CN110914780A - 无人飞行器的动作计划制作系统、方法以及程序 - Google Patents

无人飞行器的动作计划制作系统、方法以及程序 Download PDF

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Abstract

提供一种使无人飞行器自动飞行和航拍时所需参数的输入简化的动作计划制作系统。本发明的动作计划制作系统(1)具备：无人飞行器(10)，其具有航拍装置；以及计算机(30)。计算机(30)的控制部(30)执行制作模块(324)，根据通过地区受理模块(322)的执行而受理的地区和通过目的受理模块(323)的执行而受理的目的，制作包括无人飞行器(10)的飞行计划和拍摄计划的动作计划。并且，优选的是，无人飞行器(10)的控制部(14)执行控制模块(14)，基于计算机的控制部(32)执行制作模块(324)而制作的动作计划，控制无人飞行器(10)的飞行和照相机(17)的航拍。

Description

无人飞行器的动作计划制作系统、方法以及程序
技术领域
本发明涉及无人飞行器的动作计划制作系统、方法以及程序。
背景技术
目前为止，在海中广泛地进行了紫菜的养殖。已知在养殖紫菜时，可能发生一种被称为赤腐病的疾病，该疾病中细菌寄生于紫菜，产生红锈色的斑，导致紫菜的叶状体断开。在养殖紫菜时，以赤腐病为首的紫菜的病害防除成为重要的课题。
在田地中也一样，防止害虫附着于以大豆、稻子为首的农作物成为重要的课题。
再者，在紫菜、田地中产生了病害的情况下，为了防止病害扩散，需要迅速地掌握病害的场所，对产生病害的场所迅速地采取适当的措施。话虽如此，但紫菜的养殖、农作物的栽培规模宽广至数万平方米，迅速且可靠地掌握病害的场所需要大量的劳动力。
为了减轻劳动力，提出了从上空对紫菜的养殖场、田地进行拍摄，基于拍摄到的图像掌握有无病害的方法。其中，与使用真正的飞机、直升机的情况相比，利用无人飞行器的航拍能谋求成本的降低，此外，也能在低空、狭窄的场所安全地进行拍摄，并且能接近拍摄目标进行拍摄，因此能得到高品质的照片、视频影像，并在结构体的维护状况的确认、高处的检查以及从高处进行地面观测等多方面中实施。
作为使用无人飞行器的航拍方法，提出了一种在无人飞行器的飞行中测定机体与拍摄对象物的距离，根据其结果决定照相机的缩放倍率，对拍摄对象物进行拍摄(例如，参照专利文献1)的方法。根据该方法，能用搭载于无人飞行器的照相机将拍摄对象物的影像正确地且放大为在照相机框架内足够的大小并捕捉，作为高精度的影像数据进行记录。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－027448号公报
发明内容
发明所要解决的问题
再者，还提出了一种在使无人飞行器飞行前，在地图上制作飞行计划，不由操作者手动操作而是自动地操作无人飞行器的技术。在使无人飞行器自动飞行、航拍时，需要设定飞行路径、飞行高度、飞行速度、照相机角度以及照相机分辨率等涵盖多方面的参数。这些参数取决于例如用于感测紫菜的赤腐病，用于感测大豆的害虫附着等拍摄目的。因此，理想的是按照拍摄目的，不手动操作而是尽可能地自动化地进行这些参数的设定。
本发明是鉴于这样的期望而完成的，目的在于提供一种使无人飞行器自动飞行和航拍时所需参数的输入简化的动作计划制作系统。
用于解决问题的方案
在本发明中，提供以下这样的解决方法。
第一特征的发明提供一种无人飞行器的动作计划制作系统，具备：地区受理单元，从地图上受理使具有航拍装置的无人飞行器飞行的地区的指定；目的受理单元，受理使所述无人飞行器在所述地区飞行的目的的输入；以及制作单元，根据所述地区和所述目的，制作包括所述无人飞行器的飞行计划和拍摄计划的动作计划。
