JP2024061767A - Drone-work support system and drone-work support method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、施設、建造物、土地、圃場、森林などの人工物または自然物に対する調査、点検、保守、加工、破壊または建造などの作業を支援するためのシステム等に関し、例えば、ドローンを用いた作業の支援を行うドローン作業支援システム等に関する。本明細書では、「ドローン」という用語を、搭乗員なしに操縦し得る移動体(例えば、遠隔から無線で操縦し得るか、または自律的に操縦し得る航空機、走行機、水上船、潜水機など)を指す意味で用いる。 The present invention relates to a system for supporting work such as surveying, inspecting, maintaining, processing, destroying, or constructing man-made or natural objects such as facilities, buildings, land, fields, and forests, and, for example, a drone work support system that supports work using drones. In this specification, the term "drone" is used to refer to a mobile object that can be operated without a crew member (for example, an aircraft, running machine, surface ship, submarine vehicle, etc. that can be remotely controlled by radio or autonomously controlled).
ドローンが様々な用途に利用されるようになってきており、例えば、農業分野における農薬散布や肥料散布等の用途で利用されるようになってきている。 Drones are being used for a variety of purposes, such as spraying pesticides and fertilizers in the agricultural sector.
従来、農薬散布や肥料散布などは単位面積あたりの規定量を圃場内全域に均一に全量散布するのが一般的だった。しかし、農地の集積・集約化が進むに連れて、規定量を全量散布するコストが増大になるという問題と管理面積の増加に伴い農作業を行う人的リソースが不足するという問題とが顕在化されてきた。このような状況を打開するために、ドローンが利用されるようになってきている。 Traditionally, when spraying pesticides or fertilizers, a set amount per unit area was typically sprayed evenly over the entire field. However, as farmland becomes more consolidated and consolidated, problems have become apparent, including the increasing cost of spraying the entire amount, and a shortage of human resources to carry out agricultural work as the area under management increases. Drones are beginning to be used to overcome this situation.
農薬散布や肥料散布等の用途で用いる場合には、まず、匠の経験と技能をもつ農家によって、圃場の状態が確認され、必要な農作業が割り出され、その農作業の作業方法や程度、使う薬剤の種別、使う薬剤の量などが人間により決定され、その決定された内容に従って、作業用ドローンを手動で操縦することにより、作業を実行するようにしている。 When used for purposes such as spraying pesticides or fertilizer, a farmer with expert experience and skills will first check the condition of the field and determine the necessary agricultural work. The method and extent of the agricultural work, the type of pesticide to be used, and the amount of pesticide to be used will then be determined by a human. The drone will then be manually operated to carry out the work in accordance with the decisions made.
作業用ドローンの手動での操縦には、熟練の技術が必要であり、多くの人にとってはそう容易ではない。このため、作業用ドローンを所定の経路に沿って自動で移動させる技術が要請されている。 Manually piloting a work drone requires skilled techniques and is not easy for many people. For this reason, there is a demand for technology that can automatically move work drones along a specified route.
作業用ドローンを所定の移動経路に従って自動で移動させるには、作業用ドローンの移動経路を決定する際に十分な位置精度を持った地図が必要となるが、十分な位置精度を持った地図を入手することは容易でない場合があり、例えば、一般に公開されている地図では位置精度が保証されていないため、そのまま利用することができない。 In order to automatically move a work drone along a specified route, a map with sufficient positioning accuracy is required when determining the route the work drone will take. However, it is not always easy to obtain a map with sufficient positioning accuracy. For example, publicly available maps cannot be used as is because their positioning accuracy is not guaranteed.
例えば、移動航路を設定する際の地図の位置精度を高めるために利用できる技術としては、例えば、GNSS受信部を備えた対空標識を用いる技術が、特許文献1及び特許文献2に開示されている。 For example, patent document 1 and patent document 2 disclose a technology that uses an airborne marker equipped with a GNSS receiver, which can be used to improve the positional accuracy of a map when setting a travel route.
作業用ドローンを用いて農薬散布や肥料散布等の作業を行う場合、オペレータは地上にて作業用ドローンを操作するため、作業用ドローンを操作しながら圃場内部の状態を確認することはできない。そのため、たとえ作業が必要な箇所が圃場内の一部であったとしても、操作に適した位置に機体を操縦することが困難であり、圃場全体を均一作業しているのが実態である。 When using a work drone to spray pesticides or fertilizer, the operator operates the work drone from the ground, and is therefore unable to check the condition of the inside of the field while operating the work drone. As a result, even if the area that needs work is only part of the field, it is difficult to maneuver the drone to a position suitable for operation, and the reality is that work is being done uniformly over the entire field.
例えば、作業用ドローンを自動で移動させる場合においては、作業用ドローンの操縦をオペレータによる手動に切り替えなければならないような状況が発生する可能性がある。また、作業用ドローンに対して操縦以外の各種指示(例えば、移動開始、移動停止、作業開始、作業終了等)を与える必要がある場合もある。 For example, when a work drone is moved automatically, a situation may arise in which control of the work drone must be switched to manual control by an operator. In addition, there may be cases where it is necessary to give the work drone various instructions other than control (e.g., start moving, stop moving, start working, end working, etc.).
作業用ドローンは、比較的広大な場所で使用されることが多いので、場合によっては、作業用ドローンがオペレータから遠く離れた場所に移動してしまっていることもある。このような場合には、オペレータは、作業用ドローンの周囲の状況を目視できずに、操作を適切に行うことが困難となる場合も起こり得る。 Work drones are often used in relatively large areas, and in some cases, the work drone may move far away from the operator. In such cases, the operator may be unable to visually check the situation around the work drone, making it difficult to operate it properly.
また、作業用ドローンが、作業を終了し、オペレータの位置から遠い位置まで移動して、停止してしまい、別の作業を開始するまでに長時間を要してしまう可能性もある。 In addition, a work drone may finish a task, move far away from the operator's location, stop, and take a long time to start another task.
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、以下の第1から第3の目的の少なくとも1つを目的とする。第1の目的は、オペレータを作業用ドローンの操作に適した位置に誘導することのできる技術を提供することである。また、第2の目的は、作業用ドローンの位置精度を容易且つ適切に向上することのできる技術を提供することである。また、第3の目的は、作業用ドローンの作業効率を向上することのできる技術を提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to achieve at least one of the following first to third objectives. The first objective is to provide technology that can guide an operator to a position suitable for operating a work drone. The second objective is to provide technology that can easily and appropriately improve the positional accuracy of a work drone. The third objective is to provide technology that can improve the work efficiency of a work drone.
上記第1の目的を達成するため、第1の観点に係るドローン作業支援システムは、1以上のドローンを用いて1以上の作業を行うためのドローン作業支援システムであって、所定の対象領域における実作業が必要な実作業領域の位置情報に基づいて、ドローンの移動経路を決定するドローン移動経路決定手段と、ドローンの移動経路に伴って、オペレータが移動すべき移動経路を決定するオペレータ移動経路決定手段と、ドローンの移動経路と、オペレータの移動経路とを含む作業支援画面を操作端末に表示させる表示制御手段とを含む。 To achieve the first objective, the drone work support system according to the first aspect is a drone work support system for performing one or more tasks using one or more drones, and includes a drone movement path determination means for determining a movement path for the drone based on position information of an actual work area in a specified target area where actual work is required, an operator movement path determination means for determining a movement path for the operator to move along with the drone movement path, and a display control means for displaying a work support screen including the drone movement path and the operator movement path on an operation terminal.
このドローン作業支援システムによると、オペレータは、ドローンが移動する際に、自身がどのように移動すればよいかを容易且つ明確に把握することができる。 With this drone operation support system, the operator can easily and clearly understand how they should move when the drone is moving.
また、上記ドローン作業支援システムにおいて、オペレータ移動経路決定手段は、ドローンの移動経路に従って移動するドローンとの間の距離が近距離となるようなオペレータの移動経路を決定するようにしてもよい。このドローン作業支援システムによると、ドローンとの間の距離が近距離となるような経路で移動することができ、ドローンの状態を適切に把握することができ、例えば、ドローンに対する操作が必要な場合に適切に対応することができる。 In addition, in the drone operation support system, the operator movement path determination means may determine a movement path for the operator that brings the operator close to the drone, which moves along the drone movement path. With this drone operation support system, the operator can move along a path that brings the operator close to the drone, and the state of the drone can be properly grasped, allowing appropriate response when, for example, operation of the drone is required.
