CN108369243B - 风估计系统、风估计方法以及程序 - Google Patents

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Abstract

即使不采用风向风速传感器也能够简单且正确地估计期望位置的风向和风速。风估计系统(1)的移动指示单元(32)向具备检测与位置变化有关的信息的传感器部(14)的无人飞行器(10)指示移动。下落控制单元(34)在无人飞行器(10)通过移动指示单元(32)的指示移动后，使无人飞行器(10)自由下落。估计单元(39)基于在无人飞行器(10)的下落过程中传感器部(14)检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。

Description

风估计系统、风估计方法以及程序
技术领域
本发明涉及风估计系统、风估计方法以及程序。
背景技术
目前，公开有利用风向风速传感器计测风向或风速的技术。例如，专利文献1公开了使具备风向风速传感器和高度计的装置下落，从而计测下落轨迹上的各位置的风向和风速的方法。例如，专利文献2公开了基于飞行中的无人飞行器检测到的加速度与基于飞行中的无人飞行器风扇的旋转速度/无人飞机的速度/方向/摇摆角度等各种参数模型化的加速度的偏差估计风速的方法。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2015-512031号公报
专利文献2：日本特开2011-246105号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据专利文献1的技术，为了计测风向和风速需要风向风速传感器，而且，由于使装置从上空下落，所以难以计测期望位置的风向和风速。根据专利文献2的技术，虽然没有风向风速传感器也能够计测风向和风速，但是，加速度的模型化需要很多参数，所以费功夫，模型化中使用的参数与实际参数存在偏差时，估计结果也出现误差，有时无法正确地估计风向和风速。
本发明鉴于解决上述问题而提出，本发明的目的在于即使不采用风向风速传感器也能够简单且正确地估计期望位置的风向和风速。
用于解决课题的手段
为了解决上述问题，根据本发明的风估计系统的特征在于，包括：移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息的传感器部；下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示，所述无人飞行器移动后，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；以及估计单元，其基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
根据本发明的风估计方法的特征在于，包括：移动指示步骤，向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息的传感器部；下落控制步骤，在通过所述移动指示步骤中的指示，所述无人飞行器移动后，使所述无人飞行器自由下落；以及估计步骤，基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
根据本发明的程序使计算机作为如下单元进行工作：移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息的传感器部；下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示，所述无人飞行器移动后，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；以及估计单元，其基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
并且，根据本发明的信息存储介质是存储上述程序的计算机可读的信息存储介质。
并且，根据本发明的一方面，特征在于，所述风估计系统还包括停止判定单元，该停止判定单元判定所述无人飞行器是否停止，在由所述停止判定单元判定为停止的情况下，所述下落控制单元使所述无人飞行器自由下落。
并且，根据本发明的一方面，特征在于，所述传感器部还检测与所述无人飞行器的姿态有关的信息，所述风估计系统还包括第一姿态判定单元，该第一姿态判定单元基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定所述无人飞行器的姿态是不是规定的姿态，在由所述第一姿态判定单元判定为规定的姿态的情况下，所述下落控制单元使所述无人飞行器自由下落。
并且，根据本发明的一方面，特征在于，所述传感器部还检测与所述无人飞行器的姿态有关的信息，所述风估计系统还包括第二姿态判定单元，该第二姿态判定单元基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定下落中的所述无人飞行器的姿态是否在规定的范围内，所述估计单元基于由所述第二姿态判定单元判定为在规定的范围内的情况下所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
并且，根据本发明的一方面，特征在于，所述传感器部还检测与如下距离有关的信息，该距离是所述无人飞行器与地面或者障碍物之间的距离，所述风估计系统还包括：距离判定单元，其基于所述传感器部检测到的与距离有关的信息，判定下落中的所述无人飞行器与地面或者障碍物之间的距离是否小于规定距离；以及重新开始控制单元，在所述距离判定单元判定为小于规定距离时，重新开始所述无人飞行器的飞行。
并且，根据本发明的一方面，特征在于，所述传感器部还检测与所述无人飞行器的姿态有关的信息，所述风估计系统还包括：第二姿态判定单元，其基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定下落中的所述无人飞行器的姿态是否在规定的范围内；以及重新开始控制单元，在由所述第二姿态判定单元判定为不在规定的范围内的情况下，该重新开始控制单元使所述无人飞行器重新开始飞行。
