JP2021018085A - 経路作成装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】好適な飛行経路を作成する。【解決手段】本実施形態の経路作成装置（２）は、飛行体が飛行する飛行空間を複数の３次元空間によって表現し、３次元空間に物理的に存在する地物の情報を含む３次元地図データを記憶する地図記憶手段（２１１）と、３次元空間毎の日陰、または、日向の程度を示す日照情報を作成する日照情報作成手段（２２１）と、日照情報を基に、３次元空間の中から日向の３次元空間を優先的に飛行する飛行経路を作成する経路作成手段（２２２）と、を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、経路作成に関する。

特許文献１には、車両の特定の座席が十分に日向になる経路を作成する技術について開示されている。

特開２００８−８９５７０号公報

本発明は、好適な飛行経路を作成することを目的とする。

本発明の一態様に係る経路作成装置は、
飛行体が飛行する飛行空間を複数の３次元空間によって表現し、前記３次元空間に物理的に存在する地物の情報を含む３次元地図データを記憶する地図記憶手段と、
前記３次元空間毎の日陰、または、日向の程度を示す日照情報を作成する日照情報作成手段と、
前記日照情報を基に、前記３次元空間の中から日向の３次元空間を優先的に飛行する飛行経路を作成する経路作成手段と、
を有することを特徴とする。

運行管理システムの構成例を示す図である。 ３次元地図データの一例を示す第１の図である。 ３次元地図データの一例を示す第２の図である。 ボックスのデータ構造を示す図である。 経路作成装置の日陰情報作成部の処理動作例を示す図である。 雲により発生する日陰情報例を示す図である。 地物により発生する日陰情報例を示す図である。 経路作成装置の経路作成部の処理動作例を示す図である。 経路作成装置の経路作成部の変形処理動作例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

＜運行管理システムの構成例＞
まず、図１を参照しながら、本実施形態に係る運行管理システムの構成例について説明する。図１は、本実施形態に係る運行管理システムの構成例を示す図である。

本実施形態にかかる運行管理システムは、飛行体１と、経路作成装置２と、がネットワークＮＷを介して接続して構成する。ネットワークＮＷは、基本的に無線ネットワークを想定しているが、有線ネットワークが含まれていてもよい。

経路作成装置２は、飛行体１が飛行する飛行空間を複数の３次元空間によって表現し、その３次元空間に物理的に存在する地物の情報を含む３次元地図データを参照し、３次元空間毎の日陰の程度を示す日陰情報を作成する。経路作成装置２は、作成した日陰情報を基に、３次元空間の中から日向の３次元空間を優先的に飛行する飛行経路を作成し、その飛行経路を飛行体１に提供する。これにより、飛行体１は、経路作成装置２から取得した飛行経路を基に、日向の３次元空間を優先的に飛行することができる。以下、本実施形態の運行管理システムを構成する各装置の構成例について説明する。

＜飛行体１の構成例＞
飛行体１は、ドローン等の航空機があげられる。飛行体１は、上空を飛行する飛行体であれば、有人、無人を問わず、あらゆる形態の飛行体を含むものとする。本実施形態の飛行体１は、記憶部１１、制御部１２、位置情報取得部１３、太陽光発電部１４、電池残量測定部１５を有して構成する。

記憶部１１は、各種情報を記憶する。本実施形態の記憶部１１は、経路情報記憶部１１１を有して構成する。経路情報記憶部１１１は、後述する経路作成装置２から受け取った経路情報を記憶する。

制御部１２は、飛行体１の各部を制御する。本実施形態の制御部１２は、飛行制御部１２１を有して構成する。飛行制御部１２１は、経路情報記憶部１１１に記憶されている経路情報などを用いて出発地から目的地まで飛行する。

位置情報取得部１３は、飛行体１の現在位置を取得する。位置情報取得部１３の構成は、飛行体１の現在位置を取得することが可能であれば、特に限定せず、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）などが適用可能である。

太陽光発電部１４は、飛行体１に搭載された太陽光パネルで受け取った太陽光を電力に変換し、当該電力を飛行体１の電力源として供給する。太陽光発電部１４の構成は、太陽光を電力に変換し、飛行体１の電力源とすることが可能であれば、特に限定せず、任意の発電システムを適用することが可能である。

電池残量測定部１５は、飛行体１の電池残量を測定する。飛行体１の電池残量を測定することで、その測定した電池残量の範囲で飛行体１が飛行可能な飛行経路や飛行距離を算出することができる。電池残量測定部１５の構成は、飛行体１の電池残量を測定することが可能であれば、特に限定せず、任意の測定システムを適用することが可能である。

＜経路作成装置２の構成例＞
経路作成装置２は、飛行体１の飛行経路を作成し、飛行体１の運行を管理する装置である。本実施形態の経路作成装置２は、記憶部２１、制御部２２を有して構成する。

記憶部２１は、各種情報を記憶する。本実施形態の記憶部２１は、３次元地図記憶部２１１、雲情報記憶部２１２、太陽情報記憶部２１３、日陰情報記憶部２１４を有して構成する。

