CN114253286A - 飞行系统、飞行路径决定方法及飞行路径决定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够令航空器更加高效率地执行规定任务的飞行系统、飞行路径决定方法、及飞行路径决定装置。本发明的飞行系统(S)获取通过事先被埋入地下的土壤传感器单元(1)的接触感测而获得的接触感测数据，基于该接触感测数据来决定供UAV(2)执行规定任务的飞行路径。

Description

飞行系统、飞行路径决定方法及飞行路径决定装置
技术领域
本发明涉及一种决定供能够进行无人飞行的航空器执行规定任务的飞行路径的系统等技术领域。
背景技术
业界正在研究将能够进行无人飞行的航空器有效地用于管理土壤或种植在土壤中的植物。例如，专利文献1中公开了一种技术，其利用搭载在工业用无人直升机上的摄像机拍摄整个田地而获得图像和显示自然光反射率的数据，另一方面，对这个田地的部分土壤进行采样而测定热水萃取性氮气，生成整个田地的热水萃取性氮气的分布地图。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2011-254711号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
然而，在如上所述的技术中，由于航空器的任务是要拍摄作为对象的整个区域，所以存在当区域较广时航空器的飞行时间变得较长的情况，就效率方面来说存在改善的余地。
因此，本发明提供一种能够令航空器更加高效率地执行规定任务的飞行系统、飞行路径决定方法及飞行路径决定装置。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题，技术方案1所述的发明的特征在于包括：航空器，能够进行无人飞行，且在飞行过程中执行规定任务；接触传感器，事先被埋入地下，对土壤和植物中的至少任一感测对象进行接触感测；及决定部，基于通过所述接触传感器进行所述接触感测而获得的接触感测数据，决定供所述航空器执行所述规定任务的飞行路径。这样一来，能够令航空器沿着决定好的飞行路径更加高效率地执行规定任务。
技术方案2所述的发明，根据技术方案1所述的飞行系统，其特征在于：所述决定部进一步基于所述航空器的电池消耗量和电池剩余容量中的至少任一电量来决定所述飞行路径。这样一来，能够令航空器沿着决定好的飞行路径，在航空器的1次飞行中更加高效率地执行规定任务。
技术方案3所述的发明，根据技术方案1所述的飞行系统，其特征在于：所述决定部基于所述接触感测数据，特定出1个或多个执行所述规定任务的区域，基于1个或多个所述区域来决定所述飞行路径。这样一来，能够令航空器沿着决定好的飞行路径，在1个或多个区域内更加高效率地执行规定任务。
技术方案4所述的发明，根据技术方案2所述的飞行系统，其特征在于：所述决定部基于所述接触感测数据，特定出多个作为执行所述规定任务的区域的候补的候补区域，对当在多个所述候补区域内沿着供执行所述规定任务的飞行路径飞行时的所述航空器的电池消耗量、和所述航空器的电池剩余容量进行比较，基于这个比较结果来特定出1个或多个执行所述规定任务的区域。这样一来，能够令航空器沿着决定好的飞行路径，在航空器的1次飞行中在1个或多个区域内更加高效率地执行规定任务。
技术方案5所述的发明，根据技术方案4所述的飞行系统，其特征在于：所述决定部删减所述候补区域，直到当在多个所述候补区域内沿着供执行所述规定任务的飞行路径飞行时的所述电池消耗量变得小于所述电池剩余容量。这样一来，能够高效率地特定出1个或多个执行规定任务的区域。
技术方案6所述的发明，根据技术方案1所述的飞行系统，其特征在于：所述决定部基于所述接触感测数据，从事先准备好的多条飞行路径的候补中选择1条飞行路径，以此来决定所述飞行路径。这样一来，能够减少决定飞行路径时的处理量，令航空器沿着该决定好的飞行路径更加高效率地执行规定任务。
技术方案7所述的发明，根据技术方案6所述的飞行系统，其特征在于：所述决定部基于所述接触感测数据，特定出1个或多个作为执行所述规定任务的区域的候补的候补区域，对1个或多个所述候补区域、和与至少1条所述飞行路径的候补对应的1个或多个区域进行比较，基于这个比较结果来选择所述1条飞行路径。这样一来，能够令航空器沿着决定好的飞行路径，在1个或多个区域内更加高效率地执行规定任务。
技术方案8所述的发明，根据技术方案7所述的飞行系统，其特征在于：所述决定部删减所述候补区域，直到1个或多个所述候补区域、和与所述飞行路径的候补对应的1个或多个区域一致。这样一来，能够高效率地特定出1个或多个执行规定任务的区域。
技术方案9所述的发明，根据技术方案5或8所述的飞行系统，其特征在于：所述决定部删减优先度相对较低的所述候补区域。这样一来，能够特定出1个或多个更加需要执行规定任务的区域。
技术方案10所述的发明，根据技术方案9所述的飞行系统，其特征在于：还包括设定部，该设定部基于所述候补区域内过往的病害发生史设定所述优先度。这样一来，根据过往的病害发生史的观点，能够特定出1个或多个更加需要执行规定任务的区域。
技术方案11所述的发明，根据技术方案9所述的飞行系统，其特征在于：还包括设定部，该设定部设定根据所述接触感测数据所表示的值进行变化的所述优先度。这样一来，根据接触感测数据所表示的值的大小的观点，能够特定出1个或多个更加需要执行规定任务的区域。