根据第一特征的发明，提供一种动作计划制作系统，制作单元根据由地区受理单元受理的地区和由目的受理单元受理的目的制作包括无人飞行器的飞行计划和拍摄计划的动作计划。由地区受理单元受理地区，由目的受理单元受理航拍的目的，因此能设定与受理的地区和目的匹配而正确设定了飞行路径、飞行高度以及飞行速度等飞行计划、照相机角度和照相机分辨率等拍摄计划的动作计划。由此，提供一种使无人飞行器自动飞行和航拍时所需参数的输入简化的动作计划制作系统。
第二特征的发明提供一种动作计划制作系统，在第一特征的发明中，还具备：地图显示单元，其显示地图，所述地区受理单元基于在由所述地图显示单元显示的地图中描绘的结果，受理使所述无人飞行器飞行的所述地区的指定。
根据第二特征的发明，能基于在由地图显示单元显示的地图中描绘的结果，进行对使无人飞行器飞行的地区的指定。由此，能提供一种对操作者来说能更简便地进行设定的动作计划制作系统。
第三特征的发明提供一种动作计划制作系统，在第一特征或第二特征的发明中，所述目的包括从附着于收获物的害虫的感测和所述收获物的病变的感测中选择的至少一方。
紫菜的养殖、农作物的栽培规模宽广至数万平方米，迅速且可靠地掌握病害的场所需要大量的劳动力。基于第三特征的发明，制作与从附着于收获物的害虫的感测和收获物的病变的感测中选择的至少一方的目的匹配的动作计划，因此能节省附着于收获物的害虫的感测和收获物的病变的感测所需要的劳动力。
第四特征的发明提供一种动作计划制作系统，在第一特征至第三特征中的任意一项发明中，
所述飞行计划包括从所述无人飞行器的飞行路径、飞行高度以及飞行速度中选择的至少一个，所述拍摄计划包括从所述航拍装置的照相机角度和照相机分辨率中选择的至少一个。
根据第四特征的发明能提供一种动作计划制作系统，设定以下内容：飞行计划，包括从无人飞行器的飞行路径、飞行高度以及飞行速度中选择的至少一个；以及拍摄计划，包括从航拍装置的照相机角度和照相机分辨率中选择的至少一个，因此使无人飞行器自动飞行和航拍时所需参数的输入更为简化。
第五特征的发明提供一种动作计划制作系统，在第一特征至第四特征中的任意一项发明中，还具备：控制单元，基于由所述制作单元制作的动作计划，控制所述无人飞行器的飞行和所述航拍装置的航拍。
根据第五特征的发明，能提供一种动作计划制作系统，基于由制作单元制作的动作计划控制无人飞行器的飞行和航拍装置的航拍，因此使无人飞行器自动飞行和航拍时所需参数的输入更为简化。
发明效果
根据本发明，能提供一种使无人飞行器自动飞行和航拍时所需参数的输入简化的动作计划制作系统。
附图说明
图1是表示本实施方式的无人飞行器10的动作计划制作系统1的硬件构成和软件功能的框图。
图2是表示本实施方式的动作计划制作方法的流程图。
图3是在输入飞行地区时的图像显示装置34中的显示例的一个例子。
图4是在输入飞行目的时的图像显示装置34中的显示例的一个例子。
图5是动作计划数据库334的一个例子。
具体实施方式
以下，参照附图对本具体实施方式进行说明。需要说明的是，这只是一个例子，本发明的技术范围不限于此。
＜无人飞行器的动作计划制作系统1的构成＞
图1是用于说明本实施方式的动作计划制作系统1的硬件构成和软件功能的框图。动作计划制作系统1构成为包括：无人飞行器10，具有航拍装置；控制器20，连接为能与该无人飞行器10进行无线通信，操纵无人飞行器10；以及计算机30，输入无人飞行器10的飞行路线，编辑无人飞行器10拍摄到的影像。需要说明的是，在本实施方式中，能适当地进行无人飞行器10的自动操纵。在自动操纵无人飞行器10的情况下，也可以没有控制器20。
(无人飞行器10)
无人飞行器10是能从空中对拍摄对象进行拍摄的装置即可，没有特别限定。例如，无人飞行器10既可以是无线电遥控飞机，也可以是被称为无人机(drone)的无人飞行器。以下，将无人飞行器10设为无人机并进行说明。
无人飞行器10具备：电池11，作为无人飞行器10的电源发挥功能；电动机12，用从电池11供给的电力进行动作；以及旋翼13，由于电动机12的动作而旋转，使无人飞行器10上升和飞行。
