JP2018527669A

JP2018527669A - 無人航空機の地形追従飛行のための方法、装置および無人航空機

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Abstract

本発明の実施形態は、無人航空機の地形追従飛行のための方法、装置および無人航空機に関する。前記方法は、無人航空機と地面との間の垂直距離を取得することと、無人航空機と地面との間の斜距離を取得することと、前記垂直距離と斜距離との間の夾角を取得することと、前記夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整することと、を含む。本発明の実施形態を適用した無人航空機によれば、地面との異なる斜距離ごとに、無人航空機が異なる飛行動作をするように制御することができ、これにより、無人航空機は山地、丘陵、段々畑、平原、高い茎の植物等の様々な環境において地形追従飛行を実現することができ、無人航空機の作業効率及び無人航空機の環境への適応能力を向上させるとともに、無人航空機の信頼性及び安全性を高める。

Description

本発明は無人航空機の技術分野に関し、特に、無人航空機の地形追従飛行のための方法、無人航空機の地形追従飛行のための装置および無人航空機に関する。

無人操縦航空機は単に無人航空機といい、空中撮影又は偵察等のタスクに対応できる。農業植物保護面において、無人航空機は他の農業用航空機に比べ優位が顕著であり、近年来広く応用されている。しかし、実際の応用において、無人航空機は切迫した問題がある。

農薬散布を例として、散布効果は無人航空機と植物間の距離によって決められ、無人航空機は、植物からの距離が高すぎれば、噴霧後の薬物を植物の表面に均一に散布することが困難であり、無人航空機は植物からの距離が低すぎれば、無人航空機の作業効率を損なう。安全性の観点から、無人航空機と植物との距離が低すぎると、飛行安全係数も低くなる。このため、無人航空機による農薬散布効果及び無人航空機の作業効率を向上させ、無人航空機の飛行安全性を高めるために、無人航空機は作業中に植物と一定の距離を保たなければならない。

本発明の実施形態は上記問題に鑑みてなされたものであり、上記問題又はその少なくとも一部を解決する無人航空機の地形追従飛行のための方法及び対応する無人航空機の地形追従飛行のための装置並びに無人航空機を提供する。

上記問題を解決するために、本発明の実施形態において、無人航空機の地形追従飛行のための方法であって、
無人航空機と地面との間の垂直距離を取得することと、
無人航空機と地面との間の斜距離を取得することと、
前記垂直距離と斜距離との間の夾角を取得することと、
前記夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整することと、を含む方法が開示されている。

前記夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
前記夾角及び前記垂直距離を用いて１つ又は複数の判定データを算出することと、
前記１つ又は複数の判定データにより１つ又は複数の判定データ範囲を構成することと、
前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整することと、を含んでもよい。

前記判定データ範囲は第１の判定データ範囲を含み、前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
前記斜距離が第１の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを調整することを含んでもよい。

前記判定データ範囲は第２の判定データ範囲を含み、前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
第１の指定時間内に前記斜距離が常に第２の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を落とすとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを上げることと、
前記第１の指定時間よりも小さい第２の指定時間内に前記斜距離が第２の判定データ範囲にあった後、第２の判定データ範囲内のものから第１の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを調整することと、を含んでもよい。

前記判定データ範囲は第３の判定データ範囲を含み、前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
前記斜距離が第３の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機を空中停止させるとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを上げることと、
前記斜距離が第３の判定データ範囲内のものから第２の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を回復させるとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを制御することと、を含んでもよい。

前記判定データ範囲は第４の判定データ範囲を含み、前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
第３の指定時間内に前記斜距離が常に第４の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を落とすとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを下げることと、
前記第３の指定時間よりも小さい第４の指定時間内に前記斜距離が第４の判定データ範囲にあった後、第４の判定データ範囲内のものから第１の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを調整することと、を含んでもよい。

前記判定データ範囲は第５の判定データ範囲を含み、前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
前記斜距離が第５の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機を空中停止させるか、前記無人航空機を引き返させること、を含んでもよい。

本発明の実施形態において、無人航空機の地形追従飛行のための装置であって、
無人航空機と地面との間の垂直距離を取得するように構成される垂直距離取得モジュールと、
無人航空機と地面との間の斜距離を取得するように構成される斜距離取得モジュールと、
前記垂直距離と斜距離との間の夾角を取得するように構成される夾角取得モジュールと、
前記夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するように構成される飛行状態調整モジュールと、を備える装置がさらに開示されている。

前記飛行状態調整モジュールは、
前記夾角及び前記垂直距離を用いて１つ又は複数の判定データを算出するように構成される判定データ算出サブモジュールと、
前記１つ又は複数の判定データにより１つ又は複数の判定データ範囲を構成するように構成される判定データ範囲構成サブモジュールと、
前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するように構成される飛行状態調整サブモジュールと、を含んでもよい。