また、上記ドローン作業支援システムにおいて、ドローン移動経路決定手段は、ドローンの有するエネルギーにより移動可能な範囲で1以上の実作業領域を経由して、エネルギーの補充可能位置に至る移動経路を決定し、オペレータ移動経路決定手段は、オペレータの移動経路を、前記エネルギーの補充可能位置に至る移動経路に決定し、表示制御手段は、作業支援画面に、エネルギー補充可能位置を表示させるとともに、エネルギーの補充を示す情報を表示させるようにしてもよい。 In addition, in the above drone work support system, the drone movement path determination means determines a movement path to a position where energy can be replenished, passing through one or more actual work areas within a range where the drone can move using the energy possessed by the drone, the operator movement path determination means determines the operator's movement path to a movement path to the position where energy can be replenished, and the display control means may display, on the work support screen, the position where energy can be replenished and information indicating energy replenishment.
このドローン作業支援システムによると、オペレータは、エネルギーの補充が必要であり、エネルギーの補充可能な位置を前もって把握することができる。 With this drone operation support system, operators can know in advance when energy replenishment is required and where energy can be replenished.
また、上記ドローン作業支援システムにおいて、表示制御手段は、作業支援画面に、操作端末の位置情報に基づいて、操作端末の位置を示す情報を表示させてもよい。このドローン作業支援システムによると、オペレータは、ドローンと、自身(操作端末)の位置との位置関係を適切に把握することができる。 In addition, in the drone operation support system, the display control means may display information indicating the position of the operation terminal on the operation support screen based on the position information of the operation terminal. With this drone operation support system, the operator can properly grasp the positional relationship between the drone and the operator's own position (operation terminal).
また、上記ドローン作業支援システムにおいて、表示制御手段は、作業支援画面に、操作端末の位置又はドローンの位置を中心に所定の距離の範囲を示す線を表示させるようにしてもよい。 In addition, in the above drone operation support system, the display control means may display a line indicating a range of a predetermined distance centered on the position of the operation terminal or the position of the drone on the operation support screen.
このドローン作業支援システムによると、オペレータは、自身がドローンに対して適切な位置にいるか否かを適切に特定することができる。また、ドローンとの距離が離れている場合に、どこに移動すればよいかを容易に推測することができる。 This drone operation support system allows the operator to properly determine whether or not he or she is in an appropriate position relative to the drone. In addition, if the operator is far away from the drone, he or she can easily estimate where to move to.
上記第1の目的を達成するため、第2の観点に係るドローン作業支援方法は、1以上のドローンを用いて1以上の作業を行うためのドローン作業支援システムによるドローン作業支援方法であって、所定の対象領域における実作業が必要な実作業領域の位置情報に基づいて、ドローンの移動経路を決定し、ドローンの移動経路に伴って、オペレータが移動すべき移動経路を決定し、ドローンの移動経路と、オペレータの移動経路とを含む作業支援画面を前記操作端末に表示させる。 To achieve the first objective, the drone operation support method according to the second aspect is a drone operation support method using a drone operation support system for performing one or more tasks using one or more drones, which determines a movement path for the drone based on position information of an actual work area in a specified target area where actual work is required, determines a movement path for the operator to move in accordance with the movement path of the drone, and displays a work support screen including the movement path of the drone and the movement path of the operator on the operation terminal.
このドローン作業支援方法によると、オペレータは、ドローンが移動する際に、自身がどのように移動すればよいかを容易且つ明確に把握することができる。 This drone operation support method allows the operator to easily and clearly understand how to move when the drone is moving.
また、第2の目的を達成するため、第3の観点に係るドローン作業支援システムは、1以上のドローンを用いて1以上の作業を行うためのドローン作業支援システムであって、所定の対象領域の形状を規定する複数の位置の高精度な位置情報を含む高精度地図を記憶する地図情報記憶手段と、対象領域の画像を含む空撮画像から対象領域を特定する対象領域特定手段と、空撮画像における対象領域の形状と、高精度地図における対象領域との形状とに基づいて、空撮画像における対象領域の位置と、高精度地図の前記対象領域の位置とを対応付ける位置情報対応付手段と、空撮画像に基づいて、対象領域における実作業が必要な実作業領域を特定する実作業領域特定手段と、実作業領域特定手段により特定された空撮画像における対象領域の位置と、高精度地図の対象領域の位置との対応付けに基づいて、実作業領域の高精度な位置情報を特定する位置情報特定手段と、実作業領域の位置情報に基づいて、ドローンの移動経路を決定するドローン移動経路決定手段と、を備える。 In addition, in order to achieve the second object, the drone operation support system according to the third aspect is a drone operation support system for performing one or more tasks using one or more drones, and includes: a map information storage means for storing a high-precision map including highly accurate positional information of multiple positions that define the shape of a predetermined target area; a target area identification means for identifying the target area from an aerial image including an image of the target area; a position information matching means for matching the position of the target area in the aerial image with the position of the target area on the high-precision map based on the shape of the target area in the aerial image and the shape of the target area on the high-precision map; an actual work area identification means for identifying an actual work area in the target area where actual work is required based on the aerial image; a position information identification means for identifying highly accurate positional information of the actual work area based on the correspondence between the position of the target area in the aerial image identified by the actual work area identification means and the position of the target area on the high-precision map; and a drone movement path determination means for determining a movement path of the drone based on the positional information of the actual work area.
このドローン作業支援システムによると、対象領域の画像を含む空撮画像の位置精度が低い場合であっても、高精度地図に基づいて、空撮画像における対象領域の位置を高精度に特定することができる。 With this drone operation support system, even if the positional accuracy of the aerial image containing an image of the target area is low, the position of the target area in the aerial image can be identified with high accuracy based on a high-precision map.
上記ドローン作業支援システムにおいて、実作業領域特定手段は、空撮画像に対してエッジ抽出を行って対象領域の形状を特定し、位置情報関連付手段は、空撮画像における対象領域の形状が、高精度地図に基づく対象領域の形状と一致するように、空撮画像を変形し、変形した空撮画像の対象領域と、高精度地図に基づく対象領域との対応する位置が同一の位置であるとして関連付け、実作業領域特定手段は、変形された空撮画像に基づいて、実作業領域を特定するようにしてもよい。 In the above drone operation support system, the actual work area identification means may perform edge extraction on the aerial image to identify the shape of the target area, the position information association means may deform the aerial image so that the shape of the target area in the aerial image matches the shape of the target area based on the high-precision map, and associate the corresponding positions of the target area in the deformed aerial image and the target area based on the high-precision map as being the same position, and the actual work area identification means may identify the actual work area based on the deformed aerial image.
このドローン作業支援システムによると、高精度地図に対して、対象領域の画像を含む空撮画像を変形させた画像を対応付けることができ、変形された画像における所定の位置を高精度に把握することができるようになる。 This drone operation support system can map a deformed aerial image containing an image of the target area to a high-precision map, making it possible to grasp a specific position in the deformed image with high accuracy.
また、第2の目的を達成するため、第4の観点に係るドローン作業支援方法は、1以上のドローンを用いて1以上の作業を行うためのドローン作業支援システムによるドローン作業支援方法であって、所定の対象領域の形状を規定する複数の位置の高精度な位置情報を含む高精度地図を記憶し、対象領域の画像を含む空撮画像から対象領域を特定し、空撮画像における対象領域の形状と、高精度地図における対象領域との形状とに基づいて、空撮画像における対象領域の位置と、高精度地図の前記対象領域の位置とを対応付け、空撮画像に基づいて、対象領域における実作業が必要な実作業領域を特定し、特定された空撮画像における対象領域の位置と、高精度地図の前記対象領域の位置との対応付けに基づいて、実作業領域の高精度な位置情報を特定し、実作業領域の位置情報に基づいて、ドローンの移動経路を決定する。 In addition, in order to achieve the second objective, the drone operation support method according to the fourth aspect is a drone operation support method using a drone operation support system for performing one or more tasks using one or more drones, which stores a high-precision map including highly accurate positional information of multiple positions that define the shape of a specified target area, identifies the target area from an aerial image including an image of the target area, matches the position of the target area in the aerial image with the position of the target area on the high-precision map based on the shape of the target area in the aerial image and the shape of the target area on the high-precision map, identifies an actual work area in the target area where actual work is required based on the aerial image, identifies highly accurate positional information of the actual work area based on the correspondence between the position of the target area in the identified aerial image and the position of the target area on the high-precision map, and determines a movement route for the drone based on the positional information of the actual work area.
