種々の実施形態は、一又は複数の異なる検討事項を認識し、且つ考慮している。例えば、例示の実施形態は、森林についての情報を収集するために現在使用されているシステムは、森林管理を実施するのに要求される量の情報又は精度の情報を提供することができないことを認識し、考慮する。
したがって、例示的実施形態により、森林を管理する方法及び装置が提供される。ある実施形態では、森林マネージャは一組の自律輸送手段から森林についての情報を受け取る。森林マネージャは、情報を解析して、森林の状態についての結果を生成する。森林マネージャはまた、この結果を用いて、その組の自律輸送手段の作業も調整する。
ここで図面、特に図1を参照すると、一実施形態による森林管理環境が図示されている。図示のように、森林管理環境100にはアセット102が含まれる。
アセット102は、位置106等の森林104内の位置についての情報を生成する。この例示的実施例において、アセット102は無人航空輸送手段108、無人航空輸送手段110、無人航空輸送手段112、衛星114、無人地上輸送手段116、及び無人地上輸送手段118等の無人輸送手段を含む。加えて、アセット102はまた、地上ベースのセンサユニット120、地上ベースのセンサユニット122、地上ベースのセンサユニット124、及び地上ベースのセンサユニット127等のセンサシステムを含む。サポートシステム126はまた、無人輸送手段をサポートするためにも存在する。
図示したように、無人航空輸送手段108及び無人航空輸送手段110は、無人航空輸送手段112と比べて低い高度で動作する。例えば、このような例示的実施例では、無人航空輸送手段108と無人航空輸送手段110は、このような例示的実施例では、森林104の地面128から最大約2000フィートの高度において動作する。無人航空輸送手段112は、特定の実装態様により3万フィートを超える高度等の高い高度で動作する。
図示したように、無人航空輸送手段108、無人航空輸送手段110、及び無人航空輸送手段112は機上のセンサを使用して、森林104内の位置106についての情報を生成する。衛星114はまた、機上のセンサを使用して森林104内の位置106についての情報も生成する。
このような例示的実施例において、無人地上輸送手段116及び無人地上輸送手段118は、森林104の地面128の上を移動する。無人地上輸送手段116及び無人地上輸送手段118はまた、機上のセンサを使用して森林104内の位置106についての情報も生成する。
加えて、地上ベースのセンサユニット120、地上ベースのセンサユニット122、地上ベースのセンサユニット124、及び地上ベースのセンサユニット127も森林104内の位置106にあり、森林104内の位置106についての情報を生成する。このような例示的実施例において、地上ベースのセンサユニット120及び地上ベースのセンサユニット122は樹木130に配置される。地上ベースのセンサユニット124は森林104の地面128に位置決めされる。
ある例示的実施例では、地上ベースのセンサは水域近辺で動作する。このような例示的実施例において、地上ベースのセンサユニット127は水域129近辺に配置される。このような例示的実施例において、地上ベースのセンサユニット127は、水域129の水質を測定するのに使用される。
このような例示的実施例において、サポートシステム126は固定構造物又は可動構造物である。例えば、サポートシステム126は、バッテリの再充電、バッテリの交換、又はそうでなければ、作動電力の取得のために、ベース、ステーション、バン、又は無人航空輸送手段108、無人航空輸送手段110、無人地上輸送手段116、及び無人地上輸送手段118のうちの少なくとも1つをサポートするその他の構造物である。
本明細書において、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも1つ」という表現は、列挙されたアイテムの一又は複数の様々な組み合わせが使用可能であり、且つ列挙された各アイテムのうちの一つだけあればよいということを意味する。例えば、「アイテムA、アイテムB、及びアイテムCのうちの少なくとも1つ」は、例えば、限定しないが、「アイテムA」、又は「アイテムAとアイテムB」を含む。この例は、「アイテムAとアイテムBとアイテムC」、又は「アイテムBとアイテムC」も含む。
加えて、サポートシステム126はまた、環境、修理施設からのシェルターともなり、一又は複数の無人航空輸送手段又は無人地上輸送手段にその他のサービスを提供する。この例示的実施例において、サポートシステム126は、人間の介入を必要とせずに自動的に動作する。ある場合には、サポートシステム126はまた、無人航空輸送手段108、無人航空輸送手段110、無人地上輸送手段116、又は無人地上輸送手段118によって生成される情報を記憶する。
アセット102によって生成される情報は、無線通信リンク132を介して制御ステーション134へ送られる。制御ステーション134の森林マネージャ136は、アセット102によって生成される情報を処理する。
加えて、森林マネージャ136はまた、このような例示的実施例においてアセット102の動作も調整する。この調整には、アセット102の移動の方向付けをする、監視する森林104内の位置を識別する、及びアセット102によって実施されるその他の好適な動作が含まれる。ある例示的実施例においては、森林マネージャ136及び森林マネージャ136のコンポーネントは、森林管理環境100の制御ステーション134及びその他のコンポーネントとの間に割り当てられている。
例えば、森林マネージャ136は、制御ステーション134とサポートシステム126との間に割り当てられている。例えば、森林マネージャ136の一部はサポートシステム126に位置決めされており、森林マネージャ136の別の部分は制御ステーション134に位置決めされている。この場合、森林マネージャ136のコンポーネントは、無線通信リンク132を介して互いに通信している。
その他の例示的実施例では、森林マネージャ136は、アセット1のコンピュータ内に割り当てられている。例えば、森林マネージャ136は、制御ステーション134、無人航空輸送手段112、及び無人地上輸送手段116に割り当てられている。
ある例示的実施例では、アセット102はまた、人員138及び有人輸送手段140も含む。人員138及び有人輸送手段140は、このような例示的実施例において無人アセットによって行われる作業を補う。加えて、森林マネージャ136はまた、これらのアセットの動作を調整するために、人員138及び有人輸送手段140のうちの少なくとも1つに命令する。このように、異なるアセットの動作、無人アセット及び有人アセットの両方が、制御ステーション134の森林マネージャ136によって調整される。
ここで図2を参照すると、一実施形態による森林管理環境のブロック図が示されている。図1の森林管理環境100は、図2の森林管理環境200の一実装態様の例である。
この例示的実施例では、森林管理環境200は、森林マネージャ202及びアセット204を備える。森林マネージャ202及びアセット204は、森林206を管理する。
具体的には、森林マネージャ202は、森林206の任意の数の位置208を管理する。本明細書で使用されているように、アイテムに関連して「任意の数の」を使用した場合には、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、「任意の数の位置208」は、一又は複数の位置である。任意の数の位置208は、森林206の一部である、又はすべての森林206を含む。
このような例示的実施例では、森林マネージャ202は、ハードウェア、ソフトウェア、又はその二つの組み合わせを使用して実施することができる。ソフトウェアを使用する場合には、森林マネージャ202によって実行される作業は、プロセッサユニット上で実行されるプログラムコードにおいて実行される。ハードウェアが採用される場合には、ハードウェアは、森林マネージャ202内でこれらの操作を実行するよう動作する回路を含むことができる。
例えば、ハードウェアは回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路(ASIC)、プログラマブル論理デバイス、または任意の数の操作を実行するよう構成された何らかの他の適切な種類のハードウェアの形を取り得る。プログラム可能論理デバイスにより、デバイスは任意の数の工程を実施するように構成されている。このデバイスはその後再構成される、又は任意の数の工程を実施するために永続的に構成されることができる。プログラム可能論理デバイスの実施例としては、たとえば、プログラム可能論理アレイ、プログラム可能アレイ論理、フィールドプログラム可能論理アレイ、フィールドプログラム可能ゲートアレイ、及び他の適するハードウェアデバイスが含まれる。加えて、これらのプロセスは無機的なコンポーネントと統合された有機的なコンポーネント内で実行されてよく、及び/又はこれらのプロセスは人間以外の有機的なコンポーネントで全体的に構成されてよい。たとえば、これらのプロセスは有機的半導体の回路として実装可能である。
図示したように、森林マネージャ202は、コンピュータシステム210内で実行できる。コンピュータシステム210は一又は複数のコンピュータである。1より多い数のコンピュータがコンピュータシステム210内に存在する場合は、これらのコンピュータはネットワーク等の通信媒体を介して相互通信できる。
これらのコンピュータは、特定の実装態様により、同じ地理的位置又は別々の地理的位置にある。さらに、ある例示的実施例において、コンピュータシステム210の一部又は全部が可動である。例えば、コンピュータシステム210の一又は複数のコンピュータは、トラック、航空機、船、作業員、又はその他何らかの好適なプラットフォーム等のプラットフォームに位置する、又は搭載される。
このような例示的実施例では、森林マネージャ202は知能レベル211を有する。知能レベル211は、森林マネージャ202の実装態様によって変化する。ある場合には、森林マネージャ202は作業員からの入力を受け取り、作業員へ出力を提供するコンピュータプログラムである。
その他の例示的実施例においては、作業員からの入力が必要ないほど知能レベル211が高い。例えば、人工知能システム及びその他好適な種類のプロセッサにより、森林マネージャ202の知能レベル211に対し所望の知能レベルが得られる。具体的には、人工知能システムは、エクスパートシステム、ニューラルネットワーク、単純なヒューリスティック、ファジー理論、ベイズネットワーク、又は森林マネージャ202の知能レベル211に対して所望の知能レベルを与えるその他何らかの好適な種類のシステムを含む。
図示したように、アセット204は、輸送手段212、サポートシステム213、センサシステム214、及び人員216のうちの少なくとも1つを含む。このような例示的実施例においては、アセット204は、通信リンク218を利用して森林マネージャ202と通信している、及び相互に通信している。
例えば、アセット204は情報220を生成する。情報220は、通信リンク218を介して森林マネージャ202へ送られる。加えて、情報220は、通信リンク218を介してアセット204間で交換される。このような例示的実施例においては、情報220は、例えば植物、土壌条件、野生生物、大気質、公害、温度、降雨のうちの少なくとも一つについての情報、及びその他好適な種類の情報を含む。
図示したように、輸送手段212は、無人輸送手段222及び有人輸送手段224を備える。輸送手段212は、輸送手段212が森林206の任意の数の位置208を通って、又はその近辺を移動する際に情報220を生成する。無人輸送手段222は、人員216によって遠隔制御される、又は自律型である。無人輸送手段222は、無人航空輸送手段、無人地上輸送手段、無人水上輸送手段、及びその他好適な種類の無人輸送手段のうちの少なくとも1つから選択される。無人輸送手段222が無人水上輸送手段である場合、無人水上輸送手段は、湖、沼、川、又は森林近辺のその他なんらかの好適な種類の水域において使用される。有人輸送手段224は、人員216を運び、人員216によって操作される輸送手段である。
加えて、無人輸送手段222は、自律輸送手段226の組を含む。自律輸送手段とは、作業員の介入なしに動作する輸送手段である。このような例示的実施例においては、自律輸送手段は、遠隔制御される、又は所望の知能レベルを有する。本明細書で使用されているように、アイテムに関連して「組」を使用した場合には、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、「自律輸送手段226の組」は、一又は複数の自律輸送手段である。自律輸送手段226の組は、このような例示的実施例においては、群れ228で、又は群れの組230で動作する。
サポートシステム213は、輸送手段212をサポートするハードウェアシステムである。具体的には、サポートシステム213は、無人輸送手段222をサポートする。例えば、サポートシステム213は、シェルター、電力、整備、及びその他の種類の無人輸送手段222のサポートを提供する。
センサシステム214は、情報220も生成する。このような例示的実施例においては、センサシステム214は、任意の数の位置208の固定位置にある、又は森林206の任意の数の位置208近辺にある。
人員216は、情報220の生成を含む作業を実施する。例えば、人員216がセンサを持ち、有人輸送手段224を操作する、又は自律輸送手段226の組内にはない無人輸送手段222を操作する。
この例示的実施例においては、森林マネージャ202は、アセット204によって実施される作業232を調整する。自律輸送手段226の組の作業を調整して、情報220の収集を実施することは、選択期間において選択詳細レベルで、少なくとも1つの森林の選択エリアで情報220を収集することを含む。
作業の調整232には、任意の数のミッション234を実施するようにアセット204に命令することも含まれる。アセット204を調整して任意の数のミッション234を実施することによって、リダンダンシー、又はオーバーラップが望ましくない場合に、アセット204の作業のリダンダンシー又はオーバーラップを低減する。
さらに、アセット204を調整して任意の数のミッション234を実施することには、例えば非限定的に、コマンド、メッセージ、ミッション、タスク、データ、及び任意の数のミッション234の実施において命令する、及び/又は指導するその他の情報のうちの少なくとも1つを送ることによってアセット204に命令することが含まれる。この調整は、いくつかの又はすべてのアセット204が単一の組として、又は複数の組として協働し、任意の数のミッション234を実施するように作業232を実施するように行われる。
例えば、森林マネージャ202は群れ228の自律輸送手段の各輸送手段にコマンドを送ることによって、群れ228を調整する。このような例示的実施例においては、群れ228は、作業232の実施を互いに調整しあう自律輸送手段226の組等の複数の自律輸送手段である。
さらに別の例示的実施例においては、森林マネージャ202は、群れ228の自律輸送手段の各輸送手段にタスクを送る。このため、自律輸送手段226の組はタスクを使用し、自律輸送手段226の組の各輸送手段に送られるタスクに基づいて操作を実施する。
さらに別の例示的実施例においては、森林マネージャ202は、自律輸送手段226の組の群れ228に加えて、有人輸送手段224にタスクを送る。コマンドが有人輸送手段224へ送られると、これらのコマンドをこのような例示的実施例の有人輸送手段224の人員216が見る。さらに、有人輸送手段224の人員216はこれらのコマンドを入力として使用して、有人輸送手段224を制御する。別の例示的実施例においては、人員216はこれらのコマンドを使って、徒歩で作業を実施する。
図示したように、森林マネージャ202は、任意の数の位置208の特定位置に群れ228を方向付けし、群れ228に特定位置の情報220を生成するように命令する。別の実施例においては、森林マネージャ202は、選択経路に沿って移動するように群れ228に命令する。
同様に、森林マネージャ202は、任意の数のミッション234の異なるミッションの情報を群れ230の組へ送る。したがって、群れ230の組のうちのある群れは、群れ230の組のその他の群れと同じ、又は違うミッションを実施する。
森林マネージャ202及び無人輸送手段222を使用することで、現在使用されているシステムと比較して、人員216の人数が低減する。さらに、人員216が限定されている場合、無人輸送手段222、及び特に自律輸送手段226の組の使用により、森林206の任意の数の位置208から情報を収集する現在使用されているシステムと比べて、情報220の所望の精度及び一貫性とともに所望の情報220量を収集する能力が向上する。
ここで、図3を参照する。図3は、一実施形態による森林マネージャのデータフローの図を示すものである。この例示的実施例において、森林マネージャ202は、図2のアセット204から受け取った情報220を解析する。具体的には、森林マネージャ202は、情報220を使用して解析300を実施する。
このような例示的実施例においては、アナライザ306は解析300を行って結果302を生成する。結果302は、図2の森林206の状態304を含む。状態304は、例えば非限定的に、森林の健康状態、森林のインベントリー、安全性リスク、違法活動、及びその他の種類の森林206の状態である。
このような例示的実施例においては、情報220の解析300は、結果302を得るための任意の数の異なる方法で実施される。解析300は、検査、清浄、変換、モデルリング、情報220に対するその他の作業を含む。
図示したように、解析300は、任意の現在入手可能なデータ解析手法を使用して行われる。例えば、非限定的に、アナライザ306は、画像処理システム、光検出及び測距システム、地理情報システム、目視検査システム、又はその他の好適な種類のシステムを使用して、情報220の解析300を実施する。具体的には、アナライザ306は、解析300を行って、データのクラスタリング及び相関、異常検出、統計及び予測法、及びその他好適な種類のデータ解析技術を使用することによって、結果302を取得する。ある場合には、解析300は、森林206のモデルを使用したシミュレーションも含む。
