JP2018527899A - 農業耕作方法 - Google Patents

Abstract

１機又は複数機の農業用ドローンを、たとえば農業用ブーム型撒布機などの農業用装備品と組み合わせた方法及びシステムであり、栽培作物を評価し、更に撒布機から液体の分配が正確であること及び／又は所望の分布パターン若しくはレベルに従っていることを監視すること及び確認することを含む撒布機からの液体のリアルタイムでの供給及び分配を改良する。

Description

この発明は主に農業耕作に関するものであり、更に詳細には、農業用装備品と組み合わせて使用する農業用ドローンに関する。

近代農業は需要及び人口増加に対応するために、産業的能力を大きく向上させ、大型化及び安定化された食糧を生産している。たとえば化学的技法、肥沃化、灌漑、土壌分析、装備品（ハードウェア及びソフトウェア）などの進化は、作物生産及びその関連システムにとって革命的なものであった。この農業技法の進化の中で近代農業は、その農業活動全般が技術進歩に対する依存度を高めており、作物の植栽、育成、収穫などのために、多様な工具、装備品、機械、薬品、その他の材料を必要としている。

たとえばトラクタなどの両側面から水平方向に延伸するブームを含む車載撒布システムは、肥料又はその他の薬品などの液体ベース製品を農業作物に撒布するためによく使用されている。一般的に、このようなタイプの撒布システムは車輌後部に搭載され、この車輌は更に、撒布される液体を入れたタンクも運搬している。正確な量の液体が撒布されることを保証するために、このシステムは、撒布される地表上方の所定の高さに位置するアームに沿って配置された複数の撒布機から、所定の流量が分配されるように設計されている。このような車載撒布システムには、ブームを所望の全体高に調整可能とする高さ調整機能が組み込まれていることが多い。ブーム長は多様であるが、一般的な両ウイング端間の長さは９０フィート、１２０フィート、１５０フィートなどである。

このような撒布システムが平坦な地勢にきわめて適していることは明らかであるが、撒布される地表が起伏又は傾斜している場合には、車輌の右側の地表が車輌の左側の地表と比べて高くなっていることもあり、車輌に対するブームの相対的な高さを単純に調整するだけでは不十分である。この課題を解決するために、一般的なブームは個別の多関節アーム又はウイングに分割されており、それぞれが各ウイングに位置する超音波距離センサから提供される制御信号に従いブームを上下させる機能を有する液圧ラムによって独立して調整可能となっている。これらの距離センサはウイングと地表との距離を計測する。この方法によって、ブームの左ウイング又は右ウイングを必要に応じて自動的に上下させることができる。

しかし、このアプローチには多くの欠点がある。各ウイングは車輌から比較的遠くまで延伸するので、各ウイングは中央の堅固な支持構造に設置され、この支持構造自体は車輌に弾力的に設置されている。この弾性マウントは、ばね、緩衝器、振り子の組合せを有しており、大きなねじれ及び動的衝撃を吸収する共に、ある程度はブームの水平度を機械的にセルフレベリングさせる。このマウントは更に、ロール方向に±約１０度移動することによって、中央支持構造が車輌に堅固に設置されていなければ受けたであろう多大な応力を吸収する機能も有する。

しかしながら、この弾性マウントの効果は、たとえば左ウイングの領域にある地面形状が隆起しており、それを補正するために左ウイングを持ち上げた場合、左側の重量再分配によってブーム全体に加えられたトルクのために、実際には右ウイングが上方に回動するなど、ウイング高の安定制御を大きく損なうものとなる。この結果、次に右ウイングを下げるための制御信号が右ウイング側に送信され、不安定となる可能性がある。この結果、ブームが安定するまで約１秒から３秒の遅延が発生し、その間は正確な量の撒布液が地面に分配されなくなる。

これ以外で既存の車載撒布システムは、地表の岩又は轍など車輌の横方向の斜面角度を急激に変化させる局地的な起伏に車輌が遭遇するときに発生する重大な欠点を有する。極端な状況では、各ウイングに位置する超音波距離センサの反応速度が十分に速くないために、このような起伏からの衝撃を防止できず、ウイング端に衝撃を与える可能性がある。衝撃が回避されたとしても、衝撃を回避するために持ち上げられたウイングによって、上述の反対側のウイングも持ち上げられ、やはり撒布システムに何らかの不安定性が生じる。

上記で詳述したように、撒布システムの運用先となる地勢は、撒布機の全体的な安定性、そして特定の液体（たとえば肥料）を所望の比率で対象範囲に分配することに関して撒布機の性能に重大な影響を与える可能性がある。精密農業の分野には地勢観測に使用される農業用ドローン及び／又はいわゆる無人航空機（ＵＡＶ）が存在し、１回の飛行で数百ヘクタール／エーカーにわたる農地及び作物の高精度な画像を撮影するために使用されている。このような画像データは、利用可能な飛行後データ／画像処理ソフトウェアと組み合わされて、撮影画像をたとえば１つ又は複数のオルソモザイク画像、及び／又はデジタル標高モデルなどに変換し、専用の植生指数を生成することによって、構造、葉緑素、水ストレスが検出され、及び／又は灌漑管理が評価される。たとえば、このような農業用ドローンによって収集された画像及びその他の情報は、正規化差植生指数（ＮＤＶＩ）マップ、二次元指数マップ、二次元ジオリファレンス・オルソモザイク、三次元テクスチャメッシュ、三次元デジタル表面モデル（ＤＳＭ）、等高線、アプリケーションマップ、温度領域図、反射率分布図、その他の作物監視／分析などに利用可能な、画像処理及びデータ処理ソフトウェアを使用して飛行後を基準として分析することができる。たとえば飛行後の選択作物の（周知のシェイプファイル（ＳＨＰ）フォーマットによる）反射率分布図を、更なる分析に利用可能な農業管理ソフトウェアにインポートすること、及び／又はトラクタの制御卓に直接インポートすることが可能である。しかし、このような分析は飛行後を基準として行われる。