このドローン作業支援方法によると、対象領域の画像を含む空撮画像の位置精度が低い場合であっても、高精度地図に基づいて、空撮画像における対象領域の位置を高精度に特定することができる。 With this drone operation support method, even if the positional accuracy of the aerial image containing an image of the target area is low, the position of the target area in the aerial image can be identified with high accuracy based on a high-precision map.
また、第3の目的を達成するため、第5の観点に係るドローン作業支援システムは、1以上のドローンを用いて1以上の作業を行うためのドローン作業支援システムであって、対象領域の画像を含む空撮画像に基づいて、対象領域における実作業が必要な1以上の実作業領域を特定する実作業領域特定手段と、実作業領域が複数ある場合に、或る実作業領域に対する実作業の終了地点から、次の実作業領域に対する実作業の開始地点へ直線的に移動させる移動経路と、各実作業領域の実作業の開始地点から実作業の終了地点までの間において実作業を実行させる作業内容とを含む作業計画を作成する作業計画作成手段と、作業計画を実行させる制御情報を前記ドローンに送信する制御情報送信手段と、を備える。 In addition, in order to achieve the third objective, the drone work support system according to the fifth aspect is a drone work support system for performing one or more tasks using one or more drones, and includes: actual work area identification means for identifying one or more actual work areas in a target area where actual work is required based on an aerial image including an image of the target area; work plan creation means for creating a work plan including a movement path for moving linearly from the end point of the actual work for one actual work area to the start point of the actual work for the next actual work area when there are multiple actual work areas, and the actual work content for performing the actual work between the start point of the actual work in each actual work area and the end point of the actual work; and control information transmission means for transmitting control information for executing the work plan to the drone.
このドローン作業支援システムによると、作業を実行する際におけるドローンの移動時間を短縮でき、処理効率を向上することができる。 This drone operation support system can reduce the travel time of the drone when performing work, improving processing efficiency.
また、第3の目的を達成するため、第6の観点に係るドローン作業支援方法は、1以上のドローンを用いて1以上の作業を行うためのドローン作業支援システムによるドローン作業支援方法であって、対象領域の画像を含む空撮画像に基づいて、対象領域における実作業が必要な1以上の実作業領域を特定し、実作業領域が複数ある場合に、或る実作業領域に対する実作業の終了地点から、次の実作業領域に対する実作業の開始地点へ直線的に移動させる移動経路と、各実作業領域の実作業の開始地点から実作業の終了地点までの間において実作業を実行させる作業内容とを含む作業計画を作成し、作業計画を実行させる制御情報をドローンに送信する。 In addition, in order to achieve the third objective, the drone work support method according to the sixth aspect is a drone work support method using a drone work support system for performing one or more tasks using one or more drones, which identifies one or more actual work areas in a target area where actual work is required based on an aerial image including an image of the target area, and when there are multiple actual work areas, creates a work plan including a movement path for moving in a straight line from the end point of the actual work in one actual work area to the start point of the actual work in the next actual work area and work content for performing the actual work between the start point of the actual work in each actual work area and the end point of the actual work, and transmits control information for executing the work plan to the drone.
このドローン作業支援方法によると、作業を実行する際におけるドローンの移動時間を短縮でき、処理効率を向上することができる。 This drone operation support method can reduce the drone's travel time when performing work, improving processing efficiency.
実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 The following embodiments are described with reference to the drawings. Note that the embodiments described below do not limit the invention as claimed, and not all of the elements and combinations thereof described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.
以下の説明では、圃場(対象領域)の点検保守(例えば、病害や生理障害が生じた個所の特定と、その箇所への農薬や肥料の散布など)に無人航空機として構成された飛行ドローンを利用するという用途を例にとり、本発明の実施形態を説明する。しかし、この用途は説明のための例示にすぎず、他の用途に同実施形態を適用することを制限する趣旨ではない。 In the following explanation, an embodiment of the present invention will be described using as an example an application in which an aerial drone configured as an unmanned aerial vehicle is used for inspecting and maintaining a farm field (target area) (e.g., identifying areas where disease or physiological disorders have occurred and spraying pesticides or fertilizers thereon). However, this application is merely an example for the purpose of explanation, and is not intended to limit the application of the embodiment to other applications.
図1は、一実施形態に係るドローン作業支援システムの全体構成図である。 Figure 1 is an overall configuration diagram of a drone operation support system according to one embodiment.
ドローン作業支援システム1は、GNSS(Global Navigation Satellite System)対空標識2と、調査用ドローン3と、画像解析・地図生成サーバ4と、管制サーバ5と、操作端末6と、作業用ドローン7とを含む。 The drone operation support system 1 includes a GNSS (Global Navigation Satellite System) airborne beacon 2, a survey drone 3, an image analysis and map generation server 4, a control server 5, an operation terminal 6, and a work drone 7.
GNSS対空標識2は、上空から撮影可能な対空標識であり、GNSS衛星からの信号(GNSS信号)を受信して、画像解析・地図生成サーバ4に送信する。GNSS対空標識2の詳細は、後述する。 The GNSS airborne marker 2 is an airborne marker that can be photographed from the sky, and receives signals (GNSS signals) from GNSS satellites and transmits them to the image analysis and map generation server 4. Details of the GNSS airborne marker 2 will be described later.
調査用ドローン3は、圃場を含む領域を上空から撮影し、撮影された画像を出力する。なお、本実施形態では、圃場を含む領域を撮影する際には、例えば、圃場を含む領域の4つの隅と、中央とにGNSS対空標識2を予め配置しておく必要があるとともに、GNSS対空標識2を設置した後に、数十分から数時間配置しておき、その間のGNSSデータを収集し続けておく必要がある。調査用ドローン3の詳細は後述する。 The survey drone 3 photographs an area including a farm field from above and outputs the photographed images. In this embodiment, when photographing an area including a farm field, it is necessary to place GNSS airborne markers 2 in advance, for example, at the four corners and in the center of the area including the farm field, and after installing the GNSS airborne markers 2, they must be left in place for several tens of minutes to several hours, during which time GNSS data must be continuously collected. Details of the survey drone 3 will be described later.
画像解析・地図生成サーバ4は、例えば、プロセッサ、メモリ、インタフェースを備える計算機(例えば、PC(Personal Computer)、サーバ計算機)等により構成される。画像解析・地図生成サーバ4は、インタフェース41と、データ保存・検索部42と、地図生成部43と、圃場状態解析部44と、インタフェース45とを含む。 The image analysis and map generation server 4 is configured, for example, by a computer (e.g., a PC (Personal Computer), a server computer) equipped with a processor, memory, and an interface. The image analysis and map generation server 4 includes an interface 41, a data storage and search unit 42, a map generation unit 43, a field condition analysis unit 44, and an interface 45.
インタフェース41は、ネットワークを介して、GNSS対空標識2、調査用ドローン3、気象データ配信サービス、地上センサ観測データ配信サービス、GNSS補正データ配信サービス等との間でデータ通信を行う。具体的には、インタフェース41は、GNSS対空標識2からGNSSデータを受信し、調査用ドローン3から圃場を含む画像を受信し、気象データ配信サービスから気象に関する観測データを受信し、地上センサ観測データ配信サービスから地上センサによる観測データを受信し、GNSS補正データ配信サービスからGNSSデータの精度を向上させるための補正に用いるGNSS補正データを受信する。 The interface 41 communicates data via the network with the GNSS airborne beacon 2, the survey drone 3, the weather data distribution service, the ground sensor observation data distribution service, the GNSS correction data distribution service, etc. Specifically, the interface 41 receives GNSS data from the GNSS airborne beacon 2, receives images including the farm field from the survey drone 3, receives weather observation data from the weather data distribution service, receives ground sensor observation data from the ground sensor observation data distribution service, and receives GNSS correction data used for correction to improve the accuracy of the GNSS data from the GNSS correction data distribution service.
データ保存・検索部42は、インタフェース41を介して受信したデータを保存し管理する。具体的には、データ保存・検索部42は、GNSS対空標識2からのGNSSデータと、調査用ドローン3からの圃場を含む画像と、気象データ配信サービスからの気象に関する観測データと、地上センサ観測データ配信サービスからの地上センサによる観測データと、GNSS補正データ配信サービスからのGNSSデータの精度を向上させるための補正に用いるGNSS補正データとを格納し管理する。 The data storage and search unit 42 stores and manages data received via the interface 41. Specifically, the data storage and search unit 42 stores and manages GNSS data from the GNSS airborne beacon 2, images including the farm field from the survey drone 3, meteorological observation data from a meteorological data distribution service, observation data by ground sensors from a ground sensor observation data distribution service, and GNSS correction data used for correction to improve the accuracy of the GNSS data from a GNSS correction data distribution service.