３次元地図記憶部２１１は、３次元地図情報を記憶する。３次元地図情報は、飛行体１が飛行する飛行空間を複数の３次元空間によって表現した３次元地図データを含んで構成する。３次元地図データは、例えば、図２に示すように構成する。図２に示す３次元地図データは、原点からＸ，Ｙ，Ｚ方向に３次元空間を配列する。原点はどのようなものでも差し支えないが、例えば、日本経緯度原点を３次元地図の原点としてもよいし、飛行体１の飛行にとって基準となる任意の点を原点としてもよい。また、ボックスの大きさは、任意だが、例えば、各辺１メートルとしてもよい。各辺は、飛行体１の縦横高さの最大寸法と略同一から数倍程度としてもよい。その場合、飛行体１毎の３次元地図データとしてもよい。

図２では、原点が地表と同じ高さであるとしている。この原点を左下隅とするボックスを、座標（０，０，０）のボックスと呼ぶ。ここからＸ，Ｙ，Ｚの各方向に同じ大きさのボックスを規定する。図２では、図示の分かりやすさを優先して、地表と同じ高さ（Ｚ＝０）の６×６個のボックス（Ｘ＝０〜５、Ｙ＝０〜５）と、建物などの地物ＯＢＪと、地表から５つ目の高さで、原点とＸ方向に同じ位置の６個のボックス（Ｘ＝０、Ｙ＝０〜５、Ｚ＝４）、更に、地表から５つ目の高さで、ボックス（０，５，４）とＹ方向に同じ位置の６個のボックス（Ｘ＝０〜５、Ｙ＝５、Ｚ＝４）のみを図示し、後は省略している。各ボックスは、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の座標値により特定可能である。

地物ＯＢＪは、ビルや鉄柱などの建物、街路樹、丘陵、山など、地表に物理的に存在するものである。本実施形態では、３次元空間に相当するボックスは、地物ＯＢＪの有無に関わらず配置している。原点より地表が高い場合には、その間の３次元のボックスは、地表に現れない。従って、３次元のボックスは、地物の有無を問わず、３次元的に全ての方向に一律に定義されうる。

３次元のボックスを設定したあと、各ボックスには、そのボックスの性質として、コストが付与される。コストは、飛行体１の飛行経路を探索する際に使用するものであり、飛行体１が飛行した方がよいボックスほど、小さい値が設定され、飛行体１が飛行しない方がよいボックスほど、大きい値が設定される。例えば、図３に示す例では、地表から所定の高さまで地物ＯＢＪの一例である樹木が存在しており、その樹木が存在するボックスには、そのボックスをなるべく飛行体１が飛行しないように、大きい値のコストが設定される。

図３は、３次元の地図をＸ方向から見た状態を示しており、図示するボックスＴＢ００、ＴＢ２２にはコストとして５０が設定されており、ＴＢ１２、ＴＢ２０、ＴＢ２１にはコストとして７０が設定されており、ＴＢ１０、ＴＢ１１にはコストとして１００が設定されている。上記コストは、例えば、ボックスに占める樹木の割合で設定する。これにより、樹木に衝突しやすいボックスをなるべく飛行しないようにすることができる。各ボックスのコストは、地物ＯＢＪの有無だけでなく、飛行制限区域、人口密度、降雨量、積雪量、風速、日陰、日向などの情報を用いて任意に設定してもよい。また、各ボックスのコストは、地物ＯＢＪ、飛行制限区域、人口密度、降雨量、積雪量、風速、日陰、日向などの種別毎に設定してもよい。本実施形態の経路作成装置２は、経路探索条件に応じて、各ボックスのコストを任意に調整し、調整後のコストを使って経路探索を行う。

図４は、全てのボックスが同じ大きさとされている場合の基本的なデータ構造を示す。この場合、ボックスは、Ｘ，Ｙ，Ｚの座標により指定され、この座標を示すパラメータと、コスト、を持つ。図４に示した例では、座標（１，５，０）のボックスのコストは５０に設定されており、座標（２，５，０）のボックスのコストは７０に設定されており、座標（１，５，１）のボックスのコストは１００に設定されている。このため、図４に示した例では、飛行体１が優先的に飛行するボックスの順番は、コストの低い順番である、座標（１，５，０）のボックス→座標（２，５，０）のボックス→座標（１，５，１）のボックスとなる。

なお、図３、図４に示す各ボックスのコストは時間帯毎に設定することが好ましい。これは、降雨量、積雪量、風速、日陰、日向などの情報は時間帯毎に異なるためである。これにより、時間帯に応じて適切なコストを各ボックスに設定することができる。

雲情報記憶部２１２は、時間毎の雲の情報を記憶する。雲の情報としては、雲の有無、雲頂高度、雲の位置、雲の種類の情報などがあげられる。雲の情報は、例えば、気象データから取得することができる。雲情報記憶部２１２に記憶する雲の情報は、少なくとも、３次元空間においてどの位置にどのような形状の雲が存在するのかを時間毎に特定できればよい。