此外，无人飞行器10具备：控制部14，控制无人飞行器10的动作；位置检测部15，向控制部14传送无人飞行器10的位置信息；驱动电路16，按照来自控制部14的控制信号驱动电动机12；照相机17，按照来自控制部14的控制信号对拍摄对象进行航拍；以及存储部18，预先储存由控制部14的微型计算机执行的控制程序等，并且存储照相机17拍摄到的图像。
而且，无人飞行器10具备：无线通信部19，与控制器20之间进行无线通信。
这些构成要素搭载于规定形状的主体构造体(框架等)。规定形状的主体构造体(框架等)采用与现有的无人机同样的构造体即可。
(电池11)
电池11是一次电池或二次电池，向无人飞行器10内的各构成要素供给电力。电池11既可以固定于无人飞行器100，也可以是可拆装的。
(电动机12、旋翼13)
电动机12作为用从电池11供给的电力使旋翼13旋转用的驱动源而发挥功能。能通过旋翼13旋转使无人飞行器10上浮和飞行。
(控制部14)
控制部14具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、RAM(Random AccessMemory：随机存储器)以及ROM(Read Only Memory：只读存储器)等。
此外，控制部14通过读取规定的程序，实现控制模块141。
控制部14控制电动机12来进行无人飞行器10的飞行控制(上升、下降以及水平移动等控制)。此外，控制部14使用搭载于无人飞行器10的陀螺仪(省略图示)，控制电动机12来进行无人飞行器10的姿势控制。
(位置检测部15)
位置检测部15构成为包含LIDAR(Laser Imaging Detection and Ranging：激光成像探测)技术和GPS(Global Positioning System：全球定位系统)技术。兼用该LIDAR技术和GPS技术检测无人飞行器实际飞行的位置的纬度、经度以及高度。
(驱动电路16)
驱动电路16具有将由来自控制部14的控制信号指定的电压向电动机12施加的功能。由此，驱动电路16能按照来自控制部14的控制信号来驱动电动机12。
(照相机17)
照相机17作为航拍装置发挥功能。照相机17将由透镜取入的光学影像由CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)等摄像元件转换为图像信号(摄像)。照相机17的种类根据拍摄对象的图像解析方式适当选择即可。
(存储部18)
存储部18是存储数据和文件的装置，具备由硬盘、半导体存储器、记录介质、存储卡等实现的数据的存储器部。存储部18具有：控制程序储存区域181，用于预先储存由控制部14的微型计算机执行的控制程序等；动作计划存储区域182，储存通过USB(通用串行总线)存储器和SD卡(安全数码卡)等便携式的记录介质转移的、存储于计算机30的存储部33的动作计划；以及图像数据存储区域183，一并存储由照相机17拍摄到的图像数据和用位置检测部15检测出的三维坐标数据(相当于照相机17拍摄到的图像的拍摄位置的点的纬度、经度以及高度的数据)。
需要说明的是，构成图像数据的图像既可以是静态图像，也可以是动态图像。此外，储存于图像数据储存区域的数据能通过USB存储器、SD卡等便携式的记录介质转移至计算机30。
(无线通信部19)
无线通信部19构成为能与控制器20进行无线通信，从控制器20接收远程控制信号。
(控制器20)
控制器20具有操纵无人飞行器10的功能。控制器20具备：操作部21，用于在用户操纵无人飞行器10等时使用：控制部22，控制控制器20的动作；存储部23，预先储存由控制部22的微型计算机执行的控制程序等；无线通信部24，与无人飞行器10之间进行无线通信；以及图像显示部25，向用户显示规定的图像。
无线通信部24构成为能与无人飞行器10进行无线通信，接收向无人飞行器10的远程控制信号。