地図生成部43は、データ保存・検索部42に格納された調査用ドローン3から受信した画像と、GNSS対空標識2から受信したGNSSデータと基づいて、画像中の各位置の位置情報(例えば、緯度、経度)を特定し、各位置に対応付けることにより、地図データ(高精度地図データ)を生成する。具体的には、地図生成部43は、画像中から複数のGNSS対空標識2の対空標識を特定し、画像中のそれぞれのGNSS対空標識2から取得したGNSSデータに基づいて、それぞれのGNSS対空標識2の位置情報(例えば、緯度、経度)を特定し、特定した位置座標を画像中のGNSS対空標識2の位置に対応付ける。なお、画像中のGNSS対空標識2に対応する位置以外の位置については、複数のGNSS対空標識2の位置情報に基づいて特定することができる。このGNSS対空標識2を用いた位置情報の特定を行うと、例えば、cm~10cmオーダーの高い位置精度を実現することができる。 The map generation unit 43 generates map data (high-precision map data) by identifying the position information (e.g., latitude, longitude) of each position in the image based on the image received from the survey drone 3 stored in the data storage and search unit 42 and the GNSS data received from the GNSS anti-aircraft sign 2, and associating it with each position. Specifically, the map generation unit 43 identifies the anti-aircraft signs of multiple GNSS anti-aircraft signs 2 from the image, identifies the position information (e.g., latitude, longitude) of each GNSS anti-aircraft sign 2 based on the GNSS data acquired from each GNSS anti-aircraft sign 2 in the image, and associates the identified position coordinates with the position of the GNSS anti-aircraft sign 2 in the image. Note that positions other than the positions corresponding to the GNSS anti-aircraft sign 2 in the image can be identified based on the position information of multiple GNSS anti-aircraft signs 2. Identifying the position information using this GNSS anti-aircraft sign 2 can achieve high position accuracy, for example, on the order of cm to 10 cm.
圃場状態解析部44は、調査用ドローン3が撮影した画像中の所定の圃場の画像を解析して、実作業が必要な領域(実作業領域)を特定する。例えば、実作業が圃場の農薬散布である場合、圃場状態解析部44は、対象の圃場の画像内の作物や葉などの色や形に基づいて、病害が発生していると想定される領域を実作業領域と特定する。圃場の画像から、病害が発生していると想定される領域を特定する方法としては、例えば、予め病害の画像について学習したニューラルネットワークモデルを使用して特定することができる。また、圃場状態解析部44は、実作業領域に対して実施する実作業の内容(例えば、散布する農薬と、散布量等)を特定するようにしてもよい。 The field condition analysis unit 44 analyzes the image of a specific field in the image captured by the survey drone 3 to identify the area where actual work is required (actual work area). For example, if the actual work is spraying pesticides in the field, the field condition analysis unit 44 identifies the area where disease is assumed to have occurred as the actual work area based on the color and shape of the crops and leaves in the image of the target field. The area where disease is assumed to have occurred from the image of the field can be identified, for example, by using a neural network model that has previously learned about images of disease. The field condition analysis unit 44 may also identify the content of the actual work to be performed in the actual work area (for example, the pesticide to be sprayed and the amount to be sprayed, etc.).
インタフェース45は、管制サーバ5との間でデータ通信を行う。インタフェース45は、地図生成部43で生成した高精度地図データと、圃場状態解析部44が特定した解析結果(実作業領域を特定する情報及び実作業内容)とを管制サーバ5に送信する。 The interface 45 communicates data with the control server 5. The interface 45 transmits to the control server 5 the high-precision map data generated by the map generation unit 43 and the analysis results (information specifying the actual work area and the actual work content) identified by the field condition analysis unit 44.
管制サーバ5は、例えば、プロセッサ、メモリ、インタフェースを備える計算機(例えば、PC(Personal Computer)、サーバ計算機)等により構成される。 The control server 5 is configured, for example, by a computer (e.g., a PC (Personal Computer), a server computer) equipped with a processor, memory, and an interface.
管制サーバ5は、作業用ドローン7の作業計画を作成する作業計画作成部51を有する。作業計画作成部51は、ドローン移動経路決定手段、オペレータ移動経路決定手段、及び表示制御手段の一例である。作業計画作成部51は、プロセッサが、プログラムを実行することにより構成される機能部である。作業計画作成部51は、画像解析・地図生成サーバ4から、高精度地図データと、解析結果とを受信する。作業計画作成部51は、高精度地図データと、解析結果とに基づいて、予め設定された条件を満たす作業用ドローン7の作業計画を決定する。ここで、作業計画は、離陸位置から、1以上の実作業領域を経由して、着陸位置まで飛行する飛行経路(移動経路の一例)と、飛行経路における実作業を行う作業内容とを含む。離陸位置や着陸位置は、予め設定された候補位置から選択するようにしてもよい。予め設定された条件としては、作業用ドローン7のバッテリ量で飛行可能な範囲内で実現できる作業計画であることとしてもよい。したがって、作業用ドローン7のバッテリ量では、すべての実作業領域を経由できない場合には、着陸位置は、バッテリの交換が可能な位置(補充可能位置)から選択されることとなる。なお、作業用ドローン7のバッテリ量としては、作業用ドローン7に搭載されているバッテリの標準のバッテリ量でもよいし、作業用ドローン7の実際のバッテリ量が把握できる場合には、実際のバッテリ量でもよい。 The control server 5 has a work plan creation unit 51 that creates a work plan for the work drone 7. The work plan creation unit 51 is an example of a drone movement path determination means, an operator movement path determination means, and a display control means. The work plan creation unit 51 is a functional unit configured by a processor executing a program. The work plan creation unit 51 receives high-precision map data and analysis results from the image analysis/map generation server 4. The work plan creation unit 51 determines a work plan for the work drone 7 that satisfies preset conditions based on the high-precision map data and the analysis results. Here, the work plan includes a flight path (an example of a movement path) from a takeoff position to a landing position via one or more actual work areas, and work content for performing actual work on the flight path. The takeoff position and landing position may be selected from preset candidate positions. The preset condition may be a work plan that can be realized within the range that the work drone 7 can fly with the battery capacity of the work drone 7. Therefore, if the battery capacity of the work drone 7 is not enough to pass through all of the actual work areas, the landing position will be selected from positions where the battery can be replaced (refillable positions). The battery capacity of the work drone 7 may be the standard battery capacity of the battery mounted on the work drone 7, or, if the actual battery capacity of the work drone 7 can be known, the actual battery capacity may be used.
作業計画に、作業用ドローン7の飛行速度の情報を含んでいてもよい。例えば、作業用ドローン7の作業機構72が農薬等の散布速度が常に一定である場合には、実作業領域における散布量に応じて、飛行速度を決定するようにしてもよい。また、条件としては、飛行経路は、所定の道路(例えば、公道等)を跨がないことを条件としてもよい。また、作業計画作成部51は、作成した作業計画(具体的には、作業計画の制御情報)を作業用ドローン7に送信する。 The work plan may include information on the flight speed of the work drone 7. For example, if the work mechanism 72 of the work drone 7 always sprays pesticides or the like at a constant speed, the flight speed may be determined according to the amount sprayed in the actual work area. In addition, a condition may be that the flight path does not cross a specified road (e.g., a public road). In addition, the work plan creation unit 51 transmits the created work plan (specifically, control information for the work plan) to the work drone 7.
また、作業計画作成部51は、作成した作業計画における飛行経路の離陸位置から着陸位置までのオペレータの移動経路を決定する。ここで、オペレータの移動経路としては、オペレータが移動可能な道を通ること、及び作業用ドローン7の飛行経路から近距離にある道(例えば、作業用ドローン7の操作が適切に行える程度の所定の距離、例えば、最大でも100~150m程度以内の道)であること等を条件としてもよい。なお、オペレータが移動可能な道が作業用ドローン7の飛行経路から所定の距離以内にない場合には、飛行経路に最も近い道とすればよい。なお、オペレータが移動可能な道としては、予め地図データにオペレータが移動可能な道の情報を対応付けておいてもよく、地図又は画像から移動可能な道であるか否かを認識するようにしてもよい。 The work plan creation unit 51 also determines the operator's movement route from the takeoff position to the landing position of the flight route in the created work plan. Here, the operator's movement route may be subject to conditions such as passing through a road that the operator can move along and being a road that is close to the flight route of the work drone 7 (for example, a road that is a predetermined distance that allows the operation of the work drone 7 to be performed appropriately, for example, within a maximum of about 100 to 150 m). Note that if the road that the operator can move along is not within a predetermined distance from the flight route of the work drone 7, the road that is closest to the flight route may be used. Note that as for the road that the operator can move along, information on the road that the operator can move along may be associated with map data in advance, or it may be possible to recognize whether or not the road is a road that can be moved along from a map or image.
