JP2022038675A - 情報処理装置及び情報処理方法、コンピュータプログラム、並びに移動体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】航空機が低空飛行する際の局所的な風又は乱流の影響を考慮して飛行経路を計画する情報処理装置を提供する。【解決手段】情報処理装置は、所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定部と、前記推定部が推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度で飛行体が飛行する経路を計画する計画部１０６を具備する。前記計画部は、前記飛行体が飛行する経路上の位置において受ける風の変化に応じた風変化コストに基づいて、前記飛行体が飛行する経路を計画する。前記風変化コストは、前記風の時間的変化の成分と、前記風の時間的変化の成分を含む。【選択図】図２

Description

本明細書で開示する技術（以下、「本開示」とする）は、移動体装置の経路計画のための処理を行う情報処理装置及び情報処理方法、コンピュータプログラム、並びに移動体装置に関する。
ロボットやドローンなど無人で自律移動する移動体装置が普及しつつある。例えばドローンは、空撮によるデータ分析、空中からの点検や警備、物品の配送など、さまざまな用途が期待されている。
移動体装置の移動を制御する際、障害物を回避した経路を計画することが一般的である。また、飛行隊の場合には、地上の建物などの障害物だけでなく、風の影響を考慮して飛行計画を立てることが望ましい。
例えば、複数の無人航空機による風測定の結果から風況マップを生成し、さらに風況マップから３次元風況予測マップを生成して、無人航空機の飛行計画を作成するシステムが提案されている（特許文献１を参照のこと）。また、無人航空機の飛行予定経路を取得する経路取得部と、取得した前記飛行予定経路を含む領域における飛行予定時刻の気象を特定する気象情報を取得する気象情報取得部と、前記飛行予定経路と前記気象情報とに基づいて前記無人航空機の実際の飛行経路を予測する飛行経路予測部を備える無人航空機管理装置が提案されている（特許文献２を参照のこと）。
ドローンのような小型の無人航空機の場合、低空で飛行するが、小型且つ軽量のため、高空を飛行する大型の航空機よりも風の影響を受け易い。
特開２０１９－８９５３８号公報 特開２０１９－８９５３８号公報
本開示の目的は、主に低空飛行する航空機の飛行経路を計画するための処理を行う情報処理装置及び情報処理方法、コンピュータプログラム、並びに移動体装置を提供することにある。
本開示は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、
所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定部と、
前記推定部が推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度で飛行体が飛行する経路を計画する計画部と、
を具備する情報処理装置である。
前記推定部は、学習済みの機械学習モデルを用いて、大域風の情報と地表の障害物の分布に基づいて前記所定の高度における風又は乱流の分布を推定する。
前記計画部は、前記飛行体が飛行する経路上の位置において受ける風の変化に応じた風変化コストに基づいて、前記飛行体が飛行する経路を計画する。前記風変化コストは、前記風の空間的変化の成分（風向及び風速の変化）と、前記風の時間的変化（乱流）の成分を含む。
前記計画部は、前記風コストと前記障害物コストを重ね合わせた統合コストに基づいて、前記経路を計画する。前記計画部は、経路上の最大のコストが所定の閾値以下となる経路を計画するようにしてもよい。また、前記計画部は、前記風の時間的変化の成分を含まない、前記風の時間的変化の成分のみの風変化コストに基づいて、飛行体が飛行する経路を計画するようにしてもよい。
また、本開示の第２の側面は、
所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度で飛行体が飛行する経路を計画する計画ステップと、
を有する情報処理方法である。
また、本開示の第３の側面は、
所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定部、
前記推定部が推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度で飛行体が飛行する経路を計画する計画部、
としてコンピュータを機能させるようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータプログラムである。
本開示の第３の側面に係るコンピュータプログラムは、コンピュータ上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータプログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項に係るコンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることによって、コンピュータ上では協働的作用が発揮され、本開示の第１の側面に係る情報処理装置と同様の作用効果を得ることができる。
また、本開示の第４の側面は、
飛翔部と、
所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定部と、
前記推定部が推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度において飛行する経路を計画する計画部と、
前記計画部が計画した前記経路に基づいて指令値を生成する制御部と、
前記制御部が生成した前記指令値に基づいて前記飛翔体を駆動する駆動部と、
を具備する移動体装置である。
本開示によれば、航空機が低空飛行する際の局所的な風又は乱流の影響を考慮して飛行経路を計画する情報処理装置及び情報処理方法、コンピュータプログラム、並びに移動体装置を提供することができる。
なお、本明細書に記載された効果は、あくまでも例示であり、本開示によりもたらされる効果はこれに限定されるものではない。また、本開示が、上記の効果以外に、さらに付加的な効果を奏する場合もある。
本開示のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
