CN109597103A - 无人机、数据处理装置、路径选定装置、处理方法及程序 - Google Patents

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Abstract

使无人机以最适合的路径返回或者着陆。一种路径选定装置，控制无人机的飞行，具有：着陆位置信息接收部，接收该无人机的着陆位置；机体位置信息接收部，接收该无人机的当前位置；扫描数据接收部，能够接收由该无人机所具有的激光扫描仪所扫描的扫描对象的三维扫描数据；扫描地图创建部，基于所述扫描数据接收部所接收的述三维扫描数据创建三维地图；禁飞场所提取部，在所述三维地图提取构成飞行障碍的禁飞场所；路径选定部，在所述三维地图中，选定从所述无人机的当前位置到所述着陆位置为止并且能够避开所述禁飞场所的所述无人机的飞行路径。

Description

无人机、数据处理装置、路径选定装置、处理方法及程序
技术领域
本发明涉及一种使无人驾驶飞机(以下,称为无人机)以最适合的路径返回或着陆的技术。
背景技术
已有通过TS(total station：全站仪)对飞行的UAV(Unmanned Aerial Vehicle：无人驾驶飞行器)进行跟踪，并使用TS所具有的激光测距功能来确定UAV的位置的方法(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：US2014/0210663号公报
发明内容
发明要解决的问题
在UAV等无人机的飞行过程中，有时因自身所搭载的电池电力降低或与无线操作机的通信被遮断等原因而导致必须使飞机紧急返回。在目前的紧急应对措施中，存在为了避开障碍物而以飞行时的最高高度返回的方法或使无人机就地着陆的方法等。然而，以飞行时的最高高度返回会加大电池消耗量，由于有时着陆地点状况未知，因而使无人机就地着陆风险很大。因此，本发明的目的在于，改进与能够降低风险的无人机返回时及着陆时的动作相关的技术。
用于解决问题的手段
第一方案所述的发明为一种路径选定装置，用于控制无人机的飞行，具有：着陆位置信息接收部，接收该无人机的着陆位置；机体位置信息接收部，接收该无人机的当前位置；扫描数据接收部，能够接收由该无人机所具有的激光扫描仪进行扫描而获取的扫描对象的三维扫描数据；扫描地图创建部，基于所述扫描数据接收部所接收的所述三维扫描数据，创建三维地图；禁飞场所提取部，在所述三维地图中提取构成飞行障碍的禁飞场所；以及路径选定部，在所述三维地图中，选定从所述无人机的当前位置到所述着陆位置为止并且能够避开所述禁飞场所的所述无人机的飞行路径。
第二方案所述的发明的特征在于，在第一方案所述的发明中，所述扫描地图创建部，将无人机所具有的激光扫描仪没能获得三维扫描数据的场所，以立体方式表现在所述三维地图上；所述禁飞场所提取部，将在所述三维地图上以立体方式地表现的无人机所具有的激光扫描仪没能获得三维扫描数据的场所，作为所述禁飞场所。
第三方案所述的发明的特征在于，在第一方案或第二方案所述的发明中，具有机体操纵信号生成部，其生成使该无人机在由所述路径选定部选定的飞行路径上飞行的信号。第四方案所述的发明的特征在于，在第一～三方案中任一项所述的发明中，具有可着陆地点检索部，其根据所述三维地图检索该无人机可着陆的场所；所述路径选定部将由所述可着陆地点检索部检索出的该无人机可着陆的场所作为所述着陆位置，来选定该无人机的路径。
第五方案所述的发明的特征在于，在第一～四方案中任一项所述的发明中，具有外部创建地图接收部，接收在该无人机外创建的所述三维地图；所述路径选定部使用所述外部创建地图接收部接收的所述三维地图选定该无人机的路径。
第六方案所述的发明的特征在于，在第一～五方案中任一项所述的发明中，具有飞行距离计算部和电池消耗量计算部中的至少一者，该飞行距离计算部能够算出使该无人机在由所述路径选定部选定的飞行路径上飞行时的飞行距离，该电池消耗量计算部能够算出使该无人机在由所述路径选定部选定的飞行路径上飞行时的电池消耗量；所述路径选定部将飞行距离和电池消耗量中的至少一者作为路径选定要素来选定无人机的路径。