別の実施例においては、軌道生成法、及び空中レーザスキャナを有する雲検出システムを使用して、森林206を適時に完全にカバーして、結果302を取得する。具体的には、森林マネージャ202は、この雲検出システムを使用して情報220の解析300を行って、現在利用可能なシステムの使用で実行可能なエリアよりも大きい森林206のエリアについての結果302を取得する。
結果302に基づいて、ミッションジェネレータ308はミッション310を識別する。加えて、ミッションジェネレータ308は、結果302なしでミッション310を識別することもできる。例えば、森林206についての情報220を取得する前に、ミッションジェネレータ308は、一又は複数のミッション310を生成して、アナライザ306による解析300のための情報220を取得する。この例示的実施例においては、ミッションは目的または目標である。つまり複数のミッション310のうちの一つのミッションは、一又は複数の目標又は目的である。
例えば、ミッションジェネレータ308は、複数のミッション310のうちのミッション314の任意の数のタスク312を識別する。タスクとは、ミッションを達成するために実施される業務である。タスクは、その業務のために実施される作業316からなる。
任意の数のタスク312は、図2のアセット204によって実施される一又は複数のタスクである。任意の数のタスク312の各タスクは、作業316の一又は複数の作業を含む。ミッションジェネレータ308は、ミッション314の生成において、任意の数のタスク312の作業316も識別する。
例えば、ミッションが、森林206についてのさらなる情報220を収集することとする。任意の数のタスク312のうちのそのタスクは、森林206の任意の数の位置208の特定位置を監視することである。そのタスクの作業316は、森林206の任意の数の位置208のうちのその位置の上を通る選択経路を飛行してその一の画像を生成することである。
このような例示的実施例においては、ミッションジェネレータ308がアセット204に、ミッション314、任意の数のタスク312、及び作業316のうちの少なくとも一つを割り当てる。つまり、ミッションジェネレータ308は、ミッション314を実施するアセット204の知能によって、アセット204に異なるレベルのミッション情報318を送る。このミッション情報318は、各アセット204に送られる同じミッション情報318であってよい。他の例示的実施例においては、ミッション情報318は、複数のアセット204のうちの各アセットに対して異なっている。このように、森林マネージャは、ミッション情報318を送ることによって、ミッション310の作動を調整する。
例えば、ミッションジェネレータ308は、任意の数のタスク312を有するミッション314を生成する。ミッションジェネレータ308は、任意の数のタスク312を、図2の自律輸送手段226の組に割り当てる。任意の数のタスク312を割り当てることによって、ミッションジェネレータ308は、ミッション情報318を自律輸送手段226の組に送って、ミッション314の任意の数のタスク312を実施する。
このように、自律輸送手段の組は任意の数のタスク312を実施して、ミッション314の全てあるいは一部を完了させる。ある例示的実施例においては、ミッションジェネレータ308は、自律輸送手段226の組に任意の数のタスク312の一部を割り当て、任意の数のタスク312の別の部分を図2の有人輸送手段224に割り当てる。この場合、無人輸送手段222、及び有人輸送手段224の自律輸送手段226の組は両方とも、ミッション情報318を使用してミッション314の一部を完了させる。
例えば、侵入者レスポンスを調整する場合、ミッション314は法的処置を支援する。ミッションジェネレータ308は、無人航空輸送手段108にミッション情報318を送って侵入者を追跡させ、無人航空輸送手段110に犯行現場のビデオ映像を撮影させて、有人輸送手段140に図1の人員138を侵入現場に連れてこさせる。このように、各アセット102は、任意の数のタスク312の一部を実施して、ミッションジェネレータ308によって送られるミッション情報318を使用してミッション314を完了させる。
ミッション情報318は様々な形態をとりうる。例えば、ミッション情報318はコマンド、タスク、データ、及びその他好適な種類の情報を含む。実施例として、任意の数のタスク312は、ミッション情報318に含まれて自律輸送手段226の組に送られ、これにより、自律輸送手段226の組はミッション314の任意の数のタスク312を達成するのに必要な作業316を実施する。他の場合には、ミッション情報318は、ミッション310の任意の数のタスク312を完了させるために作業316を実施するのに必要なコマンドを含む。
ある場合には、アセット204がミッション314を実施するのに、ミッション情報318のミッション314の識別で十分である。別の場合には、任意の数のタスク312が、アセット204に割り当てられる。
例えば、割り当てには、任意の数のタスク312を自律輸送手段226の一又は複数の組に割り当てることが含まれる。他の場合には、任意の数のタスク312は、任意の数のタスク312を自律輸送手段226の組へ送ることによって割り当てられる。自律輸送手段226の組は、任意の数のタスク312を受け取ったあとで、それ自体の割り当てを調整し作成することができる。
つまり、任意の数のタスク312の割り当ては、自律輸送手段226の組全体に対して、あるいは、自律輸送手段226の組のうちの個々の自律輸送手段に対してのものである。任意の数のタスク312が自律輸送手段226の組全体に分配される時、任意の数のタスク312のうちの特定のタスクは、自律輸送手段の位置、自律輸送手段の能力、自律輸送手段のレスポンス時間、又はその他何らかの好適なパラメータに基づいて自律輸送手段226の組の自律輸送手段に分配される。
別の例示的実施例においては、ミッションジェネレータ308は、複数のアセット204のうちの異なるアセットによって実施される作業316の識別を送る。これらの異なるアセットは、例えば、無人輸送手段222とセンサシステム214である。このような作業316のレベルは様々であり、移動方向、いつ情報を収集するか、及び他の作業の特定のコマンドのように詳細にわたるものである。
ここで、図4を参照すると、一実施形態によるミッションの種類のブロック図が示されている。この図の実施例においては、ミッション400の種類は、図3のミッション310の実施例である。
ミッション400の種類は、情報採集402及び状態変化404のうちの少なくとも一つを含む。情報採集402は、図2の情報220を取得するミッションを含む。状態変化404は、図2の森林マネージャ202によって森林206に対して識別された図3の状態304の変化を起こさせるミッションを含む。このような例示的実施例においては、情報採集402は、森林健康ミッション406、森林インベントリーミッション408、安全性リスク識別ミッション410、違法活動ミッション412、及び自然事象被害ミッション413のうちの少なくとも一つを含む。
この例示的実施例においては、森林健康ミッション406は、森林206内のある位置の健康を識別するのに使用される情報220を生成する。森林健康ミッション406は、例えば森林206のある位置の樹木についての情報を取得する。具体的には、森林健康ミッション406は、森林206の樹木、及び他の植物の種の多様性を識別する。
加えて、森林健康ミッション406は、樹木と樹木の間の間隔についての情報220を生成するのに使用される。この森林健康ミッション406は、樹木に対する外来種の存在を識別する。つまり、森林206に通常存在しない樹木のタイプ種は、森林健康ミッション406を用いて識別される。加えて、有害生物、伝染病、及び森林206の樹木についてのその他の情報は、森林健康ミッション406から生成された情報220を通して識別される。
森林健康ミッション406は、森林206における人間の活動の影響を識別する情報も収集する。例えば、森林健康ミッション406は、森林206における非管理下のレクリエーション、ハンティング、及び地域の農業活動についての情報を識別する。
さらに、森林健康ミッション406は、森林206に対する自然事象の影響を識別するのに使用される情報220も生成する。これらの自然事象は、嵐、火事、及び森林206に自然に発生するその他の事象を含む。
加えて、森林健康ミッション406は、森林206の地面の植物の健康についての情報220を生成する。この種のミッションでは、森林206内の野生生物についての情報及び、森林206内の野生生物の健康についての情報が生成される。
このような例示的実施例においては、森林インベントリーミッション408は、森林206内の土地を分類するのに使われる情報220を生成するために使用される。例えば、森林インベントリーミッション408は、森林206から伐採可能な木材の容積を識別するのに使われる情報を生成する。加えて、森林インベントリーミッション408の間に炭素隔離が識別される。つまり、樹木及び植物による森林206の二酸化炭素の取り込みは、森林インベントリーミッション408を介して識別される。
安全性リスク識別ミッション410では、火事の存在等の安全性リスクについての情報220は、この種のミッションに含まれる。このような例示的実施例においては、「安全性リスク」とは、森林206全体、森林206内の野生生物又は植物、人間、又はこれらの組み合わせへの危害のリスクである。したがって、安全性リスク識別ミッション410は、森林206内の安全性リスクについての情報220を生成するために使用される。
ある例示的実施例においては、安全性リスク識別ミッション410は一般大衆への危険性を識別するのに使われる情報を生成する。この情報は、森林206においてどのエリアが一般大衆にとってアクセス可能かを識別するために使用される。これにより、森林206内の安全性リスクが減少する。例えば、あるエリアが安全性リスク識別ミッション410によって一般大衆に対して安全性リスクと判断されると、図2の森林マネージャ202は、アセット204のうちの一つに送り、一般大衆に対してそのエリアを閉鎖させる。
違法活動ミッション412は、森林206内での様々な違法活動を識別するのに使われる情報220を生成するために使用される。これらの違法活動には、例えば非限定的に、材木を盗むこと、野生生物の密猟違法な薬物の取り扱い、保安エリアの侵入、無断占拠、及びその他の違法活動が含まれる。
図示したように、自然事象被害ミッション413は、自然事象の後に存在する被害についての情報220を生成するために使用される。例えば、森林206に洪水が起きると、洪水による被害についての情報220が必要となる。この場合、森林マネージャ202は、アセット204のうちの一つを送って、洪水の結果生じた状態の変化404についての情報220を採集する。もちろん、森林マネージャ202は、アセット204のうちの一つを送って、例えば非限定的に、火事、風、氷、雪、地震、竜巻、又はその他何らかの種類の自然事象等のその他の種類の自然事象についての情報220を採集する。
このような例示的実施例においては、状態変化404は、森林206の状態304を変化させるために使用されるミッションを含む。状態304変化は、森林206の一部又はすべてに対してである。図示したように、状態変化404は、様々な種類のミッション400を含む。例えば、状態の変化404は、侵入者追跡ミッション414、有害生物コントロールミッション416、植栽ミッション417、伐採ミッション418、及びその他好適な種類のミッション400のうちの少なくとも一つを含む。
このような例示的実施例においては、侵入者追跡ミッション414は、アセット204が森林206内の侵入者を識別し追跡するように調整されたミッションである。有害生物コントロールミッション416は、森林206の健康に悪影響を及ぼす有害生物をコントロールするために使用される。有害生物コントロールミッション416は、アセット204を森林206へ送って作業316を実施し、森林206にいる有害生物をコントロールする又は駆除するために使用される。
例えば、アセット204は、化学薬品、電気物質、及び森林206に存在する有害生物をコントロールするためのその他のコンポーネントを分配する。これらの有害生物は、植物、野生生物、又はその他の種類の有害生物である。
この例示的実施例では、植栽ミッション417が実施され、森林206に樹木の植栽が行われる。このような例示的実施例においては、植栽ミッション417は、森林206の任意の数の位置208に樹木の苗木を植えることを含む。任意の数の位置208は、森林206の空き地が存在する又は樹木が存在する一又は複数の位置であるが、樹木の密度は所望するほど高くはない。
伐採ミッション418は、森林206の樹木を伐採するために行われる。アセット204は、森林206の特定位置において識別された樹木を伐採するアセットである。例えば、図2の輸送手段212の樹木の伐採機は、森林206の樹木を伐採するために使用される。これらの樹木の伐採機は、自律輸送手段226の組の中の自律輸送手段の形態である。
図4の種類のミッション400は、ミッション310に含まれるある種類のミッションの一例としてのみ提示されている。ミッション400の種類の実施例は、使用できる他の種類のミッションを限定するものではない。さらに、ある場合には、ミッション400の種類におけるすべての種類のミッションではなく、ミッション400の種類において説明されているいくつかのミッションのみが使用される。各種類のミッション400に対して実施されるタスク及び作業は変動するものであり、森林206の構成、及び特定の状況により、多数の異なる方法で実行される。
図5を参照すると、一実施形態によるタスクのブロック図が示される。ここで図示したように、タスク500は、図3の任意の数のタスク312の一又は複数を実行するために使用されるタスクの一例である。
図示したように、タスク500は任意の数の異なるコンポーネントを有する。この例示的実施例では、タスク500には、位置502、継続時間504及び情報収集506が含まれる。
位置502とは、タスク500が実施される位置である。位置502は、地理的エリア、物理的容積、又は経路を画定する。例えば、位置502は、タスクが実施される地上のエリアを画定する。他の例示的実施例においては、位置502は図2の情報220が収集される高さも画定する。他の例示的実施例では、位置502は、タスクのアセットが移動する経路を画定する。
継続時間504により、タスクが実施される期間が識別される。継続時間504は、開始時間及び終了時間を含む。
いくつかの実施例においては、継続時間504は、タスクを実施するためのアセットの電力の残量に基づいて画定される。ある場合には、継続時間504は、収集された情報220の量、収集された情報220の種類として画定される、あるいは、時間以外の何らかの他のパラメータに基づいて画定される。当然ながら、継続時間504のこれら異なる種類の測定値を組み合わせたものも使用される。
情報収集506により、収集される情報220の種類が識別され、情報220を収集する方法も識別される。この場合、情報220は、画像、温度読取値、湿度読取値、サンプル収集、及びその他好適な種類の情報等の情報を含む。さらに、情報収集506は、情報220が収集される頻度も画定する。
さらに、情報収集506は、収集される情報220の精度も画定する。例えば、情報収集506は、情報220により樹木の高さ、真直度、テーパー、及び容積の画像が生成されるように、高い詳細度を画定する。その他の例示的実施例では、低い詳細度では、その位置の樹木のさらに詳細の測定値ではなく、その位置の画像の生成を含むのみである。当然ながら、タスク500の情報収集506においてすべての詳細度が画定される。
次に図6を参照すると、一実施形態による自律輸送手段のブロック図が図解されている。この例示的実施例では、自律輸送手段600は、図2の自律輸送手段226の組のうちの1つの自律輸送手段の一実装態様の例である。無人航空輸送手段108、無人航空輸送手段110、無人航空輸送手段112、無人地上輸送手段116、及び無人地上輸送手段118は、自律輸送手段600のコンポーネントを使用して、自律輸送手段として実行される無人輸送手段の物理的な例である。
このような例示的実施例では、自律輸送手段600は任意の数の異なるコンポーネントを含む。例えば、自律輸送手段600は、サポート構造602、移動システム604、センサシステム606、通信システム608、コントローラ610、及び電源612を含む。
サポート構造602は、自律輸送手段600の他のコンポーネントの物理的サポートを提供する構造物である。サポート構造602は例えば、フレーム、ハウジング、本体、及び他の好適な種類の構造のうちの少なくとも一つである。
移動システム604は、サポート構造602に関連付けられており、自律輸送手段600を移動させる。移動システム604は様々な形態をとりうる。例えば、移動システム604は、脚部、車輪、レール、及び自律輸送手段600を移動させる他の好適な種類の機構のうちの少なくとも一つを含む。
センサシステム606は、サポート構造602に関連づけられたシステムである。センサシステム606は、自律輸送手段600周囲の環境についての情報を生成する。センサシステム606は多くの種類のセンサを含みうる。
このような例示的実施例では、センサシステム606は任意の数のセンサモジュール614を含みうる。このような例示的実施例においては、任意の数のセンサモジュール614のうちの一つのセンサモジュールは取り外し可能である。つまり、自律輸送手段600のセンサシステム606において、任意の数のセンサモジュール614の一つのセンサモジュールは、別のセンサモジュールと交換可能である。
このように、自律輸送手段600にはクリエータ汎用性が付与される。具体的には、任意の数のセンサモジュール614のうちの一つのセンサモジュールは、自律輸送手段600に割り当てられたミッション又はタスクにより、自律輸送手段600の使用のために選択される。さらに、任意の数のセンサモジュール614を使用すると、センサシステム606の任意の数のセンサを特定のミッション又はタスクに必要なセンサだけに減り、自律輸送手段600の重量が低減する。
例えば、センサモジュール616は任意の数のセンサ618からなる。任意の数のセンサ618の組成は、実施される特定の種類のミッション又はタスクに対して選択される。