図１は、制御システム１００の機能的構成例を示した図である。 図２は、制御システム２００の機能的構成例を示した図である。 図３は、障害物地図の一例を示した図である。 図４は、風地図を障害物地図（図３）に重ね合わせて示した図である。 図５は、乱流地図を障害物地図（図３）に重ね合わせて示した図である。 図６は、図４に示した風地図を用いて生成される経路を示した図である。 図７は、図５に示した乱流地図を用いて生成される経路を示した図である。 図８は、制御システム２００が実行する処理手順を示したフローチャートである。 図９は、地表の構造物の影響により風が変化し乱流が発生する様子を示した図である。 図１０は、地表の構造物の影響により風が変化し乱流が発生する様子を示した図である。 図１１は、回転翼タイプの小型航空機の例を示した図である。 図１２は、小型航空機１２００の機能構成例を示した図である。
以下、図面を参照しながら本開示について、以下の順に従って説明する。
Ａ．概要
Ｂ．小型航空機の構成
Ｃ．システム構成
Ｃ－１．構成例（１）
Ｃ－２．構成例（２）
Ｄ．風・乱流を考慮した経路計画
Ｄ－１．風・乱流地図について
Ｄ－２．経路の決定方法について
Ｄ－３．風・乱流コストについて
Ｄ－４．地図の生成
Ｄ－５．経路生成
Ｄ－６．経路生成手順
Ａ．概要
ドローンのような小型且つ軽量の無人航空機は、大型の航空機よりも風の影響を受け易い。また、高空を飛行する飛行機は気象情報を考慮して飛行計画を立てる必要があるが、小型の無人航空機は、低空で飛行することが想定されるため、地表面の起伏や建物などの障害物との衝突回避、地表を吹く風、さらには地表面の起伏や建物によって発生する風の空間的な変化や時間的な変化を考慮して、飛行計画を立てる必要がある。
風の空間的な変化は、局所的な風速や風向の変化である。また、風の時間的な変化は、流体が不規則に乱れる乱流のことである。とりわけ乱流は風の変化の予測が不能であるため、乱流を受けながら小型航空機を操縦することは難しく、乱流が発生した場所を飛行するコストは高くなる。また、季節風などの大域風に比べると、乱流の風速は小さいとしても風向が不定であるため、また、ドローンのような小型且つ軽量の無人航空機の飛行に与える影響は大きい。
層状になって規則正しく流れる層流が、例えば地表の起伏や建物などの障害物にぶつかると、層が不規則に乱れて乱流に遷移する。図９には、建物、堤防、小山などの構造物に吹く風を横から見た様子を示している。風は、風上では層流であるが、建物、堤防、小山などの地面から突起した構造物にぶつかると、構造物の直上で風速が高まり、構造物の風下では下降気流や乱流が発生する。したがって、構造物の風下は、小型の無人航空機のような軽量の飛行体は乱流に巻き込まれ易い、危険領域である。また、図１０には、建物や木などの構造物に吹く風を上から見た様子を示している。風は、構造物にぶつかると風速が増加し、構造物の風下ではカルマン渦と呼ばれる乱流が発生する。したがって、構造物の風下は、小型の無人航空機のような軽量の飛行体は渦に巻き込まれ易い、危険領域である。乱流が発生する危険領域を飛行体が横切るのは難しく、ドローンのような小型の航空機の場合には特に危険である。
基本的に飛行体は風の影響を受けるが、とりわけ小型機は無人及び有人にかかわらず風の影響を強く受け、飛行中の乱流に弱い。有人飛行の場合には、パイロットが知見に基づいて気流の変化や乱流が発生する箇所を想定して、これらの危険領域を回避したり気流の変化に対応するように操縦したりして、安全に航行することができる。これに対し、本開示では、小型航空機を無人又は自動操縦により飛行させる場合に、例えば低空飛行時に発生し易い局所的な風や乱流が発生する領域を推定して、このような危険領域を回避して低コストの飛行経路を計画するようにしている。局所的な風や乱流を、数値流体計算により算出することも可能であるが、計算コストが大きくリアルタイムで高精度に計算することが難しい。そこで、本開示では、学習済みの機械学習モデルを用いて局所的な風や乱流の分布を推定するようにしている。
したがって、本開示によれば、局所的な風や乱流が予想される危険領域を回避した飛行経路を計画するので、小型の無人航空機の風による飛行の制限を緩和することができる。
図９及び図１０を参照しながら説明したように、局所的な風や乱流は、地形（地表面の起伏や地上に建造された建物など）の影響により発生する。本開示では、大域的な風向及び風速と地形に基づいて、機械学習により局所的な風や乱流を推定する。
大域的な風向及び風速は、例えば天気予報などの気象情報から取得することができるが、自機や他の航空機による測定結果を活用するようにしてもよい。また、地形の情報は、自機のカメラで撮影した２Ｄ画像、３ＤカメラやＬｉｄａｒなどで取得した３Ｄ地形データ、現在地点の地図情報から取得した３Ｄ地形データなどでもよい。
Ｂ．小型航空機の構成
小型航空機は、羽が固定された固定翼機と、１以上の回転する翼（プロペラ）を持つ回転翼機に分類することができる。本開示は、固定翼機と回転翼機のいずれにも適用することができるが、ここでは、便宜上、回転翼機タイプの小型航空機について説明する。
回転翼タイプの小型航空機は、翼を回転させることによって発生する揚力及び推力を用いて機体を飛翔させる。回転翼タイプの小型航空機は、さらに回転翼数によって分類することができる。例えば、図１１に示すように、４つの回転翼を持つクアッドコプター、６つの回転翼を持つヘキサコプター、８つの回転翼を持つオクトコプターなどが挙げられる。
図１２には、小型航空機１２００の機能構成例を示している。但し、同図は、便宜上、４つの回転翼を持つクアッドコプターの構成を示しているが、回転翼数に応じて同様に構成することができる。
制御部１２０１は、センサ部１２０２からのセンサ情報に基づいて飛行環境や飛行の状態を観測又は推定して、所望の動作を実現するように動力部（後述）に対する指令値を計算する。制御部１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサと、プロセッサが実行するプログラムをロードしたりプログラム実行長の作業データを記憶したりするメモリで構成される。制御部１２０１は、下記のＣ項で説明する制御システムに相当する。又は、制御部１２０１は、外部の制御システムと通信部１２０３を介して通信して、動力部に対する指令値を生成するための情報を外部の制御システムから取得するようにしてもよい。
動力部は、回転翼数に応じた本数の動力系統からなる。ヘキサコプターの場合、動力部は４系統からなる。１つの動力系統は、回転翼１２１１と、モータ１２１２と、及びＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１２１３からなる。
回転翼１２１１は、モータ１２１２によって回転されて、機体の揚力及び推力を発生する。回転翼１２１１は、任意の数の羽根（回転子）を有している。羽根は、基本的には細長い形状を有しているが、平らな形状、曲がった形状、よじれた形状、テーパ形状、又はこれらを組み合わせた形状をしている。回転翼１２１１の羽根の形状は、効率よく揚力及び推力を発生し、抗力を削減するように、最適化されているものとする。
