general control system 2000 is also configured to be able to communicate with an external collaboration system 5000 and an external system 6000 via an internet line or the like, and is capable of inputting and outputting information.
  • the general control system 2000 can send control commands to the unmanned craft 1000 deployed on the sea via a terrestrial base station 4000 and a communication satellite 3000, and can also receive the operation status and measurement data of the unmanned craft 1000.
  • the unmanned boat 1000 is equipped with a parent unit 1001 capable of communicating with a communications satellite 3000, and a child unit 1002 capable of communicating directly or indirectly with the parent unit 1001, and a communications network is established between the parent unit 1001 and the multiple child units 1002.
  • the multiple child units 1002 and the parent unit 1001 also have the ability to detect and measure suspicious ships sailing on the sea or other moving objects moving on the sea using the measurement sensors (optical cameras, IR cameras, laser sensors such as LiDAR and millimeter-wave sensors, acoustic sensors such as sonar, etc.) installed on the boat.
  • the measurement sensors optical cameras, IR cameras, laser sensors such as LiDAR and millimeter-wave sensors, acoustic sensors such as sonar, etc.
  • Detection information and measurement data of objects detected by the unmanned vessel 1000, as well as various information on the operational status of the unmanned vessel 1000, are transmitted to the overall control system 2000 via the communications satellite 3000 and the terrestrial base station 4000.
  • the overall control system 2000 Based on information obtained from the unmanned vessel 1000 and the external system 6000, the overall control system 2000 analyzes detected objects such as suspicious vessels 7000 and the unmanned vessel 1000, and generates operational commands for the unmanned vessel 1000.
  • the generated information, such as operational commands is transmitted to the collaborative system 5000, and external user input information can also be obtained from the collaborative system.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an implementation image when the control system 1 is implemented in real space.
  • a terrestrial base station 4000 and an integrated control system 2000 are provided on the ground side shown in the upper right of the drawing.
  • a cooperative system 5000 such as a monitoring organization facility
  • an external system 6000 such as an AIS (Automatic Identification System) control center and an AIS base station that manages information about ships navigating the ocean are provided.
  • AIS Automatic Identification System
  • unmanned vessel 1000 on the ocean side shown on the left of the drawing, unmanned vessel 1000, objects to be monitored and tracked such as suspicious vessel 7000, and part of the cooperative system 5000, including surveillance vessels operated by external cooperative surveillance organizations, are deployed. Furthermore, multiple unmanned vessels 1000 (parent vessel 1001 and child vessel 1002) form multiple platoons 1010 (1010a, 1010b, 1010c), and each platoon can communicate directly or via a communications satellite 3000. Furthermore, unmanned vessel 1000 can communicate with surveillance vessels directly or via communications satellite 3000, and can, for example, notify the surveillance vessel of detection information regarding the suspicious vessel 7000. Furthermore, unmanned vessel 1000 may be communicably connected to an AIS base station to acquire AIS information.
  • AIS base station to acquire AIS information.
  • the overall control system 2000 is implemented in a facility on land, but this is not limited to this. All or part of the functions implemented in the overall control system 2000 shown in this embodiment can also be installed in other coastal field bases on land or manned ships at sea, and the unmanned boat 1000 can be operated at the coastal field bases or manned ships.
  • Fig. 3 is a diagram showing stakeholders related to the control system 1.
  • the control system 1 has an operator who operates the unmanned watercraft 1000 by inputting and outputting information via a user interface unit 2500 of the overall control system 2000. If all or part of the functions implemented in the overall control system 2000 shown in this embodiment are implemented in a coastal field base on land or a manned ship at sea, the operator can operate the unmanned watercraft 1000 from the coastal field base or the manned ship.
  • the external cooperative monitoring organization facilities of Cooperative System 5000 have a monitoring manager, and monitors are stationed on the monitoring boats, and they work together to monitor for nuisance behavior at sea and survey marine life.
  • the AIS control center of External System 6000 has a person in charge of generating, operating, and managing AIS information.
  • the suspicious ship 7000 which is the subject of monitoring by the control system 1 and the collaboration system 5000, has crew members who are engaging in nuisance activities.
  • the information control system 1 can more efficiently monitor and track the suspicious ship 7000.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a platoon 1010 composed of unmanned watercraft 1000.
  • the unmanned watercraft 1000 is composed of one or more platoons 1010 (1010a, 1010b).
  • Each platoon 1010 has at least one master unit 1001 and multiple slave units 1002.
  • the master unit 1001 is connected to a communication satellite 3000 for communication, and has the function of aggregating information collected from multiple slave units 1002 and transmitting the information to 3000 via satellite communication, as well as transmitting information related to operational commands obtained from the communication satellite 3000 and information generated by the master unit 1001 directly or indirectly to each slave unit 1002.
  • the platoon 1010a shown in Figure 4 includes a primary connection slave device 10021 that is communicatively connected to the parent device 1001, a secondary connection slave device 10022 that is communicatively connected to the primary connection slave device 10021, and a tertiary connection slave device 1023 that is communicatively connected to the secondary connection slave device 10022.
  • Each slave device (primary connection slave device 10021, secondary connection slave device 10022, tertiary connection slave device 1023) has the function of relaying information received from other parent devices 1001 or slave devices 1002 to the other parent devices 1001 or slave devices 1002, thereby forming a communication network between the parent device 1001 and multiple slave devices 1002.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing how an unmanned vessel 1000 deployed at sea monitors or tracks a suspicious vessel 7000.
  • multiple unmanned vessels (parent vessel 1001, child vessels 10021, 1022, 1023) are deployed at sea, and the measurement sensors 1110 installed on each unmanned vessel can detect the suspicious vessel 7000 within their measurable range.
  • Measurement information and other data about the detected suspicious vessel 7000 is collected by the parent vessel 1001 via a communication network between the unmanned vessels, transmitted from the parent vessel 1001 to a communication satellite 3000, and then transmitted to the overall control system 2000 via a terrestrial base station 4000 or an Internet line.
  • Each unmanned vessel is also equipped with a navigation unit 1300 that can navigate the unmanned vessel in any direction, and it is possible to track the suspicious vessel 7000 after it is detected based on operational commands generated by the overall control system 2000 or the parent vessel 1001.
  • a non-terrestrial network using a communication satellite 3000 in geosynchronous orbit or low Earth orbit is used as the communications network for transmitting and receiving information between the overall control system 2000 and the unmanned vessel 1000.
  • the present invention is not limited to this, and a non-terrestrial network using an unmanned aerial vehicle known as a HAPS (High Altitude Platform Station) can also be used.
  • HAPS High Altitude Platform Station
  • an unmanned aerial vehicle circling at an altitude of approximately 8 to 50 km can be used.
  • the communications network for transmitting and receiving information between the overall control system 2000 and the unmanned vessel 1000 it is also possible to use a communications network that directly connects the terrestrial base station 4000 to the unmanned vessel 1000 via wireless communication, without going via the communications satellite 3000 or HAPS.
  • the terrestrial base station 4000 is not limited to being a fixed base station, and may be a mobile base station.
  • an unmanned watercraft refers to a mobile body capable of navigating on or underwater, regardless of whether it is autonomous or remotely controlled, and includes a mobile body including a mobile buoy equipped with a thrust generating unit.
  • FIG. 6 is a functional block diagram showing the functional configuration of the unmanned watercraft 1000. Note that while Figure 6 illustrates the functional block diagram of the unmanned watercraft 1000, the parent unit 1001 and child unit 1002 of the unmanned watercraft 1000 can implement functions similar to those shown in Figure 6.
  • the unmanned watercraft 1000 includes a measurement unit 1100, a host state determination unit 1200, a navigation unit 1300, a communication unit 1400, a determination unit 1500, a recording unit 1600, and an other action execution unit 1700.
  • the measurement unit 1100 is a functional unit that uses the measurement sensor 1110 to detect suspicious ships 7000 within the measurable range around the unmanned craft 1000 and acquires measurement information about the suspicious ships 7000.
  • the measurement unit 1100 is equipped with the measurement sensor 1110 and a measurement control unit 1120.
  • the measurement sensor 1110 can be composed of, for example, optical sensors such as electro-optical sensors and infrared sensors (IR sensors) that acquire image data, laser sensors such as LiDAR sensors and ToF (Time of Flight) sensors that acquire point cloud data, radar sensors that detect microwaves, millimeter wave sensors that detect millimeter waves, acoustic sensors such as sonar, and radio wave sensors that detect radio waves emitted by suspicious ships.
  • the measurement sensor 1110 measures the area around the parent unit 1001 to acquire measurement data of monitored objects such as suspicious ships that are within the measurement range.
  • the measurement control unit 1120 also operates a sensor attitude change device that can change the attitude of the measurement sensor 1110, to control at least one of the attitude angles of the measurement sensor 1110 around three axes relative to the unmanned craft 1000.
  • the measurement sensor is an optical camera or an infrared camera
  • the measurement control unit 1120 can change the zoom amount and resolution of the optical camera or infrared camera to any control amount.
  • the measurement sensor is a sonar, particularly an active sonar that emits sound waves itself, the measurement control unit 1120 can adjust the output of the generated sound waves to any control amount.
  • the measurement control unit 1120 can also adjust the measurement sensitivity of the measurement sensor to any control amount.
  • the aircraft state determination unit 1200 is a functional unit that includes a navigation state determination unit 1210, an internal state determination unit 1220, and an external state determination unit 1230, and determines the navigation state, internal and external states of the unmanned watercraft 1000.
  • the navigation state determination unit 1210 determines the aircraft's position (two-dimensional or three-dimensional), movement speed, heading, movement direction, movement acceleration/deceleration, turning speed, and other state quantities related to the navigation state.
  • the internal state determination unit 1220 determines the remaining energy of the battery and fuel installed in the aircraft, the travelable distance that can be calculated based on the remaining energy, temporary abnormal states of equipment installed in the aircraft (temperature abnormality, communication abnormality, etc.), and equipment failure states.
  • the external condition determination unit 1230 also determines communication conditions such as communication strength (dB value or RSSI value, etc.) and communication speed with other unmanned watercraft 1000 in the platoon 1010 with which it is communicating, as well as ocean and tidal currents (current speed, flow direction), wind speed (wind speed, wind direction), wave height, and weather (rain, snow, cloudy, etc.) around the vessel.
  • the external condition determination unit 1230 can calculate the relative direction, relative distance, and relative position coordinates of the other unmanned watercraft 1000 with which it is communicating by analyzing the communication strength (RSSI value, etc.) with other unmanned watercraft 1000 in the platoon 1010.
  • the method by which the navigation state determination unit 1210 determines the aircraft's position, movement speed, movement direction, and acceleration/deceleration is not particularly limited.
  • the aircraft's position, movement speed, and movement direction at the current time can be determined using GNSS (Global Navigation Satellite System), GPS (Global Positioning System), RTK-GNSS (Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite System), etc.
  • the aircraft's position information includes at least two-dimensional coordinate information in a planar view (e.g., latitude and longitude), and preferably three-dimensional coordinate information including altitude information.
  • the acceleration/deceleration can be calculated based on the amount of change in the determined movement speed over time.
  • the aircraft's heading direction can be determined at the current time using, for example, a geomagnetic sensor, a GNSS compass, or SLAM technology using the seabed shape.
  • the heading includes at least the attitude angle (orientation) in a planar view around the Z axis, and may preferably be attitude information around three axes: the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • the turning speed can also be calculated based on the amount of change over time in the determined heading information.
  • the navigation state determination unit 1210 can use an inertial measurement unit (IMU) or gyro sensor that detects translational motion (mainly acceleration) and rotational motion (mainly angular velocity) in three orthogonal axis directions to measure the aircraft's position, velocity, and acceleration in the three orthogonal axis directions, as well as the attitude, angular velocity, and angular acceleration in the rotational directions of the three orthogonal axes.
  • IMU inertial measurement unit
  • gyro sensor that detects translational motion (mainly acceleration) and rotational motion (mainly angular velocity) in three orthogonal axis directions to measure the aircraft's position, velocity, and acceleration in the three orthogonal axis directions, as well as the attitude, angular velocity, and angular acceleration in the rotational directions of the three orthogonal axes.
  • the navigation unit 1300 is equipped with a thrust generating unit, a steering unit, and a navigation control unit, and is a functional unit that navigates the parent unit 1001 in any direction in accordance with operational commands received via the communication unit 1400.
  • the thrust generating unit is, for example, composed of a propeller, and thrust can be generated by driving the propeller with an engine or electric motor.
  • the thrust generating unit can also be composed of a sail that generates thrust by receiving wind, or a wave glider that generates thrust by receiving wave power.
  • the steering unit can change the heading direction of the unmanned vessel by changing the attitude angle of the propeller or rudder.
  • the navigation control unit is a functional unit that controls the navigation operation of the aircraft by controlling the output from the thrust generating unit and the attitude angle of the steering unit.
  • the navigation control unit has one or more processors, such as a programmable processor (e.g., a central processing unit (CPU), MPU, or DSP), and is equipped with a processing unit that can access memory (storage unit).
  • the memory stores logic, code, and/or program instructions that the processing unit can execute to perform one or more processing steps.
  • the processing unit includes a control module configured to control the aircraft's navigation status.
  • the control module adjusts the aircraft's position on the sea surface, movement speed, movement acceleration/deceleration, heading, and turning speed.
  • the navigation control unit controls the aircraft's navigation operations by causing the aircraft to perform various operations such as forward movement, reverse movement, acceleration, deceleration, and turning.
  • the communication unit 1400 is equipped with an unmanned craft-to-unmanned craft communication unit 1410, a satellite communication unit 1420, and an external communication unit 1430, and is a functional unit that communicates with other unmanned crafts 1000 in the platoon 1010, the communication satellite 3000, external surveillance craft, and AIS base stations.
  • the unmanned craft-to-unmanned craft communication unit 1410 is equipped with a communication antenna for unmanned craft-to-unmanned craft communication, and communicates with other unmanned crafts 1000 in the platoon 1010.
  • the satellite communication unit 1420 is equipped with a satellite communication antenna, and communicates with the communication satellite 3000.
  • the external communication unit 1430 is equipped with an AIS antenna and a VHF antenna, and communicates with external surveillance craft and AIS base stations.
  • the judgment unit 1500 is a functional unit that makes judgments regarding monitored objects such as the suspicious ship 7000. Details will be described later using Figure 7.
  • the recording unit 1600 includes a measurement data recording unit 1610, a player's status recording unit 1620, and a determination information recording unit 1630.
  • the measurement data recording unit 1610 records measurement data measured by the measurement unit 1100.
  • the player's status recording unit 1620 records various status information related to the player's status determined by the player's status determination unit 1200.
  • the determination information recording unit 1630 records various determination information determined by the determination unit 1500.
  • the other action execution unit 1700 is a functional unit that performs a paint attachment action, such as spraying paint onto a tracking target such as the suspicious ship 7000, or a transmitter attachment action, such as throwing a transmitter.
  • (A-1-4-2. Functional configuration of the determination unit 1500) 7 is a functional block diagram showing the functional configuration of the determination unit 1500 of the unmanned watercraft 1000. As shown in FIG. 7, the determination unit 1500 includes an object detection/determination unit 1510 and an object analysis unit 1520.
  • the object detection determination unit 1510 is a functional unit that includes an initial detection unit 1511, a detailed measurement determination unit 1512, a detailed detection unit 1513, and an object suitability determination unit 1514, and performs detection determination of objects such as the suspicious ship 7000.
  • the initial detection unit 1511 performs initial detection of monitored objects based on measurement data acquired by the measurement unit 1100.
  • the detailed measurement determination unit 1512 determines whether detailed measurement is necessary and the detailed measurement conditions based on the results of the initial detection determination.
  • the detailed detection unit 1513 performs detailed detection determination of monitored objects based on detailed measurement data obtained by detailed measurement.
  • the object suitability determination unit 1514 determines whether the detected object is a monitored object based on the results of the detailed detection determination.
  • the determination contents by the object detection determination unit 1510 are described in detail below using Figure 8.
  • Figure 8 is a diagram showing the determination items of the determination process executed by the object detection determination unit 1510.
  • Figure 8 shows the determination items in the initial detection by the initial detection unit 1511, the detailed measurement determination by the detailed measurement determination unit 1512, the detailed detection by the detailed detection unit 1513, and the object suitability determination by the object suitability determination unit 1514.
  • the initial detection determination by the initial detection unit 1511 includes determination items such as a ship suitability determination that determines whether the detected object detected from the detection data is a ship, a shape determination of the detected object (ship), a direction determination of the detected object (ship), a relative distance determination between the detected object (ship) and the aircraft, a size determination of the detected object (ship), a type determination of the detected object (ship), a position coordinate determination of the detected object (ship), a predicted future route determination of the detected object (ship), and an estimation of the past route history of the detected object (ship).
  • a ship suitability determination that determines whether the detected object detected from the detection data is a ship
  • a shape determination of the detected object (ship) a direction determination of the detected object (ship)
  • a relative distance determination between the detected object (ship) and the aircraft a size determination of the detected object (ship)
  • a type determination of the detected object (ship) a position coordinate determination of the detected object (ship)
  • the detailed measurement determination unit 1512 determines whether it is necessary to acquire detailed measurement data necessary to determine whether the object is a monitored object, and the measurement conditions for acquiring the detailed measurement data. Examples of detailed measurement data acquisition conditions that can be set include an approaching image, measurement image data acquired from a different angle than that used during initial detection, and image acquisition using a higher light intensity than the measurement image acquired during initial detection. Furthermore, the detailed detection determination unit 1513 performs image analysis to determine whether the object is a monitored object. This image analysis includes interpreting ship information (ship name, registration number, etc.) from images, and interpreting the ship's detailed shape and characteristic shapes from images. Furthermore, the object suitability determination unit 1514 determines whether the detected object (ship) is a monitored object based on the results of the detailed detection determination. Note that the object suitability determination unit 1514 may determine multiple levels of suspiciousness, indicating the probability that the object is a monitored object, rather than simply providing binary information on whether the object is a monitored object or not.
  • the type of detected object determined by the initial detection unit 1511 can be determined to be, for example, a ship capable of AIS inquiries, such as a cargo ship, liner, or passenger ship; a small or medium-sized private vessel, such as a fishing boat, pleasure boat, yacht, boat, or water scooter; or an object moving on or underwater, such as a diver, marine life (whales, dolphins, schools of fish, etc.), or an underwater drone. Birds and small drones flying in the air close to the water surface can also be detected.
  • a ship capable of AIS inquiries such as a cargo ship, liner, or passenger ship
  • a small or medium-sized private vessel such as a fishing boat, pleasure boat, yacht, boat, or water scooter
  • an object moving on or underwater such as a diver, marine life (whales, dolphins, schools of fish, etc.), or an underwater drone. Birds and small drones flying in the air close to the water surface can also be detected.
  • the object analysis unit 1520 includes an operation status determination unit 1521, a performance determination unit 1522, and a future course prediction determination unit 1523, and is a functional unit that updates and determines the object's position, performance, and future course prediction based on the latest measurement data of the monitored object obtained through continuous measurement by the measurement unit 1100.
  • the motion state determination unit 1521 is a functional unit that determines the current motion state of the object based on the latest measurement data.
  • the motion state determination unit 1521 determines the object's current position coordinates, speed, turning radius, turning speed, acceleration, and deceleration.
  • the position coordinates may be two-dimensional coordinates on a horizontal XY plane, but it is preferable that they be three-dimensional coordinates in XYZ space that also include information in the height direction.
  • the performance determination unit 1522 is a functional unit that determines the dynamic performance of a detected object. For example, if the object is a suspicious ship, the performance determination unit 1522 predicts the dynamic performance related to the suspicious ship's navigation, including at least one of the maximum speed, minimum turning radius, turning speed, acceleration, deceleration, and cruising range. The performance determination unit 1522 can determine each of the above-mentioned performances based on information determined by the initial detection unit 1511 and the operating state determination unit 1521. Performance may also be determined based on information about the type of object determined by the initial detection unit 1511.
  • the future path prediction determination unit 1523 is a functional unit that predicts and determines the future path of a detected object.
  • the future path prediction determination unit 1523 can predict and determine the future path based on, for example, the path history and current position and orientation information determined by the initial detection unit 1511 and the motion state determination unit 1521.
  • the future path may also be predicted and determined based on object type information determined by the initial detection unit 1511.
  • Fig. 9 is a functional block diagram showing the functional configuration of the overall control system 2000.
  • the overall control system 2000 includes an information import unit 2100, an object analysis and determination unit 2200, a system state determination unit 2300, an operation management unit 2400, a user interface unit 2500, an operation command unit 2600, and an information communication unit 2700.
  • the information import unit 2100 is a functional unit that imports information to be processed or used in each functional unit within the overall control system 2000 from the unmanned watercraft 1000, the cooperative system 5000, or the external system 6000.
  • the information import unit 2100 includes a detection condition acquisition unit 2110, a detection information acquisition unit 2120, an external information acquisition unit 2130, and an external user input information acquisition unit 2140.
  • the detection condition acquisition unit 2110 is a functional unit that acquires information regarding the judgment conditions when judgments are made by the functional units of the object analysis and judgment unit 2200, system state judgment unit 2300, and operation management unit 2400, which will be described later.
  • the detection information acquisition unit 2120 is a functional unit that acquires detection information of objects determined by the determination unit 1500 of the unmanned vessel 1000 via a communication satellite 3000, HAPS, etc., and measurement data measured by the unmanned vessel 1000.
  • the external information acquisition unit 2130 is a functional unit that acquires navigation information of ships in the ocean area where the unmanned vessel 1000 is deployed or in the surrounding area from the AIS control center of the external system 6000. It may also acquire navigation information of ships from other VHF Data Exchange Systems included in the external system 6000.
  • the external information acquisition unit 2130 may acquire weather information for the marine area in which the unmanned craft 1000 is deployed or its surrounding area from an external system 6000 such as the Japan Meteorological Agency or a private weather information providing system.
  • an external system 6000 such as the Japan Meteorological Agency or a private weather information providing system.
  • the external user input information acquisition unit 2140 is a functional unit that receives external user input information from the collaborative system 5000.
  • the external user input information received from the collaborative system 5000 can include a selection input that selects an arbitrary operation command from multiple operation command candidates generated by the operation management unit 2400, an approval input that approves the operation command candidate, a correction request input that corrects part of the operation command candidate, or an intervention operation command input that instructs the execution of an intervention operation different from the operation command candidate.
  • the object analysis and determination unit 2200 is a functional unit that analyzes the object based on the detection information and measurement data of the object acquired by the detection information acquisition unit 2120, and determines at least one of the object's type, operating state, and dynamic performance.
  • the object analysis and determination unit 2200 includes a type determination unit 2210, an operating state determination unit 2220, a performance determination unit 2230, a course prediction determination unit 2240, a navigation pattern determination unit 2250, and an action status determination unit 2260.
  • the type determination unit 2210 is a functional unit that determines the type of object based on the detection information and measurement data of the object acquired by the detection information acquisition unit 2120.
  • the type determination unit 2210 can determine the type of object as a ship on the sea surface, a marine organism, a diver, etc.
  • the type determination unit 2210 can determine types including, for example, cargo ships, liner ships, passenger ships, fishing boats, pleasure boats, yachts, boats, water scooters, divers, marine organisms (whales, dolphins, schools of fish, etc.), etc.
  • the type determination unit 2210 can determine the alert level based not only on the type of object but also on the detection information and measurement data of the object acquired by the detection information acquisition unit 2120.
  • the alert level can be determined at multiple levels, such as S, A, B, and C.
  • the alert level can be determined based on the object's type, size, detection date and time (time zone), detection location, speed and behavior measured by the unmanned vessel 1000, movement speed, acceleration, and past movement trajectory determined by the operation status determination unit 2220 described below, or the probability of suspicious vessel detection calculated based on AIS, SAR, and VDES information, or the results of determinations by the navigation pattern determination unit 2250 and the behavior status determination unit 2260 described below.
  • the alert level can be set high.
  • the overall operation determination unit 2410 described below can determine overall higher-level operation commands based on this alert level.
  • the tracking operation determination unit 2430 which will be described later, can determine a tracking formation command based on this alert level.
  • the motion state determination unit 2220 is a functional unit that determines the past or present movement state of the object based on information acquired by the detection information acquisition unit 2120.
  • the motion state determination unit 2220 determines the object's past movement trajectory, current direction of travel, current heading direction, current movement speed, current acceleration, current deceleration, as well as the current position coordinates, turning radius, and turning speed.
  • the position coordinates may be two-dimensional coordinates on a horizontal XY plane, but are preferably three-dimensional coordinates in XYZ space that also include information in the height direction.
  • the path prediction determination unit 2240 is a functional unit that predicts and determines the future movement state of a detected object.
  • the path prediction determination unit 2240 can predict and determine the future movement state of the object, including at least one of the object's predicted future path, predicted position at a future time, predicted speed at a future time, and predicted direction of travel at a future time, based on information such as the object's movement trajectory, current position, direction of travel, heading direction, and response speed determined by the initial detection unit 1511 and the motion state determination unit 2220.
  • the navigation pattern determination unit 2250 is a functional unit that determines the navigation pattern of the suspicious ship, which is the target object.
  • the navigation pattern determination unit 2250 can determine the suspicious ship's navigation pattern, for example, the status related to the suspicious ship's speed and acceleration/deceleration pattern, the status related to the suspicious ship's navigation path, or the status related to the suspicious ship's tracking disruption navigation. Below, the contents of the determination of each status of the suspicious ship by the navigation pattern determination unit 2250 will be explained using Figures 14 to 16.
  • Figure 10 is a state transition diagram showing the speed, etc. status related to the speed and acceleration/deceleration patterns of the suspicious vessel determined by the navigation pattern determination unit 2250.
  • the speed, etc. status of the suspicious vessel determined by the navigation pattern determination unit 2250 includes the following states: a stopped state in which the suspicious vessel's movement is stopped or almost stopped; a steady cruising state in which the vessel is cruising within a steady speed range; a high-speed steady cruising state in which the vessel is cruising steadily at a speed faster than the steady speed range; a low-speed steady cruising state in which the vessel is cruising steadily at a speed slower than the steady speed range; a rapid acceleration state in which the vessel is accelerating rapidly; a rapid deceleration state in which the vessel is decelerating rapidly; and a repeated rapid acceleration/deceleration state in which the vessel is repeating rapid acceleration and deceleration.