第七方案所述的发明为具有第一～六方案中任一项所述的路径选定装置的无人机。第八方案所述的发明为具有第一～六方案中任一项所述的路径选定装置的数据处理装置。
第九方案所述的发明为一种无人机的控制方法，控制无人机的飞行，具有：着陆位置信息接收步骤，接收该无人机的着陆位置；机体位置信息接收步骤，接收该无人机的当前位置；扫描数据接收步骤，能够接收通过该无人机所具有的激光扫描仪进行扫描而获取的扫描对象的三维扫描数据；扫描地图创建步骤，基于通过所述扫描数据接收步骤接收的所述三维扫描数据，来创建三维地图；禁飞场所提取步骤，在所述三维地图中提取构成飞行障碍的禁飞场所；以及路径选定步骤，在所述三维地图中，选定从所述无人机的当前位置到所述着陆位置为止并且能够避开所述禁飞场所的所述无人机的飞行路径。
第十方案所述的发明为一种路径选定用的程序，其是由计算机读取并执行的无人机的飞行控制程序，使计算机发挥如下功能：着陆位置信息接收部，接收该无人机的着陆位置；机体位置信息接收部，接收该无人机的当前位置；扫描数据接收部，能够接收通过该无人机所具有的激光扫描仪进行扫描而获取的扫描对象的三维扫描数据；扫描地图创建部，基于由所述扫描数据接收部接收的所述三维扫描数据，来创建三维地图；禁飞场所提取部，在所述三维地图中提取构成飞行障碍的禁飞场所；以及路径选定部，在所述三维地图中，选定从所述无人机的当前位置到所述着陆位置为止并且能够避开所述禁飞场所的所述无人机的飞行路径。
发明的效果
根据本发明，在飞行中的UAV等无人机产生需要返回或者着陆的问题时，能够选择风险更小的动作。例如，UAV在飞行中电池突然下降，要求UAV作出某种应对时，能够在UAV侧选定能够避开构成障碍物的物体且能够尽可能抑制电池消耗量的飞行路径，使UAV返回或者着陆。
附图说明
图1是实施方式的概念图。
图2是UAV的框图。
图3是UAV所具有的路径选定装置的框图。
图4是三维地图的概念图。
图5是示出处理的一个例子的流程图。
图6是示出处理的一个例子的流程图。
图7是外部数据处理装置的框图。
图8是示出处理的一个例子的流程图。
图9是外部数据处理装置的框图。
具体实施方式
1.第一实施方式
(概要)
一般，UAV等无人机在空中伴随高度上升而动作时，会消耗大量电力，所搭载的电池的电量有可能不足。因此，在本实施方式中，示出能够选定尽可能不进行高度上升动作就返回的路径的形态。
图1中示出了飞行的UAV100。UAV100具有激光扫描仪101，基于一边飞行一边进行激光扫描而得到的数据，来创建作为飞行路径而通过的场所的三维地图。UAV100使用该三维地图进行飞行(返回)路径的选定。
此外，本发明所使用的UAV100按照预定的飞行路线进行自主飞行，但也能够通过无线操纵进行飞行控制。
(UAV的结构)
图2是UAV100的框图。UAV100具有：激光扫描仪101、使用了GNSS的GNSS位置确定装置(GNSS接收器)102、IMU(惯性测量装置)103、高度计104、控制装置105、存储装置106、通信装置107、路径选定装置108。
激光扫描仪101用激光扫描(scan)测定对象物，检测出该激光的反射光，从而将测定对象物的大概形状作为具有三维坐标的点云数据而获得。在使用本发明时，在飞行时，在能够扫描的范围内，将能够成为UAV100返回时的障碍物的物体作为测定对象。关于激光扫描仪101，例如在日本特开2010-151682号公报、日本特开2008-268004号公报、美国专利8767190号公报、美国专利7969558号公报等中有记载。另外，作为激光扫描仪101，也可以采用执行电子扫描的方式的仪器(例如，参照US2015/0293224号公报)。