通信システム608はサポート構造602に関連付けられている。図示したように、通信システム608は、自律輸送手段600と別のデバイスとの間の通信を可能にする。この別のデバイスは、例えば、アセット204のうちの他のアセット、コンピュータシステム210、森林マネージャ202、及び他の好適なコンポーネントのうちの一つである。通信は、このような例示的実施例においては無線通信である。ある場合には、有線通信インターフェースも存在する。
電源612は、サポート構造602に関連づけられている。電源612は、自律輸送手段600の他のコンポーネントに電力を供給する。電源612は、任意の数の異なる形態をとる。例えば、電源612は、エネルギーシステム620、及び環境発電システム622のうちの少なくとも一つを含む。
この例示的実施例においては、エネルギーシステム620は、一又は複数のバッテリを含む。これらのバッテリは、モジュール式で交換可能でもある。他の例示的実施例においては、エネルギーシステム620は、燃料電池、又はその他何らかの好適な種類のエネルギーシステムである。
環境発電システム622は、自律輸送手段600周囲の環境から、自律輸送手段600のコンポーネントの電力を発生させる。例えば、環境発電システム622は、生物力学的発電システム、圧電発電システム、熱電発電システム、樹木代謝発電システム、太陽電池、超小型風力発電機、環境電波受信機、及び自律輸送手段600周囲の環境から電力を発生させる他の好適な種類の環境発電システムのうちの少なくとも一つを含む。
このような例示的実施例では、コントローラ610は、サポート構造602に関連付けられる。図示したように、コントローラ610はハードウェアの形態であり、ソフトウェアを含む。
コントローラ610は、自律輸送手段600の動作を制御する。コントローラ610は、知能624のレベルを提供する。知能624のレベルは、自律輸送手段600の特定の実装態様によって変わる。知能624のレベルは、図2の知能211のレベルの一例である。
ある場合には、知能624のレベルは、コントローラ610が特定のコマンドを受信するレベルである。これらのコマンドは、例えば、移動方向、経路上の地点、センサシステム606を使っていつ情報220を生成するか、及び他の同様のコマンドを含む。
他の例示的実施例においては、知能624のレベルは、自律輸送手段600がタスクを受け取るほど高いレベルである。コントローラ610は、タスクを実施するための作業を識別する。このタスクは、自律輸送手段600が特定エリアの経路を進み、センサシステム606を使用して情報220を生成する固定タスクである。
他の例示的実施例においては、知能624のレベルは、自律輸送手段600が他の自律輸送手段と通信して、一又は複数のタスクの実施を調整するほどさらに高いレベルである。例えば、コントローラ610は、回路、コンピュータプログラム、人工知能システム、及び知能624のレベルに対して所望のレベルを付与する他の好適な種類のプロセスを含む。
このような例示的実施例では、知能システム628は知能624のレベルを提供する。知能システム628はエクスパートシステム、ニューラルネットワーク、ファジー理論、又は知能624のレベルを提供するその他何らかの好適な種類のシステムを使用する。
コントローラ610の知能624のレベルにより、動的経路プランニング等の機能を可能にする。これにより、経路に沿って障害物が識別され、したがって回避される。この障害物の識別及び回避は、リアルタイムで行われる。これらの障害物は、例えば非限定的に、枝、樹木の幹、及び森林206の他の障害物を含む。
コントローラ610も、自律輸送手段600の異なるシステムの健康を監視する。例えば、コントローラ610は、電源612から供給されている、又は電源612に残っているエネルギーのレベルを監視する。電源612がエネルギーシステム620のバッテリのみを備える場合、コントローラ610は、バッテリの充電又は交換のためにベースに戻るよう自律輸送手段600を誘導する。
図6の自律輸送手段600は、自律輸送手段600を実行可能な方法を限定するものではない。他の例示的実施例では、自律輸送手段600は、図示のデバイスに加えて及び/又は代えて、他のコンポーネントを含む。例えば、自律輸送手段600は、状態を変化させるシステムも備える。このようなシステムには、例えば、限定されないが、伐樹木システム、化学薬品散布システム、配水システム、及び他の適切な種類のシステムが含まれる。
さらに別の例示的実施例では、センサシステム606は、樹木のサイズを判断するために林冠の表面下に使用されるレーザスキャナを備える。別の実施例として、センサシステム606は、植栽に最適なタイミングと方法を識別するために展開される土壌の水分及び栄養素監視プローブから構成される。例えば、これら栄養素監視プローブは、様々な深さにおいて土壌をサンプリングして、森林206の土壌内の炭素又は他の要素の量を判断するのに使用される。さらに別の実施例では、センサシステム606は、水の流出、流れ、及び図1の水域129等の他の水域をサンプリングして、森林206内のこれらの水域の状態の変化404を判断するのに使用される。
図7は、一実施形態による測位及びマップ構築センサモジュールのブロック図を示している。図示したように、センサモジュール700は、図6のセンサシステム606のセンサモジュール616の一実装態様の一例である。
センサモジュール700は、測位及びマッピングセンサモジュール702の形態である。測位及びマッピングセンサモジュール702は、特定の実装態様によって取り外し可能である、又はセンサシステム606内に固定されている。
図示したように、センサモジュール700は、全地球測位システム受信機704、慣性測定ユニット706、高度計708、ホイールエンコーダ710、レーザ測距器712、及びカメラシステム714を含む。
全地球測位システム受信機704は、自律輸送手段600の全地球測位システム受信機の位置を三次元座標で識別するのに使用される。これらの座標には、緯度、経度、及び高度が含まれる。全地球測位システム受信機704は衛星システムを使用して、これらの三次元座標を提供する。
慣性測定ユニット706は、自律輸送手段600の三次元座標を識別するためにも使用される。慣性測定ユニット706は、全地球測位システム受信機704によって生成される位置を補足、又は改善する。
図示したように、高度計708は、全地球測位システム受信機704が所望の精度を有しない場合、自律輸送手段600の高度を識別する。このような例示的実施例においては、ホイールエンコーダ710がオドメータ読取値を提示する。具体的には、ホイールエンコーダ710は、ホイールの回転数をカウントすることによって移動距離を推定する。
この例示的実施例では、レーザ測距器712は、自律輸送手段600周囲の異なる物体までの距離を識別する。レーザ測距器712は、自律輸送手段600周囲の機構の三次元座標を生成する。具体的には、レーザ測距器712は、曇り点のデータを生成する。この曇り点は、森林206内の一又は複数の位置の三次元マップを生成するのに使用される。
カメラシステム714は、画像を生成する。これらの画像は、曇り点のデータと相関している。このような例示的実施例では、カメラシステム714は一又は複数のカメラを備える。例えば、カメラシステム714は、可視光カメラ、ステレオカメラ、赤外線カメラ、及び他の好適な種類のカメラを含む。
センサモジュール700の図は、測位及びマッピング情報を生成するためにセンサシステム606の他のセンサモジュールを実行可能な方法を限定するものではない。例えば、他のセンサモジュールでは、ホイールエンコーダ710及び高度計708は除外される。さらに別の実施例では、カメラシステム714はなくてもよい。
さらに別の実施例においては、センサモジュール700は、ある位置をマッピングするために生成された情報を前処理するプロセッサユニットを備える。さらに、ホイールエンコーダ710は、地上ベースの輸送手段で使用され、航空機、又は他の輸送手段では不必要である。
ここで、図8を参照すると、一実施形態によるセンサモジュールのブロック図が示されている。この例示的実施例では、センサモジュール800は、図6のセンサシステム606のセンサモジュール616を実装する別の実施例である。図示したように、センサモジュール800は、森林インベントリーのセンサモジュール802の形態である。
この例示的実施例においては、森林インベントリーのセンサモジュール802は、任意の数の異なるコンポーネントを備える。例えば、森林インベントリーセンサモジュール802は、全地球測位システム受信機804、カメラシステム806、レーザ測距器808、及び識別器810を備える。
全地球測位システム受信機804は、センサモジュール800の位置、また具体的には、自律輸送手段600の位置を識別する。カメラシステム806は、自律輸送手段600周囲の環境の画像を生成する。具体的には、これらの画像は、樹木及び他の植物の画像である。
レーザ測距器808は、樹木又は他の植物等の様々な物体までの距離を識別する。レーザ測距器808は、自律輸送手段600に対するこれらの樹木の位置についての情報を生成する。
識別器810は、森林206の樹木及び苗木を分類する。識別器810は、ハードウェアの形態であり、ソフトウェアを含む。このような例示的実施例においては、識別器810はカメラシステム806から画像を取得し、画像で識別できる葉、花、及び他の特徴の認識に基づき、樹木及び植物を識別する。
したがって、特定の樹木、又は一点の植物の位置は、全地球測位システム受信機804からの情報を使用して、自律輸送手段600の位置を知ることによって識別される。このように、識別器810は、位置情報の何らかの処理を実行して、樹木及び他の植物の種、及び森林206のこれらの種の位置についての情報を生成する。
このような例示的実施例では、全地球測位システム受信機804、カメラシステム806、レーザ測距器808、及び識別器810を有する森林インベントリーのセンサモジュール802を図示したが、他のコンポーネントまたはセンサをこの図面に示したコンポーネントに加えて、またはこれに代えて使用できる。例えば、森林インベントリーセンサモジュール802のセンサは、特定の実装態様により、ハイパースペクトル画像センサ、ガスセンサ、水質センサ、空中及び陸上レーザスキャナ、崩壊検出器、地中探知レーダー、または他の好適な種類のセンサを含む。
ここで図9を参照する。図9は、一実施形態によるサポートシステムのブロック図である。この例示的実施例では、サポートシステム900は、図2のサポートシステム213において使用されるコンポーネントの一例である。
図示したように、サポートシステム900は、任意の数の異なるコンポーネントを有する。サポートシステム900は、プラットフォーム902、被覆エリア904、通信ユニット906、エネルギー補充システム907、センサモジュール912、及びオペレータインターフェース914を備える。
この例示的実施例においては、プラットフォーム902は、特定の実装態様により図6の自律輸送手段600がその上に着陸する、または移動する構造物である。プラットフォーム902は、このような例示的実施例においては可動プラットフォーム、固定プラットフォーム、またはその他何らかの好適な種類のプラットフォームである。
被覆エリア904は、自律輸送手段600が環境から保護されたエリアである。通信ユニット906により、自律輸送手段600、森林マネージャ202、または他の何らかの好適なコンポーネントとの通信を可能にする。
エネルギー補充システム907は、充電システム908、バッテリ910、及び他の好適なコンポーネントを備える。エネルギー補充システム907は、図6のエネルギーシステム620を再充電する、またはエネルギーシステム620に電力を供給する。
充電システム908は、図6の自律輸送手段600のエネルギーシステム620を再充電する。バッテリ910がエネルギーシステム620において使用された場合、バッテリの条件によってはバッテリを再充電する代わりに、バッテリ910を使用してエネルギーシステム620のバッテリを交換する。加えて、センサモジュール912は、図6の任意の数のセンサモジュール614のうちの交換可能なモジュールの例である。
オペレータインターフェース914は、このような例示的実施例においてタッチスクリーンを有するディスプレイシステムである。図1の人員138がオペレータインターフェース914を見て、コマンド、ミッション、または森林206についての他の情報を受ける。オペレータインターフェース914はまた、目視検査の結果、またはアナライザ306が図3の解析300を実施するために使用される他の情報を入力するために使用される。
図9のサポートシステム900のコンポーネントの図は例として示したのみであり、他のサポートシステムを実装する方法を限定するものではない。例えば、他のサポートシステムは通信ユニット906がなくてもよい。さらに別の実施例において、サポートシステムは、自律輸送手段600又は他のプラットフォームによって生成される情報を記憶する記憶装置を備える。
図2の森林管理環境200及び図2〜9の種々のコンポーネントの図は、森林管理環境200及び異なるコンポーネントが実施される方法に対して物理的又は構造的な限定を示唆するものではない。図示したコンポーネントに加えて又は代えて、他のコンポーネントを使用することができる。幾つかのコンポーネントは不必要になることもある。またブロックは、幾つかの機能的なコンポーネントを示すために表示されている。実施形態において実装される場合、一又は複数のこれらのブロックは結合、分割、又は異なるブロックに結合及び分割される。
さらに、図1に示す種々のコンポーネントを、図2〜9のコンポーネントと結合させる、図2〜9のコンポーネントと併用する、又はそれら2つの場合を組み合わせることができる。また、図1のコンポーネントの幾つかは、図2〜9のブロック図に示すコンポーネントをどのように物理的構造体として実施できるかを示す実施例である。
例えば、いくつかの例示的実施例では、図2の情報220を生成することにおいて、森林管理環境200から有人輸送手段224を省くことができる。また別の実施例では、人員216も情報220の生成には必要ない。また別の実施例では、サポートシステム213はなくてもよい。さらに別の実施例では、森林マネージャ202は、このような例示的実施例において輸送手段212のうちの一つに位置決めされている。
さらに、図9のサポートシステム900、及び図8のセンサモジュール800において特定のセンサグループを示したが、これらのセンサは取り外し可能なセンサモジュールの形態をとらずにセンサシステム606に備えられている。換言すれば、センサモジュール800とサポートシステム900はセンサシステム606に固定されている。
実施形態はまた、森林マネージャを使用した森林からの情報収集は、森林の樹木を管理するのに使用される情報の収集も含むことも認識し考慮する。例えば、この情報は、樹木の植栽及び伐採プロセスを通知するために使用される。例えば、この情報は、森林の樹木の植栽に使用される。具体的には、この情報は森林の種苗の植栽に使用される。
加えて、この情報は、最近植栽されたエリアの部分を補充して、新しく生えた健康な樹木を均一にカバーするためにも使用される。具体的には、実施形態はこの情報を図4の森林インベントリーミッション408の一部として収集されることを認識し、考慮している。このような例示的実施例では、樹木の植栽に対する「補充」は、現在所望の樹木の数、サイズ、成長率、健康、又は密度を有さないエリアに追加の樹木の植栽をするプロセスである。
例示的実施形態は、樹木を植栽するために情報を収集する現在の方法論は、要望通りの精度を有さないことを認識し、考慮している。例示的実施形態は、樹木を植栽するための現在の方法論には、森林のある位置の気象条件の歴史を解析することが含まれることを認識し、考慮している。この歴史は、森林の樹木を植栽するために、予測気象条件とともに使用される。例えば、この情報を使用して、樹木をいつどこに植栽するかが判断される。
例示的実施形態は、樹木を植栽するために情報を収集する現在使用される方法論では、要望通りの精度の情報が得られないことを認識し考慮している。森林監督官が要望通りに種苗が育つように種苗を植えるためには、正確な情報が必要である。土壌の温度が植栽には低すぎる場合、種苗が死んでしまうか、要望通りに育たない。さらに、日照り続きの状況のために、種苗が要望通りに育つように種苗を植栽することも所望よりもさらに困難となる。
正確な情報なしでは、できるだけ早い季節に植栽を望む森林監督官が、種苗を凍らせてしまう、又は死なせてしまう危険性がある。この結果、森林監督官は、土壌条件及び気象条件が不確実なために、種苗の枯損を最小限に抑えるためのより高価な植栽方法を用いる。例えば、森林監督官は将来の損失を考慮して、要求されるよりも多くの種苗を植栽することを選択する。しかしながら、大量の種苗を植栽すると、植栽のコストが上がってしまう。
他の場合には、森林監督官は、根首直径で測定されるさらに大きい種苗を植栽することを選択する、又はコンテナ種苗を植栽することを選択する。大きい種苗及びコンテナ種苗は両方とも入手がより高価であり、有利な土壌条件及び気象条件を仮定しても、要望通りに種苗の健康を向上させるとは限らない。換言すれば、有利な土壌条件及び気象条件では、もっと安い根がむき出しの種苗の方が、より高いコンテナ種苗よりも効果的である。したがって、樹木の植栽をする前に土壌条件及び気象条件を知ることにより、森林監督官は現在使用される方法論で実施することができるよりもさらに効果的に植栽プロセスを計画することができる。
例示的実施形態は、例示的実施形態を使用して収集された情報を使用して、いつ、そしてどこに種苗を植栽するべきかに加えて、どの種類の種苗をいくつ植栽するべきかをさらに正確に判断することができることを認識し、考慮している。この結果、一又は複数の例示的実施形態は、樹木の植栽コストを削減することができる。
例示的実施形態は、いつ森林の作業を実施するべきかを判断するために必要な情報を収集することは、所望よりも困難であることを認識し、考慮している。これらの森林の作業には、伐採、検査、コアサンプリング、雑草の防除、測定、間伐、及び他の好適な種類の作業が含まれる。例えば、伐採の判断を下すための情報は、森林の中を歩いて測定を実施するオペレータによって現在収集されている。これらの測定値には、樹木の高さ及び直径が含まれる。高さ及び直径の測定値を使用して、森林のあるエリアが伐採ができる状態であるか否かが判断される。例えば、森林のあるエリアにある樹木の直径が所望の閾値に達した場合、森林のそのエリアにある樹木は伐採ができる状態である。