  • the navigation pattern determination unit 2250 can determine which of the speed, etc. statuses shown in Figure 10 the suspicious vessel's state
  • Figure 11 is a state transition diagram showing the course trajectory status related to the suspicious vessel's course pattern determined by the navigation pattern determination unit 2250.
  • the course trajectory status of the suspicious vessel determined by the navigation pattern determination unit 2250 includes the following states: a stopped state in which the suspicious vessel's movement is stopped; a straight course cruising state in which the vessel is navigating a straight course; a straight-ahead state in which the vessel increases the distance to the unmanned vessel 1000 while continuing to navigate straight; a side-stepping state in which the vessel approaches the unmanned vessel 1000; a wide-open state in which the vessel moves away from the unmanned vessel 1000; a normal turning state in which the vessel turns at a gentle angle; an obtuse-angle course change state in which the vessel changes course at a gentle angle; and an acute-angle course change state in which the vessel changes course at an acute angle.
  • the navigation pattern determination unit 2250 can determine which course trajectory status shown in Figure 11 the suspicious ship's state corresponds to based on the turning radius and heading speed determined by the operation status determination unit 2220, or the route history and current position and orientation information determined by the initial detection unit 1511.
  • Figure 12 is a state transition diagram showing the disruptive navigation status for a navigation pattern intended to confuse the tracking of a suspicious vessel, as determined by the navigation pattern determination unit 2250.
  • the disruptive navigation status of a suspicious vessel determined by the navigation pattern determination unit 2250 includes a normal cruising state within a steady speed range, a sudden stop state, a zigzag navigation state in which the vessel navigates a zigzag route, a figure-of-eight navigation state in which the vessel navigates a figure-of-eight route, a U-turn state in which a U-turn is made, a non-disruptive escape navigation state in which the vessel escapes without any disruptive action, and an escape navigation abandonment state in which the vessel abandons escape.
  • the navigation pattern determination unit 2250 can determine which of the disturbed navigation statuses shown in Figure 12 the suspicious ship's condition corresponds to based on the speed, acceleration, deceleration, turning radius, and heading speed determined by the operation status determination unit 2220, or the route history and current position and orientation information determined by the initial detection unit 1511.
  • the behavior status determination unit 2260 is a functional unit that determines the escape behavior status of the suspicious vessel, which is the target.
  • the behavior status determination unit 2260 is a functional unit that determines the state or intention of the escape behavior of the suspicious vessel's pilot as the escape behavior status of the suspicious vessel. Below, using Figure 13, the contents of the determination of the escape behavior status of the suspicious vessel by the behavior status determination unit 2260 will be explained.
  • Figure 13 is a state transition diagram showing the escape behavior status related to the escape behavior pattern of a suspicious vessel determined by the behavior status determination unit 2260.
  • the escape behavior status of a suspicious vessel determined by the behavior status determination unit 2260 includes the following states: normal cruising; an escape and escape state in which an escape behavior is performed to escape pursuit from the unmanned vessel 1000; a stalking avoidance state in which an escape behavior is performed to avoid stalking by the unmanned vessel 1000; an approaching vessel distance state in which an approaching unmanned vessel 1000 is distanced to avoid taking detailed evidence photographs; a course prediction prevention state in which a course prediction is prevented; a proactive vessel avoidance state in which a proactive vessel avoids a preemptive unmanned vessel; an encirclement prevention state in which an encirclement by the unmanned vessel 1000 is prevented; and an escape attempt abandonment state in which the escape attempt is abandoned.
  • the navigation pattern determination unit 2250 can determine which escape behavior status shown in Figure 13 the suspicious vessel's state corresponds to based on the various operating states of the suspicious vessel determined by the operating state determination unit 2220 and the various navigation patterns of the suspicious vessel determined by the navigation pattern determination unit 2250.
  • the system state determination unit 2300 is a functional unit that determines the current or future state of the unmanned vessel 1000, or the current or future relative operating state of the unmanned vessel 1000 and the target (suspicious vessel 7000).
  • the system state determination unit 2300 includes an unmanned vessel state determination unit 2310, a capture/loss prediction unit 2320, a tracking state determination unit 2330, and a course prediction state determination unit 2340.
  • the unmanned vessel status determination unit 2310 is a functional unit that determines the status of the unmanned vessel. For example, it determines at least one of the following: the position of multiple unmanned vessels, formation, number of vessels, direction of movement, movement speed, possible movement distance, remaining energy, estimated movement capability including the movement speed or possible movement distance of the unmanned vessel under the external environment such as waves, wind, and currents in the unmanned vessel's activity area, and predicted position at a future time.
  • the capture loss prediction unit 2320 determines whether a capture loss will occur in the future, in which the target's position will be lost, before tracking by the unmanned vessel 1000 begins or while tracking by the unmanned vessel 1000 is being performed. If it determines that a capture loss will occur in the future, it determines the area in which the target can be captured by the unmanned vessel 1000, or the predicted loss location where capture loss is predicted.It also predicts the time when the unmanned vessel can capture the target, or the predicted loss time when capture loss is predicted.
  • the capture loss prediction unit 2320 can predict future capture loss in advance based on the analysis results of the target (suspicious vessel 7000) determined by the target analysis and determination unit 2200 (particularly the dynamic performance including the target's speed), the movement speed and movement capability of the unmanned vessel determined by the unmanned vessel status determination unit 2310, and information on the unmanned vessel's capture range.
  • the tracking status determination unit 2330 is a functional unit that determines the tracking status, which is the relative operating state of the unmanned vessel 1000 that is tracking the target object (suspicious vessel 7000). The tracking status of the unmanned vessel 1000 determined by the tracking status determination unit 2330 will be explained using Figure 14.
  • Figure 14 is a state transition diagram showing the tracking state determined by the tracking state determination unit 2330.
  • the tracking state of the unmanned vessel includes a tracking achieved state in which tracking is underway, a loss-of-tracking indication state in which there are signs that the unmanned vessel is about to lose track of the target due to the target's fleeing behavior, a loss-of-tracking occurrence state in which tracking has been lost due to the target's fleeing behavior, a capture-lost state in which the unmanned vessel 1000 has lost track of the target (suspicious vessel 7000), and a tracking-ended state in which tracking has ended.
  • the tracking status determination unit 2330 can determine whether the object (suspicious ship 7000) is in one of the tracking states shown in Figure 14 based on the analysis results of the object (suspicious ship 7000) determined by the object analysis determination unit 2200 and the determination results regarding the unmanned boat by the unmanned boat status determination unit 2310.
  • the tracking state determination unit 2330 can determine that the tracking state corresponds to a run-out symptom state.
  • the tracking status determination unit 2330 may determine that the tracking status corresponds to a state indicating a loss of tracking ability based on the past movement history of the object (suspicious ship 7000) determined by the object analysis determination unit 2200 and the predicted future path of the object.
  • the tracking state determination unit 2330 can determine that a run-off state has occurred when the relative distance between the unmanned watercraft 1000 being tracked and the target object becomes equal to or exceeds a predetermined distance.
  • the tracking state determination unit 2330 determines that a runaway symptom state exists, it can perform a runaway prediction determination to predict at least one of the predicted runaway position and predicted runaway time at which the unmanned vessel being tracked will be runaway.
  • this runaway prediction determination can determine at least one of the predicted runaway position and predicted runaway time at which the unmanned vessel being tracked will be runaway, based on status information about the unmanned vessel 1000 being tracked, including at least one of the movement speed, movement direction, and position of the unmanned vessel 1000, and status information about the target, including at least one of the movement speed, movement direction, and position of the target.
  • the path prediction state determination unit 2340 is a functional unit that determines the state of the prediction process that determines the future predicted path or predicted position at a future time of the object determined by the path prediction determination unit 2240 described above.
  • the path prediction state determined by the path prediction state determination unit 2340 will be explained using Figure 15.
  • Figure 15 is a state transition diagram showing the prediction state of the path prediction determined by the path prediction state determination unit 2340.
  • the path prediction state includes the following states: path prediction normal, path prediction uncertain, path prediction abnormal, and tracking end.
  • the course prediction state determination unit 2340 can determine the validity of the prediction process that determines the future predicted course or predicted position at a future time of the object determined by the course prediction determination unit 2240, depending on the state of the object's navigation pattern shown in Figures 10, 11, and 12, determined by the aforementioned navigation pattern determination unit 2250, and the state of the object's escape behavior status shown in Figure 13, determined by the behavior status determination unit 2260. In other words, it can determine the course prediction state shown in Figure 15.
  • the course trajectory status determined by the navigation pattern determination unit 2250 is "straight course navigation,” there is a high probability that the vessel will proceed along the predicted course, and therefore the course prediction state can be determined to be “course prediction normal.” Furthermore, if the course trajectory status determined by the navigation pattern determination unit 2250 is "normal turn,” there is a possibility that the vessel will deviate from the predicted course, and therefore the course prediction state is determined to be “course prediction uncertain.” Furthermore, if the course trajectory status determined by the navigation pattern determination unit 2250 is "sharp course change,” there is a high probability that the vessel will deviate from the predicted course, and therefore the course prediction state is determined to be "course prediction abnormal.”
  • the course prediction state is determined based on the course trajectory status determined by the navigation pattern determination unit 2250, but the course prediction state may also be determined based on other determination results from the navigation pattern determination unit 2250 or the action status determination unit 2260, or other determination results from the object analysis determination unit 2200.
  • the operation management unit 2400 is a functional unit that determines the content of operation commands to be issued to a plurality of unmanned watercrafts and issues the operation commands in accordance with the determination result regarding the object by the object analysis and determination unit 2200.
  • the operation management unit 2400 includes an overall operation determination unit 2410, an operation allocation determination unit 2420, a tracking operation determination unit 2430, a tracking break-off response action determination unit 2440, a surrounding operation determination unit 2450, a proactive operation determination unit 2460, and an operation command confirmation unit 2470.
  • the overall operation decision unit 2410 is a functional unit that decides the overall operation command for one or more platoons 1010, each consisting of multiple unmanned crafts 1000. The method for determining the overall operation command is explained below with reference to Figure 16.
  • Figure 16 is a state transition diagram showing the states of overall operation commands determined by the overall operation determination unit 2410.
  • the overall operation commands determined by the overall operation determination unit 2410 include “tracking" to perform tracking, “taking over tracking” to track an object while performing handover using multiple unmanned vessels, “anticipating” to have an unmanned vessel advance to the object's destination, “surrounding” to surround the object with multiple unmanned vessels, “abandon tracking” to abandon tracking, “external handover request” to request a handover operation from an external system, “action just before loss” to perform an action just before losing the position capture of the object, and “end tracking” to end tracking. Note that the anticipating and surrounding operation commands may also cause some unmanned vessels to track the object.
  • the overall operation determination unit 2410 can determine an overall operation command from the multiple operation command candidates shown in Figure 16, depending on the determination content regarding the object made by the object analysis and determination unit 2200.
  • the overall operation determination unit 2410 can determine that the overall operation command is to "surround" the unmanned boats so that the object is inside the formation of multiple unmanned boats.
  • the overall operation may be determined as the overall operation, and when the alert level drops to a relatively low alert level, the overall operation may be changed from “track” to only "encirclement.”
  • the overall operation may be changed to "anticipate,” and the unmanned boat may be caused to anticipate a position ahead of the object's predicted movement path.
  • the formation and positioning of the unmanned boats 1000 within the platoon may be switched according to the alert level of the object determined by the type determination unit 2210.
  • the operation management unit 2400 can determine the content of operation commands to multiple unmanned vessels and issue the operation commands based not only on the judgment results regarding the object by the object analysis and judgment unit 2200, but also on the judgment results by the system state judgment unit 2300, that is, the current or future state of the unmanned vessel 1000 or the current or future relative operating state of the unmanned vessel 1000 and the object (suspicious vessel 7000).
  • the operation management unit 2400 can also determine the content of operation commands to be issued to multiple unmanned watercraft based on both the object-related judgment results by the object analysis and judgment unit 2200 and the judgment results by the system state judgment unit 2300, and issue the operation commands.
  • the action allocation determination unit 2420 is a functional unit that determines the allocation of action roles to each of the multiple unmanned watercraft 1000.
  • the action role allocation command determined by the action allocation determination unit 2420 is output to the unmanned watercraft 1000 by the action command unit 2600, which will be described later.
  • the operation roles assigned to multiple unmanned vessels by the operation allocation determination unit 2420 include at least one of the following: a role for tracking an object, a role for taking over tracking of an object, a role for anticipating the object's destination, a role for surrounding the object, a role for relaying communications between multiple unmanned vessels, a role for storing measurement data, and a role for performing analytical processing of measurement data.
  • the operation allocation determination unit 2420 may determine the number of unmanned watercraft to be assigned to each operation (tracking, tracking takeover, encirclement, and proactive) depending on, for example, the type of object determined by the type determination unit 2210 or the alert level.
  • the formation of multiple platoons within a company made up of multiple platoons 1010 may be modified depending on the type of object determined by the type determination unit 2210 or the alert level.
  • the activity level of unmanned watercraft can be controlled depending on the alert level, and energy and watercraft can be assigned to roles with a higher alert level.
  • the tracking operation determination unit 2430 has the function of determining an operation command that instructs the detailed operation of the unmanned craft 1000 to which the tracking operation has been assigned by the operation allocation determination unit 2420 when the overall operation command is determined to be "tracking" by the overall operation determination unit 2410.
  • the tracking operation determination unit 2430 determines at least one of an operation command to move the unmanned vessel 1000 assigned to take over the tracking operation to the predicted run-out position, or an operation command to move the unmanned vessel 1000 to the predicted run-out position by the predicted run-out time.
  • the tracking operation determination unit 2430 may have the function of determining an operation command for a tracking formation of multiple unmanned boats 1000 when the overall operation determination unit 2410 determines the overall operation command to be "tracking." Below, a method for determining an operation command for a tracking formation will be explained using Figure 17.
  • Figure 17 is a state transition diagram showing the state of the tracking formation command determined by the tracking operation determination unit 2430.
  • the tracking formation command determined by the tracking operation determination unit 2430 includes the operation commands "simple tracking arrangement" for tracking the object from behind the direction of travel, "left and right tracking arrangement” for tracking the object from two directions, left and right, relative to the direction of travel, “left and right rear tracking arrangement” for tracking the object from three directions, left and right and rear, relative to the direction of travel, “left and right front and rear tracking arrangement” for tracking the object from four directions, front and rear, left and right, relative to the direction of travel, "tracking with predicted path ahead obstructing the path” for tracking the object from ahead of the direction of travel, "abandon tracking” for abandoning tracking, and "end tracking” to end tracking.
  • the tracking operation determination unit 2430 can determine a tracking formation command based on the type of object determined by the type determination unit 2210 or the alert level. For example, for an object with a relatively high alert level, a "left/right/front/back tracking arrangement" can be used in which more unmanned vessels track, and conversely, for an object with a relatively low alert level, a "simple tracking arrangement" can be used in which fewer unmanned vessels track.
  • the tracking operation determination unit 2430 can determine a tracking formation command based on the state of the object determined by the navigation pattern determination unit 2250 or the action status determination unit 2260, and if the determined state of the object changes, the tracking formation command can be changed based on the changed state of the object.
  • the tracking operation determination unit 2430 may have a function to determine an operation command related to relative distance control between multiple unmanned watercraft 1000s or between the unmanned watercraft 1000s and an object when the overall operation determination unit 2410 determines the overall operation command to be "tracking.” Below, a method for determining an operation command related to relative distance control is explained using Figure 18.
  • Figure 18 is a state transition diagram showing the state of the relative distance control command determined by the tracking operation determination unit 2430.
  • the relative distance control command determined by the tracking operation determination unit 2430 includes an operation to prevent collision between multiple unmanned watercraft 1000 performing tracking operations on an object, an operation to prevent collision between the unmanned watercraft being tracked and the object, an operation to shorten the distance between the unmanned watercraft being tracked and the object, an operation to lengthen the distance between the unmanned watercraft being tracked and the object, tracking, and operation commands to end tracking.
  • the tracking operation determination unit 2430 can determine a relative distance control command according to the state of the object determined by the navigation pattern determination unit 2250 and the behavior status determination unit 2260, and further, if the determined state of the object changes, the relative distance control command can be changed according to the changed state of the object.
  • the status of the relative distance control transitions to end tracking, and the position of the unmanned vessel 1000 is controlled to maintain it within the communication distance.
  • the tracking break-off response action determination unit 2440 has the function of determining an action to be taken just before the unmanned watercraft 1000 breaks off from tracking.
  • the tracking break-off response action determination unit 2440 can determine, for example, a paint attachment action, in which paint is sprayed or thrown at the target object to cause the paint to adhere to the target, or a transmitter attachment action, in which a transmitter or the like is sprayed or thrown at the target to cause the transmitter or the like to adhere to the target, as the just-before-break-off action.
  • the tracking break-off response action determination unit 2440 can determine to execute the just-before-break-off action described above, for example, when the tracking state determined by the tracking state determination unit 2330 is a state indicating that the tracking state has broken off.
  • the tracking loss-of-tracking response action determination unit 2440 can determine whether to assign the role of taking over the tracking operation to another unmanned vessel 1000 different from the unmanned vessel 1000 performing the tracking.
  • the tracking separation response action determination unit 2440 can select the unmanned vessel to which the role of taking over the tracking operation of the target object should be assigned.
  • the tracking loss-of-track response action determination unit 2440 can optimally assign operational roles to the unmanned vessel 1000 that has entered the loss-of-track state or the position capture lost state, or to the unmanned vessel 1000 that has completed roles such as communication relay, measurement data accumulation, and measurement data analysis processing, including at least one of the following: a role to take over tracking of the target object, a role to perform proactive operations to the target object's destination, a role to perform surrounding operations for the target object, a role to relay communications between multiple unmanned vessels, a role to accumulate measurement data, and a role to perform measurement data analysis processing.
  • the tracking loss response action determination unit 2440 determines to transmit and output information including at least one of the current tracking loss occurrence information, predicted future tracking loss occurrence information, predicted loss position, predicted loss time, and information related to the target object, as determined by the tracking status determination unit 2330 or the tracking loss prediction unit 2320, to the cooperative system 5000, the external system 6000, or another external system via the information communication unit 2700.
  • the encirclement operation determination unit 2450 is a functional unit that, when the overall operation determination unit 2410 determines an "encirclement" operation command, determines the content of the control operation to move the unmanned boat 1000 so that the target object is inside the formation of multiple unmanned boats 1000.
  • the encirclement operation determination unit 2450 calculates a movement target position for encirclement for the unmanned boat 1000 that has been assigned the encirclement operation role by the operation allocation determination unit 2420, and determines an encirclement movement command to that position.
  • the encirclement movement command may also include a movement target time.
  • the encirclement operation determination unit 2450 can, for example, determine an encirclement operation command to move the entire platoon 1010 consisting of multiple unmanned boats 1000 so that the position of the target object is inside the area in which the multiple unmanned boats 1000 are deployed, or so that the position approaches the central position of the area in which the unmanned boats 1000 are deployed, without changing the formation of the multiple unmanned boats 1000.
  • the encirclement operation determination unit 2450 can determine an encirclement operation command to move the unmanned boats 1000 so that the target object is inside the formation of the multiple unmanned boats 1000, for example, by changing the formation so that the multiple unmanned boats 1000 surround the target object. Specific examples of control of the platoon 1010 by the encirclement operation determination unit 2450 will be described later.
  • the advance operation decision unit 2460 calculates the predicted destination of the target object or its surrounding area as the advance target position for at least some of the multiple unmanned vessels 1000 that make up the platoon 1010, and further calculates the target time for travel to the advance target position, and determines an operation command including these target positions and target times.
  • the proactive operation determination unit 2460 can determine, based on the past movement trajectory of the object, the current traveling direction of the object, the current heading direction of the object, the predicted future path of the object, and the predicted position of the object at a future time determined by the object analysis and determination unit 2200, at least one of the following positions or areas as the target position or area for proactive operation: an extension of the object's past movement trajectory or the surrounding area of said extension, an area ahead of the object's current traveling direction or the surrounding area, an area ahead of the object's current heading direction or the surrounding area, an area on the object's predicted future path or the surrounding area of said predicted path, a predicted position of the object at a future time, or the surrounding area of said predicted position.
  • the proactive operation determination unit 2460 determines the target position or area for proactive tracking using the above-described method, for example, when the tracking state determined by the tracking state determination unit 2330 is a swing-out symptom state or a swing-out occurrence state.
  • the operation command determination unit 2470 is a functional unit that determines an operation command based on information about the operation command candidates generated by each determination unit of the operation management unit 2400 described above and user input information acquired from the user interface unit 2500 described below. Alternatively, it is a functional unit that determines an operation command based on information about the operation command candidates generated by each determination unit of the operation management unit 2400 described above and external user input information received from the collaborative system 5000 acquired by the external user input information acquisition unit 2414.
  • the operation command determination unit 2470 determines the operation command candidate generated by each determination unit of the operation management unit 2400 as the operation command; when there is user input information or external user input information, the operation command determination unit 2470 can determine the operation command based on both the operation command candidate generated by each determination unit of the operation management unit 2400 and the user input information or external user input information, or can determine the operation command based only on the user input information or external user input information.
  • the user interface unit 2500 is a functional unit that displays and outputs each operation command determined by the operation management unit 2400, each piece of information related to the object determined by the object analysis and determination unit 2200, and each piece of information determined by the system state determination unit 2300, and receives user input information regarding the displayed operation information and other information from the user.
  • the user interface unit 2500 includes a display unit 2510 and a user input receiving unit 2520.
  • the display unit 2510 is a functional unit that displays and outputs each operation command determined by the operation management unit 2400, each piece of information related to the object determined by the object analysis and determination unit 2200, and each piece of information determined by the system state determination unit 2300.
  • the display unit 2510 may also display, for example, the type of object determined by the object analysis and determination unit 2200, its mobility performance, past movement path, current position, predicted position at a future time (which may include the coastal landing position and time information), and various other information related to the object.
  • the display unit 2510 may also display the past movement path, current position, and predicted position at a future time of the unmanned vessel determined by the unmanned vessel status determination unit 2310, as well as the operation role assigned to each unmanned vessel (tracking, takeover tracking, advance, encirclement, etc.), the planned handover position, and the planned handover time, which are determined by the operation management unit 2400.
  • the information communication unit 2700 (described below) transmits information regarding capture loss or information regarding the target object to the cooperative system 5000, external system 6000, or other external systems
  • information such as the contact details, contact method, and location of the external destination may be displayed on the display unit 2510.
  • the path prediction determination unit 2240 of the object analysis and determination unit 2200 determines multiple path candidates as the predicted path of the object, the probability of each predicted path may also be displayed on the nautical chart.
  • the user can select and input one path candidate from the multiple path candidates via the user input reception unit 2520, which will be described later.
  • the user input receiving unit 2520 is a functional unit that receives user input for each piece of information displayed by the display unit 2510, particularly for candidate action commands.
  • User input information can include a selection input for selecting an arbitrary action command from multiple candidate action commands, an approval input for approving a candidate action command, a correction request input for partially correcting a candidate action command, or an intervention action command input for instructing the execution of an intervention action different from the candidate action command.
  • the above-mentioned user input information can also be received via operation buttons provided on the display screen of the display unit 2510.
  • the user input accepting unit 2520 may also have a function to accept a request to display measurement data acquired by the unmanned watercraft 1000.
  • a function to accept a priority request for displaying measurement data in a prioritized manner such as time-priority display, which prioritizes displaying measurement data that can be displayed early, detailed image-priority display, which prioritizes displaying detailed measurement data, or area-specified priority display, which prioritizes displaying measurement data in an area specified by the user, may be provided.
  • a priority request for displaying measurement data in a prioritized manner such as time-priority display, which prioritizes displaying measurement data that can be displayed early, detailed image-priority display, which prioritizes displaying detailed measurement data, or area-specified priority display, which prioritizes displaying measurement data in an area specified by the user, may be provided.
  • the display unit 2510 may display a predicted display time for which the measurement data can be displayed.
  • the display unit 2510 may display a predicted display time for the measurement data according to the specified priority display.
  • the user input accepting unit 2520 can accept from the user a display mode that includes displaying the latest measurement data or displaying past measurement data measured at a specified past time. Furthermore, when the unmanned watercraft 1000 acquires the latest measurement data, the display unit 2510 or the like may notify the user that the latest measurement data has been updated.
  • the operation command unit 2600 is a functional unit that transmits and outputs the operation command determined by the operation command determination unit 2470 to the unmanned watercraft 1000 via the communication satellite 3000, the aircraft, or the ground base station 4000.
  • the information communication unit 2700 is a functional unit that outputs each piece of information, such as the determination result regarding the object by the object analysis and determination unit 2200, the determination result by the system state determination unit 2300, or the operation command generated by the operation management unit 2400, to the cooperative system 5000, the external system 6000, or other external systems.
  • the information communication unit 2700 can transmit and output information including at least any of current capture loss occurrence information, predicted future capture loss occurrence information, predicted loss position, predicted loss time, and information regarding the object, determined by the tracking state determination unit 2330 or the capture loss prediction unit 2320, to the cooperative system 5000, the external system 6000, or other external systems, in accordance with the command determined by the tracking loss response action determination unit 2440.
  • the functions implemented in the unmanned watercraft 1000 and the overall control system 2000 described above using Figures 6, 7, and 9 are merely one embodiment, and the present invention is not limited to this implementation example.
  • some of the functions implemented in the unmanned watercraft 1000 shown in Figures 6 and 7 mainly the functions of the determination unit 1500
  • some of the functions implemented in the overall control system 2000 shown in Figure 9 mainly at least one of the information import unit 2100, object analysis and determination unit 2200, system state determination unit 2300, operation management unit 2400, and operation command unit 2600
  • FIG. 19 is a hardware configuration diagram of an overall control system 2000.
  • the overall control system 2000 in the present invention is an information processing device such as a server device or a PC.
  • the overall control system 2000 has an input device 100, an output device 200, a processing device 300, a main memory device 400, an auxiliary memory device 500, a communication device 600, and a bus 700 that electrically connects these devices.
  • the input device 100 can constitute the user input reception unit 2520 of the user interface unit 2500, and is a device that allows the user to input information and instructions to the integrated control system 2000.
  • the input device 100 is, for example, a touch panel, a keyboard, a mouse, or an audio input device such as a microphone.