太陽情報記憶部２１３は、時間毎の太陽の情報を記憶する。太陽の情報としては、太陽位置があげられる。太陽位置は、ある地点のある時刻での太陽の位置を示し、太陽高度（仰角）と太陽方位角で算出できる。太陽情報記憶部２１３に記憶する太陽の情報は、太陽の位置を時間毎に特定できればよい。

日陰情報記憶部２１４は、３次元空間の日陰エリアを特定する日陰情報を記憶する。日陰情報は、後述する日陰情報作成部２２１で作成する。

制御部２２は、経路作成装置２の各部を制御する。本実施形態の制御部２２は、日陰情報作成部２２１、経路作成部２２２を有して構成する。

日陰情報作成部２２１は、３次元地図記憶部２１１、雲情報記憶部２１２、太陽情報記憶部２１３の情報を使って日陰情報を作成する。日陰情報作成部２２１は、作成した日陰情報を日陰情報記憶部２１４に記憶する。日陰情報作成部２２１の具体的な処理動作例については後述する。

経路作成部２２２は、３次元地図記憶部２１１、日陰情報記憶部２１４の情報を使って飛行経路を作成する。経路作成部２２２は、作成した飛行経路の情報を飛行体１に提供する。経路作成部２２２の具体的な処理動作例については後述する。

＜経路作成装置２の日陰情報作成部２２１の処理動作例＞
次に、図５を参照しながら、経路作成装置２の日陰情報作成部２２１の処理動作例について説明する。図５は、日陰情報作成部２２１の処理動作例を説明する図である。

まず、日陰情報作成部２２１は、３次元地図記憶部２１１を参照し、日陰情報を作成する３次元空間を決定する（ステップＳ１）。３次元空間の決定方法は、特に限定せず、任意に決定してもよい。例えば、市町村などの行政区域単位、メッシュ単位などの任意の単位で３次元空間を決定する。但し、最終的には、飛行体１が飛行する３次元地図データを構成する全ての３次元空間に対して日陰情報を作成する。

次に、日陰情報作成部２２１は、太陽情報記憶部２１３を参照し、ステップＳ１で決定した３次元空間に対応する時間毎の太陽位置を取得する（ステップＳ２）。これにより、ステップＳ１で決定した３次元空間に入射する太陽光の情報を取得することができる。

次に、日陰情報作成部２２１は、雲情報記憶部２１２を参照し、ステップＳ１で決定した３次元空間に対応する時間毎の雲の位置、形状を取得する（ステップＳ３）。例えば、ステップＳ１で決定した３次元空間、及び、その周辺の３次元空間に存在する時間毎の雲の情報を取得する。これにより、ステップＳ１で決定した３次元空間に対して日陰を形成する要因となる時間毎の雲の情報を取得することができる。

次に、日陰情報作成部２２１は、日陰情報を作成する時間帯を決定する（ステップＳ４）。

次に、日陰情報作成部２２１は、上記決定した時間帯の太陽位置に基づく日照ベクトルを作成する（ステップＳ５）。日照ベクトルは、太陽位置から地表面に向かって照射する太陽光の入射方向を特定するベクトルである。

次に、日陰情報作成部２２１は、上記作成した日照ベクトルが、上記決定した時間帯の雲と交差しているか否かを判定する（ステップＳ６）。

日照ベクトルが雲と交差している場合（ステップＳ６/Ｙｅｓ）、交差した雲による日陰が発生するため、３次元空間において雲により発生する日陰エリアを示す日陰情報を作成する（ステップＳ７）。曇による日陰情報は、例えば、図６に示すように、雲２００と交差した日照ベクトルＢ-２、Ｂ-８で囲まれたエリア（ハッチングを施したエリア）を特定し、その特定したエリアを示す日陰情報を作成する。日照ベクトルＢ-２、Ｂ-８は、日陰面２０１の周辺に差し込む日照ベクトルである。日陰面２０１は図６に示す符号ａ-ｂの範囲である。図６では、説明の簡略のため、雲２００と交差した日照ベクトルＢ-２、Ｂ-８で囲まれた２次元の日陰エリアの日陰情報を示しているが、本実施形態では、３次元の日陰エリアの日陰情報を作成する。

日陰情報作成部２２１は、作成した日陰情報を日時と共に日陰情報記憶部２１４に記憶する（ステップＳ８）。日陰情報は、上述した３次元空間のボックスで定義する。これにより、経路作成装置２は、３次元空間の各ボックスの中でどのボックスにどの程度の日陰が発生するのかを時間別で把握することができる。