換言すれば、土壌のデータを測定及び使用して、土壌条件が伐木搬出作業に対して所望の土壌条件であるか否かが判断される。例示的実施例として、森林を管理する人員は、伐採機械の使用による浸食作用を最小限に抑えるために、伐採作業を実施する前に土壌条件を知らなければならない。この場合、土壌が所望よりも湿っている場合、伐採機械の使用により土壌の最上層の浸食作用が進む。土壌最上層のこの浸食作用は、このような例示的実施例において造林された樹木の成長に影響を与える。
さらに、所望よりも湿っている土壌において伐採機械を操作することはさらに困難である。一実施例として、伐採機械が湿った土壌で動けなくなる。
別の実施例において、所望よりも乾燥した土壌が原因で、伐採工程中に好ましくない量の粉塵が空中に吹き飛ばされる。この粉塵はまた、土壌の最上層にも影響する。さらに別の実施例では、特定の実装態様により、土壌条件が特定の種類の有害生物の危険性の監視を支援する。これらの条件のうちのいくつかの条件は、気象予報及び気象データを使用して予測されるが、これらの情報源は要望通りの精度で土壌条件の現在の条件を識別できない場合がある。
現在、訓練されたオペレータはアクセスするのが困難である、アクセスするのが危険である、ナビゲートが困難である、又はこれらのいくつかが組み合わされたエリアを横切ることがある。多数の規制要件ではまた、土壌のデータの収集におけるリスクを最小限に抑えるために少なくとも2人のオペレータも要求される。この結果、森林の異なるエリアから異なるエリアへの移動には多大な人件費がかかる。さらに、機械に関してはさらに移動費用がかさむ。地形により、機械の整備費用が所望よりもかさむ場合がある。
例示的実施形態はまた、オペレータが土壌のサンプルを取得した時に、標高の変化、地形、又はその位置の土壌の密度、水分、化学物質含有量、及びその他のパラメータに影響を与える他の要因を考慮するため、特定エリアにおいて一よりも多いサンプルが要求されることを認識し、考慮している。したがって、森林作業が計画されているエリアの土壌についての所望の情報を取得する費用は、所望よりも高いものとなってしまう。
さらに、そのエリアが森林作業が実施できる状態にない場合、データの収集は後で再び繰り返される。この結果、森林作業のための情報取得費用が、所望よりも高く困難なものとなる。
したがって、例示的実施形態は、樹木を植栽する、樹木を監視する、樹木を伐採する、又はこれらの組み合わせを実施する方法及び装置を提供する。このような例示的実施例では、収集された情報は、森林の任意の数の土壌条件に関連するものである。
ある例示的実施形態では、森林マネージャは、航空輸送手段の一組によって展開されたセンサシステムから森林のある位置の任意の数の土壌条件に関する情報を受ける。森林マネージャはまた、任意の数の土壌条件に基づいてミッションを識別する。
ここで図10を参照すると、例示的実施形態による森林管理環境のブロック図が示されている。この例示的実施例では、森林管理環境1000は、森林1002の樹木1001の植栽、伐採、又は植栽及び伐採が行われる環境である。
この実施例では、森林管理環境1000は森林管理システム1003を含む。森林管理システム1003に示すコンポーネントは、このような例示的実施例では、森林のセンサ展開及び監視システムの一部である。
図示したように、森林管理環境1000の森林管理システム1003は、森林1002内の位置1006についての情報1004を生成し解析する。具体的には、森林1002内の位置1006についての情報1004は、土壌情報1010の形態である。情報1004は、森林1002内の位置1006が樹木1001を植栽するのに有利な条件を有するか否かを判断するのに使用される。加えて、情報1004はまた、森林1002内の位置1006の樹木1001が伐採ができる状態であるか否かを判断するのにも使用される。
これらの例示的な実施例では、森林管理システム1003は森林マネージャ1014及びアセット1016を含みうる。アセット1016は、森林1002内の位置1006についての情報1004を生成する。このような例示的実施例では、情報1004の土壌情報1010は、任意の数の土壌条件1017を含む。
これらの例示的実施例では、任意の数の土壌条件1017についての土壌情報1010は、水分、温度、伝導率、窒素含有量、pH、カルシウム含有量、塩類含有量、及び栄養素含有量、及びその他の好適な土壌条件を含む。任意の数の土壌条件1017を使用して、位置1006にいつ、そしてどこに樹木1001を植栽するかが判断される。任意の数の土壌条件1017を使用して、樹木1001のどの樹種、種苗の種類、又は樹種及び種苗の種類の両方を植栽するべきかが判断される。例えば、位置1006の任意の数の土壌条件1017についての情報は、森林監督官に特定の樹種が位置1006においてより良く育つことを知らせるものである。
この実施例では、特定の樹木1001の種に対し、特定の栄養素含有量又はpHがより好ましい。他の実施例では、位置1006の水分についての情報を使用して、位置1006に樹木1001を植栽するのに所望の密度、成長、健康又はその他のパラメータを提供する樹木1001の種苗の種類が選択される。
さらに、任意の数の土壌条件1017を使用して、森林の作業を樹木1001に実施するか否かも判断される。具体的には、任意の数の土壌条件1017を使用して、位置1006の地面1018が伐採機械を操作するのに適した条件にあるか否かも判断される。例えば、伐採機械1019には、トラック、丸太運搬トラクター、及び他の種類の機械が含まれる。任意の数の土壌条件1017を使用して、位置1006の地面1018が伐採機械1019を位置1006まで移動させて森林1002内の位置1006の樹木1001の伐採を実施するのに十分安定しているか否かが判断される。
加えて、任意の数の土壌条件1017は、どのように種苗の植栽を実施するべきかの情報も提供する。例えば、任意の数の土壌条件1017を使用して、樹木1001の種苗の機械による植栽、又は手による植栽が好ましいか否かが判断される。
機械による植栽は、機械植栽用の機械1023を使用して、森林1002内の位置1006に樹木1001を機械で植栽する方法である。任意の数の土壌条件1017によっては、機械植栽は種苗の生存率を上げる。例えば、地面1018の土壌が固く乾燥している時に、種まき機が土壌を壊して、種苗の根のより良い成長を促進する。
言うまでもなく、植栽方法の種類の選択は、機械植栽用の機械1023の利用可能性、及び樹木1001の種苗の生存率が最も上がり、現在使用される方法論と比べて樹木1001の植栽の費用が下がる他の好適な要因によっても変わる。他の例示的実施例では、特定の種類の機械植栽用の機械に対して任意の数の土壌条件1017の水分が多すぎる場合、特定の実装態様により手による植栽方法、又は他の植栽方法が使用される。
このような例示的実施例では、森林マネージャ1014は通信リンク1020を介してアセット1016から情報1004を受け取る。このような例示的実施例において、通信リンク1020は無線通信リンクの形態である。
図示したように、森林マネージャ1014は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせを用いて実施することができる。具体的には、森林マネージャ1014は、コンピュータシステム1021で実行される。
アセット1016は、無人航空輸送手段1022の組等の航空輸送手段の一組を含む。アセット1016は、センサシステム1024、及び伐採機械1019も備える。いくつかの例示的実施例では、航空輸送手段の組は有人航空輸送手段である。
センサシステム1024は、地上ベースのセンサユニット1026の形態である。地上ベースのセンサユニット1026は、土壌センサユニット1028の形態である。
この例示的実施例において、情報1004は、センサシステム1024の無人航空輸送手段1022の組と地上ベースのセンサユニット1026のうちの少なくとも1つによって生成される。この実施例では、任意の数の地上ベースのセンサユニット1026の地上ベースのセンサユニットは、地上ベースのセンサユニットの位置1006、地上ベースのセンサユニットの軌道、及び地上ベースのセンサユニットの方位のうちの少なくとも1つについての情報1004を生成する。このように、地上ベースのセンサユニット1026は、地上ベースのセンサユニット1026、及び地上ベースのセンサユニット1026周囲の環境についての情報1004を提供する。
図示したように、地上ベースのセンサユニット1026は、無人航空輸送手段1022の組によって展開される。換言すれば、無人航空輸送手段1022の組は、地上ベースのセンサユニット1026が森林1002内の位置1006に着地するように、地上ベースのセンサユニット1026を投下する。具体的には、地上ベースのセンサユニット1026は展開され、森林1002の地面1018の上に着地する。
このような例示的実施例では、森林マネージャ1014は、森林1002内の位置1006についての情報1004を解析して、位置1006のどこにどのようにして樹木1001を植栽するべきかを判断する。さらに、情報1004を使用して、どの種類の樹木1001を植栽するべきかも判断される。例えば、情報1004を使用して、位置1006に根がむき出しの種苗、又はコンテナ種苗を植栽するべきか否かが判断される。加えて、情報1004を使用して、使用できる異なるサイズの種苗も判断される。種苗の種類及びサイズの選択は、樹木1001の植栽費用を削減するため、種苗が生存する可能性を上げるため、又はこれらの組み合わせのために行われる。
森林マネージャ1014は、森林1002内の位置1006についての情報1004を解析して、森林1002内の位置1006の樹木1001が伐採する時期にきているか否かも判断する。具体的には、任意の数の土壌条件1017を使用して、地面1018が、伐採機械1019が位置1006を横切るのに適しているか否かが判断される。
このような例示的実施例では、森林マネージャ1014は、ミッション1030のうちの少なくとも1つのミッションを識別する。このような例示的実施例では、ミッションの識別は、ミッションを実施するための任意の数のタスクを生成することなく実施されるミッションの識別である。他の例示的実施例では、ミッションの識別には、ミッションの任意の数のタスクを生成することが含まれる。ミッションの識別には、ミッションの特定のタスクを実施するためのアセット1016を識別し割り当てることも含まれる。
このような例示的実施例では、ミッション1030は、森林インベントリーミッション1034、植栽ミッション1035、伐採ミッション1036、及びその他好適な種類のミッションのうちの少なくとも1つを含む。図示したように、森林インベントリーミッション1034は、このような例示的実施例においては、土壌情報1010を含む情報1004を生成する。植栽ミッション1035は、森林1002に樹木1001を植栽する。伐採ミッション1036は、森林1002の樹木1001を伐採する。このような例示的実施例では、森林マネージャ1014は、作業員の入力を必要とせずに、アセット1016の動作を制御する知能1038レベルを有する。
ここで図11を参照すると、例示的実施形態による地上ベースのセンサユニットのブロック図が示される。この例示的実施例では、土壌センサユニット1100は、図10の地上ベースのセンサユニット1026の土壌センサユニット1028の土壌センサの一例である。
図示したように、土壌センサユニット1100は、任意の数の異なるコンポーネントを含む。この例示的実施例では、土壌センサユニット1100は、ハウジング1102、送信機1104、受信機1106、アンテナ1108、コントローラ1110、任意の数のセンサ1112、ビーコン1113、及び電源1114を備える。
ハウジング1102は、土壌センサユニット1100の他のコンポーネントをサポートする又は保持する構造体である。ハウジング1102は、任意の数の異なる種類の材料で構成される。例えば、ハウジング1102は、プラスチック、金属、複合材料、生分解性材料、生分解性クローズドセル押し出しポリスチレンフォーム、ポリカーボネート、及び他の好適な種類の材料のうちの少なくとも1つから構成される。
ハウジング1102用に選択された材料の種類は、土壌センサユニット1100が使い捨てのセンサユニットであるか、又は回収可能なセンサユニットであるかによって変わる。土壌センサユニット1100が使い捨てのセンサユニットである場合、選択される材料は、費用、生分解性、又はこれらの組み合わせに基づくものとなる。土壌センサユニット1100が回収可能なセンサユニットとなるように選択された場合、材料は耐久性によって選ばれる。
このような例示的実施例では、送信機1104はアンテナ1108を介して情報を送信する。受信機1106は、アンテナ1108を介して情報を受信する。いくつかの例示的実施例では、送信機1104及び受信機1106は、送受信機等の単一のコンポーネントである。
コントローラ1110は、ハードウェアを使用して実行され、ソフトウェアを含む。コントローラ1110は、具体的な実装態様に応じて様々な形態をとりうる。例えば、コントローラ1110は、プロセッサユニット、特定用途向け集積回路、デジタル信号プロセッサ、又はその他何らかの適切な種類のハードウェアのうちの少なくとも1つを含む。
図示したように、コントローラ1110は、土壌センサユニット1100のコンポーネントの動作を制御する。例えば、コントローラ1110は、任意の数のセンサ1112によって情報の生成を制御し、送信機1104及び受信機1106によって情報の送受信、及び他の適切な動作を制御する。
このような例示的実施例では、任意の数のセンサ1112は、土壌についての情報を生成する。この情報は、アンテナ1108を介して送信機1104を通して遠隔位置へ送信される前に、コントローラ1110によって処理される。
このような例示的実施例では、任意の数のセンサ1112は、温度センサ、水分センサ、pHセンサ、導電率センサ、全地球測位システム受信機、硝酸塩センサ、カルシウムセンサ、及び他の適切な種類のセンサのうちの少なくとも1つを含む。土壌センサユニット1100の構成によっては、任意の数のセンサ1112は、土壌温度センサ及び水分センサを含む。他のセンサはまた、土壌センサユニット1100の他の構成にも含まれる。
任意の数のセンサ1112の異なるセンサは、任意の数の現在利用可能なセンサを使用して実行される。水分センサの実装態様の例は、周波数領域容量性プローブ、周波数領域反射計測センサ、相送電センサ、振幅領域反射計測センサ、時間領域反射計測センサ、時間領域トランスミッションメトリセンサ、土壌引張計、rhizon土壌水分サンプラー、重量土壌水分測定センサ、熱放散水分センサ、土壌乾湿計、抵抗プローブ、石膏ブロックセンサ、抵抗ブロックセンサ、微粒状マトリックスセンサ、中性子プローブ、及び他の適切な種類のセンサを含む。
このような例示的実施例では、任意の数のセンサ1112のセンサの種類は、センサユニットが使い捨てセンサユニットであるか、又は回収可能なセンサユニットであるかに基づいて選択される。使い捨てセンサユニットでは、単一の抵抗プローブを使用して、土壌の水分が検出される。逆に、センサユニットが回収可能なセンサである場合、さらに高価な周波数領域反射計測センサが使用される。言うまでもなく、任意の数のセンサ1112が使い捨てセンサであるか、又は回収可能なセンサである場合、特定の実装態様により他の種類の水分センサが使用可能である。
さらに、任意の数のセンサ1112で使用されるセンサの種類は、センサを展開させるのに使用されるアセット1016の種類によって判断される。例えば、無人航空輸送手段1022の組のうちの積載量の小さい小型無人航空輸送手段に対しては、軽量センサが使用される。他の場合には、時間領域反射率計等の大きなセンサは、特定の実装形態によっては、アセット1016の地上輸送手段から展開される。
さらに、任意の数のセンサ1112は、土壌センサユニット1100が好ましい方法で展開されているか否かを判断するための一または複数のセンサを含む。例えば、任意の数のセンサ1112は、土壌センサユニット1100の方位を識別する加速度計または他のデバイスを含む。さらに他の例示的実施例では、土壌情報を生成するのに使用されるセンサを使用して、土壌センサユニット1100が良好に展開されたか否かも判断する。例えば、水分センサを使用して、水分の読取値が水分センサが埋め込まれている、または地中に入り込んでいるかを示しているか否かが判断される。
図示したように、ビーコン1113は、土壌センサユニット1100を回収するために使用される。ビーコン1113は、作業員の注意を引きつけるための光源または音源等の注意喚起デバイスである。他の例示的実施例では、ビーコン1113は、土壌センサユニット1100を探すために使用される信号を送信する無線周波数送信機である。
このような例示的実施例では、電源1114は、土壌センサユニット1100の異なるコンポーネントを操作するのに使用される電力を生成する。例えば、電源1114は、送信機1104、受信機1106、コントローラ1110、及び任意の数のセンサ1112に電力を供給する。
電源1114は、任意の数の異なる形態をとる。例えば、電源1114は、環境発電システム1116及びバッテリシステム1118のうちの少なくとも一つを含む。環境発電システム1116は、土壌センサユニット1100の稼働寿命を延ばすために使用される。環境発電システム1116は、図6の自律輸送手段600の環境発電システム622について説明したものと同様に、任意の数の異なる形態をとる。例えば、環境発電システム1116は、太陽エネルギー発電機、熱電環境エネルギー発電機、環境無線周波数(RF)発電機、土壌生物電気化学システム(BES)、小型風力発電機、及び他の適切な種類の環境発電装置のうちの少なくとも一つを含む。