  • the output device 200 is a device that outputs various information generated by the integrated control system 2000, and can constitute the display unit 2510 of the user interface unit 2500. Specifically, the output device 200 can constitute the display unit 2510 using a display device for eyewear, AR, or VR, and can also be a printer or speaker.
  • Processing device 300 is, for example, a device that performs arithmetic processing. Specifically, processing device 300 is, for example, a CPU, microprocessor, GPU (Graphics Processing Unit), FPGA (Field Programmable Gate Array), or other semiconductor device capable of performing calculations.
  • processing device 300 is, for example, a CPU, microprocessor, GPU (Graphics Processing Unit), FPGA (Field Programmable Gate Array), or other semiconductor device capable of performing calculations.
  • the main memory device 400 is a memory device such as RAM, which temporarily stores various read information, and ROM, which stores programs executed by the processing device 300, application programs, and various other information.
  • the auxiliary memory device 500 is a non-volatile memory device such as an HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or flash memory, which can store digital information.
  • the communication device 600 is a device that communicates information with the outside world wirelessly or via a wired connection, and can constitute the information communication unit 2700 described above.
  • FIG. 20 is a flowchart showing the processing flow of the control system 1.
  • the information import unit 2100 acquires information from the external system 6000 (step 101).
  • the unmanned boat 1000's determination unit 1500 performs object detection processing (step 102).
  • the object analysis and determination unit 2200 analyzes the object based on the detection information and measurement data of the object, and determines at least one of the object's type, operating state, and dynamic performance (step 103). Details of this step will be described later.
  • the system state determination unit 2300 determines the current or future state of the unmanned vessel 1000, or the current or future relative operating state of the unmanned vessel 1000 and the target (suspicious vessel 7000) (step 104). Details of this step will be described later.
  • the operation management unit 2400 determines the content of the operation commands to be sent to the multiple unmanned watercraft (step 105). Details of this step will be described later.
  • the user interface unit 2500 displays candidate information for operation commands, etc., and accepts user input information regarding the displayed operation information and other information (step 106).
  • the operation command unit 2600 sends an operation command to the unmanned boat 1000, causing the unmanned boat 1000 to perform an operation (step 107).
  • FIG. 21 is a sequence diagram showing the exchange of signals between the systems in the control system 1.
  • AIS information and satellite-related information are transmitted from the external system 6000 to the integrated control system 2000.
  • measurement data is transmitted from the slave unit 1002 constituting the unmanned watercraft 1000 to the master unit 1001, and when the initial detection unit 1511 of the master unit 1001 detects an object, a detailed measurement command is transmitted from the master unit 1001 to the slave unit 1002.
  • the slave unit 1002 performs detailed measurement in accordance with the detailed measurement command and transmits the detailed measurement data to the master unit 1001.
  • the object suitability determination unit 1514 of the parent unit 1001 determines that the detected object is an object to be monitored, it transmits the measurement data measured by the child unit 1002 and information on the detailed detection results determined by the determination unit 1500 of the parent unit 1001 to the overall control system 2000.
  • the overall control system 2000 analyzes and determines the object, determines the system status, and generates candidates for operation commands for the unmanned vessel, and transmits the determination information and operation commands to the collaboration system 5000.
  • the overall control system 2000 accepts external user input information from the collaborative system 5000, determines an operation command based on the external user input information and the operation command generated within the overall control system 2000, and transmits the determined operation command (such as a tracking command) to the parent unit 1001.
  • the parent device 1001 that receives the operation command executes the commanded operation for its own device contained in the operation command, and also transmits operation commands (such as tracking commands) to other child devices 1002 in the same platoon 1010.
  • the slave device 1002 executes the command action for itself contained in the operation command (such as a tracking command). Furthermore, if the slave device is tracking an object, it transmits the measurement data acquired during the tracking process to the master device 1001.
  • the parent device 1001 detects and analyzes the object based on the measurement data received from the child device 1002, and transmits the measurement data and detection analysis results to the integrated control system 2000.
  • the overall control system 2000 Based on the measurement data and detection analysis results received from the parent unit 1001, the overall control system 2000 analyzes and judges the object, judges the system status, and generates candidates for operation commands for the unmanned vessel, and transmits the judgment information and operation commands to the collaborative system 5000.
  • the overall control system 2000 accepts external user input information from the collaborative system 5000, determines an operation command based on the external user input information and the operation command generated within the overall control system 2000, and transmits the determined operation command (such as a post-swing-off operation) to the parent unit 1001.
  • the parent device 1001 that received the operation command executes the commanded operation for its own device contained in the operation command, and also transmits operation commands (such as post-swing-off operations) to other child devices 1002 in the same platoon 1010.
  • Fig. 22 is a flowchart showing the process flow of the object analysis and determination process executed by the object analysis and determination unit 2200. Fig. 22 particularly shows the detailed process flow of step 103 shown in Fig. 20.
  • the type determination unit 2210 determines the type of object (step 201). In this step, the type determination unit 2210 determines the type of object, including, for example, cargo ships, liner ships, passenger ships, fishing boats, pleasure boats, yachts, boats, water scooters, divers, and marine life (whales, dolphins, schools of fish, etc.).
  • the motion state determination unit 2220 determines the dynamic state of the object (step 202). In this step, for example, at least one of the object's past movement trajectory, current direction of travel, current heading direction, current movement speed, current acceleration, current deceleration, current position coordinates, turning radius, and turning speed is determined.
  • the performance determination unit 2230 determines the movement performance of the object (step 203). In this step, for example, if the object is a suspicious ship, at least one of the maximum movement speed, minimum turning radius, maximum turning speed, maximum acceleration, maximum deceleration, and possible movement distance is determined.
  • the path prediction determination unit 2240 predicts and determines the future path of the object (step 204). In this step, for example, at least one of the predicted future path of the object, the predicted position at a future time, the predicted speed at a future time, and the predicted direction of travel at a future time is determined.
  • the navigation pattern determination unit 2250 determines the navigation pattern of the target (step 205).
  • the navigation pattern of the target may be determined, for example, as a status related to the speed and acceleration/deceleration pattern of the suspicious vessel as shown in Figure 10, a status related to the navigation path of the suspicious vessel as shown in Figure 11, or a status related to the tracking and disruptive navigation of the suspicious vessel as shown in Figure 12.
  • the behavior status determination unit 2260 determines the escape behavior state of the target (step 206).
  • the escape behavior status of the target is determined, for example, as shown in Figure 13.
  • Figure 23 is a flowchart showing the process flow for determining the state or relative operating state of the unmanned watercraft 1000, which is executed by the system state determination unit 2300.
  • Figure 23 particularly shows the detailed processing flow of step 104 shown in Figure 20.
  • the unmanned vessel status determination unit 2310 determines the status of the unmanned vessel 1000 (step 301). In this step, for example, the location of multiple unmanned vessels, the number of vessels, the direction of movement, the movement speed, the possible movement distance, the remaining energy, and at least one of the estimated values of the movement capability including the movement speed or possible movement distance of the unmanned vessel under the external environment such as waves, wind, and currents in the unmanned vessel's activity area are determined.
  • the capture loss prediction unit 2320 determines the status regarding future loss of capture of the target's position (step 302). In this step, for example, at least one of the following is predicted: whether a capture loss in which the target's position is lost will occur in the future, the area in which the target can be captured by the unmanned vessel 1000, the predicted loss position at which the capture loss will occur, the time at which the unmanned vessel can capture the target's position, and the predicted loss time at which the capture loss will occur.
  • the tracking state determination unit 2330 determines the tracking state, which is the relative operating state of the unmanned watercraft 1000 being tracked (step 303). In this step, for example, a tracking state such as that shown in Figure 14 is determined.
  • step 304 the predicted state of the object's future predicted path, etc., determined by the path prediction state determination unit 2340 is determined.
  • the path prediction state as shown in Figure 15 is determined.
  • Fig. 24 is a flowchart showing the process flow for determining operation commands for the unmanned watercraft 1000 by the operation management unit 2400. Fig. 24 particularly shows the detailed process flow of step 105 shown in Fig. 20.
  • the overall operation decision unit 2410 decides an overall high-level operation command for one or more platoons 1010 consisting of multiple unmanned crafts 1000 (step 401).
  • step 402 the processing step to transition to is determined depending on whether the operation command determined in step 401 is to abandon tracking (step 402). In this step, if the determined operation command is to abandon tracking, the processing transitions to step 403; on the other hand, if the determined operation command is not to abandon tracking, the processing transitions to step 404.
  • the action immediately before capture is lost is determined as the action command by the action determination unit immediately before tracking is shaken off (step 403).
  • the action immediately before shaken off is determined to be paint attachment, in which paint is sprayed or thrown at the target to adhere to the target, or transmitter attachment, in which a transmitter or the like is sprayed or thrown at the target to attach to the target.
  • the information communication unit 2700 may perform an operation to output information including at least one of the following to the cooperative system 5000, the external system 6000, or another external system: information on the current occurrence of a capture loss, information on the predicted occurrence of a future capture loss, the predicted loss position, the predicted loss time, and information on the target object.
  • step 404 if the overall higher-level operation command is not to abandon tracking, the processing step to transition to is determined depending on whether the overall higher-level operation command is to track or take over tracking. In this step, if the overall higher-level operation command is to track or take over tracking, the processing transitions to step 405; on the other hand, if the overall higher-level operation command is not to track or take over tracking, the processing transitions to step 411.
  • the operation allocation determination unit 2420 determines which unmanned vessels 1000 will be assigned the lead and sub roles in the tracking operation (step 405).
  • the sub role in the tracking operation refers to the role of tracking the target object by following the unmanned vessel 1000 in the lead role that performs the tracking operation.
  • the operation allocation determination unit 2420 determines which unmanned craft 1000 to assign a role other than tracking (step 406).
  • the tracking operation determination unit 2430 determines the detailed operation for the unmanned craft 1000 assigned the tracking role (step 407).
  • the tracking operation determination unit 2430 determines a tracking formation of multiple unmanned crafts 1000 (step 408). In this step, for example, a tracking formation command status such as that shown in Figure 17 is determined.
  • the tracking operation determination unit 2430 determines an operation command related to relative distance control between the multiple unmanned watercraft 1000 and between the unmanned watercraft 1000 and the target object (step 409).
  • a relative distance control command status such as that shown in Figure 18 is determined.
  • the tracking loss response action determination unit 2440 determines the response action to be taken for the unmanned watercraft 1000, etc., that has entered a loss symptom state, a loss occurrence state, or a position capture lost state (step 410). Details of this step will be described later.
  • the processing step to transition to is determined depending on whether the overall higher-level operation command is (1) encirclement or (2) proactive (step 411). In this step, if the overall higher-level operation command is (1) encirclement, the processing transitions to step 412; on the other hand, if the overall higher-level operation command is (2) proactive, the processing transitions to step 415.
  • the action allocation determination unit 2420 determines the unmanned watercraft 1000 to be assigned the role of performing the encirclement action (step 412).
  • the action allocation determination unit 2420 determines which unmanned craft 1000 to assign a role other than encirclement (step 413).
  • the encirclement operation determination unit 2450 determines the detailed operation of the unmanned craft 1000 to perform the encirclement operation (step 414).
  • the operation allocation determination unit 2420 determines the unmanned watercraft 1000 to be assigned the role of performing proactive operation (step 415).
  • the operation allocation determination unit 2420 determines which unmanned watercraft 1000 to assign a role other than the proactive role (step 416).
  • the proactive operation determination unit 2460 determines the detailed operation of the unmanned watercraft 1000 that will perform the proactive operation (step 417).
  • Figure 25 is a flowchart showing the process flow for determining an operation command for the unmanned watercraft 1000 when run-off occurs, etc., executed by the tracking run-off response action determination unit 2440.
  • Figure 25 particularly shows a detailed processing flow of step 410 shown in Figure 24.
  • Figure 25 shows an example of selecting each operation of tracking takeover, proactive tracking, and requesting takeover to an external device, but the selection and determination of each operation may be performed using other methods.
  • the processing step to transition to is determined depending on whether or not a swing-out symptom state has been determined (step 501). In this step, if a swing-out symptom state has been determined, the processing transitions to step 502; on the other hand, if a swing-out symptom state has not been determined, the processing of this flowchart ends.
  • step 502 if a shake-off indication state is determined in step 501, a pre-shake-off action to be taken immediately before the unmanned boat 1000 is shaken off is determined (step 502).
  • the processing step to transition to is determined based on the result of the determination of whether or not there is another unmanned vessel 1000 that can take over tracking of the abandoned object (step 503). In this step, if there is another unmanned vessel 1000 that can take over, the processing transitions to step 504; on the other hand, if there is no other unmanned vessel 1000 that can take over, the processing transitions to processing step 505.
  • step 503 if it is determined in step 503 that there is another unmanned boat 1000 that can take over, the unmanned boat 1000 that will take over is selected, and the location and time at which the takeover will be performed are determined (step 504). After this step is performed, processing transitions to step 507.
  • step 503 if it is determined in step 503 that there are no other unmanned boats 1000 that can take over, the processing step to transition to is determined based on the result of the determination of whether there are other unmanned boats 1000 that can get ahead of the abandoned object (step 505). In this step, if there are other unmanned boats 1000 that can get ahead, the processing transitions to step 506; on the other hand, if there are no other unmanned boats 1000 that can get ahead, the processing transitions to step 508.
  • operational roles are reassigned to unmanned vessels 1000 that have completed their roles, such as unmanned vessels 1000 that have been abandoned by the target (step 507).
  • operational roles can be reassigned to unmanned vessels 1000 that have completed their roles, including at least one of the following: taking over the tracking of the target, moving ahead to the target's destination, surrounding the target, relaying communications between multiple unmanned vessels, storing measurement data, and analyzing measurement data.
  • the unmanned vessel 1000 that has been reassigned the role of taking over the tracking is instructed to move to the target position by the target time for handover.
  • step 505 if it is determined in step 505 that there are no other unmanned vessels 1000 that can get ahead, a request is made to the cooperative system 5000, the external system 6000, or another external system to take over tracking (step 508).
  • information including at least one of the following may be transmitted in addition to the request for takeover: current capture/loss occurrence information, predicted capture/loss occurrence information in the future, predicted loss position, predicted loss time, and information about the target object.
  • FIG. 26 is a diagram showing the relative positions and communication connections of the plurality of unmanned crafts 1000 in the platoon 1010.
  • a platoon 1010 includes one parent device 1001 and multiple child devices 1002.
  • the parent device 1001 and the multiple child devices 1002 are connected via wireless communication as indicated by solid lines to form a communication network.
  • the child devices 1002 include a primary connection child device 10021 that is connected to the parent device 1001 for communication, and a secondary connection child device 10022 that is connected to the primary connection child device 10021 for communication.
  • 26 has a function of relaying information between the parent device 1001 and the secondary-connected child devices 10022, thereby enabling information to be exchanged between the parent device 1001 and the multiple secondary-connected child devices 10022.
  • the number of secondary connection slave devices 10022 communicatively connected to a primary connection slave device 10021 is not limited to one, and by communicatively connecting multiple secondary connection slave devices 10022 to a primary connection slave device 10021, multiple unmanned vessels 1000 within the platoon 1010 can form a tree-structured communication network. Furthermore, since there is an upper limit to the communication distance between each unmanned vessel 1000, the positions of at least one of the unmanned vessels 1000 communicatively connected to each other, for example, the parent vessel 1001 and primary connection slave device 10021, and the primary connection slave device 10021 and secondary connection slave device 10022, are controlled with high priority so that the relative distance between the unmanned vessels 1000 is maintained within the communication distance (for example, approximately 1.5 km).
  • the relative distance between other unmanned vessels 1000 that are not connected to each other does not need to be maintained as described above.
  • the position of at least one of the unmanned vessels 1000 that are not connected to each other is controlled with a relatively low priority so as to maintain a predetermined steady-state relative distance (for example, approximately 1 km).
  • Control based on the Boids algorithm for example, can be applied to maintain this steady-state relative distance.
  • the relative distance between unmanned vessels 1000 that are communicatively connected to each other is controlled with a high priority within the communicable range, and the relative distance between unmanned vessels 1000 that are not communicatively connected to each other is controlled with a relatively low priority so as to maintain the relative distance under normal circumstances. Therefore, when an unmanned vessel 1000 is commanded to execute an operational command such as tracking an object (or surrounding, preempting, or taking over tracking), the unmanned vessel 1000 performing the tracking or other operation controls its position by prioritizing operations such as tracking the object over maintaining the relative distance from other unmanned vessels 1000 that are not communicatively connected to each other. On the other hand, even when an operational command such as tracking an object is executed, its position is controlled by prioritizing maintaining the relative distance between unmanned vessels 1000 that are communicatively connected to each other within the communicable range over operations such as tracking the object.
  • an operational command such as tracking an object
  • its position is controlled by prioritizing maintaining the relative distance between unmanned vessels 1000 that are communicatively connected to each other within the communic
  • position control is performed with high priority to increase the relative distance. Therefore, when the unmanned vessel 1000 is instructed to execute an operational command such as tracking an object (or surrounding, preempting, or taking over tracking), position control is performed with priority given to maintaining the relative distance between the unmanned vessels 1000 to avoid collision, rather than performing operations such as tracking the object.
  • Figure 27 is a diagram showing the relative positions of multiple platoons 1010.
  • two platoons (1010a, 1010b) cooperate to perform position control, and the relative distance between secondary connection sub-unit 10022a in platoon 1010a and secondary connection sub-unit 10022b in platoon 1010b is controlled to maintain a steady-state relative distance (e.g., approximately 1 km).
  • the steady-state relative distance is set to a distance shorter than the communication distance, and further, it is desirable to set the distance so that the measurement ranges of the measurement sensors 1110 of adjacent unmanned vessels (1022a, 1022b) do not overlap, creating areas that cannot be measured by the measurement sensors.
  • position information of the unmanned craft 1000 in each platoon can be shared between the parent unit 1001a of platoon 1010a and the parent unit 1001b of platoon 1010b via a communications satellite 3000 or the like (or by direct communication), and the parent unit 1001 in each platoon generates control commands to control the positions of the unmanned craft in the platoon, thereby enabling the positions of the unmanned craft 1000 in each platoon to be appropriately controlled.
  • Figure 28 shows the position control at times t1 and t2 when multiple unmanned vessels 1000 are tracking an object.
  • the upper diagram in Figure 28 shows the planar layout of the multiple unmanned vessels 1000 and the communication network configuration (solid lines) at time t1, when the object (suspicious vessel 7000) is detected by some of the unmanned vessels 1000.
  • the lower diagram in Figure 28 shows the operation management unit 2400 assigning a tracking operation to two unmanned vessels 1000 that are close to the object (suspicious vessel 7000), and these unmanned vessels 1000 starting to perform the tracking operation.
  • Figure 29 shows the position control at times t3 and t4 when multiple unmanned vessels 1000 are tracking an object.
  • the upper diagram in Figure 29 shows the tracking operation at time t3.
  • one unmanned vessel 1000 continues tracking from time t2, while another unmanned vessel 1000 ends tracking and hands over tracking to another unmanned vessel.
  • the lower diagram in Figure 29 shows the tracking operation at time t4 while tracking of the object (suspicious vessel 7000) is in progress.
  • tracking is handed over to yet another unmanned vessel 1000.
  • Figure 30 shows the position control at times t5 and t6 when multiple unmanned vessels 1000 are tracking an object.
  • the upper diagram in Figure 30 shows the tracking operation at time t5. At time t5, two unmanned vessels continue tracking, and one unmanned vessel takes over tracking.
  • the lower diagram in Figure 30 shows the tracking operation at time t6. At time t6, one unmanned vessel ends tracking, and two unmanned vessels continue tracking.
  • Figure 31 shows the position control at times t7 and t8 when multiple unmanned vessels 1000 are tracking an object.
  • the upper diagram in Figure 31 shows the tracking operation at time t7. At time t7, tracking continues with two unmanned vessels, continuing to the edge of the platoon 1010's activity area.
  • the lower diagram in Figure 31 shows the tracking operation at time t8. At time t8, the object (suspicious vessel 7000) has moved outside the platoon 1010's activity area, so the tracking operation ends and the vessels return to the normal formation position at time t1. Note that if there is any data (measurement data or object detection results) remaining from the unmanned vessels 1000 to the overall control system 2000, the untransmitted data is transmitted to the overall control system 2000 at time t8, when the platoon's tracking operation ends.
  • Figure 32 shows the time-series takeover process during tracking takeover control.
  • the upper diagram in Figure 32 shows the relative positions of each unmanned watercraft 1000 and the target (suspicious ship 7000) at time t10, when the slave unit 10022a is tracking the target (suspicious ship 7000).
  • the range indicated by the solid line in the figure represents the monitoring range measurable by the measurement sensors 1110 of the slave units 10022a and 10022b, and the range indicated by the dotted line in the figure represents the tracking range determined by the slave units 10022a and 10022b to be capable of tracking the target (suspicious ship 7000).
  • the monitoring range can be determined based on information about the measurable distance of the measurement sensors of the sub-units (10022a, 10022b) that has been previously determined.
  • the tracking range can be determined by comparing the movement capability of the target (suspicious ship 7000) determined by the target analysis and determination unit 2200 with the movement capability of the sub-units (10022a, 10022b) that has been previously determined.
  • the overall control system 2000 determines whether the target (suspicious vessel 7000) is in a pre-susceptible state based on the movement capability of the target (suspicious vessel 7000) determined by the target analysis and determination unit 2200 and the movement capability of the sub-unit (10022a) that has been previously determined. If it determines that the target is in a pre-susceptible state, it determines the predicted position and time of pre-susceptibility, and determines another unmanned vessel 1000 (sub-unit 10022b) that can take over based on this information, and assigns the tracking operation role to sub-unit 10022b.
  • the overall control system 2000 also determines the position and time at which to execute the handover based on the information on the predicted position and time of pre-susceptibility and the position, monitoring range, and tracking range of sub-unit 10022b to which the tracking operation role has been assigned.
  • the lower diagram of Figure 32 shows the positional relationship between each unmanned boat 1000 and the target object (suspicious ship 7000) at time t11, when tracking is handed over from sub-unit 10022a to sub-unit 10022b.
  • tracking is handed over from sub-unit 10022a to sub-unit 10022b, provided that the target object (suspicious ship 7000) reaches the handover execution position where handover is performed.
  • the target object (suspicious ship 7000) is located within the monitoring range and tracking range of sub-unit 10022a, and is also located within the monitoring range and tracking range of sub-unit 10022b.
  • the tracking operation can be handed over to another unmanned vessel 1000 without being left behind by the target object (suspicious ship 7000) and without losing track.
  • Figure 33 shows the state of position control at times t20 and t21 when a plurality of unmanned watercraft 1000 are surrounding an object using the first surrounding operation.
  • the upper diagram in Figure 33 shows the planar layout of multiple unmanned vessels 1000 and the communication network configuration (solid lines) at time t20, when some of the unmanned vessels 1000 detected an object (suspicious vessel 7000).
  • the lower diagram in Figure 33 shows the situation in which the encirclement operation determination unit 2450 of the operation management unit 2400 assigns an encirclement operation to some or all of the unmanned vessels 1000 in the platoon, and further commands the target movement position and target movement time for the encirclement operation, causing these unmanned vessels 1000 to begin executing the encirclement operation.