モータ１２１２は、回転翼１２１１を回転駆動する。また、ＥＳＣ１２１３は、制御部１２０１からの指令値に基づいてモータ１２１２の駆動を制御するモータ１２１２による回転翼１２１１の単位時間当たりの回転数を増加することによって、回転翼１２１１が発生する揚力及び推力を増加させることができる。
すべての回転翼１２１１を同じ方向に回転させることも、個々の回転翼１２１１を個別に回転させることも可能である。４つの回転翼１２１１のうち一部は一方の方向に回転し、他の一部は他方の方向に回転する。また、すべての回転翼１２１１を同じ回転数で回転させることも、個々の回転翼１２１１をそれぞれ異なる回転数で回転させることも可能である。４つの回転翼１２１１を４つのモータ１２１２をそれぞれ制御することで、揚力及び推力を発生させるとともに、機体のロール、ピッチ、ヨー方向の傾きすなわち姿勢を制御することができる。
センサ部１２０２は、カメラ、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサ、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）センサ、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）、気圧センサなどを備えている。
カメラは、下向きに地面を撮影できるように設置されて、静止画や動画を撮影る。もちろん、前方、後方、左右方向、又は上方向を撮影するカメラをさらに搭載していてもよい。カメラで撮影した画像や映像を画像処理することで、地表の起伏や建物を物体認識したり、左右方向や水平方向の動きを検出したり、スピードを検出したりすることができる。
ＴｏＦセンサは、光を照射して反射が帰って来るまでの時間で、対象物までの距離や３次元情報を測定する。ＴｏＦセンサを機体の下向きに設置することで、機体と地面までの距離を測定したり、地表の起伏や建物の形状などの地形を測定したりすることができる。
ＬＩＤＡＲは、パルス状に発光するレーザー照射に対する散乱光を測定する。ＬＩＤＡＲの測定結果に基づいて、遠距離にある対象物までの距離やその対象物の材質などを分析することができる。
ＧＰＳセンサは、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して、小型航空機１２００の地球上の現在位置を測定したり、時刻情報を取得したりする。
ＩＭＵは、３軸のジャイロと３方向の加速度センサで構成され、機体の重心に設置されて、角速度及び加速度など機体の挙動を計測する。
気圧センサは、気圧を計測する。地表からの高さによって気圧が変化することから、気圧センサで測定した気圧に基づいて小型航空機１２００が飛行する高度を算出することができる。
通信部１２０３は、例えばＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などの無線通信手段を装備して、外部外部装置（例えば、地上のリモコン装置、サーバ装置など）と無線通信を行う。通信部１２０３は、例えば地上の装置から、経路計画又は経路計画を作成するために必要な情報を受信したり、機体に搭載したカメラで撮影した静止画や動画などを地上の装置に送信したりする。
なお、小型航空機１２００が物品の配送に使用される場合には、物品を搭載・保持する搭載部をさらに備えていてもよい。搭載部は、位置及び向きなど物品の状態を保持する構成を備えていてもよい。
Ｃ．システム構成
Ｃ－１．構成例（１）
図１には、低空を無人又は自動操縦により飛行する小型航空機１２００の制御システム１００の機能的構成例を模式的に示している。小型航空機１２００が低空を飛行する場合、地表面の起伏や建物などが障害物となる。このため、制御システム１００は、これら地表の障害物を回避するように、小型航空機１２００の経路計画を作成する必要がある。
制御システム１００は、基本的には、小型航空機に搭載されたセンサが検出したセンサ情報に基づいて小型航空機の経路計画を作成し、この経路計画に基づいて小型航空機の機体の姿勢やプロペラを回転するモータの駆動を制御する制御信号を生成する。制御システム１００は、小型航空機に搭載されてもよいし、小型航空機とは無線接続される装置で、小型航空機との間でセンサ信号や制御信号などを無線通信するようにしてもよい。また、制御システム１００は、クラウドコンピュータにより提供されてもよい。
図１に示す制御システム１００は、物体認識部１０１と、自己位置・速度認識部１０２と、自己姿勢認識部１０３と、障害物地図作成部１０４と、障害物コスト地図作成部１０５と、経路計画部１０６と、姿勢制御部１０７と、モータ制御部１０８を備えている。また、小型航空機１２００は、カメラ１２１、ＴｏＦセンサ１２２、ＬＩＤＡＲ１２３、ＧＰＳセンサ１２４、ＩＭＵ１２５、気圧センサ１２６などの飛行環境や飛行の状態を観測するセンサを備えており、これらのセンサで検出したセンサ情報が制御システム１００に供給されるものとする。
物体認識部１０１は、カメラ１２１、ＴｏＦセンサ１２２、ＬＩＤＡＲ１２３のうち少なくとも１つのセンサ情報に基づいて、地表の起伏や建物などの物体認識処理を行う。物体認識部１０１は、学習済みの機械学習モデルを用いて物体認識を行うようにしてもよい。
自己位置・速度認識部１０２は、カメラ１２１、ＴｏＦセンサ１２２、ＬＩＤＡＲ１２３、ＧＰＳセンサ１２４、ＩＭＵ１２５、及び気圧センサ１２６のうち少なくとも１つのセンサ情報に基づいて、小型航空機１２００の自己位置と、飛行中の速度を算出する。
自己姿勢認識部１０３は、ＴｏＦセンサ１２２、ＬＩＤＡＲ１２３、ＧＰＳセンサ１２４、ＩＭＵ１２５のうち少なくとも１つのセンサ情報に基づいて、小型航空機１２００の機体の姿勢を認識する。
障害物地図作成部１０４は、物体認識部１０１による地表の物体認識結果と、自己位置・速度認識部１０２による小型航空機１２００の自己位置及び速度に基づいて、小型航空機１２００が所定の高度（低空）で飛行する際に障害となる障害物が存在する位置を表した障害物地図を作成する。障害物地図作成部１０４は、学習済みの機械学習モデルを用いて障害物地図を作成するようにしてもよい。なお、障害物地図作成部１０４は、地表の障害物の情報に関しては、物体認識部１０１による地表の物体認識結果以外に、地図情報を利用してもよい。
障害物コスト地図作成部１０５は、障害物地図作成部１０４が作成した障害物地図に基づいて、障害物コスト地図を作成する。地表の起伏や建物などの障害物が存在する領域を小型航空機１２００が低空飛行する際に、障害物との衝突を回避するために飛行高度を上げたり進路を迂回させたりすることによって、障害物がない領域を通過する場合よりも余分なエネルギーなどのコストが発生し、これを障害物コストと言う。障害物コスト地図は、領域毎の障害物コストを表した地図である。