したがって、農業用ブーム型撒布機のリアルタイムでの利用、制御、有効性を改善するための、農業用ドローンを活用した改良技法が必要とされている。

種々の実施形態によれば、１機又は複数機の農業用ドローンを、たとえば農業用ブーム型撒布機などの農業用装備品と組み合わせて使用することによって、撒布機からの液体の分配が正確であること及び／又は所望の分布パターン若しくはレベルに従っていることを監視すること及び確認することを含む撒布機からの液体のリアルタイムでの供給及び分配が改善される。

更に具体的には、一実施形態によると、１機又は複数機の農業用ドローンが発進し、農業用ブーム型撒布機に先行して（すなわちその前方であって）、その近傍を飛行し、前記農業用ドローンは撒布対象である作物及び／又は地勢に関する地形、標高及びその他の情報（以下、「作物分析情報」と総称する）をリアルタイムで収集する。この作物分析情報にはマルチスペクトル及び／ハイパースペクトル画像を含んでいてもよい。この一実施形態によれば、ドローンの飛行と農業用ブーム型撒布機による作物中の移動とは、実質的に同時に行われる。そして、農業用ドローンが飛行中の農業用ドローンの後方で運転中の農業用撒布機にこの作物分析情報を伝達することによって、撒布機はリアルタイムの作物分析情報を利用して、撒布機の運転が可能となる。リアルタイム分析はドローンが直接実行し、撒布機を作動させるために伝達可能であるが、基本データをドローンから撒布機の制御卓に送信して、データ操作及び分析を完了させることもできる。たとえば作物分析情報は、撒布機の安定化（たとえば複数の作物によって定義される樹冠形状の三次元マップに変換されたランダム幾何グラフ（ＲＧＧ）の場合）又はブーム型撒布機の水平化に利用可能であり、その時点で適用される液体の撒布を改善させることができる。

また、他の実施形態によれば、１機又は複数機の農業用ドローンが発進し、農業用ブーム型撒布機の背後であって、その近傍を飛行し、前記ドローンは、ブーム型撒布機が分配する液体の挙動及び有効性に関するリアルタイムの分配情報（以下、「分配情報」と総称する）を収集する。この他の実施形態によると、農業用ドローンの飛行と農業用ブーム型撒布機による作物中の移動とは実質的に同時に行われる。そして農業用ドローンが、飛行中の農業用ドローンに先行して運転中の農業用撒布機にこの作物分析情報を伝達することによって、撒布機は分配情報を利用して適切に調整することによって、撒布機の全体的な機能を高めることができる。たとえば分配情報は、ある作物区画に適用される液体のレベルをリアルタイムで計量するため、そして液体が所望の分量又はレベルで実際に撒布されているか否かを計量するために利用することができる。

以下、詳細な説明及び添付図面を参照することによって、各実施形態によるこれらの利点、及びその他の利点を、当業者にとって明白なものとする。

図１は、例示的な実施形態に係る例示的な農業用ブーム型撒布機の背面図である。

図２は、実施形態に係る図１の農業用ブーム型撒布機と一体化された作物分析ユニットのハイレベルブロック図である。

図３は、実施形態に係る例示的な農業用ドローンを示す図である。

図４は、実施形態に係る図３の農業用ブーム型ドローンと一体化された搭載電子系統のハイレベルブロック図である。

図５は、実施形態に係る図１及び図２によって構成される農業用ブーム型撒布機と、図３及び図４によって構成される１機の農業用ドローンとを組み合わせた使用状態の説明図である。

図６は、実施形態に係る図１及び図２によって構成される農業用ブーム型撒布機と、図３及び図４によって構成される複数機の農業用ドローンとを組み合わせた使用状態の説明図である。

図７は、実施形態に係る農業作物分析のために１機又は複数機の農業用ドローンを利用した農業耕作の例示的な工程のフローチャートである。

図８は、実施形態に係る他の例示的な作物分析ユニットのハイレベルブロック図である。

種々の実施形態によれば、１機又は複数機の農業用ドローンを農業用ブーム型撒布機と組み合わせて使用することによって、液体の分配が正確であること及び／又は所望の分布パターン若しくはレベルに従っていることを監視すること及び確認することを含む撒布機からの液体のリアルタイムでの供給及び分配が改善される。

図１は本発明の例示的な実施形態に係る例示的な農業用撒布機１００の背面図である。農業用撒布機１００は、本発明の場合にはトラクタである車輌１６０からなり、中央支持構造１１３に設置されている一対の対向するウイング部１１１及び１１２を含むブーム部１１０を有しており、この中央支持構造１１３は周知の弾性マウント機構１２０により車輌１６０に設置されている。ブーム部１１０は上昇手段（不図示）を有しており、この上昇手段はブーム１１０全体をトラクタ１６０に対して所定の高さまで上昇させる一方で、スプレーノズル１１５が下方に向いた状態を確保する。上昇手段としては液圧ラムを用い、例えば、周知の弾性マウント機構１２０から後方下向きに延伸する一連の平行リンクアーム（不図示）によって中央支持構造１１３が上昇する平行四辺形機構方式を介してもよい。

各ウイング１１１及び１１２は、液圧制御システム（不図示）から与えられる制御信号に従い各ウイング１１１及び１１２を別個に上下させる機能を有する、それぞれ対応する液圧ラム１３１及び１３２によって個別に多関節接続されていてもよい。距離センサ１４１及び１４２は各ウイング１１１及び１１２の端部に設置され、各ウイング１１１及び１１２の端部の位置又は高さを測定する。これに代えて、ウイング上のその他の位置に１つ又は複数の距離センサを設置し、それぞれの場所における位置又は高さ情報を提供してもよい。支持構造１１３には、更に距離センサ１４３が設置されている。これらのセンサによって、支持構造の中心に対するウイング端の高さの差異（すなわちウイング高の誤差）を計算することができる。本発明では、種々の実施形態によって具体化される原則が、さまざまな農業用撒布機及びブーム型撒布機の構成に等しく適用される。たとえば図１の例示的な構成は、開示された実施形態の原則及び利点が適用される多数の構成のうちの１つである。