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Abstract

【課題】本発明によれば、複数の無人機を利用した海洋エリア等を移動する移動体の監視や追跡の性能を向上させることができる。 【解決手段】本発明は、水面または水上を航行可能な複数の無人艇を用いて対象物の検出を行うシステムであって、前記複数の無人艇に搭載された計測センサにより計測データを取得する計測部と、前記計測データを処理して前記対象物を検出する対象物検出判定部と、検出された前記対象物の種別、動作状態、動的性能の少なくともいずれかを判定する対象物分析判定部と、前記複数の無人艇に対して動作指令を行う無人艇動作マネジメント部と、を備え、前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物分析判定部による判定結果に応じて、前記複数の無人艇に対する前記動作指令の指令内容を決定する、制御システムである。

Description

制御システム、制御方法およびプログラム
　本発明は、制御システム、制御方法およびプログラムに関する。
　特許文献１には、無人機群を構成する各機が自律的に行動選択を行いながら、無人機群全体の行動を最適化するために、他機の状態に関する情報を取得する他機情報取得手段と、他機情報取得手段から他機の状態に関する情報を取得するとともに、自機の状態に関する情報を含むセンサ信号を取得し、取得した自機および他機の情報を用いて自機が取るべき複数種類の行動に対して比較値を算出する行動比較手段と、行動比較手段が算出した複数種類の行動の比較値に基づいて自機が取るべき行動を選択する行動選択手段と、行動選択手段が選択した行動の情報と、他機情報取得手段から得られる他機の状態に関する情報とを用いて自機の動作量を算出する動作量算出手段と、動作量算出手段の算出結果を用いて自機を動作させるアクチュエータの動作設定値を設定する動作設定手段とを備える制御装置が開示されている。
再表２０１８－１０５５９９号公報
海を航行する不審船などによる迷惑行為や密漁などを防ぐ目的、あるいは海洋生物の生態調査の目的で、数隻程度の有人の監視艇や調査船による海洋監視が従来から実施されてきた。しかし、数隻の有人監視艇では、多数の船舶による追跡引継ぎ、先回り、包囲、足止め、連携追跡などの多数連携動作を行うことができないという問題があった。また、多数の有人監視艇を展開する場合であっても多数の有人船舶を素早く統制しかつ制御することは容易ではなかった。またこのような統制や制御の技能を備えた人員を育成することは容易ではなかった。近年、自律的に海上を航行することが可能な無人船舶などの利活用が検討されており、上記した不審船の監視や生態調査に活用することが期待されている。
一方で、不審船などは、高速での逃走、無人機の少ない方向へ逃走、急加減速、急旋回などを行うことで、無人機による監視や追跡から逃れる逃走行動を行うことが予想される。また、クジラやイルカなどの海洋生物も同様に調査船から逃走行動することが予想される。
特許文献１では、不審船を発見した場合に、当該不審船の近くに位置する無人機に不審船を追跡させ、それ以外の無人機には無人船の探索を継続させる無人機群の制御方法が開示されている。しかし、このような制御方法では、上記したような不審船が高速で逃走する場合、あるいは不審船が無人機の少ないまたは配置されていない方向へ逃走する場合、あるいは海洋生物が調査船から逃走行動をとる場合などには、無人機による追跡から逃れられ、または不審船の証拠画像データや海洋生物の調査データなどを取得できないといった問題が残されていた。
　そこで、本発明は、上記の少なくともいずれかの問題を考慮してなされたものであり、複数の無人機を利用した海洋エリア等を移動する移動体の監視や追跡の性能を向上させることができるシステムまたは制御方法等を提供することを一つの目的とする。
本発明によれば、水面または水上を航行可能な複数の無人艇を用いて対象物の検出を行うシステムであって、前記複数の無人艇に搭載された計測センサにより計測データを取得する計測部と、前記計測データを処理して前記対象物を検出する対象物検出判定部と、検出された前記対象物の種別、動作状態、動的性能の少なくともいずれかを判定する対象物分析判定部と、前記複数の無人艇に対して動作指令を行う無人艇動作マネジメント部と、を備え、前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物分析判定部による判定結果に応じて、前記複数の無人艇に対する前記動作指令の指令内容を決定する、制御システムが得られる。
　本発明によれば、複数の無人機を利用した海洋エリア等を移動する移動体の監視や追跡の性能を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る制御システム１の全体構成図である。 制御システム１を実空間に実装する場合の実装イメージの一例を示す図である。 制御システム１に関するステークホルダーを示す図である。 無人艇1000により構成される小隊1010を示す構成図である。 海上に展開された無人艇1000が不審船7000を監視又は追跡する様子を示す概念図である。 無人艇1000の機能構成を示す機能ブロック図である。 無人艇1000の判定部1500の機能構成を示す機能ブロック図である。 対象物検出判定部1510により実行される判定処理の判定項目を示す図である。 統括制御システム2000の機能構成を示す機能ブロック図である。 航行パターン判定部2250により判定される不審船の速度及び加減速のパターンに関する速度等ステータスを示す状態遷移図である。 航行パターン判定部2250により判定される不審船の進路のパターンに関する進路軌跡ステータスを示す状態遷移図である。 航行パターン判定部2250により判定される不審船の追跡錯乱を意図した航行パターンに関するかく乱航行ステータスを示す状態遷移図である。 行動ステータス判定部2260により判定される不審船の逃走行動のパターンに関する逃走行動ステータスを示す状態遷移図である。 追跡状態判定部2330により判定される追跡状態を示す状態遷移図である。 進路予測状態判定部2340により判定される進路予測の予測状態を示す状態遷移図である。 全体動作決定部2410により決定される全体動作指令の状態を示す状態遷移図である。 追跡動作決定部2430により決定される追跡隊形指令の状態を示す状態遷移図である。 追跡動作決定部2430により決定される相対距離制御指令の状態を示す状態遷移図である。 統括制御システム2000のハードウェア構成図である。 制御システム１の処理フローを示すフローチャート図である。 制御システム１内のシステム間の信号のやり取りを示すシーケンス図である。 対象物分析判定部2200により実行される対象物の分析判定処理の処理フローを示すフローチャート図である。 システム状態判定部2300により実行される無人艇1000の状態または相対的な動作状態の判定処理フローを示すフローチャート図である。 動作マネジメント部2400により決定される無人艇1000に対する動作指令を決定する処理フローを示すフローチャート図である。 追跡振切対応アクション決定部2440により実行される振切り時等における無人艇1000の動作指令を決定する処理フローを示すフローチャート図である。 小隊1010を複数の無人艇1000の位置関係と通信接続関係を示す図である。 複数の小隊1010の配置関係を示す図である。 複数の無人艇1000により対象物を追跡する際の時刻t1とt2における位置制御の様子を示す図である。 複数の無人艇1000により対象物を追跡する際の時刻t3とt4における位置制御の様子を示す図である。 複数の無人艇1000により対象物を追跡する際の時刻t5とt6における位置制御の様子を示す図である。 複数の無人艇1000により対象物を追跡する際の時刻t7とt8における位置制御の様子を示す図である。 追跡の引継ぎ制御を行う際の時系列の引継ぎの様子を示す図である。 複数の無人艇1000により対象物を第一の包囲動作で包囲する際の時刻t20とt21における位置制御の様子を示す図である。 複数の無人艇1000により対象物を第一の包囲動作で包囲する際の時刻t22における位置制御の様子を示す図である。 複数の無人艇1000により対象物を第二の包囲動作で包囲する際の時刻t30とt31における位置制御の様子を示す図である。 複数の無人艇1000により対象物を第二の包囲動作で包囲する際の時刻t32における位置制御の様子を示す図である。 動作割当決定部2420により複数の無人艇に動作役割を割り当てる際の時刻t40とt41の様子を示す図である。 動作割当決定部2420により複数の無人艇に動作役割を割り当てる際の時刻t42とt43の様子を示す図である。 動作割当決定部2420により複数の無人艇に動作役割を割り当てる際の時刻t44とt45の様子を示す図である。 動作割当決定部2420により複数の無人艇に動作役割を割り当てる際の時刻t46とt47の様子を示す図である。 追跡動作決定部2430により複数の無人艇の相対距離を制御する際の時刻t50とt51の様子を示す図である。 追跡動作決定部2430により複数の無人艇の相対距離を制御する際の時刻t52とt53の様子を示す図である。 追跡動作決定部2430により複数の無人艇の相対距離を制御する際の時刻t54とt55の様子を示す図である。 追跡動作決定部2430により複数の無人艇の相対距離を制御する際の時刻t56とt57の様子を示す図である。
　本発明の実施形態の内容を以下に列記して説明する。本発明は、以下のような構成を備える。
［項目１］
水面または水上を航行可能な複数の無人艇を用いて対象物の検出を行うシステムであって、
前記複数の無人艇に搭載された計測センサにより計測データを取得する計測部と、
前記計測データを処理して前記対象物を検出する対象物検出判定部と、
検出された前記対象物の種別、動作状態、動的性能の少なくともいずれかを判定する対象物分析判定部と、
前記複数の無人艇に対して動作指令を行う無人艇動作マネジメント部と、
を備え、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物分析判定部による判定結果に応じて、前記複数の無人艇に対する前記動作指令の指令内容を決定する、制御システム。
［項目２］
項目１に記載の制御システムにおいて、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記複数の無人艇の各々に対する動作役割の割当てを決定し、前記複数の無人艇に対して割当てられた前記動作役割を遂行する前記動作指令を行う、制御システム。
［項目３］
項目１又は２に記載の制御システムにおいて、
前記無人艇動作マネジメント部により前記複数の無人艇に対して割当てられる前記動作役割には、前記対象物に対する追跡動作の役割、前記対象物に対する追跡の引継ぎ動作の役割、前記対象物の移動先への先回り動作の役割、前記対象物に対する包囲動作の役割、前記複数の無人艇の間の通信中継を行う役割、前記計測データの蓄積を行う役割、前記計測データの分析処理を行う役割、の少なくともいずれかが含まれる、制御システム。
［項目４］
項目１乃至３のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記対象物分析判定部の判定する前記対象物の動作状態または動的性能には、
前記対象物の過去の移動軌跡、現在の進行方向、現在の機首方向、現在の移動速度、現在の加速度、現在の減速度の少なくともいずれかを含む過去又は現在の移動状態、
または前記対象物の将来の予測進路、将来時刻における予測位置、将来時刻における予測速度、将来時刻における予測進行方向の少なくともいずれかを含む将来の予測移動状態、
または前記対象物の最高移動速度、最高回頭速度、最高加速度、最高減速度、移動可能距離の少ないともいずれかを含む動的性能、が含まれる、制御システム。
［項目５］
項目１乃至４のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記対象物分析判定部により判定された前記対象物の種別が所定種別に該当する場合、または前記対象物の現在の移動速度が所定値以下である場合に、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物が前記複数の無人艇の隊形の内側に入るように前記無人艇を移動させる包囲動作の動作指令を、前記複数の無人艇の少なくともいずれかに指令する、制御システム。
［項目６］
項目１乃至５のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記無人艇動作マネジメント部により前記対象物の移動先への先回り動作の移動指令を行う場合に、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記複数の無人艇の少なくとも一部に対して、
前記対象物分析判定部により判定された、前記対象物の過去の移動軌跡の延長線上若しくは前記延長線上の周辺エリア、前記対象物の現在の進行方向の前方若しくはその周辺エリア、前記対象物の現在の機首方向の前方若しくはその周辺エリア、前記対象物の将来の予測経路上若しくは前記予測経路上の周辺エリア、前記対象物の将来時刻における予測位置若しくは前記予測位置の周辺エリアの少なくともいずれかの位置又はエリアへ前記無人艇を移動させる前記動作指令を行う、制御システム。
［項目７］
項目１乃至６のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記対象物は、水面上、水中、または上空を移動する物体を含み、
前記対象物分析判定部は、前記対象物が停止または略停止している停止、前記対象物の定常速度範囲内の航行、前記定常速度範囲よりも高速な航行、前記定常速度範囲よりも低速な航行、加速航行、減速航行、加減速繰り返し、ジグザグ状の経路を航行するジグザグ航行、旋回を行って進路変更を行う旋回進路変更、Uターン航行、８の字状の経路を航行する8の字航行の少なくともいずれかを含む前記対象物の航行パターンを判定する、制御システム。
［項目８］
項目１乃至７のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記対象物分析判定部は、追跡の振り切り行動、追跡付きまといの回避行動、接近する無人艇から離れる行動、進路予測の防止行動、先回り無人艇の回避行動、包囲されることの回避行動、の少なくともいずれかの行動を含む前記対象物の逃走行動状態を判定する、制御システム。
［項目９］
項目１乃至８のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記複数の無人艇の現在若しくは将来の状態、または前記複数の無人艇と前記対象物の現在または将来の相対的な動作状態を判定するシステム状態判定部を備え、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記システム状態判定部による判定結果に応じて、前記複数の無人艇に対する前記動作指令を決定する、制御システム。
［項目１０］
項目１乃至９のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記システム状態判定部は、前記複数の無人艇の位置、機体数、移動方向、移動速度、移動可能距離、エネルギー残量、前記無人艇の活動エリアの外部環境下における前記無人艇の移動速度または移動可能距離を含む移動能力の推定値、の少なくともいずれかを判定する、制御システム。
［項目１１］
項目１乃至１０のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記システム状態判定部は、前記対象物を前記無人艇が追跡している追跡状態、前記対象物の逃走行為により追跡を行っている前記無人艇が振り切られる兆候がある振切兆候状態、前記対象物の逃走行為により追跡を行っている前記無人艇が振り切られた振切発生状態、前記無人艇による前記対象物の位置捕捉がロストした位置捕捉ロスト状態の少なくともいずれかを含む相対動作状態を判定する、制御システム。
［項目１２］
項目１乃至１１のいずれかに記載の制御システムにおいて、
前記システム状態判定部は、追跡を行う前記無人艇が振り切られる振切予測位置と振切予測時刻の少なくともいずれかを予測する振切予測判定を行う、制御システム。
［項目１３］
項目１乃至１２のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記システム状態判定部は、追跡を行う前記無人艇と前記対象物の相対距離が所定距離以上となった場合に、前記振切発生状態に該当すると判定する、制御システム。
［項目１４］
項目１乃至１３のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記システム状態判定部は、追跡を行う前記無人艇の移動速度が前記対象物の移動速度よりも遅い場合、または追跡を行う前記無人艇と前記対象物の相対距離が時間経過とともに延びている場合、または追跡を行う前記無人艇の移動可能距離が前記対象物の移動可能距離よりも短い場合、または追跡を行う前記無人艇のエネルギー残量が前記対象物のエネルギー残量よりも少ない場合に、前記振切兆候状態に該当する判定する、制御システム。
［項目１５］
項目１乃至１４のいずれかに記載の制御システムにおいて、
前記システム状態判定部は、前記振切予測判定を行う場合に、追跡を行う前記無人艇の移動速度と移動方向と位置の少なくともいずれかを含む前記無人艇に関する状態情報と、前記対象物の移動速度と移動方向と位置の少なくともいずれかを含む前記対象物に関する状態情報に応じて、追跡を行う前記無人艇が振り切られる前記振切予測位置と前記振切予測時刻の少なくともいずれかを判定する、制御システム。
［項目１６］
項目１乃至１５のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記システム状態判定部により前記振切兆候状態または前記振切発生状態または位置捕捉ロスト状態に該当すると判定した場合に、
前記無人艇動作マネジメント部は、追跡を行う前記無人艇とは異なる他の前記無人艇に追跡の引継ぎ動作の役割を割り当てるか否かを決定する、制御システム。
［項目１７］
項目１乃至１６のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記無人艇動作マネジメント部により、追跡を行う前記無人艇とは異なる他の前記無人艇に追跡の引継ぎ動作の役割を割り当てる場合に、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物の追跡の引継ぎ動作の役割を割り当てる前記無人艇の選定、前記無人艇を前記振切予測位置へ移動させる前記動作指令、前記無人艇を前記振切予測位置へ前記振切予測時刻までに移動させる前記動作指令、の少なくともいずれかを前記無人艇に対して行う、制御システム。
［項目１８］
項目１乃至１７のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記システム状態判定部により、前記振切兆候状態または前記振切発生状態に該当すると判定し、
前記対象物分析判定部により、前記対象物の過去の移動軌跡、現在の進行方向、現在の機首方向、将来の予測進路、将来の予測位置の少なくともいずれかを判定した場合に、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記複数の無人艇の少なくとも一部に対して、
前記対象物分析判定部により判定された前記対象物の過去の移動軌跡の延長線上若しくは前記延長線上の周辺エリア、前記対象物の現在の進行方向の前方若しくはその周辺エリア、前記対象物の現在の機首方向の前方若しくはその周辺エリア、前記対象物の将来の予測経路上若しくは前記予測経路上の周辺エリア、前記対象物の将来時刻における予測位置若しくは前記予測位置の周辺エリアの少なくともいずれかの位置又はエリアへ前記無人艇を移動させる先回り動作の前記動作指令を行う、制御システム。
［項目１９］
項目１乃至１８のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記システム状態判定部により、前記振切兆候状態に該当すると判定された場合に、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記無人艇に、前記対象物に対して塗料付着、発信機付着の少なくともいずれかの動作を含む前記動作指令を行う、制御システム。
［項目２０］
項目１乃至１９のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記システム状態判定部により、前記振切発生状態または前記位置捕捉ロスト状態に該当すると判定された場合に、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記振切発生状態または位置捕捉ロスト状態となった前記無人艇に対して、前記対象物の追跡の引継ぎ動作の役割、前記対象物の移動先への先回り動作の役割、前記対象物に対する包囲動作の役割、前記複数の無人艇の間の通信中継を行う役割、前記計測データの蓄積を行う役割、前記計測データの分析処理を行う役割、の少なくともいずれかを含む動作役割の割り当てを行う前記動作指令を行う、制御システム。
［項目２１］
項目１乃至２０のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記システム状態判定部は、前記対象物の逃走行為により前記複数の無人艇が前記対象物の位置捕捉をロストする捕捉ロストの発生有無、将来の前記捕捉ロストの発生有無、前記捕捉ロストが発生するロスト予測位置、前記対象物の位置捕捉が可能なエリア、前記捕捉ロストが発生するロスト予測時刻、前記対象物の位置捕捉が可能な時間の少なくともいずれかを判定する、制御システム。
［項目２２］
項目１乃至２１のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記システム状態判定部により、前記捕捉ロストの発生を判定、または将来の前記捕捉ロストの発生を予測判定した場合に、
前記捕捉ロストの発生情報、前記ロスト予測位置、前記ロスト予測時刻、前記対象物に関する情報の少なくともいずれかを含む情報を、外部システムへ出力する情報出力部を備える、制御システム。
［項目２３］
項目１乃至２２のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記対象物分析判定部により、前記対象物の将来の予測進路または将来時刻における予測位置を判定し、
前記対象物分析判定部により、前記対象物が停止または略停止している停止、前記対象物の定常速度範囲内の航行、前記定常速度範囲よりも高速な航行、前記定常速度範囲よりも低速な航行、加速航行、減速航行、加減速繰り返し、ジグザグ状の経路を航行するジグザグ航行、旋回を行って進路変更を行う旋回進路変更、Uターン航行、８の字状の経路を航行する8の字航行の少なくともいずれかを含む前記対象物の航行パターン、または追跡の振り切り行動、先回り無人艇の回避行動、進路予測のかく乱行動、包囲されることの回避行動、接近する無人艇から離れる行動、の少なくともいずれかの行動を含む前記対象物の逃走行動状態を判定する場合に、
前記システム状態判定部は、前記航行パターンまたは前記逃走行動状態に応じて、判定された将来の前記予測経路または将来時刻における前記予測位置の妥当性を判定する、制御システム。
［項目２４］
項目１乃至２３のいずれかに記載の制御システムにおいて、
前記無人艇動作マネジメント部により、前記対象物に対する追跡動作の動作指令を行う場合に、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物の進行方向の後方からの追跡、前記対象物の進行方向に対して左右の２方向からの追跡、前記対象物の進行方向に対して左右及び後方の３方向からの追跡、前記対象物の進行方向に対して前後左右の４方向からの追跡、前記対象物の進行方向の前方からの追跡、の少なくともいずれかを含む前記複数の無人艇の追跡隊形に関する情報を含む前記動作指令を行う、制御システム。
［項目２５］
項目１乃至２４のいずれかに記載の制御システムにおいて、
前記無人艇動作マネジメント部により、前記対象物に対する追跡動作の動作指令を行う場合に、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物に対する追跡動作を行う複数の前記無人艇同士の衝突防止動作、前記対象物と前記無人艇の衝突防止動作、前記無人艇と前記対象物の距離を短くする動作、前記無人艇と前記対象物の距離を長くする動作、の少なくともいずれかの追跡時動作に関する情報を含む前記動作指令を行う、制御システム。
［項目２６］
項目１乃至２５のいずれかに記載の制御システムにおいて、
　前記無人艇動作マネジメント部により生成される前記動作指令の候補情報を表示し、ユーザから前記動作指令に対するユーザ入力情報を受けるユーザインターフェース部を備え、
前記ユーザインターフェース部により前記ユーザ入力情報を受け付けた場合に、
前記無人艇動作マネジメント部は、前記ユーザ入力情報に応じて前記動作指令を決定する、情報システム。
［項目２７］
水面または水上を航行可能な複数の無人艇を用いて対象物の検出を行うシステムの制御方法であって、
コンピュータが、
前記複数の無人艇に搭載された計測センサにより計測データを取得する計測ステップと、
前記計測データを処理して前記対象物を検出する対象物検出ステップと、
検出された前記対象物の種別、動作状態、動的性能の少なくともいずれかを判定する対象物分析ステップと、
前記対象物分析ステップによる判定結果に応じて、前記複数の無人艇に対する動作指令の指令内容を決定する指令決定ステップと、
前記複数の無人艇に対して前記動作指令に基づく指令を行う動作指令ステップと、
を備える、制御方法。
［項目２８］
水面または水上を航行可能な複数の無人艇を用いて対象物の検出を行うシステムを制御するためのプログラムであって、
コンピュータに、
前記複数の無人艇に搭載された計測センサにより計測データを取得する計測指令と、
前記計測データを処理して前記対象物を検出する対象物検出指令と、
検出された前記対象物の種別、動作状態、動的性能の少なくともいずれかを判定する対象物分析指令と、
前記対象物分析指令に基づいて判定された判定結果に応じて、前記複数の無人艇に対する動作指令の指令内容を決定する指令決定指令と、
前記複数の無人艇に対して前記動作指令に基づく指令を行う動作実行指令と、
を実行させるプログラム。
＜Ａ．第１の実施形態＞
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、例を表すに過ぎず、その用途、目的又は規模等に応じて、他の既知の要素や代替手段を採用可能である。
［Ａ－１．構成］
（Ａ－１－１．システム構成）
　まず、図１と図２を用いて、本発明の一実施形態に係る制御システム１のシステム構成について説明する。
（Ａ－１－１－１．システム構成の概要）
　図１は、本発明の一実施形態に係る制御システム１（以下「システム１」ともいう。）の全体構成図である。図１に示されるように、制御システム１は、無人艇1000と統括制御システム2000を備えている。また、統括制御システム2000は、外部の協調システム5000や外部システム6000とインターネット回線等を介して通信可能に構成されており、情報の入出力を行うことができる。統括制御システム2000は、地上基地局4000と通信衛星3000を介して、海上に展開する無人艇1000に対して制御指令を送信することができ、また、無人艇1000の動作ステータスや計測データを受信することができる。
　無人艇1000は、通信衛星3000と通信可能な親機1001と、親機1001と直接または間接的に通信可能な子機1002を備えており、複数の子機1002と親機1001の間で通信ネットワークを構築する。また、複数の子機1002と親機1001は、自機に搭載された計測センサ（光学カメラ、IRカメラ、LiDARやミリ波センサ等のレーザーセンサ、ソナー等の音響センサなど）により海上を航行する不審船や海を移動する他の移動体を検出し、計測を行う機能を有する。
無人艇1000により検出された対象物の検出情報や計測データ、更には無人艇1000の動作ステータスの各種情報は、通信衛星3000と地上基地局4000を介して、統括制御システム2000に伝送される。統括制御システム2000は、無人艇1000や外部システム6000からの取得情報に基づいて、検出された不審船7000等の対象物に関する分析、無人艇1000に関する分析を行い、無人艇1000に対する動作指令を生成する。生成された動作指令などの情報は、協調システム5000に送信され、協調システムから外部ユーザ入力情報を取得することもできる。
（Ａ－１－１－２．制御システム1の実空間への実装例）
図２は、制御システム１を実空間に実装する場合の実装イメージの一例を示す図である。図２に示す例では、図面右上に示す地上側に、地上基地局4000と、統括制御システム2000が設けられている。また、地上側には、監視団体施設などの協調システム5000が設けられ、更に、海洋上を航行する船舶に関する情報を管理するAIS（Automatic Identification System）コントロールセンターやAIS基地局などの外部システム6000が設けられている。