また、作業計画作成部51は、作成した作業計画と、作成したオペレータの移動経路とに基づいて、作業支援画面100(図6参照)を生成し、操作端末6に送信する。作業支援画面100の詳細については、後述する。 The work plan creation unit 51 also generates a work support screen 100 (see FIG. 6) based on the created work plan and the created movement route of the operator, and transmits it to the operation terminal 6. Details of the work support screen 100 will be described later.
操作端末6は、作業支援システム1を利用するための端末であり、例えば、作業用ドローン7のオペレータに所持されて使用される。操作端末6は、例えば、汎用の携帯可能な情報処理端末(例えば、いわゆる携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、モバイル形PC、またはノート形パーソナルコンピュータなど)であってもよい。操作端末6は、例えば、管制サーバ5とインターネットのような通信ネットワークを介してデータ通信を行う機能と、各種情報を表示する機能と、GPS衛星からの信号を受信する機能とを有する。本実施形態では、操作端末6は、管制サーバ5から送信された作業支援画面100(図6参照)を表示する。作業支援画面100は、例えば、操作端末6のウェブブラウザにより表示させるようにしてもよい。なお、操作端末6は、作業用ドローン7との間で無線を介してデータ通信を行う機能をもってもよい。 The operation terminal 6 is a terminal for using the work support system 1, and is carried and used by, for example, an operator of the work drone 7. The operation terminal 6 may be, for example, a general-purpose portable information processing terminal (for example, a so-called mobile phone, a smartphone, a tablet terminal, a mobile PC, or a notebook personal computer). The operation terminal 6 has, for example, a function for performing data communication with the control server 5 via a communication network such as the Internet, a function for displaying various information, and a function for receiving signals from GPS satellites. In this embodiment, the operation terminal 6 displays a work support screen 100 (see FIG. 6) transmitted from the control server 5. The work support screen 100 may be displayed, for example, by a web browser of the operation terminal 6. The operation terminal 6 may have a function for performing data communication wirelessly with the work drone 7.
作業用ドローン7は、圃場において実施されるべきある種の作業(以下、実作業という)、例えば、広大な圃場の中で病害が発生した個所(実作業領域)へ選択的に農薬を散布する作業を実行する。作業用ドローン7の詳細は、後述する。 The work drone 7 performs certain tasks that need to be performed in the field (hereinafter referred to as actual tasks), such as selectively spraying pesticides at areas where disease has occurred in a vast field (actual task areas). Details of the work drone 7 will be described later.
図2は、一実施形態に係るGNSS対空標識の構成及び処理を説明する図である。 Figure 2 is a diagram explaining the configuration and processing of a GNSS airborne marker according to one embodiment.
GNSS対空標識2は、複数のGNSS衛星9から送信されるGNSSデータを受信する。 The GNSS airborne beacon 2 receives GNSS data transmitted from multiple GNSS satellites 9.
GNSS衛星9は、データ生成部91と、GNSS送信機92とを含む。データ生成部91は、送信すべきGNSSデータを生成する。GNSS送信機92は、データ生成部91により生成されたGNSSデータを送信する。 The GNSS satellite 9 includes a data generation unit 91 and a GNSS transmitter 92. The data generation unit 91 generates the GNSS data to be transmitted. The GNSS transmitter 92 transmits the GNSS data generated by the data generation unit 91.
GNSS対空標識2は、GNSS受信機21と、データ保存部22と、送信機23とを含む。GNSS受信機21は、複数のGNSS衛星9から送信されたGNSSデータを受信する。データ保存部22は、GNSS受信機21が受信したGNSSデータを保存する。送信機23は、データ保存部22に格納されたGNSSデータを画像解析・地図生成サーバ4に送信する。送信機23は、5G(第5世代移動通信システム)に従った通信によりデータを送信するようにしてもよい。 The GNSS airborne beacon 2 includes a GNSS receiver 21, a data storage unit 22, and a transmitter 23. The GNSS receiver 21 receives GNSS data transmitted from a plurality of GNSS satellites 9. The data storage unit 22 stores the GNSS data received by the GNSS receiver 21. The transmitter 23 transmits the GNSS data stored in the data storage unit 22 to the image analysis/map generation server 4. The transmitter 23 may transmit data by communication in accordance with 5G (fifth generation mobile communication system).
図3は、一実施形態に係る調査用ドローンの構成図である。 Figure 3 is a configuration diagram of a survey drone according to one embodiment.
調査用ドローン3は、ESC(Electronic Speed Controller)31と、飛行機構32と、制御器33と、送信機34と、カメラ35と、GPSレシーバ36とを含む。 The survey drone 3 includes an ESC (Electronic Speed Controller) 31, a flight mechanism 32, a controller 33, a transmitter 34, a camera 35, and a GPS receiver 36.
飛行機構32は、調査用ドローン3を飛行させるための機構であり、例えば、複数組のモータ及びプロペラを有する。ESC31は、制御器33の指示に従って、飛行機構32のモータの回転速度を制御する。GPSレシーバ36は、GPS衛星からのGPSデータを受信し、調査用ドローン3の三次元位置(緯度、経度、高度)を計測し、制御部33に渡す。カメラ35は、上空からの画像を撮影する。送信機34は、カメラ35により撮影された画像を画像解析・地図生成サーバ4に送信する。 The flight mechanism 32 is a mechanism for flying the survey drone 3, and has, for example, multiple sets of motors and propellers. The ESC 31 controls the rotation speed of the motor of the flight mechanism 32 according to instructions from the controller 33. The GPS receiver 36 receives GPS data from GPS satellites, measures the three-dimensional position (latitude, longitude, altitude) of the survey drone 3, and passes it to the control unit 33. The camera 35 takes images from the sky. The transmitter 34 transmits the images taken by the camera 35 to the image analysis and map creation server 4.
制御器33は、ESC31と、送信機34と、カメラ35と、GPSレシーバ36とを制御する。具体的には、制御器33は、入力された飛行計画に従って飛行を行うための制御を行う。飛行計画は、作業を行う対象の圃場を撮影するために、飛行する経路を示す情報である。また、制御器33は、カメラ35により撮影された画像に対して、その画像を撮影した際の調査用ドローン3の三次元位置を付加して、送信機34に渡す。 The controller 33 controls the ESC 31, the transmitter 34, the camera 35, and the GPS receiver 36. Specifically, the controller 33 controls the flight according to the input flight plan. The flight plan is information indicating the flight route to photograph the field where the work is to be performed. The controller 33 also adds the three-dimensional position of the survey drone 3 at the time the image was taken to the image taken by the camera 35, and passes the image to the transmitter 34.
なお、調査用ドローン3には、それをオペレータが遠隔から無線で操縦するための図示しない無線操縦器(いわゆるプロポ)が付属する。無線操縦器は、制御器33と無線で通信可能であり、無線操縦器に対するユーザの各種操作に応答して、各種の操縦指令を制御器33に送信する。 The survey drone 3 is equipped with a radio controller (known as a radio transmitter) (not shown) that allows an operator to wirelessly control it remotely. The radio controller can wirelessly communicate with the controller 33, and transmits various control commands to the controller 33 in response to various user operations on the radio controller.
図4は、一実施形態に係る作業用ドローンの構成図である。 Figure 4 is a diagram showing the configuration of a work drone according to one embodiment.
作業用ドローン7は、ESC31と、飛行機構32と、制御器71と、作業機構72と、送信機34と、カメラ35と、高精度GNSSレシーバ73とを含む。なお、調査用ドローン3と同様な機能部については、同一の符号を付して説明を省略する。 The work drone 7 includes an ESC 31, a flight mechanism 32, a controller 71, a work mechanism 72, a transmitter 34, a camera 35, and a high-precision GNSS receiver 73. Note that functional parts similar to those of the survey drone 3 are given the same reference numerals and will not be described.
