補給管理サーバ及び補給管理サーバの補給管理プログラム及び補給管理サーバの補給管理方法
【課題】物資の備蓄量を高い精度で推定し、推定備蓄量に基づいて補給量を予測する最適予測方式を提供する。
【解決手段】
残存状態算出処理部１２０は物資の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における物資の残存状態を処理装置により計算して残存状態記憶部７３０に記憶し、補給管理情報受信部１１０は物資の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値２１１を含む補給管理情報２０１を受信し、残存状態算出処理部１２０は補給管理情報受信部１１０が補給管理情報２０１を受信した場合に、補給管理情報２０１が示す物資の時刻ｔｍにおける残量観測値２０１を入力して、残量観測値２１１に基づいて時刻ｔｍにおける物資の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新する。
【解決手段】
残存状態算出処理部１２０は物資の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における物資の残存状態を処理装置により計算して残存状態記憶部７３０に記憶し、補給管理情報受信部１１０は物資の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値２１１を含む補給管理情報２０１を受信し、残存状態算出処理部１２０は補給管理情報受信部１１０が補給管理情報２０１を受信した場合に、補給管理情報２０１が示す物資の時刻ｔｍにおける残量観測値２０１を入力して、残量観測値２１１に基づいて時刻ｔｍにおける物資の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、物資の備蓄量（残存数）を推定することで最適補給量を予測して提供する分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、医療施設及び診療物品業者双方の診療物品の在庫量を管理するために、診療計画に基づいて診療物品の消費数量を予測し、予測した消費数量に基づいて在庫量を予測し、予測した在庫量に基づいて発注量を予測する在庫管理支援装置がある（特許文献１参照）。また、非定常的な需要を有する商品に対して適切な安全在庫を算出するために、需要予測処理を行って需要予測データを得て、誤差等を加味して安全在庫を求め、求めた安全在庫に基づき受発注を行う安全在庫計算装置がある（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−０９１１８７号公報
【特許文献２】特開２００４−３５９５１４号公報
【特許文献３】特開平７−１２３５８９号公報
【特許文献４】特開２００７−２２６７１７号公報
【特許文献５】特開平５−００２４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
宇宙ステーション補給機（Ｈ−ＩＩ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ＝ＨＴＶ）は、宇宙ステーションに長期滞在している宇宙飛行士の水や食料、衣類等の日用品、各種実験装置などを補給する輸送業務を目的とした無人の軌道間輸送機である。宇宙ステーション補給機における物資の補給のために、宇宙ステーションと基地との間で備蓄量に関する情報伝達が行われるが、宇宙ステーションから基地に伝達される情報には、情報を伝達する際の電波のエラー等による伝達の誤りによる誤差や備蓄量の数量計測の誤りによる誤差等が含まれてしまう。また、このような宇宙ステーション補給機における物資の補給は、店舗や施設における物品の補給と比較すると、補給回数や補給にかかる時間に大きな制約があり、また補給のためのコストも多大なものとなるという制約がある。したがって、宇宙ステーション補給機における物資補給量の予測は、上述したような誤差を吸収し、最適な補給量に近づけることのできる精度の高い予測を行うことが必要である。しかし、従来の在庫管理方法では、宇宙ステーション補給機における物資補給に対応するだけの十分な精度を有する最適予測方式が講じられない状況であるという課題がある。
【０００４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、例えば宇宙ステーション補給機における物資補給の予測に対応できるような、高い精度を有する最適予測方式を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る補給管理サーバは、
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する補給管理サーバにおいて、
複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理部と
複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信部と、
を備え、
残存状態算出処理部は、
補給管理情報受信部が補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶することを特徴とする。
【０００６】
上記補給管理サーバは、さらに、残存状態算出処理部が出力した複数の対象物の残存状態に基づいて、将来の所定時刻における複数の対象物の補給量を処理装置により算出して出力する補給量シミュレート部を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記補給管理サーバは、さらに、
複数の対象物の減少程度を示す減少パラメータの値を記憶した減少パラメータ記憶部と、
複数の対象物の残存数を示す状態ベクトルの初期値Ｘ０と、複数の対象物の減少関係を示す共分散行列の初期値Ｐ０と記憶する初期値記憶部とを備え、
上記残存状態算出処理部は、
減少パラメータ記憶部が記憶した減少パラメータの値を複数の対象物の減少数をもとめる状態方程式に代入して得られるシステム行列Ｆｎに基づいて、残存状態を伝播させる状態伝播部と、
複数の対象物の残量観測値を示す観測方程式に用いられる観測行列Ｈｍに基づいて、時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を更新する状態更新部と
を有するカルマンフィルタ
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記カルマンフィルタの状態伝播部は、システム内で生じるシステムノイズｗｎを伝播させるとともに、
上記カルマンフィルタの状態更新部は、システムから補給管理サーバまでに生じる観測ノイズｖｎを伝播させる
ことを特徴とする。
【０００９】
上記カルマンフィルタの状態伝播部は、
初期値記憶部が記憶した状態ベクトルの初期値Ｘ０と、状態方程式を解いて得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを処理装置により求める状態ベクトル伝播計算部と、
共分散行列の初期値Ｐ０と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎとに基づいて、複数の対象物のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを処理装置により求める共分散行列伝播計算部と
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記カルマンフィルタの状態更新部は、
状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）と、観測ノイズｖｎが含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎとに基づいてカルマンゲインＫｎを処理装置により求めるカルマンゲイン計算部と、
カルマンゲイン計算部が求めたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトルＹｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）を処理装置により求める状態ベクトル更新計算部と、
カルマンゲイン計算部が求めたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）を処理装置により求める共分散行列更新計算部と
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る補給管理サーバの補給管理プログラムは、
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する処理をコンピュータに実行させる補給管理サーバの補給管理プログラムにおいて、
残存状態算出処理部が、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理と、
補給管理情報受信部が、複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信処理とを備え、
残存状態算出処理は、
補給管理情報受信処理において補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶することを特徴とする。
【００１２】
上記補給管理サーバの補給管理プログラムは、さらに、
補給量シミュレート部が、残存状態算出処理により出力した複数の対象物の残存状態に基づいて、将来の所定時刻における複数の対象物の補給量を処理装置により算出して出力する補給量シミュレート処理
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記補給管理サーバの補給管理プログラムは、さらに、
減少パラメータ記憶部が、複数の対象物の減少程度を示す減少パラメータの値を記憶する減少パラメータ記憶処理と、
初期値記憶部が、複数の対象物の残存数を示す状態ベクトルの初期値Ｘ０と、複数の対象物の減少関係を示す共分散行列の初期値Ｐ０とを記憶する初期値記憶処理とを備え、
上記残存状態算出処理は、
状態伝播部が、減少パラメータ記憶処理により記憶した減少パラメータの値を複数の対象物の減少数をもとめる状態方程式に代入して得られるシステム行列Ｆｎに基づいて、残存状態を伝播させる状態伝播処理と、
状態更新部が、複数の対象物の残量観測値を示す観測方程式に用いられる観測行列Ｈｍに基づいて、時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を更新する状態更新処理と
を有するカルマンフィルタ処理
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記カルマンフィルタ処理の状態伝播処理は、システム内で生じるシステムノイズｗｎを伝播させるとともに、
上記カルマンフィルタ処理の状態更新処理は、システムから補給管理サーバまでに生じる観測ノイズｖｎを伝播させる
ことを特徴とする。
【００１５】
上記カルマンフィルタ処理の状態伝播処理は、
状態ベクトル伝播計算部が、初期値記憶処理により記憶された状態ベクトルの初期値Ｘ０と、状態方程式を解いて得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを処理装置により求める状態ベクトル伝播計算処理と、
共分散行列伝播計算部が、共分散行列の初期値Ｐ０と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎとに基づいて、複数の対象物のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを処理装置により求める共分散行列伝播計算処理とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記カルマンフィルタ処理の状態更新処理は、
カルマンゲイン計算部が、状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）と、観測ノイズｖｎが含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎとに基づいてカルマンゲインＫｎを処理装置により求めるカルマンゲイン計算処理と、
状態ベクトル更新計算部が、カルマンゲイン計算処理により求められたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトルＹｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）を処理装置により求める状態ベクトル更新計算処理と、
共分散行列更新計算部が、カルマンゲイン計算処理により求められたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）を処理装置により求める共分散行列更新計算部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る補給管理サーバの補給管理方法は、
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する補給管理サーバの補給管理方法において、
残存状態算出処理部が、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理ステップと、
補給管理情報受信部が、複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信ステップとを備え、
残存状態算出処理ステップは、
補給管理情報受信ステップにおいて補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る補給管理サーバは、
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する補給管理サーバであり、残存状態算出処理部が複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力し、
補給管理情報受信部が複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信し、
また、残存状態算出処理部は、補給管理情報受信部が補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶する構成であるので、残存状態を伝播させながら残存状態の誤差を補正して更新することができるので、最適な残存状態を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、以下の実施の形態に係る補給管理サーバ１００の外観の一例を示す図である。
【００２０】
図１において、補給管理サーバ１００は、システムユニット９１０、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ・Ｒａｙ・Ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（液晶）の表示画面を有する表示装置９０１、キーボード９０２（Ｋｅｙ・Ｂｏａｒｄ：Ｋ／Ｂ）、マウス９０３、ＦＤＤ９０４（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ・Ｄｉｓｋ・ Ｄｒｉｖｅ）、コンパクトディスク装置９０５（ＣＤＤ）、プリンタ装置９０６、スキャナ装置９０７などのハードウェア資源を備え、これらはケーブルや信号線で接続されている。
【００２１】
システムユニット９１０は、コンピュータであり、ファクシミリ機９３２、電話器９３１とケーブルで接続され、また、ローカルエリアネットワーク９４２（ＬＡＮ）、ゲートウェイ９４１を介してインターネット９４０に接続されている。
【００２２】
図２は、以下の実施の形態に係る補給管理サーバ１００及びステーション／補給機物資管理装置８００のハードウェア資源の一例を示す図である。
【００２３】
図２において、補給管理サーバ１００及びステーション／補給機物資管理装置８００は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、通信ボード９１５、表示装置９０１、キーボード９０２、マウス９０３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、プリンタ装置９０６、スキャナ装置９０７、磁気ディスク装置９２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置９２０の代わりに、光ディスク装置、メモリカード読み書き装置などの記憶装置でもよい。
【００２４】
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、磁気ディスク装置９２０の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置あるいは記憶部の一例である。
【００２５】
通信ボード９１５、キーボード９０２、スキャナ装置９０７、ＦＤＤ９０４などは、入力部、入力装置の一例である。
【００２６】
また、通信ボード９１５、表示装置９０１、プリンタ装置９０６などは、出力部、出力装置の一例である。
【００２７】
通信ボード９１５は、ファクシミリ機９３２、電話器９３１、ＬＡＮ９４２等に接続されている。通信ボード９１５は、ＬＡＮ９４２に限らず、インターネット９４０、ＩＳＤＮ等のＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）などに接続されていても構わない。インターネット９４０或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮに接続されている場合、ゲートウェイ９４１は不用となる。
【００２８】
また、通信ボード９１５は、アンテナ９１６を備えている。アンテナ９１６は、受信器・送信器の一例であり、例えば宇宙を介しての電波情報の送受信を行う。
【００２９】
磁気ディスク装置９２０には、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１、オペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。
【００３０】
上記プログラム群９２３には、以下に述べる実施の形態の説明において、「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
【００３１】
ファイル群９２４には、以下に述べる実施の形態の説明において、「〜の判定結果」、「〜の計算結果」、「〜の処理結果」として説明する情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」、「〜データベース」、「〜データ」の各項目として記憶されている。「〜ファイル」、「〜データベース」、「〜データ」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリになどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのＣＰＵの動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のＣＰＵの動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【００３２】