他方、図面左に示す海洋側には、無人艇1000と、不審船7000などの監視や追跡の対象物と、外部協調監視団体が運航する監視艇などの協調システム5000の一部が展開している。また、複数の無人艇1000（親機1001および子機1002）は複数の小隊1010（1010a、1010b、1010c）を構成し、各小隊はそれぞれ直接または通信衛星3000を介して通信を行うことができる。また、無人艇1000は、直接または通信衛星3000を介して、監視艇と通信を行うことができ、例えば、不審船7000に関する検出情報を無人艇1000から監視艇へ通知することができる。また、無人艇1000は、AIS基地局と通信可能に接続され、AIS情報を取得するようにしても良い。
図２に示す例では、統括制御システム2000は、地上側の施設に実装される例を示しているが、これに限られず、本実施形態に示す統括制御システム2000に実装された機能の全部または一部の機能は、地上側の他の沿岸現場拠点や、海上側の有人船などに搭載し、沿岸現場拠点や有人船において無人艇1000の運用を行うことも可能である。
（Ａ－１－２．制御システム1に関するステークホルダー）
図３は、制御システム１に関するステークホルダーを示す図である。図３に示す通り、制御システム１には、統括制御システム2000のユーザインターフェース部2500を介して情報の入出力を行うことで無人艇1000の運用を行うオペレーターが存在する。なお、本実施形態に示す統括制御システム2000に実装された機能の全部または一部の機能が地上側の沿岸現場拠点や海上側の有人船に実装される場合には、前記オペレーターは沿岸現場拠点や有人船において無人艇1000の運用を行うことができる。
また、協調システム5000の外部協調監視団体施設には監視責任者、監視艇には監視員が存在し、互いに連携して海上での迷惑行為等の監視や海洋生物の調査などを行っている。また、外部システム6000のAISコントロールセンターには、AIS情報を生成・運用・管理する担当者が存在する。
また、制御システム1や協調システム5000による監視対象である不審船7000には乗組員が存在し、迷惑行為を行う。情報制御システム1は、協調システム5000や外部システム6000と通信を行い連携することにより、不審船7000の監視及び追跡をより効率的に実施することができる。
（Ａ－１－３．無人艇1000の構成）
図４は、無人艇1000により構成される小隊1010を示す構成図である。図４に示す通り、無人艇1000は、１つまたは複数の小隊1010（1010a、1010b）により構成される。各小隊1010は、少なくとも１台の親機1001と複数の子機1002を備えている。親機1001は、通信衛星3000と通信接続し、複数の子機1002から収集した情報を集約して衛星通信に3000に送信すると共に、通信衛星3000から取得した動作指令に関する情報や自ら生成した情報を各子機1002へ直接または間接的に伝送する機能を有する。
図４に示す小隊1010aは、親機1001と通信接続する一次接続子機10021と、一次接続子機10021と通信接続する二次接続子機10022と、二次接続子機10022と通信接続する三次接続子機1023を備えている。各子機（一次接続子機10021、二次接続子機10022、三次接続子機1023）は、それぞれ他の親機1001または子機1002から受信した情報を他の親機1001や子機1002に中継する機能を有することで、親機1001及び複数の子機1002の間で通信ネットワークを構成している。
図５は、海上に展開された無人艇1000が不審船7000を監視又は追跡する様子を示す概念図である。図５に示す通り、海上に複数の無人艇（親機1001、子機10021、1022、1023）が展開し、各無人艇に搭載された計測センサ1110により計測可能範囲内に存在する不審船7000を発見することができる。発見した不審船7000の計測情報などは、無人艇間の通信ネットワークを介して親機1001に集約され、親機1001から通信衛星3000に送信され、地上基地局4000やインターネット回線を介して統括制御システム2000に送信される。また、各無人艇には任意の方向に無人艇を航行可能な航行部1300が設けられており、統括制御システム2000または親機1001により生成された動作指令などに基づいて、不審船7000の発見後に不審船7000を追跡することも可能である。
図１から図５までに説明した本実施形態の構成として、統括制御システム2000と無人艇1000の間における情報の送受信のための通信ネットワークとして、静止軌道（Geosynchronous orbit）または地球低軌道（Low Earth orbit）の通信衛星3000を用いた非地上系ネットワーク（Non-Terrestrial Network）を利用する例を説明したが、本発明はこれに限られず、HAPS（High Altitude Platform Station）と呼ばれる無人飛行体を用いた非地上系ネットワークを利用することもできる。この場合、例えば、高度８～５０ｋｍ程度を旋回飛行する無人飛行体を利用することができる。また、統括制御システム2000と無人艇1000の間における情報の送受信のための通信ネットワークとして、通信衛星3000やHAPSを経由せず、地上基地局4000から無人艇1000の間を直接無線通信で接続した通信ネットワークを利用することも可能である。なお、地上基地局4000は、不動の固定基地局に限らず、移動可能な移動基地局で構成されていても良い。
（Ａ－１－４．無人艇1000）
　次に、図６～図８を用いて、無人艇1000に実装される機能とその内容について説明する。なお、本発明において、無人艇とは、自律航行や遠隔操縦の制御タイプを問わず、水上または水中を航行することが可能な移動体を意図し、推力発生部を備えている移動式ブイを含む移動体を意味するものである。
（Ａ－１－４－１．無人艇1000の機能構成）
図６は、無人艇1000の機能構成を示す機能ブロック図である。なお、図６では、無人艇1000の機能ブロック図を説明するが、無人艇1000の親機1001や子機1002は、図６に示す構成と同様の機能を実装することができる。無人艇1000は、計測部1100と、自機状態判定部1200と、航行部1300と、通信部1400と、判定部1500と、記録部1600と、他アクション実行部1700を備えている。
計測部1100は、計測センサ1110により無人艇1000周辺の計測可能範囲に存在する不審船7000を検出し、不審船7000に関する計測情報を取得する機能部である。計測部1100は、計測センサ1110と計測制御部1120を備えている。
計測センサ1110は、例えば、画像データを取得する電子光学センサ（Electro-Opticalセンサ）や赤外線センサ（IRセンサ）などの光学式センサ、点群データを取得するLiDARセンサToFセンサ（Time of Flightセンサ）等のレーザーセンサ、マイクロ波を検出するレーダーセンサ、ミリ波を検出するミリ波センサ、ソナーなどの音響センサ、不審船の発する電波を検出する電波センサなどで構成することができる。計測センサ1110は、親機1001の周辺を計測することで、計測可能範囲内に存在する不審船等の監視対象物の計測データを取得する。
また、計測制御部1120は、計測センサ1110の姿勢を変更可能なセンサ姿勢変更装置を操作して、無人艇1000に対する計測センサ1110の３軸まわりの少なくともいずれかの姿勢角度を制御する。また、例えば、計測センサが光学カメラや赤外線カメラである場合には、計測制御部1120は、光学カメラや赤外線カメラのズーム量や解像度を任意の制御量に変更することができる。また、計測センサがソナーであり、特に自ら音波を発するアクティブソナーである場合には、計測制御部1120は、発生させる音波の出力を任意の制御量に調整することができる。また、計測制御部1120は、計測センサの計測感度を任意の制御量に調整することができる。
次に、自機状態判定部1200は、航行状態判定部1210と内部状態判定部1220と外部状態判定部1230を備え、無人艇1000の航行状態、内部及び外部の状態を判定する機能部である。航行状態判定部1210は、自機の位置（二次元または三次元）、移動速度、機首方位、移動方向、移動加減速度、回頭速度、その他の航行状態に関する状態量を判定する。内部状態判定部1220は、自機に搭載したバッテリーや燃料のエネルギー残量、当該エネルギー残量による算出可能な移動可能距離、自機に搭載された機器の一時的な異常状態（温度異常、通信異常など）、機器の故障状態を判定する。また、外部状態判定部1230は、通信を行う小隊1010内の他の無人艇1000との通信強度（dB値もしくはRSSI値など）、通信速度などの通信状態、または自機の周辺の海流や潮流（流速、流れ方向）、風速（風速、風向）、波高さ、天候（雨、雪、曇りなど）を判定する。ここで、外部状態判定部1230は、小隊1010内の他の無人艇1000との通信強度（RSSI値など）を分析することにより、通信相手の他無人艇1000の相対方位、相対距離、相対位置座標を算出することが可能である。
航行状態判定部1210による、自機の位置や移動速度や移動方向や加減速度の判定方法は、特に限定されないが、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ（Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite System）等を用いて、現時刻における自機の位置、移動速度、移動方向を判定することができる。ここで自己の位置情報は、少なくとも平面視での２次元での座標情報（例えば緯度、経度）を含み、好ましくは高度情報を含む３次元での座標情報を含む。また、加減速度は、判定した移動速度の時間変化量に基づいて算出することができる。また、自機の機首方位の計測方法は、例えば、地磁気センサ、GNSSコンパス、海底形状を利用したSLAM技術等を用いて、現時刻における自機の機首方位を判定することができる。機首方位は、少なくともZ軸まわりの平面視での姿勢角（方位）を含み、好ましくはX軸、Y軸、及びZ軸の３軸まわりの姿勢情報であっても良い。また、回頭速度は、判定した機首方位情報の時間変化量に基づいて算出することができる。
また、他の計測方法として、航行状態判定部1210は、直交３軸方向の並進運動（主に加速度）および回転運動（主に角速度）を検出する慣性計測装置（IMU）やジャイロセンサを用いて、自機の直交３軸方向の位置、速度、加速度、および直交３軸の回転方向の姿勢、角速度、角加速度をそれぞれ計測することができる。
次に航行部1300は、推力発生部と操舵部と航行制御部を備え、通信部1400を介して受信した動作指令に従って、親機1001を任意の方向に航行させる機能部である。推力発生部は、例えばプロペラで構成され、エンジン又は電動モーターによりプロペラを駆動することにより推力を発生させることができる。また、推力発生部は、風を受けて推力を発生させる帆で構成することもでき、あるいは、波力を受けて推力を発生するウェイブグライダーで構成することもできる。操舵部は、プロペラや舵板の姿勢角を変更することで無人艇の機首方向を変更することができる。また、航行制御部は、推力発生部からの出力と操舵部の姿勢角を制御して自機の航行動作を制御する機能部である。航行制御部は、プログラマブルプロセッサ（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、ＭＰＵ又はＤＳＰ）等の１つ以上のプロセッサを有し、メモリ（記憶部）にアクセス可能な処理ユニットを備える。メモリは、１つ以上の処理ステップを行うために処理ユニットが実行可能であるロジック、コード、及び／又はプログラム命令を記憶している。
処理ユニットは、自機の航行状態を制御するように構成された制御モジュールを含んでいる。例えば、制御モジュールは、自機の海面上における位置、移動速度、移動加減速度、機首方位、回頭速度を調整する。すなわち、航行制御部は、自機に前進、後進、加速、減速、回頭旋回等の各動作を行わせることで、自機の航行動作を制御する。
次に、通信部1400は、無人艇間通信部1410と衛星通信部1420と外部通信部1430を備え、小隊1010内の他の無人艇1000、通信衛星3000、外部の監視艇やAIS基地局と通信を行う機能部である。無人艇間通信部1410は、無人艇間通信用の通信アンテナを備え、小隊1010内の他の無人艇1000との間で通信を行う。衛星通信部1420は、衛星通信アンテナを備え、通信衛星3000と通信を行う。外部通信部1430は、AIS用アンテナやVHF用アンテナを備え、外部の監視艇やAIS基地局と通信を行う。
次に、判定部1500は、不審船7000などの監視対象物に関する判定を行う機能部である。詳細は図７を用いて後述する。
次に、記録部1600は、計測データ記録部1610と自機状態記録部1620と判定情報記録部1630を備える。計測データ記録部1610は、計測部1100により計測された計測データを記録する。自機状態記録部1620は、自機状態判定部1200により判定された自機に関する各種状態情報を記録する。また、判定情報記録部1630は、判定部1500により判定された各種判定情報を記録する。
次に、他アクション実行部1700は、不審船7000などの追跡対象物に対して、塗料の吹きつけなどによる塗料付着動作、または発信機などの投げつけを行う発信機付着動作を行う機能部である。
（Ａ－１－４－２．判定部1500の機能構成）
図７は、無人艇1000の判定部1500の機能構成を示す機能ブロック図である。図７に示す通り、判定部1500は、対象物検出判定部1510と対象物分析部1520を備える。
対象物検出判定部1510は、初期検出部1511と詳細計測判定部1512と詳細検出部1513と対象物該否判定部1514を備え、不審船7000等の対象物の検出判定を行う機能部である。初期検出部1511は、計測部1100による取得した計測データに基づいて監視対象物の初期検出を行う。また、詳細計測判定部1512は、初期検出判定の結果に基づいて詳細計測の要否と詳細計測条件を判定する。詳細検出部1513は、詳細計測により得られた詳細計測データに基づいて監視対象物の詳細検出判定を行う。また、対象物該否判定部1514は、詳細検出判定の結果に基づいて検出物体が監視対象物に該当するか否かの判定を行う。上記した対象物検出判定部1510による判定内容について、図８を用いて以下に詳細に説明する。
図８は、対象物検出判定部1510により実行される判定処理の判定項目を示す図である。特に、図８は、初期検出部1511による初期検出、詳細計測判定部1512による詳細計測判定、詳細検出部1513による詳細検出、対象物該否判定部1514による監視対象物の該否判定における判定項目を示す。図８に示す通り、初期検出部1511による初期検出判定には、例えば、監視対象物が不審船7000である場合には、検出データから検出された検出物体が船舶であるか否かを判定する船舶該否判定、検出物体（船舶）の形状判定、検出物体（船舶）の向き判定、検出物体（船舶）と自機の相対距離判定、検出物体（船舶）の大きさ判定、検出物体（船舶）の種別判定、検出物体（船舶）の位置座標判定、検出物体（船舶）の今後の経路予測判定、検出物体（船舶）の過去の航路履歴推定などの判定項目が含まれる。
また、詳細計測判定部1512による詳細計測判定では、監視対象の該否を確定するために必要な詳細計測データを取得する必要性があるか否かと、詳細計測データを取得する場合の計測条件を判定する。詳細計測データの取得条件の一例として、接近画像、初期検出時とは異なる角度から取得した別角度の計測画像データ、初期検出時に取得した計測画像よりも高い光量での画像取得などを取得条件として設定することができる。また、詳細検出部1513による詳細検出判定には、例えば、監視対象の該否を確定する画像解析処理などの実行が含まれる。この画像解析処理には、船舶情報（船名、登録番号など）の画像からの判読、船舶詳細形状や特徴的な形状の画像からの判読などが含まれる。また、対象物該否判定部1514による対象物該否判定では、上記した詳細検出判定の結果に基づいて、検出物体（船舶）が監視対象部に該当するか否かが判定される。なお、対象物該否判定部1514は、対象物の該否の二択の情報ではなく、対象物に該当する確率を示す不審レベルとして複数段階の不審レベル情報を判定しても良い。
ここで、初期検出部1511により判定される検出物体の種別判定においては、例えば、貨物船、定期運航船、旅客船などのAIS照会が可能な船舶、または漁船、プレジャーボート、ヨット、ボート、水上スクーターなどの中小型の民間船、またはダイバー、海中生物（クジラ、イルカ、魚群など）、水中ドローンなど、水面上または水中を移動する物体を判定することができる。なお、水面に近い上空を飛行する鳥や小型ドローンなどを検出対象とすることができる。
次に、対象物分析部1520は、動作状態判定部1521と性能判定部1522と将来進路予測判定部1523を備え、計測部1100による継続的な計測により取得された監視対象物の最新の計測データに基づいて、対象物の位置や性能や将来進路予測を更新判定する機能部である。
動作状態判定部1521は、最新の計測データに基づいて対象物の現在の動作状態を判定する機能部である。動作状態判定部1521は、対象物の現在の位置座標、速度、旋回半径、回頭速度、加速度、減速度を判定する。ここで、位置座標は、水平なXY平面における二次元座標であっても良いが、高さ方向の情報も含むXYZ空間における三次元座標が望ましい。
性能判定部1522は、検出された対象物の動的性能を判定する機能部である。性能判定部1522は、例えば、対象物が不審船などである場合には、最高速度、最小旋回半径、回頭速度、加速度、減速度、航続可能距離の少なくともいずれかを含む不審船の航行に関する動的性能を予測する。性能判定部1522は、初期検出部1511や動作状態判定部1521により判定された情報に基づいて、上記した各性能を判定することができる。また、初期検出部1511により判定した対象物の種別情報に基づいて、性能を判定しても良い。
将来進路予測判定部1523は、検出された対象物の将来の進路を予測判定する機能部である。将来進路予測判定部1523は、例えば、初期検出部1511や動作状態判定部1521により判定された経路履歴や現在の位置や向きの情報に基づいて、将来経路を予測判定することができる。また、初期検出部1511により判定した対象物の種別情報に基づいて、将来経路を予測判定しても良い。
（Ａ－１－５．統括制御システム2000の構成）
　次に、図９を用いて、統括制御システム2000の機能とその内容について説明する。図９は、統括制御システム2000の機能構成を示す機能ブロック図である。図９に示す通り、統括制御システム2000は、情報インポート部2100と、対象物分析判定部2200と、システム状態判定部2300と、動作マネジメント部2400と、ユーザインターフェース部2500と、動作指令部2600と、情報通信部2700を備えている。
（Ａ－１－５－１．情報インポート部2100）
情報インポート部2100は、統括制御システム2000内の各機能部において処理または利用される情報を無人艇1000、協調システム5000または外部システム6000からインポートする機能部である。情報インポート部2100は、検出条件取得部2110、検出情報取得部2120、外部情報取得部2130、外部ユーザ入力情報取得部2140を備えている。
検出条件取得部2110は、後述する対象物分析判定部2200、システム状態判定部2300、動作マネジメント部2400の各機能部において判定される際の、判定条件に関する情報を取得する機能部である。
検出情報取得部2120は、通信衛星3000やHAPSなどを介して無人艇1000の判定部1500により判定された対象物の検出情報や、無人艇1000で計測された計測データを取得する機能部である。
外部情報取得部2130は、外部システム6000のAISコントロールセンターから無人艇1000の展開する海洋エリアまたはその周辺エリアにおける船舶の航行情報を取得する機能部である。また、外部システム6000に含まれる他のVHFデータ交換システム（VHF Data Exchange System）から船舶の航行情報を取得しても良い。
また、外部情報取得部2130は、外部システム6000である気象庁や民間の気象情報提供システムなどから無人艇1000の展開する海洋エリアまたはその周辺エリアにおける気象情報を取得しても良い。
外部ユーザ入力情報取得部2140は、協調システム5000から外部ユーザ入力情報を受け付ける機能部である。協調システム5000から受け付ける外部ユーザ入力情報には、動作マネジメント部2400で生成された複数の動作指令の候補から任意の動作指令を選択する選択入力、動作指令の候補を承認する承認入力、動作指令候補の一部を修正する修正要望入力、または動作指令候補とは異なる介入動作の実行を指示する介入動作指令入力を含むことができる。
（Ａ－１－５－２．対象物分析判定部2200）
対象物分析判定部2200は、検出情報取得部2120により取得した対象物の検出情報や計測データに基づいて対象物の分析を行い、対象物の種別、動作状態、動的性能の少なくともいずれかを判定する機能部である。対象物分析判定部2200は、種別判定部2210、動作状態判定部2220、性能判定部2230、進路予測判定部2240、航行パターン判定部2250、行動ステータス判定部2260を備える。
種別判定部2210は、検出情報取得部2120により取得した対象物の検出情報や計測データに基づいて、対象物の種別を判定する機能部である。種別判定部2210は、対象物の種別として、海面上の船舶や海中の生物やダイバーなどを判定することができる。ここで、種別判定部2210は、例えば、貨物船、定期運航船、旅客船、漁船、プレジャーボート、ヨット、ボート、水上スクーター、ダイバー、海中生物（クジラ、イルカ、魚群など）などを含む種別を判定することができる。
種別判定部2210は、対象物の種別に限らず、検出情報取得部2120により取得した対象物の検出情報や計測データに基づいて、警戒レベルを判定することもできる。例えば、警戒レベルは、レベルS,A,B,Cなどの複数段階で判定することができる。例えば、警戒レベルは、対象物の種別、大きさ、検出日時（時間帯）、検出位置、無人艇1000により実測された速度や行動、後述する動作状態判定部2220により判定される移動速度、加速度、過去の移動軌跡、またはAIS、SAR,VDES情報を基に算出した不審船発見確率、または後述する航行パターン判定部2250や行動ステータス判定部2260による判定結果などに応じて判定することができる。例えば、不審船の検出された時間、位置、航路が、深夜などの警戒時間帯、不審船の頻出位置、重要経路などと一致している場合には、警戒レベルを高く設定することができる。また、後述する全体動作決定部2410は、この警戒レベルに応じて全体上位の動作指令を決定することができる。または、後述する追跡動作決定部2430は、この警戒レベルに応じて追跡隊形指令を決定することができる。
なお、種別判定部2210により判定される対象物の種別や警戒レベルが不定である場合には、対象物を特定するための追加の計測データが必要となるため、無人艇1000へ再計測指令を送信しても良い。また、後述するユーザインターフェース部2500の表示部2510に判定不定であることを通知して、ユーザから追加の計測データ取得の要否に関する入力情報を受け付けることができる。
動作状態判定部2220は、検出情報取得部2120により取得した情報に基づいて対象物の過去又は現在の移動状態を判定する機能部である。動作状態判定部2220は、対象物の過去の移動軌跡、現在の進行方向、現在の機首方向、現在の移動速度、現在の加速度、現在の減速度、さらには、現在の位置座標、旋回半径、回頭速度を判定する。ここで、位置座標は、水平なXY平面における二次元座標であっても良いが、高さ方向の情報も含むXYZ空間における三次元座標が望ましい。
性能判定部2230は、検出情報取得部2120により取得した情報、または動作状態判定部2220の判定情報に基づいて、対象物の動的性能を判定する機能部である。性能判定部1522は、例えば、対象物が不審船などである場合には、最高移動速度、最小旋回半径、最高回頭速度、最高加速度、最高減速度、移動可能距離の少なくともいずれかを含む不審船の航行に関する動的性能を予測する。
進路予測判定部2240は、検出された対象物の将来の移動状態を予測判定する機能部である。進路予測判定部2240は、例えば、初期検出部1511や動作状態判定部2220により判定された対象物の移動軌跡や現在の位置、進行方向、機首の向き、回答速度などの情報に基づいて、対象物の将来の予測経路、将来時刻における予測位置、将来時刻における予測速度、将来時刻における予測進行方向の少なくともいずれかを含む対象物の将来の移動状態を予測判定することができる。
航行パターン判定部2250は、対象物である不審船の航行パターンを判定する機能部である。航行パターン判定部2250は、不審船の航行パターンとして、例えば、不審船の速度及び加減速のパターンに関するステータス、不審船の航行進路に関するステータス、または不審船の追跡攪乱航行に関するステータスなどを判定することができる。以下、図１４乃至１６を用いて、航行パターン判定部2250による不審船の各ステータスの判定内容について説明する。
図１０は、航行パターン判定部2250により判定される不審船の速度及び加減速のパターンに関する速度等ステータスを示す状態遷移図である。図１０に示すように、航行パターン判定部2250により判定される不審船の速度等ステータスには、不審船の動きが停止または略停止している停止状態、定常速度範囲内で巡航している定常巡航状態、定常速度範囲よりも高速で定常巡航している高速定常巡航状態、定常速度範囲よりも低速で定常巡航している低速定常巡航状態、急加速している急加速状態、急減速している急減速状態、急加速と急減速を繰り返している急加減速繰り返し状態の各状態が含まれる。航行パターン判定部2250は、動作状態判定部2220により判定される速度、加速度、減速度の各情報に基づいて、不審船の状態が、図１０に示すどの速度等ステータスに該当するかを判定することができる。
図１１は、航行パターン判定部2250により判定される不審船の進路のパターンに関する進路軌跡ステータスを示す状態遷移図である。図１１に示すように、航行パターン判定部2250により判定される不審船の進路軌跡ステータスには、不審船の動きが停止している停止状態、直進進路を航行している直進進路巡航状態、直進航行のまま無人艇1000との距離を拡大させる直進振り切り状態、無人艇1000に接近する幅寄せ状態、無人艇1000から遠ざかる幅空け状態、緩い旋回角度で旋回を行う通常旋回状態、緩い角度で進路変更する鈍角度進路変更状態、鋭角に進路を変更する急角度進路変更状態の各状態が含まれる。
航行パターン判定部2250は、動作状態判定部2220により判定される旋回半径、回頭速度、または初期検出部1511により判定された経路履歴や現在の位置や向きの情報の各情報に基づいて、不審船の状態が、図１１に示すどの進路軌跡ステータスに該当するかを判定することができる。
図１２は、航行パターン判定部2250により判定される不審船の追跡錯乱を意図した航行パターンに関するかく乱航行ステータスを示す状態遷移図である。図１２に示すように、航行パターン判定部2250により判定される不審船のかく乱航行ステータスには、定常速度範囲内の通常巡航状態、急停止状態、ジグザグ状の経路を航行するジグザグ航行状態、８の字状の経路を航行する８の字航行状態、Uターン航行を行うUターン状態、かく乱動作なく逃走を行うかく乱無し逃走航行状態、逃走を断念する逃走航行断念状態の各状態が含まれる。
航行パターン判定部2250は、動作状態判定部2220により判定される速度、加速度、減速度、旋回半径、回頭速度、または初期検出部1511により判定された経路履歴や現在の位置や向きの情報の各情報に基づいて、不審船の状態が、図１２に示すどのかく乱航行ステータスに該当するかを判定することができる。
次に、行動ステータス判定部2260は、対象物である不審船の逃走行動ステータスを判定する機能部である。行動ステータス判定部2260は、不審船の逃走行動ステータスとして、不審船の操縦者による逃走行動の状態または意図を判定する機能部である。以下、図１３を用いて、行動ステータス判定部2260による不審船の逃走行動ステータスの判定内容について説明する。
図１３は、行動ステータス判定部2260により判定される不審船の逃走行動のパターンに関する逃走行動ステータスを示す状態遷移図である。図１３に示すように、行動ステータス判定部2260により判定される不審船の逃走行動ステータスには、通常巡航、無人艇1000からの追跡を振り切る逃走行動を行う振り切り逃走状態、無人艇1000による付きまといを回避する行動を行う付きまとい回避状態、接近する無人艇1000から離れて精密証拠写真の撮影を回避する接近機体離れ状態、進路を予測されることを防止する進路予測防止状態、先回りする無人艇を回避する先回り機体回避状態、無人艇1000により包囲されることを未然に防止する包囲未然防止状態、逃走航行を断念する逃走航行断念状態の各状態が含まれる。
航行パターン判定部2250は、動作状態判定部2220により判定される不審船の各種動作状態や、航行パターン判定部2250により判定される不審船の各種航行パターンに基づいて、不審船の状態が、図１３に示すどの逃走行動ステータスに該当するかを判定することができる。
（Ａ－１－５－３．システム状態判定部2300）
システム状態判定部2300は、無人艇1000の現在若しくは将来の状態、または無人艇1000と対象物（不審船7000）の現在若しくは将来の相対的な動作状態を判定する機能部である。システム状態判定部2300は、無人艇状態判定部2310、捕捉ロスト予測部2320、追跡状態判定部2330、進路予測状態判定部2340を備えている。