GNSS位置确定装置102接收来自以GPS卫星为代表的导航卫星的导航信号，据此进行定位(确定位置)。通过GNSS位置确定装置102确定GNSS位置确定装置102(GNSS位置确定装置102的天线的位置)在地图坐标系中的位置(经度/纬度/高度)。地图坐标系是处理地图数据时使用的全局坐标系。通常GNSS位置确定装置(例如，通用的GPS接收器)所获得的位置的数据，被作为地图坐标系中的数据而获得。
通过GNSS位置确定装置102所进行的定位，有安装成本低廉但精度低的单点定位，或者安装成本高但是精度高的相对定位。无论是哪一种，本发明中都可以使用，但是为了使UAV等无人机自主飞行，需要将机体的位置信息作为高精度的信息获取，因而期望使用相对定位等的测量精度高的形态的定位。作为高精度的相对定位的技术，例如，可列举出使用了RTK(Real Time Kinematic：实时动态)定位的高精度(误差在数cm以下)的位置测定方式。关于RTK定位，例如在日本国土地理院的主页(http://terras.gsi.go.jp/geo_info/GNSS_iroiro.html)上有记载。
在RTK定位中，在UAV100飞行的现场准备固定基站(GNSS或附有GNSS装置的TS(全站仪)等)，固定基站和UAV100一边与导航卫星通信，一边进行定位。通过该定位，能够高精度获得UAV100的位置信息。
另外，GNSS位置确定装置102具有时钟的功能，UAV100的位置信息或激光扫描数据，与所对应的时刻的信息一起被存储在飞行日志(flight log)中。
IMU103测量施加给飞行中的UAV100的加速度。IMU103的输出，用于飞行中的UAV100的姿势控制。另外，根据IMU103的输出，获得关于飞行中的UAV100的姿势的信息。高度计104测定气压，并测量UAV100的高度。
控制装置105除了选定后述的飞行路径外，还进行与UAV100相关的各种控制。在与UAV100相关的各种控制中，包括飞行控制、与激光扫描仪101的照射(扫描)相关的控制、与存储在存储装置106中的数据的管理相关的控制、与通信装置107的动作相关的控制。
存储装置106存储用于在预定的飞行路径上飞行的飞行计划以及飞行日志。飞行日志是存储了飞行中的位置(经度、纬度、高度)和其测量时刻数据的数据。飞行中的位置的测定以每隔0.5秒或每隔1秒的特定时间间隔(当然，也可能有不规则计时的情况)进行，将实时测量出的位置的数据与测定时刻相关联地存储在飞行日志中。另外，激光扫描仪101进行照射(扫描)的时刻和图像数据、由IMU103测量出的与UAV100的姿势相关的数据、由高度计104测量出的高度的数据，也以与飞行日志相关联的状态被存储在存储装置106中。
通信装置107具有无线通信功能。通信装置107通过无线通信功能进行如下通信：UAV100与操作设备(在地上操作UAV100的操作者所操作的控制器)之间的操作信号的发送和接收；用于在UAV100与固定基站或导航卫星之间进行的位置定位的通信；以及对其他设备发送和接收飞行中的UAV100所扫描的扫描数据、根据该扫描数据创建的三维地图或定位数据。
通信装置107除了具有无线通信功能之外，还具有有线通信功能。通信装置107使用有线通信功能，进行不飞行状态(着陆的状态)下的UAV100与其他设备之间的通信。例如，通过通信装置107进行与飞行操作相关的信号的接收(来自操作控制器的控制信号的接收)、飞行计划的数据的接收、将日志数据发送到其他设备等。此外，通信装置107也可以具有光通信功能。以上对通信装置107的说明，同样适用于后述的通信部304以及通信装置401。
路径选定装置108根据通过激光扫描仪101获得的扫描数据创建三维地图。并且，使用该三维地图，提取构成UAV100的飞行的障碍物的物体，避开存在提取的障碍物的场所或没有被激光扫描而状况不明的场所，从而选定最适合的路径。
(路径选定装置的结构)