また、以下に述べる実施の形態の説明において説明するフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号値は、ＲＡＭ９１４のメモリ、ＦＤＤ９０４のフレキシブルディスク、ＣＤＤ９０５のコンパクトディスク、磁気ディスク装置９２０の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｋ）等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス９１２や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
【００３３】
また、以下に述べる実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」、「〜手段」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。すなわち、プログラムは、以下に述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、以下に述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００３４】
実施の形態１．
本実施の形態では、宇宙飛行士により水・食料・日用品等の物資が消費される宇宙ステーション（システムの一例）において、物資（水・食料・日用品：複数の対象物の一例）の残存状態に基づいて物資の補給を管理する補給管理サーバ１００について説明する。補給管理サーバ１００は、宇宙ステーションにおける物資の残存量と消費量とをシミュレートすることで最適補給量を予測して、予測した結果情報を提供する。
【００３５】
図３は、実施の形態１に係る最適補給量予測システム９９０の機能ブロック図である。図３を用いて、実施の形態１に係る最適補給量予測システム９９０の機能ブロックについて説明する。
【００３６】
最適補給量予測システム９９０は、ステーション／補給機物資管理装置８００と補給管理サーバ１００とを備えている。
【００３７】
ステーション／補給機物資管理装置８００は、宇宙ステーションの物資の備蓄量や、宇宙ステーションと宇宙ステーションに補給物資を輸送する宇宙ステーション補給機（Ｖｅｈｉｃｌｅ）との間でやりとりされる補給物資を管理する装置である。実施の形態１において、ステーション／補給機物資管理装置８００が管理する物資は、水・食料・日用品（複数の対象物の一例）であるものとする。ステーション／補給機物資管理装置８００は、宇宙ステーションの物資の管理者により宇宙ステーションの物資（水・食料・日用品）の備蓄量（以下、残存数ともいう）が入力され、入力された物資の備蓄量に基づいて補給管理情報２０１を生成し、補給管理サーバ１００へ送信する。また、ステーション／補給機物資管理装置８００は、送信した補給管理情報２０１に基づいて補給管理サーバ１００において算出された予測補給量２０２を受信する。ステーション／補給機物資管理装置８００は、宇宙ステーションに搭載される装置であるが、例えば宇宙ステーション補給機（Ｖｅｈｉｃｌｅ）に搭載されていてもよい。
【００３８】
補給管理サーバ１００は、ステーション／補給機物資管理装置８００から物資の備蓄量２０３を含む補給管理情報２０１を受信して、受信した備蓄量２０３を含む補給管理情報２０１に基づいて物資の補給を管理する。補給管理サーバ１００は、物資の残存数と共分散の状態を示す物資の残存状態を伝播させるとともに、ステーション／補給機物資管理装置８００から送信される補給管理情報２０１に基づいて、物資の残存状態を更新し、物資の残存状態の最適な推定値を算出する。
【００３９】
本実施の形態では、時刻ｔｎ（ｔｎとも表す）の物資（水・食料・日用品）の残存状態を、状態ベクトルＸｎ（Ｘｎとも表す）と共分散行列Ｐｎ（Ｐｎとも表す）との両方により表す。ベクトルとは１次元行列を意味するものとする。また、行列とは２次元以上の行列を意味するものとする。ｎは、１時間毎または１日毎など、一定時間Δｔ毎に加算される整数である（ｎ＝１，２，３，・・・）。物資（水・食料・日用品）の残存状態を表す状態ベクトルは、水の残存数・食料の残存数・日用品の残存数を元とする３次元ベクトルにより表される。ここで、残存数とは予測された残存数を意味するものとする。物資（水・食料・日用品）の残存状態を表す共分散行列は、水・食料・日用品の誤差の関連状態を表す３×３行列により表される。つまり、共分散行列は、水・食料・日用品のうちの２つの物資間（水と食料、食料と日用品、日用品と水）の誤差の共分散を元として３×３行列により表わしたものである。つまり、共分散行列は、物資（水・食料・日用品）の残存状態の精度を表すものである。
【００４０】
ステーション／補給機物資管理装置８００は、物資情報入力処理部８１０、物資管理情報送受信部８２０、補給管理情報表示処理部８３０、表示部８４０を備える。
【００４１】
物資情報入力処理部８１０は、宇宙ステーション（システムの一例）の物資（水・食料・日用品）の備蓄量２０３を入力する。宇宙ステーションの物資（水・食料・日用品）の備蓄量２０３は、宇宙ステーションの管理者が計数により、あるいは宇宙ステーションに搭載された物資保管装置等のセンサによる自動計数により割り出される。そして、物資情報入力処理部８１０は、管理者等の手入力やあるいは宇宙ステーションの物資保管装置等からの自動入力により、宇宙ステーションの物資（水・食料・日用品）の備蓄量２０３を入力する。物資情報入力処理部８１０は、入力した宇宙ステーションの物資（水・食料・日用品）の備蓄量２０３を物資管理情報送受信部８２０へ出力する。このとき、計数された（割り出された）備蓄量２０３には、計数誤り（数え間違い）や入力誤り等の誤差（以下、システムノイズ（システム誤差）という）が含まれている可能性がある。
【００４２】
物資管理情報送受信部８２０は、物資情報入力処理部８１０から備蓄量２０３を入力する。物資管理情報送受信部８２０は、入力した物資の備蓄量２０３を含む情報を補給管理情報２０１として補給管理サーバ１００に送信する。また、物資管理情報送受信部８２０は、補給管理サーバ１００から物資の補給量の予測値である予測補給量２０２を受信する。
【００４３】
補給管理情報表示処理部８３０は、物資管理情報送受信部８２０により受信された予測補給量２０２を入力し、予測補給量２０２を表示装置等に表示するための情報を生成する。表示部８４０は、補給管理情報表示処理部８３０により生成された情報を用いて予測補給量２０２を表示装置等に表示する。
【００４４】
補給管理サーバ１００は、補給管理情報送受信部１１０（補給管理情報受信部の一例）、残存状態算出処理部１２０、補給量シミュレート部１３０、出力部１４０、減少パラメータ記憶部７１０、初期値記憶部７２０、残存状態記憶部７３０を備えている。
【００４５】
減少パラメータ記憶部７１０は、物資（水・食料・日用品）の減少程度を示す減少パラメータの値を記憶する。減少パラメータとは、物資（水・食料・日用品）が単位時間当たりに減少する係数であり、予め設定される値である。減少パラメータは、後述する状態方程式に用いられる。
【００４６】
初期値記憶部７２０は、物資（水・食料・日用品）の残存数を示す状態ベクトルの初期値Ｘ０と、物資（水・食料・日用品）の減少関係を示す共分散行列の初期値Ｐ０とを記憶する。
【００４７】
残存状態記憶部７３０は、後述する残存状態算出処理部１２０により算出される物資（水・食料・日用品）の残存状態を記憶する。物資（水・食料・日用品）の残存状態は、上述したように、物資（水・食料・日用品）の残存数を示す状態ベクトルと物資（水・食料・日用品）の減少関係を示す共分散行列との両方により表される。
【００４８】
補給管理情報送受信部１１０（補給管理情報受信部の一例）は、ステーション／補給機物資管理装置８００から送信された補給管理情報２０１を受信する。補給管理情報２０１は、ステーション／補給機物資管理装置８００において入力された備蓄量２０３を含む情報である。しかし、補給管理情報２０１が宇宙ステーションから補給管理サーバ１００に伝達される際には、電波のエラー等による誤差（補給管理情報２０１を伝送・保管中に生じるステーション／補給機物資管理装置８００や最適補給量予測システム９９０の処理装置やメモリなどの誤動作、誤報告、誤送受信、ノイズ等を含む）（以下、観測ノイズ（観測誤差）という）が含まれる。すなわち、宇宙を介して伝達された補給管理情報２０１に含まれる備蓄量２０３には、宇宙ステーションから補給管理サーバ１００に伝達される際の電波のエラー等による誤差（以下、観測ノイズ（観測誤差）という）が含まれる。つまり、補給管理情報送受信部１１０にて受信される補給管理情報２０１に含まれる備蓄量２０３は、観測ノイズとを含んだ値である。そこで、観測ノイズを含んで送信された物資（水・食料・日用品）の備蓄量２０３（受信した備蓄量２０３）を、物資（水・食料・日用品）の観測された残存数である物資（水・食料・日用品）の残量観測値２１１とする。
【００４９】
補給管理情報送受信部１１０は、物資（水・食料・日用品）の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）（ｎとｍの関係については残存状態算出処理部１２０の機能説明にて述べる）における残量観測値２１１を含む補給管理情報２０１を受信器により受信する。
【００５０】
残存状態算出処理部１２０は、物資（複数の対象物）の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における物資（複数の対象物）の残存状態を処理装置により計算して残存状態記憶部７３０（記憶装置）に記憶する。残存状態算出処理部１２０は、残存状態記憶部７３０（記憶装置）に記憶された時刻ｔｎにおける物資（複数の対象物）の残存状態を処理装置により出力する。また、残存状態算出処理部１２０は、補給管理情報送受信部１１０が補給管理情報２０１を受信した場合に、補給管理情報２０１が示す物資の時刻ｔｍ（ｔｍとも表す）（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値２１１を処理装置により入力して、残量観測値２１１に基づいて時刻ｔｍにおける物資の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して残存状態記憶部７３０（記憶装置）に記憶する。
【００５１】
つまり、残存状態算出処理部１２０は、物資の残存状態をΔｔごとに伝播して観測前の物資の残存状態を算出するとともに、ステーション／補給機物資管理装置８００から送信される補給管理情報２０１に含まれる時刻ｔｍの物資の残量観測値２１１を観測値として、残量観測値２１１に基づいて時刻ｔｍにおける物資の残存状態を観測前の物資の残存状態から観測後の物資の残存状態（推定値）に補正して更新する。
【００５２】
ここで、ｎとｍの関係について説明する。例えば、ｎとｍの関係が２ｎ＝ｍであるとする。具体的には、例えば、Δｔ＝１日であり毎日６時に物資の残存状態を算出して伝播させるとする。残存状態算出処理部１２０は、毎日６時に物資の残存状態を算出して、算出した物資の残存状態をシステム出力（システム出力値ともいう）として出力するとともに、１日おきの６時に送信される物資の残量観測値２１１に基づいてその時刻のシステム出力の物資の残存状態を補正して更新する。
【００５３】
あるいは、ｎとｍの関係がｍ＝ｎであるとする。具体的には、例えば、Δｔ＝１日であり毎日６時に物資の残存状態を算出して伝播させるとする。残存状態算出処理部１２０は、毎日６時に物資の残存状態を算出してシステム出力として出力する。また、毎日送信される残量観測値２１１に基づいてシステム出力の物資の残存状態を補正して更新させる。
【００５４】
このように、補給管理サーバ１００では、ｎとｍの関係を定期的に同期させてもよいが、同期させずにランダムに送信される残量観測値２１１に基づいてシステム出力の物資の残存状態を補正して更新しても構わない。
【００５５】
また、残存状態算出処理部１２０は、補給量シミュレート部１３０からのシミュレート指示を入力した場合に、現在の時刻の物資の残存状態を基に、現在の時刻からシミュレート指示に設定された将来の所定時刻まで物資の残存状態を処理装置により伝播させて、その結果から予測補給量２０２を算出して、シミュレート結果として補給量シミュレート部１３０に出力する。
【００５６】
補給量シミュレート部１３０は、予測補給量２０２を残存状態算出処理部１２０に算出させるためのシミュレート指示を生成して残存状態算出処理部１２０に出力する。また、補給量シミュレート部１３０は、残存状態算出処理部１２０より、出力したシミュレート指示に対応するシミュレート結果を入力する。補給量シミュレート部１３０は、入力したシミュレート結果に含まれる予測補給量２０２を出力部１４０に出力する。あるいは、補給量シミュレート部１３０は、予測補給量２０２をステーション／補給機物資管理装置８００に送信する。例えば、補給量シミュレート部１３０は、今日から１０日後の予測補給量２０２を残存状態算出処理部１２０に算出させることができる。その１０日分の計算においては、残量観測値２１１の入力はない。
【００５７】
出力部１４０は、残存状態記憶部７３０に記憶された物資（水・食料・日用品）の残存状態を表示装置等の出力装置に出力する。つまり、残存状態記憶部７３０に記憶された物資の残存状態とは、残存状態算出処理部１２０により算出された物資の残存状態の推定値の状態遷移のことである。したがって、出力部１４０は、このような物資の残存状態の推定値の状態遷移をグラフや表にして出力してもよい。また、出力部１４０は、補給量シミュレート部１３０から予測補給量２０２を入力して表示装置等の出力装置に出力する。補給管理サーバ１００の管理者等は、表示装置に表示された物資（水・食料・日用品）の残存状態の状態遷移や予測補給量２０２を確認することができ、例えば、物資補給管理に関する対策を検討することができる。
【００５８】
残存状態算出処理部１２０は、カルマンフィルタ１２１を備える。カルマンフィルタ１２１は、状態伝播部１２２と状態更新部１２３とを備える。
【００５９】
状態伝播部１２２は、減少パラメータ記憶部７１０が記憶している減少パラメータの値を物資（水・食料・日用品）の減少数をもとめる状態方程式に代入し、代入した状態方程式により得られるシステム行列Ｆｎ（Ｆｎとも表す）に基づいて、物資の残存状態を伝播させる。また、状態伝播部１２２は、物資の残存状態を伝播させる際に、宇宙ステーション（システム）内で生じる物資の計数誤りや入力誤り等の擾乱要因であるシステムノイズｗｎ（ｗｎとも表す）を伝播させる。
【００６０】
ここで、状態方程式とは、カルマンフィルタ１２１を用いてシステムの状態（残存状態）を推定するためのシステム出力を表す式である。つまり、カルマンフィルタ１２１を用いてシステムの状態を推定するためには、対象のシステムモデル（ここでは、宇宙ステーションおける物資の消費モデル）における想定に合致するような宇宙ステーションおける物資の減少状態の遷移（減少状態の過程）を与えなければならない。このような想定に合致するような物資の減少状態の遷移（減少状態の過程）が、システム出力である。状態方程式が表す想定に合致するような宇宙ステーションおける物資の減少状態の遷移（減少状態の過程）は、システムノイズｗｎを加味したものである。この実施の形態では、状態方程式（式１）は、以下のように表す。以下では、簡単のためシステム行列Ｆｎを定数Ｆとして表している。
【００６１】
【数１】
状態伝播部１２２は、状態ベクトル伝播計算部１２２１と共分散行列伝播計算部１２２２とを備える。状態ベクトル伝播計算部１２２１は、初期値記憶部７２０が記憶した状態ベクトルの初期値Ｘ０（Ｘ０とも表す）と、状態方程式を解いて得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、物資の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを処理装置により求める。共分散行列伝播計算部１２２２は、共分散行列の初期値Ｐ０（Ｐ０とも表す）と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎ（Ｑｎとも表す）とに基づいて、物資のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを処理装置により求める。状態ベクトル伝播計算部１２２１と共分散行列伝播計算部１２２２との詳細処理については、後述する。
【００６２】
状態更新部１２３は、物資（水・食料・日用品）の残量観測値２１１を示す観測方程式に用いられる観測行列Ｈｍ（Ｈｍとも表す）に基づいて、時刻ｔｍ（ｔｍとも表す）における物資（水・食料・日用品）の残存状態を更新する。状態更新部１２３は、宇宙ステーション（システム）から補給管理サーバ１００までに生じる、例えば電波のエラー等による観測ノイズｖｎを伝播させる。
【００６３】
観測方程式とは、ある時刻ｔｎにおける物資の残量観測値２１１（観測値（測定値）ともいう）Ｙｎ（Ｙｎとも表す）と、時刻ｔｎにおけるシステム出力の物資の残存数Ｘｎとの関係を表す式である。この実施の形態では、観測方程式（式２）は、以下のように表す。
【００６４】
【数２】
【００６５】
状態更新部１２３は、カルマンゲイン計算部１２３１と、状態ベクトル更新計算部１２３２と、共分散行列更新計算部１２３３とを備える。カルマンゲイン計算部１２３１は、状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値２１１を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎ（Ｈｎとも表す）と、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）（Ｐｎ（−）とも表す）と、観測ノイズｖｎ（ｖｎとも表す）が含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎ（Ｒｎとも表す）とに基づいてカルマンゲインＫｎ（Ｋｎとも表す）を処理装置により求める。状態ベクトル更新計算部１２３２は、カルマンゲイン計算部１２３１が求めたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトルＹｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）（Ｘｎ（−）とも表す）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）（Ｘｎ（＋）とも表す）を処理装置により求める。共分散行列更新計算部１２３３は、カルマンゲイン計算部１２３１が求めたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）（Ｐｎ（＋）とも表す）を処理装置により求める。カルマンゲイン計算部１２３１と状態ベクトル更新計算部１２３２と共分散行列更新計算部１２３３との詳細処理については、後述する。
【００６６】
図４は、実施の形態１にかかる補給管理サーバの補給管理方法の処理動作を表すフローチャートである。図４を用いて、補給管理サーバの補給管理方法の処理動作について説明する。補給管理サーバによる補給管理方法は、記憶装置に記憶された補給管理プログラムが処理装置により読み出され、処理装置により実行されることにより実現される。
【００６７】
Ｓ１０１にて、補給管理サーバ１００が起動し、補給管理方法が開始される。
【００６８】
＜補給管理情報受信ステップ：Ｓ１０２＞
補給管理情報送受信部１１０は、受信器（受信装置）を用いてステーション／補給機物資管理装置８００からの補給管理情報２０１を受信する。補給管理情報２０１には、物資（水・食料・日用品）の時刻ｔｍにおける残量観測値２１１が含まれる。補給管理情報送受信部１１０は、受信した補給管理情報２０１から処理装置を用いて時刻ｔｍにおける残量観測値２１１を入力し、入力した時刻ｔｍにおける物資の残量観測値２１１を残存状態算出処理部１２０に出力する。時刻ｔｍにおける物資の残量観測値２１１は、時刻ｔｍにおける観測方程式Ｙｍ＝ＨｍＸｍ＋ｖｍ（式２）で表されるＹｍである。