無人艇状態判定部2310は、無人艇の状態を判定する機能部である。例えば、複数の無人艇の位置、隊形、機体数、移動方向、移動速度、移動可能距離、エネルギー残量、無人艇の活動エリアの波や風や潮流などの外部環境下における無人艇の移動速度または移動可能距離を含む移動能力の推定値、将来時刻における予測位置の少なくともいずれかを判定する。
捕捉ロスト予測部2320は、無人艇1000による追跡を開始する前に、または無人艇1000による追跡を実行中に、対象物の位置捕捉をロストする捕捉ロストが将来発生するか否かを判定し、捕捉ロストが将来発生すると判定した場合に、無人艇1000による対象物の位置捕捉が可能なエリア、または捕捉ロストが予測されるロスト予測位置を判定する。また、無人艇による位置捕捉が可能な時間、または捕捉ロストが予測されるロスト予測時刻を予測する。捕捉ロスト予測部2320は、対象物分析判定部2200により判定した対象物（不審船7000）の分析結果（特に、対象物の速度を含む動的性能）と、無人艇状態判定部2310により判定した無人艇の移動速度や移動能力と、無人艇の捕捉可能距離の各情報に基づいて将来の捕捉ロストを事前予測することができる。
追跡状態判定部2330は、対象物（不審船7000）の追跡を行う無人艇1000の相対的な動作状態である追跡状態を判定する機能部である。図１４を用いて、追跡状態判定部2330により判定される無人艇1000の追跡状態について説明する。
図１４は、追跡状態判定部2330により判定される追跡状態を示す状態遷移図である。図１４に示すように、無人艇の追跡状態は、追跡が行えている状態である追跡実現状態と、対象物の逃走行為に起因して無人艇の追跡が振り切られる兆候のある振切兆候状態と、対象物の逃走行為に起因して追跡が振り切られた振切発生状態と、無人艇1000による対象物（不審船7000）の位置捕捉がロストした捕捉ロスト状態と、追跡が終了した追跡終了状態の各状態を有している。
追跡状態判定部2330は、対象物分析判定部2200により判定した対象物（不審船7000）の分析結果と、無人艇状態判定部2310による無人艇に関する判定結果に応じて、図１４に示すいずれかの追跡状態に該当するかを判定することができる。
例えば、追跡を行う無人艇1000の移動速度が対象物の移動速度よりも遅い場合、または追跡を行う無人艇と対象物の相対距離が時間経過とともに延びている場合、または追跡を行う無人艇の移動可能距離が対象物の移動可能距離よりも短い場合、または追跡を行う無人艇のエネルギー残量が対象物のエネルギー残量よりも少ない場合、または無人艇の最高移動速度などを含む移動性能が対象物の最高移動速度などを含む移動性能予測値よりも低い場合に、追跡状態判定部2330は、追跡状態が振切兆候状態に該当する判定することができる。
また他の例として、追跡状態判定部2330は、対象物分析判定部2200により判定した対象物（不審船7000）の過去の移動履歴や対象物の将来の予測経路などに基づいて、追跡状態が振切兆候状態に該当する判定しても良い。
また他の例として、追跡状態判定部2330は、追跡を行う無人艇1000と対象物の相対距離が所定距離以上となった場合に、振切発生状態に該当すると判定することができる。
なお、追跡状態判定部2330は、振切兆候状態と判定した場合に、追跡を行う前記無人艇が振り切られる振切予測位置と振切予測時刻の少なくともいずれかを予測する振切予測判定を行うことができる。このように、振切予測位置や振切予測時刻を予測する切予測判定を行う方法として、例えば、追跡を行う無人艇1000の移動速度と移動方向と位置の少なくともいずれかを含む無人艇1000に関する状態情報と、対象物の移動速度と移動方向と位置の少なくともいずれかを含む対象物に関する状態情報に応じて、追跡を行う無人艇1000が振り切られる振切予測位置と振切予測時刻の少なくともいずれかを判定することができる。
進路予測状態判定部2340は、前述した進路予測判定部2240により判定された対象物の将来の予測進路または将来時刻における予測位置を判定する予測処理の状態を判定する機能部である。図１５を用いて、進路予測状態判定部2340により判定される進路予測状態について説明する。
図１５は、進路予測状態判定部2340により判定される進路予測の予測状態を示す状態遷移図である。図１５に示すように、進路予測状態は、進路予測正常と、進路予測不定と、進路予測異常と、追跡終了の各状態を備える。
進路予測状態判定部2340は、前述した航行パターン判定部2250により判定される図１０、１１、１２に示す対象物の航行パターンの状態や、行動ステータス判定部2260により判定された図１３に示す対象物の逃走行動ステータスの状態に応じて、進路予測判定部2240により判定された対象物の将来の予測進路または将来時刻における予測位置を判定する予測処理の妥当性を判定することができる。つまり、図１５に示す進路予測状態を判定することができる。
例えば、航行パターン判定部2250により判定された進路軌跡ステータスが「直進進路航行」である場合には、予測した進路上を進む可能性が高いため、進路予測状態を「進路予測正常」と判定することができる。また、航行パターン判定部2250により判定された進路軌跡ステータスが「通常旋回」である場合には、予測した進路を外れて航行する可能性があるため、進路予測状態を「進路予測不定」と判定する。また、航行パターン判定部2250により判定された進路軌跡ステータスが「急角度進路変更」である場合には、予測した進路を外れて航行する確度が高いため、進路予測状態を「進路予測異常」と判定する。ここでは、航行パターン判定部2250により判定された進路軌跡ステータスに応じて進路予測状態を判定する例を説明したが、航行パターン判定部2250や行動ステータス判定部2260の上記以外の判定結果、または対象物分析判定部2200による他の判定結果に応じて進路予測状態を判定しても良い。
（Ａ－１－５－４．動作マネジメント部2400）
動作マネジメント部2400は、対象物分析判定部2200による対象物に関する判定結果に応じて、複数の無人艇に対する動作指令の指令内容を決定し、動作指令を行う機能部である。動作マネジメント部2400は、全体動作決定部2410、動作割当決定部2420と、追跡動作決定部2430と、追跡振切対応アクション決定部2440と、包囲動作決定部2450、先回り動作決定部2460、動作指令確定部2470を備える。
全体動作決定部2410は、複数の無人艇1000で構成される一つまたは複数の小隊1010の全体動作指令を決定する機能部である。以下、全体動作指令を判定する方法について図１６を用いて説明する。
図１６は、全体動作決定部2410により決定される全体動作指令の状態を示す状態遷移図である。図１６に示す通り、全体動作決定部2410により判定される全体動作指令は、追跡を実行させる「追跡」、複数の無人艇により引継ぎを実行しながら対象物の追跡を行う「引継ぎ追跡」、対象物の移動先へ無人艇を先回りさせる「先回り」、複数の無人艇により対象物を包囲する「包囲」、追跡を断念する「追跡断念」、引継ぎ動作を外部のシステムに要請する「引継ぎ外部要請」、対象物の位置捕捉をロストする直前アクションを実行する「ロスト直前アクション」、追跡を終了する「追跡終了」の動作指令を含む。なお、先回りと包囲の動作指令は、一部の無人艇に対象物の追跡を行わせるものであっても良い。
全体動作決定部2410は、対象物分析判定部2200により判定された対象物に関する判定内容に応じて、図１６に示した複数の動作指令の候補から全体動作指令を決定することができる。
例えば、対象物分析判定部2200により判定された対象物の種別が所定種別（不法侵入船や密漁船など包囲すべき船舶種別）に該当する場合、または対象物の現在の移動速度が所定値以下である場合、または種別判定部2210により判定された対象物の警戒レベルが相対的に低い場合に、全体動作決定部2410は、対象物が複数の無人艇の隊形の内側に入るように無人艇を移動させる「包囲」を全体動作指令として決定することができる。
また、種別判定部2210により判定された対象物の警戒レベルに応じて全体動作を決定する方法の一例として、種別判定部2210により判定された対象物の警戒レベルが相対的に高い場合には「追跡」を全体動作として決定し、警戒レベルが低下して相対的に低い警戒レベルに変化した場合には、全体動作を「追跡」から「包囲」のみに変更させても良い。また、他の例として、警戒レベルが相対的に低いレベルに低下した場合に、全体動作を「先回り」に変更させて、対象物の移動予測経路の前方位置に無人艇を先回りさせても良い。
また、種別判定部2210により判定された対象物の警戒レベルに応じて全体動作を決定する方法の他一例として、種別判定部2210により判定された対象物の警戒レベルに応じて、小隊内の無人艇1000の隊形と位置取りを切り替えても良い。
また、動作マネジメント部2400は、上述したように、対象物分析判定部2200による対象物に関する判定結果に限らず、システム状態判定部2300による判定結果、つまり、無人艇1000の現在若しくは将来の状態または無人艇1000と対象物（不審船7000）の現在若しくは将来の相対的な動作状態に応じて、複数の無人艇に対する動作指令の指令内容を決定し、動作指令を行うことができる。
また、動作マネジメント部2400は、対象物分析判定部2200による対象物に関する判定結果と、システム状態判定部2300による判定結果の両方に応じて、複数の無人艇に対する動作指令の指令内容を決定し、動作指令を行うこともできる。
動作割当決定部2420は、複数の無人艇1000の各々に対する動作役割の割当てを決定する機能部である。動作割当決定部2420により決定された動作役割の割当指令は、後述する動作指令部2600により無人艇1000に出力される。
動作割当決定部2420により複数の無人艇に対して割当てられる動作役割には、対象物に対する追跡動作の役割、対象物に対する追跡の引継ぎ動作の役割、対象物の移動先への先回り動作の役割、対象物に対する包囲動作の役割、複数の無人艇の間の通信中継を行う役割、計測データの蓄積を行う役割、計測データの分析処理を行う役割の少なくともいずれかが含まれる。
ここで、動作割当決定部2420は、例えば、種別判定部2210により判定された対象物の種別、または警戒レベルに応じて、追跡、追跡引継ぎ、包囲、先回りに各動作に割り当てる無人艇の機体数を決定しても良い。または、種別判定部2210により判定された対象物の種別、または警戒レベルに応じて、複数の小隊1010で構成される中隊内における複数小隊の隊形を変形させても良い。つまり、警戒レベルが相対的に高い対象物に対しては、より多くの無人艇に上記動作役割を割り当てて、逆に、警戒レベルが相対的に低い対象物に対しては、より少ない無人艇に上記動作役割を割り当てることで、警戒度に応じて、無人艇の活動量をコントロールでき、エネルギーや機体をより警戒度の高い役割に割り当てることができる。
追跡動作決定部2430は、全体動作決定部2410により全体動作指令が「追跡」に決定された場合に、動作割当決定部2420により追跡動作を割り当てられた無人艇1000の詳細動作を指示する動作指令を決定する機能を有する。
追跡動作決定部2430は、追跡状態判定部2330により判定される追跡状態が、振切兆候状態、または振切発生状態、または位置捕捉ロスト状態に該当すると判定された場合であって、動作割当決定部2420により追跡を実行する無人艇1000とは異なる他の無人艇1000に追跡の引継ぎ動作の役割を割り当てると判定した場合に、追跡の引継ぎ動作が割り当てられた無人艇1000を振切予測位置へ移動させる動作指令、無人艇1000を振切予測位置へ振切予測時刻までに移動させる動作指令、の少なくともいずれかを決定する。
追跡動作決定部2430は、全体動作決定部2410により全体動作指令が「追跡」に決定された場合に、複数の無人艇1000による追跡隊形に関する動作指令を決定する機能を有していても良い。以下、追跡隊形に関する動作指令を判定する方法について図１７を用いて説明する。
図１７は、追跡動作決定部2430により決定される追跡隊形指令の状態を示す状態遷移図である。図１７に示す通り、追跡動作決定部2430により判定される追跡隊形指令は、対象物の進行方向の後方から追跡する「単純追跡配置」、対象物の進行方向に対して左右の２方向から追跡する「左右追跡配置」、対象物の進行方向に対して左右及び後方の３方向から追跡する「左右後方追跡配置」、対象物の進行方向に対して前後左右の４方向から追跡する「左右前後追跡配置」、対象物の進行方向の前方から追跡する「予測進路前方進路妨害追跡」、追跡を断念する「追跡断念」、追跡を終了する「追跡終了」の動作指令を含む。
例えば、追跡動作決定部2430は、種別判定部2210により判定された対象物の種別、または警戒レベルに応じて、追跡隊形指令を決定することができる。例えば、警戒レベルが相対的に高い対象物に対しては、より多くの無人艇が追跡を行う「左右前後追跡配置」とすることができ、逆に、警戒レベルが相対的に低い対象物に対しては、少ない無人艇で追跡を行う「単純追跡配置」とすることができる。また、追跡動作決定部2430は、航行パターン判定部2250や行動ステータス判定部2260で判定された対象物の状態に応じて、追跡隊形指令を決定することができ、判定された対象物の状態が変化した場合には変化後の対象物の状態に応じて追跡隊形指令を変更することができる。
追跡動作決定部2430は、全体動作決定部2410により全体動作指令が「追跡」に決定された場合に、複数の無人艇1000同士や対象物との相対距離制御に関する動作指令を決定する機能を有していても良い。以下、相対距離制御に関する動作指令を判定する方法について図１８を用いて説明する。
図１８は、追跡動作決定部2430により決定される相対距離制御指令の状態を示す状態遷移図である。図１８に示す通り、追跡動作決定部2430により決定される相対距離制御指令は、対象物に対する追跡動作を行う複数の無人艇1000同士の衝突防止動作、追跡中の無人艇と対象物の衝突防止動作、追跡中の無人艇と対象物の距離を短くする動作、追跡中の無人艇と対象物の距離を長くする動作、追跡、追跡終了の動作指令を含む。
また、追跡動作決定部2430は、航行パターン判定部2250や行動ステータス判定部2260で判定された対象物の状態に応じて、相対距離制御指令を決定することができ、更に、判定された対象物の状態が変化した場合には変化後の対象物の状態に応じて相対距離制御指令を変更することができる。
ここで、他の無人艇1000の間の相対距離が接近しすぎて衝突する可能性がある場合には高い優先度で相対距離を大きくして衝突回避させる位置制御が必要なため、無人艇1000同士の衝突防止動作の動作指令状態に遷移する。また、対象物と無人艇1000の間の相対距離が接近しすぎて衝突する可能性がある場合には高い優先度で相対距離を大きくして衝突回避させる位置制御が必要なため、対象物の衝突防止動作の動作指令状態に遷移する。なお、図１８に示す相対距離制御は、小隊1010内で互いに通信する無人艇1000間の相対距離が通信可能距離を超えない範囲内で制御される。そのため、追跡を行う無人艇1000と通信を行う他の無人艇1000との相対距離が広がり、通信可能距離の上限に近づいた場合には、相対距離制御のステータスを追跡終了に遷移させ、通信可能距離の範囲内に維持するように無人艇1000の位置を制御する。
追跡振切対応アクション決定部2440は、無人艇1000による追跡が振り切られる直前に行う振切直前アクションを決定する機能を有する。追跡振切対応アクション決定部2440は、例えば、対象物に対して塗料を噴射又は投げつけて対象物に塗料を付着させる塗料付着、または対象物に対して発信機などを噴射又は投げつけて対象物に発信機等を付着させる発信機付着を振切直前アクションとして決定することができる。また、追跡振切対応アクション決定部2440は、例えば、追跡状態判定部2330により判定した追跡状態が振切兆候状態である場合に、上記した振切直前アクションを実行すると決定することができる。
また、追跡状態判定部2330により判定される追跡状態が、振切兆候状態、または振切発生状態、または位置捕捉ロスト状態に該当すると判定された場合に、追跡振切対応アクション決定部2440は、追跡を実行する無人艇1000とは異なる他の無人艇1000に追跡の引継ぎ動作の役割を割り当てるか否かを決定することができる。
また、追跡を実行する無人艇1000とは異なる他の無人艇1000に追跡の引継ぎ動作の役割を割り当てると判定した場合に、追跡振切対応アクション決定部2440は、対象物の追跡の引継ぎ動作の役割を割り当てる無人艇の選定を行うことができる。
また、追跡状態判定部2330により判定される追跡状態が、振切発生状態、または位置捕捉ロスト状態に該当する場合に、追跡振切対応アクション決定部2440は、振切発生状態または位置捕捉ロスト状態となった無人艇1000、または通信中継、計測データの蓄積、計測データの分析処理等の役割が完了した無人艇1000に対して、対象物の追跡の引継ぎ動作の役割、対象物の移動先への先回り動作の役割、対象物に対する包囲動作の役割、複数の無人艇の間の通信中継を行う役割、計測データの蓄積を行う役割、計測データの分析処理を行う役割、の少なくともいずれかを含む動作役割の最適割り当てを行うことができる。
また、追跡振切対応アクション決定部2440は、一例として、追跡状態判定部2330により無人艇1000による対象物の位置捕捉がロストした捕捉ロストを判定した場合、または捕捉ロスト予測部2320により捕捉ロストが将来発生すると判定した場合に、追跡状態判定部2330または捕捉ロスト予測部2320により判定した、現在の捕捉ロストの発生情報、将来の捕捉ロストの発生予測情報、ロスト予測位置、ロスト予測時刻、対象物に関する情報の少なくともいずれかを含む情報を、情報通信部2700を介して、協調システム5000や外部システム6000、またはその他の外部のシステムへ送信出力することを決定する。
包囲動作決定部2450は、全体動作決定部2410により「包囲」の動作指令を決定した場合に、対象物が複数の無人艇1000の隊形の内側に入るように無人艇1000を移動させる制御動作の内容を決定する機能部である。包囲動作決定部2450は、例えば、動作割当決定部2420により包囲の動作役割を割り当てられた無人艇1000に対する包囲のための移動目標位置を算出し、当該位置への包囲移動指令を決定する。また、当該包囲移動指令には移動目標時刻が含まれていても良い。
包囲動作決定部2450は、例えば、複数の無人艇1000の隊形を変更せずに、対象物の位置が複数の無人艇1000が展開するエリアの内側に入るように、もしくは無人艇1000が展開するエリアの中央位置に近づくように、複数の無人艇1000で構成される小隊1010全体を移動させる包囲動作指令を決定することができる。
また、他の例として、包囲動作決定部2450は、例えば、複数の無人艇1000により対象物を囲うように隊形を変更することで対象物が複数の無人艇1000の隊形の内側に入るように無人艇1000を移動させる包囲動作指令を決定することができる。包囲動作決定部2450による小隊1010の制御の具体例は後述する。
先回り動作決定部2460は、全体動作決定部2410により、対象物の移動先へ無人艇を先回りさせる「先回り」の動作指定が決定された場合に、小隊1010を構成する複数の無人艇1000の少なくとも一部に対して、対象物の移動先と予測される位置またはその周辺エリアを先回り目標位置として算出し、更には先回り目標位置までの移動する目標時刻を算出し、これらの目標位置と目標時刻を含む動作指令を決定する。
先回り動作指令の移動目標となる先回りエリアの決定方法として、例えば、先回り動作決定部2460は、対象物分析判定部2200により判定された、対象物の過去の移動軌跡、対象物の現在の進行方向、対象物の現在の機首方向、対象物の将来の予測経路、対象物の将来時刻における予測位置に基づいて、対象物の過去の移動軌跡の延長線上若しくは当該延長線上の周辺エリア、対象物の現在の進行方向の前方若しくはその周辺エリア、対象物の現在の機首方向の前方若しくはその周辺エリア、対象物の将来の予測経路上若しくは前記予測経路上の周辺エリア、対象物の将来時刻における予測位置若しくは前記予測位置の周辺エリアの少なくともいずれかの位置又はエリアを、先回りを行う目標位置またはエリアとして決定することができる。
なお、先回り動作決定部2460は、例えば、追跡状態判定部2330により判定した追跡状態が、振切兆候状態または振切発生状態である場合に、上記した方法により先回りを行う目標位置またはエリアを決定する。
動作指令確定部2470は、上述した動作マネジメント部2400の各決定部により生成された動作指令候補の情報と、後述するユーザインターフェース部2500から取得するユーザ入力情報に基づいて、動作指令を確定する機能部である。または、上述した動作マネジメント部2400の各決定部により生成された動作指令候補の情報と、外部ユーザ入力情報取得部2414により取得した協調システム5000から受付けた外部ユーザ入力情報に基づいて、動作指令を確定する機能部である。
例えば、動作指令確定部2470は、ユーザ入力情報または外部ユーザ入力情報の入力が無い場合には、動作マネジメント部2400の各決定部により生成された動作指令候補を動作指令として確定し、ユーザ入力情報または外部ユーザ入力情報の入力がある場合には、動作マネジメント部2400の各決定部により生成された動作指令候補と、ユーザ入力情報または外部ユーザ入力情報の両方に基づいて動作指令を確定、もしくはユーザ入力情報または外部ユーザ入力情報のみに基づいて動作指令を確定することができる。
（Ａ－１－５－５．ユーザインターフェース部2500）
ユーザインターフェース部2500は、動作マネジメント部2400により決定された各動作指令、対象物分析判定部2200により判定された対象物に関する各情報、システム状態判定部2300により判定された各情報を表示出力し、ユーザから表示した動作情報や他情報に対するユーザ入力情報を受け付ける機能部である。ユーザインターフェース部2500は、表示部2510と、ユーザ入力受付部2520を備える。
表示部2510は、動作マネジメント部2400により決定された各動作指令、対象物分析判定部2200により判定された対象物に関する各情報、システム状態判定部2300により判定された各情報を表示出力する機能部である。
また、表示部2510には、例えば、対象物分析判定部2200により判定された対象物の種別、移動性能、過去の移動経路、現在位置、将来時刻における予測位置（沿岸への上陸位置と時刻情報を含んでいても良い）、およびその他の対象物に関する各種情報が表示されても良い。また、表示部2510には、無人艇状態判定部2310により判定された無人艇の過去の移動経路、現在位置、将来時刻における予測位置、更には、動作マネジメント部2400で決定された、無人艇毎に割り当てられた動作役割（追跡、引継ぎ追跡、先回り、包囲など）、引継ぎ予定位置、引継ぎ予定時刻などが表示されても良い。
また、後述する情報通信部2700により、捕捉ロストに関する情報や対象物に関する情報を協調システム5000や外部システム6000、またはその他の外部のシステムへ送信する場合に、外部の送信先の連絡先、連絡手段、所在地などの情報を表示部2510へ表示しても良い。
また、対象物分析判定部2200の進路予測判定部2240により対象物の予測進路として複数の進路候補を判定した場合に、当該予測進路毎の確率も含めて海図上に表示しても良い。なお、ユーザは後述するユーザ入力受付部2520を介して、複数の進路候補から１つの進路候補を選択入力することができる。
ユーザ入力受付部2520は、表示部2510により表示された各情報、特に動作指令の候補に対するユーザ入力を受け付ける機能部である。ユーザ入力情報には、複数の動作指令の候補から任意の動作指令を選択する選択入力、動作指令の候補を承認する承認入力、動作指令候補の一部を修正する修正要望入力、または動作指令候補とは異なる介入動作の実行を指示する介入動作指令入力を含むことができる。また、上記したユーザ入力情報の受付は、表示部2510の表示画面に設けられた操作ボタンを介して受付を行うこともできる。
また、ユーザ入力受付部2520は、無人艇1000により取得された計測データの表示要求を受け付ける機能を有していても良い。その場合、計測データの優先表示要望として、早期に表示可能な計測データを優先して表示する時間優先表示、詳細な計測データを優先して表示する詳細画像優先表示、ユーザによる指定エリアの計測データを優先して表示するエリア指定優先表示などの優先的に表示を行う優先要望を受け付ける機能を設けることができる。また、上記した計測データの表示要求を受け付けた場合に、当該計測データを表示可能な表示予測時間を表示部2510に表示しても良い。また、上記した計測データの優先表示要望を受け付けた場合には、指定された優先表示に応じた計測データの表示予測時間を表示部2510に表示しても良い。
また、ユーザ入力受付部2520は、表示部2510に計測データを表示させる際に、最新の計測データの表示、または指定した過去の時刻に計測した過去の計測データの表示を含む表示モードをユーザから受け付けることができる。また、無人艇1000が最新の計測データを取得した場合に、表示部2510などにより最新の計測データが更新されたことをユーザに通知しても良い。
（Ａ－１－５－６．動作指令部2600）
動作指令部2600は、前記した動作指令確定部2470により確定した動作指令を、通信衛星3000や飛行体や地上基地局4000を介して、無人艇1000に送信出力する機能部である。
（Ａ－１－５－７．情報通信部2700）
情報通信部2700は、対象物分析判定部2200による対象物に関する判定結果、システム状態判定部2300による判定結果、または動作マネジメント部2400により生成された動作指令の各情報を協調システム5000や外部システム6000、またはその他の外部のシステムへ出力する機能部である。また、報通信部2700は、追跡振切対応アクション決定部2440の決定した指令に応じて、追跡状態判定部2330または捕捉ロスト予測部2320により判定した、現在の捕捉ロストの発生情報、将来の捕捉ロストの発生予測情報、ロスト予測位置、ロスト予測時刻、対象物に関する情報の少なくともいずれかを含む情報を、協調システム5000や外部システム6000、またはその他の外部のシステムへ送信出力することができる。
ここまで図６，７，９を用いて説明した無人艇1000と統括制御システム2000に実装される各機能は、あくまでも実施形態の一つであり、本発明はこの実装例に限定されない。つまり、図６及び７に示す無人艇1000に実装される機能の一部（主に判定部1500の機能）は、統括制御システム2000に実装することが可能である。また他方で、図９に示す統括制御システム2000に実装される機能の一部（主に、情報インポート部2100、対象物分析判定部2200、システム状態判定部2300、動作マネジメント部2400、動作指令部2600の少なくともいずれか）は、無人艇1000に実装することも可能である。
（Ａ－１－６．ハードウェア構成）
　図１９は、統括制御システム2000のハードウェア構成図である。ここで、本発明における統括制御システム2000は、サーバ装置やPCなどの情報処理装置である。図示するように、統括制御システム2000は、入力装置100と、出力装置200と、処理装置300と、主記憶装置400と、補助記憶装置500と、通信装置600と、これらの各装置を電気的に接続するバス700と、を有する。
入力装置100は、ユーザインターフェース部2500のユーザ入力受付部2520を構成することができ、ユーザが統括制御システム2000に情報や指示を入力するための装置である。具体的には、入力装置100は、例えばタッチパネル、キーボード、マウスあるいはマイクロフォンのような音声入力装置である。
　出力装置200は、統括制御システム2000により生成された各種情報を出力する装置であり、ユーザインターフェース部2500の表示部2510を構成することができる。具体的には、出力装置200は、アイウェア、AR、VRのディスプレイ装置などで表示部2510を構成でき、またプリンタあるいはスピーカであっても良い。
　処理装置300は、例えば演算処理を行う装置である。具体的には、処理装置300は、例えば、ＣＰＵ、マイクロプロセッサ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、あるいはその他の演算できる半導体デバイス等である。
　主記憶装置400は、読み出した各種情報を一時的に格納するＲＡＭや処理装置300で実行されるプログラムやアプリケーションプログラムおよびその他の様々な情報等を格納するＲＯＭといったメモリ装置である。補助記憶装置500は、デジタル情報を記憶可能なＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）あるいはフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置である。
　通信装置600は、外部との間で無線あるいは有線による情報通信を行う装置であり、前述した情報通信部2700を構成することができる。
（Ａ－１－７．制御システム１の制御フロー）
次に、制御システム１全体の制御フローを説明する。図２０は、制御システム１の処理フローを示すフローチャート図である。
まず、情報インポート部2100により外部システム6000から情報を取得する（ステップ１０１）。
次いで、無人艇1000の判定部1500により対象物の検出処理を行う（ステップ１０２）。
次いで、対象物分析判定部2200により対象物の検出情報や計測データに基づいて対象物の分析を行い、対象物の種別、動作状態、動的性能の少なくともいずれかを判定する（ステップ１０３）。本ステップの詳細は後述する。