一実施形態によれば、農業用ブーム型撒布機１００は図２に示す作物分析ユニット２００によって構成され、作物分析ユニット２００は、トランシーバ２２０、Ｗｉ−Ｆｉコントローラ２２５、アンテナ２３０を有する通信ユニット２０５、中央処理ユニット２１０、メモリ２１５を備えている。詳細は後述するが、作物分析ユニット２００は農業用ブーム型撒布機１００と一体で構成され、農業用ブーム型撒布機１００とその近傍を飛行する１機又は複数機の農業用ドローンとの間のリアルタイム通信を容易にすることによって、液体の分配が正確であることの監視及び確認を含めて、この撒布機からの液体の供給及び分配が改善される。

具体的に図３は、実施形態係る例示的な農業用ドローン３００を示す図である。図示するように農業用ドローン３００は軽量な本体及び翼部３１０、モータ組立体３２０、内蔵ＧＮＳＳ／ＲＴＫ／ＰＰＰ受信機３３０、内蔵カメラ３４０、ピトー管３５０及びアンテナ３６０を備えている。当然ながら農業用ドローン３００は、少なくともバッテリ、対地センサ、搭載電子系統、通信機構、搭載人工知能及び衝突防止機構など図３に示していないその他の構成部品及び機能も備えている。このように市販されている農業用ドローンの１つとして、Ｒｏｕｔｅ ｄｅ Ｇｅｎｅｖｅ ３８，０３３ Ｃｈｅｓｅａｕｘ−Ｌａｕｓａｎｎｅ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ所在の、ｓｅｎｓｅＦｌｙ Ｌｔｄが販売する、ｅＢｅｅ Ａｇドローンが挙げられる。農業用ドローン３００は完全自律型であって所定の飛行プランに従い飛行し、農業利用の場合、このドローンは１回の飛行で数百ヘクタール／エーカーにわたる（単一作物又は複数作物を有する）１つ又は複数の農地の高精度な画像を撮影する。

図４は、図３のドローン３００と一体で構成される搭載電子系統４００のハイレベルブロック図である。図に示すように搭載電子系統４００は、ポジショニング／通信モジュール４１０（たとえばＧＰＳ／ＧＬＯＮＯＳＳ／ＧＡＬＩＬＥＯ／ＢＥＩＤＯＵポジショニング通信モジュール）、及び通信リンク４０１を介して周知の方法でＧＰＳ／ＧＬＯＮＯＳＳ／ＧＡＬＩＬＥＯ／ＢＥＩＤＯＵネットワーク４９０と通信するアンテナ４１５を有する高精度ポジショニングユニット４０５、そしてトランシーバ４２５、Ｗｉ−Ｆｉモジュール４３０、及び通信リンク４０２を介して周知の方法で少なくともＲＴＫ補正放送４９５と相互通信するアンテナ４３５を有する通信ユニット４２０、そして誘導ユニット４４０、中央処理ユニット（ＣＰＵ）４４５、加速度計４５０、ジャイロ４５５、磁力計４６０、カメラ・画像ユニット４６５、バッテリ４７５−１乃至４７５−３を有する電源ユニット４７０、及び周知の方法で充電用電源４８５と相互通信する配電盤４８０を備えている。本実施形態によれば、農業用ドローン３００は通信リンク４０３を介して農業用ドローン３００によって調査される特定の農地及び／又は作物に関して通信ユニット４２０を利用することにより作物分析ユニット２００（図４に例示的に示す）が配置された農業用ブーム型撒布機１００との間でリアルタイムの連絡及び情報の送信並びに通信を行う。

たとえば図５は、図１及び図２における構成の農業用ブーム型撒布機１００（図４に例示的に示す）と、図３及び図４における農業用ドローン３００と同じ構成である農業用ドローン５００との組合せを利用した実施形態の説明図５００である。図に示すように農業用ドローン５４０は複数の作物５２０を有する農地５１０の上空を飛行する。この複数の作物は、野菜、穀物、又は一般的な耕作農家で栽培する草木若しくはその他の植物など、あらゆる種類（１種類又は多種類）の作物であると理解される。この農業用ドローン５４０は、周知の方法によって定義された飛行プランに従い上空を飛行し、飛行中に農業用ドローン５４０は、農地５１０及び／又は複数の作物５２０に関するリアルタイム情報を収集する。この実施形態では、農業用ドローン５４０は農業用ブーム型撒布機１００の前方に位置しながら飛行する。この実施形態によれば、農業用ドローン５４０の飛行と、農業用ブーム型撒布機１００による作物中の移動とは、実質的に同時に行われる。このリアルタイム情報には、標高データ、等高線データ、地形データ、作物データ、及び／又は作物分析データが含まれ、本実施形態によればこれらのデータは、通信リンク５３０を介して農業用ブーム型撒布機１００にリアルタイム通信で提供され、農業用ブーム型撒布機１００の性能の改善を支援するために利用することができる。ここでは一貫して述べているが、「前方」及び「後方」という用語は、農業用ブーム型撒布機との相対的な農業用ドローンの位置を区別するために使用される。すなわち「前方」は車輌が農地内を前進位置に（たとえば農地の東側の位置から西側の位置に）移動する場合における農業用ブーム型撒布機に先行する位置を示し、「後方」の用語は車輌が農地内を移動する場合における農業用撒布機の背後にある位置を示すものと考えられる。この用語自体に関していえば、農業用ブーム型撒布機が自己位置を反転させる場合（たとえば現状で西から東に移動する場合）、「前方」位置は「後方」位置となり、反対側も同様である。これらの用語による位置は、状況に応じて、特定の農地及び／又は作物中を飛行及び移動する際に、農業用ブーム型撒布機と相対的に飛行する１機又は複数機の農業用ドローンの異なる位置を示すために使用される。