并且，根据本发明的一方面，特征在于，所述风估计系统还包括计测位置受理单元，该计测位置受理单元受理用户对计测风的计测位置的指定，所述移动指示单元指示所述无人飞行器向所述用户指定的计测位置移动，在所述无人飞行器移动到所述用户指定的计测位置后，所述下落控制单元使所述无人飞行器自由下落。
并且，根据本发明的一方面，特征在于，所述风估计系统还包括：方向受理单元，该方向受理单元受理用户对所述无人飞行器移动的方向的指定，所述移动指示单元指示所述无人飞行器向所述用户指定的方向移动，在所述无人飞行器向所述用户指定的方向移动后，所述下落控制单元使所述无人飞行器自由下落。
发明效果
根据本发明，即使不采用风向风速传感器，也能够简单且正确地估计期望的位置的风向和风速。
附图说明
图1是有关实施方式的风估计系统的整体构成示意图。
图2是示出风估计系统中实现的功能的一例的功能框图。
图3是用户指定计测位置的状态示意图。
图4是第一姿态判定部的判定方法说明图。
图5是估计部的处理内容说明图。
图6是示出估计系统中执行的处理的一例的流程图。
图7是变形例的功能框图。
具体实施方式
[1、风估计系统的硬件构成]
下面，说明有关本发明的风估计系统的实施方式的例子。在本实施方式中，以打高尔夫球的用户计测高尔夫球场上的任意位置的风的情况为例，说明风估计系统的特征。图1是有关实施方式的风估计系统的整体构成示意图。如图1示出，风估计系统1包括无人飞行器10以及用户终端20。无人飞行器10以及用户终端20连接为彼此能够发送或接收数据。
无人飞行器10是人没有乘坐的飞机，例如是通过蓄电池驱动的无人飞行器(所谓的无人机)或通过引擎驱动的无人飞行器。无人飞行器10包括控制部11、存储部12、通信部13以及传感器部14。需要说明的是，无人飞行器10还包括螺旋桨/马达/蓄电池等一般的硬件，但在这里省略说明。
控制部11包括例如一个或多个微处理器。控制部11按照存储在存储部12中的程序和数据执行处理。存储部12包括主存储部以及辅助存储部。例如，主存储部是RAM等易失性存储器，辅助存储部是闪存等非易失性存储器。通信部13包括无线通信用网卡。通信部13经由网络进行数据通信。
传感器部14检测与位置变化(移动量)有关的信息。例如，与位置变化有关的信息是无人飞行器10的加速度、速度或者移动距离。在本实施方式中，说明与位置变化有关的信息是加速度的情况。如图1示出，传感器部14包括检测规定轴数(在这里是三轴)的加速度的加速度传感器14A。加速度传感器14A可以采用光学式或者半导体式等公知的各种加速度传感器。
在本实施方式中，说明传感器部14还检测与无人飞行器10的姿态有关的信息的情况。例如，与姿态有关的信息是无人飞行器10的角速度或角度。在本实施方式中，说明与姿态有关的信息是角速度的情况。例如，传感器部14包括检测角速度的陀螺仪传感器14B。陀螺仪传感器14B可以采用光学式或者半导体式等公知的各种陀螺仪传感器。
并且，在本实施方式中，说明传感器部14还检测与如下距离有关的信息的情况，该距离是无人飞行器10与地面或者障碍物之间的距离。例如，与距离有关的信息可以是距离本身，还可以是红外线等的飞行时间。在本实施方式中，说明与距离有关的信息是距离本身的情况。例如，传感器部14包括利用红外线检测与物体(例如，地面或障碍物等)的距离的红外线传感器14C。红外线传感器14C可以采用量子型或热型等公知的各种红外线传感器。
需要说明的是，包括在传感器部14中的传感器不限定于上述例子，可以搭载任意的传感器。例如，如图1示出，传感器部14可以包括接收来自卫星的信号的GPS传感器14D以及数码相机或摄像机中利用的图像传感器14E。除此之外，例如传感器部14还可以包括用于确定方位的地磁传感器、用于确定高度的高度传感器或者用于确定位移的位移传感器。
用户终端20是用户操作的计算机，例如是个人电脑、便携式信息终端(包括平板电脑)或者便携式电话(包括智能手机)等。用户终端20包括控制部21、存储部22、通信部23、操作部24以及显示部25。控制部21、存储部22以及通信部23的硬件构成分别与控制部11、存储部12以及通信部13相同，所以省略说明。
操作部24是用户用于进行操作的输入设备，是例如触摸屏或鼠标等的定点设备或键盘等。操作部24将用户的操作内容传递给控制部21。显示部25是例如液晶显示部或者有机EL显示部等。显示部25按照控制部21的指示显示画面。
需要说明的是，作为存储于存储部12或者存储部22的物体说明的程序以及数据还可以是通过网络供给存储部12或者存储部22。并且，无人飞行器10以及用户终端20的硬件构成并不限定于上述例子，可以应用各种计算机的硬件。例如，无人飞行器10以及用户终端20还可以分别包括读取计算机可读的信息存储介质的读取部(例如，光盘驱动器或存储卡插槽)。在这种情况下，存储在信息存储介质中的程序或数据可以通过读取部供给存储部12或者存储部22。
在本实施方式的风估计系统1中，通过检测无人飞行器10在用户指定的高尔夫球场上空的计测位置自由下落时受到风的影响而飞出多少，从而即使不采用风向风速传感器，也能够简单且正确地估计风向或风速。下面，详细说明这一技术。
[2、风估计系统中实现的功能]
图2是示出风估计系统1中实现的功能的一例的功能框图。如图2示出，在本实施方式中，说明移动控制部33、下落控制部34、停止判定部35、第一姿态判定部36、距离判定部37以及重新开始控制部38通过无人飞行器10实现，数据存储部30、计测位置受理部31、移动指示部32以及估计部39通过用户终端20实现的情况。
[2-1、数据存储部]
数据存储部30主要实现为存储部22。数据存储部30存储计测风时所需的数据。在这里，作为数据存储部30中存储的数据，以与高尔夫球场有关的高尔夫球场数据为例子。高尔夫球场数据包括表示高尔夫球场的线路图的地图图像和该地图图像内的位置与维度经度信息的关联等。需要说明的是，数据存储部30中存储的数据并不限定于上述例子。例如，数据存储部30还可以存储估计风向或风速时所需的数学式或表格等。除此之外，例如，在本实施方式中，说明如后述计测位置的高度是固定值的情况，所以数据存储部30中还可以存储用于指定该高度的高度信息。
[2-2、计测位置受理部]
计测位置受理部31主要实现为控制部21。计测位置受理部31受理用户对计测风的计测位置的指定。计测位置的指定是利用操作部24进行。