バッテリシステム1118は、一又は複数のバッテリを備えている。環境発電システム1116と合わせて使用されると、バッテリシステム1118は、環境発電システム1116によって再充電される。バッテリシステム1118は任意の数のバッテリを含みうる。選択されるバッテリの種類は、土壌センサユニット1100が使い捨てであるか、それとも回収可能であるかによって変わる。例えば、土壌センサユニット1100が使い捨てである場合、バッテリは、コストと、土壌センサユニットが使われる位置への環境影響の低減に基づいて選択される。実施例として、低自己放電型ニッケル水素(NiMH)バッテリが使用される。
土壌センサユニット1100が回収可能である場合、バッテリの性能が選択の基準として使用される。例えば、バッテリは薄膜バッテリ、大容量エネルギー貯蔵装置、リチウムイオンバッテリ、またはその他何らかの適切な種類のバッテリである。
土壌センサユニット1100のコンポーネントの選択は、土壌センサユニット1100の目的によって変わる。例えば、土壌センサユニット1100が使い捨てのユニットである場合、コンポーネントはコストができるだけ低くなるように選択される。たとえば、受信機1106は省略可能である。別の実施例として、ハウジング1102は微生物分解物質を含むように選択される。この種の実装態様では、土壌センサユニット1100は、水分センサと温度センサのみを備え、土壌センサユニット1100の他のコンポーネントは省略可能である。
他の例示的実施例では、土壌センサユニット1100は回収可能なように設計されている。土壌センサユニット1100が回収可能なように設計されている場合、土壌センサユニット1100はさらに多くのコンポーネントを含み、回収するために土壌センサユニット1100を探すのに使用されるコンポーネントを含むように設計される。例えば、任意の数のセンサ1112は、土壌センサユニット1100の位置についての情報を生成する全地球測位システム受信機を備える。この位置情報を使用して、土壌センサユニット1100が回収される。例えば、土壌センサユニット1100が回収可能である場合、任意の数のセンサ1112は、より高価でさらに機能が高いセンサを備える。任意の数のセンサ1112は、例えば非限定的に、pHセンサ、窒素センサ、及び土壌についての追加の情報を取得する他の適切な種類のセンサを含む。
図10および11の森林管理環境1000と森林管理環境1000内の各種コンポーネントは、例示的な実施形態が実装され得る様式に対する制限を示唆するものではない。例えば、いくつかの例示的実施例では、図11の土壌センサユニット1100は送信機1104のみを備え、受信機1106は備えていない。
別の例示的実施例として、森林管理システム1003のアセット1016は、情報1004を生成するための他のコンポーネントを備える。例えば、無人地上輸送手段の組は、森林1002内の位置1006の樹木1001が伐採ができる状態であるか否かについての情報1004を生成するためにアセット1016において使用される。
例えば、アセット1016では示していないが、アセット1016は植栽機械も含む。植栽機械は、樹木1001を植栽するために使用される。具体的には、植栽機械は、種苗の形態の樹木1001を植栽するのに使用される。
別の例示的実施例としては、森林管理システム1003によって情報1004が解析され、森林1002内の位置1006に悪条件が存在しないか否かが判断される。例えば、任意の数の土壌条件1017は、位置1006においての、または位置1006周囲での森林火災の発生の原因となる条件が存在することを示す。この識別を使用して、ミッション1030の警告ミッションが開始される。
また別の例示的実施例では、送信機1004及び受信機1106は、送受信機の形態の単一のコンポーネントとして実装される。さらに別の例示的実施例では、センサシステム1024は、地上ベースのセンサユニット1026以外の他のデバイスを含む。例えば、センサシステム1024は、地上ベースのセンサユニット1026から情報1004を受信して森林マネージャ1014に情報1004を送信するベースステーションも含む。この例示的実施例では、ベースステーションは、太陽電力発電システム等の環境発電システムによって電力供給されている。
また別の実施例として、土壌センサユニット1100は、モジュールを使用して実装される。例えば、土壌センサユニット1100が回収可能な土壌センサユニットである場合、土壌センサユニット1100は、交換可能な図6のセンサモジュール616と同様のモジュールを有する。
さらに別の例示的実施例では、土壌センサユニット1100は、図11に示していない他のコンポーネントを含む。例えば、土壌センサユニット1100は、特定の実装態様により、論理回路、レギュレータ、プリント基板、入出力インターフェース、ディスプレイ、及び他の適切なコンポーネントを含む。
ここで、一実施形態による土壌情報を取得するセンサシステムの展開を示す図12に注目する。この例示的実施例では、森林エリア1200は、図10の森林1002内の位置1006の一例である。図示したように、森林エリア1200は、樹木がない空き地である。この特定位置は森林再生が望ましく、森林エリア1200に図10の樹木1001等の樹木をいつどのように植栽するかを判断するために土壌情報が取得される。
この例示的実施例では、無人航空輸送手段1202は、センサシステムの土壌センサユニット1204を展開させる。無人航空輸送手段1202は、図10の無人航空輸送手段1022の組のうちの一つである。土壌センサユニット1204によって生成される情報を収集する無人航空輸送手段は、このような例示的実施例では土壌センサユニット1204を展開させた無人航空輸送手段と同じであるか、または異なっていてよい。
図示したように、土壌センサユニット1204は、土壌センサユニット1206、土壌センサユニット1208、及び土壌センサユニット1210を含む。言うまでもなく、他の多くのユニットが存在するが、この特定の実施例においては図示していない。
無人航空輸送手段1202は、空中投下作業を介して土壌センサユニット1204を展開させ、空中投下作業では、無人航空輸送手段1202が森林エリア1200の上を飛行中に土壌センサユニット1204を投下する。土壌センサユニット1204は、無人航空輸送手段1202または他のデバイスに位置情報を提供する。
土壌センサユニット1204に使い捨てのセンサを使用することで、土壌センサユニット1204のサイズ、重量、及びコストを下げるために全地球測位システム送信機が省略可能である。この場合、土壌センサユニット1204のセンサの位置は、個体識別番号、または識別コードを使用して判断される。例えば、土壌センサユニット1204の各センサには個体識別番号または識別コードが割り当てられる。この識別は、製造時にセンサに取り付けられる無線周波数識別タグを使用して、センサに記録される。センサが展開されると、投下時に識別が読み取られ、無人航空輸送手段1202の全地球測位システム座標に関連付けられる。
無人航空輸送手段1202の位置に基づいて、センサが投下される速度、センサが投下される高度、センサの位置が推測される。このように、センサの位置は、使い捨てのセンサに高価なコンポーネントを追加する必要なく、妥当な精度で推測され記録される。この結果、無人航空輸送手段1202又は他の無人航空輸送手段が土壌センサユニット1204からデータを収集する時、無人航空輸送手段1202は、センサから情報を無線で受信するのに十分な精度で土壌センサユニット1204のセンサの位置を識別する。
一方で、回収可能な土壌センサユニット1204は、他のコンポーネントを使用して位置情報を識別する。例えば、無人航空輸送手段1202が土壌センサユニット1204を展開させると、土壌センサユニット1204がオンになる。言うまでもなく、土壌センサユニット1204は、無人航空輸送手段1202による展開前、又は後を含む任意の時点でオンとなる。
土壌センサユニット1204は、各センサユニットの位置が識別できるように、位置情報及び識別情報を送信する。このような例示的実施例では、特定の実装態様によって、位置が二次元座標又は三次元座標となる。例えば、位置は緯度及び経度であり、高度も含む。回収可能な土壌センサユニット1204は、このような例示的実施例では全地球測位システム受信機を備える。
他の例示的実施例では、土壌センサユニット1204は送信機を備え、全地球測位システム受信機を採用しない。その代わりに、土壌センサユニット1204は、識別子を送信する無線周波数識別タグを含む。航空機が投下する土壌センサユニット1204の座標は、土壌センサユニット1204のおおよその位置を取得するために、識別子と関連付けられる。
この実施例において、土壌センサユニット1206はハウジング1212とピン1214を備える。土壌センサユニット1208は、ハウジング1216とピン1218を備える。土壌センサユニット1210は、ハウジング1220とピン1222を備える。ピンとハウジングは、土壌センサユニット1204が地面に達した時に、ピンが落下し、地面1224に入り込むように重みが付けられる。換言すれば、土壌センサユニット1204はボトムヘビーである。
この例示的実施例では、土壌センサユニット1204の分配は、特定の実装態様によって変わる。例えば、土壌センサユニット1204は、土壌センサユニット1204同士の距離が約1マイル、約10マイル、又はその他何らかの適切な距離となるように展開される。土壌センサユニット1204は、格子、螺旋、又は他の何らかの適切なパターン等の様々なパターンで投下される。
土壌センサユニット1204の展開において、土壌センサユニット1204同士の距離は、地面1224の地形によって変わる。例えば、高い丘陵等の変動する地形では、高い丘陵の一部において微気候が発生する。微気候とは、気候が周囲のエリアとは異なる局所的な大気ゾーンである。
実施例として、丘陵の片側が別の側よりも降雨量が多い場合がある。この場合、土壌センサユニット1204は、これらの微天候を考慮して互いに近くになるように展開される。別の例示的実施例では、平坦な地面が存在する場合、少数の土壌センサユニット1204が展開されるか、土壌センサユニット1204が間隔を大きくあけて展開されるか、又はその両方である。
他の例示的実施例では、土壌センサユニット1204は、地面1224の土壌の種類の基づいて展開される。例えば、柔らかい土壌のエリアには、粘土又は岩のエリアよりも多くの土壌センサユニット1204が所望される。さらに、特定の実装態様により、土壌センサユニット1204は、流れ、川、湖、道路、及び他の特徴が存在するエリアでは展開されない。
さらに別の例示的実施例では、土壌センサユニット1204同士の距離は、所望の情報の詳細度によって変わる。例えば、高い詳細度の情報が所望される場合、さらに多くの土壌センサユニット1204が展開されるか、土壌センサユニット1204が互いに近くなるように展開される、又はこれらが組み合わされる。
土壌センサユニット1204が展開された後で、土壌センサユニットは、森林エリア1200の土壌についての情報、及び森林エリア1200の他の条件についての情報を生成する。例えば、土壌センサユニット1204は、森林エリア1200の地面1224の土壌についての条件に加えて、気温、湿度、及び他の条件についての情報を生成する。
この例示的実施例では、土壌センサユニット1204が使い捨てである場合、土壌センサユニット1204は、選択された期間にこの情報を送信する。この実施例では、無人航空輸送手段1202、又は別の無人航空輸送手段は、森林エリア1200の上を飛行して、これらの選択された期間に土壌センサユニット1204によって生成される情報を収集する。一実施例として、土壌センサユニット1204は、あらかじめ選択された日時に送信するようにプログラミングされる。無人航空輸送手段1202、又は他の無人航空輸送手段は、同じスケジュールでプログラミングされ、これらのあらかじめ選択された日時に土壌センサユニット1204の上を飛行する。
土壌センサユニット1204から情報を送信する選択された時点は、これらの例示的実施例では、無人航空輸送手段1202の飛行パターンによって決まる。例えば、土壌センサユニット1204は各々、各センサ同士の距離、及び無人航空輸送手段1202が土壌センサユニット1204の土壌センサユニット間で飛行するのにかかる時間に基づいて送信を実施する。このような形で、土壌センサユニット1204から情報が送信される際に、送信時間とエネルギー消費が最小限に抑えられる。
土壌センサユニット1204が回収可能なセンサである場合、土壌センサユニット1204には他のコンポーネントが含まれる。例えば、土壌センサユニット1204には受信機が展開される。この場合、無人航空輸送手段1202は、センサを「目覚めさせる」ために信号を送信する。土壌センサユニット1204のセンサが無線で送信命令を受けると、センサは次に、土壌センサ測定のデータログを無人航空輸送手段1202に送信することによって応答する。
図示したように、無人航空輸送手段1202は、土壌センサユニット1204の重量と土壌センサユニット1204に含まれるユニットの数によって、様々なサイズとなる。例えば、土壌センサユニット1204の各センサユニットの重量が約100グラムである場合、土壌センサユニット1204の50個のセンサユニットの重量は約5キログラムである。このサイズの最大積載量では、無人航空輸送手段1202は小型から中型の無人航空輸送手段である。例えば、小型の無人航空輸送手段の長さは約4フィートであり、翼長は約10フィートである。他の実施例では、中型の無人航空輸送手段の長さは約35フィートであり、ロータ直径は約36フィートである。さらに別の例示的実施例では、中型の無人航空輸送手段の長さは約26フィートであり、翼長は約44フィートである。言うまでもなく、関連の機能性によって、小型及び中型の無人航空輸送手段には他の長さ、翼長、又はロータ直径の組み合わせが使用される。
これらの例示的実施例において示した無人航空輸送手段1202は固定翼の航空輸送手段であるが、無人航空輸送手段1202を実装するために回転翼機も使用可能である。言うまでもなく、無人航空輸送手段1202に加えて、一又は複数の他の任意の数の追加の無人航空輸送手段を使用して、森林エリア1200において土壌センサユニット1204を展開させることができる。
他の例示的実施例において、他の種類のアセット1016を使用して土壌センサユニット1204を展開させ、土壌センサユニット1204から情報を受け取ることができる。例えば、一回にさらに多くの数の土壌センサユニット1204を投下することが所望される場合、有人航空輸送手段が土壌センサユニット1204を展開させることができる。別の例示的実施例では、地上輸送手段が、地面1224の一又は複数の土壌センサユニット1204から情報を受け取ることができる。
無人航空輸送手段1202を使用して、土壌センサユニット1204を展開させれば、広いエリアの上で土壌センサユニット1204を展開させるコストが削減される。換言すれば、森林再生の位置における展開及びデータの収集を、土壌センサユニット1204によって、現在使用される方法よりもさらに速く、簡単に、そして低いコストで行うことができる。
ここで図13を参照する。図13は、例示的実施形態による土壌センサユニットの図である。土壌センサユニット1300は、図11にブロック図で示される土壌センサユニット1100の物理的な実装態様の一例である。さらに、土壌センサユニット1300は、図12の一又は複数の土壌センサユニット1204を実装するために使用される。さらに具体的には、土壌センサユニット1300は、使い捨て可能なセンサユニットの一例である。換言すれば、この例示的実施例において、土壌センサユニット1300は展開され、回収されない。
図示したように、土壌センサユニット1300はハウジング1302を有する。ハウジング1302は、土壌センサユニット1300のコンポーネントに関連付けられる構造体となる。具体的には、他のコンポーネントは、ハウシング1302の中に含まれることによって、ハウジング1302に接続されることによって、又はハウジング1302の一部として形成されることによって、土壌センサユニット1300に関連付けられる。ハウジング1302に使用される材料は、土壌センサユニット1300のコストの削減に基づいて選択される。さらに、ハウジング1302は、このような例示的実施例においては、生分解性材料で構成される。
土壌センサユニット1300は、ピン1304及びピン1306を含む。図示したように、ピン1304及びピン1306は金属ピンである。センサは、ピン1304又はピン1306に関連づけられる、又はピン1304又はピン1306の一部として形成される。この例示的実施例では、ピン1304及びピン1306は、水分検出プローブとして機能する。
この例示的実施例では、ハウジング1302及びハウジング1302に関連付けられる他のコンポーネントに対するピン1304及びピン1306の重量は、土壌センサユニット1300がボトムヘビーであるように選択される。換言すれば、土壌センサユニット1300が空中投下を通して展開された時に、土壌センサユニット1300はピン1304及びピン1306が地面に向いた状態で着地し地面に入り込み、ピン1304及びピン1306が地面の中に延びるように構成される。言うまでもなく、土壌センサユニット1300はまた、土壌センサユニット1300を地面の中へ植え込む無人地上輸送手段等の地上輸送手段を使用して展開される。
さらに、土壌センサユニット1300は、このハウジング1302の露出図において、ハウジング1302の内部に見られるプリント基板1312に接続されているアンテナ1310を備える。送信機1314、コントローラ1316、及び論理回路1318もまた、プリント基板1312に接続される。
送信機1314は、アンテナ1310を通して無線通信リンクを使用して情報を送信する。コントローラ1316はたとえば、マイクロコントローラである。コントローラ1316は、土壌についての情報の収集及び送信において土壌センサユニット1300の動作を制御する。論理回路1318は、ピン1304、ピン1306、又はピン1304及びピン1306の両方を使用して実行される水分センサからの信号を検出して、送信に適した形態で情報を生成する。このような例示的実施例では、ピン1304及びピン1306は金属で構成されており、水分は、ピン1304とピン1306との間の抵抗の測定値に基づいて判断される。さらに、論理回路1318はまた、送信前に情報を一時的に記憶する記憶装置、メモリ、又は他のデバイスも備える。