图3是路径选定装置108的框图。本实施方式的路径选定装置108具有：着陆位置信息接收部201、机体位置信息接收部202、扫描数据接收部203、扫描地图创建部204、禁飞场所提取部205、路径选定部206、机体操纵信号生成部207。
图3所示的控制装置105的各功能部，例如由CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、以FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)为代表的PLD(ProgrammableLogic Device：可编程逻辑器件)等电子电路构成。另外，也可以将一部分的功能由专用的硬件构成，将另一部分由通用的微型计算机构成。
考虑所需的运算速度、成本、功耗等，来决定各功能部由专用的硬件构成还是通过执行CPU中的程序而由软件构成。此外，从实现确定的功能的观点考虑，将功能部由专用的硬件构成和由软件构成是等价的。
着陆位置信息接收部201接收想要使UAV100返回或者着陆的地点的位置信息。此外，接收的位置信息不限定于一个，也可以是多个。
机体位置信息接收部202接收由GNSS位置确定装置102确定的UAV100的位置信息。扫描数据接收部203获取激光扫描仪101所扫描的激光扫描数据。以上的机体位置信息接收部202以及扫描数据接收部203的结构，也同样适用于后述的机体位置信息接收部301以及扫描数据接收部302。
扫描地图创建部204根据由扫描数据接收部203接收的激光扫描数据来创建三维地图。此处，由于激光扫描仪101所取得的激光扫描数据是通过固定于飞行的UAV100的坐标系获得的，因而基于扫描时的UAV100的位置和姿势，将扫描点坐标变换到地图坐标系中。该坐标变换通过旋转和平行移动进行。此处，关于旋转，通过基于从IMU103获得的姿势的数据求出旋转矩阵来进行；关于平行移动，通过根据从GNSS位置确定装置102获得的UAV100的位置的数据求出平行移动矢量来进行。关于将从飞行的UAV获得的激光扫描数据坐标变换到地图坐标系(地上坐标系)中的技术，在例如在日本特愿2017-178831号中有记载。
创建的三维地图也可以是概要地图，作为根据图1的地形创建的三维地图，例如，如图4所示那样。三维地图呈由(x,y,z)分量表示的三维空间，被测量的对象的最大宽度、最大深度以及高度分别由(x,y,z)分量表示。因此，被测量的对象在三维空间内近似为长方体。另外，在UAV100的飞行路径外不能够进行激光扫描，因而将状况不明的场所也同样地近似为长方体。以上的说明也同样适用于后述的扫描地图创建部303。
禁飞场所提取部205，在由扫描地图创建部204创建的三维地图中，提取构成UAV100的飞行的障碍的物体或因状况不明而不能使UAV100飞行的场所，来作为禁飞场所。例如，如果针对从任意时点上的UAV100的位置到笔直飞行至返回地点的路径来提取禁飞场所，则确定三维地图上的UAV100和返回地点的位置，与连结这2点的直线重叠的长方体构成障碍物。
路径选定部206从能够避开障碍物飞行的一条或多条路径中，选定最适合的路径。就能够避开障碍物飞行的一条或多条路径而言，既可以作为路径的候选路线而预先设定，也可以由路径选定部206根据由扫描地图创建部204创建的三维地图和由障碍物提取部205提取的障碍物来检索能够飞行的路径。在检索到多条能够飞行的路径而需要进行判断时，针对能够避开所提取的障碍物的路径而考虑飞行距离及消耗的电量等，来选定最适合的路径。
对于路径的选定，例如可列举出以下的方法。首先，由扫描地图创建部204将三维地图设定创建为由100个单位空间((x,y,z)＝(1,1,1))构成的(x,y,z)＝(100,100,100)。并且，障碍物或状况不明场所即禁飞场所的宽度、深度以及高度的(x,y,z)的各值用整数表示，若其位置也用(x,y,z)以1≤x,y,z≤100表示，则可知晓在三维地图上的哪个单位空间存在禁飞场所。