前記判定データ範囲は第１の判定データ範囲を含み、前記飛行状態調整サブモジュールは、
前記斜距離が第１の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを制御するように構成される第１の飛行状態調整ユニット、を含んでもよい。

前記判定データ範囲は第２の判定データ範囲を含み、前記飛行状態調整サブモジュールは、
第１の指定時間内に前記斜距離が常に第２の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を落とすとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを上げるように構成される第２の飛行状態調整ユニットと、
前記第１の指定時間よりも小さい第２の指定時間内に前記斜距離が第２の判定データ範囲にあった後、第２の判定データ範囲内のものから第１の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを保つように構成される第３の飛行状態調整ユニットと、を含んでもよい。

前記判定データ範囲は第３の判定データ範囲を含み、前記飛行状態調整サブモジュールは、
前記斜距離が第３の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機を空中停止させるとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを上げるように構成される第４の飛行状態調整ユニットと、
前記斜距離が第３の判定データ範囲内のものから第２の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を回復させるとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを制御するように構成される第５の飛行状態調整ユニットと、を含んでもよい。

前記判定データ範囲は第４の判定データ範囲を含み、前記飛行状態調整サブモジュールは、
第３の指定時間内に前記斜距離が常に第４の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を落とすとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを下げるように構成される第６の飛行状態調整ユニットと、
前記第３の指定時間よりも小さい第４の指定時間内に前記斜距離が第４の判定データ範囲にあった後、第４の判定データ範囲内のものから第１の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを調整するように構成される第７の飛行状態調整ユニットと、を含んでもよい。

前記判定データ範囲は第５の判定データ範囲を含み、前記飛行状態調整サブモジュールは、
前記斜距離が第５の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機を空中停止させるか、前記無人航空機を引き返させるように構成される第８の飛行状態調整ユニット、を含んでもよい。

本発明の実施形態において、無人航空機と地面との間の垂直距離を測定するように構成される少なくとも１つの鉛直下向きの垂直距離センサーと、無人航空機と地面との間の斜距離を測定するように構成される少なくとも１つの斜め下向きの斜距離センサーと、上記無人航空機の地形追従飛行のための装置と、を備える無人航空機がさらに開示されている。

本発明の実施形態は以下の利点を有する。

本発明の実施形態によると、無人航空機の地形追従飛行中に、無人航空機と地面との垂直距離及び斜距離を取得し、そして垂直距離、斜距離、及び垂直距離と斜距離との間の夾角に基づいて、無人航空機の地形追従飛行の状態を調整する。本発明の実施形態を適用した無人航空機によれば、地面との異なる斜距離ごとに、無人航空機が異なる飛行動作をするように制御することができ、これにより、無人航空機は山地、丘陵、段々畑、平原、高い茎の植物等の様々な環境において地形追従飛行を実現することができ、無人航空機の作業効率及び無人航空機の環境への適応能力を向上させるとともに、無人航空機の信頼性及び安全性を高める。本発明の実施形態は、植物保護無人航空機のような、地面と一定の高さを保つ必要があり、且つ様々な環境下での作業に適応することが求められる無人航空機に特に適用される。

本発明に係る無人航空機の地形追従飛行のための方法の第１実施形態のステップを示すフローチャートである。本発明に係る無人航空機の地形追従飛行を示す図である。本発明に係る無人航空機の地形追従飛行のための方法の第２実施形態のステップを示すフローチャートである。本発明に係る無人航空機の地形追従飛行の場面２を示す図である。本発明に係る無人航空機の地形追従飛行の場面３を示す図である。本発明に係る無人航空機の地形追従飛行の場面４を示す図である。本発明に係る無人航空機の地形追従飛行の場面５を示す図である。本発明に係る無人航空機の地形追従飛行のための装置の実施形態の構成を示すブロック図である。

本発明の上記目的、特徴及び利点をより明瞭かつ理解しやすくするために、以下、図面及び具体的な実施形態を結合して本発明をさらに詳しく説明する。

本発明の実施形態の無人航空機は、自律的な地形追従飛行を実現することで、作業時の無人航空機の作業効率、効果を向上させ、作業安全係数を高めることができる。いわゆる地形追従飛行とは、簡単にいえば、無人航空機の飛行作業高さが地面の起伏変動に追従して変化し、無人航空機が地面との高さを常に一定に保つことを意味する。

植物保護用無人航空機を例として、従来の植物保護用無人航空機の作業方法は、今もってＧＰＳ（Gloｂａl Positioning System、全地球測位システム）によって一定の高さで飛行するか、手動で一定の高さで飛行する方法、或いは、単一の鉛直下向きセンサー、例えばレーザーセンサー、ソナーセンサー、ミリレーダー等を用いて、シンプルな地形追従飛行を実現する方法に集中している。しかし、これらの方法は、比較的平坦な場所のみに適応するが、丘陵地帯、山地、段々畑、又は背の高い茎植物等の環境にはあまり適応しておらず、もちろん、丘陵地帯、山地、段々畑、又は高い茎の植物等の地形を組み合わせた複雑環境にも適応していない。