ある例示的実施例では、ピン1304及びピン1306はそれぞれ絶縁部1305及び絶縁部1307を有する。絶縁部1305及び絶縁部1307により、地面の表面下の所望の深さにおけるピン1304及びピン1306間の抵抗値を所望の精度で測定することが可能になる。例えば、絶縁部1305及び絶縁部1307により、ピン1304及びピン1306はそれぞれ露出部1309及び露出部1311を有する。絶縁部1305と絶縁部1307が存在することで、ピン1304及びピン1306の全長に沿って抵抗値を測定する代わりに、一か所の深さにおいてのみ抵抗値が測定される。この結果、ピン1304及びピン1306間の抵抗値の測定は、地面の表面下の所望の深さにおける局所的なものとなる。
言い換えれば、ピン1304及びピン1306の長さに沿ってピン1304及びピン1306間の抵抗値の他の測定からの干渉は、このような例示的実施例では、絶縁部1305及び絶縁部1307によって防止される。したがって、抵抗値の測定は、特定の深さに対して明確となり、ピン1304の絶縁部1305及びピン1306の絶縁部1307がない場合よりもより正確なものとなる。
加えて、ピン1304及びピン1306はそれぞれ露出部1309及び露出部1311を有する。露出部1309及び露出部1311により、土壌の下部の所望の深さにおけるピン1304及びピン1306間の抵抗値の測定が可能になる。この深さは、土壌の種類、又は他の適切なパラメータによって予め決定される。例えば、ピン1304及びピン1306間の抵抗値の測定は、このような例示的実施例では、ポイント1321のレベルにおいて行われる。この抵抗測定値を使用して、土壌の水分含有量が判断される。
この例示的実施例では、ピン1306内には温度センサ1323も存在する。温度センサ1323は、この例示的実施例では、熱電温度計である。温度センサ1323は、ピン1306の絶縁部1307によって絶縁されている。
温度センサ1323により、抵抗測定値を使用するのみのものと比べて、土壌の水分含有量の読取値がさらに正確なものとなる。例えば、太陽が土壌を加熱して土壌が温まると、土壌の抵抗値が変わる。この場合、ピン1304及びピン1306間の抵抗測定値が間違って「乾燥している」と読み取られる。温度センサ1323を使用することで、土壌センサユニット1300は、このような例示的実施例において温度変化を考慮して測定値を訂正することができる。言うまでもなく、特定の実装態様により、熱電対線以外の他の種類の温度センサを使用することができる。
このような例示的実施例では、ピン1304、ピン1306、及びピン1304とピン1306の両方を使用して実行される水分センサは、土壌の種類に基づいて構成される。例えば、水分センサは、以前の土壌調査ミッションからの土壌の種類についての情報を基に調整される。土壌の電気抵抗は、土壌の水分含有量、土壌の温度、及び土壌の種類の関数であるため、水分センサの調整により、土壌センサユニット1300が土壌の電気抵抗についてのさらに正確な情報を提供することができるようになる。
バッテリ1320は、プリント基板1312に接続される。バッテリ1320は、土壌センサユニット1300の異なるコンポーネントに電力を供給する。
この例示的実施例では、ピン1304及びピン1306は、長さ1322を有する。長さ1322は、特定の実装態様によって変わる。ある例示的実施例では、長さ1322は約10センチメートルである。例えば、土壌センサユニット1300が展開された時に地面から地中最大約10センチメートルのところまでの測定が実施される。
この特定の実施例においては、土壌センサユニット1300のハウジング1302は長さ1324、高さ1326、及び奥行き1328を有する。長さ1324は約5センチメートル、高さ1326は約5センチメートル、そして深さ1328は約5センチメートルである。言うまでもなく、ほかの例示的実施例においては、ハウジング1302の寸法又は形状は異なる。ある例示的実施例では、ハウジング1302は、角錐、立方体、又はこの図示した実施例のハウジング1302で示す直方体以外の何らかの他の適切な形状のうちの一つから選択される形状を有する。
当然ながら、図13の土壌センサユニット1300の図は、異なる土壌センサユニットを実行可能な方法を限定するものではない。例えば、他の例示的実施例では、土壌センサユニット1300は受信機も備える。加えて、土壌センサユニット1300はまた、バッテリ1320に加えて、又はその代わりに環境発電装置を備えるようにも実行される。
さらに別の例示的実施例では、ピン1304及びピン1306に加えて又は代えて、他の数のピンを使用することができる。例えば、特定の実装態様により、単一のピン、3つのピン、7つのピン、又はその他の何らかの数のピンを使用することができる。土壌センサユニット1300のために選択された特定のコンポーネントは、土壌センサユニット1300が使い捨てのセンサユニットである場合、コスト、生分解性、又はこれらのいくつかの組み合わせに基づいて選択されたものである。
したがって、土壌センサユニット1300は結果として、土壌の水分含有量についてさらに正確な情報を得ることができる。ピン1304、ピン1306、及び温度センサ1323を使用することで表面下の水分含有量が測定される。この結果、地面の表面下の土壌条件を測定する時に、表面の条件が急速に変化しても、土壌センサユニット1300の精度は影響を受けない。このような急速な表面の条件変化は、例えば、露、小雨、蒸発、及び他の表面の条件のうちの少なくとも一つである。
ここで図14を参照する。図14は、実施形態による土壌センサユニットを示している。土壌センサ1400は、図11のブロック図で示される土壌センサユニット1100の物理的実装態様の一例である。さらに、土壌センサユニット1400は、図12の土壌センサユニット1204のうちの一又は複数を実施するために使用することができる。具体的には、土壌センサユニット1400は、回収可能なセンサユニットの一例である。換言すれば、土壌センサユニット1400は、少なくとも後で取り戻す。例えば、土壌センサユニット1400は、樹木の植栽が行われるときに取り戻すことができる。
図示のように、土壌センサユニット1400はハウジング1402を有する。ハウジング1402は、土壌センサユニット1400内のコンポーネントに関連付けられる構造を提供する。ハウジング1402に使用される材料は、土壌センサユニット1400の耐久性に基づいて選択される。さらに、ハウジング1402は、金属、プラスチック、アルミニウム、ポリカーボネート、 ポリ塩化ビニル、及び他の適切な種類の材料のうちの少なくとも一つからなっていてよい。
土壌センサユニット1400は、ピン1404及びピン1406を含む。図示のように、ピン1404及びピン1406は金属のピンである。センサは、ピン1404又はピン1406の一部に関連付けることができるか、又はピン1404又はピン1406の一部として形成することができる。この例示的実施例では、ピン1404及び1406は、水分検出用プローブとして機能する。加えて、ピン1408は、ピン1404に関連付けられて、土壌に関する情報を生成することができる。
図示のように、ピン1404、ピン1406、及びピン1408は、絶縁部1403、絶縁部1405、及び絶縁部1407をそれぞれ有する。絶縁部1403、絶縁部1405、及び絶縁部1407は、地表から所望の深さにおいて、ピン1404、ピン1406、及び1408のうちのいずれか二つの間で行われる抵抗測定の精度を向上させることができる。
加えて、ピン1404、ピン1406、及びピン1408は、露出部分1409、露出部分1411、及び露出部分1413をそれぞれ有する。土壌センサユニット1400のピンの二つの露出部分間の抵抗を使用して、土壌の水分レベルを判断することができる。
このような実施例では、ピン1406には温度センサ1423も含まれうる。温度センサ1423は、熱電対線であり、土壌センサユニット1400の温度情報を供給する。
このような実施例では、センサは、ピン1404、ピン1406、及びピン1408のうちの少なくとも一つに関連付けられて、土壌センサユニット1400が展開されるとき、地面の土壌に関する土壌情報を生成する。例えば、センサには、水分センサ、温度センサ、pHセンサ、窒素及び栄養素含有量センサ、塩類含有量センサ、並びに他の適切な種類のセンサが含まれる。図示のように、ハウジング1402とハウジング1402に関連付けられるその他のコンポーネントとに対するピン1404及びピン1406の重量は、土壌センサユニット1400が空中投下に展開されるにあたってボトムヘビーであるように選択される。
この実施例では、アンテナ1410、ビーコン1412、及び太陽電池1414がハウジング1402の外表面1416上に見えている。太陽電池1414は、土壌センサユニット1400内のコンポーネントに電力を供給するために使用可能な環境発電装置の一例である。
ビーコン1412は、土壌センサユニット1400の回収に役立つ。ビーコン1412は、例えば、発光ダイオード、スピーカ、及び作業員の注意を喚起する他の適切な種類のデバイスのうちの少なくとも一つである。
図中、ハウジング1402の中に示すように、土壌センサユニット1400は任意の数の種々のコンポーネントをさらに含みうる。プリント基板1418は、ハウジング1402内部の任意の数の種々のコンポーネントのための構造となる。加えて、プリント基板1418は、土壌センサユニット1400内の種々のコンポーネント間の電気通信も行う。この例示的実施例では、マイクロコントローラ1420、論理回路1422、全地球測位システム受信器及びアンテナ1410、電力レギュレータ1424、バッテリ1426、環境発電回路1428、入出力インターフェース1430、並びに送受信機1432がプリント基板1418に接続されている。加えて、アンテナ1410、ビーコン1412、太陽電池1414、ピン1404、ピン1406、及びピン1408もプリント基板1418に接続される。
この例示的実施例では、環境発電回路1428は、太陽電池1414によって生成される電力を管理する。電力レギュレータ1424は、バッテリ1426内の電力貯蔵と、土壌センサユニット1400内の種々のコンポーネントへの電力分配とを制御する。さらに、この例示的実施例では、送受信機1432は、信号送信に加えて信号の受信も可能にする。これらの信号は、無人航空輸送手段、制御ステーション、別の土壌センサユニット、及び他の適切な種類のデバイスのうちの少なくとも一つと交換される。このように、土壌センサユニット1300とは異なり、土壌センサユニット1400は、土壌に関する情報の生成に使用されるリクエスト、データ、コマンド、及び他の情報も受け取ることができる。
図示される土壌センサユニット1400は、例示的な実施形態を実施できる方式に対する物理的又はアーキテクチャ的な制限を示唆するものではない。例えば、土壌センサユニット1400に三つのピンを示したが、それよりも少ない又は多いピンを使用してもよい。
また別の実施例では、ビーコン1412は省略可能である。この実装態様では、全地球測位システム受信機及びアンテナ1410によって生成される位置情報を、土壌センサユニット1400の位置確認及び回収に使用することができる。別の例示的実施例では太陽電池1414を利用しているが、別の実施例として、太陽電池1414に加えて又は代えて、他の種類の環境発電装置を使用することにより土壌センサユニット1400の運転寿命を向上させることができる。
この例示的実施例では、ピン1404、ピン1406、及びピン1408は長さ1434を有する。ハウジング1402は長さ1436、高さ1438、及び奥行き1440を有する。長さ1436は約5センチメートルであり、高さ1438は約5センチメートルであり、奥行き1440は約センチメートルである。言うまでもなく、ハウジング1402は、特定の実装態様によって他の寸法を有することができる。
さらに、所望のレベルの精度を、土壌センサユニット1400の設計を決定する際の一要因とすることができる。特に、土壌センサユニット1400が回収可能であるとき、周波数領域容量プローブのような周波数領域センサを抵抗センサの代わりに使用してもよい。この場合、周波数領域容量プローブの方が、耐久性の高い設計及び土壌条件に関する精度の高い情報を提供しうる。しかしながら、この種の設計は土壌センサユニット1400のコストを上昇させうる。
ここで図15を参照する。図15は、例示的実施形態による森林エリアを示している。この例示的実施例では、森林エリア1500は、図10の森林1002内の位置1006の別の例である。
図示のように、森林エリア1500は、樹木1502が存在するエリアである。この例示的実施例では、森林エリア1500内の地面1504は丘陵又は山地である。この例示的実施例では、無人航空輸送手段1506は、森林エリア1500に土壌センサユニット1508を展開することができる。土壌センサユニット1508は、土壌センサユニット1510、土壌センサユニット1512、土壌センサユニット1514、土壌センサユニット1516、土壌センサユニット1518、土壌センサユニット1520、及び土壌センサユニット1522を含む。
これらの土壌センサユニットは、様々な距離だけ離れた位置に展開される。これらの距離は、情報精度の所望のレベルにより判断される。例えば、このような実施例では、土壌センサユニット1510と土壌センサユニット1512は、所望のレベルの情報精度を達成するために、1マイル離れている。言うまでもなく、土壌センサユニット1510と土壌センサユニット1512とは、特定の実装態様に応じて、もっと離れていても、もっと近接していてもよい。例えば、このような実施例における土壌センサユニット1510と土壌センサユニット1512との間の距離は、1.5マイル、2マイル、5マイル、又は他の何らかの距離とすることができる。結果として、現在使用されているシステムより少ない土壌センサユニットを森林エリア1500に使用して、地面1504内の土壌条件に関する情報に所望のレベルの精度を達成することができる。
使用される土壌センサユニットの数が減ることにより、地面1504の土壌関連情報の生成コストが削減される。他の実施例では、森林エリア1500内にもっと多くの土壌センサユニット1508があることが望ましいとき、低コストの土壌センサユニット1508と、土壌センサユニット1508が生成するもっと高品質の情報とによって、現在使用されている方法論より低いコストで土壌条件に関する正確な情報が提供される。
このような実施例では、土壌センサユニット1508は、地面1504の土壌に関する情報を生成する。この情報は、地面1504の土壌の任意の数の条件に関する情報とすることができる。特に、情報には水分含有量が含まれてよい。
水分含有量測定値を使用して、土壌条件が森林エリア1500内の樹木1502の伐採作業に好ましいかどうかを判断することができる。特に、所望の大きさを有することに加えて、森林エリア1500内の地面1504の土壌は、森林エリア1500中に入り込む機械が所望の動作レベルで入り込むことができるように、所望の水分レベルを必要とする。換言すれば、地面1504内の土壌の水分含有量を使用して、樹木1502の伐採に使用される機械が動作するために、地面1504が所望の安定性を有するかどうかを判断することができる。
このような実施例では、無人航空輸送手段1506は送受信機1526も展開できる。送受信機1526を使用して、土壌センサユニット1508から情報を受け取り、その情報を別の位置へ中継又は送付することができる。この位置は、無人航空輸送手段1506、有人地上輸送手段、制御ステーション1534、又は他の適切な位置のうちの少なくとも一つでありうる。
この例示的実施例では、無人航空輸送手段1506は、土壌センサユニット1508の展開後に森林エリア1500上空を飛行して、送受信機1526により土壌センサユニット1508から地面1504の土壌に関する情報を取得することができる。情報には、土壌情報だけでなく、土壌センサユニット1508に関する情報が含まれてよい。特に、土壌センサユニット1508に関する情報には、土壌センサユニット1508の位置を含めることができる。
図示のように、無人航空輸送手段1506は、土壌センサユニット1508から情報を収集するために、地面1504上空の所望の高さを飛行することができる。この高さは、樹木の高さ、土壌センサユニット1508の位置、土壌センサユニット1508内の送信機の電力レベル、無人航空輸送手段1506の所定の飛行パターン、使用される無人航空輸送手段の種類、又は他の適切なパラメータにより判断される。
例えば、何らかの種類の無人航空輸送手段の場合、土壌センサユニット1508から情報を収集するために、無人航空輸送手段は地面1504の近くを飛行することがありうる。このような実施例では、無人航空輸送手段1506が地面1504の上空を飛行する高さは、土壌センサユニット1508内の送信機の電力及び無人航空輸送手段1506内の受信機の感受性により判断される。
一実施例として、土壌センサユニット1508がレンジを約2キロメートルとする送信機を有する場合、このような実施例では、無人航空輸送手段1506は2キロメートル未満の高さを飛行する。言うまでもなく、他のレンジを有する送信機を使用することができ、したがって無人航空輸送手段1506は、特定の実装態様に応じて種々の高さを飛行することができる。高度が上がると、無人航空輸送手段1506の飛行速度は上昇し、土壌センサユニット1508からの情報収集は、低い高度を飛行する時より迅速に行われる。
このような実施例では、土壌センサユニット1508内の全地球測位システム受信機を使用して位置が識別される。しかしながら、森林エリア1500内の地面1504では、樹木1502内の林冠により、土壌センサユニット1508内の全地球測位システム受信機への全地球測位システムの信号の到達が遮断されうる。
このような場合、土壌センサユニット1508の位置は、無人航空輸送手段1506から展開される時の、土壌センサユニット1508の軌道から識別される。例えば、土壌センサユニット1522の軌道1524を使用して、地面1504での土壌センサユニット1522の位置1528を識別することができる。土壌センサユニット1522の軌道1524は、土壌センサユニット1522が樹木1502の林冠の上方の軌道1524に沿って移動する間に全地球測位システム受信機を使用して送信される位置情報から識別される。