経路計画部１０６は、障害物コスト地図作成部１０５が作成した障害物コスト地図を参照して、小型航空機１２００の現在位置から目的地まで飛行する経路を計画する。例えば、すべての領域の障害物コストが均一であった場合には、経路計画部１０６は、小型航空機１２００の現在位置と目的地を結ぶ最短の飛行経路を計画する。一方、領域毎の障害物コストの高低差がある場合には、現在位置から目的地まで最も低いコストで到達できる飛行経路を計画する。
姿勢制御部１０７は、自己姿勢認識部１０３が認識した小型航空機１２００の姿勢と、経路計画部１０６が計画した小型航空機１２００の飛行経路に基づいて、機体の姿勢を制御する指令値を生成する。
モータ制御部１０８は、小型航空機１２００の各回転翼１２１１を回転させる各モータ１２１２の駆動を制御する指令値を生成する。４つの回転翼１２１１を４つのモータ１２１２をそれぞれ制御することで、揚力及び推力を発生させるとともに、機体のロール、ピッチ、ヨー方向の傾きすなわち姿勢を制御することができる（前述）。モータ制御部１０８は、姿勢制御部１０７が生成した姿勢の指令値に従うとともに、経路計画部１０６が計画した飛行経路で小型航空機１２００が飛行するように、各モータ１２１２の指令値を生成して、各ＥＳＣ１２１１に出力する。
Ｃ－２．構成例（２）
低空では、地表を吹く風が構造物にぶつかった際の乱流や、下降気流が発生したりする。小型航空機１２００が低空を飛行する場合、乱流や下降気流に巻き込まれて機体の姿勢安定性を失い、障害物と衝突したり墜落したりするおそれがある。このため、小型航空機１２００の経路計画を作成する際には、地表面の起伏や建物などの障害物だけでなく、地表を吹く風、さらには地表面の起伏や建物によって発生する風速風向の変化や乱流の影響を考慮する必要がある。
図２には、地表の構造物の影響による風及び乱流をさらに考慮して小型航空機１２００の経路計画を作成する、制御システム２００の機能的構成例を示している。制御システム２００は、小型航空機に搭載されてもよいし、小型航空機１２００とは無線接続される装置で、小型航空機１２００との間でセンサ信号や制御信号などを無線通信するようにしてもよい。また、制御システム２００は、クラウドコンピュータにより提供されてもよい。
図２に示す制御システム２００は、物体認識部２０１と、自己位置・速度認識部２０２と、自己姿勢認識部２０３と、障害物地図作成部２０４と、障害物コスト地図作成部２０５と、風・乱流推定部２０６と、風・乱流コスト地図作成部２０７と、経路計画部２０８と、姿勢制御部２０９と、モータ制御部２１０を備えている。また、小型航空機１２００は、カメラ１２１、ＴｏＦセンサ１２２、ＬＩＤＡＲ１２３、ＧＰＳセンサ１２４、ＩＭＵ１２５、気圧センサ１２６などの飛行環境や飛行の状態を観測するセンサを備え、これらのセンサで検出したセンサ情報が制御システム１００に供給される。
物体認識部２０１は、カメラ１２１、ＴｏＦセンサ１２２、ＬＩＤＡＲ１２３のうち少なくとも１つのセンサ情報に基づいて、地表の起伏や建物などの物体認識処理を行う。自己位置・速度認識部２０２は、カメラ１２１、ＴｏＦセンサ１２２、ＬＩＤＡＲ１２３、ＧＰＳセンサ１２４、ＩＭＵ１２５、及び気圧センサ１２６のうち少なくとも１つのセンサ情報に基づいて、小型航空機１２００の自己位置と、飛行中の速度を算出する。自己姿勢認識部２０３は、ＴｏＦセンサ１２２、ＬＩＤＡＲ１２３、ＧＰＳセンサ１２４、ＩＭＵ１２５のうち少なくとも１つのセンサ情報に基づいて、小型航空機１２００の機体の姿勢を認識する。
障害物地図作成部２０４は、物体認識部２０１による地表の物体認識結果と、自己位置・速度認識部２０２による小型航空機１２００の自己位置及び速度に基づいて、小型航空機１２００が所定の高度（低空）で飛行する際に障害となる障害物が存在する位置を表した障害物地図を作成する。障害物コスト地図作成部２０５は、障害物地図作成部２０４が作成した障害物地図に基づいて障害物コスト地図を作成する。
風・乱流推定部２０６は、大域的な風向及び風速と地形に基づいて、小型航空機１２００の飛行高度（低空）で発生する局所的な風や乱流の分布を推定して、風・乱流地図を作成する。風・乱流推定部２０６は、例えば図９及び図１０に示したような風速風向の変化や乱流を、２Ｄ又は３Ｄ表現した風・乱流地図を作成する。風・乱流推定部２０６は、学習済みの機械学習モデルを用いて局所的な風や乱流の分布を推定する。もちろん、風・乱流推定部２０６は、局所的な風や乱流を、数値流体計算により算出することも可能であるが、数値計算は計算コストが大きくリアルタイムで高精度に計算することが難しい。
なお、風・乱流推定部２０６は、障害物地図作成部２０４が作成した障害物地図を地形の情報として利用する。また、風・乱流推定部２０６は、大域的な風向及び風速を、例えば天気予報などの気象情報に基づく大域風地図から取得することができる。あるいは、風・乱流推定部２０６は、小型航空機１２００のセンサ部１２０２や他の航空機が計測した風の情報を活用するようにしてもよい。
風・乱流コスト地図作成部２０７は、風・乱流推定部２０６が作成した風・乱流地図に基づいて、風・乱流コスト地図を作成する。低空では地表の起伏や建物などの構造物により風速や風向が変化して、大域風地図からは直接導出できない局所的な風や乱流が発生する。風・乱流コスト地図は、小型航空機１２００が低空の局所的な風や乱流の影響によって、風速や風向の変化や乱流がない領域を通過する場合よりも高まる飛行の難易度を風・乱流コストと言う。風・乱流コスト地図は、領域毎の風・乱流コストを表した地図である。
経路計画部２０８は、障害物コスト地図作成部２０５が作成した障害物コスト地図と、風・乱流コスト地図作成部２０７が作成した風・乱流コスト地図とを重ね合わせて、小型航空機１２００が所定の飛行高度（低空）で現在位置から目的地まで飛行する経路を計画する。例えば、複数の経路の候補を計画し、各候補の障害物コストと風・乱流コストを重ね合わせたコストが均一であった場合には、経路計画部２０８は、小型航空機１２００の現在位置と目的地を結ぶ最短の飛行経路を計画する。一方、各候補の障害物コストと風・乱流コストを重ね合わせたコストに高低差がある場合には、最も低いコストで到達できる飛行経路を最も良い経路として選択する。経路計画部２０８は、例えば、領域毎の障害物コストと風・乱流コストを単純に加算し又は重み付け加算した統合コストに基づいて、飛行経路を計画するようにしてもよい。
姿勢制御部２０９は、自己姿勢認識部２０３が認識した小型航空機１２００の姿勢と、経路計画部２０８が計画した小型航空機１２００の飛行経路に基づいて、機体の姿勢を制御する指令値を生成する。