具体的には、ＧＰＳによって一定の高さで飛行する場合、一定の海拔高さでの飛行作業のみが可能であり、無人航空機が地面の起伏に追従して作業することができないため、作業効果が不良である。また、手動で飛行する場合、視距離の影響により作業効率が低く、且つ大規模の普及や応用が困難である。さらに、単一のセンサーを用いた一定の高さでの地形追従飛行方法では、シンプルな地形追従飛行のみに適応でき、地面地形の変化状況を予め判定することができないため、適応性が劣っている。

上記問題に対して、本発明の実施形態において無人航空機の地形追従飛行のための方法及び装置が開示され、無人航空機の地形追従飛行の作業効果が不良であり、作業効率が低く、適応性が劣る等の問題を解決することができ、無人航空機を山地、丘陵、段々畑、平原、高い茎の植物等の環境下での地形追従飛行に自発的に適応させ、無人航空機の作業効果、作業効率及び適応性を向上させ、無人航空機の安全性を高める。

なお、本発明の実施形態は、無人航空機を除いた他の飛行装置に適用されることができる。以下、本発明の実施形態を詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１には、本発明に係る無人航空機の地形追従飛行のための方法第１実施形態のステップのフローチャートが示され、具体的には、以下のステップを含むことができる。

ステップ１０１：無人航空機と地面との間の垂直距離を取得する。

ステップ１０２：無人航空機と地面との間の斜距離を取得する。

ステップ１０３：前記垂直距離と斜距離との間の夾角を取得する。

本発明の実施形態の無人航空機には、距離センサーが装着されることができ、距離センサーに基づいて、無人航空機と地面との間の距離を測定することができる。具体的には、距離センサーにより無人航空機と地面との垂直距離、及び、無人航空機と地面との斜距離を取得することができる。

本願の一実施形態において、前記無人航空機には、少なくとも１つの鉛直下向きの垂直距離センサー、及び、少なくとも１つの斜め下向きの斜距離センサーが装着されることができる。

前記垂直距離センサーは無人航空機と地面との間の垂直距離を取得するものであり、前記斜距離センサーは無人航空機と地面との間の斜距離を取得するものである。

無人航空機において、鉛直下向きの距離センサー（垂直距離センサー）は通常１つ装着すればよく、もちろん、複数装着してもよい。一方、斜め下向きの距離センサー（斜距離センサー）は通常複数装着するが、もちろん、１つ装着してもよい。

なお、斜距離センサーは無人航空機の進行方向における斜距離を取得するだけで、無人航空機が様々な環境下での地形追従飛行に適応できるように、無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するに十分であり、つまり、無人航空機の進行方向における斜距離センサーでの斜距離を取得すればよい。しかし、実際の応用において、斜距離センサーは、無人航空機の進行方向を除いた他の方位における斜距離を取得することもでき、これをも無人航空機の地形追従飛行の状態の調整に用いる。本発明の実施形態はこれについて限定する必要がない。

無人航空機のヘッドを基準に、無人航空機のヘッドの前後左右の４つの方向にそれぞれ斜距離センサーが装着されているとする。斜距離の取得方式は以下の２種類に分けられる。

１つの実現方式は、斜距離センサーを１つのみ動作させることである。具体的には、無人航空機の地形追従飛行中に、無人航空機がヘッド方向に向かって進行すれば、無人航空機のヘッド前方の斜距離センサーでの斜距離を取得する必要があり、この場合、他の斜距離センサーを動作させなくてもよい。無人航空機の進行方向が変化し、例えば、ヘッド左側に向かって進行するように変化していれば、無人航空機のヘッド左側の斜距離センサーでの斜距離を取得する必要があり、この場合、同様に他の斜距離センサーを動作させなくてもよい。

もう１つの実現方式は、複数の斜距離センサーを同時に動作させることである。具体的には、無人航空機の地形追従飛行中に、複数の斜距離センサーでの斜距離を取得する。無人航空機の進行方向が変わっても、依然として複数の斜距離センサーでの斜距離を取得する。

もちろん、上述のように無人航空機ヘッドの前後左右の４つの方向に斜距離センサーが装着されることは、一例に過ぎず、本願実施形態を実施する際に、さらに他の方向に斜距離センサーが装着されることができ、例えば、無人航空機のヘッドの左前方、右前方、左後方、右後方等の方向に斜距離センサーが装着されることができ、本発明の実施形態はこれについて限定していない。このため、実際において、斜距離センサーが４つよりも少なく装着されてもよいし、４つよりも多く装着されてもよく、実際のニーズに応じて設置すればよく、本発明の実施形態はこれについて限定していない。

