状态预测控制装置和状态预测控制方法制造方法及图纸

在本发明专利技术中，获取通过观测传感器对观测对象物在第一时刻的状态进行观测而得到的第一传感器信息，从规定了与观测对象物的种类对应的、伴随着时间经过的多个状态变化的序列的状态序列字典读取状态序列，求取沿着观测对象物的目的及用于实现该目的目标参数的路径，对第一时刻之后的预测时刻的状态进行预测，对在第一时刻后的第二时刻得到的第二传感器信息与预测的状态进行比较，向对观测对象物的状态变化给予影响的控制单元输出基于比较结果而规定的控制参数，以使预测时刻的状态接近目的及目标参数。

State Predictive Control Device and State Predictive Control Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】状态预测控制装置和状态预测控制方法
本专利技术涉及状态预测控制装置和状态预测控制方法，特别涉及基于来自对观测对象物的状态变化进行观测的传感器的输出来预测对象物的状态的技术。
技术介绍
在专利文献1中，提出了一种基于拍摄的图像，通过粒子滤波法对对象物的物理量进行估计，或者通过浓缩法(condensation)将与对象物的特征量相关联的量作为权重来对对象物的位置进行估计的技术。在专利文献2中，提出了如下技术：将由具有三维坐标值的多个特征点、与表示与各特征点相关联的部分图像的部分图像信息构成的三维模型投影到二维的观测空间中，使用在二维的观测空间中选择的特征点组合来对三维模型的状态量进行估计，将估计的三维模型状态投影到观测空间中且重复计算匹配度来对三维模型的状态量进行估计。在专利文献3中，提出了如下技术：将用于判断是否存在目标的注视区域依次设置在图像中的多个位置，在假设在注视区域存在目标的情况下，基于弹性模型来设置部件的基准位置，针对每个检测出来的部件，计算表示从基准位置偏离的程度的值即弹性成本。进而，将算出的弹性成本为规定范围内存在多个同一种类的部件作为条件，将注视区域判断为构成群体的目标所存在的目标区域。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-44352号公报；专利文献2：日本特开2007-299312号公报；专利文献3：日本特开2014-63273号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题即使根据专利文献1、2、3而能够预测对象物的位置、状态，但问题是对象物在偏离于将来的目标值的情况下，不能够为了接近目标而进行积极的主动行动。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种用于对观测对象物的状态进行预测，并且使其预测状态接近目标值的技术。用于解决课题的方案为了达到上述目的，本专利技术具有记载在权利要求的范围的结构。列举一个方式，本专利技术的状态预测控制装置的特征在于，具有：传感器信息获取部，其获取通过观测传感器对观测对象物在第一时刻的状态进行观测而得到的第一传感器信息；模型字典存储部，其对模型字典进行存储，所述模型字典将所述观测传感器的种类与根据所述观测传感器的输出而直接确定的观测对象物建立了关联；对象物识别部，其参照所述模型字典且基于所述第一传感器信息对所述观测对象物的种类进行识别；目的目标字典存储部，其存储目的目标字典，所述目的目标字典对所述观测对象物的目的及用于实现该目的的目标参数进行了规定；状态序列字典存储部，其存储状态序列字典，所述状态序列字典对与所述观测对象物的种类对应的、伴随着时间经过的多个状态变化的序列进行存储；状态预测部，其从所述状态序列字典读取规定了所述识别的观测对象物的多个不同的时刻的不同的状态的状态序列，且从所述目的目标字典读取所述观测对象物的目的及目标参数，求取所述状态序列中沿着所述读取的目的及目标参数的路径，对所述第一时刻之前的预测时刻的所述观测对象物的状态进行预测并求取预测状态；以及，预测评价部，其对在所述第一时刻之后的第二时刻通过所述观测传感器观测所述观测对象物而得到的第二传感器信息与所述预测状态进行比较，基于其比较结果，输出所述预测时刻的所述观测对象物的观测状态相对于所述目的及所述目标参数的偏差的评价信息。