同样地，若UAV100的位置和返回地点的位置也用(x,y,z)以1≤x,y,z≤100表示，则也能确定在三维地图上的UAV100的位置和返回地点的位置。在三维地图上被确定的UAV100的位置和返回地点的位置，对应于100个单位空间内的任何一个单位空间。
因此，将与UAV100的位置对应的单位空间作为起始地点，将与返回地点的位置对应的单位空间作为目标地点，将有障碍物的单位空间和没有扫描数据的状况不明的单位空间作为禁飞场所，通过检索仅通过从起始地点到目标地点的不是禁飞场所的单位空间的路径，从而获得能够避开(绕过)障碍物返回的路径。进而，为了选定最短的路径，从检索到的路径中选定通过的单位空间的数量最少的路径即可。
此外，单位空间的一边的标度(scale)可以是可变的。例如，如果是100m以内的飞行，则设单位空间为1m×1m×1m，在超过了100m时，设单位空间为2m×2m×2m，此后也根据飞行距离来改变单位空间的一边的标度，从而可以应对各式各样的飞行距离。但是，会产生标度越大则有障碍物的单位空间也变得越大等的问题。因此，在飞行距离长的情况下，通过预先增加构成三维地图的单位空间的数量，能够在不过多增大标度的状态下来应对该情况。
机体操纵信号生成部207生成用于使UAV100在由路径选定部206选定的路径上飞行的信号。因此，生成的信号被发送到UAV100的控制装置105。
(处理的一个例子)
图5示出了本实施方式的处理的一个例子。首先，UAV100接收返回或者着陆地点的位置信息。接收位置信息的时机(timing)既可以在UAV100开始飞行前，也可以在飞行过程中，但需要在后述的步骤S104之前接收(步骤S101)。
UAV100从开始飞行后一边把握自身的位置，一边通过激光扫描仪101间歇性地扫描。由此，一起获得UAV100的位置信息和扫描数据(步骤S102)。接着，基于在步骤S102中获得的数据，创建三维地图(步骤S103)。
然后，有需要使UAV100返回的契机时，对照三维地图上的UAV100的当前位置和返回地点的位置(步骤S104)。此处，作为需要使UAV100返回的契机，可列举出来自操作者的指示、电池量降低、设备不良等。
接着，判定在连结UAV100的当前位置和返回位置的直线上是否提取到禁飞场所，确认是否不存在禁飞场所(步骤S105)。在步骤S105中，如果不存在禁飞场所，则选定将UAV100的当前位置和返回位置笔直连结的直线路径，作为返回路径(步骤S106)。在步骤S105中，若存在禁飞场所，则判定该禁飞场所的高度是否比UAV100的当前位置低。此处，如果存在多个禁飞场所，则高度最高的禁飞场所成为比较对象(步骤S107)。
如果禁飞场所的高度较低，则选定在维持高度的状态下飞行到返回位置的上空再下降到返回地点的路径(步骤S108)。如果禁飞场所的高度较高，则选定以避开方式绕过障碍物并以最短路线飞向返回地点的路径(步骤S109)。最后，生成使UAV100在决定的路径上飞行的信号，从而结束处理(步骤S110)。
本实施方式假设将以下3个飞行路径(动作)预先设定在路径选定部206中，这三个路径是：将UAV100的当前位置和返回位置笔直连结的直线路径、在维持高度的状态下飞行到返回位置的上空再下降到返回地点的路径、以及以避开的方式绕过禁飞场所而以最短路线飞向返回地点的路径。但是就设定于路径选定部206的飞行路径(动作)而言，例如也可以由UAV100的操作者任意设定。如果任意设定飞行路径(动作)，则在步骤S105的处理开始之前进行设定来应对。
(变形例)
由于与UAV100的各飞行动作对应的电池的耗电量为已知等，因此如果能够估算从UAV100的当前位置飞行到返回地点时的电池消耗量，则也可以在进行了步骤S101～104之后提取禁飞场所，并检索能够避开该禁飞场所的路径，针对所获得的路径计算出电池消耗量，选定具有最低电池消耗量的路径。