垂直距離と斜距離との間の夾角とは、距離センサーが装着される夾角、即ち、垂直距離センサーと斜距離センサーとが装着される夾角を指すことができる。無人航空機における距離センサーの位置が固定されることができるため、距離センサー間の夾角を予め保存することができ、必要に応じて抽出すればよい。もちろん、垂直距離と斜距離との間の夾角は、リアルタイム検出によって取得されることもでき、本発明の実施形態はこれについて限定していない。

具体的には、距離センサーａは無人航空機の地形追従飛行のためのセンサーであり、無人航空機の地形追従飛行の高さを測定し、無人航空機のフライトコントローラは、距離センサーａでの垂直高さを取得し、即ち、無人航空機の地面からの高さを取得することで、無人航空機が地面に対して予め設定された高さを保つように制御する。距離センサーｂは無人航空機の地形予測判断のためのセンサーであり、無人航空機が地面に対して斜めになる距離を測定する。

なお、本発明の実施形態における距離センサーは、一部の特定したセンサーのみに限定されないとともに、距離の取得方式も限定されておらず、無人航空機と地面との距離を取得できる機器、アセンブリ又は方法等であれば、すべて本発明の実施形態の保護範囲に含まれるべきである。

ステップ１０４：前記夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整する。

本発明の実施形態では、夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、無人航空機の地形追従飛行の状態を包括的に調整し、従来のように無人航空機が一定の海抜高さでしか飛行できない方式に比べ、本発明の実施形態による無人航空機は、様々な環境下での地形追従飛行を完成することができ、無人航空機の作業効率及び信頼性を高める。

本発明の実施形態では、無人航空機の地形追従飛行中に、無人航空機と地面との垂直距離及び斜距離を取得し、そして垂直距離、斜距離、及び垂直距離と斜距離との間の夾角に基づいて、無人航空機の地形追従飛行の状態を調整し、本発明の実施形態を適用した無人航空機によれば、地面との異なる斜距離ごとに、無人航空機が異なる飛行動作をするように制御することができ、これにより、無人航空機は山地、丘陵、段々畑、平原、高い茎の植物等の様々な環境において地形追従飛行を実現することができ、無人航空機の作業効率及び無人航空機の環境への適応能力を向上させるとともに、無人航空機の信頼性及び安全性を高める。本発明の実施形態は、植物保護用無人航空機のような、地面と一定の高さを保つ必要があり、且つ様々な環境下での作業に適応することが求められる無人航空機に特に適用される。

図３には、本発明に係る無人航空機の地形追従飛行のための方法第２実施形態のステップのフローチャートが示され、具体的には、以下のステップを含むことができる。

ステップ２０１：無人航空機と地面との間の垂直距離を取得する。

ステップ２０２：無人航空機と地面との間の斜距離を取得する。

ステップ２０３：前記垂直距離と斜距離との間の夾角を取得する。

方法の第２実施形態におけるステップ２０１乃至ステップ２０３の具体的な実施方式は、上述した方法第１実施形態の具体的な実施方式とほぼ一致しているので、本実施形態では、ステップ２０１乃至ステップ２０３について詳く記述していない部分は、上記第１実施形態における関連説明を参照することができ、ここではその詳細を省略する。

具体的な実現において、無人航空機が地形追従飛行を実現するとは、地面が高くなる場合、無人航空機が地面に追従して登り、地面が低くなる場合、無人航空機が地面に追従して下り、即ち、無人航空機と地面との間の高さを一定に保つと同時に、無人航空機の飛行速度が一定であってもよいし、一定でなくてもよく、一定の数値は利用者が調節することができることを意味する。本発明の実施形態は、無人航空機の水平飛行速度について限定しておらず、実際のニーズに応じて設定することができ、いずれも本発明の保護範囲内に含まれている。

場合によって、例えば、圃場溝、連続した高い茎の植物間の小さい隙間等の場合には、無人航空機は、地形の変化に追従して変化すべきか否かを前もって自律的に判断する必要がある。これは、前もって判断せずに、地形の変化のみに従って無人航空機の高さを調整すれば、作業効率が低下するだけでなく、一部の地形では無人航空機の損害を招き、無人航空機の安全性を低減するおそれがあるためである。

それゆえ、本発明の実施形態において、垂直距離、斜距離、及び垂直距離と斜距離との間の夾角を結合して前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するようにする。なお、夾角は、一般的には、飛行高さ及び速度に関わっており、一般、農業作業時の飛行高さ及び速度がそれぞれ一定の範囲にあるため、夾角も一定の範囲にある。これは、夾角が大きすぎれば、斜行センサーが水平方向になり、夾角が小さすぎれば、斜行センサーが垂直方向になるためである。よって、夾角か通常一定の値であり、その使用が必要となる場合、測定の必要がなく、直接取得することができる。