次いで、システム状態判定部2300により無人艇1000の現在若しくは将来の状態、または無人艇1000と対象物（不審船7000）の現在若しくは将来の相対的な動作状態を判定する（ステップ１０４）。本ステップの詳細は後述する。
次いで、動作マネジメント部2400により複数の無人艇に対する動作指令の指令内容を決定する（ステップ１０５）。本ステップの詳細は後述する。
次いで、ユーザインターフェース部2500により動作指令の候補情報等を表示し、ユーザから表示した動作情報や他情報に対するユーザ入力情報を受け付ける（ステップ１０６）。
次いで、動作指令部2600により動作指令を無人艇1000に送信して、無人艇1000による動作を実行する（ステップ１０７）。
（Ａ－１－８．制御システム１内の制御シーケンス）
次に、制御システム１内の各システム間の制御シーケンスを説明する。図２１は、制御システム１内のシステム間の信号のやり取りを示すシーケンス図である。
まず、外部システム6000からAIS情報や衛星関連情報が統括制御システム2000に送信される。
次いで、無人艇1000を構成する子機1002から親機1001に対して、計測データが送信され、親機1001の初期検出部1511により対象物を検出した場合には、親機1001から子機1002へ詳細計測指令が送信される。子機1002は、詳細計測指令に従って詳細計測を行い、詳細計測データを親機1001へ送信する。
次いで、親機1001の対象物該否判定部1514において、検出した対象物が監視すべき対象物に該当すると判定した場合に、子機1002で計測した計測データと、親機1001の判定部1500で判定した詳細検出結果の情報を統括制御システム2000に送信する。
次いで、統括制御システム2000において対象物の分析判定、システム状態の判定、無人艇の動作指令の候補を生成し、協調システム5000に対して判定情報と動作指令を送信する。
次いで、統括制御システム2000は、協調システム5000から外部ユーザ入力情報を受け付けて、外部ユーザ入力情報と統括制御システム2000内で生成した動作指令に基づいて、動作指令を確定し、確定した動作指令（追跡指令など）を親機1001に送信する。
次いで、動作指令を受信した親機1001は、動作指令に含まれる自機に対する指令動作を実行すると共に、同じ小隊1010内の他の子機1002に動作指令（追跡指令など）を送信する。
次いで、子機1002は、動作指令（追跡指令など）に含まれる自機に対する指令動作を実行する。更に、自機が対象物の追跡を行う場合には、追跡の過程で取得した計測データを親機1001に送信する。
親機1001は、子機1002から受信した計測データに基づいて、対象物の検出分析を行い、計測データと検出分析結果を統括制御システム2000に送信する。
統括制御システム2000は、親機1001から受信した計測データと検出分析結果に基づいて、対象物の分析判定、システム状態の判定、無人艇の動作指令の候補を生成し、協調システム5000に対して判定情報と動作指令を送信する。
次いで、統括制御システム2000は、協調システム5000から外部ユーザ入力情報を受け付けて、外部ユーザ入力情報と統括制御システム2000内で生成した動作指令に基づいて、動作指令を確定し、確定した動作指令（振切後動作など）を親機1001に送信する。
次いで、動作指令を受信した親機1001は、動作指令に含まれる自機に対する指令動作を実行すると共に、同じ小隊1010内の他の子機1002に動作指令（振切後動作など）を送信する。
（Ａ－１－９．対象物の分析処理）
次に、図２２を用いて、対象物の分析判定処理について説明する。図２２は、対象物分析判定部2200により実行される対象物の分析判定処理の処理フローを示すフローチャート図である。図２２は、特に図２０に示したステップ１０３の詳細処理フローを示している。
まず、種別判定部2210により対象物の種別を判定する（ステップ２０１）。本ステップでは、例えば、貨物船、定期運航船、旅客船、漁船、プレジャーボート、ヨット、ボート、水上スクーター、ダイバー、海中生物（クジラ、イルカ、魚群など）などを含む種別を判定する。
次いで、動作状態判定部2220により対象物の動的状態を判定する（ステップ２０２）。本ステップでは、例えば、対象物の過去の移動軌跡、現在の進行方向、現在の機首方向、現在の移動速度、現在の加速度、現在の減速度、現在の位置座標、旋回半径、回頭速度の少なくともいずれかを判定する。
次いで、性能判定部2230により対象物の移動性能を判定する（ステップ２０３）。本ステップでは、例えば、例えば、対象物が不審船などである場合には、最高移動速度、最小旋回半径、最高回頭速度、最高加速度、最高減速度、移動可能距離の少なくともいずれかを判定する。
次いで、進路予測判定部2240により対象物の将来進路を予測判定する（ステップ２０４）。本ステップでは、例えば、対象物の将来の予測経路、将来時刻における予測位置、将来時刻における予測速度、将来時刻における予測進行方向の少なくともいずれかを判定する。
次いで、航行パターン判定部2250により対象物の航行パターンを判定する（ステップ２０５）。本ステップでは、例えば、対象物の航行パターンとして、例えば、図１０に示すような不審船の速度及び加減速のパターンに関するステータス、図１１に示すような不審船の航行進路に関するステータス、または図１２に示すような不審船の追跡かく乱航行に関するステータスなどを判定する。
次いで、行動ステータス判定部2260により対象物の逃走行動状態を判定する（ステップ２０６）。本ステップでは、例えば、図１３に示すような対象物の逃走行動ステータスを判定する。
（Ａ－１－１０．自システムの動作状態判定）
次に、図２３を用いて、無人艇1000の現在若しくは将来の状態、または無人艇1000と対象物（不審船7000）の現在若しくは将来の相対的な動作状態の判定処理について説明する。図２３は、システム状態判定部2300により実行される無人艇1000の状態または相対的な動作状態の判定処理フローを示すフローチャート図である。図２３は、特に図２０に示したステップ１０４の詳細処理フローを示している。
まず、無人艇状態判定部2310により無人艇1000の状態を判定する（ステップ３０１）。本ステップでは、例えば、複数の無人艇の位置、機体数、移動方向、移動速度、移動可能距離、エネルギー残量、無人艇の活動エリアの波や風や潮流などの外部環境下における無人艇の移動速度または移動可能距離を含む移動能力の推定値の少なくともいずれかを判定する。
次いで、捕捉ロスト予測部2320により将来発生する対象物の位置捕捉ロストに関する状態を判定する（ステップ３０２）。本ステップでは、例えば、対象物の位置捕捉をロストする捕捉ロストが将来発生するか否か、無人艇1000による対象物の位置捕捉が可能なエリア、捕捉ロストが予測されるロスト予測位置、無人艇による位置捕捉が可能な時間、捕捉ロストが予測されるロスト予測時刻の少なくともいずれかを予測する。
次いで、追跡状態判定部2330により追跡を行う無人艇1000の相対的な動作状態である追跡状態を判定する（ステップ３０３）。本ステップでは、例えば、図１４に示すような追跡状態を判定する。
次いで、進路予測状態判定部2340により判定される対象物の将来の予測進路等の予測状態を判定する（ステップ３０４）。本ステップでは、例えば、図１５に示すような進路予測状態を判定する。
（Ａ－１－１１．動作指令の決定処理）
次に、図２４を用いて、複数の無人艇1000に対する動作指令の決定処理について説明する。図２４は、動作マネジメント部2400により決定される無人艇1000に対する動作指令を決定する処理フローを示すフローチャート図である。図２４は、特に図２０に示したステップ１０５の詳細処理フローを示している。
まず、全体動作決定部2410により複数の無人艇1000で構成される一つ又は複数の小隊1010に対する全体上位の動作指令を決定する（ステップ４０１）。
次いで、ステップ４０１で決定した動作指令が追跡断念であるか否かに応じて遷移する処理ステップを判定する（ステップ４０２）。本ステップでは、決定した動作指令が追跡断念の場合には処理をステップ４０３に遷移させ、他方、決定した動作指令が追跡断念ではない場合には処理をステップ４０４に遷移させる。
次いで、全体上位の動作指令が追跡断念の場合には、追跡振切直前アクション決定部により捕捉ロスト直前アクションを動作指令として決定する（ステップ４０３）。本ステップでは、対象物に対して塗料を噴射又は投げつけて対象物に塗料を付着させる塗料付着、または対象物に対して発信機などを噴射又は投げつけて対象物に発信機等を付着させる発信機付着を振切直前アクションとして決定する。
また、ステップ４０３では、追跡振切直前アクションに替えて、またはこれに加えて、情報通信部2700により、現在の捕捉ロストの発生情報、将来の捕捉ロストの発生予測情報、ロスト予測位置、ロスト予測時刻、対象物に関する情報の少なくともいずれかを含む情報を、協調システム5000、外部システム6000、またはその他の外部のシステムへ出力する動作を実行しても良い。
次いで、全体上位の動作指令が追跡断念ではない場合には、全体上位の動作指令が追跡または引継ぎ追跡であるか否かに応じて遷移する処理ステップを判定する（ステップ４０４）。本ステップにおいて、全体上位の動作指令が追跡または引継ぎ追跡である場合には、処理をステップ４０５に遷移させ、他方、全体上位の動作指令が追跡または引継ぎ追跡ではない場合には、処理をステップ４１１に遷移させる。
次いで、全体上位の動作指令が追跡または引継ぎ追跡である場合には、動作割当決定部2420により追跡動作のリード役、サブ役の役割を割り当てる無人艇1000を決定する（ステップ４０５）。ここで、追跡動作のサブ役とは、追跡動作を行うリード役の無人艇1000に追従することで対象物の追跡を行う役割を意味する。
次いで、動作割当決定部2420により、追跡以外の役割を割り当てる無人艇1000を決定する（ステップ４０６）。
次いで、追跡動作決定部2430により、追跡の役割を割り当てた無人艇1000に対する詳細動作を決定する（ステップ４０７）。
次いで、追跡動作決定部2430により、複数の無人艇1000による追跡隊形を決定する（ステップ４０８）。本ステップでは、例えば、図１７に示すような追跡隊形指令ステータスを決定する。
次いで、追跡動作決定部2430により、複数の無人艇1000同士や対象物との相対距離制御に関する動作指令を決定する（ステップ４０９）。本ステップでは、例えば、図１８に示すような相対距離制御指令ステータスを決定する。
次いで、追跡振切対応アクション決定部2440により、振切兆候状態、振切発生状態または位置捕捉ロスト状態となった無人艇1000等に対する対応動作を決定する（ステップ４１０）。本ステップの詳細は後述する。
次いで、全体上位の動作指令が追跡または引継ぎ追跡ではない場合には、全体上位の動作指令が（１）包囲もしくは（２）先回りかに応じて遷移する処理ステップを判定する（ステップ４１１）。本ステップでは、全体上位の動作指令が（１）包囲である場合に処理をステップ４１２に遷移させ、他方、全体上位の動作指令が（２）先回りである場合に処理をステップ４１５に遷移させる。
次いで、全体上位の動作指令が（１）包囲である場合に、動作割当決定部2420により、包囲の動作を実行する役割を割り当てる無人艇1000を決定する（ステップ４１２）。
次いで、動作割当決定部2420により、包囲以外の役割を割り当てる無人艇1000を決定する（ステップ４１３）。
次いで、包囲動作決定部2450により、包囲の動作を実行する無人艇1000の詳細動作を決定する（ステップ４１４）。
次いで、全体上位の動作指令が（２）先回りである場合に、動作割当決定部2420により、先回りの動作を実行する役割を割り当てる無人艇1000を決定する（ステップ４１５）。
次いで、動作割当決定部2420により、先回り以外の役割を割り当てる無人艇1000を決定する（ステップ４１６）。
次いで、先回り動作決定部2460により、先回りの動作を実行する無人艇1000の詳細動作を決定する（ステップ４１７）。
（Ａ－１－１２．動作指令の決定処理）
次に、図２５を用いて、振切兆候状態、振切発生状態または位置捕捉ロスト状態となった無人艇1000に対する動作指令の決定処理について説明する。図２５は、追跡振切対応アクション決定部2440により実行される振切り時等における無人艇1000の動作指令を決定する処理フローを示すフローチャート図である。図２５は、特に図２４に示したステップ４１０の詳細処理フローを示している。図２５では、追跡引継ぎと先回りと外部への引継ぎ要請の各動作を選択する一例を示しているが、これ以外の方法で各動作の選択判定を行っても良い。
まず、振切兆候状態を判定したか否かに応じて遷移する処理ステップを判定する（ステップ５０１）。本ステップでは、振切兆候状態を判定した場合には処理をステップ５０２に遷移させ、他方、振切兆候状態を判定していない場合には本フローチャートの処理を終了する。
次いで、ステップ５０１において振切兆候状態を判定した場合には、無人艇1000による追跡が振り切られる直前に行う振切直前アクションを決定する（ステップ５０２）。
次いで、振り切られた対象物の追跡を引継ぎが可能な他の無人艇1000が存在するか否かの判定結果に応じて遷移する処理ステップを判定する（ステップ５０３）。本ステップでは、引継ぎが可能な他の無人艇1000が存在する場合には処理をステップ５０４に遷移させ、他方、引継ぎが可能な他の無人艇1000が存在しない場合には、処理ステップ５０５に遷移させる。
次いで、ステップ５０３で、引継ぎが可能な他の無人艇1000が存在すると判定した場合には、引継ぎを行う無人艇1000の選定と、引継ぎを実行する位置、引継ぎを実行する時刻をそれぞれ決定する（ステップ５０４）。本ステップの実行後、処理はステップ５０７に遷移する。
次いで、ステップ５０３で、引継ぎが可能な他の無人艇1000が存在しないと判定した場合には、振り切られた対象物に対して先回り可能な他の無人艇1000が存在するか否かの判定結果に応じて遷移する処理ステップを判定する（ステップ５０５）。本ステップでは、先回り可能な他の無人艇1000が存在する場合には、処理をステップ５０６に遷移させ、他方、先回り可能な他の無人艇1000が存在しない場合に、処理をステップ５０８に遷移させる。
次いで、ステップ５０５で、先回り可能な他の無人艇1000が存在すると判定した場合には、先回りを行う無人艇1000の選定と、先回りの目標位置、先回りの目標時刻をそれぞれ決定する（ステップ５０６）。
次いで、対象物に追跡が振り切られた無人艇1000などの役割完了した無人艇1000に動作役割の再割り当てを行う（ステップ５０７）。本ステップでは、例えば、役割完了した無人艇1000に対して、対象物の追跡の引継ぎ動作の役割、対象物の移動先への先回り動作の役割、対象物に対する包囲動作の役割、複数の無人艇の間の通信中継を行う役割、計測データの蓄積を行う役割、計測データの分析処理を行う役割、の少なくともいずれかを含む動作役割の再割り当てを行うことができる。また、追跡の引継ぎ動作の役割を再割当された無人艇1000には、引継ぎ目標時刻までに引継ぎ目標位置へ移動する動作が指令される。
次いで、ステップ５０５で、先回り可能な他の無人艇1000が存在しないと判定した場合には、協調システム5000や外部システム6000、またはその他の外部のシステムへ追跡の引継ぎを要請する（ステップ５０８）。本ステップでは、現在の捕捉ロストの発生情報、将来の捕捉ロストの発生予測情報、ロスト予測位置、ロスト予測時刻、対象物に関する情報の少なくともいずれかを含む情報を、引継ぎ要請に加えて送信しても良い。
（Ａ－１－１３．小隊1010の構成）
以下、図２６及び２７を用いて、複数の無人艇1000により構成される小隊1010について説明する。図２６は、小隊1010を複数の無人艇1000の位置関係と通信接続関係を示す図である。
図２６に示す例では、小隊1010は、１台の親機1001と複数の子機1002を備えている。また、親機1001と複数の子機1002の間は、実線で示す無線通信で接続され、通信ネットワークを構成している。子機1002は、親機1001と通信接続する一次接続子機10021と、一次接続子機10021と通信接続する二次接続子機10022を有している。
なお、本発明は、子機による中継数は限定されず、三次接続子機、四次接続子機などを備えていても良い。図２６に示す一次接続子機10021は、親機1001と二次接続子機10022の間で情報の送受信を中継する機能を有することで、親機1001と複数の二次接続子機10022の間で情報の受け渡しが可能となる。
また、一次接続子機10021と通信接続される二次接続子機10022の台数は１機に限られず、複数の二次接続子機10022が一次接続子機10021と通信接続されることで、小隊1010内で複数の無人艇1000が木構造状の通信ネットワークを構成することができる。また、各無人艇1000の間で通信可能な通信可能距離には上限があるため、互いに通信接続される無人艇1000、例えば、親機1001と一次接続子機10021、及び一次接続子機10021と二次接続子機10022は、無人艇1000間の相対距離が通信可能距離（例えば、約１．５ｋｍ程度）の範囲内に維持されるように、少なくともいずれか一方の無人艇1000の位置が高い優先度で制御される。
一方で、互いに通信接続されない他の無人艇1000との間の相対距離は、上記した通信接続維持の必要が無いが、小隊の利用目的である対象物の監視や調査の目的を考慮すると、各無人艇1000は、互いに近づき過ぎず、より広いエリアに展開することが望ましいため、互いに通信接続されない各無人艇1000間の相対距離については、予め設定された定常時相対距離（例えば、約１ｋｍ）を保つように、少なくともいずれか一方の無人艇1000の位置が相対的に低い優先度で制御される。この定常時相対距離を保つ制御は、例えばBoidsアルゴリズムに基づく制御を適用することができる。
上記したように、互いに通信接続される無人艇1000同士の間の相対距離は、通信可能距離の範囲内に高い優先度で制御され、互いに通信接続されない無人艇1000同士の間の相対距離は、平常時相対距離を保つように相対的に低い優先度で制御される。そのため、無人艇1000に対象物の追跡（または包囲、先回り、引継ぎ追跡）などの動作指令を実行させる場合には、追跡などを行う無人艇1000は、互いに通信接続されない他の無人艇1000との相対距離の維持よりも、対象物の追跡等の動作を優先して位置制御を行う。他方、対象物の追跡等の動作指令を実行させる場合においても、対象物の追跡等の動作よりも、互いに通信接続される無人艇1000同士の間の相対距離の通信可能範囲内の維持を優先して位置制御を行う。
また、無人艇1000の間の相対距離が接近しすぎて衝突する可能性がある場合には高い優先度で相対距離を大きくするように位置制御を行う。そのため、無人艇1000に対象物の追跡（または包囲、先回り、引継ぎ追跡）などの動作指令を実行させる場合には、対象物の追跡などの動作指令を実行させる場合においても、対象物の追跡等の動作よりも、無人艇1000同士の衝突回避のための相対距離維持を優先して位置制御を行う。
　次に、図２７は、複数の小隊1010の配置関係を示す図である。図２７に示す例では、２つの小隊（1010a、1010b）が互いに連携して位置制御を行う例を示しており、例えば、小隊1010a内の二次接続子機10022aと、小隊1010b内の二次接続子機10022bの間の相対距離が、定常時相対距離（例えば、約１ｋｍ）を保つように制御される。また、定常時相対距離は通信可能距離よりも短い距離で設定され、更に、隣り合う無人艇（1022a、1022b）における計測センサ1110の計測範囲が重なり、計測センサにより計測できないエリアが生じない距離に設定されることが望ましい。
　例えば、各小隊内の無人艇1000の位置情報は親機1001を介して統括制御システム2000に送信され、統括制御システム2000の動作マネジメント部2400において、各無人艇1000の位置を制御する動作指令が生成されることで、各小隊内の無人艇1000の位置を適切に制御することができる。なお、他の例として、小隊1010aの親機1001aと小隊1010bの親機1001bの間で、通信衛星3000などを介して（または直接通信により）各小隊の無人艇1000の位置情報を共有し、各小隊内の親機1001において、小隊内無人艇の位置を制御する制御指令を生成することで、各小隊内の無人艇1000の位置を適切に制御することができる。
（Ａ－１－１４．追跡動作における位置制御）
　以下に、図２８乃至３１を用いて、対象物（不審船7000）を検出した時刻t1から、対象物の追跡と引継ぎ追跡を行い、追跡終了に至る時刻t8までの２つの小隊1010の時系列の動作状態を説明する。
　図２８は、複数の無人艇1000により対象物を追跡する際の時刻t1とt2における位置制御の様子を示す図である。図２８の上側図は、無人艇1000の一部により対象物（不審船7000）を検出した時刻t1における複数の無人艇1000の平面上の配置関係と通信ネットワーク構成（実線）を示している。また、図２８の下側図は、動作マネジメント部2400により、対象物（不審船7000）から距離が近い２機の無人艇1000に対して追跡動作が割り当てられ、これらの無人艇1000が追跡動作の実行を開始した様子を示している。
図２９は、複数の無人艇1000により対象物を追跡する際の時刻t3とt4における位置制御の様子を示す図である。図２９の上側図は、時刻t3における追跡動作の様子を示している。時刻t3では、１機の無人艇1000は時刻t2から追跡を継続し、他１機の無人艇1000は追跡を終了し、他の無人艇に追跡の引継ぎを行っている。図２９の下側図は、対象物（不審船7000）の追跡を実行中の時刻t4における追跡動作の様子を示している。時刻t4では、更に他の無人艇1000へ追跡の引継ぎを行った様子を示している。
図３０は、複数の無人艇1000により対象物を追跡する際の時刻t5とt6における位置制御の様子を示す図である。図３０の上側図は、時刻t5における追跡動作の様子を示している。時刻t5では、２機の無人艇が追跡を継続し、１機の無人艇が追跡の引継ぎを行った様子を示している。図３０の下側図は、時刻t6における追跡動作の様子を示している。時刻t6では、１機の無人艇が追跡を終了し、２機の無人艇で追跡を継続している様子を示している。
図３１は、複数の無人艇1000により対象物を追跡する際の時刻t7とt8における位置制御の様子を示す図である。図３１の上側図は、時刻t7における追跡動作の様子を示している。時刻t7では、２機の無人艇で追跡を継続しており、小隊1010の活動エリアの末端まで追跡を継続する。図３１の下側図は、時刻t8における追跡動作の様子を示している。時刻t8では、対象物（不審船7000）が小隊1010の活動エリアの外側に移動しているため、追跡動作を終了し、時刻t1における通常時の隊形位置に戻る動作を行う様子を示している。なお、無人艇1000から統括制御システム2000への未送信データ（計測データや対象物の検出結果）が残っている場合には、小隊による追跡動作を終了した時刻t8のタイミングで未送信データを統括制御システム2000へ送信する。
（Ａ－１－１５．追跡引継ぎの詳細制御）
図３２は、追跡の引継ぎ制御を行う際の時系列の引継ぎの様子を示す図である。図３２の上側図では、子機10022aが対象物（不審船7000）の追跡を実行している時刻t10における各無人艇1000と対象物（不審船7000）の位置関係を示している。図中の実線で示す範囲は、子機10022aと子機10022bの計測センサ1110により計測可能な監視可能範囲を示しており、図中の点線で示す範囲は、子機10022aと子機10022bにより対象物（不審船7000）を追跡することが可能と判定した追跡可能範囲を示している。
監視可能範囲は、予め把握している子機（10022a、10022b）の計測センサの計測可能距離の情報に基づいて判定することができる。また、追跡可能範囲は、対象物分析判定部2200により判定した対象物（不審船7000）の移動能力と予め把握している子機（10022a、10022b）の移動能力を比較することで判定することができる。
時刻t10において、統括制御システム2000は、対象物分析判定部2200により判定した対象物（不審船7000）の移動能力と予め把握している子機（10022a）の移動能力に基づいて振切予兆状態に該当するか否かを判定し、振切予兆状態に該当すると判定した場合には、振切予測位置と振切予測時刻を判定し、当該情報に基づいて引継ぎ可能な他の無人艇1000（子機10022b）を判定し、子機10022bに引継ぎ追跡の動作役割を割り当てる。また、統括制御システム2000は、判定した振切予測位置と振切予測時刻の情報と、追跡の動作役割を割り当てた子機10022bの位置や監視可能範囲や追跡可能範囲の情報に基づいて、引継ぎを実行する引継ぎ実行位置と時刻を判定する。
図３２の下側図では、子機10022aから子機10022bへ追跡の引継ぎを行う時刻t11における各無人艇1000と対象物（不審船7000）の位置関係を示している。時刻t11において、対象物（不審船7000）が引継ぎを実行する引継ぎ実行位置に到達したことを条件に、子機10022aから子機10022bへ追跡の引継ぎが実行される。図３２の下側図に示す時刻t11では、対象物（不審船7000）が子機10022aの監視可能範囲と追跡可能範囲内に位置し、かつ子機10022bの監視可能範囲と追跡可能範囲内に位置している状態となっている。このように、子機10022aの監視可能範囲と追跡可能範囲内であり、かつ子機10022bの監視可能範囲と追跡可能範囲内に対象物（不審船7000）が位置すること引継ぎの条件（引継ぎ実行位置と引継ぎ実行時刻）として判定することにより、対象物（不審船7000）に振り切られることなく、かつ捕捉ロストを発生することなく、追跡動作を他の無人艇1000に引き継ぐことができる。
（Ａ－１－１６．包囲動作における位置制御）
以下に、図３３乃至３６を用いて、対象物（不審船7000）を検出した時刻から対象物の包囲を実行する時刻までの２つの小隊1010の時系列の動作状態を説明する。図３３及び３４は、第一の包囲動作における時系列の動作状態を示し、図３５及び３６は、第二の包囲動作における時系列の動作状態を示している。
（Ａ－１－１６－１．第一の包囲動作）
図３３及び３４を用いて、第一の包囲動作における時系列の動作状態を説明する。図３３は、複数の無人艇1000により対象物を第一の包囲動作で包囲する際の時刻t20とt21における位置制御の様子を示す図である。
図３３の上側図は、無人艇1000の一部により対象物（不審船7000）を検出した時刻t20における複数の無人艇1000の平面上の配置関係と通信ネットワーク構成（実線）を示している。また、図３３の下側図は、動作マネジメント部2400の包囲動作決定部2450により、小隊内の一部または全部の無人艇1000に対して包囲動作が割り当てられ、更には、包囲動作の目標移動位置と目標移動時刻が指令され、これらの無人艇1000が包囲動作の実行を開始した様子を示している。
次に、図３４は、複数の無人艇1000により対象物を第一の包囲動作で包囲する際の時刻t22における位置制御の様子を示す図である。時刻t22では、複数の無人艇1000により対象物を囲うように隊形を変更し、対象物が複数の無人艇1000の隊形の内側に入るように無人艇1000を移動させている。なお、ここで言う包囲とは、対象物の全方位に無人艇を配置することのみを意図するものではなく、対象物の周囲を少なくとも部分的に、例えば１８０度以上の範囲に複数の無人艇を配置する動作を含むものとする。
（Ａ－１－１６－２．第二の包囲動作）
　図３５及び３６を用いて、第二の包囲動作における時系列の動作状態を説明する。図３５は、複数の無人艇1000により対象物を第二の包囲動作で包囲する際の時刻t30とt31における位置制御の様子を示す図である。
図３５の上側図は、無人艇1000の一部により対象物（不審船7000）を検出した時刻t30における複数の無人艇1000の平面上の配置関係と通信ネットワーク構成（実線）を示している。また、図３５の下側図は、動作マネジメント部2400の包囲動作決定部2450により、小隊内の一部または全部の無人艇1000に対して包囲動作が割り当てられ、更には、包囲動作の目標移動位置と目標移動時刻が指令され、これらの無人艇1000が包囲動作の実行を開始した様子を示している。
次に、図３６は、複数の無人艇1000により対象物を第二の包囲動作で包囲する際の時刻t32における位置制御の様子を示す図である。時刻t32では、複数の無人艇1000の隊形を変更せずに、対象物の位置が複数の無人艇1000が展開するエリアの内側、さらには無人艇1000が展開するエリアの中央位置に近づくように複数の無人艇1000で構成される小隊1010全体を移動させている。また、このように小隊1010全体を移動場合には、対象物分析判定部2200により判定された対象物の過去の移動軌跡、対象物の現在の進行方向、対象物の現在の機首方向、対象物の将来の予測経路、対象物の将来時刻における予測位置の情報に基づいて、小隊の移動方向を決定しても良い。なお、ここで言う包囲においても、対象物の全方位に無人艇を配置することのみを意図するものではなく、対象物の周囲を少なくとも部分的に、例えば１８０度以上の範囲に複数の無人艇を配置する動作を含むものとする。
（Ａ－１－１７．複数の無人艇に対する動作割当方法）
　以下に、図３７乃至４０を用いて、動作割当決定部2420により複数の無人艇に動作役割を割り当てる割当方法について説明する。