次に、日陰情報作成部２２１は、ステップＳ１で決定した３次元空間に日向エリアがあるか否かを判定する（ステップＳ９）。３次元空間に日向エリアがある場合（ステップＳ９/Ｙｅｓ）、または、ステップＳ６において、日照ベクトルが雲と交差していない場合（ステップＳ６/Ｎｏ）、日陰情報作成部２２１は、３次元地図記憶部２１１を参照し、３次元空間に対応する地物の情報を取得する（ステップＳ１０）。例えば、日向エリアがある場合は（ステップＳ９/Ｙｅｓ）、その日向エリアがある３次元空間に対して日陰を形成する要因となる地物の情報を取得する。例えば、日向エリアがある３次元空間、及び、その周辺の３次元空間に存在する地物の情報を取得する。また、日照ベクトルが雲と交差していない場合は（ステップＳ６/Ｎｏ）、ステップＳ１で決定した３次元空間に対応する地物の情報を取得する。例えば、ステップＳ１で決定した３次元空間、及び、その周辺の３次元空間に存在する地物の情報を取得する。

次に、日陰情報作成部２２１は、日照ベクトルが地物と交差しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。日照ベクトルが地物と交差している場合（ステップＳ１１/Ｙｅｓ）、地物による日陰が発生するため、３次元空間において地物により発生する日陰エリアを示す日陰情報を作成する（ステップＳ１２）。地物による日陰情報は、例えば、図７に示すように、建物３００と交差した日照ベクトルで囲まれた日陰エリアを特定し、その特定した日陰エリアを示す日陰情報を作成する。

具体的には、日照ベクトルが建物３００と交差することで発生する日陰面３０１-１、３０１-２、３０１-３を特定する。日陰面３０１-１は図７に示す符号ｂ-ｃの範囲であり、日陰面３０１-２は符号ｃ-ｄの範囲であり、日陰面３０１-３は符号ｆ-ｇの範囲である。次に、日照ベクトルと建物３００との交点の中で、日照ベクトルと日陰面３０１-１、３０１-２、３０１-３との交点と最も近い交点を探す。例えば、図７に示す日照ベクトルＢ-４を例に説明する。日照ベクトルＢ−４と建物３００との交点として、交点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが得られ、日照ベクトルＢ−４と日陰面３０１-１、３０１-２、３０１-３との交点として、交点Ｃ、Ｅが得られる。このため、日照ベクトルＢ−４と建物３００との交点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの中で、日照ベクトルＢ−４と日陰面３０１-１、３０１-２、３０１-３との交点Ｃ、Ｅと最も近い交点として、交点Ｂ、Ｄが得られる。交点Ｂは、交点Ｃと最も近い交点であり、交点Ｄは、交点Ｅと最も近い交点である。この交点の探索を、建物３００と交差する全ての日照ベクトルで行うことで、日陰形成面３０２-１、３０２-２を得ることができる。日陰形成面３０２-１は符号a-ｂの範囲であり、日陰形成面３０２-２は符号ｅ-ｆの範囲である。次に、日照ベクトル、日陰形成面、日陰面で囲まれたエリア（ハッチングを施したエリア）を特定し、その特定したエリアを示す日陰情報を作成する。これにより、建物３００による日陰情報を作成することができる。上述した日陰情報の作成方法は一例であり、図７に示すハッチングを施したエリアを特定することが可能であれば、特に限定せず、任意の方法で作成してもよい。また、図７では、建物３００と交差した日照ベクトルで囲まれた日陰情報を示しているが、山などの地形の日陰情報も図７に示す建物３００と同様に作成することができる。また、図７では、説明の簡略のため、建物３００と交差した日照ベクトルで囲まれた２次元の日陰エリアの日陰情報を示しているが、本実施形態では、３次元の日陰エリアの日陰情報を作成する。

日陰情報作成部２２１は、作成した日陰情報を日時と共に日陰情報記憶部２１４に記憶する（ステップＳ１３）。これにより、経路作成装置２は、３次元空間において地物により発生する日陰エリアの日陰情報を日陰情報記憶部２１４に記憶することができる。

日照作成部２２１は、ステップＳ９において日向エリアがない場合（ステップＳ９/Ｎｏ）、ステップＳ１１において日照ベクトルが地物と交差していない場合（ステップＳ１１/Ｎｏ）、ステップＳ１３において日陰情報を日陰情報記憶部２１４に記憶した場合、全時間帯の日陰情報の作成が完了したか否かを判定する（ステップＳ１４）。

日陰情報作成部２２１は、ステップＳ１４において全時間帯の日陰情報の作成が完了していない場合（ステップＳ１４/Ｎｏ）、ステップＳ４に移行し、日陰情報を作成する次の時間を決定し（ステップＳ４）、上述したステップＳ５〜Ｓ１３の処理を行う。

日陰情報作成部２１２は、ステップＳ１４において全時間帯の日陰情報の作成が完了した場合（ステップＳ１４/Ｙｅｓ）、処理を終了する（Ｅｎｄ）。

本実施形態の日陰情報作成部２１２は、図５に示す処理を行うことで、３次元地図記憶部２１１、雲情報記憶部２１２、太陽情報記憶部２１３の情報を使って３次元空間の時間毎の日陰情報を作成し、日陰情報記憶部２１４に記憶することができる。本実施形態の日陰情報作成部２１２は、図５に示す処理を、飛行体１が飛行する３次元地図データを構成する全ての３次元空間に対して行う。これにより、３次元地図データを構成する全ての３次元空間の時間毎の日陰情報を得ることができる。