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种用于对观测对象物的状态进行预测，使该预测状态接近目标值的技术。另外，上述以外的课题、解决方案是通过以下的实施方式进行表明的。附图说明图1为状态预测控制装置的硬件结构图。图2为表示由状态预测控制装置执行的状态预测控制程序的结构的功能框图。图3表示目的目标字典示例。图4A为表示存储在状态序列字典中的状态序列数据的一个示例的图。图4B为表示存储在状态序列字典中的状态序列数据的更新的一个示例的图。图5为表示规定了对象物的模型字典的一个示例的图。图6A为表示针对灯具输出的控制参数的一个示例的图。图6B为表示针对加热器输出的控制参数的一个示例的图。图6C为表示针对加除湿器输出的控制参数的一个示例的图。图6D为表示针对供水阀门输出的控制参数的一个示例的图。图6E为表示针对施肥喷嘴输出的控制参数的一个示例的图。图7为表示使用本实施方式的状态预测控制装置来实施涉及农作物的生长的状态预测控制的处理的流程的流程图。图8为表示使用本实施方式的状态预测控制装置来实施涉及农作物的生长的状态预测控制的处理的流程的流程图。图9A为表示基于预测评价结果来改变控制参数的示例的图。图9B为表示基于预测评价结果来改变控制参数的示例的图。图10为表示农作物的成长预测和与其对应的控制参数的示例的图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的适合的实施方式进行详细地说明。在以下中，以将农作物作为对象物进行定点摄影、进行农作物的成长观察例如农作物的成长预测、异常监视、农作物生长环境的状态预测、异常监视的情况为例进行说明。在此，“对象物”指的是根据观测传感器的各自输出的传感器信息而直接被观测的对象。例如，在作为观测传感器包含CMOS传感器的情况下，作为根据该传感器信息而直接观测到的对象，农作物(或生长状况)成为对象物。同样地，在温度传感器的情况下，对象物为温度，在光量传感器的情况下，对象物为光量，在水量传感器的情况下，对象物为水量。此外，在以下的说明中，将控制对象物作为植物的生长，将控制参数作为生长量、供水量、室温、湿度、光量、营养素进行说明。此外，基于栽培对象物的生长(状态)而将例如发芽、成长、开花、结果、成熟作为(状态)模式，将每个模式中的目标值作为目标信息。在农作物的示例中，由CMOS传感器观测的农作物的图像、由光量传感器观测的光量、由温度传感器观测的温度、以及由水量传感器观测的水量成为对象物，因此对这些对象物进行观测，并预测变化。作为预测控制技术的特长进行目的控制。不仅针对观测的值的变化速度、变化加速度，还以沿着用于达到目的的目标而发展的方式进行控制。图1为表示本实施方式的状态预测控制装置的硬件结构。如图1所示，本实施方式的状态预测控制装置10被构成为，负责对对象物的状态变化进行预测的运算处理的CPU14、作为数据存储装置的ROM16、RAM18、文件单元20(文件单元例如也可以由HDD构成)、外部接口(I/F)22、显示器24各自经由总线26相互地连接，并能够发送接收指令、数据地连接在一起的计算机。在ROM16中预先存储有处理例程等程序。另外，在本实施方式的状态预测控制装置10中，除了以上的结构外还包含电源装置等许多电气系统的结构元件，但由于为公知的或通常的内容，因此省略详细的说明。在外部I/F22连接用于状态预测控制装置10获取作为控制对象物的对象物的状态信息的观测传感器30。作为观测传感器30，例如有CMOS传感器301、光量传感器302、温度传感器303、湿度传感器304、供水量传感器305以及施肥量传感器306。此外，在外部I/F22连接控制单元40。控制单元为在对象物为农作物的生长的情况下制造出对该农作物的生长的状态变化给予影响的环境的装置。例如，作为控制单元40有灯具401、加热器402、加除湿器403、供水阀门404以及施肥喷嘴405。