技术方案12所述的发明，根据技术方案9所述的飞行系统，其特征在于：还包括设定部，该设定部以基准位置到所述候补区域的距离越长则所述优先度越低的方式设定所述优先度。这样一来，能够抑制航空器用于执行规定任务的飞行所消耗的电池消耗量。
技术方案13所述的发明，根据技术方案1至12中任一项所述的飞行系统，其特征在于：还包括控制部，该控制部令所述航空器执行所述规定任务。
技术方案14所述的发明，根据技术方案13所述的飞行系统，其特征在于：所述控制部令所述航空器从空中执行地表的非接触感测作为所述规定任务。
技术方案15所述的发明，根据技术方案14所述的飞行系统，其特征在于：所述控制部令所述航空器降低飞行高度来执行所述非接触感测，在该非接触感测后令所述航空器提升飞行高度后飞行。这样一来，能够提升非接触感测的精度。
技术方案16所述的发明，根据技术方案14或15所述的飞行系统，其特征在于：所述非接触感测的对象是从人能够进入的区域的地表生长出来的植物。
技术方案17所述的发明，根据技术方案13所述的飞行系统，其特征在于：所述控制部令所述航空器执行喷洒物的空中喷洒作为所述规定任务。
技术方案18所述的发明的特征在于：由1台或多台计算机来执行，且包括：获取接触感测数据的步骤，所述接触感测数据是通过事先被埋入地下的接触传感器所进行的接触感测、即土壤和植物中的至少任一感测对象的接触感测而获得；及基于所述接触感测数据来决定供能够进行无人飞行的航空器执行规定任务的飞行路径的步骤。
技术方案19所述的发明的特征在于具备：获取部，获取接触感测数据，所述接触感测数据是通过事先被埋入地下的接触传感器所进行的接触感测、即土壤和植物中的至少任一感测对象的接触感测而获得；及决定部，基于所述接触感测数据来决定供能够进行无人飞行的航空器执行规定任务的飞行路径。
[发明效果]
根据本发明，能够令航空器沿着决定好的飞行路径更加高效率地执行规定任务。
附图说明
图1是表示飞行系统S的概要构成例的图。
图2是表示土壤传感器单元1的概要构成例的图。
图3是表示从埋入高尔夫球场中的果岭G1～G18地下的土壤传感器单元1发送电波的情况的概念图。
图4是表示UAV2的概要构成例的图。
图5是表示控制部25中的功能区块例的图。
图6是表示管理服务器3的概要构成例的图。
图7是表示控制部33中的功能区块例的图。
图8是表示多个感测区域各自的接触感测数据所表示的测定值、和是否需要在感测区域内执行任务的关系的一例的图。
图9(A)是当将候补区域设为果岭时按果岭且按年份表示过往病害发生史的一例的图，图9(B)是表示基于图9(A)所示的病害发生史针对各果岭设定的优先度的图。
图10(A)是当将候补区域设为果岭时按果岭且按年份表示过往病害发生史的一例的图，图10(B)是当将候补区域设为果岭时按果岭表示重要度的一例的图，图10(C)是表示基于图10(A)所示的病害发生史和图10(B)所示的重要度针对各果岭设定的优先度的一例的图。
图11是表示实施例1中的管理服务器3的控制部33的处理的一例的流程图。
图12是表示实施例2中的管理服务器3的控制部33的处理的一例的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的一实施方式进行说明。
[1.飞行系统S的构成]
首先，参照图1，对本发明的一实施方式的飞行系统S的构成进行说明。图1是表示飞行系统S的概要构成例的图。如图1所示，飞行系统S是包含土壤传感器单元1、无人航空器(以下称为「UAV(Unmanned Aerial Vehicle)」)2、及管理服务器3而构成。土壤传感器单元1能够和设置在地面的中转局(中转器)进行通信。中转局能够接收从土壤传感器单元1发出的数据(电波)，并经由通信网络NW向管理服务器3传送数据。UAV2与管理服务器3之间能够经由通信网络NW相互进行通信。通信网络NW例如包含因特网、移动通信网络及它们的无线基站等。
此外，UAV2是能够进行无人飞行的航空器的一例，又被称为无人机、或多轴飞行器。UAV2能够依据操作员从地面所进行的远距操纵来飞行，或者能够自主飞行。另外，UAV2由地面控制站(GCS，Ground Control Station)进行管理。GCS例如可以应用程序的形式搭载在由操作员进行操作的操纵终端，也可包含管理服务器3等服务器。
[1-1.土壤传感器单元1的构成及功能]
接着，参照图2，对土壤传感器单元1的构成及功能进行说明。图2是表示土壤传感器单元1的概要构成例的图。如图2所示，土壤传感器单元1具备接触传感器11及数据发送部12等，事先被埋入规定区域(以下称为「感测区域」)的地下(也就是说，在事先配置有土壤传感器单元1的状态下运转飞行系统S)。土壤传感器单元1也可以事先被埋在多个感测区域各自的地下。另外，土壤传感器单元1可在1个感测区域内以固定间隔或非固定间隔事先埋入多个。感测区域是高尔夫球场或球类竞技场等需要进行维持管理的区域。宜将对从地表生长出来的植物的修整特别重要的区域(例如，人能够进入的区域)作为感测区域。作为这样的感测区域的例子，可例举高尔夫球场中的果岭(green)。在这种情况下，例如在高尔夫球场的18洞各自的果岭中事先埋入土壤传感器单元1。