图像显示部25既可以与操纵无人飞行器10的操纵装置成为一体，也可以与操纵装置分体。如果与操纵装置一体，则能减少用户使用的装置的数量，会提高便利性。在与操纵装置分体的情况下，图像显示部25能举出能与无人飞行器10的无线通信部19进行无线连接的智能手机、平板电脑终端等便携终端装置。在与操纵装置分体的情况下，具有以下优点：在不具有图像显示部25的现有的操纵装置中也能应用。
(计算机30)
计算机30具有输入无人飞行器10的动作计划的功能、将无人飞行器10拍摄到的影像显示于图像显示部34的功能。计算机30具备：输入部31，用于用户输入指令信息等；控制部32，控制计算机30的动作；存储部33，预先储存由控制部32的微型计算机执行的控制程序等；以及图像显示部34，向用户显示规定的图像。
控制部32通过读取规定的程序来实现地图显示模块321、地区受理模块322、目的受理模块323以及制作模块324。
存储部33具有：地图数据库331，储存进行航拍的场所的周边的地图信息；地区存储区域332，存储用户输入的有关无人飞行器10的飞行地区的信息；目的存储区域333，存储用户输入的有关无人飞行器10的飞行目的的信息；动作计划数据库334，是关于包括无人飞行器的飞行计划和拍摄计划的动作计划的数据库；动作计划存储区域335，存储控制部32制作的动作计划；以及图像数据存储区域336，储存通过USB存储器、SD卡等便携式的记录介质转移的、存储于无人飞行器10的存储部18的图像数据。
＜表示使用动作计划制作系统1的动作计划制作方法的流程图＞
图2是表示使用动作计划制作系统1的动作计划制作方法的流程图。对上述的各硬件和软件模块执行的处理进行说明。
(步骤S10：地图的显示)
首先，动作计划制作系统1的计算机30的控制部32执行地图显示模块321，参照地图数据库331，将无人飞行器10飞行的预定的地域的周边的地图显示于图像显示部34。
(步骤S11：受理飞行地区的指定)
接着，计算机30的控制部32执行地区受理模块322，从显示于图像显示部34的地图上受理使具有照相机17的无人飞行器10飞行的地区的指定。
用户通过在显示于图像显示部34的地图上进行描绘，输入无人飞行器10的飞行地区。飞行地区的输入操作方法没有特别限定，可以是由鼠标进行的输入操作，也可以是由触控面板进行的输入操作。
图3是此时图像显示装置34中的显示例的一个例子。在图像显示装置34显示无人飞行器10飞行的预定的地域的周边的地图。并且，在地图上显示起飞地点和降落地点，此外还显示用户输入的飞行地区的信息。
用户输入的飞行预定路线的信息存储于地区存储区域332。
(步骤S12：飞行目的的输入)
接着，计算机30的控制部32执行目的受理模块323，受理使无人飞行器10向在步骤S11的处理中受理的地区飞行的目的的输入。飞行目的的输入操作方法没有特别限定，可以是由鼠标进行的输入操作，也可以是由触控面板进行的输入操作。
图4是此时的图像显示装置34中的显示例的一个例子。在图像显示装置34显示有“请选择飞行目的”的文字，在其下方作为选项显示有“大豆的害虫感测”、“稻子的病害感测”、“紫菜的赤腐病感测”以及“其他”。在选择了“其他”的情况下，能通过文字输入追加新的选项即可。
用户输入的飞行目的的信息存储于目的存储区域333。
(步骤S13：动作计划的制作)
接着，计算机30的控制部32执行制作模块324，根据在步骤S11的处理中受理的飞行地区和在步骤S12的处理中受理的目的，制作包括无人飞行器10的飞行计划和拍摄计划的动作计划。
在该处理中，控制部32参照预先存储于存储部33的动作计划数据库334。
图5是表示动作计划数据库334的概略构成的一个例子。在动作计划数据库334登记有对应于飞行目的的无人飞行器10的动作计划。
动作计划构成为包括飞行计划和拍摄计划。飞行计划表示无人飞行器10的飞行条件，包括飞行路径、飞行高度以及飞行速度等。拍摄计划表示无人飞行器10搭载的照相机17的拍摄条件，包括照相机角度和照相机分辨率等。