计测位置是现实空间中的三维位置。在本实施方式中，通过维度经度信息和高度信息来确定计测位置。维度经度信息是确定地球上的南北方向的位置以及东西方向的位置的信息，例如以度/分/秒的各数值表示。高度信息是表示从规定位置起的高度的信息，在这里，设为表示从地面起的高度的信息进行说明，但是，还可以表示海拔。除此之外，例如，无人飞行器10与地面之间还有可能存在障碍物，所以高度信息还可以表示从障碍物起的高度。在本实施方式中，设为用户指定维度经度信息，且作为高度信息采用固定值(例如，从地面起20m)进行说明，但是，还可以是由用户指定高度信息。
图3是示出用户指定计测位置的状态的图。如图3示出，在用户终端20，基于高尔夫球场数据，在显示部25显示用户绕行中的高尔夫球场的地图图像50。计测位置受理部31基于操作部24的检测信号，获取用户指定的地图图像50内的位置。在这里，计测位置受理部31受理以地图图像50的左上为原点Os的屏幕坐标系(Xs-Ys坐标系)的二维坐标的指定。
[2-3、移动指示部]
移动指示部32主要实现为控制部21。移动指示部32向具备检测与位置变化有关的信息的传感器部14的无人飞行器10指示移动。移动指示部32指示无人飞行器10需要移动的位置或者方向。例如，移动指示部32通过向无人飞行器10发送维度经度信息以及高度信息，从而指示需要移动的位置，通过向无人飞行器10发送无人飞行器10需要移动的方向的矢量信息，从而指示方向。这些指示可以设为通过发送规定形式的数据而进行。
在本实施方式中，说明移动指示部32向无人飞行器10指示朝用户指定的计测位置移动的情况。例如，移动指示部32基于用户指定的地图图像50上的二维坐标获取计测位置。更加具体地，移动指示部32参照高尔夫球场数据，获取与用户指定的地图图像50上的二维坐标关联的维度经度信息和规定的高度信息作为计测位置。
[2-4、移动控制部]
移动控制部33主要实现为控制部11。移动控制部33基于来自移动指示部32的指示，使无人飞行器10移动。例如，移动控制部33调整无人飞行器10的各螺旋桨的旋转方向和旋转速度，以便向移动指示部32指示的位置或者方向移动。通过改变表示螺旋桨的旋转方向和旋转速度的参数来调整螺旋桨的旋转方向和旋转速度即可。需要说明的是，将无人飞行器10移动到指定的位置或者方向的方法本身是可以应用公知的各种方法。例如，移动控制部33减少前进方向侧的螺旋桨的转速。
在本实施方式中，由用户指定计测位置，所以移动控制部33使无人飞行器10朝从移动指示部32指示的计测位置移动。例如，移动控制部33使无人飞行器10向从通过GPS传感器14D的接收信号确定的维度经度信息朝向从移动指示部32指示的维度经度信息的方向移动。并且，例如移动控制部33调整无人飞行器10的高度，以使红外线传感器14C检测到的从地面起的距离与高度信息之间的偏差小于阈值。移动控制部33在使无人飞行器10移动至计测位置时，可以在该位置悬停，还可以使其进一步上升以确保充分的高度。
[2-5、下落控制部]
下落控制部34主要实现为控制部11。下落控制部34在通过移动指示部32的指示，无人飞行器10移动后，使无人飞行器10自由下落。在本实施方式中，以旋转螺旋桨从而飞行的无人飞行器10为例进行说明，所以下落控制部34通过停止螺旋桨或者使旋转速度小于阈值，从而使无人飞行器10自由下落。可以执行用于停止螺旋桨的旋转的指令(用于停止电机的指令)或将表示螺旋桨的旋转速度的参数设为0，从而停止螺旋桨。螺旋桨的旋转速度的减少可通过减少表示螺旋桨的旋转速度的参数来实现。
在本实施方式中，由用户指定计测位置，所以下落控制部34在无人飞行器10移动至用户指定的计测位置后，使无人飞行器10自由下落。下落控制部34基于传感器部14的检测结果，判定无人飞行器是否移动至计测位置即可。例如，下落控制部34在根据GPS传感器14D的接收信号确定的维度经度信息与从移动指示部32指示的维度经度信息的偏差小于阈值且红外线传感器14C检测到的从地面起的距离与高度信息的偏差小于阈值时，可以判定为无人飞行器10移动到计测位置。下落控制部34在无法判定无人飞行器10移动至计测位置时，不会使无人飞行器10自由下落，在判定为无人飞行器10移动至计测位置时，使无人飞行器10自由下落。
[2-6、停止判定部]
停止判定部35主要实现为控制部11。停止判定部35判定无人飞行器10是否停止。停止判定部35基于传感器部14的检测结果，判定无人飞行器10是否停止。停止判定部35在传感器部14检测到的与位置变化有关的信息小于阈值时，可以判定为无人飞行器10停止。例如，停止判定部35在加速度传感器14A检测到的加速度小于阈值时，判定为无人飞行器10停止。
需要说明的是，判定无人飞行器10的停止的方法并不限定于利用加速度传感器14A的方法。例如，停止判定部35还可以判定红外线传感器14C检测的距离变化是否小于阈值。除此之外，例如，停止判定部35还可以判定GPS传感器14D检测的维度经度信息的变化是否小于阈值，还可以判定图像传感器14E拍摄的图像变化是否小于阈值。而且，停止判定部35还可以在上述的加速度/距离的变化/维度经度信息的变化等小于阈值的状态维持一定时间时，判定为无人飞行器10停止。除此之外，例如，停止判定部35还可以基于螺旋桨的旋转速度的参数，判定无人飞行器10是否停止。
在本实施方式中，下落控制部34在停止判定部35无法判定为停止时，不会使无人飞行器10自由下落，在停止判定部35判定为停止，使无人飞行器自由下落。换言之，在停止判定部35判定为停止之前，下落控制部34使无人飞行器的自由下落处于待机状态。
[2-7、第一姿态判定部]
第一姿态判定部36主要实现为控制部11。第一姿态判定部36基于传感器部14检测到的与姿态有关的信息，判定无人飞行器10的姿态是不是规定的姿态。第一姿态判定部36判定与姿态有关的信息与规定的姿态的偏差是否小于阈值即可。在本实施方式中，第一姿态判定部36判定根据陀螺仪传感器14B的检测结果指定的姿态是不是规定的姿态。
规定的姿态可以是事先规定的姿态，例如，无人飞行器10的机体的前后方向或者左右方向与现实空间的水平面的偏差小于阈值的姿态。在本实施方式中，相当于规定的姿态是无人飞行器10的机体的侧倾角以及俯仰角小于阈值的姿态的情况。