なお、夾角は通常一定であるが、しかし、一定でなくてもよく、飛行環境に応じて動的に調整することができる。地形が平坦である場合、夾角を大きくすることができ、これにより、予測距離を増大することができ、また、起伏が激しい地形の場合、夾角を小さくすることができ、これにより、地形状況をより正確に予測することができる。これは、道路が真っ直ぐである場合、自動車がハイビームを点灯させ、道路状況が複雑である場合、自動車がロービームを点灯させることと同原理である。

本願実施形態の夾角が一定であってもよいし、一定でなくてもよく、本願実施形態を実施する際に、夾角を実際の状況に応じて設定すればよく、本願実施形態では夾角を一定の角度に限定する必要がない。

好適な実施形態において、無人航空機が地形の変化に追従して変化すべきか否かを判断する具体的な過程は、ステップ２０４〜ステップ２０６に示すようである。

ステップ２０４：前記夾角及び前記垂直距離を用いて１つ又は複数の判定データを算出する。

本発明の実施形態において、まず、垂直距離、及び、垂直距離と斜距離との間の夾角に基づいて１つ又は複数の判定データを算出することができる。

ステップ２０５：前記１つ又は複数の判定データにより１つ又は複数の判定データ範囲を構成する。

本発明の実施形態において、算出された１つ又は複数の判定データに基づいて、一定の規則に従って１つ又は複数の判定データ範囲を、無人航空機の飛行状態を調整するための判断基準として構成する。

なお、上述した判定データ範囲は一例に過ぎず、本発明の実施形態を実施する際に、実際の状況に応じて判定データを算出し、判定データ範囲を調整することができ、本発明の実施形態はこれについて限定していない。

また、上述したいくつかの判定要件は、より少ない判定要件にまとめられてもよいし、より多い要件に細分化されてもよく、同様に、実際の状況に応じて判定要件を調整してもよい。本発明の実施形態は同様にこれについて限定していない。

ステップ２０６：前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整する。

本発明の実施形態では、斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、無人航空機の地形追従飛行の状態を調整し、これにより、無人航空機は様々な環境下での飛行を完成することができ、無人航空機の作業効率及び信頼性を向上させる。ここで、無人航空機の飛行状態を調整することは、無人航空機の飛行高さを調整することや無人航空機の飛行速度を調整することを含むことができ、もちろん、無人航空機を空中停止させるか、無人航空機を引き返させること等も含む。

無人航空機の通常の地形追従飛行中に、無人航空機の飛行速度及び飛行高さは一定である。本発明の実施形態の無人航空機は、地形追従飛行中に、地形に適応した調整を行う。

当業者に本発明の実施形態をよりよく理解してもらうように、以上挙げられたいくつかの判定データ範囲に基づいて、無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するいくつかの場面を説明する。

なお、上述した前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するいくつかの場面は、一例に過ぎず、本発明の実施形態を実施する際に、実際の状況に応じて調整することができる。例えば、作業地面が、若干の場面を満足ことが不可能であると分かっていれば、この場面の判定プロセスを省略することができ、これにより、無人航空機の判定時間を節約する。本発明の実施形態はこれについて限定していない。

本発明の実施形態では、鉛直下向きの距離センサーａによって無人航空機の地形追従飛行の高さを制御するとともに、１つ又は複数の無人航空機の進行方向に装着される距離センサーｂによって無人航空機の進行方向における高さ状況を予測し、進行方向の異なる高さごとに、無人航空機に異なる動作をさせることにより、無人航空機は山地、丘陵、段々畑、平原等の様々な負荷環境下での地形追従飛行を実現することができ、無人航空機の作業効率を向上させ、無人航空機の安全性及び信頼性を高める。

なお、方法の実施形態について、説明しやすくするために、一連の動作の組み合わせとして記述しているが、しかし、本発明の実施形態が、説明される動作順序に制限されていないのは、当業者が理解すべきであり、これは、本発明の実施形態によれば、一部のステップを他の順序で又は同時に行うことができるためである。次に、明細書に説明される実施形態はいずれも好適な実施形態であり、言及される動作は本発明の実施形態にとって必須とされているとは限らないのも、当業者が理解すべきである。

図８には、本発明に係る無人航空機の地形追従飛行のための装置の実施形態の構成を示すブロック図が示され、具体的には、以下のモジュールを備えることができる。

垂直距離取得モジュール３０１は、無人航空機と地面との間の垂直距離を取得するように構成される。

斜距離取得モジュール３０２は、無人航空機と地面との間の斜距離を取得するように構成される。

夾角取得モジュール３０３は、前記垂直距離と斜距離との間の夾角を取得するように構成される。

飛行状態調整モジュール３０４は、前記夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するように構成される。