例如，指定一座位于海上的紫菜的养殖场作为飞行地区，指定紫菜的赤腐病的感测作为飞行目的。
在该情况下，控制部32将飞行计划的飞行路径设定为“制作在地区内无间隙地飞行的往复路线”，控制部32将飞行计划的飞行高度设置为“2m上空”，将飞行计划的飞行速度设置为“0.5m/s”。在该情况下，控制部32制作如下往复路线：在步骤S11的处理中设定的飞行地区内从2m上空进行拍摄时，能对飞行地区内无间隙地进行拍摄。
此外，控制部32将拍摄计划的照相机角度设置为“从上空向正下方拍摄”，将拍摄计划的照相机分辨率设置为“高(1300万像素)”。
在步骤S13的处理中制作的信息存储于动作计划存储区域335。并且，存储于动作计划存储区域335的信息经由USB存储器、SD卡等便携式的记录介质设置于无人飞行器10的动作计划存储区域182。
需要说明的是，优选的是，动作计划数据库334的信息由通过实际的飞行的人工智能(AI)的学习而适当地更新。此外，优选的是，每当在步骤S12的处理中追加新的飞行目的时都适当更新动作计划数据库334的信息。
(步骤S14：按照动作计划进行飞行和航拍)
接着，无人飞行器10的控制部14执行控制模块141，按照设置于动作计划存储区域182的条件，控制无人飞行器10的飞行和由照相机17进行的航拍。
由照相机17航拍的图像的数据储存于图像数据存储区域183。需要说明的是，图像既可以是静态图像，也可以是动态图像。
然后，当动作计划结束时，无人飞行器10的控制部14结束使用照相机17的航拍，使无人飞行器10降落。然后，存储于图像数据存储区域183的信息经由USB存储器、SD卡等便携式的记录介质设置于计算机30的图像数据存储区域336。
(步骤S15：航拍图像的检查)
接着，计算机30的控制部32读出图像数据存储区域336，将在步骤S14的处理中航拍的图像显示于图像显示部34。通过该处理，用户能达成“大豆的害虫感测”、“稻子的病害感测”、“紫菜的赤腐病感测”等所期望的飞行目的。当步骤S15的处理结束时，动作计划制作系统1结束本实施方式的动作计划制作方法的一系列的处理。
根据本实施方式所记载的发明，计算机30的控制部30执行制作模块324，根据通过地区受理模块322的执行而受理的地区和通过目的受理模块323的执行而受理的目的，制作包括无人飞行器10的飞行计划和拍摄计划的动作计划。因此，能设定与受理地区和目的匹配而正确设定了飞行路径、飞行高度以及飞行速度等飞行计划、照相机角度和照相机分辨率等拍摄计划的动作计划。由此，能提供使无人飞行器10自动飞行和航拍时所需参数的输入简化的动作计划制作系统1。
此外，本实施方式所记载的发明中，优选的是，在控制部32使图像显示部34显示地图，控制部32执行地区受理模块322时，基于在由图像显示部34显示的地图中描绘的结果受理使无人飞行器10飞行的地区的指定。由此，能提供对操作者来说能更简便地进行设定的动作计划制作系统1。
此外，本实施方式所记载的发明中，优选的是，通过目的受理模块323的执行而受理的目的包括从附着于收获物的害虫的感测和收获物的病变的感测中选择的至少一方。紫菜的养殖、农作物的栽培规模宽广至数万平方米，迅速且可靠地掌握病害的场所需要大量的劳动力。根据本实施方式所述的发明，制作与从附着于收获物的害虫的感测和收获物的病变的感测中选择的至少一方的目的匹配的动作计划，因此能节省附着于收获物的害虫的感测和收获物的病变的感测所需要的劳动力。
此外，在本实施方式所述的发明中，优选的是，飞行计划包括从无人飞行器10的飞行路径、飞行高度以及飞行速度中选择的至少一个，优选的是，拍摄计划包括从照相机17的照相机角度和照相机分辨率中选择的至少一个。由此，能提供使无人飞行器10自动飞行和航拍时所需参数的输入更为简化的动作计划制作系统1。