たとえば図１に戻り、距離センサ１４１、１４２、１４３は一般的に超音波を利用し、撒布対象の地表（たとえば農地５１０）上のセンサの高さを測定する。たとえば村田製作所が製造するＭＡ４０シリーズの超音波センサを使用することができる。図１に示すように超音波距離センサは、ウイング高の測定用に各ウイング端の近傍に、そして基準高の測定用に支持構造１１３上に配置される。その代わりとして、基準高計測の信頼性を向上させるために支持構造１１３に２つ以上の距離センサを設置してもよい。更に一般的な例として、１つのウイング上に複数の距離センサを配置し平均値化又はその他の組合せにより、各ウイング高の推定値が改善され、結果的に農業用撒布機１００が農地５１０内を移動するときの水平化が支援される。ただし、このような一般的なセンサ配置では、この水平化のための推定値算出に利用される地点の数が、農業用撒布機１００のブーム部１１０上で利用可能なセンサの数によって制限される。

更に改良された実施形態によれば、標高データ、等高線データ、地形データ、作物データ、及び／又は作物分析データなど農業用ドローン５４０によって収集されるリアルタイム情報は、通信リンク５３０を介して農業用撒布機１００向けに利用及び通信され、農業用ブーム型撒布機１００が複数の作物５１０上に液体５５０（たとえば肥料又は農薬）を分配するために農地５１０内を移動する際のブーム部１１０の安定化及び水平化の助けとなる。通信リンク５３０の例として、サードパーティが提供する携帯通信又はＷｉ−Ｆｉネットワークなど無線通信インフラ上に構築された無線通信リンクが挙げられるが、多くの場合には既存のサードパーティによる無線通信インフラが存在していないためにユーザは適切な代替手段を用意する必要がある。この場合、ユーザが用意するインフラ設備の１タイプとして、たとえば農地５１０上で運用可能なナローバンド単一周波数無線システムが挙げられる。このような通信は、たとえばＷｉ−Ｆｉ無線機、携帯電話（たとえば３Ｇ／４Ｇ／ＬＴＥ／５Ｇ）、ＵＨＦ無線機、及び／又は半導体無線機などによって実現される。

距離センサ１４１、１４２、１４３それ自体はブーム部１１０を水平化する一次的手段とされておらず、水平化の二次的手段として使用することができる。代替的な実施形態において農業用撒布機１００は、二次的な水平化手段を希望しない場合、又はコスト若しくはスペースを削減する場合、このようなセンサを伴わない構成としてもよい。水平化のアルゴリズムでは、ブーム水平化システムの形状、そしてたとえば、そのアクチュエータ及びダンパの配置が考慮され、制御システムはドローンから農地及び作物上空を飛行中に送信されたデータを入力信号として受信する。

農業用ドローン５４０と農業用ブーム型撒布機１００との間で交信されるリアルタイム情報は、配信されるリアルタイム情報の種類及び精度が従来のブーム型撒布機の水平化技術よりもはるかに上回っていることから、ブーム部１００の安定性及び水平化精度が向上する。更に、農地５１０及び複数の作物５２０に関係する状況は、各種の困難状況（たとえば風、雨、熱、動物など）によって急激に変化する可能性があることから、農業用ドローン５４０をリアルタイムで農業用ブーム型撒布機１００と併用することによって、このような困難状況及び複数の作物５２０への撒布に対する全体的な影響を緩和することができる。

これに関して図６は、再び図１及び図２による構成の農業用撒布機１００（図４に例示的に示す）と、図３及び図４による構成の複数機の農業用ドローンとの組合せを利用した代替的な実施形態の説明図６００である。ここで、農業用ドローン６４０及び農業用ドローン６５０は、それぞれ図３及び図４による農業用ドローン３００と同じ構成であり、複数の作物６２０を有する農地６１０の上空を飛行する。これらの農業用ドローン６４０及び農業用ドローン６５０は周知の方法によって定義された飛行プランに従い上空を飛行し、飛行中に農業用ドローン６４０及び農業用ドローン６５０は、それぞれ農地６１０及び複数の作物６２０に関するリアルタイム情報を収集する。本実施形態において、農業用ドローン６４０は農業用撒布機１００の前方位置を飛行し、上記の農作業５００について図５で詳細を述べたものと実質的に同じ機能を実行する。その詳細については繰り返しになるため省略するが、農業用ドローン６４０は農業用撒布機１００と通信リンク６３０−１によって通信する。

更に、農業用ドローン６５０は農業用撒布機１００の背後の位置を飛行して各種の追加情報を収集し、通信リンク６３０−２によって農業用撒布機１００とリアルタイムで通信する。本実施形態によれば、ドローンの飛行と農業用ブーム型撒布機による複数の作物中の移動とは、実質的に同時に行われる。具体的に農業用ドローン６５０は、液体６６０（たとえば肥料又は農薬）の効率性及び正確な分配（たとえば所望の比率又は量）の確認を目的とする追加的なリアルタイム情報を収集する。この分配が正確でない場合には、農業用撒布機１００に折り返し送信されたリアルタイム情報を利用して、撒布機はたとえば複数の作物６２０上に分配される液体６６０を所望のレベル又は比率に調整する。