就该情况下的路径选定装置108的结构而言，除了具有着陆位置信息接收部201、机体位置信息接收部202、扫描数据接收部203、扫描地图创建部204、禁飞场所提取部205、路径选定部206、机体操纵信号生成部207之外，还可以具有飞行距离计算部208、电池消耗量计算部209。
飞行距离计算部208计算出针对由路径选定部206检索出的从UAV100的当前位置到返回地点的路径的飞行距离。对于飞行距离的计算方法，例如，只要是作为单位空间的集合体而构成的三维地图，就能够根据该单位空间的标度计算出飞行距离。
电池消耗量计算部209计算无人机在预定的路径上飞行时的耗电量。例如，如果作为数据而获得与UAV100的各飞行动作对应的电池的耗电量，则能够根据由路径选定部206检索出的飞行路径和由飞行距离计算部208计算出的飞行距离来计算出该耗电量。
2.第二实施方式
(概要)
当产生了需要使UAV等无人机返回的契机时，多将起飞地点作为返回地点。但是，可以假设搭载的电池的剩余量不足而不能返回到起飞地点的情形。因此，示出了选定将起飞地点之外的能够着陆的地点作为最终着陆地点的路径的方式。
(结构)
UAV100的结构如图2所示，与第一实施方式没有不同。但是，路径选定装置108具有图3中的着陆位置信息接收部201、机体位置信息接收部202、扫描数据接收部203、扫描地图创建部204、禁飞场所提取部205、路径选定部206、机体操纵信号生成部207、飞行距离计算部208、电池消耗量计算部209、可着陆地点检索部210。
可着陆地点检索部210从由扫描地图创建部204创建的三维地图中检索UAV100可着陆的地点。作为可着陆地点的检索，在用(x,y,z)分量表示的三维空间即三维地图上，选出z＝0的地点作为平坦地即可着陆地点。
此处，可能有z＝0的地点不是陆地而是河流等水面的情况。因此，在z＝0的地点细长地连续时，判定这些场所为河流，并通过将它们从可着陆地点中排除，来应对这种情况。即，预先定义在着陆时能够产生被水淹没等风险的地形的特征，并在检索可着陆地点时将具有所定义的特征的场所排除。
优选选择z＝0且具有阈值以上的宽度(例如，5m×5m以上)的场所作为可着陆地点的处理。另外，在该情况下，选择将z不等于0而是z＝恒定值的场所(或者可视为恒定值的场所)作为平地的处理也是有效的。
(处理的一个例子)
图6示出了本实施方式的处理的一个例子。首先，UAV100接收着陆地点的位置信息。此处，接收的着陆地点的位置信息是指，如果在起飞地点与UAV100的操作者能够目视观察到的范围内有可着陆地点，则为该地点的位置信息。此外，这些位置信息由着陆位置信息接收部201接收(步骤S201)。
然后，无人机一边获得飞机自身的位置信息和扫描数据，一边飞行(步骤S202)。根据获得的飞机自身的位置信息和扫描数据，创建三维地图(步骤S203)。将创建的三维地图上的UAV100的当前位置和在步骤S201中接收的一个或多个着陆地点的位置进行对照(步骤S204)。
接着，在提取禁飞场所后(步骤S205)，除了在步骤S201中接收的着陆地点以外，还在三维地图上检索是否有可着陆地点，如果有可着陆地点，则将该地点也添加为着陆地点(步骤S206)。接着，在三维地图上，检索如下路径：连结UAV100的当前位置和一个或多个着陆地点的位置的、能够避开禁飞场所的路径(步骤S207)。
接着，如果步骤S207中检索到的路径为一条(步骤S208)，则选择该条路径(步骤S209)。如果步骤S207中检索到的路径不是一条而是多条(步骤S208)，则计算出各路径的飞行距离或电池消耗量等的假设成本(步骤S210)。然后，考虑各路径的假设成本，选择最适合的路径(步骤S211)。最后，生成使UAV100在所选择的路径飞行的信号(步骤S212)，处理结束。
(变形例)