本発明の好適な実施形態において、前記飛行状態調整モジュール３０４は、以下のサブモジュールを含むことができる。

判定データ算出サブモジュールは、前記夾角及び前記垂直距離を用いて１つ又は複数の判定データを算出するように構成される。

判定データ範囲構成サブモジュールは、前記１つ又は複数の判定データにより１つ又は複数の判定データ範囲を構成するように構成される。

飛行状態調整サブモジュールは、前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するように構成される。

本発明の好適な実施形態において、前記判定データ範囲は第１の判定データ範囲を含み、前記飛行状態調整サブモジュールは、以下のサブモジュールを含むことができる。

第１の飛行状態調整ユニットは、前記斜距離が第１の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを制御するように構成される。

本発明の好適な実施形態において、前記判定データ範囲は第２の判定データ範囲を含み、前記飛行状態調整サブモジュールは、以下のサブモジュールを含むことができる。

第２の飛行状態調整ユニットは、第１の指定時間内に前記斜距離が常に第２の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を落とすとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを上げるように構成される。

第３の飛行状態調整ユニットは、第２の指定時間内に前記斜距離が第２の判定データ範囲にあった後、第２の判定データ範囲内のものから第１の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを制御するように構成される。

本発明の好適な実施形態において、前記判定データ範囲は第３の判定データ範囲を含み、前記飛行状態調整サブモジュールは、以下のサブモジュールを含むことができる。

第４の飛行状態調整ユニットは、前記斜距離が第３の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機を空中停止させるとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを上げるように構成される。

第５の飛行状態調整ユニットは、前記斜距離が、第３の判定データ範囲内のものから第２の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を回復させるとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを制御するように構成される。

本発明の好適な実施形態において、前記判定データ範囲は第４の判定データ範囲を含み、前記飛行状態調整サブモジュールは、以下のサブモジュールを含むことができる。

第６の飛行状態調整ユニットは、第３の指定時間内に前記斜距離が常に第４の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を落とすとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを下げるように構成される。

第７の飛行状態調整ユニットは、第４の指定時間内に前記斜距離が第４の判定データ範囲にあった後、第４の判定データ範囲内のものから第１の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを制御するように構成される。

本発明の好適な実施形態において、前記判定データ範囲は第５の判定データ範囲を含み、前記飛行状態調整サブモジュールは、以下のサブモジュールを含むことができる。

装置の実施形態は、方法の実施形態に基本的に類似しているため、比較的簡単に記述されているが、関連する内容は方法の実施形態における対応する部分の説明を参照すればよい。

本発明に記載の無人航空機は、具体的には、無人航空機と地面との間の垂直距離を測定するように構成される少なくとも１つの鉛直下向きの垂直距離センサーと、無人航空機と地面との間の斜距離を測定するように構成される少なくとも１つの斜め下向きの斜距離センサーと、上記無人航空機の地形追従飛行のための装置と、を備えることができ、無人航空機の地形追従飛行のための装置における垂直距離取得モジュール３０１は、垂直距離センサーから無人航空機と地面との間の垂直距離を取得し、無人航空機の地形追従飛行のための装置における斜距離取得モジュール３０２は、斜距離センサーから無人航空機と地面との間の斜距離を取得する。

本願実施形態において記憶媒体がさらに提供される。あるいは、本実施形態において、上記記憶媒体は、上述した実施形態に提供される無人航空機の地形追従飛行のための方法を実行するプログラムコードを保存してもよい。

あるいは、本実施形態において、上記記憶媒体は、コンピュータネットワークのコンピュータ端末群におけるいずれかのコンピュータ端末に位置するか、モバイル端末群に位置してもよい。

あるいは、本実施形態において、記憶媒体は、無人航空機と地面との間の垂直距離を取得するステップと、無人航空機と地面との間の斜距離を取得するステップと、前記垂直距離と斜距離との間の夾角を取得するステップと、前記夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップと、を実行するためのプログラムコードを記憶するように構成されてもよい。

本願実施形態においてプロセッサがさらに提供される。あるいは、本実施形態において、上述プロセッサは、上述した実施形態に提供される無人航空機の地形追従飛行のための方法を実行するためのプログラムコードであって、無人航空機と地面との間の垂直距離を取得し、無人航空機と地面との間の斜距離を取得し、前記垂直距離と斜距離との間の夾角を取得し、前記夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するプログラムコードを実行してもよい。

本明細書における各実施形態はいずれも進歩的な方式で記述され、各実施形態は他の実施形態との相違点に重点をおいて説明されており、各実施形態同士の共通するか類似した部分は互いに参照すればよい。

本発明の実施形態は、方法、装置、又はコンピュータプログラム製品として提供されることができるのは、当業者が理解すべきである。このため、本発明の実施形態は、完全たるハードウェア実施形態、完全たるソフトウェア実施形態、又はソフトウェアとハードウェアとを組み合わせた実施形態の形式を用いることができる。そして、本発明の実施形態は、１つ又は複数の、コンピュータ利用可能なプログラムコードを含むコンピュータ利用可能な記憶媒体(磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、光学メモリ等を含むが、これには限定されない)にて実行されるコンピュータプログラム製品の形式とすることができる。