此外，在本实施方式所述的发明中，优选的是，无人飞行器10的控制部14执行控制模块14，基于计算机的控制部32执行制作模块324而制作的动作计划控制无人飞行器10的飞行和照相机17的航拍。由此，基于通过制作模块324的执行而制作的动作计划，控制无人飞行器10的飞行和照相机17的航拍，因此能提供使无人飞行器10自动飞行和航拍时所需参数的输入更为简化的动作计划制作系统1。
上述的单元和功能通过由计算机(包括CPU、信息处理装置以及各种终端)读取规定的程序并执行来实现。程序由记录于例如软盘、CD(光盘，包括CD－ROM等)以及DVD(高密度数字视频光盘，包括DVD－ROM、DVD－RAM)等计算机可读取记录介质的方式来提供。在该情况下，计算机从该记录介质读取程序，传送至内部存储装置或外部存储装置，存储并执行。此外，也可以将该程序预先记录于例如磁盘、光盘、光磁盘等存储装置(记录介质)，从该存储装置经由通信线路提供给计算机。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述这些实施方式。此外，本发明的实施方式所述的效果不过是对本发明产生的最合适的效果的列举，本发明的效果不限定于本发明的实施方式所记载的效果。
附图标记说明：
1无人飞行器的动作计划制作系统；
10无人飞行器；
11电池；
12电动机；
13旋翼；
14控制部；
141控制模块；
15位置检测部；
16驱动电路；
17照相机；
18存储部；
181控制程序储存区域；
182动作计划存储区域；
183图像数据存储区域；
19无线通信部；
20控制器；
30计算机；
31输入部；
32控制部；
321地图显示模块；
322地区受理模块；
323目的受理模块；
324制作模块；
33存储部；
331地图数据库；
332地区存储区域；
333目的存储区域；
334动作计划数据库；
335动作计划存储区域；
336图像数据存储区域；
34图像显示部。

Claims (7)

1.一种无人飞行器的动作计划制作系统，具备：
地区受理单元，从地图上受理使具有航拍装置的无人飞行器飞行的地区的指定；
目的受理单元，受理使所述无人飞行器在所述地区飞行的目的的输入；以及
制作单元，根据所述地区和所述目的，制作包括所述无人飞行器的飞行计划和拍摄计划的动作计划。
2.根据权利要求1所述的动作计划制作系统，其中，还具备：
地图显示单元，其显示地图，
所述地区受理单元基于在由所述地图显示单元显示的地图中描绘的结果，受理使所述无人飞行器飞行的所述地区的指定。
3.根据权利要求1或2所述的动作计划制作系统，其中，
所述目的包括从附着于收获物的害虫的感测和所述收获物的病变的感测中选择的至少一方。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的动作计划制作系统，其中，
所述飞行计划包括从所述无人飞行器的飞行路径、飞行高度以及飞行速度中选择的至少一个，
所述拍摄计划包括从所述航拍装置的照相机角度和照相机分辨率中选择的至少一个。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的动作计划制作系统，其中，还具备：
控制单元，基于由所述制作单元制作的动作计划，控制所述无人飞行器的飞行和所述航拍装置的航拍。
6.一种无人飞行器的动作计划制作方法，具备以下步骤：
从地图上受理使具有航拍装置的无人飞行器飞行的地区的指定；
受理使所述无人飞行器在所述地区飞行的目的的输入；以及
根据所述地区和所述目的，制作包括所述无人飞行器的飞行计划和拍摄计划的动作计划。
7.一种程序，用于使无人飞行器的动作计划制作系统执行以下步骤：
从地图上受理使具有航拍装置的无人飞行器飞行的地区的指定；
受理使所述无人飞行器在所述地区飞行的目的的输入；以及
根据所述地区和所述目的，制作包括所述无人飞行器的飞行计划和拍摄计划的动作计划。
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