更に一実施形態によれば、農業用ドローン６４０（及び／又は農業用ドローン６５０）は、農業従事者が農地６１０の手入れを行い、複数の作物６２０の中でたとえば水不足又は肥料不足など、病害を受けている又は追加的な注意が必要な個別の作物を特定するための手助けとして使用することができる。農業用ドローン６４０それ自体を（図４に示すカメラ・画像ユニット４６５を介して）プログラムすることによって、特定の作物の写真及び／又は動画を撮影し、この情報を分析するために農業従事者に（通信ユニット４２０を介して）送信することができる。その後、農業従事者は更なる指示を農業用ドローン６４０に折り返し送信し、更なる情報の収集及び／又は農業用撒布機１００の具体的な調整を行うことができる。更に、この分析によって農業従事者は、農地６１０の具体的な区域に特有の給水又は排水状況に関する警告を事前に受けること、及び／又は、農地６１０の収穫すべき時期を特定し、複数の作物６２０のうちいずれの作物が収穫するために十分成熟しているのかを特定することができる。

図７は、実施形態に係る農業作物分析に１機又は複数機の農業用ドローンを利用した農業耕作のための例示的な工程７００のフローチャートである。図７によると、ステップ７１０において、農業用ドローン（すなわち第１農業用ドローン）は複数の作物を有する農地内を移動する農業用ブーム型撒布機の前方を飛行し、ステップ７２０において、第１農業用ドローンから、農地及び／又は複数の作物に関するリアルタイム情報（たとえば上記で詳述した作物分析、等高線、標高など）を収集する。ステップ７３０において上記で詳述したように、第１農業用ドローンから農業用ブーム型撒布機へ収集情報がリアルタイムで送信及び通信され、そしてステップ７４０において農業用ブーム型撒布機は受信情報を調整目的（たとえばブームの水平化）に利用する。

本実施形態における農業特定情報のリアルタイムでの収集、通信、利用を農業用ドローンと農業用ブーム型撒布機との間で実現及び交信することによって、上記で詳述した農業用ブーム型撒布機による即時の制御及び適用に使用することができる。上述の各ステップに追加して、ステップ７５０において工程の実行中に農業用ブーム型撒布機の監視を行ってもよい。この監視を行う場合には、ステップ７６０において他の１機の農業用ドローン（すなわち第２農業用ドローン）が複数の作物を有する農地内を移動する農業用ブーム型撒布機の背後を飛行し、そしてステップ７７０において第２農業用ドローンから農地及び／又は複数の作物に関するリアルタイム情報（たとえば上記で詳述した作物分析、肥料の撒布範囲、分配される液量レベルなど）を収集する。この実施形態によれば、各ドローンの飛行と、農業用ブーム型撒布機による作物中の移動とは実質的に同時に行われる。ステップ７８０において上記で詳述したように第２農業用ドローンから農業用ブーム型撒布機に収集情報がリアルタイムで送信及び通信され、そしてステップ７９０において農業用ブーム型撒布機は受信情報を調整目的（たとえば液体の分配量の修正）で利用する。

上述したように、本発明の各種実施形態は、各種方法、及びそれらの方法を実施する各種装置の形式で実現することができる。開示された各種方法は、プロセッサなどに組み込まれた及び／又は通信接続された、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、コンピュータ読取可能媒体（「通信装置」と総称する）の組合せによって実行することができる。図８は、例示的な作物分析ユニット２００（図２に示す）の代替的な構成である作物分析ユニット８００のハイレベルブロック図であり、本発明の各種実施形態に係る１機又は複数機の農業用ドローンでの農業作物分析を可能とするために使用することができる。

作物分析ユニット８００は、データ保存装置８２０及びメモリ８３０と動作可能に接続するプロセッサ８１０を備えている。プロセッサ８１０は、作物分析ユニット８００の全体的な動作をその動作を定義するコンピュータプログラム指令の実行によって制御する。通信バス８６０は作物分析ユニット８００の各種構成要素間の接続及び通信を容易にする。コンピュータプログラム指令はデータ保存装置８２０又は非一時的コンピュータ読取可能媒体に保存可能であり、コンピュータプログラム指令の実行を希望するときにメモリ８３０に書き込むことができる。

このように、ここで開示された方法の各ステップの一部（たとえば図７を参照）及びそれに関して上述した内容は、メモリ８３０及び／又はデータ保存装置８２０に保存されたコンピュータプログラム指令によって定義され、そのコンピュータプログラム指令を実行するプロセッサ８１０によって制御することができる。たとえばコンピュータプログラム指令は、ここで開示された方法によって定義される例示的な動作を実行する当業者によってプログラムされたコンピュータ実行可能なコードとして実施することができる。こうして、コンピュータプログラム指令の実行によって、プロセッサ８１０は、ここで開示された方法によって定義されるアルゴリズムを実行する。作物分析ユニット８００は、更にネットワーク（たとえば無線通信ネットワーク）又は通信プロトコル（たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））を介して他の装置と通信する１つ又は複数の通信インターフェース８５０も有している。この通信インターフェースとしては、たとえば受信機、トランシーバ、モデムなど、いくつかの周知の方法による有線又は無線通信を行うものが挙げられる。作物分析ユニット４００は更に、ユーザと作物分析ユニット８００との相互動作を可能とする１つ又は複数の入力／出力装置８４０（たとえばカメラ、ディスプレイ、キーボード、マウス、スピーカ、マイク、ボタンなど）も有している。

プロセッサ８１０としては汎用型及び特定用途のいずれのマイクロプロセッサも含んでもよく、作物分析ユニット８００の単独プロセッサ又は複数のプロセッサの１つとすることができる。たとえば、プロセッサ８１０は１つ又は複数の中央処理ユニット（ＣＰＵ）を備えていてもよく、プロセッサ８１０、データ保存装置８２０及び／又はメモリ８３０は、１つ若しくは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又は１つ若しくは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含んでもよく、これらによって補完されてもよく、又はこれらの中に組み込まれていてもよい。