图4是第一姿态判定部36的判定方法的说明图。在图4中，无人飞行器10的重心为Ow，前后轴为Xw，左右轴为Yw，上下轴为Zw。如图4示出，侧倾角θ1是从前后轴Xw方向观察无人飞行器10时的机体的左右轴Yw轴与水平面(地面)构成的角度。即、侧倾角θ1是表示机体的左右倾斜度的角度。另一方面，俯仰角θ2是从左右轴Yw方向观察无人飞行器10时的机体的前后轴Xw与水平面(地面)构成的角度。即、俯仰角θ2是表示机头(无人飞行器10的规定地方)的上下程度的角度。第一姿态判定部36根据陀螺仪传感器14B的检测结果获取侧倾角θ1以及俯仰角θ2，在该获取的侧倾角θ1以及俯仰角θ2的每一个小于阈值时，判定为规定的姿态。
在本实施方式中，下落控制部34在第一姿态判定部36判定为规定的姿态时，使无人飞行器10自由下落。换言之，下落控制部34在第一姿态判定部36无法判定为规定的姿态时，不会使无人飞行器10自由下落，在停止判定部35判定为停止之前，使无人飞行器的自由下落处于待机状态。
需要说明的是，判定无人飞行器10的姿态的方法不限定于利用陀螺仪传感器14B的方法。只要利用传感器部14的检测内容即可，例如可以组合利用加速度传感器14A，还可以根据图像传感器14E拍摄的图像变化判定姿态。
[2-8、距离判定部]
距离判定部37主要实现为控制部11。距离判定部37基于传感器部14检测到的与距离有关的信息，判定下落中的无人飞行器10与地面或者障碍物的距离是否小于规定距离。障碍物是位于无人飞行器10下落的方向上的物体(即、下落中的无人飞行器10有可能接触到的物体)，例如是位于无人飞行器10与地面之间的树或栅栏等。在本实施方式中，距离判定部37获取红外线传感器14C检测到的与地面或者障碍物之间的距离。红外线传感器14C基于向地面或者障碍物(例如，垂直方向朝下)发射的红外线被反射后返回为止的飞行时间检测距离即可。上述的规定距离是事先确定的距离即可，可以是固定值，还可以是可变值。当可变值时，可以通过用户操作指定，还可以根据下落距离或下落速度规定。
需要说明的是，距离判定部37的判定方法并不限定于上述例子。只要利用传感器部14的检测结果判定即可，除此之外，例如，距离判定部37可以基于加速度传感器14A的积分值获取与地面或者障碍物之间的距离后进行判定，还可以基于图像传感器14E拍摄的地面或者障碍物的照片估计距离来进行判定。
[2-9、重新开始控制部]
重新开始控制部38主要实现为控制部11。重新开始控制部38在距离判定部37判定为小于规定距离时，重新开始无人飞行器的飞行。换言之，重新开始控制部38在距离判定部37没有判定为小于规定距离时，不重新开始无人飞行器的飞行，使其继续自由下落。在本实施方式中，以旋转螺旋桨飞行的无人飞行器10为例进行说明，所以重新开始控制部38通过开始螺旋桨的旋转或者加大旋转速度，从而重新开始无人飞行器10的飞行。螺旋桨的停止通过执行用于开始螺旋桨的旋转的指令(用于驱动电机的指令)来实现即可，螺旋桨的旋转速度的增加通过加大表示螺旋桨的旋转速度的参数实现即可。
[2-10、估计部]
估计部39主要实现为控制部11。估计部39基于无人飞行器10的下落中传感器部14检测到的与位置变化有关的信息(在本实施方式中是加速度)，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。在本实施方式中，说明估计部39估计风向以及风速两个的情况，但是，估计部39可以仅估计风向或者风速中的任意一个。例如，加速度与风向以及风速的关联关系存储在数据存储部30，估计部39基于该关联关系和加速度传感器14A检测到的加速度，估计风向和风速。该关联关系可以是表格形式的数据，还可以是数学式形式的数据，在这里，假设是数学式形式。
图5是估计部39的处理内容的说明图。在图5，下落开始时刻ts的无人飞行器10的位置为Pts，计测结束时刻te的无人飞行器10的位置为Pte，这期间(下落中)的时刻t中的位置为Pt。在这里，估计部39计算在从位置Pts(加速度ats)到位置Pte(加速度ate)的各位置Pt中检测到的加速度at的平均加速度aave。需要说明的是，平均加速度aave是矢量信息，除了表示加速度的大小之外，还表示其方向。上述的数学式可以是事先设定的，在本实施方式中，估计部39基于根据风压力与风速的平方大致成正比的事实确定的下面的式1和根据牛顿的运动方程式确定的下面的式2，计算风速V。需要说明的是，假设下面的表面积S、系数C、质量m以及重力加速度g事先存储在数据存储部30。风向设为从平均加速度aave减去重力加速度g的矢量的朝向即可。风向的方位是利用地磁気传感器等确定即可。
(式1)：F＝W＊S＝C＊V^2＊S
(式2)：F＝m＊(aave-g)
F：无人飞行器10所受的风压[N]
W：风压力[N/m^2]
S：无人飞行器的表面积[m^2]
C：系数(例如，小于1)
V：风速[m/s]
m：无人飞行器10的质量[kg]
g：重力加速度[m/s^2]
将按照如上所述的估计方法估计的风速V分为水平方向分量和垂直方向分量进行说明，首先，当风速V的水平方向分量大时(即、横向风强时)，无人飞行器10在水平方向流动，所以平均加速度aave的水平方向分量增大。因此，平均加速度aave的水平方向分量越大，估计出向该方向的风速V越快(即、横向风强)。另一方面，平均加速度aave的垂直方向分量在无风状态下也具有重力加速度g，所以风速V的垂直方向分量(即、从上往下的吹下来的量或者从下往上吹上去的量)表示为平均加速度aave的垂直方向分量与重力加速度g的差异。因此，平均加速度aave的垂直方向分量与重力加速度g的差异越大，估计出向该差异表示的方向的风速V越快(即、吹下来或者吹上去的程度强)。需要说明的是，估计部39的估计方法不限定于上述例子。估计部39基于加速度与风向以及风速的关联关系、加速度传感器14A检测到的实际的加速度进行估计即可。例如，估计部39可以采用上述的数学式之外的数学式，还可以利用表格。
[3、风估计系统中执行的处理]
图6是示出风估计系统中执行的处理的一例的流程图。控制部11按照存储在存储部12的程序进行动作，控制部21按照存储在存储部22的程序进行动作，从而执行图6示出的处理。在本实施方式中，通过执行下面说明的处理，从而实现图2示出的功能模块。
如图6示出，首先，在用户终端20中，控制部21基于存储在存储部22的高尔夫球场数据在显示部25显示地图图像50，基于来自操作部24的信号，受理用户对计测位置的指定(S1)。在本实施方式中，计测位置的高度通过规定值确定，所以用户利用地图图像50指定维度经度信息。
控制部21向无人飞行器10发送表示向用户指定的计测位置移动的移动指示(S2)。移动指示可以通过规定形式的数据进行即可。在S2中，控制部21参照高尔夫球场数据，作为计测位置获取与用户指定的画面上的二维坐标关联的维度经度信息和规定的高度信息后发送移动指示。