接触传感器11对感测区域内的土壤和植物(例如，植物的根)中的至少任一感测对象进行接触感测。在这里，接触感测是指例如针对接触传感器11所接触的感测对象，测定水分量(含水率)、温度、盐分浓度、导电率、及酸性度等测定值中的至少任一种。所述接触感测宜以时间序列连续地进行，该接触感测的时间间隔可为固定间隔，也可为非固定间隔。此外，也可以针对接触传感器11所接触的感测对象的近接范围(例如，接触传感器11未接触到的数cm～数十cm的范围)，测定水分量、温度、盐分浓度、导电率、及酸性度等测定值中的至少任一种。能够进行接触感测的范围是土壤传感器单元1被埋入的地点及它的近接范围。因此，基本来说，通过1个土壤传感器单元1能够进行接触感测的范围小于感测区域。
数据发送部12对通过接触传感器11进行接触感测而获得的接触感测数据、和土壤传感器单元1的传感器ID进行调制，发送用于输送接触感测数据及传感器ID的电波(例如，利用920MHz频带)。在这里，接触感测数据是显示以如上方式所测得的水分量、温度、盐分浓度、导电率、及酸性度等测定值中的至少任一种的测定数据。传感器ID是能够识别土壤传感器单元1的识别信息，事先被存储在土壤传感器单元1内。此外，传感器ID也可以是显示土壤传感器单元1的位置(维度及经度)的位置信息。在这种情况下，位置信息例如当要被埋入地下时等，事先进行测定后事先被存储在土壤传感器单元1内。
包含接触感测数据及传感器ID的电波的发送宜以时间序列连续地进行，该发送的时间间隔可为固定间隔，也可为非固定间隔。图3是表示从埋入高尔夫球场中的果岭G1～G18地下的土壤传感器单元1发送电波的情况的概念图。图3的例中，从分别埋入果岭G1～G18中的土壤传感器单元1所发出的接触感测数据等(电波)，经由位于能够与各土壤传感器单元1进行通信的范围内的中转局及通信网络NW，发送到管理服务器3中。此外，数据发送部12也可以构成为不经由中转局，而是能够与移动通信网络的无线基站进行通信。
[1-2.UAV2的构成及功能]
接着，参照图4及图5，对UAV2的构成及功能进行说明。图4是表示UAV2的概要构成例的图。如图4所示，UAV2具备：驱动部21、无线通信部22、传感器部23、定位部24、及控制部25等。此外，虽然未进行图示，但UAV2还具备作为水平旋转翼的转子(螺旋浆)、及向UAV2的各部供给电力的电池。进一步来说，UAV2也可以具备喷洒机构，该喷洒机构用于在感测区域内将喷洒物进行空中喷洒。作为喷洒物的例子，可例举：水、药剂、肥料等。所述喷洒物例如被储存在设置于喷洒机构中的槽内。驱动部21具备马达及旋转轴等。驱动部21利用依据从控制部25所输出的控制信号驱动的马达及旋转轴等，使多个转子旋转。无线通信部22负责控制经由通信网络NW与管理服务器3之间所进行的通信。
传感器部23具备UAV2的飞行控制所需的各种传感器。各种传感器包含光学传感器、电池传感器、三轴角速度传感器、三轴加速度传感器、及地磁场传感器等。由传感器部23所检测出的检测数据被输出到控制部25中。光学传感器例如包含相机(RGB(Red GreenBlue，红绿蓝)相机或红外线相机)，也用于从空中对感测区域内的地表进行非接触感测。在这里，非接触感测是指通过拍摄能够进行非接触感测的范围(例如包含在相机视角内的范围)内的地表，从而对地表的状态(状况)进行观测。所述非接触感测例如在到达UAV2的感测区域时进行1次以上。此外，为了提升非接触感测的精度，宜以时间序列连续地进行，该非接触感测的时间间隔可为固定间隔，也可为非固定间隔。
电池传感器是用于对UAV2的电池消耗量和电池剩余容量中的至少任一电量进行监测的传感器。电池消耗量和电池剩余容量中的至少任一电量随着时间经过而被连续检测多次。对电池消耗量和电池剩余容量中的至少任一电量进行检测的时间间隔可为固定间隔，也可为非固定间隔。显示由电池传感器所检测出的电池消耗量和电池剩余容量中的至少任一电量的电池信息以时间序列被输出到控制部25中。
定位部24具备电波接收机及高度传感器等。定位部24例如利用电波接收机接收从全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)的卫星所发出的电波，基于该电波检测UAV2的水平方向的当前位置(维度及经度)。UAV2的当前位置是飞行过程中的UAV2的飞行位置。此外，UAV2的水平方向的当前位置也可以基于由光学传感器所拍摄到的图像或从所述无线基站所发出的电波来进行修正。显示由定位部24所检测出的当前位置的位置信息被输出到控制部25中。进一步来说，定位部24也可以利用气压传感器等高度传感器来检测UAV2的垂直方向的当前位置(高度)。在这种情况下，位置信息中包含显示UAV2的高度的高度信息。
控制部25具备：作为处理器的中央处理器(CPU，Central Processing Unit)、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、及非易失性存储器等。图5是表示控制部25中的功能区块例的图。控制部25例如依照存储在ROM或非易失性存储器中的程序(程序代码群)，如图5所示，作为任务控制部25a及飞行控制部25b发挥功能。此外，控制部25宜在UAV2为了执行规定任务开始飞行之前，使无线通信部22将来自电池传感器的电池信息、及机体ID发送到管理服务器3(或经由GCS发送到管理服务器3)。机体ID是能够识别UAV2的识别信息。另外，控制部25在UAV2飞行过程中使无线通信部22将UAV2的位置信息、及机体ID逐次发送到管理服务器3(或经由GCS发送到管理服务器3)。