他の実施例では、土壌センサユニット1508の位置は、土壌センサユニット1508の展開時に無人航空輸送手段1506の全地球測位座標により判断される。この場合、土壌センサユニット1508展開時の無人航空輸送手段1506の位置は、土壌センサユニット1508から無線通信を受信する際の所望のレベルの精度を提供しうる。換言すれば、土壌センサユニット1508のうちの一つの送信機のレンジは、土壌条件に関する情報を収集するために所望のレベルの精度で土壌センサユニット1508の位置が判断されるようなレンジとすることができる。
位置及び土壌情報は、通信リンク1530を通して土壌センサユニット1508から送受信機1526へと送られる。次いで、送受信機1526はこの情報を、解析のために別の位置へ送信する。例えば、情報は、無線通信リンク1532を通して送受信機1526から無人航空輸送手段1506に送信される。別の実施例では、送受信機1526は、無線通信リンク1536を介して制御ステーション1534に情報を送信する。このような実施例では、情報は、メッシュネットワークの形態の他のセンサを介して制御ステーション1534に送信される。言うまでもなく、いくつかの実施例では、送受信機1526が使用されていないとき、土壌センサユニット1508は情報収集輸送手段に直接情報を送信することができる。
ここで図16を参照する。図16は、実施形態による土壌センサ航空展開ユニットを示している。図示のように、土壌センサユニット1600は、図11のブロック図に示される土壌センサユニット1100の物理的実装態様の一例である。さらに、土壌センサユニット1600を使用して、図15の土壌センサユニット1508に含まれる一又は複数を実施することができる。
図示のように、土壌センサユニット1600は、ダーツに類似した構成を有する。この例示的実施例では、土壌センサユニット1600はハウジング1602を備える。プローブ1604は、ハウジング1602に関連付けられて、ハウジング1602から延びている。
加えて、土壌センサユニット1600はフィン1606も含む。ハウジング1602の形状、フィン1606の構成、及びプローブ1604の構成は、土壌センサユニット1600の展開時にプローブ1604が地面に進入するように構成されている。さらに、土壌センサユニット1600は、既に確立された森林に展開されるように構成されており、林冠を貫通及び通り抜けるような形状を有している。
土壌センサユニット1600は、ハウジング1602内部に他のコンポーネントを含んでもよい。この例示的実施例では、これらのコンポーネントは、図13の土壌センサユニット1300及び図14の土壌センサユニット1400といった土壌センサユニットの他の実施例に示されるコンポーネントに類似していてよい。
図13〜16に示した土壌センサユニットの展開及び土壌センサユニットの実装態様は、いくつかの実装態様の例として意図されているに過ぎず、土壌センサユニットの展開又は構成方式を限定するものではない。例えば、土壌センサユニットは、立方体、角錐、又は他の適切な形状といった他の形状を有してもよい。加えて、同じ位置に異なる種類の土壌センサユニットを使用することができる。換言すれば、土壌センサユニットは種類を異にしてもよく、必ずしも同種である必要はない。
ここで図17を参照する。図17は、例示的な一実施形態による、森林の最近植栽されたエリアの補充に関する意思決定モデルを示している。図示の意思決定プロセス1700は、図10の森林マネージャ1014に実装されるプロセスの一例である。
この例示的実施例では、意思決定プロセス1700は、任意の数の種類の情報を使用して樹木の植栽を実行する。この情報は、図10のアセット1016により生成される情報1004以外にも情報を含む。
図示のように、情報1702は土壌情報1704、リソース情報1706、気象予報1708、及び他の適切な種類の情報が含まれる。森林監督官は、土壌方法1704、リソース情報1706、気象予報1708、及び他の適切な種類の情報を使用して、図10の樹木1001の植栽の計画を立てることができる。森林監督官は、自身の森林関連経験と、情報1702とを使用して、樹木1001の植栽に関する意思決定を行う。他の実施例では、土壌情報1704、リソース情報1706、気象予報1708、及び他の適切な種類の情報を、所望のレベルの知能を有するデバイスを使用することで、ミッション1710を生成するための意思決定プロセスの一部又は全部が自動化される。
この実施例では、土壌情報1704には、土壌水分条件、土壌温度条件、土壌伝導性、窒素含有量、pH、カルシウム含有量、塩類含有量、栄養素含有量、及び土壌条件に関する他の適切な種類の情報のうちの少なくとも一つが含まれる。リソース情報1706は、植栽機械、作業員、及び樹木の植栽に使用されうる他のリソースのうちの少なくとも一つの識別を含む。気象予報1708は、樹木の植栽が望まれるエリアの予報を含む。このような気象予報情報には、雨、気温、及び他の気象条件の予報が含まれうる。
ミッション1710は、情報1702を用いて意思決定プロセス1700により生成される。この例示的実施例では、ミッション1710は、植栽ミッションであり、樹木の植栽に望ましい時、種苗の種類、植栽密度、施肥戦略、及び他の適切な種類の情報のうちの少なくとも一つを含みうる。このようにして、意思決定プロセス1700は、現在使用されているもの以外を考慮する。現在、良好な意思決定を行うために土壌情報1704を取得することは、恐ろしく高くつく。したがって、現在の方法は、使用される種苗の種類の識別を支援しない。さらに、現在利用されている意思決定プロセスは、森林マネージャ1014のようなハードウェアに実装することができない。したがって、森林での樹木の植栽のために現在使用されている意思決定プロセスと比較して、意思決定プロセス1700は、生成ミッション1710に異なる種類の要因を大量に考慮する。
ここで図18を参照する。図18は、例示的な実施形態による、樹木伐採に関する意思決定のモデルを示している。図示のように、意思決定プロセス1800は、図10の森林マネージャ1014に実装可能なプロセスの一例である。この例示的実施例では、意思決定プロセス1800は、任意の数の種類の情報を使用して樹木伐採を実行する。このような情報は、図10のアセット1016によって生成される情報1004以外にも情報を含む。
この実施例では、情報1802は土壌情報1806を含む。土壌情報1806には、機械を動作させるエリア内の地面の安定性を示す任意の数の土壌条件が含まれうる。加えて、情報1802は、森林作業リソース1808も含みうる。森林作業リソース1808は、森林管理に使用される伐採機械、樹木運搬トラック、作業員、及び他のリソースの識別を含みうる。
図示のように、意思決定プロセス1800は、ミッション1810を生成するために情報1802を使用する。ミッション1810は、森林作業であり、伐採がいつ行われるかを示すことができる。さらに、いくつかの実施例では、森林作業ミッション1810は、制約が存在する場合にいずれの機械を使用できるか、又は作業がいつ行われるかも示すことができる。例えば、伐採に三ヶ月が与えられる場合、使用可能な伐採機械の種類は三ヶ月という期間中の様々な時点で識別される土壌条件に基づいて決定される。一実施例として、様々な機械が、土壌条件と、様々な種類の機械の使用に関して土壌条件が地面の安定性にどのように影響するかとに応じて、数ヶ月又は数週間といった様々な期間中に使用される。
ここで図19を参照する。図19は、例示的一実施形態による森林管理プロセスのフロー図である。図19に示すプロセスは、図2の森林管理環境200で実施することができる。特に、このプロセスは、図2の森林マネージャ202を使用して実施される。
プロセスは、一組の自律輸送手段から森林に関する情報を受け取ること(作業1900)により開始される。プロセスは、この情報を解析することにより、情報に基づく森林の状態に関する結果を生成する(作業1902)。次いでプロセスは、この結果を用いて一組の自律輸送手段の作業を調整し(作業1904)、その後終了する。
ここで図20を参照する。図20は、例示的一実施形態による、アセットから受け取られる情報の処理プロセスのフロー図である。図20に示すプロセスは、図2の森林マネージャ202で実施される。
プロセスは、アセットから情報を受け取ること(作業2000)により開始される。このような実施例では、アセットは様々な形態をとることができる。特に、アセットは、人間の介入なしで情報を収集するように動作できる一組の自律輸送手段とすることができる。具体的には、一組の自律輸送手段は、一つの群れ又は群れの組として動作することができる。
情報の解析により結果を得る(作業2002)。結果に基づいて森林の状態が識別され(作業2004)、その後プロセスは終了する。このような実施例では、結果は、森林の健康状態、森林インベントリー、安全性リスク、違法活動、及び他の状態の識別といった様々な形態をとることができる。
ここで図21を参照する。図21は、例示的一実施形態による、アセットの作業の調整プロセスのフロー図である。図21に示されたプロセスは、図2の森林マネージャ202で実施される。さらに、このプロセスは、図2に示す一組の自律輸送手段226といったアセット204を使用して実施することができる。
プロセスは、ミッションを識別すること(作業2100)により開始される。このミッションは、ユーザ入力、森林の状態、及び他の適切な情報のうちの少なくとも一つに基づいて識別される。例えば、ユーザ入力は、森林で実行される特定のミッションを選択することができる。他の実施例では、森林マネージャ202は、森林の状態に基づいてミッションを生成することができる。
プロセスは、識別されたミッションに関するタスクを識別する(作業2102)。これらのタスクは、ミッションに関するタスクの事前選択されたテンプレートから取得することができる。他の実施例では、タスクを策定できるレベルの知能を森林マネージャ202が有するとき、森林マネージャ202がタスクを生成してもよい。例えば、森林マネージャ202は人工知能プロセスを実施することができる。次に、プロセスは、タスクの実行に使用可能なアセットを識別する(作業2104)。このような実施例では、アセットは、森林マネージャが使用できる一組の自律輸送手段の一部又は全部でありうる。
プロセスは次いで、タスクを実行するための自律輸送手段を選択する(作業2106)。このような実施例では、各自律輸送手段が一つのタスクを割当てられるか、或いは、一組の自律輸送手段が一又は複数のタスクを割当てられて、群れとしてタスクを実行する。次いで、プロセスは、選択された自律輸送手段にタスクを送付し(作業2108)、その後終了する。
ここで図22を参照する。図22は、例示的一実施形態による位置管理プロセスのフロー図である。図22に示すプロセスは、森林エリアのような位置を管理するために使用される。この実施例では、森林エリアは、図10の森林管理環境1000内の森林1002に含まれる位置1006である。さらに、図22に示すプロセスは、図10の森林管理システム1003を使用して実施可能である。
プロセスは、一組の航空輸送手段から森林内の位置に土壌センサユニットを展開すること(作業2200)により開始される。この例示的実施例では、「一組の」アイテムは、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、一組の航空輸送手段は、一又は複数の輸送手段でありうる。この場合、一組の航空輸送手段のうちの一つには、無人航空輸送手段及び有人航空輸送手段のうちの一方を選択することができる。特定の実装態様によっては、無人及び有人航空輸送手段の両方が一組の航空輸送手段に含まれてもよい。
プロセスは、次いで、森林内の位置における任意の数の土壌条件に関する情報を、その位置にある土壌センサユニットを使用して生成する(作業2202)。プロセスは、次いでこの情報を、解析のために土壌センサユニット内の送信機から遠隔位置へ送信する(作業2204)。この情報の解析に基づいて、任意の数のミッションが識別され(作業2206)、その後プロセスは終了する。ミッションの識別は、単に必要なミッションの種類を識別することでもよい。他の実施例では、ミッションの識別には、ミッションを実行するためのタスク及びアセットの識別が含まれる。このような実施例では、任意の数のミッションには、植栽ミッション、伐採ミッション、土壌条件識別ミッション、火災状態警告ミッション、森林整備ミッション、及び森林インベントリーミッションが含まれうる。
次に図23を参照する。図23は、例示的一実施形態による、森林内のある位置における任意の数の土壌条件に関する情報を取得するプロセスのフロー図である。図23に示すプロセスは、図10の森林1002内の位置1006に関する情報1004を取得するために使用可能なプロセスの別の実施例である。
このプロセスは、一つの位置に土壌センサユニットを空中投下すること(作業2300)により開始される。プロセスは、次いで、土壌センサユニットが所望通りに動作しているかどうかを判断するために土壌センサユニットをテストする(作業2302)。このようなテストは、土壌センサユニットが動作しており、且つ所望の位置にあるかどうかを判断するために用いられる。例えば、土壌センサユニットが地面に入り込んでいない場合、生成される情報は所望の精度を有さないことがある。このような識別は、周囲の又は近くの他の土壌センサユニットが、正確に動作することが予想されるレンジ内の土壌条件に関する情報を生成しているかどうかを判断することにより行うことができる。
別の実施例では、テストにより、土壌センサユニットが適切に着地して地面に入り込んでおり、丸太、樹木、岩といった物体に当って跳ね返っていないか、又は着地しただけで地面に入りこんでいないということがないかを判断することができる。例えば、土壌センサユニットのテストには、方向センサから情報を取得して土壌センサユニットの方向を判断することを含まれてよい。この場合、垂直方向は土壌センサユニットが地面に入り込んでいることを示唆する。非垂直方向は、土壌センサユニットが地面に入り込むことなく地面に着地している可能性を示唆する。
別の実施例として、土壌センサユニット内の光度計から情報を取得することにより、土壌センサユニットが地面に入り込んでいるかどうかを判断してもよい。光が全く検出されない場合、土壌センサユニットが地面に入り込んでいることが示唆される。光度計によりいくらかの光が検出される場合には、土壌センサユニットは森林の林冠を通り抜けたものの地面には入り込んでいないことが示唆される。
プロセスは、次いで、所望通りに動作していることが識別された土壌センサユニットによる情報収集を開始する。(作業2304)。このような情報収集の開始は、無人航空輸送手段、送受信機、又は他の何らかの適切な種類のデバイスといったソースから送信される信号により行うことができる。
その後プロセスは、土壌センサユニットから周期的に情報を収集する(作業2306)。この周期的収集は、任意の数の異なる方法で実行することができる。例えば、土壌センサユニットを、選択された時間間隔の間周期的に情報を送信するように構成することができる。他の実施例では、情報は、情報を収集する土壌センサユニットに信号を送信することにより収集される。
その後、森林再生又は他の森林管理ミッションが実行され(作業2308)、その後プロセスは終了する。伐採作業は樹木を伐採することを含む。加えて、回収作業を実行し、エリア内の土壌センサユニット及びすべての送受信機を回収してもよい。これらの土壌センサユニット及び送受信機をその後他の位置への他の空中投下に使用して、そのような位置における樹木の伐採条件が整っているかどうかを判断することができる。
ここで図24を参照する。図24は、例示的な一実施形態による、ミッション生成のための意思決定プロセスのフロー図である。図24に示すプロセスは、図10の森林マネージャ1014で実施されたときに、図17の意思決定プロセス1700によって実行されうる作業の一実施例である。
プロセスは、ミッションを生成するための情報を受信すること(作業2400)によって開始される。この情報には、例えば、限定されないが、任意の数の土壌条件、伐採リソース、気象予報、及び他の適切な情報が含まれる。
種苗の植栽に土壌条件が十分に温暖であるかどうかに関する判断が行われる(作業2402)。作業2402での判断は、土壌センサユニットから受信した土壌情報を用いて行われる。
土壌条件が十分に温暖である場合、標準の種苗を用いるために、土壌に含まれる水分が十分であるかどうかに関する判断が行われる(作業2404)。土壌中の水分に関する情報は、土壌センサユニットから受信する土壌情報に含まれていてもよい。土壌条件が、標準の種苗を使用するために十分である場合、標準の種苗を用いる植栽ミッションが識別され(作業2406)、その後プロセスは終了する。
そうでない場合、選択される期間内に水分条件が改善すると予想されるかどうかに関する判断が行われる(作業2408)。2408の判断は、気象予報情報を使用して行うことができる。選択される期間は、使用可能なリソース、伐採要件、及び他の要因に基づいて選択することができる。選択される期間は、一週間、一ヶ月、又は他の何らかの適切な期間である。
土壌条件が改善すると予想される場合、プロセスは、土壌条件が改善するのを待ち(作業2410)つつ、上述の作業2400に戻る。このミッションは、その後の期間においてさらなる土壌情報を取得するために使用されうる。
選択された期間内に水分条件の改善が予想されない場合、樹木の植栽を次のシーズンまで待つことができるかどうかが判断される(作業2412)。種苗の植栽を次のシーズンまで待つことができる場合、プロセスは終了する。そうでない場合、所望の植栽密度及び水分条件に基づいて選択された種苗を用いる植栽ミッションが識別され(作業2414)、その後プロセスは終了する。選択される植栽密度は、枯損の増加を予想した植栽密度とすることができる。作業2414の植栽のために選択される種苗は、特定の実装態様に応じて、コンテナ種苗でも、他の何らかの種類の種苗でもよい。
作業2402に戻り、土壌条件が十分に温暖でない場合、プロセスは作業2410に戻り、森林インベントリーミッションを識別する。
次に図25を参照する。図25は、例示的一実施形態によるミッションの生成及び実行のための意思決定プロセスのフロー図である。図25に示すプロセスは、図10の森林マネージャ1014で実行されるとき、図17の意思決定プロセスにより実行される作業の一実施例である。さらに、この図に示すプロセスは、図10のミッション1030を実行するためにアセット1016によって使用されてもよい。