【００６９】
＜残存状態算出処理ステップ（カルマンフィルタステップ）：Ｓ１０３，Ｓ１０４＞
カルマンフィルタは、時間ステップをひとつ進めるため（すなわち、ｔｎからｔ（ｎ＋１）（ｔｎ＋１とも表す）に時間を進めるため）に伝播（予測）と更新の２つの処理を行う。伝播の処理では、ｔｎの物資の残存状態（推定状態）からｔ（ｎ＋１）の物資の残存状態（推定状態）を算出する。また、更新の処理では、ｔ（ｎ＋１）の残量観測値を用いて、ｔ（ｎ＋１）の物資の残存状態（推定状態）を補正してより正確な物資の残存状態を推定する。つまり、残存状態算出処理部１２０は、物資の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における物資の残存状態を処理装置により計算して残存状態記憶部７３０に記憶する。
【００７０】
また、時刻ｔｍに残量観測値２１１がＳ１０２において受信されれば、残存状態算出処理部１２０は、物資の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値２１１を入力して、残量観測値２１１に基づいて時刻ｔｍにおける物資の残存状態を、時刻ｔｍの観測前の残存状態から時刻ｔｍの観測後の残存状態に処理装置により更新する。
【００７１】
ここで、時刻ｔｍの観測前の残存状態とは、残存状態算出処理部１２０の状態伝播部１２２の状態伝播処理により算出した時刻ｔｍにおける残存状態のことである。時刻ｔｍの観測後の残存状態とは、残存状態算出処理部１２０の状態更新部１２３により、時刻ｔｍの観測前の残存状態に対して状態更新処理を施して補正した後の時刻ｔｍにおける残存状態のことである。
【００７２】
ここで、残存状態算出処理ステップにおいて、ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数であるとしているが、ｎとｍは同期していなくても構わない。実施の形態１では、例えば、ｎとｍが等しい場合は、物資の状態伝播と状態更新は同じタイミングで行われることになる。つまりΔｔが２４時間とすると、１日（２４時間）ごとに物資（水・食料・日用品）の残存状態を伝播させて残存状態記憶部７３０に記憶すると同時に、１日（２４時間）ごとに物資（水・食料・日用品）の残存状態を更新させて残存状態記憶部７３０に記憶する。また、例えば、２ｎ＝ｍとなる関係の場合には、Δｔが２４時間とすると、１日（２４時間）ごとに物資（水・食料・日用品）の残存状態を伝播させて残存状態記憶部７３０に記憶するとともに、１日（２４時間）おきに物資（水・食料・日用品）の残存状態を更新させて残存状態記憶部７３０に記憶することになる。しかし、このようにｎとｍとを同期するように構成しなくとも、任意の時刻に補給管理情報２０１を受け取って、受け取った時刻の物資の残存状態を更新するように構成しても良い。以下では簡単のため、ｎ＝ｍの場合の残存状態算出処理について説明する。
【００７３】
図５は、残存状態算出処理部１２０のカルマンフィルタ１２１における状態伝播処理と状態更新処理の詳細を示すフローチャートである。図５を用いて、状態伝播処理と状態更新処理について説明する。
【００７４】
＜状態伝播ステップ（状態伝播処理）：Ｓ１０３＞
状態伝播部１２２が処理を開始する（Ｓ１０３）。状態ベクトル伝播計算部１２２１は、初期値記憶部７２０に記憶した状態ベクトルの初期値Ｘ０と、状態方程式（式１）から得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、物資の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを以下の（式３）を用いて処理装置により求める（状態ベクトル伝播計算ステップ：Ｓ１０３１）。また、共分散行列伝播計算部１２２２は、共分散行列の初期値Ｐ０と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎ（システムノイズの共分散行列）とに基づいて、物資のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを以下の（式４）を用いて処理装置により求める（共分散行列伝播計算ステップ：Ｓ１０３２）。システムノイズの共分散行列Ｑｎとは、システムノイズの分散値に、システムノイズにおける物資（水・食料・日用品）の関連状態を示す３×３行列をかけたものである。
【００７５】
【数３】
【００７６】
このように、時刻ｔ（ｎ＋１）において状態ベクトル伝播計算部１２２１は、前の時刻ｔｎの観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）（前の時刻の推定値）から時刻ｔｎの観測前の状態ベクトルＸｎ＋１（−）（今の時刻の推定値（観測前））を求めて状態ベクトルを伝播する（式３）。時刻ｔ（ｎ＋１）において状態ベクトル伝播計算部１２２１は、求めた観測前の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（−）を残存状態記憶部７３０に記憶する（残存状態記憶ステップ：Ｓ１０３３）。また、時刻ｔ（ｎ＋１）において共分散行列伝播計算部１２２２は、時刻ｔｎの観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）から時刻ｔ（ｎ＋１）の観測前の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）を求めて共分散行列を伝播する（式３）。時刻ｔｎにおいて共分散行列伝播計算部１２２２は、求めた観測前の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）を残存状態記憶部７３０に記憶する（残存状態記憶ステップ：Ｓ１０３３）。つまり、時刻ｔ（ｎ＋１）における状態伝播処理により、観測前の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（−）と、その精度を示す観測前の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）とが記憶される。
【００７７】
＜状態更新ステップ（状態更新処理）：Ｓ１０４＞
残量観測値２１１が受信された時刻に状態更新部１２３が処理を開始する（Ｓ１０４）。カルマンゲイン計算部１２３１は、状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値２１１を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）と、観測ノイズｖｎが含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎ（観測ノイズの共分散行列）とに基づいてカルマンゲインＫｎを以下の（式５）を用いて処理装置により求める（カルマンゲイン計算ステップ：Ｓ１０４１）。観測ノイズの共分散行列Ｒｎとは、観測ノイズの分散値に、観測ノイズにおける物資（水・食料・日用品）の関連状態を示す３×３行列をかけたものである。状態ベクトル更新計算部１２３２は、カルマンゲイン計算部１２３１が求めたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトル（時刻ｔｎの残量観測値２１１）Ｙｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）を以下の（式６）を用いて処理装置により求める（状態ベクトル更新計算ステップ：Ｓ１０４２）。共分散行列更新計算部１２３３は、カルマンゲイン計算部１２３１が求めたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）を以下の（式７）を用いて処理装置により求める（共分散行列更新計算ステップ：Ｓ１０４３）。
【００７８】
【数４】
【００７９】
このように、カルマンゲイン計算部１２３１は、時刻ｔｎにおけるカルマンゲインＫｎを算出する。状態ベクトル更新計算部１２３２は、状態ベクトルＸｎを観測前の状態ベクトルＸｎ（−）から観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）に更新する（残存状態更新ステップ：Ｓ１０４４）。共分散行列更新計算部１２３３は、共分散行列Ｐｎを観測前の共分散行列Ｐｎ（−）から観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）に更新する（残存状態更新ステップ：Ｓ１０４４）。
【００８０】
例えば、時刻ｔ（ｎ＋１）においては、カルマンゲイン計算部１２３１は、時刻ｔ（ｎ＋１）におけるカルマンゲインＫ（ｎ＋１）を算出する。状態ベクトル更新計算部１２３２は、状態ベクトルを観測前の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（−）（Ｘｎ＋１（−）とも表す）から観測後の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（＋）（Ｘｎ＋１（＋）とも表す）に更新する（残存状態更新ステップ：Ｓ１０４４）。共分散行列更新計算部１２３３は、共分散行列を観測前の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）（Ｐｎ＋１（−）とも表す）から観測後の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（＋）（Ｐｎ＋１（＋）とも表す）に更新する（残存状態更新ステップ：Ｓ１０４４）。つまり、時刻ｔ（ｎ＋１）における状態更新処理により、観測後の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（＋）と、その精度を示す観測後の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（＋）とが残存状態記憶部７３０に記憶される。ここで、状態更新処理により観測後の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（＋）の精度は観測前より上がっているはずであるから、観測後の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（＋）は観測前の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）より値が低い。
【００８１】
次に、図４に戻り、補給量シミュレート処理について説明する。ここでは、補給量シミュレート処理は、残存状態算出処理ステップの次に行う構成となっているがこれに限られない。例えば、補給量シミュレート処理は、補給管理サーバ１００の管理者等からの補給量シミュレート要求を入力すると起動されるように構成しても良い。
【００８２】
＜補給量シミュレートステップ（補給量シミュレート処理）：Ｓ１０５＞
補給量シミュレート部１３０は、現在の時刻から将来の所定時刻までの物資の残存状態の伝播処理（以下、この処理を状態予測シミュレーションという）を行うためのシミュレート指示を処理装置により生成して、残存状態算出処理部１２０のカルマンフィルタ１２１の状態伝播部１２２に出力する。補給量シミュレート部１３０は、シミュレート指示に状態予測シミュレーションを行いたい将来の所定時刻を設定する。補給量シミュレート部１３０は、将来の所定時刻として、システム値として予め設定された値を設定してもよいし、例えば管理者により入力される値を設定してもよい。
【００８３】
状態伝播部１２２は、シミュレート指示を入力すると、現在の時刻から将来の所定時刻までの物資の残存状態の状態予測シミュレーションを行う。状態伝播部１２２は、残存状態記憶部７３０に記憶された現在の時刻の物資の残存状態をもとに、（式３）および（式４）を用いて将来の所定時刻まで物資の残存状態を伝播させて状態予測シミュレーションを行う。状態予測シミュレーションでは、補給管理サーバ１００が残量観測値を受信しないため、物資の残存状態を補正する状態更新処理は行われない。このときの状態伝播部１２２の処理について説明する。
【００８４】
状態予測シミュレーション時のＳ１０３３では、状態伝播部１２２は、時刻ｔｎの状態ベクトルＸｎ（＋）と共分散行列Ｐｎ（＋）とを時刻ｔ（ｎ＋１）の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（−）と共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）に伝播させて残存状態記憶部７３０に記憶する。状態予測シミュレーションでは物資の残存状態を補正する状態更新処理は行われないので、状態伝播部１２２は、残存状態記憶部７３０に記憶した状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（−）と共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）とを観測後の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（＋）と観測後の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（＋）とに読み替えて入力し、将来の所定時刻まで状態予測シミュレーションを続行する。
【００８５】
状態予測シミュレーションでは、補給管理サーバ１００が残量観測値を受信しないため、物資の残存状態を補正する状態更新処理は行われない。しかし、例えば、補給量シミュレート部１３０が、ダミーの残量観測値を状態予測シミュレーションの状態伝播処理と同期させてカルマンフィルタ１２１の状態更新部１２３に出力することにより、状態予測シミュレーションにおいても状態更新処理を行うようにしてもよい。
【００８６】
状態伝播部１２２は、状態予測シミュレーションの結果である現在の時刻から将来の所定時刻まで物資の残存状態の遷移に基づいて、予測補給量２０２を算出する。状態伝播部１２２は、算出した予測補給量２０２をシミュレート結果として補給量シミュレート部１３０に出力する。
【００８７】
あるいは、状態伝播部１２２は、状態予測シミュレーションの結果である現在の時刻から将来の所定時刻まで物資の残存状態の遷移をシミュレート結果として補給量シミュレート部１３０に出力してもよい。この場合、補給量シミュレート部１３０は、入力したシミュレート結果に基づいて予測補給量２０２を算出する。
【００８８】
補給量シミュレート部１３０は、状態伝播部１２からシミュレート指示に対応するシミュレート結果を入力する。補給量シミュレート部１３０は、入力したシミュレート結果に含まれる予測補給量２０２を出力部１４０に出力する。あるいは、補給量シミュレート部１３０は、算出した予測補給量２０２を出力部１４０に出力する。また、補給量シミュレート部１３０は、予測補給量２０２をステーション／補給機物資管理装置８００に送信する。
【００８９】
実施の形態１に係る補給管理サーバ１００では、複数の対象物である物資として水・食料・日用品を一例として３次元の物資の残存状態を予測（推定）する方法について説明したが、燃料・衣料・酸素等の他の物資でも構わない。また、３次元の物資に他の物資を加えて４次元、５次元、・・・Ｎ次元（Ｎは自然数）の物資についても、実施の形態１の補給管理サーバ１００と同様の構成で残存状態を予測（推定）することができる。また、物資を消費するシステムとしては、宇宙ステーションシステムだけでなく、店舗（コンビニ、百貨店等）や施設の在庫管理システム、あるいは災害時における救援物品の補給を行う被災地復興システム等にも適応することができる。
【００９０】
以上のように、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００によれば、伝播による残存状態（真の値（システム出力）と受信した備蓄量（残量観測値（観測値））とから、システムノイズと観測ノイズとを吸収した高い精度の推定備蓄量（推定値）を予測することができるので、宇宙ステーション補給機における物資補給の予測にも対応できる高い精度を有する最適予測方式を提供することができる。
【００９１】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００によれば、補給量シミュレート処理により、高い精度で予測（推定）された備蓄量の残存状態の状態遷移をもとに、予測補給量を算出することができる。
【００９２】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００によれば、物資の残存状態の推定値の状態遷移をグラフや表にしたり、予測補給量をグラフや表にしたりして表示装置等に出力することができるので、補給管理サーバ１００の管理者等が、表示装置に表示された物資（水・食料・日用品）の残存状態の状態遷移や予測補給量２０２をもとに有効な物資補給管理に関する対策を講じることができる。
【実施例】
【００９３】
実施の形態１で説明した補給管理サーバ１００を用いて、具体的な数値を用いて、物資の残存状態の推定シミュレーションを行う場合について説明する。
【００９４】
本実施例では、補給管理サーバ１００を用いて、所定の時間（Ｔｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０まで）の物資の残存状態の推定シミュレーションを行うものとする。具体的な各数値について以下に説明する。
【００９５】
まず、減少パラメータ記憶部７１０に記憶する減少パラメータＡ及び初期値記憶部７２０に記憶する状態ベクトルの初期値Ｘ０と初期値Ｘ０の精度を表す共分散行列の初期値Ｐ０とは、以下の値とする。
【００９６】
【数５】
【００９７】
補給管理サーバ１００において、上記の減少パラメータＡ及び状態ベクトルの初期値Ｘ０と共分散行列の初期値Ｐ０の数値に基づいた真の値（理論値）は以下の式となる。
【００９８】
【数６】
【００９９】
図６は、（式８）〜（式１０）から導かれる物資の残存状態の理論値（Ｔｉｍｅ０．０〜３．０）をグラフ化した図である。
【０１００】
実施の形態１で述べた状態方程式（式１）では、（式８）〜（式１０）の各ｑ（ｔ）に加えられるシステムノイズｗｎとして、ここでは正規分布Ｎ（０，０．０１２）（正規分布Ｎ（０（平均），０．０１２（分散））を示す）にしたがう正規乱数をΔｔ＝０．０１ごとに各ｑ（ｔ）に加えるものとする。図７は、状態方程式（式１）から得られるＴｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までの値（システム出力）をグラフ化した図である。すなわち、図７のグラフは、図６に示す物資の残存状態の理論値に擾乱ノイズであるシステムノイズｗｎを加えたものである。
【０１０１】
図８は、Ｔｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までの観測値（残量観測値）をグラフ化した図である。実施の形態１で説明したように、残量観測値には観測ノイズｖｎとシステムノイズｗｎとの両方が含まれる。残量観測値は、実施の形態１で述べた観測方程式Ｙｎ＝ＨｎＸｎ＋ｖｎ（式２）で表されるＹｎである。観測方程式（式２）に示すように、残量観測値Ｙｎに加えられている観測ノイズｖｎは、ここではＮ（０，０．３２）にしたがう正規乱数をΔｔ＝０．０１ごとに加えられているものとする。
【０１０２】