任务控制部25a控制UAV2执行规定任务。例如，任务控制部25a令传感器部23从空中对感测区域内的地表进行非接触感测作为规定任务。或者，任务控制部25a也可以令喷洒机构在感测区域内执行喷洒物的空中喷洒作为规定任务。在执行非接触感测作为任务的情况下，任务控制部25a宜进行如下控制，即令UAV2降低飞行高度来执行非接触感测，在该非接触感测后令UAV2提升飞行高度后飞行。这样一来，能够提升非接触感测的精度。并且，通过非接触感测所获得的非接触感测数据通过无线通信部22被发送到管理服务器3。在这里，非接触感测数据可为从传感器部23输出的原始检测数据，也可为基于该输出的原始检测数据进行了解析处理后的数据。所述非接触感测数据例如是构成感测区域中的地表的RGB图像、归一化植被指数(NDVI，Normalized Difference Vegetation Index)分布图像、及热图像(温度部分图像)等中的至少1个图像的数据。
此外，NDVI是指显示从人能够进入的感测区域的地表生长出来的植物的健康状态、和从可见光范围到近红外区的各波长的反射率的关系的值。例如，由于植物具有吸收可见光范围的电波，但强烈反射近红外区的电波的特性，因此NDVI值越高则表示状态越健康。所述地图图像中的各像素值(例如，相当于RGB值、NDVI值、或温度，它们是测定值)与位置信息存在对应关系。所述位置信息(即，非接触感测数据中的位置信息)例如由显示UAV2的水平方向的当前位置的位置信息、及即时定位与地图构建(SLAM，SimultaneousLocalization and Mapping)处理(同时进行地图生成和自身位置推定的处理)所特定。
飞行控制部25b执行UAV2的飞行控制。飞行控制过程中，使用来自传感器部23的检测数据、来自定位部24的位置信息、及显示供执行所述任务的飞行路径的飞行路径信息等，进行转子的转速的控制、UAV2的位置、姿势及行进方向的控制。在这里，飞行路径信息例如从管理服务器3获取。飞行控制部25b能够令UAV2沿着飞行路径信息所示的飞行路径，向感测区域依据远距操纵飞行，或者自主地飞行。此外，UAV2的自主飞行并不限定于飞行控制部25b进行飞行控制之下的自主飞行，该UAV2的自主飞行也包括例如飞行系统S整体地进行飞行控制之下的自主飞行。
[1-3.管理服务器3的构成及功能]
接着，参照图6及图7，对管理服务器3的构成及功能进行说明。图6是表示管理服务器3的概要构成例的图。如图6所示，管理服务器3具备通信部31、存储部32、及控制部33等。通信部31负责控制经由通信网络NW与土壤传感器单元1的中转局、及UAV2各自之间所进行的通信。从中转局发送来的接触感测数据被通信部31所接收。存储部32例如具备硬盘等。存储部32中设置有感测区域数据库(DB)32a。
感测区域数据库32a中存储有区域信息、传感器ID、及接触感测数据，它们与各感测区域存在对应关系。在这里，区域信息例如包含感测区域的名称、及显示感测区域位置的位置信息。在感测区域例如为高尔夫球场中的果岭的情况下，感测区域的名称例如由洞名(例如，1号洞)所表示。与区域信息对应的传感器ID是埋入由该区域信息所表示的感测区域的地下的土壤传感器单元1的传感器ID。在感测区域内埋入有多个土壤传感器单元1的情况下，各个土壤传感器单元1的传感器ID与区域信息存在对应关系。接触感测数据以如上方式显示感测对象的水分量、温度、盐分浓度、导电率、及酸性度等测定值中的至少任一种。
此外，感测区域数据库32a中也可以存储有感测区域(例如，果岭)内过往的病害发生史，它们与区域信息存在对应关系。病害发生史包含农作物病害名称及发生的日期时间。另外，感测区域数据库32a中还可以存储有基于感测区域管理者等的衡量(例如，经验法则)所决定的重要度，它们与区域信息存在对应关系。例如，从地形来看排水较差的感测区域、或通风较差的感测区域的重要度被定得较高。病害发生史及重要度是用于设定多个感测区域内的各感测区域的优先度(例如，执行任务的优先顺序)。
控制部33具备作为处理器的CPU、ROM、RAM、及非易失性存储器等。图7是表示控制部33中的功能区块例的图。控制部33例如依照存储在ROM或非易失性存储器中的程序(程序代码群)，如图7所示，作为感测数据获取部33a、飞行路径决定部33b(决定部的一例)、优先度设定部33c(设定部的一例)、及航空器控制部33d等发挥功能。
感测数据获取部33a经由通信部31获取从土壤传感器单元1发出的接触感测数据及传感器ID，并将它们与区域信息建立对应关系后存储在感测区域数据库32a中。
飞行路径决定部33b基于由感测数据获取部33a所获取到的接触感测数据来决定供UAV2执行规定任务的飞行路径。例如，基于由接触感测数据所表示的测定值和阈值的比较结果来决定通过提供(发送)满足任务执行条件的测定值的土壤传感器单元1的位置(或者，它的附近范围)的飞行路径。在这里，阈值是根据感测对象的水分量或温度等种类事先进行设定。满足任务执行条件是指例如测定值超过阈值、或测定值低于阈值。此外，在决定飞行路径时，也可以考虑普遍了解的各种观点。例如，也可以根据UAV2的移动距离、UAV2的电池消耗量、及UAV2的飞行所需时间等若干观点中的至少1个观点来决定更优选的飞行路径。