＜経路作成装置２の経路作成部２２２の処理動作例＞
次に、図８を参照しながら、経路作成装置２の経路作成部２２２の処理動作例について説明する。図８は、経路作成部２２２の処理動作例を説明する図である。

経路作成装置２は、出発地、目的地、飛行時間などの経路探索条件を受け付ける（ステップＡ１）。経路探索条件の入力は、例えば、スマートフォンなどの利用者が使用する携帯端末を用いて行えばよい。利用者は、携帯端末を操作し、経路探索条件を入力し、経路作成装置２に出力することで、経路作成装置２は、経路探索条件を受け付けることになる。なお、出発地は飛行体１の現在地を用いることもできる。

経路作成装置２は、経路探索条件を受け付けると、３次元地図記憶部２１１から３次元地図データを読み込む（ステップＡ２）。また、日陰情報記憶部２１４から日陰情報を読み込む（ステップＡ３）。

次に、経路作成装置２は、３次元地図データを構成する各３次元空間に日陰情報のコストを反映する（ステップＡ４）。例えば、３次元地図データを構成する各３次元空間のコストが図３に示す状態とし、日陰情報と重なるボックスがＴＢ１２、ＴＢ１１、ＴＢ００、ＴＢ１０、ＴＢ２０と仮定する。この場合、日陰情報と重なるボックスＴＢ１２、ＴＢ１１、ＴＢ００、ＴＢ１０、ＴＢ２０のコストに、各ボックスの日陰情報に応じた重みづけを付与する。これにより、日陰情報と重なるボックスＴＢ１２、ＴＢ１１、ＴＢ００、ＴＢ１０、ＴＢ２０のコストの値を大きくし、日陰情報と重なるボックスＴＢ１２、ＴＢ１１、ＴＢ００、ＴＢ１０、ＴＢ２０を極力回避した飛行経路を得ることができる。

次に、経路作成装置２は、日陰情報を反映した後の３次元空間を使って経路探索を行い、出発地から目的地までの飛行体１の飛行経路を演算する（ステップＡ５）。飛行経路は、ダイクストラ法、Ａ-star法、ＲＲＴ（Rapidly-exploring Random Tree）法、ＲＲＴ-star法などの任意の経路探索アルゴリズムを使って演算することができる。これにより、例えば、飛行体１が出発地において規制上必要な高度まで上昇したあと、目的地上空まで、なるべくコストの小さいボックスを通過する飛行経路を得ることができる。

経路作成装置２は、ステップＡ５で得られた経路探索結果を利用者の携帯端末に出力する（ステップＡ６）。これにより、利用者は、携帯端末の表示部上で経路探索結果を閲覧することができる。この場合、携帯端末の表示部上で、出発地から目的地までの飛行経路を３次元地図、または、２次元地図上に表示するとともに、日向を飛行する箇所の経路を他の経路とは異なる表示態様で表示することが好ましい。これにより、利用者は、飛行経路の中でどの箇所が日向の飛行経路なのかを３次元地図、または、２次元地図上で把握することができる。利用者は、飛行体１に飛行経路を出力する場合は、携帯端末を操作し、携帯端末の表示部上に表示された経路探索結果を基に、飛行体１に飛行させる飛行経路を選択し、飛行経路の情報を経路作成装置２に出力する。

経路作成装置２は、飛行体１に出力する飛行経路を受け付けた場合は（ステップＡ７/Ｙｅｓ）、その受け付けた飛行経路の情報を飛行体１に出力する（ステップＡ８）。例えば、経路作成装置２は、飛行経路が含まれるボックス、および、その飛行経路のボックスを取り囲むボックスの情報を取得する。３次元空間として直方体のボックスを用いる場合、飛行経路が含まれるボックスの周辺には少なくとも９つのボックスが存在するが、そのうちのいくつかは飛行経路前後のボックスの周辺のボックスと重複する。従って、飛行経路を含むボックスの周辺のボックスとしては、こうした重複を除くことになる。次に、経路作成装置２は、上記取得した飛行経路が含まれるボックス、および、飛行経路のボックスを取り囲むボックスの情報を飛行体１に出力する。これにより、本実施形態の飛行体１は、飛行経路が含まれるボックス、および、飛行経路のボックスを取り囲むボックスの情報を基に、飛行制御を開始することができる。原則として、飛行体１は、飛行経路が含まれるボックスを飛行する。しかし、例えば強風に流されて、飛行体１が飛行経路のボックスから逸脱し、隣接するボックスに入ってしまうことが有り得る。この場合、飛行体１は、自分が属しているボックス、及び、周囲のボックスのコストを参照し、コストの低いボックス側に飛行する。これにより、飛行体１は、強風により飛行経路から逸脱したり、鳥などの障害物を回避するために飛行経路から逸脱したりした場合でも、飛行体１側で自律的にコストの低いボックス側に向かって飛行することができる。