また、残存状態算出処理部１２０の状態伝播部１２２が行う状態伝播処理の間隔Δｔは、Δｔ＝０．０１とする。また、残存状態算出処理部１２０の状態更新部１２３の状態更新の間隔Δｔは、Δｔ＝０．０２とする。すなわち、実施の形態１で説明した２ｎ＝ｍの関係である。
【０１０３】
また、状態伝播部１２２の共分散行列伝播計算部１２２２が共分散行列伝播計算処理に用いるシステムノイズ共分散行列Ｑｎと、状態更新部１２３の共分散行列更新計算部１２３３が共分散行列更新計算処理に用いる観測ノイズ共分散行列Ｒｎとは、以下の数値となる。
【０１０４】
【数７】
【０１０５】
以上のような具体的な数値を設定して、補給管理サーバ１００を用いた補給管理方法により、Ｔｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までの物資（水・食料・日用品）の残存状態の推定シミュレーションを行う。図９は、実施例における具体的な数値を設定した推定シミュレーションにより残存状態算出処理部１２０から出力された物資の観測値の残存状態の推定値（Ｔｉｍｅ０．０〜Ｔｉｍｅ３．０）をグラフ化したものである。図８の観測値と図９のカルマンフィルタ処理後の値とを比べると、補給管理サーバ１００を用いた補給管理方法によれば、物資の残存状態の推定値は、より理論値（あるいはシステム出力）に近づくことがわかる。
【０１０６】
図１０は、推定シミュレーションにより算出された物資の残存状態の推定値の誤差の精度を示す共分散行列の値を示す図である。共分散行列は、残量観測値に基づいて状態の更新（補正）が行われると分散値が小さくなり、物資の残存状態の推定値の精度が上がることを示している。図１０において、交互に共分散行列の値が上下しているのは、実施例の具体的な数値を設定した推定シミュレーションにおいては、状態伝播処理の行われる時刻ｔｎと状態更新処理の行われる時刻ｔｍとの関係が２ｎ＝ｍの関係であるためである。つまり、交互に共分散行列の値が上下しているのは、時刻ｔｎの場合は共分散行列の値は大きくなり、時刻ｔｍにて補正が入ると共分散行列の値が小さくなり、これを繰り返しているからである。つまり、図１０のグラフは、Ｔｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までの共分散行列の値を示す１本の折れ線グラフとなっており、状態伝播部１２２が行う状態伝播処理の間隔ΔｔはΔｔ＝０．０１であり、状態更新部１２３の状態更新の間隔Δｔは、Δｔ＝０．０２であるため、時間１．０の間には、１００回の状態伝播処理が行われ、５０回の状態更新処理が行われていることを示している。
【０１０７】
以上のように、実施の形態１の補給管理サーバ１００によれば、宇宙ステーション補給機における物資補給の予測に対応できるような高い精度を有する最適予測方式を提供することができる。補給量シミュレート部１３０による状態予測シミュレーションは、Ｔｉｍｅ３．０以降となる。
【０１０８】
ここで、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００の特徴点について説明する。宇宙ステーション等のシステムにおける物資の消費においては、複数の対象物である物資は、単独で減少していくものではなく、複数の物資間に減少の関連性（減少関係）が存在する。例えば、食料の消費が増加すれば、それに対応して水の消費も増加する等の関連性である。実施の形態１に係る補給管理サーバ１００の補給管理方式では、この複数の物資間の減少関係に着目し、複数の物資間の減少関係を加味した上で物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）を可能とする点が特徴点である。
【０１０９】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００では、物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）にカルマンフィルタを用いる点が特徴である。
【０１１０】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００では、宇宙ステーションの物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）にカルマンフィルタを用いる点が特徴である。
【０１１１】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００では、無線通信を利用しなければならない宇宙ステーションの物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）にカルマンフィルタを用いる点が特徴である。
【０１１２】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００では、宇宙通信という無線通信を利用しなければならない宇宙ステーションの物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）にカルマンフィルタを用いる点が特徴である。
【０１１３】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００は、物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）をする際に、２種類の誤差（上述したシステム誤差と観測誤差）を考慮することができる点が特徴である。すなわち、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００は、物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）をする際に、２重に誤差を考慮することができる点が特徴である。
【０１１４】
実施の形態１の説明において、ステーション／補給機物資管理装置８００における物資情報入力処理部８１０、物資管理情報送受信部８２０、補給管理情報表示処理部８３０、表示部８４０は、それぞれ独立した機能ブロックとして構成されているが、ひとつの機能ブロックとしてもよい。また、例えば、物資情報入力処理部８１０と物資管理情報送受信部８２０とをひとつの機能ブロックとし、補給管理情報表示処理部８３０と表示部８４０とをひとつの機能ブロックとしてもよい。あるいは、全ての機能ブロックを独立した機能ブロックとしても良い。あるいは、これらの機能ブロックを、他のどのような組み合わせで構成しても構わない。
【０１１５】
また、補給管理サーバ１００における補給管理情報送受信部１１０、残存状態算出処理部１２０、補給量シミュレート部１３０、出力部１４０、減少パラメータ記憶部７１０、初期値記憶部７２０、残存状態記憶部７３０は、それぞれ独立した機能ブロックとして構成されているが、ステーション／補給機物資管理装置８００の機能ブロックと同様に、補給管理サーバ１００における機能ブロックをどのような組み合わせで構成しても構わない。
【０１１６】
実施の形態１に係る補給管理サーバ及び補給管理サーバの補給管理プログラム及び補給管理サーバの補給管理方法は、処理装置、記憶装置等のハードウェアが用いられており、ソフトウェアによる情報処理がハードウェアを用いて具体的に実現されたものである。すなわち、上述した補給管理サーバ及び補給管理サーバの補給管理プログラム及び補給管理サーバの補給管理方法は、自然法則を利用したハードウェアの動作により実現を図っているものであり、自然法則を利用した技術的創作に該当するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】実施の形態１に係る補給管理サーバ１００の外観の一例を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る補給管理サーバ１００及びステーション／補給機物資管理装置８００のハードウェア資源の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る最適補給量予測システム９９０の機能ブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る補給管理サーバ１００の補給管理方法の処理動作を表すフローチャートである。
【図５】実施の形態１に係る残存状態算出処理部のカルマンフィルタにおける状態伝播処理と状態更新処理の詳細を示すフローチャートである。
【図６】実施例において（式８）〜（式１０）から導かれる物資の残存状態の理論値（Ｔｉｍｅ０．０〜３．０）をグラフ化した図である。
【図７】実施例において状態方程式（式１）から得られるＴｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までのシステム出力をグラフ化した図である。
【図８】実施例におけるＴｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までの観測値（残量観測値）をグラフ化した図である。
【図９】実施例における具体的な数値を設定した推定シミュレーションにより出力された物資の残存状態の推定値（Ｔｉｍｅ０．０〜Ｔｉｍｅ３．０）をグラフ化したものである。
【図１０】実施例における具体的な数値を設定した推定シミュレーションにより出力された物資の残存状態の推定値（Ｔｉｍｅ０．０〜Ｔｉｍｅ３．０）の精度を示す共分散行列の値を示す図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００ 補給管理サーバ、１１０ 補給管理情報送受信部、１２０ 残存状態算出処理部、１２１ カルマンフィルタ、１２２ 状態伝播部、１２３ 状態更新部、１３０ 補給量シミュレート部、１４０ 出力部、２０１ 補給管理情報、２０２ 予測補給量、２０３ 備蓄量、２１１ 残量観測値、７００ 記憶装置、７１０ 減少パラメータ記憶部、７２０ 初期値記憶部、７３０ 残存状態記憶部、８００ ステーション／補給機物資管理装置、８１０ 物資情報入力処理部、８２０ 物資管理情報送受信部、８３０ 補給管理情報表示処理部、８４０ 表示部、９０１ 表示装置、９０２ キーボード、９０３ マウス、９０４ ＦＤＤ、９０５ ＣＤＤ、９０６ プリンタ装置、９０７ スキャナ装置、９１０ システムユニット、９１１ ＣＰＵ、９１２ バス、９１３ ＲＯＭ、９１４ ＲＡＭ、９１５ 通信ボード、９１６ アンテナ、９２０ 磁気ディスク装置、９２１ ＯＳ、９２２ ウィンドウシステム、９２３ プログラム群、９２４ ファイル群、９３１ 電話器、９３２ ファクシミリ機、９４０ インターネット、９４１ ゲートウェイ、９４２ ＬＡＮ、９９０ 最適補給量予測システム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、物資の備蓄量（残存数）を推定することで最適補給量を予測して提供する分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、医療施設及び診療物品業者双方の診療物品の在庫量を管理するために、診療計画に基づいて診療物品の消費数量を予測し、予測した消費数量に基づいて在庫量を予測し、予測した在庫量に基づいて発注量を予測する在庫管理支援装置がある（特許文献１参照）。また、非定常的な需要を有する商品に対して適切な安全在庫を算出するために、需要予測処理を行って需要予測データを得て、誤差等を加味して安全在庫を求め、求めた安全在庫に基づき受発注を行う安全在庫計算装置がある（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−０９１１８７号公報
【特許文献２】特開２００４−３５９５１４号公報
【特許文献３】特開平７−１２３５８９号公報
【特許文献４】特開２００７−２２６７１７号公報
【特許文献５】特開平５−００２４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
宇宙ステーション補給機（Ｈ−ＩＩ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ＝ＨＴＶ）は、宇宙ステーションに長期滞在している宇宙飛行士の水や食料、衣類等の日用品、各種実験装置などを補給する輸送業務を目的とした無人の軌道間輸送機である。宇宙ステーション補給機における物資の補給のために、宇宙ステーションと基地との間で備蓄量に関する情報伝達が行われるが、宇宙ステーションから基地に伝達される情報には、情報を伝達する際の電波のエラー等による伝達の誤りによる誤差や備蓄量の数量計測の誤りによる誤差等が含まれてしまう。また、このような宇宙ステーション補給機における物資の補給は、店舗や施設における物品の補給と比較すると、補給回数や補給にかかる時間に大きな制約があり、また補給のためのコストも多大なものとなるという制約がある。したがって、宇宙ステーション補給機における物資補給量の予測は、上述したような誤差を吸収し、最適な補給量に近づけることのできる精度の高い予測を行うことが必要である。しかし、従来の在庫管理方法では、宇宙ステーション補給機における物資補給に対応するだけの十分な精度を有する最適予測方式が講じられない状況であるという課題がある。
【０００４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、例えば宇宙ステーション補給機における物資補給の予測に対応できるような、高い精度を有する最適予測方式を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る補給管理サーバは、
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する補給管理サーバにおいて、
複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理部と
複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信部と、
を備え、
残存状態算出処理部は、
補給管理情報受信部が補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶することを特徴とする。
【０００６】
上記補給管理サーバは、さらに、残存状態算出処理部が出力した複数の対象物の残存状態に基づいて、将来の所定時刻における複数の対象物の補給量を処理装置により算出して出力する補給量シミュレート部を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記補給管理サーバは、さらに、
複数の対象物の減少程度を示す減少パラメータの値を記憶した減少パラメータ記憶部と、
複数の対象物の残存数を示す状態ベクトルの初期値Ｘ０と、複数の対象物の減少関係を示す共分散行列の初期値Ｐ０と記憶する初期値記憶部とを備え、
上記残存状態算出処理部は、
減少パラメータ記憶部が記憶した減少パラメータの値を複数の対象物の減少数をもとめる状態方程式に代入して得られるシステム行列Ｆｎに基づいて、残存状態を伝播させる状態伝播部と、
複数の対象物の残量観測値を示す観測方程式に用いられる観測行列Ｈｍに基づいて、時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を更新する状態更新部と
を有するカルマンフィルタ
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記カルマンフィルタの状態伝播部は、システム内で生じるシステムノイズｗｎを伝播させるとともに、
上記カルマンフィルタの状態更新部は、システムから補給管理サーバまでに生じる観測ノイズｖｎを伝播させる
ことを特徴とする。
【０００９】
上記カルマンフィルタの状態伝播部は、
初期値記憶部が記憶した状態ベクトルの初期値Ｘ０と、状態方程式を解いて得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを処理装置により求める状態ベクトル伝播計算部と、
共分散行列の初期値Ｐ０と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎとに基づいて、複数の対象物のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを処理装置により求める共分散行列伝播計算部と
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記カルマンフィルタの状態更新部は、
状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）と、観測ノイズｖｎが含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎとに基づいてカルマンゲインＫｎを処理装置により求めるカルマンゲイン計算部と、
カルマンゲイン計算部が求めたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトルＹｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）を処理装置により求める状態ベクトル更新計算部と、
カルマンゲイン計算部が求めたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）を処理装置により求める共分散行列更新計算部と
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る補給管理サーバの補給管理プログラムは、
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する処理をコンピュータに実行させる補給管理サーバの補給管理プログラムにおいて、
残存状態算出処理部が、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理と、
補給管理情報受信部が、複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信処理とを備え、
残存状態算出処理は、
補給管理情報受信処理において補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶することを特徴とする。
【００１２】
上記補給管理サーバの補給管理プログラムは、さらに、
補給量シミュレート部が、残存状態算出処理により出力した複数の対象物の残存状態に基づいて、将来の所定時刻における複数の対象物の補給量を処理装置により算出して出力する補給量シミュレート処理
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記補給管理サーバの補給管理プログラムは、さらに、
減少パラメータ記憶部が、複数の対象物の減少程度を示す減少パラメータの値を記憶する減少パラメータ記憶処理と、
初期値記憶部が、複数の対象物の残存数を示す状態ベクトルの初期値Ｘ０と、複数の対象物の減少関係を示す共分散行列の初期値Ｐ０とを記憶する初期値記憶処理とを備え、
上記残存状態算出処理は、
状態伝播部が、減少パラメータ記憶処理により記憶した減少パラメータの値を複数の対象物の減少数をもとめる状態方程式に代入して得られるシステム行列Ｆｎに基づいて、残存状態を伝播させる状態伝播処理と、
状態更新部が、複数の対象物の残量観測値を示す観測方程式に用いられる観測行列Ｈｍに基づいて、時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を更新する状態更新処理と
を有するカルマンフィルタ処理
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記カルマンフィルタ処理の状態伝播処理は、システム内で生じるシステムノイズｗｎを伝播させるとともに、