在无人飞行器10中，接收到移动指示后，控制部11向用户指定的计测位置移动(S3)。在S3中，控制部11将移动指示中包含的维度经度信息以及高度信息设定为目标地点，开始无人飞行器10的移动。
控制部11基于加速度传感器14A的检测信号，判定无人飞行器10是否在计测位置停止(S4)。在S4中，控制部11基于红外线传感器14C以及GPS传感器14D，判定无人飞行器10是否到达计测位置。之后，控制部11判定加速度传感器14A检测到的加速度是否小于阈值。当这两个判定结果是肯定时，判定为无人飞行器10在计测位置停止。
在判定为无人飞行器10在计测位置停止时(S4；Y)，控制部11基于陀螺仪传感器14B的检测信号，判定无人飞行器10是否变成水平姿态(S5)。水平姿态是图4示出的侧倾角θ1以及俯仰角θ2小于阈值的姿态。
当没有判定为无人飞行器10变成水平姿态时(S5；N)，返回S5的处理。在这种情况下，无人飞行器10进行机体的姿态重新开始动作。另一方面，当判定为无人飞行器10变成水平姿态时(S5；Y)，控制部11停止螺旋桨的旋转，开始自由下落(S6)。在S6中，控制部11将表示螺旋桨的旋转速度的参数设定为0或者执行停止螺旋桨的指令，从而停止螺旋桨的旋转。
控制部11将加速度传感器14A检测到的下落中的加速度蓄积在存储部12(S7)。在S7中，控制部11按照时序将加速度蓄积在存储部12。需要说明的是，控制部11还可以向用户终端20随时发送加速度，而不是蓄积在存储部12。
控制部11基于红外线传感器14C的检测信号，判定无人飞行器10与地面或者障碍物的距离是否小于规定距离(S8)。当没有判定为与地面的距离或者与障碍物的距离小于规定距离时(S8；N)，返回S7的处理，执行加速度的蓄积。另一方面，当判定为与地面或者障碍物的距离小于规定距离时(S8；Y)，控制部11重新开始螺旋桨的旋转，将存储在存储部12的加速度发送给用户终端20(S9)。在S9中，控制部11可以通过将表示螺旋桨的旋转速度的参数设定为规定转速以上或者执行旋转螺旋桨的指令，从而旋转螺旋桨。
在用户终端20中，接收到加速度后，控制部21估计风向和风速(S10)。在S10中，控制部21基于参照图5说明的方法，估计风向和风速。控制部21在显示部25显示在S10中估计的风向和风速(S11)，结束本处理。需要说明的是，控制部21向用户通知风向和风速即可，除此之外，例如可以以语音方式输出，还可以向用户所有的终端发送风向和风速。
根据以上说明的风估计系统1，使无人飞行器10自由下落，基于下落中检测到的加速度，估计风向和风速，所以即使不采用风向风速传感器，也能够简单且正确地估计期望位置中的风向和风速。而且，未将风向风速传感器搭载于无人飞行器10时，还可以实现无人飞行器10的轻量化。
并且，如果在无人飞行器10停止之前使其下落，则产生初速度，想要将初速度加入考虑范围内来估计风时，处理变得复杂或者由于相当于初速度的误差无法正确估计，但是，在风估计系统1中，在无人飞行器10停止的情况下使其自由下落，所以可以在将无人飞行器10的初速度约为0的状态下使其自由下落，能够更加简单且正确地估计风向和风速。
并且，从风上观察无人飞行器10时的表面积根据无人飞行器10的姿态发生变化，所以无人飞行器10所受到的风的影响也根据姿态而不同，因此想要将姿态加入考虑范围内来估计风时，处理变得复杂或者由于误差无法正确估计。对于这一点，在风估计系统1中，在无人飞行器10变为规定的姿态时开始自由下落，所以可以将姿态差异导致的受风影响的变化设为约0，每次在相同的条件下使其自由下落，所以能够更加简单且正确地估计风向和风速。
并且，在风估计系统1中，在无人飞行器10与地面或障碍物的距离小于规定距离时重新开始无人飞行器10的飞行，所以可以事先防止无人飞行器10与地面或障碍物冲撞。
并且，在风估计系统1中，无人飞行器10移动到用户指定的计测位置后计测风，所以能够计测用户期望的地方的风。而且，用户只是指定计测位置即可，所以能够减轻计测期望地方的风时的操作负担。
[4、变形例]
需要说明的是，本发明并不限定于以上说明的实施方式。在不脱离本发明宗旨的范围内，可以有适当地变更。
图7是变形例的功能框图。如图7示出，在下面说明的变形例中，除了实施方式的功能之外，还实现第二姿态判定部40(参照变形例(1)以及(2))以及方向受理部41(参照变形例(3))。
(1)例如，无人飞行器10被风吹动后其姿态发生变化时，从风上观察无人飞行器10时的表面积发生变化，所以无人飞行器10所受到的风的影响也发生变化。例如，风的影响大到无人飞行器10从水平姿态大幅走样时，风向和风速的估计结果有可能出现误差。因此，还可以是即使在无人飞行器10下落过程中，姿态不在一定的范围内时的加速度的可靠性较低，所以不予考虑，姿态在一定范围内时的加速度的可靠性较高，所以仅考虑该加速度估计风向和风速。
变形例(1)的风估计系统1包括第二姿态判定部40。第二姿态判定部40主要实现为控制部11。第二姿态判定部40基于传感器部14检测到的与姿态有关的信息，判定下落中的无人飞行器10的姿态是否在规定的范围内。规定的范围是事先确定的姿态的范围即可，是与作为基准的姿态的偏差小于阈值的姿态。在这里，说明图4中说明的无人飞行器10的侧倾角θ1以及俯仰角θ2小于阈值(例如，小于30°)的范围就是规定的范围内的情况。
估计部39基于在第二姿态判定部40判定为在规定的范围内时由传感器部14检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。换言之，估计部39在估计风向和风速时，不使用在第二姿态判定部40没有判定为在规定的范围内时由传感器部14检测到的与位置变化有关的信息。
根据变形例(1)，利用下落中无人飞行器10保持一定的姿态时的检测结果，基于高可靠性的加速度估计风向和风速，所以能够降低姿态差异带来的误差，能够更加简单且正确地估计风向和风速。
(2)并且，例如，自由下落过程中无人飞行器10容易被风吹动后姿态走样，所以如果翻转无人飞行器10，则无法重新开始飞行，有可能与地面或障碍物冲撞。因此，还可以在下落中的无人飞行器10不是规定范围的姿态时(即、无人飞行器10即将被翻转前)，重新开始飞行。