另外，在UAV2沿着飞行路径飞行的过程中，UAV2可被电池充电(例如，空中充电等)，也可以不被该电池充电。在后者的情况下，为了在1次飞行中执行规定任务，需要决定与UAV2的飞行容量(换句话说，是UAV2的电池剩余容量)相符的飞行路径。在这里，UAV2的电池剩余容量是UAV2的电池容量(即，充满电时的电池剩余容量)减去UAV2的电池消耗量后的容量。此外，这里所说的电池消耗量是指目前为止所消耗的电池的消耗量。
在这种情况下，飞行路径决定部33b特定出多个提供满足任务执行条件的测定值的土壤传感器单元1，基于UAV2的电池剩余容量来决定供UAV2执行规定任务的飞行路径。这样一来，能够令UAV2沿着决定好的飞行路径，在UAV2的1次飞行中更加高效率地执行规定任务。例如，决定通过从多个土壤传感器单元1中特定出的1个或多个土壤传感器单元1的位置(或者，它的附近范围)的飞行路径，以使飞行路径与UAV2的电池剩余容量相符。此外，显示UAV2的电池消耗量和电池剩余容量中的至少任一电量的电池信息可由该UAV2所获取，也可从令UAV2执行规定任务的管理者那边获取。
另外，飞行路径决定部33b也可以先基于由感测数据获取部33a所获取到的接触感测数据来特定出1个或多个执行规定任务的感测区域(即，需要执行规定任务的区域)，接着，基于该特定出的1个或多个感测区域来决定供UAV2执行规定任务的飞行路径。这样一来，能够令UAV2沿着决定好的飞行路径，在1个或多个感测区域内更加高效率地执行规定任务。例如，基于多个感测区域各自的接触感测数据所表示的测定值和阈值的比较结果，特定出1个或多个满足任务执行条件的感测区域作为执行规定任务的感测区域，接下来，决定通过该特定出的感测区域的飞行路径。在这里，当特定出的感测区域为多个时，飞行路径还包含飞向感测区域的顺序。
图8是表示多个感测区域各自的接触感测数据所表示的测定值、和是否需要在感测区域内执行任务的关系的一例的图。图8所示的例子中，特定出水分量(测定值)低于阈值(5％)的感测区域No.2、和温度(测定值)超过阈值(18℃)的感测区域No.3需要执行任务(例如，非接触感测)，决定通过该特定出的感测区域No.2及No.3的飞行路径。此外，也可以决定多种测定值(例如，水分量和温度)全都满足任务执行条件的感测区域需要执行任务。
另外，飞行路径决定部33b也可以基于由感测数据获取部33a所获取到的接触感测数据来特定出多个作为执行规定任务的感测区域的候补的候补区域。在这种情况下，飞行路径决定部33b基于当UAV2在所述特定出的多个候补区域内沿着供执行规定任务的飞行路径飞行时的UAV2的电池消耗量、和UAV2的电池剩余容量的比较结果，特定出1个或多个要执行规定任务的感测区域。此外，这里所说的电池消耗量是为了沿着飞行路径飞行所推定出的推定电池消耗量。
例如，飞行路径决定部33b通过删减候补区域，直到当在多个候补区域内沿着供执行规定任务的飞行路径飞行时的电池消耗量变得小于电池剩余容量，从而最终特定出感测区域。这样一来，能够高效率地特定出1个或多个执行规定任务的感测区域。在这里，宜优先删减由优先度设定部33c所设定的优先度相对较低的候补区域。这样一来，能够特定出更加需要执行规定任务的感测区域。并且，飞行路径决定部33b基于最终特定出的1个或多个感测区域来决定供UAV2执行规定任务的飞行路径。
作为另一例，飞行路径决定部33b还可以基于由感测数据获取部33a所获取到的接触感测数据，从事先准备好的多条飞行路径的候补中选择1条飞行路径，以此来决定供UAV2执行规定任务的飞行路径。在这种情况下，飞行路径决定部33b基于由感测数据获取部33a所获取到的接触感测数据，特定出1个或多个作为执行规定任务的感测区域的候补的候补区域，基于该特定出的1个或多个候补区域、和与至少1条飞行路径的候补对应的(即，构成至少1条飞行路径的候补的)1个或多个感测区域的比较结果来选择所述1条飞行路径。这样一来，能够减少决定飞行路径时的处理量。例如，飞行路径决定部33b通过删减候补区域，直到1个或多个候补区域、和与飞行路径的候补对应的1个或多个感测区域一致，从而最终选择1条飞行路径。在这种情况下，也宜优先删减由优先度设定部33c所设定的优先度相对较低的候补区域。
优先度设定部33c对作为执行规定任务的感测区域的候补的各候补区域的优先度进行设定。例如，优先度设定部33c基于各候补区域内过往的病害发生史来设定各候补区域的优先度。这样一来，根据过往的病害发生史的观点，能够特定出更加需要执行规定任务的感测区域。图9(A)是当将候补区域设为果岭时，按果岭且按年份表示过往病害发生史的一例的图，图9(B)是表示基于图9(A)所示的病害发生史针对各果岭设定的优先度的图。图9(A)的例子中，按果岭且按年份(2015年～2019年)表示UAV2的飞行日(例如，2020年6月1日)的前后x天(例如，15天)的范围内的时期和同时期过往的农作物病害发病的有无(例如，黑色圆点表示有农作物病害发病)。在这里，图9(A)中，将2019年有农作物病害发病设为5分，从2019年开始每往回倒1年减1分，在这种情况下，通过按果岭合计出2015年到2019年为止的分数，从而如图9(B)所示，形成了各果岭的优先顺序而设定优先度。此外，图9(B)的例子中，优先度为“1”表示优先度最高。