高性能GNSSレシーバ73は、GNSSデータを受信し、GPSレシーバ36よりも高精度に、作業用ドローン7の三次元位置を計測する。GNSSレシーバ73としては、例えば、DGPS(Differential GPS)、D-RTK(Differential Real Time Kinematic)、2周波GNSS等の技術により三次元位置を計測するレシーバを採用することができる。作業機構72は、圃場の実作業領域に対して作業を実行する機構である。作業機構72は、例えば、液体状の農薬や肥料や、粉体状の農薬や肥料を散布する。作業機構72は、農薬や肥料の単位時間当たりの散布量が一定量であってもよく、単位時間当たりの散布量を調整可能であってもよい。制御器71は、ESC31と、作業機構72と、送信機34と、カメラ35と、高精度GNSSレシーバ73とを制御する。制御器71は、受信された作業計画に従って、飛行及び作業を行うための制御を行う。具体的には、制御器71は、作業計画の飛行経路に従って、ESC31を制御し、作業計画の作業内容に従って、作業機構72を制御する。 The high-performance GNSS receiver 73 receives GNSS data and measures the three-dimensional position of the work drone 7 with higher accuracy than the GPS receiver 36. As the GNSS receiver 73, for example, a receiver that measures the three-dimensional position using technologies such as DGPS (Differential GPS), D-RTK (Differential Real Time Kinematic), and dual-frequency GNSS can be adopted. The work mechanism 72 is a mechanism that performs work on the actual work area of the field. The work mechanism 72 sprays, for example, liquid pesticides and fertilizers, or powder pesticides and fertilizers. The work mechanism 72 may have a fixed amount of pesticides and fertilizers sprayed per unit time, or may be able to adjust the amount sprayed per unit time. The controller 71 controls the ESC 31, the work mechanism 72, the transmitter 34, the camera 35, and the high-precision GNSS receiver 73. The controller 71 performs control to fly and work according to the received work plan. Specifically, the controller 71 controls the ESC 31 according to the flight path of the work plan, and controls the work mechanism 72 according to the work content of the work plan.
また、作業用ドローン7には、それをユーザが遠隔から無線で操縦するための、図示しない無線操縦器(いわゆるプロポ)が付属する。無線操縦器は、制御器71と無線で通信可能であり、無線操縦器に対するユーザの各種操作に応答して、各種の操縦指令を制御器71に送信する。 The work drone 7 also comes with a radio controller (so-called radio control) (not shown) that allows the user to wirelessly control it remotely. The radio controller can wirelessly communicate with the controller 71, and transmits various control commands to the controller 71 in response to various user operations on the radio controller.
次に、ドローン作業支援システム1による処理動作について説明する。 Next, we will explain the processing operations performed by the drone operation support system 1.
図5は、一実施形態に係るドローン作業支援システムによる処理のフローチャートである。 Figure 5 is a flowchart of processing by a drone operation support system according to one embodiment.
調査用ドローン3は、圃場を含む領域の上空から画像を撮影し、この画像にGPSレシーバ36により測定された三次元位置を付加し(ステップS1)、この画像を画像解析・地図生成サーバ4に送信する(ステップS2)。 The survey drone 3 takes an image from above an area including the field, adds the three-dimensional position measured by the GPS receiver 36 to the image (step S1), and transmits the image to the image analysis/map generation server 4 (step S2).
一方、圃場に配置されている複数のGNSS対空標識2は、GNSSデータを受信し(ステップS3)、受信したGNSSデータを画像解析・地図生成サーバ4に送信する(ステップS4)。なお、GNSS対空標識2は、高精度の位置解析に必要な時間以上に渡って、ステップS3及びステップS4の処理を実行する。 Meanwhile, multiple GNSS airborne markers 2 placed in the field receive the GNSS data (step S3) and transmit the received GNSS data to the image analysis and map generation server 4 (step S4). The GNSS airborne markers 2 execute the processes of steps S3 and S4 for a period of time that is longer than that required for high-precision position analysis.
画像解析・地図生成サーバ4は、複数のGNSS対空標識2から送信されたGNSSデータに基づいて、各GNSS対空標識2の高精度な位置を解析する(ステップS5)。次いで、画像解析・地図生成サーバ4は、調査用ドローン3から送信された圃場の画像からGNSS対空標識2を抽出する(ステップS6)。次いで、画像解析・地図生成サーバ4は、画像中のGNSS対空標識2の位置に対して、ステップS5で解析して得られた対応するGNSS対空標識2の位置を対応付けることにより、高精度地図を生成する(ステップS7)。 The image analysis and map generation server 4 analyzes the highly accurate position of each GNSS airborne marker 2 based on the GNSS data transmitted from the multiple GNSS airborne markers 2 (step S5). Next, the image analysis and map generation server 4 extracts the GNSS airborne markers 2 from the image of the farm field transmitted from the survey drone 3 (step S6). Next, the image analysis and map generation server 4 generates a highly accurate map by associating the positions of the GNSS airborne markers 2 in the image with the positions of the corresponding GNSS airborne markers 2 obtained by analysis in step S5 (step S7).
次いで、画像解析・地図生成サーバ4は、調査用ドローン3から送信された圃場の画像から、圃場の状態を解析する(ステップS8)。具体的には、画像解析・地図生成サーバ4は、例えば、農薬や肥料を散布する作業を行う実作業領域を特定する。次いで、画像解析・地図生成サーバ4は、ステップS7で生成した高精度地図と、ステップS8の解析結果(特定された実作業領域を示す情報:実作業領域情報)とを管制サーバ5に送信する(ステップS9)。 Next, the image analysis and map generation server 4 analyzes the condition of the field from the image of the field transmitted from the survey drone 3 (step S8). Specifically, the image analysis and map generation server 4 identifies the actual work area where work such as spraying pesticides or fertilizer will be performed. Next, the image analysis and map generation server 4 transmits the high-precision map generated in step S7 and the analysis result of step S8 (information indicating the identified actual work area: actual work area information) to the control server 5 (step S9).
管制サーバ5は、画像解析・地図生成サーバ4から送信された、高精度地図と実作業領域情報とを受信し(ステップS10)、高精度地図及び実作業領域情報とに基づいて、作業計画を作成するとともに、作業計画とオペレータ経路とを含む作業支援画面100を作成する(ステップS11)。次いで、管制サーバ5は、作業計画(作業計画を実行する制御情報)を作業用ドローン7に送信し、作業支援画面100を操作端末6に送信する(ステップS12)。 The control server 5 receives the high-precision map and actual work area information sent from the image analysis/map generation server 4 (step S10), and creates a work plan based on the high-precision map and actual work area information, and creates a work support screen 100 including the work plan and the operator route (step S11). Next, the control server 5 sends the work plan (control information for executing the work plan) to the work drone 7, and sends the work support screen 100 to the operation terminal 6 (step S12).
この後、作業用ドローン7は、管制サーバ5から受信した作業計画に従って、移動及び作業を実行する(ステップS13)。一方、操作端末6は、管制サーバ5から受信した作業支援画面100を表示部(液晶パネル等)に表示する(ステップS14)。 Then, the work drone 7 moves and performs work according to the work plan received from the control server 5 (step S13). Meanwhile, the operation terminal 6 displays the work support screen 100 received from the control server 5 on the display unit (such as a liquid crystal panel) (step S14).
図6は、一実施形態に係る作業支援画面を示す図である。 Figure 6 shows a work support screen according to one embodiment.
作業支援画面100は、圃場を含む画像101が表示される。図6の例では、画像101には、2カ所の圃場104や、道路(例えば、公道)103等が含まれている。なお、圃場104は、複数の小圃場によって構成されていてもよい。 The work support screen 100 displays an image 101 including a farm field. In the example of FIG. 6, the image 101 includes two farm fields 104 and a road (e.g., a public road) 103. The farm field 104 may be made up of multiple small farm fields.
作業支援画面100には、画像101上に、作業用ドローン7の飛行経路110と、オペレータの移動経路120とが表示されている。 The work support screen 100 displays the flight path 110 of the work drone 7 and the movement path 120 of the operator on the image 101.