图2为表示由状态预测控制装置10执行的状态预测控制程序的结构的功能框图。状态预测控制装置10包含：传感器信息获取部14a、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种状态预测控制装置，其特征在于，具有：传感器信息获取部，其获取通过观测传感器对观测对象物在第一时刻的状态进行观测而得到的第一传感器信息；模型字典存储部，其对模型字典进行存储，所述模型字典将所述观测传感器的种类与根据所述观测传感器的输出而直接确定的观测对象物关联起来；对象物识别部，其参照所述模型字典并基于所述第一传感器信息对所述观测对象物的种类进行识别；目的目标字典存储部，其存储目的目标字典，所述目的目标字典对所述观测对象物的目的及用于实现该目的的目标参数进行了规定；状态序列字典存储部，其存储状态序列字典，所述状态序列字典对与所述观测对象物的种类对应的、伴随着时间经过的多个状态变化的序列进行了规定；状态预测部，其从所述状态序列字典读取规定了所述识别的观测对象物的多个不同的时刻的不同的状态的状态序列，且从所述目的目标字典读取所述观测对象物的目的及目标参数，求取所述状态序列中沿着所述读取的目的及目标参数的路径，对所述第一时刻之后的预测时刻的所述观测对象物的状态进行预测并求取预测状态；以及预测评价部，其对在所述第一时刻之后的第二时刻通过所述观测传感器观测所述观测对象物而得到的第二传感器信息与所述预测状态进行比较，基于其比较结果，输出所述预测时刻的所述观测对象物的观测状态相对于所述目的及所述目标参数的偏差的评价信息。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种状态预测控制装置，其特征在于，具有：传感器信息获取部，其获取通过观测传感器对观测对象物在第一时刻的状态进行观测而得到的第一传感器信息；模型字典存储部，其对模型字典进行存储，所述模型字典将所述观测传感器的种类与根据所述观测传感器的输出而直接确定的观测对象物关联起来；对象物识别部，其参照所述模型字典并基于所述第一传感器信息对所述观测对象物的种类进行识别；目的目标字典存储部，其存储目的目标字典，所述目的目标字典对所述观测对象物的目的及用于实现该目的的目标参数进行了规定；状态序列字典存储部，其存储状态序列字典，所述状态序列字典对与所述观测对象物的种类对应的、伴随着时间经过的多个状态变化的序列进行了规定；状态预测部，其从所述状态序列字典读取规定了所述识别的观测对象物的多个不同的时刻的不同的状态的状态序列，且从所述目的目标字典读取所述观测对象物的目的及目标参数，求取所述状态序列中沿着所述读取的目的及目标参数的路径，对所述第一时刻之后的预测时刻的所述观测对象物的状态进行预测并求取预测状态；以及预测评价部，其对在所述第一时刻之后的第二时刻通过所述观测传感器观测所述观测对象物而得到的第二传感器信息与所述预测状态进行比较，基于其比较结果，输出所述预测时刻的所述观测对象物的观测状态相对于所述目的及所述目标参数的偏差的评价信息。2.根据权利要求1所述的状态预测控制装置，其特征在于，所述预测评价部进一步输出与所述预测状态相比而达到所述目的及所述目标参数的概率高的期待值，以使所述预测时刻的所述观测对象物的观测状态接近目的及所述目标参数。3.根据权利要求1所述的状态预测控制装置，其特征在于，还具有控制部，其对有助于所述观测对象物的状态变化的控制单元输出控制参数，以使所述预测时刻的所述观测对象物的观测状态接近所述目的及所述目标参数。4.根据权利要求1所述的状态预测控制装置，其特征在于，还具有状态序列字典编辑部，其在对所述第一时刻之后的第二时刻通过所述观测传感器观测而得到的第二传感器信息与所述预测状态进行比较、基于其比较结果而第二传感器信息与所述预测状态为不同的情况下，进行从所述第一时刻的状态到所述第二时刻的状态的状态序列字典存储的更新。5.根据权利要求4所述的状态预测控制装置，其特征在于，还具有目的目...

【专利技术属性】
技术研发人员：上岛利明，
申请(专利权)人：株式会社日立信息通信工程，
类型：发明
国别省市：日本,JP