モータ制御部２１０は、姿勢制御部２０９が生成した姿勢の指令値に従うとともに、経路計画部２０８が計画した飛行経路で小型航空機１２００が飛行するように、各モータ１２１２の指令値を生成して、各ＥＳＣ１２１１に出力する。モータ制御部２１０は、小型航空機１２００の各回転翼１２１１を回転させる各モータ１２１２をそれぞれ制御することで、揚力及び推力を発生させるとともに、機体のロール、ピッチ、ヨー方向の傾きすなわち姿勢を制御することができる。
Ｄ．風・乱流を考慮した経路計画
この項では、図２に示した制御システム２００において、低空での風及び乱流を考慮した小型航空機１２００の経路計画について、詳細に説明する。
Ｄ－１．風・乱流地図について
上記Ｃ項では、制御システム２００において風・乱流推定部２０６が、大域的な風向及び風速と地形に基づいて、低空で発生す局所的な風や乱流の分布を表した風・乱流地図を、機械学習モデルを用いて推定することを説明した。もちろん、天気予報と同様に、外部（例えばインターネット上のサイト）から風・乱流地図が提供されてもよい。
本開示では、風・乱流地図は、小型航空機１２００が飛行する空間内の任意の場所ｒ（ｘ，ｙ，ｚ）での風速と乱流の各々のｘｙｚ成分が記述された地図とする。風速ｗのｘｙｚ成分は（ｗx，ｗy，ｗz）とする。また、乱流は、風速や風向などが不規則に変動する流れである。本開示では、乱流を風速の時間平均からの標準偏差σwと定義する。したがって、厳密には、風・乱流地図は、風速ｗのｘｙｚ成分（ｗx，ｗy，ｗz）に、風速のｘｙｚ成分毎の時間平均からの標準偏差（σx，σy，σz）で表される乱流を加えた、６つの量が記述された地図である。但し、乱流の計算は難しいため、水平及び垂直の２成分とした（σh，σv）、又はｘｙｚ成分すべての分散の平均（加重平均でもよい）をとった単一の値σで乱流を記述した風・乱流地図でもよい。上記の定義では、乱流は平均からのずれなので、乱流成分の平均値は０である。
Ｄ－２．経路の決定方法について
上空を飛行する航空機は風の影響を受け易い。また、低空では、地表の地形の影響により、風速や風向が不規則に変化する乱流が発生し易い。このため、低空を飛行する小型航空機は、乱流の影響を受け易い。したがって、航空機の飛行経路を、例えば以下の（１）～（８）の規則に基づいて決定することが望ましい。
（１）気流が乱れた場所を回避する（なるべく、乱れの上流側を通過する）。
（２）気流が乱れた場所を通過する場合には、障害物や地表から十分距離を置く。
（３）下降気流のある場所を回避する。
（４）経路上で風が急変するときには、急変する方向に機体をあらかじめ加速して、風下に流されることを防ぐ。
（５）経路進行方向に向かう風（追い風）がある場所を飛行する。
（６）弱く乱れの少ない上昇気流がある場所を飛行する。
（７）着陸の際には風に正対して乱れの少ない場所に降りる。
（８）揺れの少ない経路を選択する（風速や風向の変化が少ない経路を選択する。また、風速や風向の変化が大きく変化すると予想される場合には、速度を落とす）。
風が空間的又は時間的に変化する領域を小型航空機が通過する際、機体に外力が加わり姿勢が乱れる。機体の姿勢が大きく乱れると、機体の制御が困難になり、計画した経路から逸脱したり墜落したりする原因になる。経路の逸脱や墜落が起こらなくても、機体に搭載したカメラの視野が大きく乱れるため、カメラの撮影画像を観察している人が酔いなどの健康を害するおそれがある。
そこで、本開示に係る制御システム２００では、低空飛行時に発生し易い局所的な風や乱流を考慮して小型航空機が飛行する経路を計画するために、局所的な風や乱流の影響による飛行の難易度を表すコスト（風・乱流コスト）を計算するためのコスト関数を導入する。すなわち、風・乱流コスト地図作成部２０７は、風・乱流地図から、領域毎の風・乱流コストを表した風・乱流コスト地図を作成する。そして、経路計画部２０８は、障害物コスト地図に風・乱流コスト地図を重ね合わせて、小型航空機が飛行する経路を計画する。これによって、経路計画部２０８は、地表の障害物を回避するととも風の影響を考慮して、小型航空機が低空飛行する際の経路を計画することができる。また、経路計画部２０８は、風又は乱流の分布を表した風・乱流コスト地図に基づいて、単に強風が吹く領域だけでなく、局所的に風速や風向が大きく変化する領域および乱流が発生する領域を回避して、小型航空機でも安全に飛行する経路を計画することができる。
Ｄ－３．風・乱流コストについて
制御システム２００の制御対象とする小型航空機１２００の計画経路をｐ（ｔ）とする。ｐ（ｔ）は、時刻ｔにおける機体の位置と移動方向からなるベクトルである。また、位置（ｘ，ｙ，ｚ）における風をＷ（ｘ，ｙ，ｚ）とする。Ｗ（ｘ，ｙ，ｚ）は、小型航空機１２００に搭載されたセンサによる観測結果や、天気予報などの外部情報として取得することができる。風Ｗ（ｘ，ｙ，ｚ）は、該当する位置（ｘ，ｙ，ｚ）における風速と風向からなるベクトルである。時刻ｔにおける計画経路上の位置ｐ（ｔ）の風はＷ（ｐ（ｔ））で表される。小型航空機１２００の機体にかかる風Ｗ（ｐ（ｔ））の時間的変化は、下式（１）で表される。
Figure 2022038675000002
上式（１）中、ｄｐ（ｔ）／ｄｔは、機体の時間的変化すなわち機体速度なのでｖ（ｔ）と表すと、下式（２）に示す通りとなる。
Figure 2022038675000003
上式（２）に基づいて、風・乱流地図を表すことができる。上式（２）を参照すると、飛行する機体が受ける風Ｗ（ｐ（ｔ））の時間的変化は、右辺第１項の風Ｗの空間的変化と機体速度ｖの積と、右辺第２項の風Ｗ自体の時間的変化の和からなる。右辺第２項の、風Ｗ自体の時間的変化は、すなわち乱流であり、確率変数を持つ。そこで、期待値及び分散から、風の変化が機体に及ぼす影響を表すコスト関数ＣＷは、機体（又は、機体の形状及び重さ）によって異なる。このままでは、コスト関数ＣＷを扱うのは難しいので、２次のテイラー展開を行ったうえで、乱流の分布を考慮すると、コスト関数を下式（３）のように表すことができる。
Figure 2022038675000004
上式（３）において、Ａは機体の１次応答を決定する特性ベクトルとし、Ｂは２次応答を決定する特性ベクトルとし、ｋ1及びｋ2はそれぞれ１次及び２次の乱流の想定する偏差値である。Ｖａｒ（ｘ）は確率変数ｘの分散をとるパラメータである。上式（３）のように変形することで、風・乱流地図から風・乱流コスト地図を計算することができる。分散をσで表すと、上式（３）を下式（４）のように変形することができる。
Figure 2022038675000005
上式（４）に基づいて、風・乱流コスト地図を表すことができる。上式（４）の右辺第１項は、時刻ｔにおける機体の位置ｐ（ｔ）における風の変化の影響を表し、右辺第２項は乱流の影響を表す。また、右辺第３項は風の変化の影響の２乗項であり、右辺第４項は乱流の影響の２乗項である。