上記カルマンフィルタ処理の状態更新処理は、システムから補給管理サーバまでに生じる観測ノイズｖｎを伝播させる
ことを特徴とする。
【００１５】
上記カルマンフィルタ処理の状態伝播処理は、
状態ベクトル伝播計算部が、初期値記憶処理により記憶された状態ベクトルの初期値Ｘ０と、状態方程式を解いて得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを処理装置により求める状態ベクトル伝播計算処理と、
共分散行列伝播計算部が、共分散行列の初期値Ｐ０と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎとに基づいて、複数の対象物のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを処理装置により求める共分散行列伝播計算処理とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記カルマンフィルタ処理の状態更新処理は、
カルマンゲイン計算部が、状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）と、観測ノイズｖｎが含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎとに基づいてカルマンゲインＫｎを処理装置により求めるカルマンゲイン計算処理と、
状態ベクトル更新計算部が、カルマンゲイン計算処理により求められたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトルＹｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）を処理装置により求める状態ベクトル更新計算処理と、
共分散行列更新計算部が、カルマンゲイン計算処理により求められたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）を処理装置により求める共分散行列更新計算部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る補給管理サーバの補給管理方法は、
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する補給管理サーバの補給管理方法において、
残存状態算出処理部が、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理ステップと、
補給管理情報受信部が、複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信ステップとを備え、
残存状態算出処理ステップは、
補給管理情報受信ステップにおいて補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る補給管理サーバは、
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する補給管理サーバであり、残存状態算出処理部が複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力し、
補給管理情報受信部が複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信し、
また、残存状態算出処理部は、補給管理情報受信部が補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶する構成であるので、残存状態を伝播させながら残存状態の誤差を補正して更新することができるので、最適な残存状態を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、以下の実施の形態に係る補給管理サーバ１００の外観の一例を示す図である。
【００２０】
図１において、補給管理サーバ１００は、システムユニット９１０、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ・Ｒａｙ・Ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（液晶）の表示画面を有する表示装置９０１、キーボード９０２（Ｋｅｙ・Ｂｏａｒｄ：Ｋ／Ｂ）、マウス９０３、ＦＤＤ９０４（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ・Ｄｉｓｋ・ Ｄｒｉｖｅ）、コンパクトディスク装置９０５（ＣＤＤ）、プリンタ装置９０６、スキャナ装置９０７などのハードウェア資源を備え、これらはケーブルや信号線で接続されている。
【００２１】
システムユニット９１０は、コンピュータであり、ファクシミリ機９３２、電話器９３１とケーブルで接続され、また、ローカルエリアネットワーク９４２（ＬＡＮ）、ゲートウェイ９４１を介してインターネット９４０に接続されている。
【００２２】
図２は、以下の実施の形態に係る補給管理サーバ１００及びステーション／補給機物資管理装置８００のハードウェア資源の一例を示す図である。
【００２３】
図２において、補給管理サーバ１００及びステーション／補給機物資管理装置８００は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、通信ボード９１５、表示装置９０１、キーボード９０２、マウス９０３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、プリンタ装置９０６、スキャナ装置９０７、磁気ディスク装置９２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置９２０の代わりに、光ディスク装置、メモリカード読み書き装置などの記憶装置でもよい。
【００２４】
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、磁気ディスク装置９２０の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置あるいは記憶部の一例である。
【００２５】
通信ボード９１５、キーボード９０２、スキャナ装置９０７、ＦＤＤ９０４などは、入力部、入力装置の一例である。
【００２６】
また、通信ボード９１５、表示装置９０１、プリンタ装置９０６などは、出力部、出力装置の一例である。
【００２７】
通信ボード９１５は、ファクシミリ機９３２、電話器９３１、ＬＡＮ９４２等に接続されている。通信ボード９１５は、ＬＡＮ９４２に限らず、インターネット９４０、ＩＳＤＮ等のＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）などに接続されていても構わない。インターネット９４０或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮに接続されている場合、ゲートウェイ９４１は不用となる。
【００２８】
また、通信ボード９１５は、アンテナ９１６を備えている。アンテナ９１６は、受信器・送信器の一例であり、例えば宇宙を介しての電波情報の送受信を行う。
【００２９】
磁気ディスク装置９２０には、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１、オペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。
【００３０】
上記プログラム群９２３には、以下に述べる実施の形態の説明において、「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
【００３１】
ファイル群９２４には、以下に述べる実施の形態の説明において、「〜の判定結果」、「〜の計算結果」、「〜の処理結果」として説明する情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」、「〜データベース」、「〜データ」の各項目として記憶されている。「〜ファイル」、「〜データベース」、「〜データ」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリになどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのＣＰＵの動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のＣＰＵの動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【００３２】
また、以下に述べる実施の形態の説明において説明するフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号値は、ＲＡＭ９１４のメモリ、ＦＤＤ９０４のフレキシブルディスク、ＣＤＤ９０５のコンパクトディスク、磁気ディスク装置９２０の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｋ）等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス９１２や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
【００３３】
また、以下に述べる実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」、「〜手段」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。すなわち、プログラムは、以下に述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、以下に述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００３４】
実施の形態１．
本実施の形態では、宇宙飛行士により水・食料・日用品等の物資が消費される宇宙ステーション（システムの一例）において、物資（水・食料・日用品：複数の対象物の一例）の残存状態に基づいて物資の補給を管理する補給管理サーバ１００について説明する。補給管理サーバ１００は、宇宙ステーションにおける物資の残存量と消費量とをシミュレートすることで最適補給量を予測して、予測した結果情報を提供する。
【００３５】
図３は、実施の形態１に係る最適補給量予測システム９９０の機能ブロック図である。図３を用いて、実施の形態１に係る最適補給量予測システム９９０の機能ブロックについて説明する。
【００３６】
最適補給量予測システム９９０は、ステーション／補給機物資管理装置８００と補給管理サーバ１００とを備えている。
【００３７】
ステーション／補給機物資管理装置８００は、宇宙ステーションの物資の備蓄量や、宇宙ステーションと宇宙ステーションに補給物資を輸送する宇宙ステーション補給機（Ｖｅｈｉｃｌｅ）との間でやりとりされる補給物資を管理する装置である。実施の形態１において、ステーション／補給機物資管理装置８００が管理する物資は、水・食料・日用品（複数の対象物の一例）であるものとする。ステーション／補給機物資管理装置８００は、宇宙ステーションの物資の管理者により宇宙ステーションの物資（水・食料・日用品）の備蓄量（以下、残存数ともいう）が入力され、入力された物資の備蓄量に基づいて補給管理情報２０１を生成し、補給管理サーバ１００へ送信する。また、ステーション／補給機物資管理装置８００は、送信した補給管理情報２０１に基づいて補給管理サーバ１００において算出された予測補給量２０２を受信する。ステーション／補給機物資管理装置８００は、宇宙ステーションに搭載される装置であるが、例えば宇宙ステーション補給機（Ｖｅｈｉｃｌｅ）に搭載されていてもよい。
【００３８】
補給管理サーバ１００は、ステーション／補給機物資管理装置８００から物資の備蓄量２０３を含む補給管理情報２０１を受信して、受信した備蓄量２０３を含む補給管理情報２０１に基づいて物資の補給を管理する。補給管理サーバ１００は、物資の残存数と共分散の状態を示す物資の残存状態を伝播させるとともに、ステーション／補給機物資管理装置８００から送信される補給管理情報２０１に基づいて、物資の残存状態を更新し、物資の残存状態の最適な推定値を算出する。
【００３９】
本実施の形態では、時刻ｔｎ（ｔｎとも表す）の物資（水・食料・日用品）の残存状態を、状態ベクトルＸｎ（Ｘｎとも表す）と共分散行列Ｐｎ（Ｐｎとも表す）との両方により表す。ベクトルとは１次元行列を意味するものとする。また、行列とは２次元以上の行列を意味するものとする。ｎは、１時間毎または１日毎など、一定時間Δｔ毎に加算される整数である（ｎ＝１，２，３，・・・）。物資（水・食料・日用品）の残存状態を表す状態ベクトルは、水の残存数・食料の残存数・日用品の残存数を元とする３次元ベクトルにより表される。ここで、残存数とは予測された残存数を意味するものとする。物資（水・食料・日用品）の残存状態を表す共分散行列は、水・食料・日用品の誤差の関連状態を表す３×３行列により表される。つまり、共分散行列は、水・食料・日用品のうちの２つの物資間（水と食料、食料と日用品、日用品と水）の誤差の共分散を元として３×３行列により表わしたものである。つまり、共分散行列は、物資（水・食料・日用品）の残存状態の精度を表すものである。
【００４０】
ステーション／補給機物資管理装置８００は、物資情報入力処理部８１０、物資管理情報送受信部８２０、補給管理情報表示処理部８３０、表示部８４０を備える。
【００４１】
物資情報入力処理部８１０は、宇宙ステーション（システムの一例）の物資（水・食料・日用品）の備蓄量２０３を入力する。宇宙ステーションの物資（水・食料・日用品）の備蓄量２０３は、宇宙ステーションの管理者が計数により、あるいは宇宙ステーションに搭載された物資保管装置等のセンサによる自動計数により割り出される。そして、物資情報入力処理部８１０は、管理者等の手入力やあるいは宇宙ステーションの物資保管装置等からの自動入力により、宇宙ステーションの物資（水・食料・日用品）の備蓄量２０３を入力する。物資情報入力処理部８１０は、入力した宇宙ステーションの物資（水・食料・日用品）の備蓄量２０３を物資管理情報送受信部８２０へ出力する。このとき、計数された（割り出された）備蓄量２０３には、計数誤り（数え間違い）や入力誤り等の誤差（以下、システムノイズ（システム誤差）という）が含まれている可能性がある。
【００４２】
物資管理情報送受信部８２０は、物資情報入力処理部８１０から備蓄量２０３を入力する。物資管理情報送受信部８２０は、入力した物資の備蓄量２０３を含む情報を補給管理情報２０１として補給管理サーバ１００に送信する。また、物資管理情報送受信部８２０は、補給管理サーバ１００から物資の補給量の予測値である予測補給量２０２を受信する。
【００４３】
補給管理情報表示処理部８３０は、物資管理情報送受信部８２０により受信された予測補給量２０２を入力し、予測補給量２０２を表示装置等に表示するための情報を生成する。表示部８４０は、補給管理情報表示処理部８３０により生成された情報を用いて予測補給量２０２を表示装置等に表示する。
【００４４】
補給管理サーバ１００は、補給管理情報送受信部１１０（補給管理情報受信部の一例）、残存状態算出処理部１２０、補給量シミュレート部１３０、出力部１４０、減少パラメータ記憶部７１０、初期値記憶部７２０、残存状態記憶部７３０を備えている。
【００４５】
減少パラメータ記憶部７１０は、物資（水・食料・日用品）の減少程度を示す減少パラメータの値を記憶する。減少パラメータとは、物資（水・食料・日用品）が単位時間当たりに減少する係数であり、予め設定される値である。減少パラメータは、後述する状態方程式に用いられる。
【００４６】
初期値記憶部７２０は、物資（水・食料・日用品）の残存数を示す状態ベクトルの初期値Ｘ０と、物資（水・食料・日用品）の減少関係を示す共分散行列の初期値Ｐ０とを記憶する。
【００４７】
残存状態記憶部７３０は、後述する残存状態算出処理部１２０により算出される物資（水・食料・日用品）の残存状態を記憶する。物資（水・食料・日用品）の残存状態は、上述したように、物資（水・食料・日用品）の残存数を示す状態ベクトルと物資（水・食料・日用品）の減少関係を示す共分散行列との両方により表される。
【００４８】
補給管理情報送受信部１１０（補給管理情報受信部の一例）は、ステーション／補給機物資管理装置８００から送信された補給管理情報２０１を受信する。補給管理情報２０１は、ステーション／補給機物資管理装置８００において入力された備蓄量２０３を含む情報である。しかし、補給管理情報２０１が宇宙ステーションから補給管理サーバ１００に伝達される際には、電波のエラー等による誤差（補給管理情報２０１を伝送・保管中に生じるステーション／補給機物資管理装置８００や最適補給量予測システム９９０の処理装置やメモリなどの誤動作、誤報告、誤送受信、ノイズ等を含む）（以下、観測ノイズ（観測誤差）という）が含まれる。すなわち、宇宙を介して伝達された補給管理情報２０１に含まれる備蓄量２０３には、宇宙ステーションから補給管理サーバ１００に伝達される際の電波のエラー等による誤差（以下、観測ノイズ（観測誤差）という）が含まれる。つまり、補給管理情報送受信部１１０にて受信される補給管理情報２０１に含まれる備蓄量２０３は、観測ノイズとを含んだ値である。そこで、観測ノイズを含んで送信された物資（水・食料・日用品）の備蓄量２０３（受信した備蓄量２０３）を、物資（水・食料・日用品）の観測された残存数である物資（水・食料・日用品）の残量観測値２１１とする。
【００４９】
補給管理情報送受信部１１０は、物資（水・食料・日用品）の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）（ｎとｍの関係については残存状態算出処理部１２０の機能説明にて述べる）における残量観測値２１１を含む補給管理情報２０１を受信器により受信する。
【００５０】
残存状態算出処理部１２０は、物資（複数の対象物）の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における物資（複数の対象物）の残存状態を処理装置により計算して残存状態記憶部７３０（記憶装置）に記憶する。残存状態算出処理部１２０は、残存状態記憶部７３０（記憶装置）に記憶された時刻ｔｎにおける物資（複数の対象物）の残存状態を処理装置により出力する。また、残存状態算出処理部１２０は、補給管理情報送受信部１１０が補給管理情報２０１を受信した場合に、補給管理情報２０１が示す物資の時刻ｔｍ（ｔｍとも表す）（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値２１１を処理装置により入力して、残量観測値２１１に基づいて時刻ｔｍにおける物資の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して残存状態記憶部７３０（記憶装置）に記憶する。
【００５１】
つまり、残存状態算出処理部１２０は、物資の残存状態をΔｔごとに伝播して観測前の物資の残存状態を算出するとともに、ステーション／補給機物資管理装置８００から送信される補給管理情報２０１に含まれる時刻ｔｍの物資の残量観測値２１１を観測値として、残量観測値２１１に基づいて時刻ｔｍにおける物資の残存状態を観測前の物資の残存状態から観測後の物資の残存状態（推定値）に補正して更新する。
【００５２】