＜本実施形態の運行管理システムの作用・効果＞
本実施形態の運行管理システムは、飛行体１と、経路作成装置２と、を有して構成し、経路作成装置２は、飛行体１が飛行する飛行空間を複数の３次元空間によって表現し、３次元空間に物理的に存在する地物の情報を含む３次元地図データを記憶する３次元地図記憶部２１１を参照し、３次元空間毎の日陰エリアを特定する日陰情報を作成する。そして、作成した日陰情報を基に、３次元空間の中から日向の３次元空間を優先的に飛行する飛行経路を作成する。これにより、太陽光パネルを搭載した飛行体１にとって好適な飛行経路を作成することができる。

特許文献１には、車両の特定の座席が十分に日向になる経路を作成する技術について開示されている。しかし、特許文献１は、車両の経路を作成することを目的としており、上空を飛行する飛行体１の経路を作成することについては何ら考慮されていない。また、特許文献１では、上空の日陰エリアについては何ら考慮されていない。その結果、特許文献１の技術では、上空を飛行する飛行体１が十分に日向になる経路を作成することができない。

これに対し、本実施形態の経路作成装置２は、３次元空間毎の日陰エリアを特定する日陰情報を作成するため、その日陰情報を基に、３次元空間の日陰エリア、日向エリアを特定することができる。その結果、本実施形態の経路作成装置２は、日陰情報を参照し、太陽光パネルを搭載した飛行体１が充電を行いながら飛行できる飛行経路を探索することができる。その結果、飛行体１の残存電力を最大化することができる。

なお、上述した実施形態では、３次元空間における日陰の程度を示す日陰情報を作成し、その作成した日陰情報を使って、日向を優先的に通過する飛行経路を作成している。しかし、３次元空間における日向の程度を示す日向情報を作成し、その作成した日向情報を使って、日向を優先的に通過する飛行経路を作成してもよい。３次元空間は、日陰、または、日向の何れかで構成するため、３次元空間における日陰、または、日向の何れか一方の情報を整備すれば、他方の情報も必然的に整備することができる。このため、３次元空間における日陰、または、日向の何れか一方の日照情報を作成し、その日照情報を使って、日向を優先的に通過する飛行経路を作成することができる。

また、上述した実施形態では、飛行空間を３次元空間により構成する場合の座標系は、ＸＹＺの直交座標系を例として説明した。しかし、ＸＹＺの直交座標系に限らず、球面座標系や極座標系などであってもよい。極座標系や球面座標系は、飛行体が離発着する地点を原点として３次元地図を構成する場合には、ボックスの特定が容易となる。３次元地図を構成するボックスは、直方体に限らず、３次元空間を埋められる形状であれば、どのようなものでも差し支えない。いわゆる空間充填体に相当する基本的な立体形状であれば、どのような形状でも利用可能である。更に、極座標系や球面座標系を用いれば、曲面を含んだ３次元空間を用いて３次元地図を構成してもよい。

また、上述した実施形態では、飛行体１の電池残量を考慮せず、日向を優先的に通過する飛行経路を作成するようにしている。しかし、飛行体１の電池残量を考慮するようにしてもよい。例えば、３次元地図データを参照し、飛行体１の出発地から目的地までの飛行経路を探索し、その探索した飛行経路を飛行体１が飛行した際の消費電力を算出する。そして、算出した消費電力と、飛行体１の現在の電池残量と、を比較し、飛行体１の現在の電池残量では上記探索した飛行経路の飛行が不可能である場合に、日向を優先的に通過する飛行経路を作成する。これにより、飛行体１の現在の電池残量では飛行できない飛行経路が得られた場合にのみ、日向を優先的に通過する飛行経路を得ることができる。なお、往路の飛行経路の消費電力だけでなく、復路の飛行経路の消費電力も考慮して、日向を優先的に通過する飛行経路を作成してもよい。これにより、飛行体１の往復飛行を考慮した最適な飛行経路を得ることができる。