本発明の実施形態は、本発明の実施形態による方法、端末装置(システム)、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート及び／又はブロック図を参照しながら説明したものである。フローチャート及び／又はブロック図における各フロー及び／又はブロック、およびフローチャート及び／又はブロック図におけるフロー及び／又はブロックの組み合わせをコンピュータプログラム命令によって実現することができるのは、理解されるべきである。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理端末装置のプロセッサによって実行される命令から、フローチャートにおける１つのフロー又は複数のフロー及び／又はブロック図における１つのブロック又は複数のブロックに指定される機能を実現するための装置を発生させるように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、組み込みプロセッサ又は他のプログラマブルデータ処理端末装置のプロセッサに提供されて機器を発生させることができる。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ読み取り可能なメモリに記憶されている命令から、フローチャートにおける１つのフロー或複数のフロー及び／又はブロック図における１つのブロック又は複数のブロックに指定される機能を実現する命令装置を含む製品を発生させるように、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理端末装置を特定した方式で動作させることができるコンピュータ読み取り可能なメモリに記憶されることもできる。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラマブル端末装置で一連の操作ステップを実行してコンピュータで実現される処理を発生させることにより、コンピュータ又は他のプログラマブル端末装置で実行される命令から、フローチャートにおける１つのフロー又は複数のフロー及び／又はブロック図におけるブロック又は複数のブロックに指定される機能を実現するためのステップを提供するように、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理端末装置に実装されることもできる。

本発明の実施形態の好適な実施形態を説明したが、当業者は創造的な基礎概念が分かっていれば、これらの実施形態に対して他の変更や修正を行うことができる。それゆえ、添付の特許請求の範囲は、好適な実施形態及び本発明の実施形態の範囲に含まれるすべての変更や修正を含むように解釈されることを意図している。

最後に、さらに注意すべき点として、本文では、第１及び第２のような関係用語は、１つのエンティティ又は操作を他のエンティティ又は操作と異ならせるためのものに過ぎず、これらのエンティティ又は操作同士にこのような実際の関係又は順序が存在することを要求するか示唆するとは限らない。また、用語である「含む」、「有する」及び如何なる他の変形は、排他的にならずに含まれたものをカバーすることがその意図であり、これにより、一連の要素を含むプロセス、方法、物品又は端末装置は、それらの要素を含むだけでなく、明確にリストアップされていない他の要素をも含むか、このようなプロセス、方法、物品又は端末装置に対して固有である要素をも含む。これ以上制限がない限り、要素を「・・・を１つ含む」という文で限定しているが、前記要素を含むプロセス、方法、物品又は端末装置にさらに他の同様な要素がある場合は排除していない。

以上、本発明に提供される無人航空機の地形追従飛行のための方法、無人航空機の地形追従飛行のための装置及び無人航空機について詳しく説明した。本文では、具体例を用いて本発明の原理及び実施形態を説明したが、以上の実施形態での説明は、本発明の方法及びその主旨への理解を援助するためのものに過ぎない。同時に、当業者であれば、本発明の精神に基づいて、具体的な実施方式及び適用範囲に対して変更が可能であり、上述したように、本明細書の内容は本発明を制限するものと理解されるべきではない。

本発明の実施形態に提供されるソリューションは、無人航空機の地形追従飛行プロセスに応用されることができ、本発明の実施形態に提供されるソリューションにより、地面との異なる斜距離ごとに、無人航空機が異なる飛行動作をするように制御することができ、これにより、無人航空機は山地、丘陵、段々畑、平原、高い茎の植物等の様々な環境において地形追従飛行を実現することができ、無人航空機の作業効率及び無人航空機の環境への適応能力を向上させるとともに、無人航空機の信頼性及び安全性を高める。本発明の実施形態は、植物保護用無人航空機のような、地面と一定の高さを保つ必要があり、且つ様々な環境下での作業に適応することが求められる無人航空機に特に適用される。