ここで、ｎとｍの関係について説明する。例えば、ｎとｍの関係が２ｎ＝ｍであるとする。具体的には、例えば、Δｔ＝１日であり毎日６時に物資の残存状態を算出して伝播させるとする。残存状態算出処理部１２０は、毎日６時に物資の残存状態を算出して、算出した物資の残存状態をシステム出力（システム出力値ともいう）として出力するとともに、１日おきの６時に送信される物資の残量観測値２１１に基づいてその時刻のシステム出力の物資の残存状態を補正して更新する。
【００５３】
あるいは、ｎとｍの関係がｍ＝ｎであるとする。具体的には、例えば、Δｔ＝１日であり毎日６時に物資の残存状態を算出して伝播させるとする。残存状態算出処理部１２０は、毎日６時に物資の残存状態を算出してシステム出力として出力する。また、毎日送信される残量観測値２１１に基づいてシステム出力の物資の残存状態を補正して更新させる。
【００５４】
このように、補給管理サーバ１００では、ｎとｍの関係を定期的に同期させてもよいが、同期させずにランダムに送信される残量観測値２１１に基づいてシステム出力の物資の残存状態を補正して更新しても構わない。
【００５５】
また、残存状態算出処理部１２０は、補給量シミュレート部１３０からのシミュレート指示を入力した場合に、現在の時刻の物資の残存状態を基に、現在の時刻からシミュレート指示に設定された将来の所定時刻まで物資の残存状態を処理装置により伝播させて、その結果から予測補給量２０２を算出して、シミュレート結果として補給量シミュレート部１３０に出力する。
【００５６】
補給量シミュレート部１３０は、予測補給量２０２を残存状態算出処理部１２０に算出させるためのシミュレート指示を生成して残存状態算出処理部１２０に出力する。また、補給量シミュレート部１３０は、残存状態算出処理部１２０より、出力したシミュレート指示に対応するシミュレート結果を入力する。補給量シミュレート部１３０は、入力したシミュレート結果に含まれる予測補給量２０２を出力部１４０に出力する。あるいは、補給量シミュレート部１３０は、予測補給量２０２をステーション／補給機物資管理装置８００に送信する。例えば、補給量シミュレート部１３０は、今日から１０日後の予測補給量２０２を残存状態算出処理部１２０に算出させることができる。その１０日分の計算においては、残量観測値２１１の入力はない。
【００５７】
出力部１４０は、残存状態記憶部７３０に記憶された物資（水・食料・日用品）の残存状態を表示装置等の出力装置に出力する。つまり、残存状態記憶部７３０に記憶された物資の残存状態とは、残存状態算出処理部１２０により算出された物資の残存状態の推定値の状態遷移のことである。したがって、出力部１４０は、このような物資の残存状態の推定値の状態遷移をグラフや表にして出力してもよい。また、出力部１４０は、補給量シミュレート部１３０から予測補給量２０２を入力して表示装置等の出力装置に出力する。補給管理サーバ１００の管理者等は、表示装置に表示された物資（水・食料・日用品）の残存状態の状態遷移や予測補給量２０２を確認することができ、例えば、物資補給管理に関する対策を検討することができる。
【００５８】
残存状態算出処理部１２０は、カルマンフィルタ１２１を備える。カルマンフィルタ１２１は、状態伝播部１２２と状態更新部１２３とを備える。
【００５９】
状態伝播部１２２は、減少パラメータ記憶部７１０が記憶している減少パラメータの値を物資（水・食料・日用品）の減少数をもとめる状態方程式に代入し、代入した状態方程式により得られるシステム行列Ｆｎ（Ｆｎとも表す）に基づいて、物資の残存状態を伝播させる。また、状態伝播部１２２は、物資の残存状態を伝播させる際に、宇宙ステーション（システム）内で生じる物資の計数誤りや入力誤り等の擾乱要因であるシステムノイズｗｎ（ｗｎとも表す）を伝播させる。
【００６０】
ここで、状態方程式とは、カルマンフィルタ１２１を用いてシステムの状態（残存状態）を推定するためのシステム出力を表す式である。つまり、カルマンフィルタ１２１を用いてシステムの状態を推定するためには、対象のシステムモデル（ここでは、宇宙ステーションおける物資の消費モデル）における想定に合致するような宇宙ステーションおける物資の減少状態の遷移（減少状態の過程）を与えなければならない。このような想定に合致するような物資の減少状態の遷移（減少状態の過程）が、システム出力である。状態方程式が表す想定に合致するような宇宙ステーションおける物資の減少状態の遷移（減少状態の過程）は、システムノイズｗｎを加味したものである。この実施の形態では、状態方程式（式１）は、以下のように表す。以下では、簡単のためシステム行列Ｆｎを定数Ｆとして表している。
【００６１】
【数１】
状態伝播部１２２は、状態ベクトル伝播計算部１２２１と共分散行列伝播計算部１２２２とを備える。状態ベクトル伝播計算部１２２１は、初期値記憶部７２０が記憶した状態ベクトルの初期値Ｘ０（Ｘ０とも表す）と、状態方程式を解いて得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、物資の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを処理装置により求める。共分散行列伝播計算部１２２２は、共分散行列の初期値Ｐ０（Ｐ０とも表す）と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎ（Ｑｎとも表す）とに基づいて、物資のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを処理装置により求める。状態ベクトル伝播計算部１２２１と共分散行列伝播計算部１２２２との詳細処理については、後述する。
【００６２】
状態更新部１２３は、物資（水・食料・日用品）の残量観測値２１１を示す観測方程式に用いられる観測行列Ｈｍ（Ｈｍとも表す）に基づいて、時刻ｔｍ（ｔｍとも表す）における物資（水・食料・日用品）の残存状態を更新する。状態更新部１２３は、宇宙ステーション（システム）から補給管理サーバ１００までに生じる、例えば電波のエラー等による観測ノイズｖｎを伝播させる。
【００６３】
観測方程式とは、ある時刻ｔｎにおける物資の残量観測値２１１（観測値（測定値）ともいう）Ｙｎ（Ｙｎとも表す）と、時刻ｔｎにおけるシステム出力の物資の残存数Ｘｎとの関係を表す式である。この実施の形態では、観測方程式（式２）は、以下のように表す。
【００６４】
【数２】
【００６５】
状態更新部１２３は、カルマンゲイン計算部１２３１と、状態ベクトル更新計算部１２３２と、共分散行列更新計算部１２３３とを備える。カルマンゲイン計算部１２３１は、状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値２１１を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎ（Ｈｎとも表す）と、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）（Ｐｎ（−）とも表す）と、観測ノイズｖｎ（ｖｎとも表す）が含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎ（Ｒｎとも表す）とに基づいてカルマンゲインＫｎ（Ｋｎとも表す）を処理装置により求める。状態ベクトル更新計算部１２３２は、カルマンゲイン計算部１２３１が求めたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトルＹｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）（Ｘｎ（−）とも表す）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）（Ｘｎ（＋）とも表す）を処理装置により求める。共分散行列更新計算部１２３３は、カルマンゲイン計算部１２３１が求めたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）（Ｐｎ（＋）とも表す）を処理装置により求める。カルマンゲイン計算部１２３１と状態ベクトル更新計算部１２３２と共分散行列更新計算部１２３３との詳細処理については、後述する。
【００６６】
図４は、実施の形態１にかかる補給管理サーバの補給管理方法の処理動作を表すフローチャートである。図４を用いて、補給管理サーバの補給管理方法の処理動作について説明する。補給管理サーバによる補給管理方法は、記憶装置に記憶された補給管理プログラムが処理装置により読み出され、処理装置により実行されることにより実現される。
【００６７】
Ｓ１０１にて、補給管理サーバ１００が起動し、補給管理方法が開始される。
【００６８】
＜補給管理情報受信ステップ：Ｓ１０２＞
補給管理情報送受信部１１０は、受信器（受信装置）を用いてステーション／補給機物資管理装置８００からの補給管理情報２０１を受信する。補給管理情報２０１には、物資（水・食料・日用品）の時刻ｔｍにおける残量観測値２１１が含まれる。補給管理情報送受信部１１０は、受信した補給管理情報２０１から処理装置を用いて時刻ｔｍにおける残量観測値２１１を入力し、入力した時刻ｔｍにおける物資の残量観測値２１１を残存状態算出処理部１２０に出力する。時刻ｔｍにおける物資の残量観測値２１１は、時刻ｔｍにおける観測方程式Ｙｍ＝ＨｍＸｍ＋ｖｍ（式２）で表されるＹｍである。
【００６９】
＜残存状態算出処理ステップ（カルマンフィルタステップ）：Ｓ１０３，Ｓ１０４＞
カルマンフィルタは、時間ステップをひとつ進めるため（すなわち、ｔｎからｔ（ｎ＋１）（ｔｎ＋１とも表す）に時間を進めるため）に伝播（予測）と更新の２つの処理を行う。伝播の処理では、ｔｎの物資の残存状態（推定状態）からｔ（ｎ＋１）の物資の残存状態（推定状態）を算出する。また、更新の処理では、ｔ（ｎ＋１）の残量観測値を用いて、ｔ（ｎ＋１）の物資の残存状態（推定状態）を補正してより正確な物資の残存状態を推定する。つまり、残存状態算出処理部１２０は、物資の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における物資の残存状態を処理装置により計算して残存状態記憶部７３０に記憶する。
【００７０】
また、時刻ｔｍに残量観測値２１１がＳ１０２において受信されれば、残存状態算出処理部１２０は、物資の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値２１１を入力して、残量観測値２１１に基づいて時刻ｔｍにおける物資の残存状態を、時刻ｔｍの観測前の残存状態から時刻ｔｍの観測後の残存状態に処理装置により更新する。
【００７１】
ここで、時刻ｔｍの観測前の残存状態とは、残存状態算出処理部１２０の状態伝播部１２２の状態伝播処理により算出した時刻ｔｍにおける残存状態のことである。時刻ｔｍの観測後の残存状態とは、残存状態算出処理部１２０の状態更新部１２３により、時刻ｔｍの観測前の残存状態に対して状態更新処理を施して補正した後の時刻ｔｍにおける残存状態のことである。
【００７２】
ここで、残存状態算出処理ステップにおいて、ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数であるとしているが、ｎとｍは同期していなくても構わない。実施の形態１では、例えば、ｎとｍが等しい場合は、物資の状態伝播と状態更新は同じタイミングで行われることになる。つまりΔｔが２４時間とすると、１日（２４時間）ごとに物資（水・食料・日用品）の残存状態を伝播させて残存状態記憶部７３０に記憶すると同時に、１日（２４時間）ごとに物資（水・食料・日用品）の残存状態を更新させて残存状態記憶部７３０に記憶する。また、例えば、２ｎ＝ｍとなる関係の場合には、Δｔが２４時間とすると、１日（２４時間）ごとに物資（水・食料・日用品）の残存状態を伝播させて残存状態記憶部７３０に記憶するとともに、１日（２４時間）おきに物資（水・食料・日用品）の残存状態を更新させて残存状態記憶部７３０に記憶することになる。しかし、このようにｎとｍとを同期するように構成しなくとも、任意の時刻に補給管理情報２０１を受け取って、受け取った時刻の物資の残存状態を更新するように構成しても良い。以下では簡単のため、ｎ＝ｍの場合の残存状態算出処理について説明する。
【００７３】
図５は、残存状態算出処理部１２０のカルマンフィルタ１２１における状態伝播処理と状態更新処理の詳細を示すフローチャートである。図５を用いて、状態伝播処理と状態更新処理について説明する。
【００７４】
＜状態伝播ステップ（状態伝播処理）：Ｓ１０３＞
状態伝播部１２２が処理を開始する（Ｓ１０３）。状態ベクトル伝播計算部１２２１は、初期値記憶部７２０に記憶した状態ベクトルの初期値Ｘ０と、状態方程式（式１）から得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、物資の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを以下の（式３）を用いて処理装置により求める（状態ベクトル伝播計算ステップ：Ｓ１０３１）。また、共分散行列伝播計算部１２２２は、共分散行列の初期値Ｐ０と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎ（システムノイズの共分散行列）とに基づいて、物資のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを以下の（式４）を用いて処理装置により求める（共分散行列伝播計算ステップ：Ｓ１０３２）。システムノイズの共分散行列Ｑｎとは、システムノイズの分散値に、システムノイズにおける物資（水・食料・日用品）の関連状態を示す３×３行列をかけたものである。
【００７５】
【数３】
【００７６】
このように、時刻ｔ（ｎ＋１）において状態ベクトル伝播計算部１２２１は、前の時刻ｔｎの観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）（前の時刻の推定値）から時刻ｔｎの観測前の状態ベクトルＸｎ＋１（−）（今の時刻の推定値（観測前））を求めて状態ベクトルを伝播する（式３）。時刻ｔ（ｎ＋１）において状態ベクトル伝播計算部１２２１は、求めた観測前の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（−）を残存状態記憶部７３０に記憶する（残存状態記憶ステップ：Ｓ１０３３）。また、時刻ｔ（ｎ＋１）において共分散行列伝播計算部１２２２は、時刻ｔｎの観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）から時刻ｔ（ｎ＋１）の観測前の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）を求めて共分散行列を伝播する（式３）。時刻ｔｎにおいて共分散行列伝播計算部１２２２は、求めた観測前の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）を残存状態記憶部７３０に記憶する（残存状態記憶ステップ：Ｓ１０３３）。つまり、時刻ｔ（ｎ＋１）における状態伝播処理により、観測前の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（−）と、その精度を示す観測前の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）とが記憶される。
【００７７】
＜状態更新ステップ（状態更新処理）：Ｓ１０４＞
残量観測値２１１が受信された時刻に状態更新部１２３が処理を開始する（Ｓ１０４）。カルマンゲイン計算部１２３１は、状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値２１１を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）と、観測ノイズｖｎが含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎ（観測ノイズの共分散行列）とに基づいてカルマンゲインＫｎを以下の（式５）を用いて処理装置により求める（カルマンゲイン計算ステップ：Ｓ１０４１）。観測ノイズの共分散行列Ｒｎとは、観測ノイズの分散値に、観測ノイズにおける物資（水・食料・日用品）の関連状態を示す３×３行列をかけたものである。状態ベクトル更新計算部１２３２は、カルマンゲイン計算部１２３１が求めたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトル（時刻ｔｎの残量観測値２１１）Ｙｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）を以下の（式６）を用いて処理装置により求める（状態ベクトル更新計算ステップ：Ｓ１０４２）。共分散行列更新計算部１２３３は、カルマンゲイン計算部１２３１が求めたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）を以下の（式７）を用いて処理装置により求める（共分散行列更新計算ステップ：Ｓ１０４３）。
【００７８】
【数４】
【００７９】
このように、カルマンゲイン計算部１２３１は、時刻ｔｎにおけるカルマンゲインＫｎを算出する。状態ベクトル更新計算部１２３２は、状態ベクトルＸｎを観測前の状態ベクトルＸｎ（−）から観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）に更新する（残存状態更新ステップ：Ｓ１０４４）。共分散行列更新計算部１２３３は、共分散行列Ｐｎを観測前の共分散行列Ｐｎ（−）から観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）に更新する（残存状態更新ステップ：Ｓ１０４４）。
【００８０】
例えば、時刻ｔ（ｎ＋１）においては、カルマンゲイン計算部１２３１は、時刻ｔ（ｎ＋１）におけるカルマンゲインＫ（ｎ＋１）を算出する。状態ベクトル更新計算部１２３２は、状態ベクトルを観測前の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（−）（Ｘｎ＋１（−）とも表す）から観測後の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（＋）（Ｘｎ＋１（＋）とも表す）に更新する（残存状態更新ステップ：Ｓ１０４４）。共分散行列更新計算部１２３３は、共分散行列を観測前の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）（Ｐｎ＋１（−）とも表す）から観測後の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（＋）（Ｐｎ＋１（＋）とも表す）に更新する（残存状態更新ステップ：Ｓ１０４４）。つまり、時刻ｔ（ｎ＋１）における状態更新処理により、観測後の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（＋）と、その精度を示す観測後の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（＋）とが残存状態記憶部７３０に記憶される。ここで、状態更新処理により観測後の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（＋）の精度は観測前より上がっているはずであるから、観測後の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（＋）は観測前の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）より値が低い。
【００８１】