また、上述した実施形態では、図８に示すように、日陰情報のコストを反映した後の３次元空間を使って経路探索を行い、出発地から目的地までの飛行体１の飛行経路を演算することにしている。しかし、図９に示すように、日陰情報のコストを反映する前の３次元地図データを使って経路探索を行い、出発地から目的地までの飛行体１の複数の飛行経路を演算してもよい（ステップＢ４）。この場合、図９に示すように、日陰情報を基に、上記演算した各飛行経路のボックスにおいて日向のボックスを飛行する割合を算出し（ステップＢ５）、日向を飛行する割合を含む経路探索結果を利用者の携帯端末に出力する（ステップＢ６）。これにより、利用者は、携帯端末の表示部上で、各飛行経路がどの程度日向を飛行するのかを把握することができる。この場合、出発地から目的地までの飛行経路を３次元地図、または、２次元地図上に表示するとともに、日向を飛行する箇所の経路を他の経路とは異なる表示態様で表示することが好ましい。これにより、利用者は、飛行経路の中でどの箇所が日向の飛行経路なのかを３次元地図、または、２次元地図上で把握することができる。利用者は、飛行体１に飛行経路を出力する場合は、携帯端末を操作し、携帯端末の表示部上に表示された複数の飛行経路の中から、飛行体１に飛行させる飛行経路を選択し、飛行経路の情報を経路作成装置２に出力する。経路作成装置２は、飛行体１に出力する飛行経路を受け付けた場合は（ステップＢ７/Ｙｅｓ）、その受け付けた飛行経路の情報を飛行体１に出力する（ステップＢ８）。本実施形態の経路作成装置２は、図９に示す処理動作を行うことで、経路探索により得られる複数の飛行経路の日向の割合を算出し、日向の割合を含む複数の飛行経路の探索結果を得ることができる。その結果、利用者は、複数の飛行経路の中から、利用者が飛行させたい飛行経路を選択して、飛行体１に飛行させることができる。

なお、図９に示す処理動作例において、各飛行経路の日向の割合を算出する際に、飛行経路のボックスだけでなく、飛行経路のボックスを取り囲むボックスも踏まえて、日向のボックスを飛行する割合を算出してもよい。また、各飛行経路を飛行体１が飛行した際の消費電力量と、各飛行経路を飛行体１が飛行した際に太陽光発電部１４で得られる発電量と、飛行体１の現在の電池残量と、を算出し、各飛行経路の中で、飛行体１が目的地まで飛行可能な飛行経路（電池残量＋発電量＞消費電力量の条件を満たす飛行経路）を利用者の携帯端末に出力するようにしてもよい。この場合、飛行体１の往復飛行を考慮してもよい。

＜変形例＞
上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上述した実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

（変形例１）
上述した実施形態において、経路作成装置２は、飛行体１の位置情報取得部１３で取得した飛行体１の位置情報を取得し、飛行体１の現在位置を経路作成装置２において管理するようにしてもよい。これにより、経路作成装置２は、飛行体１の現在位置を使って定期的に経路探索を行い、飛行体１に前回提供した飛行経路よりも適切な飛行経路があると判断した場合は、新たな飛行経路を飛行体１に提供することができる。なお、経路作成装置２は、飛行体１の現在位置だけでなく、飛行体１の電池残量などの情報も管理するようにしてもよい。

（変形例２）
上述した本実施形態の運行管理システムを構成する各部の制御動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。

ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。

例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭに予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、リムーバブル記録媒体に一時的、あるいは、永続的に記録しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。リムーバブル記録媒体は、磁気ディスク、半導体メモリなどの各種記録媒体があげられる。

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールすることになる。また、ダウンロードサイトからコンピュータに無線で転送することになる。また、ネットワークを介してコンピュータに有線で転送することになる。

プログラムの形態としては、クラウド等によるネット上のサーバからの利用もありえる。一部のプログラムのみをコンピュータに転送して利用する形態もありえる。

（変形例３）
上述した実施形態の運行管理システムを構成する各部は、上述した実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に処理を実行するだけに限定するものでない。例えば、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に処理を実行するように構築することも可能である。また、上述した実施形態の運行管理システムの各機能を複数の情報処理装置の協働によって実現してもよく、上述した記憶部１１、２１に記憶した情報のうちの少なくとも一部は、他の装置の内部／外部記憶装置に記憶されていてもよく、例えばクラウド上に構築されていてもよい。

（変形例４）
以上の実施形態の全部又は一部に記載された態様は、好適な飛行経路を作成すること、処理速度の向上、処理精度の向上、使い勝手の向上、データを利用した機能の向上又は適切な機能の提供その他の機能向上又は適切な機能の提供、データ及び／又はプログラムの容量の削減、装置及び／又はシステムの小型化等の適切なデータ、プログラム、記録媒体、装置及び／又はシステムの提供、並びにデータ、プログラム、装置又はシステムの制作・製造コストの削減、制作・製造の容易化、制作・製造時間の短縮等のデータ、プログラム、記録媒体、装置及び／又はシステムの制作・製造の適切化のいずれか一つの課題を解決する。

１ 飛行体
１１ 記憶部
１１１ 経路情報記憶部
１２ 制御部
１２１ 飛行制御部
１３ 位置情報取得部
１４ 太陽光発電部
１５ 電池残量測定部（測定手段）
２ 経路作成装置
２１ 記憶部
２１１ ３次元地図記憶部（地図記憶手段）
２１２ 雲情報記憶部（雲情報記憶手段）
２１３ 太陽情報記憶部（太陽情報記憶手段）
２１４ 日陰情報記憶部（日照情報記憶手段）
２２ 制御部
２２１ 日陰情報作成部（日照情報作成手段）
２２２ 経路作成部（経路作成手段）