Claims

無人航空機の地形追従飛行のための方法であって、
無人航空機と地面との間の垂直距離を取得することと、
無人航空機と地面との間の斜距離を取得することと、
前記垂直距離と斜距離との間の夾角を取得することと、
前記夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整することと、を含む方法。
前記夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
前記夾角及び前記垂直距離を用いて１つ又は複数の判定データを算出することと、
前記１つ又は複数の判定データにより１つ又は複数の判定データ範囲を構成することと、
前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整することと、を含む、
請求項１に記載の方法。
前記判定データ範囲は第１の判定データ範囲を含み、
前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
前記斜距離が第１の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを調整することを含む、
請求項２に記載の方法。
前記判定データ範囲は第２の判定データ範囲を含み、
前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
第１の指定時間内に前記斜距離が常に第２の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を落とすとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを上げることと、
前記第１の指定時間よりも小さい第２の指定時間内に前記斜距離が第２の判定データ範囲にあった後、第２の判定データ範囲内のものから第１の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを調整することと、を含む、
請求項３に記載の方法。
前記判定データ範囲は第３の判定データ範囲を含み、
前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
前記斜距離が第３の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機を空中停止させるとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを上げることと、
前記斜距離が第３の判定データ範囲内のものから第２の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を回復させるとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを制御することと、を含む、
請求項４に記載の方法。
前記判定データ範囲は第４の判定データ範囲を含み、
前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
第３の指定時間内に前記斜距離が常に第４の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を落とすとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを下げることと、
前記第３の指定時間よりも小さい第４の指定時間内に前記斜距離が第４の判定データ範囲にあった後、第４の判定データ範囲内のものから第１の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを調整することと、を含む、
請求項３に記載の方法。
前記判定データ範囲は第５の判定データ範囲を含み、
前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するステップは、
前記斜距離が第５の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機を空中停止させるか、前記無人航空機を引き返させること、を含む、
請求項２に記載の方法。
無人航空機の地形追従飛行のための装置であって、
無人航空機と地面との間の垂直距離を取得するように構成される垂直距離取得モジュールと、
無人航空機と地面との間の斜距離を取得するように構成される斜距離取得モジュールと、
前記垂直距離と斜距離との間の夾角を取得するように構成される夾角取得モジュールと、
前記夾角、垂直距離及び斜距離に基づいて、前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するように構成される飛行状態調整モジュールと、を備える装置。
前記飛行状態調整モジュールは、
前記夾角及び前記垂直距離を用いて１つ又は複数の判定データを算出するように構成される判定データ算出サブモジュールと、
前記１つ又は複数の判定データにより１つ又は複数の判定データ範囲を構成するように構成される判定データ範囲構成サブモジュールと、
前記斜距離の属する判定データ範囲に基づいて前記無人航空機の地形追従飛行の状態を調整するように構成される飛行状態調整サブモジュールと、を含む、
請求項８に記載の装置。
前記判定データ範囲は第１の判定データ範囲を含み、
前記飛行状態調整サブモジュールは、
前記斜距離が第１の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを制御するように構成される第１の飛行状態調整ユニット、を含む、
請求項８に記載の装置。
前記判定データ範囲は第２の判定データ範囲を含み、
前記飛行状態調整サブモジュールは、
第１の指定時間内に前記斜距離が常に第２の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を落とすとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを上げるように構成される第２の飛行状態調整ユニットと、
前記第１の指定時間よりも小さい第２の指定時間内に前記斜距離が第２の判定データ範囲にあった後、第２の判定データ範囲内のものから第１の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを保つように構成される第３の飛行状態調整ユニットと、を含む、
請求項１０に記載の装置。
前記判定データ範囲は第３の判定データ範囲を含み、
前記飛行状態調整サブモジュールは、
前記斜距離が第３の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機を空中停止させるとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを上げるように構成される第４の飛行状態調整ユニットと、
前記斜距離が第３の判定データ範囲内のものから第２の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を回復させるとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを制御するように構成される第５の飛行状態調整ユニットと、を含む、
請求項１１に記載の装置。
前記判定データ範囲は第４の判定データ範囲を含み、
前記飛行状態調整サブモジュールは、
第３の指定時間内に前記斜距離が常に第４の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を落とすとともに、前記無人航空機の地形追従飛行の高さを下げるように構成される第６の飛行状態調整ユニットと、
前記第３の指定時間よりも小さい第４の指定時間内に前記斜距離が第４の判定データ範囲にあった後、第４の判定データ範囲内のものから第１の判定データ範囲内のものに切り替えられていれば、前記無人航空機の地形追従飛行の速度を保つとともに、前記垂直距離に応じて前記無人航空機の地形追従飛行の高さを調整するように構成される第７の飛行状態調整ユニットと、を含む、
請求項１１に記載の装置。
前記判定データ範囲は第５の判定データ範囲を含み、
前記飛行状態調整サブモジュールは、
前記斜距離が第５の判定データ範囲にあれば、前記無人航空機を空中停止させるか、前記無人航空機を引き返させるように構成される第８の飛行状態調整ユニット、を含む、
請求項９に記載の装置。
無人航空機と地面との間の垂直距離を測定するように構成される少なくとも１つの鉛直下向きの垂直距離センサーと、
無人航空機と地面との間の斜距離を測定するように構成される少なくとも１つの斜め下向きの斜距離センサーと、
請求項８乃至１４のうちのいずれかに記載の無人航空機の地形追従飛行のための装置と、
を備える無人航空機。