図３７は、動作割当決定部2420により複数の無人艇に動作役割を割り当てる際の時刻t40とt41の様子を示す図である。また、図３８は、動作割当決定部2420により複数の無人艇に動作役割を割り当てる際の時刻t42とt43の様子を示す図である。また、図３９は、動作割当決定部2420により複数の無人艇に動作役割を割り当てる際の時刻t44とt45の様子を示す図である。また、図４０は、動作割当決定部2420により複数の無人艇に動作役割を割り当てる際の時刻t46とt47の様子を示す図である。
　まず、図３７の上側図は、無人艇1000の一部により対象物（不審船7000）を検出した時刻t40における複数の無人艇1000の平面上の配置関係と通信ネットワーク構成（実線）を示している。
次に、図３７の下側図は、時刻t41に対象物分析判定部2200の進路予測判定部2240により予測判定された対象物（不審船7000）の今後の予測進路を示している。なお、本図では、進路予測判定部2240により予測された対象物の今後の予測進路を直線で示しているが、予測進路は必ずしも直線である必要はなく、動作状態判定部2220により判定された移動軌跡が曲線である場合や、対象物の現在の進行方向や機首の向きが変化している場合などには、曲線状の進路を予測進路として判定することができる。
　また、時刻t41においては、進路予測判定部2240による予測進路の判定に限らず、種別判定部2210による対象物の種別の判定、動作状態判定部2220による過去又は現在の動作状態の判定、進路予測判定部2240による将来の予測進路以外の移動状態の予測判定、性能判定部2230による性能判定、航行パターン判定部2250による航行パターンの判定、行動ステータス判定部2260による行動ステータスの判定が実行される。
　次に、図３８の上側図は、時刻t42に動作マネジメント部2400の動作割当決定部2420により、無人艇1000毎に動作役割の割り当てを行う様子を示している。本図に示す通り、対象物（不審船7000）から所定範囲内の点線円弧で示した追跡割当エリア10内に位置する無人艇1000には、追跡の動作役割が割り当てられる。また、対象物の予測進路の周辺に設けられる引継ぎ追跡の割当エリア20内に位置する無人艇1000には、引継ぎ追跡の動作役割が割り当てられる。また、引継ぎ追跡の割当エリア20よりも更に予測進路の前方側に設けられる先回り割当エリア30内に位置する無人艇1000には、先回りの動作役割が割り当てられる。また、先回り動作決定部2460は、先回り目標エリア40を生成し、先回りの動作役割が割り当てられた無人艇1000に対して、先回り目標エリア40を先回り動作の移動目標エリアとして指令する。また、先回り動作決定部2460は、先回り目標エリア40へ移動する先回り目標時刻を生成して、先回り目標エリア40に先回り目標時刻までに移動する移動指令を生成しても良い。
　なお、上記した追跡割当エリア10、引継ぎ追跡の割当エリア20、先回り割当エリア30のいずれのエリアにも属さず、追跡、引継ぎ追跡、先回りのいずれの動作役割を割り当てられていない無人艇1000に対しては、その他の動作役割である、複数の無人艇の間の通信中継を行う役割、計測データの蓄積を行う役割、計測データの分析処理を行う役割などが割り当てられる。図３８の上側図に示す例では、一次接続子機10021に対して、通信中継を行う役割が割り当てられ、他の無人艇には、計測データの蓄積を行う役割、計測データの分析処理を行う役割などが割り当てられる。
　次に、図３８の下側図は、時刻t43における無人艇1000の移動状態を示している。本図に示す例では、時刻t42において先回り動作役割が割り当てられた４機の無人艇1000が、移動目標エリアである先回り目標エリア40内への移動を完了した状態を示している。
次に、図３９の上側図は、時刻t44において、追跡の動作を実行中の無人艇1000により対象物（不審船7000）の進行方向の変更（急カーブ）を検出した状態を示している。この場合には、進路予測状態判定部2340による進路予測状態が「進路予測異常」であると判定され、時刻t44において先回り動作役割を実行していた無人艇1000への先回りの動作割当の指令が解除され、同様に、時刻t44において引継ぎ追跡の動作役割を実行していた無人艇1000への引継ぎ追跡の動作割当の指令が解除される。
次に、図３９の下側図は、時刻t45において、対象物分析判定部2200の進路予測判定部2240により進路変更後の対象物（不審船7000）の今後の予測進路を判定する。なお、時刻t45においても、進路予測判定部2240による予測進路の判定に限らず、種別判定部2210による対象物の種別の判定、動作状態判定部2220による過去又は現在の動作状態の判定、進路予測判定部2240による将来の予測進路以外の移動状態の予測判定、性能判定部2230による性能判定、航行パターン判定部2250による航行パターンの判定、行動ステータス判定部2260による行動ステータスの判定が実行される。
次に、図４０の上側図は、時刻t46に動作マネジメント部2400の動作割当決定部2420により、無人艇1000毎に動作役割の割り当てを行う様子を示している。本図に示す通り、対象物の予測進路の周辺に設けられる引継ぎ追跡の割当エリア20内に位置する無人艇1000には、引継ぎ追跡の動作役割が割り当てられる。また、引継ぎ追跡の割当エリア20よりも更に予測進路の前方側に設けられる先回り割当エリア30内に位置する２機の無人艇1000には、先回りの動作役割が割り当てられる。また、先回り動作決定部2460は、先回り目標エリア40を生成し、先回りの動作役割が割り当てられた無人艇1000に対して、先回り目標エリア40を先回り動作の移動目標エリアとして指令する。また、先回り動作決定部2460は、先回り目標エリア40へ移動する先回り目標時刻を生成して、先回り目標エリア40に先回り目標時刻までに移動する移動指令を生成しても良い。
次に、図４０の下側図は、時刻t47における無人艇1000の移動状態を示している。本図に示す例では、時刻t46において先回り動作役割が割り当てられた２機の無人艇1000が、移動目標エリアである先回り目標エリア40内への移動を完了し、時刻t46において引継ぎついせきが割り当てられた無人艇1000が、追跡を引き継いでいる。
（Ａ－１－１８．追跡時の相対距離制御方法）
以下に、図４１乃至４４を用いて、全体動作指令が追跡に決定された場合に、追跡動作決定部2430により複数の無人艇の相対距離を制御する方法について説明する。図４１は、追跡動作決定部2430により複数の無人艇の相対距離を制御する際の時刻t50とt51の様子を示す図である。また、図４２は、追跡動作決定部2430により複数の無人艇の相対距離を制御する際の時刻t52とt53の様子を示す図である。また、図４３は、追跡動作決定部2430により複数の無人艇の相対距離を制御する際の時刻t54とt55の様子を示す図である。また、図４４は、追跡動作決定部2430により複数の無人艇の相対距離を制御する際の時刻t56とt57の様子を示す図である。
まず、図４１の上側図は、時刻t50において複数の子機（10022a、10022b、10022c、10022d）が対象物（不審船7000）の追跡を行っている様子を示している。時刻t50においては、追跡を行う各子機が対象物から振り切られないように、追跡動作決定部2430により、追跡を行う各子機の移動速度が対象物の移動速度に応じて制御される。
　次いで、図４１の下側図は、時刻t51において追跡を行う子機（10022a、10022b、10022c、10022d）の少なくともいずれかが対象物（不審船7000）の急減速を検出した様子を示している。
　次いで、図４２の上側図は、時刻t52において、追跡を行う子機のうち、後方に位置する子機（10022a、10022c）が対象物の減速に対応して減速を行う様子を示している。更に、図４２の下側図は、時刻t53において、追跡を行う子機のうち、前方に位置する子機（10022b、10022d）が対象物の減速に対応して減速を行う様子を示している。このように、追跡を行う対象物の減速に対応して追跡を行う複数の無人艇1000を減速させる場合に、進行方向の後ろ側を航行する無人艇1000を先に減速させることにより、無人艇1000同士が接近し過ぎて、衝突することを未然に防止できる。
次いで、図４３の上側図は、時刻t54において、追跡を行う子機（10022a、10022b、10022c、10022d）の少なくともいずれかが対象物（不審船7000）の急加速を検出した様子を示している。
次いで、図４３の下側図は、時刻t55において、追跡を行う子機のうち、前方に位置する子機（10022b、10022d）が対象物の加速に対応して加速を行う様子を示している。
次いで、図４４は、時刻t56において、追跡を行う子機のうち、後方に位置する子機（10022a、10022c）が対象物の加速に対応して加速を行う様子を示している。このように、追跡を行う対象物の加速に対応して追跡を行う複数の無人艇1000を加速させる場合に、進行方向の前側を航行する無人艇1000を先に加速させることにより、無人艇1000同士が接近し過ぎて、衝突することを未然に防止できる。
上述した実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。
［Ａ－２．本実施形態の効果］
上述した実施形態により、複数の無人機を利用した海洋エリア等を移動する移動体の監視や追跡の性能を向上させることができる。一例として、監視や追跡の対象物が高速で逃走する場合、あるいは無人艇の少ないまたは配備されていない方向へ逃走する場合においても、監視や追跡を継続することができる、またはより長い時間監視や追跡を行うことができる。
１…制御システム（システム）
１００…入力装置                                      ２００…出力装置
３００…処理装置                                      ４００…主記憶装置
５００…補助記憶装置                              ６００…通信装置
７００…バス
１０００…無人艇
　１００１…親機                                          １００２…子機
　１００２１…一次接続子機                       １００２２…二次接続子機
　１００２３…三次接続子機                       １０１０…小隊
　１１００…計測部                                      １１１０…計測センサ
　１１２０…計測制御部
　１２００…自機状態判定部                       １２１０…航行状態判定部
　１２２０…内部状態判定部                       １２３０…外部状態判定部
　１３００…航行部
　１４００…通信部                                      １４１０…無人艇間通信部
　１４２０…衛星通信部                              １４３０…外部通信部
　１５００…判定部                                      
１５１０…対象物検出判定部                   １５１１…初期検出部
１５１２…詳細計測判定部                       １５１３…詳細検出部
１５１４…対象物該否判定部
　１５２０…対象物分析部                           １５２１…位置判定部
　１５２２…性能判定部                              １５２３…将来進路予測部
　１６００…記録部                                      １６１０…計測データ記録部
　１６２０…自機状態記録部                       １６３０…判定情報記録部
　１７００…他アクション実行部
２０００…統括制御システム
２１００…情報インポート部                   ２１１０…検出条件取得部
２１２０…検出情報取得部                       ２１３０…外部情報取得部
２１４０…外部ユーザ入力情報取得部
２２００…対象物分析判定部
２２１０…種別判定部                              ２２２０…動作状態判定部
２２３０…性能判定部                              ２２４０…進路予測判定部
２２５０…航行パターン判定部               ２２６０…行動ステータス判定部
２３００…システム状態判定部               ２３１０…無人艇状態判定部
２３２０…捕捉ロスト予測部                   ２３３０…追跡状態判定部
２３４０…進路予測状態判定部
２４００…動作マネジメント部               ２４１０…全体動作決定部
２４２０…動作割当決定部                       ２４３０…追跡動作決定部
２４４０…追跡振切対応アクション決定部
２４５０…包囲動作決定部                       ２４６０…先回り動作決定部
２４７０…動作指令確定部
２５００…ユーザインターフェース部
２５１０…表示部                                      ２５２０…ユーザ入力受付部
２６００…動作指令部
２７００…情報通信部
３０００…通信衛星                                      ４０００…地上基地局
５０００…協調システム                              ６０００…外部システム
７０００…不審船

Claims (28)

  1. 水面または水上を航行可能な複数の無人艇を用いて対象物の検出を行うシステムであって、
    前記複数の無人艇に搭載された計測センサにより計測データを取得する計測部と、
    前記計測データを処理して前記対象物を検出する対象物検出判定部と、
    検出された前記対象物の種別、動作状態、動的性能の少なくともいずれかを判定する対象物分析判定部と、
    前記複数の無人艇に対して動作指令を行う無人艇動作マネジメント部と、
    を備え、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物分析判定部による判定結果に応じて、前記複数の無人艇に対する前記動作指令の指令内容を決定する、制御システム。
  2. 請求項１に記載の制御システムにおいて、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記複数の無人艇の各々に対する動作役割の割当てを決定し、前記複数の無人艇に対して割当てられた前記動作役割を遂行する前記動作指令を行う、制御システム。
  3. 　請求項２に記載の制御システムにおいて、
    前記無人艇動作マネジメント部により前記複数の無人艇に対して割当てられる前記動作役割には、前記対象物に対する追跡動作の役割、前記対象物に対する追跡の引継ぎ動作の役割、前記対象物の移動先への先回り動作の役割、前記対象物に対する包囲動作の役割、前記複数の無人艇の間の通信中継を行う役割、前記計測データの蓄積を行う役割、前記計測データの分析処理を行う役割、の少なくともいずれかが含まれる、制御システム。
  4. 　請求項１に記載の制御システムにおいて、
    　前記対象物分析判定部の判定する前記対象物の動作状態または動的性能には、
    前記対象物の過去の移動軌跡、現在の進行方向、現在の機首方向、現在の移動速度、現在の加速度、現在の減速度の少なくともいずれかを含む過去又は現在の移動状態、
    または前記対象物の将来の予測進路、将来時刻における予測位置、将来時刻における予測速度、将来時刻における予測進行方向の少なくともいずれかを含む将来の予測移動状態、
    または前記対象物の最高移動速度、最高回頭速度、最高加速度、最高減速度、移動可能距離の少ないともいずれかを含む動的性能、が含まれる、制御システム。
  5. 　請求項１に記載の制御システムにおいて、
    　前記対象物分析判定部により判定された前記対象物の種別が所定種別に該当する場合、または前記対象物の現在の移動速度が所定値以下である場合に、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物が前記複数の無人艇の隊形の内側に入るように前記無人艇を移動させる包囲動作の動作指令を、前記複数の無人艇の少なくともいずれかに指令する、制御システム。
  6. 　請求項４に記載の制御システムにおいて、
    　前記無人艇動作マネジメント部により前記対象物の移動先への先回り動作の移動指令を行う場合に、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記複数の無人艇の少なくとも一部に対して、
    前記対象物分析判定部により判定された、前記対象物の過去の移動軌跡の延長線上若しくは前記延長線上の周辺エリア、前記対象物の現在の進行方向の前方若しくはその周辺エリア、前記対象物の現在の機首方向の前方若しくはその周辺エリア、前記対象物の将来の予測経路上若しくは前記予測経路上の周辺エリア、前記対象物の将来時刻における予測位置若しくは前記予測位置の周辺エリアの少なくともいずれかの位置又はエリアへ前記無人艇を移動させる前記動作指令を行う、制御システム。
  7. 　請求項１に記載の制御システムにおいて、
    　前記対象物は、水面上、水中、または上空を移動する物体を含み、
    前記対象物分析判定部は、前記対象物が停止または略停止している停止、前記対象物の定常速度範囲内の航行、前記定常速度範囲よりも高速な航行、前記定常速度範囲よりも低速な航行、加速航行、減速航行、加減速繰り返し、ジグザグ状の経路を航行するジグザグ航行、旋回を行って進路変更を行う旋回進路変更、Uターン航行、８の字状の経路を航行する8の字航行の少なくともいずれかを含む前記対象物の航行パターンを判定する、制御システム。
  8. 　請求項１に記載の制御システムにおいて、
    　前記対象物分析判定部は、追跡の振り切り行動、追跡付きまといの回避行動、接近する無人艇から離れる行動、進路予測の防止行動、先回り無人艇の回避行動、包囲されることの回避行動、の少なくともいずれかの行動を含む前記対象物の逃走行動状態を判定する、制御システム。
  9. 　請求項１に記載の制御システムにおいて、
    　前記複数の無人艇の現在若しくは将来の状態、または前記複数の無人艇と前記対象物の現在または将来の相対的な動作状態を判定するシステム状態判定部を備え、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記システム状態判定部による判定結果に応じて、前記複数の無人艇に対する前記動作指令を決定する、制御システム。
  10. 　請求項９に記載の制御システムにおいて、
    　前記システム状態判定部は、前記複数の無人艇の位置、機体数、移動方向、移動速度、移動可能距離、エネルギー残量、前記無人艇の活動エリアの外部環境下における前記無人艇の移動速度または移動可能距離を含む移動能力の推定値、の少なくともいずれかを判定する、制御システム。
  11. 　請求項９に記載の制御システムにおいて、
    　前記システム状態判定部は、前記対象物を前記無人艇が追跡している追跡状態、前記対象物の逃走行為により追跡を行っている前記無人艇が振り切られる兆候がある振切兆候状態、前記対象物の逃走行為により追跡を行っている前記無人艇が振り切られた振切発生状態、前記無人艇による前記対象物の位置捕捉がロストした位置捕捉ロスト状態の少なくともいずれかを含む相対動作状態を判定する、制御システム。
  12. 　請求項１１に記載の制御システムにおいて、
    　
    前記システム状態判定部は、追跡を行う前記無人艇が振り切られる振切予測位置と振切予測時刻の少なくともいずれかを予測する振切予測判定を行う、制御システム。
  13. 　請求項１１に記載の制御システムにおいて、
    　前記システム状態判定部は、追跡を行う前記無人艇と前記対象物の相対距離が所定距離以上となった場合に、前記振切発生状態に該当すると判定する、制御システム。
  14. 　請求項１１に記載の制御システムにおいて、
    　前記システム状態判定部は、追跡を行う前記無人艇の移動速度が前記対象物の移動速度よりも遅い場合、または追跡を行う前記無人艇と前記対象物の相対距離が時間経過とともに延びている場合、または追跡を行う前記無人艇の移動可能距離が前記対象物の移動可能距離よりも短い場合、または追跡を行う前記無人艇のエネルギー残量が前記対象物のエネルギー残量よりも少ない場合、または追跡を行う無人艇の最高移動速度が対象物の最高移動速度よりも遅い場合に、前記振切兆候状態に該当する判定する、制御システム。
  15. 　請求項１２に記載の制御システムにおいて、
    前記システム状態判定部は、前記振切予測判定を行う場合に、追跡を行う前記無人艇の移動速度と移動方向と位置の少なくともいずれかを含む前記無人艇に関する状態情報と、前記対象物の移動速度と移動方向と位置の少なくともいずれかを含む前記対象物に関する状態情報に応じて、追跡を行う前記無人艇が振り切られる前記振切予測位置と前記振切予測時刻の少なくともいずれかを判定する、制御システム。
  16. 　請求項１２に記載の制御システムにおいて、
    　前記システム状態判定部により前記振切兆候状態または前記振切発生状態または位置捕捉ロスト状態に該当すると判定した場合に、
    前記無人艇動作マネジメント部は、追跡を行う前記無人艇とは異なる他の前記無人艇に追跡の引継ぎ動作の役割を割り当てるか否かを決定する、制御システム。
  17. 　請求項１６に記載の制御システムにおいて、
    　前記無人艇動作マネジメント部により、追跡を行う前記無人艇とは異なる他の前記無人艇に追跡の引継ぎ動作の役割を割り当てる場合に、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物の追跡の引継ぎ動作の役割を割り当てる前記無人艇の選定、前記無人艇を前記振切予測位置へ移動させる前記動作指令、前記無人艇を前記振切予測位置へ前記振切予測時刻までに移動させる前記動作指令、の少なくともいずれかを前記無人艇に対して行う、制御システム。
  18. 　請求項１１に記載の制御システムにおいて、
    　前記システム状態判定部により、前記振切兆候状態または前記振切発生状態に該当すると判定し、
    前記対象物分析判定部により、前記対象物の過去の移動軌跡、現在の進行方向、現在の機首方向、将来の予測進路、将来の予測位置の少なくともいずれかを判定した場合に、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記複数の無人艇の少なくとも一部に対して、
    前記対象物分析判定部により判定された前記対象物の過去の移動軌跡の延長線上若しくは前記延長線上の周辺エリア、前記対象物の現在の進行方向の前方若しくはその周辺エリア、前記対象物の現在の機首方向の前方若しくはその周辺エリア、前記対象物の将来の予測経路上若しくは前記予測経路上の周辺エリア、前記対象物の将来時刻における予測位置若しくは前記予測位置の周辺エリアの少なくともいずれかの位置又はエリアへ前記無人艇を移動させる先回り動作の前記動作指令を行う、制御システム。
  19. 　請求項１２に記載の制御システムにおいて、
    　前記システム状態判定部により、前記振切兆候状態に該当すると判定された場合に、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記無人艇に、前記対象物に対して塗料付着、発信機付着の少なくともいずれかの動作を含む前記動作指令を行う、制御システム。
  20. 　請求項１１に記載の制御システムにおいて、
    　前記システム状態判定部により、前記振切発生状態または前記位置捕捉ロスト状態に該当すると判定された場合に、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記振切発生状態または位置捕捉ロスト状態となった前記無人艇に対して、前記対象物の追跡の引継ぎ動作の役割、前記対象物の移動先への先回り動作の役割、前記対象物に対する包囲動作の役割、前記複数の無人艇の間の通信中継を行う役割、前記計測データの蓄積を行う役割、前記計測データの分析処理を行う役割、の少なくともいずれかを含む動作役割の割り当てを行う前記動作指令を行う、制御システム。
  21. 　請求項９に記載の制御システムにおいて、
    　前記システム状態判定部は、前記対象物の逃走行為により前記複数の無人艇が前記対象物の位置捕捉をロストする捕捉ロストの発生有無、将来の前記捕捉ロストの発生有無、前記捕捉ロストが発生するロスト予測位置、前記対象物の位置捕捉が可能なエリア、前記捕捉ロストが発生するロスト予測時刻、前記対象物の位置捕捉が可能な時間の少なくともいずれかを判定する、制御システム。
  22. 　請求項２１に記載の制御システムにおいて、
    　前記システム状態判定部により、前記捕捉ロストの発生を判定、または将来の前記捕捉ロストの発生を予測判定した場合に、
    前記捕捉ロストの発生情報、前記ロスト予測位置、前記ロスト予測時刻、前記対象物に関する情報の少なくともいずれかを含む情報を、外部システムへ出力する情報出力部を備える、制御システム。
  23. 　請求項１に記載の制御システムにおいて、
    　前記対象物分析判定部により、前記対象物の将来の予測進路または将来時刻における予測位置を判定し、
    前記対象物分析判定部により、前記対象物が停止または略停止している停止、前記対象物の定常速度範囲内の航行、前記定常速度範囲よりも高速な航行、前記定常速度範囲よりも低速な航行、加速航行、減速航行、加減速繰り返し、ジグザグ状の経路を航行するジグザグ航行、旋回を行って進路変更を行う旋回進路変更、Uターン航行、８の字状の経路を航行する8の字航行の少なくともいずれかを含む前記対象物の航行パターン、または追跡の振り切り行動、先回り無人艇の回避行動、進路予測のかく乱行動、包囲されることの回避行動、接近する無人艇から離れる行動、の少なくともいずれかの行動を含む前記対象物の逃走行動状態を判定する場合に、
    前記システム状態判定部は、前記航行パターンまたは前記逃走行動状態に応じて、判定された将来の前記予測経路または将来時刻における前記予測位置の妥当性を判定する、制御システム。
  24. 　請求項１に記載の制御システムにおいて、
    前記無人艇動作マネジメント部により、前記対象物に対する追跡動作の動作指令を行う場合に、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物の進行方向の後方からの追跡、前記対象物の進行方向に対して左右の２方向からの追跡、前記対象物の進行方向に対して左右及び後方の３方向からの追跡、前記対象物の進行方向に対して前後左右の４方向からの追跡、前記対象物の進行方向の前方からの追跡、の少なくともいずれかを含む前記複数の無人艇の追跡隊形に関する情報を含む前記動作指令を行う、制御システム。
  25. 　請求項１に記載の制御システムにおいて、
    前記無人艇動作マネジメント部により、前記対象物に対する追跡動作の動作指令を行う場合に、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記対象物に対する追跡動作を行う複数の前記無人艇同士の衝突防止動作、前記対象物と前記無人艇の衝突防止動作、前記無人艇と前記対象物の距離を短くする動作、前記無人艇と前記対象物の距離を長くする動作、の少なくともいずれかの追跡時動作に関する情報を含む前記動作指令を行う、制御システム。
  26. 　請求項１に記載の制御システムにおいて、
    　前記無人艇動作マネジメント部により生成される前記動作指令の候補情報を表示し、ユーザから前記動作指令に対するユーザ入力情報を受けるユーザインターフェース部を備え、
    前記ユーザインターフェース部により前記ユーザ入力情報を受け付けた場合に、
    前記無人艇動作マネジメント部は、前記ユーザ入力情報に応じて前記動作指令を決定する、情報システム。
  27. 水面または水上を航行可能な複数の無人艇を用いて対象物の検出を行うシステムの制御方法であって、
    コンピュータが、
    前記複数の無人艇に搭載された計測センサにより計測データを取得する計測ステップと、
    前記計測データを処理して前記対象物を検出する対象物検出ステップと、
    検出された前記対象物の種別、動作状態、動的性能の少なくともいずれかを判定する対象物分析ステップと、
    前記対象物分析ステップによる判定結果に応じて、前記複数の無人艇に対する動作指令の指令内容を決定する指令決定ステップと、
    前記複数の無人艇に対して前記動作指令に基づく指令を行う動作指令ステップと、
    を実行する、制御方法。
  28. 水面または水上を航行可能な複数の無人艇を用いて対象物の検出を行うシステムを制御するためのプログラムであって、
    コンピュータに、
    前記複数の無人艇に搭載された計測センサにより計測データを取得する計測指令と、
    前記計測データを処理して前記対象物を検出する対象物検出指令と、
    検出された前記対象物の種別、動作状態、動的性能の少なくともいずれかを判定する対象物分析指令と、
    前記対象物分析指令に基づいて判定された判定結果に応じて、前記複数の無人艇に対する動作指令の指令内容を決定する指令決定指令と、
    前記複数の無人艇に対して前記動作指令に基づく指令を行う動作実行指令と、
    を実行させるプログラム。
     
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