也可以不用着陆位置信息接收部201接收着陆地点，而是将通过可着陆地点检索部210检索出的可着陆地点作为最终着陆地点，来进行路径的提取/决定。但是，在可着陆地点检索部210检索不到可着陆的地点的情况下，采取冒风险就地着陆等方式来应对该情况。
3.第三实施方式
(概要)
也可以采用如下形态，即，通过在UAV侧进行激光扫描，在外部数据处理装置侧创建三维地图，并在该UAV侧使用该三维地图，由此进行路径选定。此时，在UAV侧获得的扫描数据被发送到外部数据处理装置侧，外部数据处理装置侧根据接收的扫描数据创建三维地图。然后，由外部数据处理装置侧创建的三维地图被发送到UAV侧。
在本实施方式中，由UAV100和外部数据处理装置300两者对UAV100所获得的扫描数据创建三维地图。由UAV100和外部数据处理装置300两者创建三维地图的优点在于，即使UAV100因通信断开等而导致不能接收由外部数据处理装置300创建的三维地图的数据的情况下，也能够使用由UAV100创建的三维地图返回，以及能够应对能够实时处理大量数据的装置有着不能够装载到飞行物即UAV100上的重量的情况。
此外，由于装载于UAV100的装置是为了预防没能获得由外部数据处理装置300创建的三维地图的数据等不测情形而具备的，因而也不必使其具有高处理能力。
(结构)
UAV100的结构如图2所示，与第一实施方式及第二实施方式没有不同。但是，路径选定装置108具有图3中的着陆位置信息接收部201、机体位置信息接收部202、扫描数据接收部203、扫描地图创建部204、禁飞场所提取部205、路径选定部206、机体操纵信号生成部207、飞行距离计算部208、电池消耗量计算部209、外部创建地图接收部211。
外部数据处理装置300的结构如图7所示，具有机体位置信息接收部301、扫描数据接收部302、扫描地图创建部303、通信部304。作为该外部数据处理装置的例子，可列举出具有图7所示结构的TS(全站仪)等。
(处理的一个例子)
图8示出了本实施方式的处理的一个例子。首先，UAV100接收着陆地点的位置信息(步骤S301)。然后，无人机一边接收飞机自身的位置信息和扫描数据，一边飞行(步骤S302)。所获得的飞机自身的位置信息和扫描数据从UAV100发送到外部数据处理装置(步骤S303)，并用于在UAV100侧创建三维地图(步骤S304)。
如果外部数据处理装置从UAV100接收UAV100的位置信息和扫描数据(步骤S305)，则在外部数据处理装置侧也创建三维地图(步骤S306)。在外部数据处理装置侧创建的三维地图的数据随时被发送到UAV100侧(步骤S307)。由于UAV100处于飞行中且机体的位置不断变化，因而期望三维地图数据的发送间隔尽可能短(数秒以下)。
然后，如果UAV100能够接收到在外部数据处理装置侧创建的三维地图的数据，则优先采用这些数据(步骤S308、309、310)。此后，使用所采用的三维地图，执行与图6的步骤S204以下相同的处理。
另外，如果外部数据处理装置300像TS(全站仪)那样扫描UAV100的周围，并获得该扫描数据，则能够在步骤S306中创建三维地图时使用该扫描数据。
在本实施方式那样的外部数据处理装置侧创建三维地图，并将该数据发送到UAV100侧时，需要能够实时地进行数据通信。此处，如果使用前述的用单位空间构成三维地图的方法，将构成三维地图的单位空间的定义设为UAV100和外部数据处理装置通用的定义，则由外部数据处理装置创建三维地图后，发送表示构成三维地图的各单位空间是否是禁飞空间的信息，由此能够在UAV100侧进行返回路径的检索以及最适合路径的选定。也就是说，通过从外部数据处理装置发送与构成三维地图的单位空间的数量相同的二进制信号，UAV100能够进行返回路径的检索及选定。
4.第四实施方式
路径选定装置108不限定于UAV100中提供的形态。例如，如图9所示，具有通信装置401和路径选定装置108的外部数据处理装置400能够通过通信装置401来接收UAV100的位置信息和UAV100所获得的扫描数据，来创建三维地图以及决定返回路径。然后，通过向UAV100发送使其在决定的返回路径上飞行的机体操纵信号，使UAV100返回。