経路計画部２０８は、上式（４）で算出される風・乱流コストＣＷ（ｐ（ｔ））と、地表の障害物に基づいて算出される障害物コストＣＤ（ｐ（ｔ））とを重ね合わせたコスト関数から、地表の障害物を回避するととも、局所的に風速や風向が大きく変化する領域及び乱流が発生する領域を回避して、小型航空機でも安全に飛行する経路を計画することができる。
風・乱流コストＣＷ（ｐ（ｔ））と障害物コストＣＤ（ｐ（ｔ））とを重ね合わせたコスト関数を経路で積分することで、経路のコストが求められる。経路計画部２０８が、現在位置から目的地までの複数の経路の候補を計画した場合、このうち経路コストが最も低い経路が、最も良い経路ということになる。
また、経路計画部２０８は、コストに所定の閾値を設定して、経路上の最大のコストがその閾値を超えないように経路を計画するようにしてもよい。例えば、風・乱流コストの最大値を規定することで、機体の揺れの最大値を規定することができる。上式（４）を参照すると、右辺第１項は風Ｗの空間的変化と機体速度ｖの積であり、言い換えれば機体速度ｖ（ｔ）に比例する。したがって、経路計画部２０８は、風の空間的変化が大きい地点では機体速度ｖ（ｔ）を低下させることで、機体の揺れの最大値を下げることができる。
上式（４）に示したコスト関数は、右辺第１項の風コストと右辺第２項の乱流コストの両方を含む。したがって、上式（４）に基づく経路計画は、風コスト地図と乱流コスト地図の両方を用いた経路計画ということができる。これに対し、経路計画部２０８は、乱流コストを含まない、風コスト地図のみを用いて経路計画を行うようにしてもよい。但し、この場合も、経路計画部２０８は、風コスト地図と障害物項と地図を重ね合わせて経路計画を行うようにしてもよい。
経路計画部２０８が風コスト地図のみを用いて経路計画を行う場合、風・乱流コスト地図作成部２０７は、下式（５）に基づいて風コストを計算すればよい。この場合、風・乱流推定部２０６は、乱流地図を推定する必要がなくなるので、計算負荷が軽減される。
Figure 2022038675000006
Ｄ－４．地図の生成
この項では、制御システム２００が、小型航空機１２００の飛行経路を計画するために生成する各地図について説明する。
図３には、障害物地図作成部２０４が作成した障害物地図の一例を示している。上記Ｃ－２項で説明したように、障害物地図作成部２０４は、物体認識部２０１による地表の物体認識結果と、自己位置・速度認識部２０２による小型航空機１２００の自己位置及び速度に基づいて、小型航空機１２００が所定の高度（低空）で飛行する際に障害となる障害物が存在する位置を表した障害物地図を作成する。図３に示す障害物地図は、格子状に区切られた領域毎の障害物の状況を示している。具体的には、中央の領域を小型航空機１２００の自己位置を中心とし、障害物が存在する領域を黒で塗り潰し、小型航空機１２００が飛行可能な領域を淡いグレーで塗り潰し、未観測（又は、認識不能）の領域を濃いグレーで塗り潰している。淡いグレー、濃いグレー、黒の順で、障害物コストが択なる。図３に示す例では、各領域を３種類の状態（すなわち、３種類の障害物コスト）で表しているが、４種類以上の状態を表した障害物コスト地図であってもよい。また、必要に応じて、格子のサイズ（すなわち、障害物コスト地図の粒度）をさらに細かくして作成するようにしてもよい。
上記Ｃ－２項で説明したように、風・乱流推定部２０６は、大域的な風向及び風速と、障害物コスト地図作成部２０４が作成した障害物地図に基づいて、風及び乱流を推定して、風地図及び乱流地図を作成する。図４には、風・乱流推定部２０６が作成した風地図を、図３に示した障害物コスト地図に重ね合わせて示している。図示の風地図は、格子状に区切られた領域毎に、その場所の風向及び風速の推定結果を示している（図中の矢印の向きが風光を表し、矢印の長さが風速を表している）。また、図５には、風・乱流推定部２０６が作成した乱流地図を、図３に示した障害物コスト地図に重ね合わせた示している。本開示では、乱流は、各領域における風速の時間平均からの標準偏差と定義している（前述）。図示の乱流地図では、各領域における腹側の偏差値を、斜線の長さで表している。乱流が発生しない領域では、斜線の長さが０であることを領域の中央に描いた点で表している。
Ｄ－５．経路生成
上記Ｃ－２項で説明したように、経路計画部２０８は、障害物コスト地図作成部２０５が作成した障害物コスト地図と、風・乱流コスト地図作成部２０７が作成した風・乱流コスト地図とを重ね合わせて、小型航空機１２００が所定の飛行高度（低空）で現在位置から目的地まで飛行する経路を計画する。
図６には、経路計画部２０８が、図４に示した風地図を用いて生成した、現在の自己位置から目的地までの飛行経路６０１を示している。図４に示した風地図は、障害物地図に重ね合わせて示されている（前述）。図６には、比較として、経路計画部２０８が障害物のみを用いて生成した飛行経路６０２を、併せて示している。
経路計画部２０８が、図３に示した障害物地図のみを用いて小型航空機１２００の飛行経路を計画する場合、障害物の回避のみを考慮して、参照番号６０２に示すような、自己位置と目的地を直線的に結ぶ最短の飛行経路を生成する。しかしながら、経路６０２は、経路上の風向及び風速を考慮して生成されたものではないため、経路上に風を機体の横で受ける場所を含んでおり、このような場所を通過する際に機体が大きく揺れたり、経路６０２通りに飛行するために燃料を浪費したりするおそれがある。
上記Ｄ－２項で説明したように、経路進行方向に向かう風（追い風）がある場所を選択する方が、機体の姿勢安定性を保ちながら、機体を風の流れに乗せて低燃料コストで移動させることができる。経路計画部２０８は、図４に示した風地図を用いて小型航空機１２００の飛行経路を計画することにより、自己位置と目的地を結ぶ最短経路から外れるが、経路進行方向に向かう風（追い風）がある場所を通過し、揺れの少ない経路６０１を生成することができる。
図７には、経路計画部２０８が、図５に示した乱流地図を用いて生成した、現在の自己位置から目的地までの飛行経路７０１を示している。図５に示した乱流地図は、障害物地図に重ね合わせて示されている（前述）。図６には、比較として、経路計画部２０８が障害物のみを用いて生成した飛行経路７０２を、併せて示している。
参照番号７０２に示すような、自己位置と目的地を直線的に結ぶ最短の飛行経路は、乱流のような風の時間的変化を考慮して生成されたものではないため、経路上に気流が乱れた場所を含み、このような場所を通過する際に障害物や地表から十分距離を置くこともないため、気流の乱れによって機体が大きく揺れたときに機体が障害物や地表に衝突するおそれがある。また、季節風などの大域風に比べると、乱流の風速は小さいとしても風向が不定であるため、また、ドローンのような小型且つ軽量の無人航空機の飛行に与える影響は大きい。