データ保存装置８２０及びメモリ８３０は、それぞれ有形の非一時的コンピュータ読取可能保存媒体からなる。データ保存装置８２０及びメモリ８３０は、それぞれ、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダブルデータレート同期ランダムアクセスメモリ（ＤＤＲ ＲＡＭ）、又はその他のランダムアクセス可能な半導体メモリ装置などの、高速ランダムアクセスメモリを有していてもよく、またそれぞれ、１つ又は複数の、内蔵ハードディスク若しくはリムーバブルディスクなどの磁気ディスク記録装置、光磁気ディスク記録装置、光ディスク記録装置、フラッシュメモリ装置、消去型プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）及び電子消去型プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）などの半導体メモリ装置、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタルバーサタイルディスク読み出し専用メモリ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）、又はその他の不揮発性半導体保存装置などの、不揮発性メモリを有していてもよい。

入力／出力装置８４０として、カメラ、プリンタ、スキャナ、ディスプレイ画面などの周辺機器を含んでいてもよい。たとえば入力／出力装置８４０には、ユーザに情報を表示するための陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマ若しくは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モニタなどのディスプレイ装置、キーボード、そしてユーザが作物分析ユニット８００に入力を可能なマウス若しくはトラックボールなどのポインティングデバイスを含んでいてもよい。

説明を明確にする目的で留意すべき点として、本発明で述べた例示的な各実施形態は複数の個別的な機能ブロックからなるもの、又は複数のブロックの組合せとして表現され得る。これらのブロックが表現する機能は、専用又は共用のハードウェアのいずれかを使用することによって提供可能であり、このようなハードウェアには、ソフトウェアを実行可能なハードウェアが含まれるが、これに限定されない。例示的な各実施形態は、ここで述べた動作を実行するデジタルシグナルプロセッサ（「ＤＳＰ」）ハードウェア及び／又はソフトウェアからなるものであってもよい。したがって、当業者であればたとえば本発明のブロック図は、本発明の各種実施形態において述べた原理の例示的な機能、動作及び／又は回路の観念的な図を示すものと理解するであろう。同様に、フローチャート、フローダイアグラム、状態遷移ダイアグラム、擬似コード、プログラムコードなどがあれば、それはコンピュータ読取可能媒体において実質的に表現可能であり、コンピュータ、機械、プロセッサの明確な図示の有無と無関係に、これらのコンピュータ、機械、プロセッサによって実行される各種工程を表現するものと理解するであろう。また当業者であれば、実際のコンピュータ又はコンピュータシステムによる実施には、その他の構成を有していることがあり、その他の構成部品を含むこともあり、そして、そのようなコンピュータの構成部品の一部をハイレベルで表現する場合、それは例示の目的で行われることを認識するであろう。

上述した詳細な説明は、すべての点において例示的かつ説明的であるが、限定的なものではないと理解され、ここで開示された発明の範囲は詳細な説明から決定すべきでなく、むしろ、特許法で許される最大の幅によって解釈される請求の範囲から決定すべきである。ここで表示及び説明した各実施形態は本発明の原理を例示的に示したものに過ぎず、当業者であれば、本発明の範囲及び要旨から逸脱することなく、各種変形例の実施が可能なものと理解される。また当業者であれば、発明の範囲及び要旨から逸脱することなく、各種特徴のその他の組合せの実施が可能なものと考えられる。

この発明は主に農業耕作方法に関するものであり、更に詳細には、農業用装備品と組み合わせて使用する農業用ドローンに関する。

また、他の実施形態によれば、１機又は複数機の農業用ドローンが発進し、農業用ブーム型撒布機の背後であって、その近傍を飛行し、前記ドローンは、ブーム型撒布機が分配する液体の挙動及び有効性に関するリアルタイムの分配情報（以下、「分配情報」と総称する）を収集する。この他の実施形態によると、農業用ドローンの飛行と農業用ブーム型撒布機による作物中の移動とは実質的に同時に行われる。そして農業用ドローンが、飛行中の農業用ドローンに先行して運転中の農業用撒布機にこの分配情報を伝達することによって、撒布機は分配情報を利用して適切に調整することによって、撒布機の全体的な機能を高めることができる。たとえば分配情報は、ある作物区画に適用される液体のレベルをリアルタイムで計量するため、そして液体が所望の分量又はレベルで実際に撒布されているか否かを計量するために利用することができる。

図４は、実施形態に係る図３の農業用ドローンと一体化された搭載電子系統のハイレベルブロック図である。

たとえば図５は、図１及び図２における構成の農業用ブーム型撒布機１００（図４に例示的に示す）と、図３及び図４における農業用ドローン３００と同じ構成である農業用ドローン５４０との組合せを利用した実施形態の説明図５００である。図に示すように農業用ドローン５４０は複数の作物５２０を有する農地５１０の上空を飛行する。この複数の作物は、野菜、穀物、又は一般的な耕作農家で栽培する草木若しくはその他の植物など、あらゆる種類（１種類又は多種類）の作物であると理解される。この農業用ドローン５４０は、周知の方法によって定義された飛行プランに従い上空を飛行し、飛行中に農業用ドローン５４０は、農地５１０及び／又は複数の作物５２０に関するリアルタイム情報を収集する。この実施形態では、農業用ドローン５４０は農業用ブーム型撒布機１００の前方に位置しながら飛行する。この実施形態によれば、農業用ドローン５４０の飛行と、農業用ブーム型撒布機１００による作物中の移動とは、実質的に同時に行われる。このリアルタイム情報には、標高データ、等高線データ、地形データ、作物データ、及び／又は作物分析データが含まれ、本実施形態によればこれらのデータは、通信リンク５３０を介して農業用ブーム型撒布機１００にリアルタイム通信で提供され、農業用ブーム型撒布機１００の性能の改善を支援するために利用することができる。ここでは一貫して述べているが、「前方」及び「後方」という用語は、農業用ブーム型撒布機との相対的な農業用ドローンの位置を区別するために使用される。すなわち「前方」は車輌が農地内を前進位置に（たとえば農地の東側の位置から西側の位置に）移動する場合における農業用ブーム型撒布機に先行する位置を示し、「後方」の用語は車輌が農地内を移動する場合における農業用撒布機の背後にある位置を示すものと考えられる。この用語自体に関していえば、農業用ブーム型撒布機が自己位置を反転させる場合（たとえば現状で西から東に移動する場合）、「前方」位置は「後方」位置となり、反対側も同様である。これらの用語による位置は、状況に応じて、特定の農地及び／又は作物中を飛行及び移動する際に、農業用ブーム型撒布機と相対的に飛行する１機又は複数機の農業用ドローンの異なる位置を示すために使用される。