プロセスは、一組の航空輸送手段から一の位置にセンサユニットを展開すること(作業2500)により開始される。位置は、図10の森林1002内の位置1006とすることができる。この例示的実施例では、位置は、未植栽の林地である。一組の航空輸送手段により展開されるセンサユニットは、特定の実装態様に応じて、土壌センサユニット、又は他の種類のセンサユニットとすることができる。
次に、プロセスは、センサユニットから土壌条件に関する情報を収集する(作業2502)。センサユニットから受信した情報を解析する(作業2504)。このプロセスは次いで、植栽ミッション及び植栽ミッションの植栽パラメータを生成する(作業2506)。このような植栽パラメータは、植栽時間、使用される種苗の種類、樹木の間隔、必要な肥料の量、必要な肥料の種類、又は未植栽の林地内での樹木の植栽に関する他の適切な種類のパラメータとすることができる。
植栽ミッションを実行する(作業2508)。一定期間の後、森林内に植栽された樹木に関する情報がセンサユニットによって収集される(作業2510)。この情報には、森林内に植栽される種苗の植栽密度、種苗の成長速度、土壌条件、又は他の種類の情報が含まれる。センサユニットから受信した情報を解析する(作業2512)。
次に、森林内の一の位置に再植栽が必要であるかどうかに関する判断が行われる(作業2514)。再植栽は、森林の疎なエリア、種苗の成長が所望通りでないエリア、森林密度が所望通りでないエリア、又はこれらの組合せにおいて必要でありうる。
植栽が必要である場合、プロセスは、センサユニットから受信した情報の解析に基づいて再植栽ミッションを生成する(作業2516)。この再植栽ミッションには、最植栽の時間、使用される種苗の種類、再植栽の位置、必要な肥料の量、及び他のパラメータといったパラメータが含まれる。再植栽ミッションを実行する(作業2518)。次に、森林内の他の位置に再植栽が必要かどうかに関する判断が行われる(作業2520)。
森林の他の位置に再植栽が必要である場合、プロセスは上述の作業2516に戻る。そうでない場合、プロセスは終了する。作業2514において、再植栽が必要でない場合、プロセスは終了する。
このように、図示の実施形態による一組の無人航空輸送手段からのセンサユニットの展開により、任意の数の異なる種類のミッションを生成するための、森林に関する情報が提供される。これらのミッションの実行により、森林内のある位置における植栽、再植栽、森林インベントリーの実施、又は樹木伐採をさらに容易に且つ成功裏に実行することができる。さらに、森林内の植栽及び再植栽のための適切なミッションの生成において、気象条件、土壌条件、及び他の要因を考慮することができるため、コストが低下する。
次に図26を参照する。図26は、例示的一実施形態による、ミッションに含まれる森林作業を生成及び実行する際の意思決定プロセスのフロー図である。図26に示すプロセスは、図10の森林マネージャ1014で実施されるとき、図18の意思決定プロセス1800により実行される作業の一実施例である。さらに、この図に示すプロセスは、図10のミッション1030を実行するために、アセット1016によって使用されてもよい。
プロセスは、一組の無人航空輸送手段から一の位置にセンサユニットを展開すること(作業2600)により開始される。この位置は、図10の森林1002内の位置1006とすることができる。位置は、森林作業が実行される森林内の位置である。一組の無人輸送手段により展開されるセンサユニットは、特定の実装態様に応じて、土壌センサユニット、又は他の種類のセンサユニットとすることができる。一組の無人航空輸送手段は、低空飛行する無人航空輸送手段とすることができる。他の実施例では、一組の無人輸送手段は、無人地上輸送手段及び他の適切な種類の輸送手段を含んでもよい。
次に、プロセスは、センサユニットから森林内の樹木に関する情報を収集する(作業2602)。センサユニットから受信した情報を解析する(作業2604)。
プロセスは、次いで、ミッションの森林作業を森林内の一の位置で実行すべきかどうかを判断する(作業2606)。森林作業は、検査、コアサンプリング、測定、間伐、伐採、及び他の適切な種類の森林作業のうちの一つでよい。森林作業を実行すべきである場合、プロセスは、次いで、森林作業を実行するために機械及び人員が使用可能であるかどうかを判断する(作業2608)。機械及び人員が使用可能である場合、プロセスは、森林作業ミッションを生成する(作業2610)。森林作業ミッションには、アセット1016の各々が実行するタスクが含まれる。例えば、伐採の場合、森林作業ミッションにより、伐採機械及び森林人員により実行されるタスクが指定される。
次に、森林作業ミッションを実行する(作業2612)。次いで、森林内の他の位置において森林作業を実行する必要があるかどうかの判断が行われる(作業2614)。
森林の他の位置において森林作業の実行が必要である場合、プロセスは上述の作業2608に戻る。そうでない場合、プロセスは終了する。
作業2606において、森林作業を実行すべきでない場合、プロセスは終了する。作業2608において、森林作業を実行するための機械及び人員が使用可能でない場合も、プロセスは終了する。
このように、例示的実施形態は、遠隔センサ及び自律システムを利用することにより、広大な面積の土壌条件を低コストで測定する手段を提供する。特に、システムは、森林再生パラメータの大幅な最適化によるコストの削減及び種苗収穫高の改善を通して、森林再生活動の生産性を向上させることができる。このような最適化は、植栽前及び植栽時の土壌の水分及び温度データの精度を上げることにより実現される。自動化システムにより、このデータが、コンピュータプログラム及び解析者にとって適時に且つ経費効率的に使用可能となる。
例示的実施形態の使用により、意思決定を支援するために、土壌条件がリアルタイムで使用可能となる。森林再生作業のための植栽のタイミング、種苗種類の選択、及び植栽密度の選択を判断するために、情報を使用することができる。無人航空輸送手段及び他の種類の無人輸送手段により展開されるセンサユニットは、森林内の最初の植栽後の状態を監視することにより、初期の成長条件の不良又は高い種苗枯損率により森林内において補充が必要である位置を判断することができる。
例示的実施形態は、森林内における植栽及び再植栽による人工的な再生に関して説明されたが、森林内の樹木の自然な再生にも適用可能である。例えば、例示的実施形態を使用して、条件を監視して、根の吸枝発生、幹の発芽、天然種苗、又は森林の自然再生の他の適切な指標に関する情報を提供することができる。さらに、例示的実施形態は、森林内の植栽及び再植栽に使用されると、種苗、機械植栽、手作業による植栽、又は他の何らかの適切な種類の森林の人工再生を使用して植栽を支援しうる。
加えて、例示的実施形態は、森林管理作業に使用されるものとして説明されたが、森林管理システムは、任意の数の他の分野の管理に適用されてもよい。これらの分野には、精密農業、水分研究、並びに、人間活動、露天掘りのような大規模建設、及び他の適切な活動に起因する土壌の塩濃度の監視が含まれうる。
図示した異なる実施形態でのフロー図及びブロック図は、実例となる実施形態で実装可能な装置及び方法の構造、機能、及び作業を示している。これに関し、フロー図又はブロック図の各ブロックは、1つの工程又はステップの1つのモジュール、セグメント、機能及び/又は部分を表わすことができる。例えば、ブロックの一又は複数は、ハードウェア内のプログラムコードとして、又はプログラムコードとハードウェアの組合せとして実施可能である。ハードウェアにおいて実施されるとき、ハードウェアは、例えば、フロー図又はブロック図の一又は複数の工程を実施するように製造又は構成された集積回路の形態をとることができる。
例示的な一実施形態の幾つかの代替的な実装態様では、ブロックに記載された1つ又は複数の機能は、図中に記載の順序を逸脱して現れることがある。例えば、場合によっては、連続して示されている二つのブロックがほぼ同時に実行されること、又は時には含まれる機能によってはブロックが逆順に実施されることもありうる。また、フロー図又はブロック図に示されているブロックに加えて他のブロックが追加されてもよい。
図27を参照すると、例示の一実施形態に係るデータ処理システムのブロック図が示されている。データ処理システム2700は、図2のコンピュータシステム210、図6のコントローラ610、図8の識別器810、及び森林管理環境200内部の他の適切なデバイスを実施するために使用される。
この例示的実施例では、データ処理システム2700は通信フレームワーク2702を含み、これによりプロセッサユニット2704、メモリ2706、固定記憶域2708、通信ユニット2710、入出力(I/O)ユニット2712、及びディスプレイ2714の間の通信が行われる。この実施例では、通信フレームワークは、バスシステムの形態をとることができる。
プロセッサユニット2704は、メモリ2706に読み込まれうるソフトウェアに対する命令を実行するように働く。プロセッサユニット2704は、識別の実行形態に応じて、任意の数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、又は他の形式のプロセッサであってもよい。
メモリ2706及び固定記憶域2708は、記憶装置2716の例である。記憶装置は、例えば、限定しないが、データ、機能的な形態のプログラムコード、及び/又は他の適切な情報などの情報を、一時的に及び/又は永続的に保存することができる任意の個数のハードウェアである。記憶装置2716は、このような例示的実施例ではコンピュータ可読記憶装置と呼ばれることもある。このような例示的実施例では、メモリ2706は例えば、ランダムアクセスメモリ又は他の何らかの適切な揮発性又は不揮発性の記憶装置であってもよい。固定記憶域2708は具体的な実装に応じて様々な形態をとりうる。
例えば、固定記憶域2708は、一又は複数のコンポーネント又はデバイスを含みうる。例えば、固定記憶域2708は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え型光ディスク、書換え可能磁気テープ、又はそれらの何らかの組み合わせである。固定記憶域2708によって使用される媒体は着脱式であってもよい。例えば、着脱式ハードドライブは固定記憶域2708に使用することができる。
通信ユニット2710はこれらの例では、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を提供する。このような例示的実施例では、通信ユニット2710はネットワークインターフェースカードである。
入出力ユニット2712は、データ処理システム2700に接続される他の装置とのデータの入出力を可能にする。例えば、入出力ユニット2712は、キーボード、マウス、及び/又は他のなんらかの好適な入力デバイスを介してユーザ入力への接続を提供することができる。さらに、入出力ユニット2712は出力をプリンタに送ることができる。ディスプレイ2714はユーザに情報を表示するメカニズムを提供する。
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び/又はプログラムに対する命令は、通信フレームワーク2702を介してプロセッサユニット2704と通信する記憶装置2716内に置かれる。種々の実施形態のプロセスは、メモリ(例えば、メモリ2706)に位置付けされる、コンピュータで実行される命令を使用して、プロセッサユニット2704によって実行される。
これらの命令は、プログラムコード、コンピュータで使用可能なプログラムコード、又はコンピュータで読取可能なプログラムコードと呼ばれ、プロセッサ装置2704内のプロセッサによって読取及び実行することができる。異なる実施形態のプログラムコードは、メモリ2706又は固定記憶装置2708など、異なる物理的な又はコンピュータで読取可能な記憶媒体上に具現化しうる。
プログラムコード2718は、選択的に着脱可能でコンピュータで読取可能な媒体2720上に機能的な形態で配置され、プロセッサ装置2704での実行用のデータ処理システム2700に読込み又は転送することができる。プログラムコード2718及びコンピュータ可読媒体2720は、このような例示的実施例ではコンピュータプログラム製品2722を形成する。1つの実施例では、コンピュータ可読媒体2720は、コンピュータ可読記憶媒体2724又はコンピュータ可読信号媒体2726であってもよい。
このような例示的実施例では、コンピュータ可読記憶媒体2724は、プログラムコード2718を伝搬又は送信する媒体よりはむしろプログラムコード2718を記憶するために使用される物理的な又は有形の記憶装置である。
代替的には、プログラムコード2718は、コンピュータ可読信号媒体2726を使用してデータ処理システム2700に転送することができる。コンピュータ可読信号媒体2726は、例えば、プログラムコード2718を含む伝播データ信号である。例えば、コンピュータ可読信号媒体2726は、電磁信号、光信号、及び/又は他の任意の適切な形式の信号である。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、有線、及び/又は他の任意の適切な形式の通信リンクなどの通信リンクによって伝送される。
データ処理システム2700に例示されている種々のコンポーネントは、アーキテクチャ的に制限するものではなく、種々の実施形態が実行可能である。各種例示的な実施形態は、データ処理システム2700の例示コンポーネントに加えた及び/又は代えたコンポーネントを含む、データ処理システム内に実装できる。図27に示した他のコンポーネントは、図示の実施例のものと異なってよい。様々な実施形態を、プログラムコード2718を実行できる任意のハードウェアデバイスまたはシステムを使用して実装できる。
このように、例示的実施形態により、森林を管理するための方法及び装置が提供される。本発明の実施例による森林管理システムは、現在使用されている、作業員が森林に関する情報を収集するシステムより効率的に、自律輸送手段から森林に関する情報を集め、この情報を解析することができる。
さらに、例示的実施形態は、森林の現在の状態と、ユーザ入力とに基づいて、ミッションを生成する。このようなミッションは、一又は複数の自律輸送手段に送られる。このようなミッションには、情報収集、又は森林において実施される状態変更が含まれる。情報収集は、森林を管理するうえで種々の目的のために実行される。このような目的には、森林の健康を維持すること、森林内のインベントリーを識別すること、森林内の安全性のリスクを識別すること、森林内の違法活動を識別すること、及び他の目的が含まれる。森林内の状態を変化させようという努力には、消火、有害生物の制御、伐採、及び他の適切な状態変更が含まれる。
自律輸送手段を使用し、一組となってタスクを実行するうえで自律輸送手段を互いに協働させることができることで、実施例により、森林に関して、情報を収集するため、変化に影響をおよぼすため、又はこれらの組合せのために、効率のよい機構が提供される。
さらに、例示的実施形態における自律輸送手段及びセンサシステムの使用により、現在可能であるよりも正確な結果を得るために、十分な数の位置から所望のレベルの情報サンプリングを行うことができる。また、例示的実施形態により、現在可能であるよりも遅滞なく且つ正確に、結果に対応することが可能となる。
さらに、例示的実施形態により、森林に関する情報を生成するために人員が行う観察の解釈から生じる問題を回避することができる。例示的実施形態の無人輸送手段及びセンサシステムの少なくとも一つを使用することにより、森林内で人員が情報を生成する方法と比較して主観性の低い方式で、情報が生成される。
さらに、本発明は、下記の条項16〜20による実施形態を含む。
条項16 位置(1006)を管理する方法であって、
一組の航空輸送手段から森林(1002)内の位置(1006)に土壌センサユニット(1028)を展開することと、
位置(1006)内の土壌センサユニット(1028)を使用して、森林(1002)内の位置(1006)における任意の数の土壌条件(1017)に関する情報(1004)を生成することと、
土壌センサユニット(1028)から遠隔位置(1006)へ、解析のために情報(1004)を送信することと
を含む方法。
条項17 さらに、
任意の数の土壌条件(1017)に関する情報(1004)を使用して、伐採ミッション(1034)、植栽ミッション(1035)、土壌条件識別ミッション、火災状態警告ミッション、森林(1002)整備ミッション、及び森林(1002)インベントリーミッションから選択される少なくとも一つである任意の数のミッション(1030)を識別すること
を含む、条項16に記載の方法。
条項18 送信するステップが、
土壌センサユニット(1028)から無人航空輸送手段、有人地上輸送手段、及び制御ステーションのうちの少なくとも一つに情報(1004)を送信すること
を含む、条項16に記載の方法。
条項19 送信するステップが、
土壌センサユニット(1028)から送受信機(1526)へ情報(1004)を送信することと、
送受信機から、無人航空輸送手段、有人地上輸送手段、及び制御ステーションのうちの少なくとも一つへ情報(1004)を送信することと
を含む、条項18に記載の方法。
条項20 任意の数の土壌条件(1017)が、水分、温度、伝導性、窒素含有量、pH、カルシウム含有量、塩類含有量、及び栄養素含有量のうちの少なくとも一つを含む、条項16に記載の方法。
種々の実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提供されているものであり、網羅的な説明であること、又は開示された形態に実施形態を限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。
さらに、異なる実施形態は、他の実施形態とは異なる利点を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示内容と、考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために選択及び記述されている。