経路計画部２０８は、図５に示した乱流地図を用いて小型航空機１２００の飛行経路を計画することにより、自己位置と目的地を結ぶ最短経路からは外れるが、、記Ｄ－２項で説明したように、気流が乱れた場所を回避し、揺れの少ない経路７０１を生成する。したがって、小型航空機１２００が経路７０１を飛行することにより、機体の揺れを小さくして姿勢安定性を保つことができる。また、経路７０１上で、気流が乱れた場所を通過する場合には、障害物や地表から十分距離が撮られている。
Ｄ－６．経路生成手順
図８には、制御システム２００が地表の構造物の影響による風及び乱流を考慮して経路計画を作成して、小型航空機１２００を制御するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
物体認識部２０１は、カメラ１２１、ＴｏＦセンサ１２２、ＬＩＤＡＲ１２３のうち少なくとも１つのセンサ情報に基づいて、地表の起伏や建物などの物体認識処理を行う（ステップＳ８０１）。
次いで、自己位置・速度認識部２０２は、カメラ１２１、ＴｏＦセンサ１２２、ＬＩＤＡＲ１２３、ＧＰＳセンサ１２４、ＩＭＵ１２５、及び気圧センサ１２６のうち少なくとも１つのセンサ情報に基づいて、小型航空機１２００の自己位置と、飛行中の速度を算出する（ステップＳ８０２）。
次いで、自己姿勢認識部２０３は、ＴｏＦセンサ１２２、ＬＩＤＡＲ１２３、ＧＰＳセンサ１２４、ＩＭＵ１２５のうち少なくとも１つのセンサ情報に基づいて、小型航空機１２００の機体の姿勢を認識する（ステップＳ８０３）。
次いで、障害物地図作成部２０４は、物体認識部２０１による地表の物体認識結果と、自己位置・速度認識部２０２による小型航空機１２００の自己位置及び速度に基づいて、小型航空機１２００が所定の高度（低空）で飛行する際に障害となる障害物が存在する位置を表した障害物地図を作成する（ステップＳ８０４）。
次いで、障害物コスト地図作成部２０５は、障害物地図作成部２０４が作成した障害物地図に基づいて障害物コスト地図を作成する（ステップＳ８０５）。
次いで、風・乱流推定部２０６は、大域的な風向及び風速と地形に基づいて、小型航空機１２００の飛行高度（低空）で発生する局所的な風の分布Ｗ（ｐ（ｔ））を推定し、さらに上式（２）に基づいて風乱流地図を作成する（ステップＳ８０６）。
次いで、風・乱流推定部２０６が作成した風・乱流地図から、上式（４）に基づいて、風・乱流コスト地図を作成する（ステップＳ８０７）。
ここで、最良経路の総コストＣmに、大きな正の値を代入する（ステップＳ８０８）。
その後、経路計画部２０８は、障害物コスト地図作成部２０５が作成した障害物コスト地図と、風・乱流コスト地図作成部２０７が作成した風・乱流コスト地図とを重ね合わせて、小型航空機１２００が所定の飛行高度（低空）で現在位置から目的地まで飛行する経路を計画する処理を実施する。
まず、経路計画部２０８は、目的地への経路と、その経路上の速度計画を生成する（ステップＳ８０９）。
そして、経路計画部２０８は、ステップＳ８０９で生成した経路及び速度計画を実施したときの障害物コスト地図が求まる障害物コストと風・乱流コスト地図から求まる風・乱流コストを重ね合わせて（加算、又は重み付け加算）、経路上総コストＣを算出する（ステップＳ８１０）。
次いで、ステップＳ８１０で算出した経路上総コストＣと最良経路総コストＣmを大小比較する（ステップＳ８１１）。そして、経路上総コストＣと最良経路総コストＣmよりも小さければ（ステップＳ８１１のＹｅｓ）、ステップＳ８０９で生成した経路を現時点での最良の経路として保持するとともに、最良経路総コストＣmに経路上総コストＣの値を代入する（ステップＳ８１２）。
所定の終了条件を満たすまで（ステップＳ８１３のＮｏ）、ステップＳ８０９～Ｓ８１２からなる経路生成ループを繰り返し実行する。終了条件は、例えば経路探索処理の許容時間である。もちろん、総コストが所定値以下となる経路を発見することなど、他の終了条件を設定してもよい。
姿勢制御部２０９は、自己姿勢認識部２０３が認識した小型航空機１２００の姿勢と、経路計画部２０８が計画した小型航空機１２００の飛行経路に基づいて、機体の姿勢を制御する指令値を生成する（ステップＳ８１４）。
モータ制御部２１０は、姿勢制御部２０９が生成した姿勢の指令値に従うとともに、経路計画部２０８が計画した飛行経路で小型航空機１２００が飛行するように、各モータ１２１２の指令値を生成して、各ＥＳＣ１２１１に出力する（ステップＳ８１５）。モータ制御部２１０は、小型航空機１２００の各回転翼１２１１を回転させる各モータ１２１２をそれぞれ制御することで、揚力及び推力を発生させるとともに、機体のロール、ピッチ、ヨー方向の傾きすなわち姿勢を制御する。
制御システム２００は、小型航空機１２００が飛行している間、上記の処理を繰り返し実行する。
以上、特定の実施形態を参照しながら、本開示について詳細に説明してきた。しかしながら、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
本明細書では、ドローンのような小型且つ軽量な無人航空機が低空を飛行する場合に本開示を適用した実施形態を中心に説明してきたが、本開示の要旨はこれに限定されるものではない。無人及び有人にかかわらず小型航空機が飛行する場合、小型機及び大型機にかかわらず航空機が低空を飛行する場合、及び、低空及び航空にかかわらず小型航空機が飛行する場合など、航空機がさまざまな形態で飛行する場合に、同様に本開示を適用することで風の影響による危険を回避し、低コストで飛行することが可能になる。
要するに、例示という形態により本開示について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本開示の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
なお、本開示は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定部と、
前記推定部が推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度で飛行体が飛行する経路を計画する計画部と、
を具備する情報処理装置。
（２）前記推定部は、大域風の情報と地表の障害物の分布に基づいて、前記所定の高度における風又は乱流の分布を推定する、
上記（１）に記載の情報処理装置。
（３）前記推定部は、学習済みの機械学習モデルを用いて前記所定の高度における風又は乱流の分布を推定する、
上記（１）又は（２）のいずれかに記載の情報処理装置。
（４）前記計画部は、前記飛行体が飛行する経路上の位置において受ける風の変化に応じた風変化コストに基づいて、前記飛行体が飛行する経路を計画する、