另外，优先度设定部33c也可以除了基于作为执行规定任务的感测区域的候补的各候补区域内过往的病害发生史以外，还基于根据管理者等的衡量所决定的重要度，设定各候补区域的优先度。图10(A)是当将候补区域设为果岭时按果岭且按年份表示过往病害发生史的一例的图(和图9(A)相同)，图10(B)是当将候补区域设为果岭时按果岭表示重要度的一例的图，图10(C)是基于图10(A)所示的病害发生史和图10(B)所示的重要度针对各果岭设定的优先度的一例的图。在这里，图10(A)中，将2019年有农作物病害发病设为5分，从2019年开始每往回倒1年减1分，图10(B)中，将重要度「高」设为3分，重要度「中」设为2分，重要度「低」设为1分，在这种情况下，通过按果岭合计出从2015年到2019年为止的分数(过往有农作物病害发病的分数、和与重要度对应的分数的合计)，从而如图10(C)所示，形成了各果岭的优先顺序而设定优先度。
另外，优先度设定部33c也可以设定根据由感测数据获取部33a所获取到的接触感测数据所表示的测定值进行变化的所述优先度。也就是说，根据由接触感测数据所表示的测定值超过(或低于)阈值多少，来设定提高候补区域的优先度。例如，温度每超过阈值1度，设定优先度(得分)提高1分。另外，水分量每低于阈值1％，设定优先度(得分)提高1分。这样一来，测定值和阈值的差量越大的感测区域，能够更加优先地进行用于详细调查的非接触感测或水喷洒等任务。
另外，优先度设定部33c也可以基准位置到候补区域的距离越长则优先度越低的方式设定优先度。在这里，基准位置可以是UAV2飞行的起点(起飞地点)、或终点(着陆地点)的任一地点(起点和终点也可为同一地点)。这样一来，能够抑制UAV2用于执行规定任务的飞行所消耗的电池消耗量。
航空器控制部33d使通信部31向UAV2发送控制信息，该控制信息包含显示由飞行路径决定部33b所决定的飞行路径的飞行路径信息。所述控制信息也可包含令UAV2执行规定任务的控制指令。在这种情况下，控制信息中除了包含所述飞行路径信息以外，还包含令UAV2执行非接触感测的控制指令、或令UAV2执行喷洒物的空中喷洒的控制指令。
[2.飞行系统S的动作]
接着，针对飞行系统S的动作，分为实施例1和实施例2进行说明。
(实施例1)
首先，参照图11，对飞行系统S的动作的实施例1进行说明。图11是表示实施例1中的管理服务器3的控制部33的处理的一例的流程图。实施例1是特定出要执行规定任务的感测区域时的实施例。
图11所示的处理开始时，控制部33设定用于判定任务执行条件的阈值(例如，水分量和温度的阈值)(步骤S1)。接着，控制部33参照感测区域数据库32a，对多个感测区域各自的接触感测数据所表示的测定值、和步骤S1中所设定的阈值进行比较，基于这个比较结果，特定出满足任务执行条件的感测区域作为所述候补区域(步骤S2)。在这里，特定出多个候补区域。
接着，控制部33算出通过步骤S2中所特定出的候补区域的最佳飞行路径(步骤S3)。接着，控制部33基于步骤S3中所决定的飞行路径来判定是否超过UAV2的飞行容量(也就是，能否在1次飞行中彻底地执行任务)(步骤S4)。例如，对当UAV2沿着决定好的飞行路径飞行时UAV2的电池消耗量(也就是，为了沿着飞行路径飞行所推定出的推定电池消耗量)、和UAV2的电池剩余容量进行比较，当比较结果为该电池消耗量超过该电池剩余容量时，判定超过UAV2的飞行容量。
并且，控制部33在判定未超过UAV2的飞行容量的情况下(步骤S4：NO(否))，决定步骤S3中所算出的飞行路径(步骤S5)后，进入到步骤S7。另一方面，控制部33在判定超过UAV2的飞行容量的情况下(步骤S4：YES(是))，删除(即，删减)步骤S2中所特定出的候补区域中优先度最低的候补区域(步骤S6)后，返回到步骤S3。
此外，候补区域的优先度可以由优先度设定部33c在图11所示的处理开始之前设定，也可以在步骤S6中设定。或者，在步骤S6中，也可以不使用候补区域的优先度。在这种情况下，控制部33也可以在步骤S2中所特定出的候补区域之中例如随机地删除1个候补区域。
返回到步骤S3，控制部33算出通过除了在步骤S6中被删除的候补区域以外的步骤S2中所特定出的候补区域的最佳飞行路径，接着进行步骤S4的处理。这样一来，删减候补区域，直到沿着飞行路径飞行时的电池消耗量变为电池剩余容量以下。
步骤S7中，控制部33使通信部31向UAV2发送控制信息，该控制信息包含显示步骤S5中所决定的飞行路径的飞行路径信息。UAV2接收到如此发送来的控制信息，沿着飞行路径信息所示的飞行路径飞行，在位于该飞行路径上的感测区域内执行规定任务。例如，在执行非接触感测作为任务的情况下，UAV2降低飞行高度来执行非接触感测，在该非接触感测后提升飞行高度后飞行。