变形例(2)的风估计系统1包括第二姿态判定部40。第二姿态判定部40与变形例(1)中说明的相同。重新开始控制部38在第二姿态判定部40判定为不在规定的范围内时，重新开始无人飞行器10的飞行。换言之，在第二姿态判定部40判定为在规定的范围内时，重新开始控制部38不重新开始无人飞行器10的飞行，使其继续自由下落。重新开始无人飞行器10的飞行的方法与实施方式中说明的方法相同。
根据变形例(2)，可以事先防止无人飞行器10被翻转后无法重新开始飞行从而与地面或障碍物冲撞。
(3)并且，例如，在实施方式中，说明了用户在显示部25显示的地图图像50上指定计测位置的情况，但是，还可以是用户使用用于指示无人飞行器10的移动方向的遥控器等，手动移动无人飞行器10。
变形例(3)的风估计系统1包括方向受理部41。方向受理部41主要实现为控制部21。方向受理部41受理对无人飞行器10移动方向的用户的指定。在这里，操作部24可以是无线方式向无人飞行器10发送指示的控制器，包括用于指示移动方向的操作部件。该操作部件可以是杆或按钮等。例如，基于杆倒下方向或按压的按钮的种类，确定无人飞行器10的移动方向。需要说明的是，指示方向的方法本身可以应用公知各种方法，除了上述的利用控制器的操作部件的方法之外，还可以倾斜用户所把持的智能手机或平板终端等来指示方向，还可以是触摸显示在触摸面板上的模拟按钮。
移动指示部32向无人飞行器10指示向用户指定的方向移动。即、在变形例(3)中，用户指定的方向包含在移动指示中。移动控制部33使无人飞行器10向移动指示部32指示的方向移动。
下落控制部34在无人飞行器10向用户指定的方向移动后，使无人飞行器10自由下落。需要说明的是，在变形例(3)中，下落控制部34可以在无人飞行器10向用户指定的方向移动后，满足规定的条件时使无人飞行器10自由下落。规定的条件可以是操作部24进行用于开始自由下落的操作、在一定的期间内不指示方向等。除此之外，例如，当用户指定高度信息时，有时不指定计测风所需的高度信息(例如，对于计测风时需要20m高度的无人飞行器10，指定3m)，所以用户指定的高度信息在阈值以上也可以相当于规定的条件。下落控制部34在满足规定的条件之前不会使无人飞行器10自由下落，在满足规定的条件时，使无人飞行器10自由下落。
根据变形例(3)，无人飞行器10向用户指定的方向移动后计测风，所以能够提高计测风的地方的自由性。而且，用户只要指定方向即可，所以能够减轻计测期望地方的风时的操作负担。
(4)并且，例如，还可以组合变形例(1)～(3)中的两个以上。
并且，例如，说明了估计部39利用加速度估计风向和风速的情况，但是，估计部39还可以利用下落中的速度。在这种情况下，速度与风向以及风速的关联关系存储在数据存储部30，估计部39估计与传感器部14检测到的速度关联的风向和风速。例如，移动速度的水平方向分量越大，估计出该方向的风速越快。另外，移动速度的垂直方向分量与重力加速度的速度的差异越大，估计出对应于该差异的方向的风速越快。除此之外，例如，估计部还可以利用下落中的移动距离。在这种情况下，移动距离与风向以及风速的关联关系存储在数据存储部30，估计部39估计与传感器部14检测到的移动距离关联的风向和风速。例如，移动距离的水平方向分量越大，估计出该方向的风速越快。另外，移动距离的垂直方向分量与重力加速度导致的移动分量的差异越大，估计出对应于该差异的方向的风速越快。
并且，例如，在上述说明中，以不包括风向风速传感器的无人飞行器10为例子，还可以是包括风向风速传感器的无人飞行器10执行上述实施方式或者变形例中说明的处理。这样，例如，即使在风向风速传感器发生故障时，无人飞行器10也能够估计风向和风速。
并且，例如，以在无人飞行器10中实现的方式说明的功能还可以在用户终端20中实现。例如，下落控制部34、停止判定部35、第一姿态判定部36、距离判定部37、重新开始控制部38以及第二姿态判定部40还可以在用户终端20中实现。在这种情况下，这些各功能主要实现为控制部21，下落控制部34以及重新开始控制部38分别向无人飞行器10指示下落的开始和飞行的重新开始。停止判定部35、第一姿态判定部36、距离判定部37以及第二姿态判定部40分别获取传感器部14的检测内容后进行判定处理即可。而且，以在用户终端20中实现的方式说明的功能还可以在无人飞行器10中实现。例如，数据存储部30、计测位置受理部31、移动指示部32、估计部39以及方向受理部41还可以在无人飞行器10中实现。在这种情况下，数据存储部30主要实现为存储部12，其它各功能主要实现为控制部11。计测位置受理部31以及方向受理部41分别从无人飞行器10所具备的操作部受理指定即可。移动指示部32向自身的电机或螺旋桨指示向计测位置移动即可。估计部39基于传感器部14的检测内容按照实施方式中说明的方法估计风向和风速即可。上述说明的各功能可以仅在无人飞行器10中实现，还可以分布于风估计系统1的各计算机中。而且，还可以省略上述说明的各功能中除了移动指示部32、下落控制部34以及估计部39之外的功能。
并且，例如，以风估计系统1利用于高尔夫球场的情况为例进行了说明，但是，风估计系统1可以用于计测任意位置的风，可以应用于除了高尔夫球之外的各种目的。例如，风估计系统1可以用于除了高尔夫球之外的运动或闲暇等中计测风，还可以用于计测水上等任意地方的风。

Claims (17)

1.一种风估计系统，其特征在于，包括：
移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息的传感器部；
停止判定单元，其判定所述无人飞行器是否停止；
下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示而所述无人飞行器移动后，在由所述停止判定单元判定为停止的情况下，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；以及
估计单元，其基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
2.一种风估计系统，其特征在于，包括：
移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与所述无人飞行器的姿态有关的信息的传感器部；
第一姿态判定单元，其基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定所述无人飞行器的姿态是不是规定的姿态；