次に、図４に戻り、補給量シミュレート処理について説明する。ここでは、補給量シミュレート処理は、残存状態算出処理ステップの次に行う構成となっているがこれに限られない。例えば、補給量シミュレート処理は、補給管理サーバ１００の管理者等からの補給量シミュレート要求を入力すると起動されるように構成しても良い。
【００８２】
＜補給量シミュレートステップ（補給量シミュレート処理）：Ｓ１０５＞
補給量シミュレート部１３０は、現在の時刻から将来の所定時刻までの物資の残存状態の伝播処理（以下、この処理を状態予測シミュレーションという）を行うためのシミュレート指示を処理装置により生成して、残存状態算出処理部１２０のカルマンフィルタ１２１の状態伝播部１２２に出力する。補給量シミュレート部１３０は、シミュレート指示に状態予測シミュレーションを行いたい将来の所定時刻を設定する。補給量シミュレート部１３０は、将来の所定時刻として、システム値として予め設定された値を設定してもよいし、例えば管理者により入力される値を設定してもよい。
【００８３】
状態伝播部１２２は、シミュレート指示を入力すると、現在の時刻から将来の所定時刻までの物資の残存状態の状態予測シミュレーションを行う。状態伝播部１２２は、残存状態記憶部７３０に記憶された現在の時刻の物資の残存状態をもとに、（式３）および（式４）を用いて将来の所定時刻まで物資の残存状態を伝播させて状態予測シミュレーションを行う。状態予測シミュレーションでは、補給管理サーバ１００が残量観測値を受信しないため、物資の残存状態を補正する状態更新処理は行われない。このときの状態伝播部１２２の処理について説明する。
【００８４】
状態予測シミュレーション時のＳ１０３３では、状態伝播部１２２は、時刻ｔｎの状態ベクトルＸｎ（＋）と共分散行列Ｐｎ（＋）とを時刻ｔ（ｎ＋１）の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（−）と共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）に伝播させて残存状態記憶部７３０に記憶する。状態予測シミュレーションでは物資の残存状態を補正する状態更新処理は行われないので、状態伝播部１２２は、残存状態記憶部７３０に記憶した状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（−）と共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（−）とを観測後の状態ベクトルＸ（ｎ＋１）（＋）と観測後の共分散行列Ｐ（ｎ＋１）（＋）とに読み替えて入力し、将来の所定時刻まで状態予測シミュレーションを続行する。
【００８５】
状態予測シミュレーションでは、補給管理サーバ１００が残量観測値を受信しないため、物資の残存状態を補正する状態更新処理は行われない。しかし、例えば、補給量シミュレート部１３０が、ダミーの残量観測値を状態予測シミュレーションの状態伝播処理と同期させてカルマンフィルタ１２１の状態更新部１２３に出力することにより、状態予測シミュレーションにおいても状態更新処理を行うようにしてもよい。
【００８６】
状態伝播部１２２は、状態予測シミュレーションの結果である現在の時刻から将来の所定時刻まで物資の残存状態の遷移に基づいて、予測補給量２０２を算出する。状態伝播部１２２は、算出した予測補給量２０２をシミュレート結果として補給量シミュレート部１３０に出力する。
【００８７】
あるいは、状態伝播部１２２は、状態予測シミュレーションの結果である現在の時刻から将来の所定時刻まで物資の残存状態の遷移をシミュレート結果として補給量シミュレート部１３０に出力してもよい。この場合、補給量シミュレート部１３０は、入力したシミュレート結果に基づいて予測補給量２０２を算出する。
【００８８】
補給量シミュレート部１３０は、状態伝播部１２からシミュレート指示に対応するシミュレート結果を入力する。補給量シミュレート部１３０は、入力したシミュレート結果に含まれる予測補給量２０２を出力部１４０に出力する。あるいは、補給量シミュレート部１３０は、算出した予測補給量２０２を出力部１４０に出力する。また、補給量シミュレート部１３０は、予測補給量２０２をステーション／補給機物資管理装置８００に送信する。
【００８９】
実施の形態１に係る補給管理サーバ１００では、複数の対象物である物資として水・食料・日用品を一例として３次元の物資の残存状態を予測（推定）する方法について説明したが、燃料・衣料・酸素等の他の物資でも構わない。また、３次元の物資に他の物資を加えて４次元、５次元、・・・Ｎ次元（Ｎは自然数）の物資についても、実施の形態１の補給管理サーバ１００と同様の構成で残存状態を予測（推定）することができる。また、物資を消費するシステムとしては、宇宙ステーションシステムだけでなく、店舗（コンビニ、百貨店等）や施設の在庫管理システム、あるいは災害時における救援物品の補給を行う被災地復興システム等にも適応することができる。
【００９０】
以上のように、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００によれば、伝播による残存状態（真の値（システム出力）と受信した備蓄量（残量観測値（観測値））とから、システムノイズと観測ノイズとを吸収した高い精度の推定備蓄量（推定値）を予測することができるので、宇宙ステーション補給機における物資補給の予測にも対応できる高い精度を有する最適予測方式を提供することができる。
【００９１】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００によれば、補給量シミュレート処理により、高い精度で予測（推定）された備蓄量の残存状態の状態遷移をもとに、予測補給量を算出することができる。
【００９２】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００によれば、物資の残存状態の推定値の状態遷移をグラフや表にしたり、予測補給量をグラフや表にしたりして表示装置等に出力することができるので、補給管理サーバ１００の管理者等が、表示装置に表示された物資（水・食料・日用品）の残存状態の状態遷移や予測補給量２０２をもとに有効な物資補給管理に関する対策を講じることができる。
【実施例】
【００９３】
実施の形態１で説明した補給管理サーバ１００を用いて、具体的な数値を用いて、物資の残存状態の推定シミュレーションを行う場合について説明する。
【００９４】
本実施例では、補給管理サーバ１００を用いて、所定の時間（Ｔｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０まで）の物資の残存状態の推定シミュレーションを行うものとする。具体的な各数値について以下に説明する。
【００９５】
まず、減少パラメータ記憶部７１０に記憶する減少パラメータＡ及び初期値記憶部７２０に記憶する状態ベクトルの初期値Ｘ０と初期値Ｘ０の精度を表す共分散行列の初期値Ｐ０とは、以下の値とする。
【００９６】
【数５】
【００９７】
補給管理サーバ１００において、上記の減少パラメータＡ及び状態ベクトルの初期値Ｘ０と共分散行列の初期値Ｐ０の数値に基づいた真の値（理論値）は以下の式となる。
【００９８】
【数６】
【００９９】
図６は、（式８）〜（式１０）から導かれる物資の残存状態の理論値（Ｔｉｍｅ０．０〜３．０）をグラフ化した図である。
【０１００】
実施の形態１で述べた状態方程式（式１）では、（式８）〜（式１０）の各ｑ（ｔ）に加えられるシステムノイズｗｎとして、ここでは正規分布Ｎ（０，０．０１２）（正規分布Ｎ（０（平均），０．０１２（分散））を示す）にしたがう正規乱数をΔｔ＝０．０１ごとに各ｑ（ｔ）に加えるものとする。図７は、状態方程式（式１）から得られるＴｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までの値（システム出力）をグラフ化した図である。すなわち、図７のグラフは、図６に示す物資の残存状態の理論値に擾乱ノイズであるシステムノイズｗｎを加えたものである。
【０１０１】
図８は、Ｔｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までの観測値（残量観測値）をグラフ化した図である。実施の形態１で説明したように、残量観測値には観測ノイズｖｎとシステムノイズｗｎとの両方が含まれる。残量観測値は、実施の形態１で述べた観測方程式Ｙｎ＝ＨｎＸｎ＋ｖｎ（式２）で表されるＹｎである。観測方程式（式２）に示すように、残量観測値Ｙｎに加えられている観測ノイズｖｎは、ここではＮ（０，０．３２）にしたがう正規乱数をΔｔ＝０．０１ごとに加えられているものとする。
【０１０２】
また、残存状態算出処理部１２０の状態伝播部１２２が行う状態伝播処理の間隔Δｔは、Δｔ＝０．０１とする。また、残存状態算出処理部１２０の状態更新部１２３の状態更新の間隔Δｔは、Δｔ＝０．０２とする。すなわち、実施の形態１で説明した２ｎ＝ｍの関係である。
【０１０３】
また、状態伝播部１２２の共分散行列伝播計算部１２２２が共分散行列伝播計算処理に用いるシステムノイズ共分散行列Ｑｎと、状態更新部１２３の共分散行列更新計算部１２３３が共分散行列更新計算処理に用いる観測ノイズ共分散行列Ｒｎとは、以下の数値となる。
【０１０４】
【数７】
【０１０５】
以上のような具体的な数値を設定して、補給管理サーバ１００を用いた補給管理方法により、Ｔｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までの物資（水・食料・日用品）の残存状態の推定シミュレーションを行う。図９は、実施例における具体的な数値を設定した推定シミュレーションにより残存状態算出処理部１２０から出力された物資の観測値の残存状態の推定値（Ｔｉｍｅ０．０〜Ｔｉｍｅ３．０）をグラフ化したものである。図８の観測値と図９のカルマンフィルタ処理後の値とを比べると、補給管理サーバ１００を用いた補給管理方法によれば、物資の残存状態の推定値は、より理論値（あるいはシステム出力）に近づくことがわかる。
【０１０６】
図１０は、推定シミュレーションにより算出された物資の残存状態の推定値の誤差の精度を示す共分散行列の値を示す図である。共分散行列は、残量観測値に基づいて状態の更新（補正）が行われると分散値が小さくなり、物資の残存状態の推定値の精度が上がることを示している。図１０において、交互に共分散行列の値が上下しているのは、実施例の具体的な数値を設定した推定シミュレーションにおいては、状態伝播処理の行われる時刻ｔｎと状態更新処理の行われる時刻ｔｍとの関係が２ｎ＝ｍの関係であるためである。つまり、交互に共分散行列の値が上下しているのは、時刻ｔｎの場合は共分散行列の値は大きくなり、時刻ｔｍにて補正が入ると共分散行列の値が小さくなり、これを繰り返しているからである。つまり、図１０のグラフは、Ｔｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までの共分散行列の値を示す１本の折れ線グラフとなっており、状態伝播部１２２が行う状態伝播処理の間隔ΔｔはΔｔ＝０．０１であり、状態更新部１２３の状態更新の間隔Δｔは、Δｔ＝０．０２であるため、時間１．０の間には、１００回の状態伝播処理が行われ、５０回の状態更新処理が行われていることを示している。
【０１０７】
以上のように、実施の形態１の補給管理サーバ１００によれば、宇宙ステーション補給機における物資補給の予測に対応できるような高い精度を有する最適予測方式を提供することができる。補給量シミュレート部１３０による状態予測シミュレーションは、Ｔｉｍｅ３．０以降となる。
【０１０８】
ここで、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００の特徴点について説明する。宇宙ステーション等のシステムにおける物資の消費においては、複数の対象物である物資は、単独で減少していくものではなく、複数の物資間に減少の関連性（減少関係）が存在する。例えば、食料の消費が増加すれば、それに対応して水の消費も増加する等の関連性である。実施の形態１に係る補給管理サーバ１００の補給管理方式では、この複数の物資間の減少関係に着目し、複数の物資間の減少関係を加味した上で物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）を可能とする点が特徴点である。
【０１０９】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００では、物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）にカルマンフィルタを用いる点が特徴である。
【０１１０】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００では、宇宙ステーションの物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）にカルマンフィルタを用いる点が特徴である。
【０１１１】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００では、無線通信を利用しなければならない宇宙ステーションの物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）にカルマンフィルタを用いる点が特徴である。
【０１１２】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００では、宇宙通信という無線通信を利用しなければならない宇宙ステーションの物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）にカルマンフィルタを用いる点が特徴である。
【０１１３】
また、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００は、物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）をする際に、２種類の誤差（上述したシステム誤差と観測誤差）を考慮することができる点が特徴である。すなわち、実施の形態１に係る補給管理サーバ１００は、物資の備蓄量の予測（あるいは補給予測）をする際に、２重に誤差を考慮することができる点が特徴である。
【０１１４】
実施の形態１の説明において、ステーション／補給機物資管理装置８００における物資情報入力処理部８１０、物資管理情報送受信部８２０、補給管理情報表示処理部８３０、表示部８４０は、それぞれ独立した機能ブロックとして構成されているが、ひとつの機能ブロックとしてもよい。また、例えば、物資情報入力処理部８１０と物資管理情報送受信部８２０とをひとつの機能ブロックとし、補給管理情報表示処理部８３０と表示部８４０とをひとつの機能ブロックとしてもよい。あるいは、全ての機能ブロックを独立した機能ブロックとしても良い。あるいは、これらの機能ブロックを、他のどのような組み合わせで構成しても構わない。
【０１１５】
また、補給管理サーバ１００における補給管理情報送受信部１１０、残存状態算出処理部１２０、補給量シミュレート部１３０、出力部１４０、減少パラメータ記憶部７１０、初期値記憶部７２０、残存状態記憶部７３０は、それぞれ独立した機能ブロックとして構成されているが、ステーション／補給機物資管理装置８００の機能ブロックと同様に、補給管理サーバ１００における機能ブロックをどのような組み合わせで構成しても構わない。
【０１１６】
実施の形態１に係る補給管理サーバ及び補給管理サーバの補給管理プログラム及び補給管理サーバの補給管理方法は、処理装置、記憶装置等のハードウェアが用いられており、ソフトウェアによる情報処理がハードウェアを用いて具体的に実現されたものである。すなわち、上述した補給管理サーバ及び補給管理サーバの補給管理プログラム及び補給管理サーバの補給管理方法は、自然法則を利用したハードウェアの動作により実現を図っているものであり、自然法則を利用した技術的創作に該当するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】実施の形態１に係る補給管理サーバ１００の外観の一例を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る補給管理サーバ１００及びステーション／補給機物資管理装置８００のハードウェア資源の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る最適補給量予測システム９９０の機能ブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る補給管理サーバ１００の補給管理方法の処理動作を表すフローチャートである。
【図５】実施の形態１に係る残存状態算出処理部のカルマンフィルタにおける状態伝播処理と状態更新処理の詳細を示すフローチャートである。
【図６】実施例において（式８）〜（式１０）から導かれる物資の残存状態の理論値（Ｔｉｍｅ０．０〜３．０）をグラフ化した図である。
【図７】実施例において状態方程式（式１）から得られるＴｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までのシステム出力をグラフ化した図である。
【図８】実施例におけるＴｉｍｅ０．０からＴｉｍｅ３．０までの観測値（残量観測値）をグラフ化した図である。
【図９】実施例における具体的な数値を設定した推定シミュレーションにより出力された物資の残存状態の推定値（Ｔｉｍｅ０．０〜Ｔｉｍｅ３．０）をグラフ化したものである。
【図１０】実施例における具体的な数値を設定した推定シミュレーションにより出力された物資の残存状態の推定値（Ｔｉｍｅ０．０〜Ｔｉｍｅ３．０）の精度を示す共分散行列の値を示す図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００ 補給管理サーバ、１１０ 補給管理情報送受信部、１２０ 残存状態算出処理部、１２１ カルマンフィルタ、１２２ 状態伝播部、１２３ 状態更新部、１３０ 補給量シミュレート部、１４０ 出力部、２０１ 補給管理情報、２０２ 予測補給量、２０３ 備蓄量、２１１ 残量観測値、７００ 記憶装置、７１０ 減少パラメータ記憶部、７２０ 初期値記憶部、７３０ 残存状態記憶部、８００ ステーション／補給機物資管理装置、８１０ 物資情報入力処理部、８２０ 物資管理情報送受信部、８３０ 補給管理情報表示処理部、８４０ 表示部、９０１ 表示装置、９０２ キーボード、９０３ マウス、９０４ ＦＤＤ、９０５ ＣＤＤ、９０６ プリンタ装置、９０７ スキャナ装置、９１０ システムユニット、９１１ ＣＰＵ、９１２ バス、９１３ ＲＯＭ、９１４ ＲＡＭ、９１５ 通信ボード、９１６ アンテナ、９２０ 磁気ディスク装置、９２１ ＯＳ、９２２ ウィンドウシステム、９２３ プログラム群、９２４ ファイル群、９３１ 電話器、９３２ ファクシミリ機、９４０ インターネット、９４１ ゲートウェイ、９４２ ＬＡＮ、９９０ 最適補給量予測システム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する補給管理サーバにおいて、
複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理部と
複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信部と、
を備え、
残存状態算出処理部は、
補給管理情報受信部が補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶することを特徴とする補給管理サーバ。
【請求項２】