产业上的可利用性
本发明能够用于决定无人机的返回路径或者到达着陆地点的路径。

Claims (8)

1.一种路径选定装置，用于控制无人机的飞行，其特征在于，具有：
着陆位置信息接收部，接收该无人机的着陆位置；
机体位置信息接收部，接收该无人机的当前位置；
扫描数据接收部，能够接收由该无人机所具有的激光扫描仪进行扫描而获取的扫描对象的三维扫描数据；
扫描地图创建部，基于所述扫描数据接收部所接收的所述三维扫描数据，创建三维地图；
禁飞场所提取部，在所述三维地图中提取构成飞行障碍的禁飞场所；以及
路径选定部，在所述三维地图中，选定从所述无人机的当前位置到所述着陆位置为止并且能够避开所述禁飞场所的所述无人机的飞行路径。
2.根据权利要求1所述的路径选定装置，其特征在于，
所述扫描地图创建部，将无人机所具有的激光扫描仪没能获得三维扫描数据的场所，以立体方式表现在所述三维地图上；
所述禁飞场所提取部，将在所述三维地图上以立体方式地表现的无人机所具有的激光扫描仪没能获得三维扫描数据的场所，作为所述禁飞场所。
3.根据权利要求1所述的路径选定装置，其特征在于，
具有机体操纵信号生成部，生成使该无人机在由所述路径选定部选定的飞行路径上飞行的信号。
4.根据权利要求1所述的路径选定装置，其特征在于，
具有可着陆地点检索部，其根据所述三维地图，检索该无人机可着陆的场所；
所述路径选定部，将由所述可着陆地点检索部检索出的该无人机可着陆的场所作为所述着陆位置，来选定该无人机的路径。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的路径选定装置，其特征在于，
具有外部创建地图接收部，其接收在该无人机外创建的所述三维地图；
所述路径选定部，使用所述外部创建地图接收部接收的所述三维地图，来选定该无人机的路径。
6.根据权利要求1所述的路径选定装置，其特征在于，
具有飞行距离计算部和电池消耗量计算部中的至少一者，
该飞行距离计算部，能够算出使该无人机在由所述路径选定部选定的飞行路径上飞行时的飞行距离，
该电池消耗量计算部，能够算出使该无人机在由所述路径选定部选定的飞行路径上飞行时的电池消耗量；
所述路径选定部，将飞行距离和电池消耗量中的至少一者作为路径选定要素，来选定无人机的路径。
7.一种无人机的控制方法，控制无人机的飞行，其特征在于，具有：
着陆位置信息接收步骤，接收该无人机的着陆位置；
机体位置信息接收步骤，接收该无人机的当前位置；
扫描数据接收步骤，能够接收通过该无人机所具有的激光扫描仪进行扫描而获取的扫描对象的三维扫描数据；
扫描地图创建步骤，基于通过所述扫描数据接收步骤接收的所述三维扫描数据，来创建三维地图；
禁飞场所提取步骤，在所述三维地图中提取构成飞行障碍的禁飞场所；以及
路径选定步骤，在所述三维地图中，选定从所述无人机的当前位置到所述着陆位置为止并且能够避开所述禁飞场所的所述无人机的飞行路径。
8.一种路径选定用程序，是由计算机读取并执行的无人机的飞行控制程序，其特征在于，
使计算机发挥如下功能：
着陆位置信息接收部，接收该无人机的着陆位置；
机体位置信息接收部，接收该无人机的当前位置；
扫描数据接收部，能够接收通过该无人机所具有的激光扫描仪进行扫描而获取的扫描对象的三维扫描数据；
扫描地图创建部，基于由所述扫描数据接收部接收的所述三维扫描数据，来创建三维地图；
禁飞场所提取部，在所述三维地图中提取构成飞行障碍的禁飞场所；以及
路径选定部，在所述三维地图中，选定从所述无人机的当前位置到所述着陆位置为止并且能够避开所述禁飞场所的所述无人机的飞行路径。
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