下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示而所述无人飞行器移动后，在由所述第一姿态判定单元判定为规定的姿态的情况下，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；以及
估计单元，其基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
3.一种风估计系统，其特征在于，包括：
移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与所述无人飞行器的姿态有关的信息的传感器部；
下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示而所述无人飞行器移动后，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；
第二姿态判定单元，其基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定下落过程中的所述无人飞行器的姿态是否在规定的范围内；以及
估计单元，其基于所述第二姿态判定单元判定为在规定的范围内的情况下所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
4.一种风估计系统，其特征在于，包括：
移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与如下距离有关的信息的传感器部，该距离是所述无人飞行器与地面或者障碍物之间的距离；
下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示而所述无人飞行器移动后，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；
估计单元，其基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方；
距离判定单元，其基于所述传感器部检测到的与距离有关的信息，判定下落过程中的所述无人飞行器与地面或者障碍物之间的距离是否小于规定距离；以及
重新开始控制单元，在由所述距离判定单元判定为小于规定距离的情况下，该重新开始控制单元使所述无人飞行器重新开始飞行。
5.一种风估计系统，其特征在于，包括：
移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与所述无人飞行器的姿态有关的信息的传感器部；
下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示而所述无人飞行器移动后，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；
估计单元，其基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方；
第二姿态判定单元，其基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定下落中的所述无人飞行器的姿态是否在规定的范围内；以及
重新开始控制单元，在所述第二姿态判定单元判定为不在规定的范围内时，重新开始所述无人飞行器的飞行。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的风估计系统，其特征在于，该风估计系统还包括计测位置受理单元，该计测位置受理单元受理用户对计测风的计测位置的指定，
所述移动指示单元指示所述无人飞行器向所述用户指定的计测位置移动，
在所述无人飞行器移动到所述用户指定的计测位置后，所述下落控制单元使所述无人飞行器自由下落。
7.根据权利要求1至5中的任意一项所述的风估计系统，其特征在于，该风估计系统还包括方向受理单元，该方向受理单元受理用户对所述无人飞行器移动的方向的指定，
所述移动指示单元指示所述无人飞行器向所述用户指定的方向移动，
在所述无人飞行器向所述用户指定的方向移动后，所述下落控制单元使所述无人飞行器自由下落。
8.一种风估计方法，其特征在于，包括：
移动指示步骤，向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息的传感器部；
停止判定步骤，判定所述无人飞行器是否停止；
下落控制步骤，在通过所述移动指示步骤中的指示而所述无人飞行器移动后，在通过所述停止判定步骤判定为停止的情况下，使所述无人飞行器自由下落；以及
估计步骤，基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
9.一种风估计方法，其特征在于，包括：
移动指示步骤，向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与所述无人飞行器的姿态有关的信息的传感器部；
第一姿态判定步骤，基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定所述无人飞行器的姿态是不是规定的姿态；
下落控制步骤，在通过所述移动指示步骤的指示而所述无人飞行器移动后，在通过所述第一姿态判定步骤判定为规定的姿态的情况下，使所述无人飞行器自由下落；以及
估计步骤，基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
10.一种风估计方法，其特征在于，包括：
移动指示单步骤，向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与所述无人飞行器的姿态有关的信息的传感器部；
下落控制步骤，在通过所述移动指示步骤的指示而所述无人飞行器移动后，使所述无人飞行器自由下落；
第二姿态判定步骤，基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定下落过程中的所述无人飞行器的姿态是否在规定的范围内；以及
估计步骤，基于所述第二姿态判定步骤判定为在规定的范围内的情况下所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