上記補給管理サーバは、さらに、残存状態算出処理部が出力した複数の対象物の残存状態に基づいて、将来の所定時刻における複数の対象物の補給量を処理装置により算出して出力する補給量シミュレート部を備えたことを特徴とする請求項１記載の補給管理サーバ。
【請求項３】
上記補給管理サーバは、さらに、
複数の対象物の減少程度を示す減少パラメータの値を記憶した減少パラメータ記憶部と、
複数の対象物の残存数を示す状態ベクトルの初期値Ｘ０と、複数の対象物の減少関係を示す共分散行列の初期値Ｐ０と記憶する初期値記憶部とを備え、
上記残存状態算出処理部は、
減少パラメータ記憶部が記憶した減少パラメータの値を複数の対象物の減少数をもとめる状態方程式に代入して得られるシステム行列Ｆｎに基づいて、残存状態を伝播させる状態伝播部と、
複数の対象物の残量観測値を示す観測方程式に用いられる観測行列Ｈｍに基づいて、時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を更新する状態更新部と
を有するカルマンフィルタ
を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の補給管理サーバ。
【請求項４】
上記カルマンフィルタの状態伝播部は、システム内で生じるシステムノイズｗｎを伝播させるとともに、
上記カルマンフィルタの状態更新部は、システムから補給管理サーバまでに生じる観測ノイズｖｎを伝播させる
ことを特徴とする請求項３記載の補給管理サーバ。
【請求項５】
上記カルマンフィルタの状態伝播部は、
初期値記憶部が記憶した状態ベクトルの初期値Ｘ０と、状態方程式を解いて得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを処理装置により求める状態ベクトル伝播計算部と、
共分散行列の初期値Ｐ０と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎとに基づいて、複数の対象物のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを処理装置により求める共分散行列伝播計算部と
を備えたことを特徴とする請求項３または４記載の補給管理サーバ。
【請求項６】
上記カルマンフィルタの状態更新部は、
状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）と、観測ノイズｖｎが含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎとに基づいてカルマンゲインＫｎを処理装置により求めるカルマンゲイン計算部と、
カルマンゲイン計算部が求めたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトルＹｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）を処理装置により求める状態ベクトル更新計算部と、
カルマンゲイン計算部が求めたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）を処理装置により求める共分散行列更新計算部と
を備えたことを特徴とする請求項３〜５いずれかに記載の補給管理サーバ。
【請求項７】
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する処理をコンピュータに実行させる補給管理サーバの補給管理プログラムにおいて、
残存状態算出処理部が、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理と、
補給管理情報受信部が、複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信処理と
を備え、
残存状態算出処理は、
補給管理情報受信処理において補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶することを特徴とする補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項８】
上記補給管理サーバの補給管理プログラムは、さらに、
補給量シミュレート部が、残存状態算出処理により出力した複数の対象物の残存状態に基づいて、将来の所定時刻における複数の対象物の補給量を処理装置により算出して出力する補給量シミュレート処理
を備えたことを特徴とする請求項７記載の補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項９】
上記補給管理サーバの補給管理プログラムは、さらに、
減少パラメータ記憶部が、複数の対象物の減少程度を示す減少パラメータの値を記憶する減少パラメータ記憶処理と、
初期値記憶部が、複数の対象物の残存数を示す状態ベクトルの初期値Ｘ０と、複数の対象物の減少関係を示す共分散行列の初期値Ｐ０とを記憶する初期値記憶処理とを備え、
上記残存状態算出処理は、
状態伝播部が、減少パラメータ記憶処理により記憶した減少パラメータの値を複数の対象物の減少数をもとめる状態方程式に代入して得られるシステム行列Ｆｎに基づいて、残存状態を伝播させる状態伝播処理と、
状態更新部が、複数の対象物の残量観測値を示す観測方程式に用いられる観測行列Ｈｍに基づいて、時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を更新する状態更新処理と
を有するカルマンフィルタ処理
を備えたことを特徴とする請求項７または８記載の補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項１０】
上記カルマンフィルタ処理の状態伝播処理は、システム内で生じるシステムノイズｗｎを伝播させるとともに、
上記カルマンフィルタ処理の状態更新処理は、システムから補給管理サーバまでに生じる観測ノイズｖｎを伝播させる
ことを特徴とする請求項９記載の補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項１１】
上記カルマンフィルタ処理の状態伝播処理は、
状態ベクトル伝播計算部が、初期値記憶処理により記憶された状態ベクトルの初期値Ｘ０と、状態方程式を解いて得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを処理装置により求める状態ベクトル伝播計算処理と、
共分散行列伝播計算部が、共分散行列の初期値Ｐ０と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎとに基づいて、複数の対象物のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを処理装置により求める共分散行列伝播計算処理と
を備えたことを特徴とする請求項９または１０記載の補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項１２】
上記カルマンフィルタ処理の状態更新処理は、
カルマンゲイン計算部が、状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）と、観測ノイズｖｎが含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎとに基づいてカルマンゲインＫｎを処理装置により求めるカルマンゲイン計算処理と、
状態ベクトル更新計算部が、カルマンゲイン計算処理により求められたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトルＹｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）を処理装置により求める状態ベクトル更新計算処理と、
共分散行列更新計算部が、カルマンゲイン計算処理により求められたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）を処理装置により求める共分散行列更新計算部と
を備えたことを特徴とする請求項３〜５いずれかに記載の補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項１３】
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する補給管理サーバの補給管理方法において、
残存状態算出処理部が、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理ステップと、
補給管理情報受信部が、複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信ステップと、
を備え、
残存状態算出処理ステップは、
補給管理情報受信ステップにおいて補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶する
ことを特徴とする補給管理サーバの補給管理方法。
【請求項１】
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する補給管理サーバにおいて、
複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理部と
複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信部と、
を備え、
残存状態算出処理部は、
補給管理情報受信部が補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶することを特徴とする補給管理サーバ。
【請求項２】
上記補給管理サーバは、さらに、残存状態算出処理部が出力した複数の対象物の残存状態に基づいて、将来の所定時刻における複数の対象物の補給量を処理装置により算出して出力する補給量シミュレート部を備えたことを特徴とする請求項１記載の補給管理サーバ。
【請求項３】
上記補給管理サーバは、さらに、
複数の対象物の減少程度を示す減少パラメータの値を記憶した減少パラメータ記憶部と、
複数の対象物の残存数を示す状態ベクトルの初期値Ｘ０と、複数の対象物の減少関係を示す共分散行列の初期値Ｐ０と記憶する初期値記憶部とを備え、
上記残存状態算出処理部は、
減少パラメータ記憶部が記憶した減少パラメータの値を複数の対象物の減少数をもとめる状態方程式に代入して得られるシステム行列Ｆｎに基づいて、残存状態を伝播させる状態伝播部と、
複数の対象物の残量観測値を示す観測方程式に用いられる観測行列Ｈｍに基づいて、時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を更新する状態更新部と
を有するカルマンフィルタ
を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の補給管理サーバ。
【請求項４】
上記カルマンフィルタの状態伝播部は、システム内で生じるシステムノイズｗｎを伝播させるとともに、
上記カルマンフィルタの状態更新部は、システムから補給管理サーバまでに生じる観測ノイズｖｎを伝播させる
ことを特徴とする請求項３記載の補給管理サーバ。
【請求項５】
上記カルマンフィルタの状態伝播部は、
初期値記憶部が記憶した状態ベクトルの初期値Ｘ０と、状態方程式を解いて得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを処理装置により求める状態ベクトル伝播計算部と、
共分散行列の初期値Ｐ０と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎとに基づいて、複数の対象物のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを処理装置により求める共分散行列伝播計算部と
を備えたことを特徴とする請求項３または４記載の補給管理サーバ。
【請求項６】
上記カルマンフィルタの状態更新部は、
状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）と、観測ノイズｖｎが含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎとに基づいてカルマンゲインＫｎを処理装置により求めるカルマンゲイン計算部と、
カルマンゲイン計算部が求めたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトルＹｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）を処理装置により求める状態ベクトル更新計算部と、
カルマンゲイン計算部が求めたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）を処理装置により求める共分散行列更新計算部と
を備えたことを特徴とする請求項３〜５いずれかに記載の補給管理サーバ。
【請求項７】
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する処理をコンピュータに実行させる補給管理サーバの補給管理プログラムにおいて、
残存状態算出処理部が、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理と、
補給管理情報受信部が、複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信処理と
を備え、
残存状態算出処理は、
補給管理情報受信処理において補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶することを特徴とする補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項８】
上記補給管理サーバの補給管理プログラムは、さらに、
補給量シミュレート部が、残存状態算出処理により出力した複数の対象物の残存状態に基づいて、将来の所定時刻における複数の対象物の補給量を処理装置により算出して出力する補給量シミュレート処理
を備えたことを特徴とする請求項７記載の補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項９】
上記補給管理サーバの補給管理プログラムは、さらに、
減少パラメータ記憶部が、複数の対象物の減少程度を示す減少パラメータの値を記憶する減少パラメータ記憶処理と、
初期値記憶部が、複数の対象物の残存数を示す状態ベクトルの初期値Ｘ０と、複数の対象物の減少関係を示す共分散行列の初期値Ｐ０とを記憶する初期値記憶処理とを備え、
上記残存状態算出処理は、
状態伝播部が、減少パラメータ記憶処理により記憶した減少パラメータの値を複数の対象物の減少数をもとめる状態方程式に代入して得られるシステム行列Ｆｎに基づいて、残存状態を伝播させる状態伝播処理と、
状態更新部が、複数の対象物の残量観測値を示す観測方程式に用いられる観測行列Ｈｍに基づいて、時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を更新する状態更新処理と
を有するカルマンフィルタ処理
を備えたことを特徴とする請求項７または８記載の補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項１０】
上記カルマンフィルタ処理の状態伝播処理は、システム内で生じるシステムノイズｗｎを伝播させるとともに、
上記カルマンフィルタ処理の状態更新処理は、システムから補給管理サーバまでに生じる観測ノイズｖｎを伝播させる
ことを特徴とする請求項９記載の補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項１１】
上記カルマンフィルタ処理の状態伝播処理は、
状態ベクトル伝播計算部が、初期値記憶処理により記憶された状態ベクトルの初期値Ｘ０と、状態方程式を解いて得られるシステム行列Ｆｎとに基づいて、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに状態ベクトルＸｎを処理装置により求める状態ベクトル伝播計算処理と、
共分散行列伝播計算部が、共分散行列の初期値Ｐ０と、システム行列Ｆｎと、システムノイズｗｎが含まれたシステムノイズ共分散Ｑｎとに基づいて、複数の対象物のシステムノイズｗｎを伝播させながら時間Δｔごとに共分散行列Ｐｎを処理装置により求める共分散行列伝播計算処理と
を備えたことを特徴とする請求項９または１０記載の補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項１２】
上記カルマンフィルタ処理の状態更新処理は、
カルマンゲイン計算部が、状態ベクトルＸｎと時刻ｔｎにおける残量観測値を示す観測値ベクトルＹｎとの関係を示す観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）と、観測ノイズｖｎが含まれた観測ノイズ共分散Ｒｎとに基づいてカルマンゲインＫｎを処理装置により求めるカルマンゲイン計算処理と、
状態ベクトル更新計算部が、カルマンゲイン計算処理により求められたカルマンゲインＫｎと、観測値ベクトルＹｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の状態ベクトルＸｎ（−）とに基づいて観測後の状態ベクトルＸｎ（＋）を処理装置により求める状態ベクトル更新計算処理と、
共分散行列更新計算部が、カルマンゲイン計算処理により求められたカルマンゲインＫｎと、観測行列Ｈｎと、観測前の共分散行列Ｐｎ（−）とに基づいて観測後の共分散行列Ｐｎ（＋）を処理装置により求める共分散行列更新計算部と
を備えたことを特徴とする請求項３〜５いずれかに記載の補給管理サーバの補給管理プログラム。
【請求項１３】
複数の対象物を消費するシステムにおける複数の対象物の残存状態に基づき複数の対象物の補給を管理する補給管理サーバの補給管理方法において、
残存状態算出処理部が、複数の対象物の残存状態を伝播させながら時間Δｔごとに時刻ｔｎ（ｎは整数）における複数の対象物の残存状態を処理装置により計算して記憶装置に記憶し、記憶装置に記憶された時刻ｔｎにおける複数の対象物の残存状態を処理装置により出力する残存状態算出処理ステップと、
補給管理情報受信部が、複数の対象物の時刻ｔｍ（ｍはｎまたはｎのうちの任意の整数）における残量観測値を含む補給管理情報を受信器により受信する補給管理情報受信ステップと、
を備え、
残存状態算出処理ステップは、
補給管理情報受信ステップにおいて補給管理情報を受信した場合に、補給管理情報が示す複数の対象物の時刻ｔｍにおける残量観測値を処理装置により入力して、残量観測値に基づいて時刻ｔｍにおける複数の対象物の残存状態を、観測前の残存状態から観測後の残存状態に処理装置により更新して記憶装置に記憶する
ことを特徴とする補給管理サーバの補給管理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２３７６７４（Ｐ２００９−２３７６７４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７９９２６（Ｐ２００８−７９９２６）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（５９１１０２０９５）三菱スペース・ソフトウエア株式会社 (148)
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（５９１１０２０９５）三菱スペース・ソフトウエア株式会社 (148)
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