此外，通过UAV2的非接触感测所获得的非接触感测数据从UAV2发送到管理服务器3。这样一来，管理服务器3能够基于非接触感测数据，根据不同于利用土壤传感器单元1的接触感测的观点，推定出感测对象的状态。例如，根据由非接触感测数据所特定出的植物(茎或叶)的RGB值、NDVI值、及温度中的至少任一值，推定出该植物的好坏(也可以说是土壤的好坏)作为该植物当时的状态。并且，基于该推定出的状态，例如决定喷洒物的空中喷洒作为应对感测对象实施的处理。
(实施例2)
接着，参照图12，对飞行系统S的动作的实施例2进行说明。图12是表示实施例2中的管理服务器3的控制部33的处理的一例的流程图。实施例2与实施例1相同，是特定出要执行规定任务的感测区域时的实施例。但，实施例2就事先准备好多条飞行路径的候补的方面来说，与实施例1不同。例如，事先特定出所有未超过飞行容量的感测区域的组合，准备与该特定出的组合相符的飞行路径的候补。
在这里，考虑到风向等，感测区域的组合中也可以包含飞向感测区域的顺序。例如，根据风向的不同，也可能存在当UAV2从感测区域No.1飞向感测区域No.2时超过飞行容量，但当UAV2从感测区域No.2飞向感测区域No.1时并不超过飞行容量的情况。另外，感测区域的组合也可以仅有1个该感测区域。此外，飞行路径的候补可以由计算机算出，也可以由人根据经验特定出来。
图12所示的处理开始时，控制部33设定用于判定任务执行条件的阈值(例如，水分量和温度的阈值)(步骤S21)。接着，控制部33参照感测区域数据库32a，对多个感测区域各自的接触感测数据所表示的测定值、和步骤S21中所设定的阈值进行比较，基于这个比较结果，特定出满足任务执行条件的感测区域作为所述候补区域(步骤S22)。此外，在这里特定出多个候补区域。
接着，控制部33特定出步骤S22中所特定出的候补区域的组合(步骤S23)。在这里，感测区域的组合中也可以包含飞向感测区域的顺序。例如，将「No.2→No.3→No.4」特定为所特定出的候补区域的组合。或者，也可以将「No.2→No.3→No.4」、「No.3→No.2→No.4」、「No.4→No.3→No.2」…特定为所特定出的候补区域的多个组合。
接着，控制部33对步骤S23中所特定出的候补区域的组合、和与事先准备好的至少1条飞行路径的候补对应的感测区域的组合进行比较，基于这个比较结果，判定该候补区域的组合是否和与飞行路径的候补对应的感测区域的组合一致(步骤S24)。
并且，控制部33在判定候补区域的组合和与飞行路径的候补对应的感测区域的组合一致的情况下(步骤S24：YES)，通过选择被判定为一致的飞行路径的候补而决定飞行路径(步骤S25)后，进入到步骤S27。另一方面，控制部33在判定候补区域的组合和与飞行路径的候补对应的感测区域的组合不一致的情况下(步骤S24：NO)，在步骤S22中所特定出的候补区域之中，删除与实施例1同样地设定的优先度最低的候补区域，或随机地删除1个候补区域(步骤S26)后，返回到步骤S24。
此外，在特定出多个候补区域的组合的情况下，当判定某组合和与飞行路径的候补对应的感测区域的组合不一致时(步骤S24：NO)，也可以判定还未进行判定的剩余组合是否和与飞行路径的候补对应的感测区域的组合一致。在这种情况下，仅在判定步骤S23中所特定出的全部组合和与飞行路径的候补对应的感测区域的组合不一致的情况下，转到步骤S26来删除候补区域后，返回到步骤S24。
返回到步骤S24，控制部33判定在除了步骤S26中被删除的候补区域以外的步骤S23中所特定出的候补区域的组合是否和与飞行路径的候补对应的感测区域的组合中的任一组合一致。这样一来，删减候补区域，直到候补区域的组合、和与飞行路径的候补对应的感测区域的组合一致。
例如，如果与事先准备好的飞行路径的候补对应的感测区域的组合设为「No.4→No.2→No.3」、「No.2→No.4→No.3」、「No.3→No.4→No.2」、「No.4→No.2」、「No.2→No.4」、「No.4→No.3」、「No.3→No.4」、「No.2→No.3」、「No.3→No.2」、「No.4」、「No.2」、及「No.3」，候补区域的组合为「No.2→No.3→No.4」，那么循环第一圈时的步骤S24中判定为不一致(其中，推定候补区域的组合为1个)。因此，步骤S26中，删除候补区域No.2、No.3、及No.4中之任一候补区域，假如删除候补区域No.4时，循环第二圈时的步骤S24中判定和与飞行路径的候补对应的感测区域的组合「No.2→No.3」一致。
此外，可以想到这样一种情况：即使在步骤S26中通过删除候补区域使得最终留下1个候补区域时，步骤S24中还是判定为不一致。在这种情况下，可以认为没有(没有符合)应执行规定任务的感测区域而结束处理，或者也可以通过返回到步骤S23中重新设定阈值而特定出新的感测区域的组合后，进行步骤S24以后的处理。步骤S27与实施例1中的步骤S7相同。
关于以上所说明的实施例2，尤其当UAV2的电池容量不太多的情况下，比实施例1更加有效。实施例2中，虽然存在要事先准备未超过飞行容量的感测区域的N个组合(即，N个飞行路径的候补)的负担，但是无需算出飞行路径及无需推定电池消耗量，相应地，比实施例1更能减少决定飞行路径时的处理量。
如上所说明那样，根据所述实施方式，由于飞行系统S构成为获取事先被埋入地下的土壤传感器单元1进行接触感测所获得的接触感测数据，基于该接触感测数据来决定供UAV2执行规定任务的飞行路径，因此能够令UAV2沿着决定好的飞行路径，更加高效率地执行规定任务。这样一来，能够更加高效率地对感测区域内的土壤或植物进行管理。