飛行経路110は、作業用ドローン7の離陸場所を示すスタート地点111と、着陸場所を示すエンド地点112と、1以上の実作業領域113とを含み、スタート地点111から1以上の実作業領域113を経由して、エンド地点112までが線で接続されている。なお、図6の作業支援画面100は、飛行経路110を、作業用ドローン7が道路103を跨いで飛行しないことを条件としている場合の例を示しているので、道路103を超えた部分の圃場104の実作業領域113は、同一の飛行経路110には、含まれていない。 The flight path 110 includes a start point 111 indicating the takeoff location of the work drone 7, an end point 112 indicating the landing location, and one or more actual work areas 113, with a line connecting the start point 111 to the end point 112 via one or more actual work areas 113. Note that the work support screen 100 in FIG. 6 shows an example of a flight path 110 where the condition is that the work drone 7 does not fly across the road 103, so the actual work area 113 of the field 104 beyond the road 103 is not included in the same flight path 110.
また、本実施形態では、飛行経路110においては、作業用ドローン7の実際の位置を示すドローンマーク115が表示されている。また、エンド地点112においては、作業用ドローン7のバッテリの交換が必要であることを示す情報としての注意メッセージ114が表示されている。この注意メッセージ114により、オペレータがエンド地点112においてバッテリの交換が必要であることを予め把握することができるので、エンド地点112に交換用のバッテリを予め手配しておくことができる。 In addition, in this embodiment, a drone mark 115 indicating the actual position of the work drone 7 is displayed on the flight path 110. Furthermore, at the end point 112, a warning message 114 is displayed as information indicating that the battery of the work drone 7 needs to be replaced. This warning message 114 allows the operator to know in advance that the battery needs to be replaced at the end point 112, so a replacement battery can be arranged in advance for the end point 112.
オペレータの移動経路120は、スタート地点111からエンド地点112までのオペレータが移動可能な道路を通る経路となっている。 The operator's movement route 120 is a route that passes through roads on which the operator can move from the start point 111 to the end point 112.
また、作業支援画面100には、オペレータ(厳密には、操作端末6)の現在位置を示すオペレータマーク121が表示され、オペレータマーク121を中心とする作業用ドローン7の操作に適している所定の距離(例えば、100~150mの範囲の距離)の範囲を示す適正範囲122が表示されている。この適正範囲122にドローンマーク115が存在するか否かにより、オペレータは、作業用ドローン7が操作に適切な距離にあるか否かを容易に把握することができる。なお、図6の例では、オペレータの位置(図6のオペレータマーク121の位置)を中心として適正範囲を表示するようにしているが、例えば、作業用ドローン7の位置(図6のドローンマーク115の位置)を中心に所定の距離の範囲を適正範囲としてもよい。この場合には、適正範囲内にオペレータが存在するか否かにより作業用ドローン7までの距離が操作に適切であるか否かを容易に把握することができる。 In addition, the work support screen 100 displays an operator mark 121 indicating the current position of the operator (strictly speaking, the operation terminal 6), and an appropriate range 122 indicating a range of a predetermined distance (for example, a distance in the range of 100 to 150 m) suitable for operating the work drone 7 centered on the operator mark 121 is displayed. Depending on whether the drone mark 115 is present in this appropriate range 122, the operator can easily determine whether the work drone 7 is at an appropriate distance for operation. In the example of FIG. 6, the appropriate range is displayed centered on the position of the operator (the position of the operator mark 121 in FIG. 6), but for example, the appropriate range may be a predetermined distance range centered on the position of the work drone 7 (the position of the drone mark 115 in FIG. 6). In this case, depending on whether the operator is present in the appropriate range, it is easy to determine whether the distance to the work drone 7 is suitable for operation.
ここで、作業用ドローン7が適切な位置で作業できるようにすることを検討する。 Here, we consider how to ensure that the work drone 7 can work in an appropriate position.
作業用ドローン7が適切な位置で作業できるようにするには、高精度に作業用ドローン7の位置を制御する必要があり、作業用ドローン7の位置精度が鍵となる。 To ensure that the work drone 7 can work in the appropriate position, the position of the work drone 7 needs to be controlled with high precision, and the positional accuracy of the work drone 7 is key.
作業用ドローン7に発生する位置誤差Δは、
Δ=Δrobot+Δbasemap+Δsesing_dataとあらわすことができる。
The position error Δ occurring in the work drone 7 is
Δ can be expressed as Δ=Δrobot + Δbasemap + Δsesing_data.
ここで、Δrobotは、作業用ドローン7自体の位置精度に起因する誤差を示し、作業用ドローン7に対して或る地点への移動を指示した際に、どの程度の精度で指定地点に移動できるか示す。 Here, Δrobot indicates the error caused by the position accuracy of the work drone 7 itself, and indicates the degree of accuracy with which the work drone 7 can move to a specified location when instructed to move to that location.
Δbasemapは、作業用ドローン7に作業指示をする際に利用する地図の位置精度に起因する誤差を示し、地図上に存在する地物の場所を、どの程度の精度で管理しているか示す。この地図は、例えば圃場内を全面作業する際、駐機場から圃場に移動する際、圃場間を移動する際などに用いられる。 Δbasemap indicates the error caused by the positional accuracy of the map used when issuing work instructions to the work drone 7, and indicates the degree of accuracy with which the locations of features on the map are managed. This map is used, for example, when working the entirety of a field, when moving from a parking area to a field, when moving between fields, etc.
Δsensing_dataは、最新の圃場状態を知るために取得されるデータに起因する誤差を示す。データの代表例としては、空撮画像がある。多くの空撮画像には撮影時のGNSSデータが保存されているが、調査用ドローンの位置精度に起因して、多くの場合±10m程度の誤差を含んでいる。また、多くの場合、撮影時の調査用ドローン3の向き(方角)は保存されておらず、空撮画像を地図上にうまく重ね合わせることは難しい。また、高度に関する誤差が大きいため、画像を地図上に重畳表示させた際に、地物の大きさや距離などが正しく表示されないことが多い。 Δsensing_data indicates the error resulting from the data acquired to know the latest field conditions. Aerial photographs are a typical example of such data. Many aerial photographs store GNSS data at the time of shooting, but often contain an error of about ±10 m due to the positional accuracy of the survey drone. Also, in many cases, the orientation (direction) of the survey drone 3 at the time of shooting is not stored, making it difficult to properly overlay the aerial photograph on a map. Also, because there is a large error in altitude, the size and distance of features are often not displayed correctly when the image is overlaid on a map.
Δrobotを改善する方法として、DGPS、D-RTK、2周波GNSSなどの技術が存在しており、これにより、cmオーダーの位置精度を実現することができる。 Technologies such as DGPS, D-RTK, and dual-frequency GNSS exist as ways to improve Δrobot, making it possible to achieve positioning accuracy on the order of centimeters.
Δbasemapを改善する方法として、GNSS対空標識を活用したオルソ生成処理などの技術が存在しており、これにより、cm~10cmオーダーの位置精度を実現することができる。 There are techniques for improving the Δbasemap, such as ortho-generation processing using GNSS airborne markers, which can achieve positional accuracy on the order of centimeters to 10 cm.
Δsensing_dataを改善する方法として、Δrobotと同様にDGPS、D-RTK、2周波GNSSなどの技術を調査用ドローンに実装する方法も考えられる。しかしながら、これらの技術は一般に普及している調査用ドローンには実装されておらず、また、この技術を使用可能な専用ドローンを開発するとコストが高くなるため、専用ドローンの利用者は一部に限られる。 One way to improve Δsensing_data is to implement technologies such as DGPS, D-RTK, and dual-frequency GNSS in survey drones, just like the Δrobot. However, these technologies are not implemented in survey drones that are in general use, and developing a dedicated drone that can use this technology would be costly, so the number of users of dedicated drones is limited.
これに対して、センシングデータ(例えば、空撮画像)を取得する際に、上記した例に示すように(Δbasemapと同様に)GNSS航空標識2を利用する方法がある。この方法によると、GNSS航空標識2を設置後数十分から数時間現場に配置し続けてGNSSデータを取得する必要があるとともに、GNSS航空標識2を、例えば、撮影領域の4隅と中央に設置することが求められるため、広域をセンシングする際に利用することは難しい場合もある。 In response to this, there is a method of using GNSS air beacons 2 (as with Δbasemap) as shown in the example above when acquiring sensing data (e.g., aerial images). With this method, it is necessary to keep the GNSS air beacons 2 in place at the site for several tens of minutes to several hours after installation to acquire GNSS data, and it is also necessary to install the GNSS air beacons 2, for example, at the four corners and the center of the shooting area, so it may be difficult to use when sensing a wide area.