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の情報処理装置。
（５）前記風変化コストは、前記風の空間的変化の成分と、前記風の時間的変化の成分を含む、
上記（４）に記載の情報処理装置。
（６）前記計画部は、地表の障害物の分布に応じた障害物コストをさらに考慮して、前記経路を計画する、
上記（４）又は（５）のいずれかに記載の情報処理装置。
（７）前記計画部は、前記風コストと前記障害物コストを重ね合わせた統合コストに基づいて、前記経路を計画する、
上記（６）に記載の情報処理装置。
（８）前記計画部は、経路上の最大のコストが所定の閾値以下となる経路を計画する、
上記（４）乃至（７）のいずれかに記載の情報処理装置。
（９）前記計画部は、前記風の時間的変化の成分を含まない、前記風の時間的変化の成分のみの風変化コストに基づいて、飛行体が飛行する経路を計画する、
上記（４）乃至（８）のいずれかに記載の情報処理装置。
（１０）前記計画部が計画した前記経路に基づいて前記飛行体に対する指令値を生成する制御部をさらに備える、
上記（１）乃至（９）のいずれかに記載の情報処理装置。
（１１）所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度で飛行体が飛行する経路を計画する計画ステップと、
を有する情報処理方法。
（１２）所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定部、
前記推定部が推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度で飛行体が飛行する経路を計画する計画部、
としてコンピュータを機能させるようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータプログラム。
（１３）飛翔部と、
所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定部と、
前記推定部が推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度において飛行する経路を計画する計画部と、
前記計画部が計画した前記経路に基づいて指令値を生成する制御部と、
前記制御部が生成した前記指令値に基づいて前記飛翔体を駆動する駆動部と、
を具備する移動体装置。
１００…制御システム、１０１…物体認識部
１０２…自己位置・速度認識部、１０３…自己姿勢認識部
１０４…障害物地図作成部、１０５…障害物コスト地図作成部
１０６…経路計画部、１０７…姿勢制御部、１０８…モータ制御部
１２１…カメラ、１２２…ＴｏＦセンサ、１２３…ＬＩＤＡＲ
１２４…ＧＰＳセンサ、１２５…ＩＭＵ、１２６…気圧センサ
２００…制御システム、２０１…物体認識部
２０２…自己位置・速度認識部、２０３…自己姿勢認識部
２０４…障害物地図作成部、２０５…障害物コスト地図作成部
２０６…風・乱流推定部、２０７…風・乱流コスト地図作成部
２０８…経路計画部、２０９…姿勢制御部、２１０…モータ制御部
１２００…小型航空機、１２０１…制御部、１２０２…センサ部
１２０３…通信部
１２１１…回転翼、１２１２…モータ、１２１３…ＥＳＣ

Claims (13)

  1. 所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定部と、
    前記推定部が推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度で飛行体が飛行する経路を計画する計画部と、
    を具備する情報処理装置。
  2. 前記推定部は、大域風の情報と地表の障害物の分布に基づいて、前記所定の高度における風又は乱流の分布を推定する、
    請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 前記推定部は、学習済みの機械学習モデルを用いて前記所定の高度における風又は乱流の分布を推定する、
    請求項１に記載の情報処理装置。
  4. 前記計画部は、前記飛行体が飛行する経路上の位置において受ける風の変化に応じた風変化コストに基づいて、前記飛行体が飛行する経路を計画する、
    請求項１に記載の情報処理装置。
  5. 前記風変化コストは、前記風の空間的変化の成分と、前記風の時間的変化の成分を含む、
    請求項４に記載の情報処理装置。
  6. 前記計画部は、地表の障害物の分布に応じた障害物コストをさらに考慮して、前記経路を計画する、
    請求項４に記載の情報処理装置。
  7. 前記計画部は、前記風コストと前記障害物コストを重ね合わせた統合コストに基づいて、前記経路を計画する、
    請求項６に記載の情報処理装置。
  8. 前記計画部は、経路上の最大のコストが所定の閾値以下となる経路を計画する、
    請求項４に記載の情報処理装置。
  9. 前記計画部は、前記風の時間的変化の成分を含まない、前記風の時間的変化の成分のみの風変化コストに基づいて、飛行体が飛行する経路を計画する、
    請求項４に記載の情報処理装置。
  10. 前記計画部が計画した前記経路に基づいて前記飛行体に対する指令値を生成する制御部をさらに備える、
    請求項１に記載の情報処理装置。
  11. 所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定ステップと、
    前記推定ステップにおいて推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度で飛行体が飛行する経路を計画する計画ステップと、
    を有する情報処理方法。
  12. 所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定部、
    前記推定部が推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度で飛行体が飛行する経路を計画する計画部、
    としてコンピュータを機能させるようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータプログラム。
  13. 飛翔部と、
    所定の高度における風又は乱流の分布を推定する推定部と、
    前記推定部が推定した風又は乱流の分布に基づいて、前記所定の高度において飛行する経路を計画する計画部と、
    前記計画部が計画した前記経路に基づいて指令値を生成する制御部と、
    前記制御部が生成した前記指令値に基づいて前記飛翔体を駆動する駆動部と、
    を具備する移動体装置。
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