農業用ドローン５４０と農業用ブーム型撒布機１００との間で交信されるリアルタイム情報は、配信されるリアルタイム情報の種類及び精度が従来のブーム型撒布機の水平化技術よりもはるかに上回っていることから、ブーム部１１０の安定性及び水平化精度が向上する。更に、農地５１０及び複数の作物５２０に関係する状況は、各種の困難状況（たとえば風、雨、熱、動物など）によって急激に変化する可能性があることから、農業用ドローン５４０をリアルタイムで農業用ブーム型撒布機１００と併用することによって、このような困難状況及び複数の作物５２０への撒布に対する全体的な影響を緩和することができる。

このように、ここで開示された方法の各ステップの一部（たとえば図７を参照）及びそれに関して上述した内容は、メモリ８３０及び／又はデータ保存装置８２０に保存されたコンピュータプログラム指令によって定義され、そのコンピュータプログラム指令を実行するプロセッサ８１０によって制御することができる。たとえばコンピュータプログラム指令は、ここで開示された方法によって定義される例示的な動作を実行する当業者によってプログラムされたコンピュータ実行可能なコードとして実施することができる。こうして、コンピュータプログラム指令の実行によって、プロセッサ８１０は、ここで開示された方法によって定義されるアルゴリズムを実行する。作物分析ユニット８００は、更にネットワーク（たとえば無線通信ネットワーク）又は通信プロトコル（たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））を介して他の装置と通信する１つ又は複数の通信インターフェース８５０も有している。この通信インターフェースとしては、たとえば受信機、トランシーバ、モデムなど、いくつかの周知の方法による有線又は無線通信を行うものが挙げられる。作物分析ユニット８００は更に、ユーザと作物分析ユニット８００との相互動作を可能とする１つ又は複数の入力／出力装置８４０（たとえばカメラ、ディスプレイ、キーボード、マウス、スピーカ、マイク、ボタンなど）も有している。

Claims (45)