此外，所述实施方式是本发明的一实施方式，本发明并不受所述实施方式所限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，也可以根据所述实施方式在多种构成等中添加变更，这种情况也包含在本发明的技术性范围内。在所述实施方式中，以管理服务器3基于通过土壤传感器单元1的接触感测所获得的接触感测数据来决定供执行规定任务的飞行路径的情况为例，进行了说明，也可以构成为UAV2的控制部25获取所述接触感测数据，基于该接触感测数据来决定供执行规定任务的飞行路径。另外，在所述实施方式中，将无人航空器作为能够进行无人飞行的航空器的例子进行了说明，但能够进行无人飞行的航空器也适用于即使机内没有操纵者(飞行员)也能够飞行的有人航空器。
[符号的说明]
1:土壤传感器单元
2:UAV
3:管理服务器
11:接触传感器
12:数据发送部
21:驱动部
22:无线通信部
23:传感器部
24:定位部
25:控制部
25a:任务控制部
25b:飞行控制部
31:通信部
32:存储部
33:控制部
33a:感测数据获取部
33b:飞行路径决定部
33c:优先度设定部
33d:航空器控制部
S:飞行系统。

Claims (19)

1.一种飞行系统，其特征在于包括：
航空器，能够进行无人飞行，且在飞行过程中执行规定任务；
接触传感器，事先被埋入地下，对土壤和植物中的至少任一感测对象进行接触感测；及
决定部，基于通过所述接触传感器进行所述接触感测而获得的接触感测数据，决定供所述航空器执行所述规定任务的飞行路径。
2.根据权利要求1所述的飞行系统，其中所述决定部进一步基于所述航空器的电池消耗量和电池剩余容量中的至少任一电量来决定所述飞行路径。
3.根据权利要求1所述的飞行系统，其中所述决定部基于所述接触感测数据，特定出1个或多个执行所述规定任务的区域，并基于1个或多个所述区域来决定所述飞行路径。
4.根据权利要求2所述的飞行系统，其中所述决定部基于所述接触感测数据，特定出多个作为执行所述规定任务的区域的候补的候补区域，对当在多个所述候补区域内沿着供执行所述规定任务的飞行路径飞行时的所述航空器的电池消耗量、和所述航空器的电池剩余容量进行比较，基于这个比较结果来特定出1个或多个执行所述规定任务的区域。
5.根据权利要求4所述的飞行系统，其中所述决定部删减所述候补区域，直到当在多个所述候补区域内沿着供执行所述规定任务的飞行路径飞行时的所述电池消耗量变得小于所述电池剩余容量。
6.根据权利要求1所述的飞行系统，其中所述决定部基于所述接触感测数据，从事先准备好的多条飞行路径的候补中选择1条飞行路径，以此来决定所述飞行路径。
7.根据权利要求6所述的飞行系统，其中所述决定部基于所述接触感测数据，特定出1个或多个作为执行所述规定任务的区域的候补的候补区域，对1个或多个所述候补区域、和与至少1条所述飞行路径的候补对应的1个或多个区域进行比较，基于这个比较结果来选择所述1条飞行路径。
8.根据权利要求7所述的飞行系统，其中所述决定部删减所述候补区域，直到1个或多个所述候补区域、和与所述飞行路径的候补对应的1个或多个区域一致。
9.根据权利要求5或8所述的飞行系统，其中所述决定部删减优先度相对较低的所述候补区域。
10.根据权利要求9所述的飞行系统，其还包括设定部，该设定部基于所述候补区域内过往的病害发生史来设定所述优先度。
11.根据权利要求9所述的飞行系统，其还包括设定部，该设定部设定根据所述接触感测数据所表示的值进行变化的所述优先度。
12.根据权利要求9所述的飞行系统，其还包括设定部，该设定部以基准位置到所述候补区域的距离越长则所述优先度越低的方式设定所述优先度。
13.根据权利要求1至8中任一项所述的飞行系统，其还包括控制部，该控制部令所述航空器执行所述规定任务。
14.根据权利要求13所述的飞行系统，其中所述控制部令所述航空器从空中执行地表的非接触感测作为所述规定任务。
15.根据权利要求14所述的飞行系统，其中所述控制部令所述航空器降低飞行高度来执行所述非接触感测，在该非接触感测后令所述航空器提升飞行高度后飞行。
16.根据权利要求14所述的飞行系统，其中所述非接触感测的对象是从人能够进入的区域的地表生长出来的植物。
17.根据权利要求13所述的飞行系统，其中所述控制部令所述航空器执行喷洒物的空中喷洒作为所述规定任务。
18.一种飞行路径决定方法，其特征在于：
由1台或多台计算机来执行，且包括：
获取接触感测数据的步骤，所述接触感测数据是通过事先被埋入地下的接触传感器所进行的接触感测、即土壤和植物中的至少任一感测对象的接触感测而获得；及
基于所述接触感测数据来决定供能够进行无人飞行的航空器执行规定任务的飞行路径的步骤。
19.一种飞行路径决定装置，其特征在于具备：
获取部，获取接触感测数据，所述接触感测数据是通过事先被埋入地下的接触传感器所进行的接触感测、即土壤和植物中的至少任一感测对象的接触感测而获得；及
决定部，基于所述接触感测数据来决定供能够进行无人飞行的航空器执行规定任务的飞行路径。
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