Claims (10)

1. 飛行体が飛行する飛行空間を複数の３次元空間によって表現し、前記３次元空間に物理的に存在する地物の情報を含む３次元地図データを記憶する地図記憶手段と、
   前記３次元空間毎の日陰、または、日向の程度を示す日照情報を作成する日照情報作成手段と、
   前記日照情報を基に、前記３次元空間の中から日向の３次元空間を優先的に飛行する飛行経路を作成する経路作成手段と、
   を有することを特徴とする経路作成装置。
2. 飛行体が飛行する飛行空間を複数の３次元空間によって表現し、前記３次元空間に物理的に存在する地物の情報を含む３次元地図データを記憶する地図記憶手段と、
   前記３次元空間毎の日陰、または、日向の程度を示す日照情報を作成する日照情報作成手段と、
   前記３次元空間の中から前記飛行体が飛行する複数の飛行経路を作成し、前記日照情報を基に、前記作成した複数の飛行経路の各々において、前記飛行経路に含まれる日向の飛行経路の割合を算出する経路作成手段と、
   を有することを特徴とする経路作成装置。
3. 太陽の位置を記憶する太陽情報記憶手段を有し、
   前記日照情報作成手段は、
   前記太陽の位置を基に、太陽光の入射方向を特定する日照ベクトルを作成し、前記日照ベクトルと交差する前記地物により発生する前記３次元空間の日陰エリアを特定し、前記日陰エリアを基に、前記日照情報を作成する、ことを特徴とする請求項１または２記載の経路作成装置。
4. 雲の位置を記憶する雲情報記憶手段を有し、
   前記日照情報作成手段は、
   前記日照ベクトルと交差する前記雲により発生する前記３次元空間の日陰エリアを特定する、ことを特徴とする請求項３記載の経路作成装置。
5. 前記経路作成手段は、
   前記日照情報を基に、前記３次元空間毎のコストを調整し、前記飛行経路を作成する、ことを特徴とする請求項１記載の経路作成装置。
6. 前記飛行体の電池残量を測定する測定手段を有し、
   前記経路作成手段は、
   前記３次元地図データを基に、前記飛行体の出発地から目的地までの飛行経路を作成し、作成した前記飛行経路の飛行が前記電池残量では不可能である場合に、前記日照情報を基に、前記飛行経路を作成する、ことを特徴とする請求項１記載の経路作成装置。
7. 経路作成装置で行う方法であって、
   飛行体が飛行する飛行空間を複数の３次元空間によって表現し、前記３次元空間に物理的に存在する地物の情報を含む３次元地図データを記憶する地図記憶手段を参照し、前記３次元空間毎の日陰、または、日向の程度を示す日照情報を作成する日照情報作成工程と、
   前記日照情報を基に、前記３次元空間の中から日向の３次元空間を優先的に飛行する飛行経路を作成する経路作成工程と、
   を前記経路作成装置が行う、ことを特徴とする方法。
8. 経路作成装置で行う方法であって、
   飛行体が飛行する飛行空間を複数の３次元空間によって表現し、前記３次元空間に物理的に存在する地物の情報を含む３次元地図データを記憶する地図記憶手段を参照し、前記３次元空間毎の日陰、または、日向の程度を示す日照情報を作成する日照情報作成工程と、
   前記３次元空間の中から前記飛行体が飛行する複数の飛行経路を作成し、前記日照情報を基に、前記作成した複数の飛行経路の各々において、前記飛行経路に含まれる日向の飛行経路の割合を算出する経路作成工程と、
   を前記経路作成装置が行う、ことを特徴とする方法。
9. 経路作成装置のコンピュータに実行させるプログラムであって、
   飛行体が飛行する飛行空間を複数の３次元空間によって表現し、前記３次元空間に物理的に存在する地物の情報を含む３次元地図データを記憶する地図記憶手段を参照し、前記３次元空間毎の日陰、または、日向の程度を示す日照情報を作成する日照情報作成処理と、
   前記日照情報を基に、前記３次元空間の中から日向の３次元空間を優先的に飛行する飛行経路を作成する経路作成処理と、
   を前記コンピュータに実行させる、ことを特徴とするプログラム。
10. 経路作成装置のコンピュータに実行させるプログラムであって、
    飛行体が飛行する飛行空間を複数の３次元空間によって表現し、前記３次元空間に物理的に存在する地物の情報を含む３次元地図データを記憶する地図記憶手段を参照し、前記３次元空間毎の日陰、または、日向の程度を示す日照情報を作成する日照情報作成処理と、
    前記３次元空間の中から前記飛行体が飛行する複数の飛行経路を作成し、前記日照情報を基に、前記作成した複数の飛行経路の各々において、前記飛行経路に含まれる日向の飛行経路の割合を算出する経路作成処理と、
    を前記コンピュータに実行させる、ことを特徴とするプログラム。

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