1. 第１農業用ドローンによって複数の作物に特有の情報を収集すること、及び、
   前記第１農業用ドローンから、前記複数の作物中を移動する農業用車輌に前記収集情報をリアルタイムで送信すること
   を含む農業耕作方法。
2. 更に、前記農業用車輌によって、前記第１農業用ドローンからの前記収集情報をリアルタイムで受信すること、及び、
   前記第１農業用ドローンから受信した前記収集情報を利用する前記農業用車輌の少なくとも１つの操作を、前記農業用車輌によってリアルタイムで調整すること
   を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記第１農業用ドローンは前記農業用車輌に先行する位置を飛行する請求項２に記載の方法。
4. 更に、第２農業用ドローンから前記複数の作物に特有の情報を収集し、前記第２農業用ドローンは前記農業用車輌の背後の位置を飛行すること、及び、
   前記第２農業用ドローンから、前記複数の作物中を移動する農業用車輌に前記収集情報をリアルタイムで送信すること
   を含む請求項３に記載の方法。
5. 更に、前記農業用車輌によって、前記第２農業用ドローンから前記収集情報をリアルタイムで受信すること、及び、
   前記第２農業用ドローンから受信した前記収集情報を利用する前記農業用車輌の少なくとも１つの操作を、前記農業用車輌によってリアルタイムで調整すること
   を含む請求項４に記載の方法。
6. 前記収集情報は、農地の標高、農地の等高線、農地の地形、複数の作物のうちの少なくとも１つの画像データを有する請求項３に記載の方法。
7. 前記収集情報の送信は、移動体通信網を通じて行われる請求項３に記載の方法。
8. 前記第１農業用ドローンの飛行と、前記農業用車輌による前記複数の作物中の移動とは、実質的に同時に行われる請求項３に記載の方法。
9. 前記農業用車輌は、ブーム型撒布機である請求項３に記載の方法。
10. 前記ブーム型撒布機による調整は、前記ブーム型撒布機の水平化を含む請求項９に記載の方法。
11. 前記ブーム型撒布機による調整は、前記ブーム型撒布機からの液体の分配量の調整を含む請求項５に記載の方法。
12. 前記第２農業用ドローンの飛行と、前記農業用車輌による前記複数の作物中の移動とは、実質的に同時に行われる請求項４に記載の方法。
13. 前記液体は、水、肥料、作物保護薬品のうちの一つである請求項１１に記載の方法。
14. 前記第２農業用ドローンからの前記収集情報は、前記複数の作物上に前記農業用車輌によって分配される前記液体の計量を含む請求項１３に記載の方法。
15. 前記農業用車輌による調整は、前記計量に基づく前記液体の分配量の調整を含む請求項１４に記載の方法。
16. 第１農業用ドローンを備える農業耕作システムであって、
    前記第１農業用ドローンは、複数の作物を有する農地上を飛行し、前記複数の作物に特有の情報を収集し、前記第１農業用ドローンから農業用車輌に前記収集情報をリアルタイムで送信するように設定された農業耕作システム。
17. 前記農業用車輌は、前記第１農業用ドローンから前記収集情報をリアルタイムで受信し、前記第１農業用ドローンから受信した前記収集情報を用いて前記農業用車輌の少なくとも１つの操作を調整する請求項１６に記載のシステム。
18. 前記農業用車輌は、ブーム型撒布機である請求項１７に記載のシステム。
19. 前記ブーム型撒布機による調整は、前記ブーム型撒布機の水平化を含む請求項１８に記載のシステム。
20. 前記収集情報は、農地の標高、農地の等高線、農地の地形、複数の作物のうちの少なくとも１つの画像データを有する請求項１７に記載のシステム。
21. 前記第１農業用ドローンの飛行は、前記複数の作物中を移動する前記農業用車輌に先行する位置であり、
    前記農地上の前記第１農業用ドローンの飛行と、前記農業用車輌による前記複数の作物中の移動とは、実質的に同時に行われる請求項１６に記載のシステム。
22. 更に、第２農業用ドローンを備え、
    前記第２農業用ドローンは、前記複数の作物を有する農地上を飛行し、前記複数の作物に特有の情報を収集し、前記第２農業用ドローンから前記農業用車輌に前記収集情報をリアルタイムで送信するように設定された請求項２１に記載のシステム。
23. 前記第２農業用ドローンの飛行は前記農業用車輌の背後の位置であり、前記農地上の前記第２農業用ドローンの飛行と、前記農業用車輌による前記複数の作物中の移動とは、実質的に同時に行われる請求項２２に記載のシステム。
24. 前記農業用車輌は、前記第２農業用ドローンから前記収集情報をリアルタイムで受信し、前記第２農業用ドローンから受信した前記収集情報を用いて前記農業用車輌の少なくとも１つの操作を調整する請求項２３に記載のシステム。
25. 前記農業用車輌による調整は、前記農業用車輌からの液体の分配量の調整を含む請求項２４に記載のシステム。
26. 前記液体は、水、肥料、作物保護薬品のうちの一つである請求項２５に記載のシステム。
27. 前記第１農業用ドローンと前記第２農業用ドローンとは相互に通信するよう設定されている請求項２２に記載のシステム。
28. 前記第２農業用ドローンからの前記収集情報は、前記農業用車輌によって分配される前記液体の計量を含む請求項２６に記載のシステム。
29. 前記第１農業用ドローン及び前記第２農業用ドローンによる前記収集情報の送信は、ナローバンド周波数無線システムを通じて行われる請求項２２に記載のシステム。
30. 複数の作物上を農業用ドローンが飛行すること、
    前記農業用ドローンから前記複数の作物に特有の情報を収集すること、及び、
    前記農業用ドローンから、前記複数の作物中を移動する農業用車輌に前記収集情報をリアルタイムで送信すること
    を含む農業用ドローンの操作方法。
31. 更に、前記農業用車輌によって、前記農業用ドローンからの前記収集情報をリアルタイムで受信すること、及び、
    前記農業用ドローンから受信した前記収集情報を用いて前記農業用車輌の少なくとも１つの操作を前記農業用車輌によってリアルタイムで調整すること
    を含む請求項３０に記載の方法。
32. 前記農業用ドローンの飛行と、前記農業用車輌による前記複数の作物中の移動とは、実質的に同時に行われる請求項３１に記載の方法。
33. 前記農業用ドローンは、前記農業用車輌に先行する位置を飛行する請求項３２に記載の方法。
34. 前記農業用ドローンは、前記農業用車輌の背後の位置を飛行する請求項３２に記載の方法。
35. 前記収集情報は、農地の標高、農地の等高線、農地の地形、複数の作物のうちの少なくとも１つの画像データを有する請求項３１に記載の方法。
36. 前記農業用車輌は、ブーム型撒布機である請求項３２に記載の方法。
37. 前記ブーム型撒布機による調整は、前記ブーム型撒布機の水平化を含む請求項３６に記載の方法。
38. 前記農業用車輌による調整は、前記農業用車輌からの液体の分配量の調整を含む請求項３４に記載の方法。
39. 前記液体は、水、肥料、作物保護薬品のうちの一つである請求項３８に記載の方法。
40. 前記農業用ドローンからの前記収集情報は、前記複数の作物上に前記農業用車輌によって分配される前記液体の計量を含む請求項３８に記載の方法。
41. 農業用ドローンを操作するためのコンピュータプログラム指令を保存する非一時的コンピュータ読取可能媒体であって、前記コンピュータプログラム指令は、プロセッサ上での実行時に、
    複数の作物上を前記農業用ドローンが飛行すること、
    前記農業用ドローンから前記複数の作物に特有の情報を収集すること、及び、
    前記農業用ドローンから、前記複数の作物中を移動する農業用車輌に前記収集情報をリアルタイムで送信すること、
    を含む動作をプロセッサに実施させる非一時的コンピュータ読取可能媒体。
42. 前記操作は更に、
    前記農業用車輌によって、前記農業用ドローンからの前記収集情報をリアルタイムで受信すること、及び、
    前記農業用ドローンから受信した前記収集情報を利用する前記農業用車輌の少なくとも１つの操作を、前記農業用車輌によってリアルタイムで調整すること
    を含む請求項４１に記載の非一時的コンピュータ読取可能媒体。
43. 前記農業用ドローンの飛行と、前記農業用車輌による前記複数の作物中の移動とは、実質的に同時に行われる請求項４２に記載の非一時的コンピュータ読取可能媒体。
44. 前記農業用ドローンは、前記農業用車輌に先行する位置を飛行する請求項４３に記載の非一時的コンピュータ読取可能媒体。
45. 前記収集情報は、農地の標高、農地の等高線、農地の地形、複数の作物のうちの少なくとも１つの画像データを有する請求項４２に記載の非一時的コンピュータ読取可能媒体。

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