11.一种风估计方法，其特征在于，包括：
移动指示步骤，向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与如下距离有关的信息的传感器部，该距离是所述无人飞行器与地面或者障碍物之间的距离；
下落控制步骤，在通过所述移动指示步骤的指示而所述无人飞行器移动后，使所述无人飞行器自由下落；
估计步骤，基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方；
距离判定步骤，基于所述传感器部检测到的与距离有关的信息，判定下落过程中的所述无人飞行器与地面或者障碍物之间的距离是否小于规定距离；以及
重新开始控制步骤，在通过所述距离判定步骤判定为小于规定距离的情况下，使所述无人飞行器重新开始飞行。
12.一种风估计方法，其特征在于，包括：
移动指示步骤，向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与所述无人飞行器的姿态有关的信息的传感器部；
下落控制步骤，在通过所述移动指示步骤的指示而所述无人飞行器移动后，使所述无人飞行器自由下落；
估计步骤，基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方；
第二姿态判定步骤，基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定下落中的所述无人飞行器的姿态是否在规定的范围内；以及
重新开始控制步骤，在所述第二姿态判定步骤判定为不在规定的范围内时，重新开始所述无人飞行器的飞行。
13.一种信息存储介质，其存储有程序，该程序使计算机作为如下单元进行工作：
移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息的传感器部；
停止判定单元，其判定所述无人飞行器是否停止；
下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示而所述无人飞行器移动后，在由所述停止判定单元判定为停止的情况下，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；以及
估计单元，其基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
14.一种信息存储介质，其存储有程序，该程序使计算机作为如下单元进行工作：
移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与所述无人飞行器的姿态有关的信息的传感器部；
第一姿态判定单元，其基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定所述无人飞行器的姿态是不是规定的姿态；
下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示而所述无人飞行器移动后，在由所述第一姿态判定单元判定为规定的姿态的情况下，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；以及
估计单元，其基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
15.一种信息存储介质，其存储有程序，该程序使计算机作为如下单元进行工作：
移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与所述无人飞行器的姿态有关的信息的传感器部；
下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示而所述无人飞行器移动后，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；
第二姿态判定单元，其基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定下落过程中的所述无人飞行器的姿态是否在规定的范围内；以及
估计单元，其基于所述第二姿态判定单元判定为在规定的范围内的情况下所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方。
16.一种信息存储介质，其存储有程序，该程序使计算机作为如下单元进行工作：
移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与如下距离有关的信息的传感器部，该距离是所述无人飞行器与地面或者障碍物之间的距离；
下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示而所述无人飞行器移动后，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；
估计单元，其基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方；
距离判定单元，其基于所述传感器部检测到的与距离有关的信息，判定下落过程中的所述无人飞行器与地面或者障碍物之间的距离是否小于规定距离；以及
重新开始控制单元，在由所述距离判定单元判定为小于规定距离的情况下，该重新开始控制单元使所述无人飞行器重新开始飞行。
17.一种信息存储介质，其存储有程序，该程序使计算机作为如下单元进行工作：
移动指示单元，其向无人飞行器指示移动，所述无人飞行器具备检测与位置变化有关的信息和与所述无人飞行器的姿态有关的信息的传感器部；
下落控制单元，在通过所述移动指示单元的指示而所述无人飞行器移动后，该下落控制单元使所述无人飞行器自由下落；
估计单元，其基于在所述无人飞行器的下落过程中所述传感器部检测到的与位置变化有关的信息，估计下落位置的风向以及风速中的至少一方；
第二姿态判定单元，其基于所述传感器部检测到的与姿态有关的信息，判定下落中的所述无人飞行器的姿态是否在规定的范围内；以及
重新开始控制单元，在所述第二姿态判定单元判定为不在规定的范围内时，重新开始所述无人飞行器的飞行。
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