これに対して、以下に示す変形例に係るドローン作業支援システムを利用することにより、作業用ドローンの位置精度を向上することができる。なお、変形例に係るドローン作業支援システムについて、便宜的に図1を参照して説明する。 In response to this, the positional accuracy of the work drone can be improved by using the drone operation support system according to the modified example shown below. For convenience, the drone operation support system according to the modified example will be explained with reference to FIG. 1.
変形例に係るドローン作業支援システムでは、圃場について高精度に位置及び形状を特定できるポリコン情報(例えば、圃場の輪郭の頂点の緯度と経度の情報)を予め用意できる場合に、このポリゴン情報と、調査用ドローン3で撮影された画像とに基づいて、撮影された画像における所定の位置の位置情報を高精度に特定できるようにしたものである。 In the drone operation support system according to the modified example, when polygon information (e.g., latitude and longitude information of the vertices of the outline of the field) that can identify the position and shape of the field with high accuracy can be prepared in advance, the position information of a specific position in the captured image can be determined with high accuracy based on this polygon information and the image captured by the survey drone 3.
ドローン作業支援システムにおいて、画像解析・地図生成サーバ4のデータ保存・検索部42には、圃場についてのポリゴン情報が格納されている。圃場についてのポリゴン情報については、例えば、圃場情報提供サービスから取得することができる。データ保存・検索部42は、地図情報記憶手段の一例である。 In the drone operation support system, polygon information about farm fields is stored in the data storage and search unit 42 of the image analysis and map generation server 4. The polygon information about farm fields can be obtained, for example, from a farm field information service. The data storage and search unit 42 is an example of a map information storage means.
図7は、変形例に係るドローン作業支援システムによる処理のフローチャートである。 Figure 7 is a flowchart of processing by a drone operation support system according to a modified example.
調査用ドローン3は、圃場を含む領域の上空から画像を撮影し、この画像にGPSレシーバ36により測定された三次元位置を付加し(ステップS15)、この画像を画像解析・地図生成サーバ4に送信する(ステップS16)。 The survey drone 3 takes an image from above the area including the field, adds the three-dimensional position measured by the GPS receiver 36 to the image (step S15), and transmits the image to the image analysis/map generation server 4 (step S16).
画像解析・地図生成サーバ4は、データ保存・検索部42に格納されたポリゴン情報と、調査用ドローン3から送信された圃場の画像とに基づいて、高精度地図を生成する(ステップS17:高精度地図生成処理)。高精度地図生成処理の詳細については、後述する。 The image analysis and map generation server 4 generates a high-precision map based on the polygon information stored in the data storage and search unit 42 and the image of the field transmitted from the survey drone 3 (step S17: high-precision map generation process). Details of the high-precision map generation process will be described later.
次いで、画像解析・地図生成サーバ4は、圃場の画像を解析して、例えば、農薬や肥料を散布する作業を行う実作業領域を特定し、この実作業領域の位置情報を高精度地図に基づいて抽出する(ステップS18:圃場状態解析処理)。次いで、画像解析・地図生成サーバ4は、ステップS17で生成した高精度地図と、ステップS18で特定した実作業領域の位置情報(実作業領域情報)を管制サーバ5に送信する(ステップS19)。 Next, the image analysis and map generation server 4 analyzes the image of the field to identify the actual work area where work such as spraying pesticides or fertilizer will be performed, and extracts the position information of this actual work area based on the high-precision map (step S18: field condition analysis process). Next, the image analysis and map generation server 4 transmits the high-precision map generated in step S17 and the position information of the actual work area identified in step S18 (actual work area information) to the control server 5 (step S19).
管制サーバ5は、画像解析・地図生成サーバ4から送信された、高精度地図と実作業領域情報とを受信し(ステップS20)、高精度地図及び実作業領域情報とに基づいて、作業計画を作成するとともに、作業計画とオペレータ経路とを含む作業支援画面100を作成する(ステップS21)。次いで、管制サーバ5は、作業計画を作業用ドローン7に送信し、作業支援画面100を操作端末6に送信する(ステップS22)。 The control server 5 receives the high-precision map and the actual work area information sent from the image analysis/map generation server 4 (step S20), and creates a work plan based on the high-precision map and the actual work area information, and creates a work support screen 100 including the work plan and the operator route (step S21). The control server 5 then transmits the work plan to the work drone 7, and transmits the work support screen 100 to the operation terminal 6 (step S22).
この後、作業用ドローン7は、管制サーバ5から受信した作業計画に従って、移動及び作業を実行する(ステップS23)。一方、操作端末6は、管制サーバ5から受信した作業支援画面100を表示部に表示する(ステップS24)。 After this, the work drone 7 moves and performs work according to the work plan received from the control server 5 (step S23). Meanwhile, the operation terminal 6 displays the work support screen 100 received from the control server 5 on the display unit (step S24).
図8は、変形例に係る高精度地図生成処理(図7のステップS17)及び圃場状態解析処理(図7のステップS18)を説明する第1の図であり、図9は、変形例に係る高精度地図生成処理及び圃場状態解析処理を説明する第2の図である。 Figure 8 is a first diagram illustrating the high-precision map generation process (step S17 in Figure 7) and the field condition analysis process (step S18 in Figure 7) according to the modified example, and Figure 9 is a second diagram illustrating the high-precision map generation process and the field condition analysis process according to the modified example.
まず、画像解析・地図生成サーバ4のデータ保存・検索部42は、調査用ドローン3から送信された圃場の画像を登録する(ステップA)。 First, the data storage and search unit 42 of the image analysis and map generation server 4 registers the image of the field transmitted from the survey drone 3 (Step A).
次いで、画像解析・地図生成サーバ4の地図生成部43(対象領域特定手段、位置情報対応付手段の一例)は、登録した画像200に対してエッジ検出処理を実行して、圃場と想定されるエッジ(圃場エッジ)201を抽出する(ステップB)。次いで、地図生成部43は、データ保存・検索部42に格納されている圃場についてのポリゴン情報から、圃場エッジ201に対応するポリゴン情報を特定し、ポリゴン情報に基づくポリゴン210と圃場エッジ201とを重畳する(ステップC)。圃場エッジ201に対応するポリゴン情報としては、圃場エッジ201を抽出した画像200に付されている位置情報に近い位置情報を持つポリゴン情報であって、圃場エッジ201と形状が類似する(例えば、同一又は相似形である)ポリコン情報である。 Next, the map generation unit 43 (an example of a target area identification means and a location information association means) of the image analysis and map generation server 4 executes an edge detection process on the registered image 200 to extract an edge (field edge) 201 that is assumed to be a field (step B). Next, the map generation unit 43 identifies polygon information corresponding to the field edge 201 from the polygon information about the field stored in the data storage and search unit 42, and superimposes a polygon 210 based on the polygon information on the field edge 201 on the field edge 201 (step C). The polygon information corresponding to the field edge 201 is polygon information having position information close to the position information attached to the image 200 from which the field edge 201 was extracted, and is polygon information having a shape similar to that of the field edge 201 (for example, being the same or similar shape).
次いで、地図生成部43は、圃場エッジ201の各辺と、ポリゴン210の各辺とが平行となるように、圃場エッジ201の角度を調整する、すなわち、圃場エッジ201を回転する(ステップD)。 Next, the map generation unit 43 adjusts the angle of the field edge 201, i.e., rotates the field edge 201, so that each side of the field edge 201 is parallel to each side of the polygon 210 (step D).
次いで、地図生成部43は、圃場エッジ201の拡大率を調整し、圃場エッジ201の各辺がポリゴン201の各辺に一致するようにする(ステップE)。 Next, the map generation unit 43 adjusts the magnification ratio of the field edge 201 so that each side of the field edge 201 coincides with each side of the polygon 201 (step E).
次いで、地図生成部43は、調査用ドローン3から送信された圃場の画像200に対して、圃場エッジ201に対するステップCにおける調整角度により回転させるとともに、ステップDにおける拡大率で調整し、調整後の画像202に対して、ポリゴン情報の位置を対応付ける(ステップF)。これにより、調査用ドローン3から送信された圃場の画像200に基づく画像202に圃場のポリゴン210を重ね合わせて対応付けた高精度な地図を生成することができる。これにより、ポリゴン情報の位置情報に基づいて、画像202中の所定の点の位置(緯度、経度)を高精度に特定することができる。 Then, the map generation unit 43 rotates the image 200 of the field transmitted from the survey drone 3 by the adjustment angle in step C for the field edge 201, adjusts it by the magnification in step D, and matches the position of the polygon information to the adjusted image 202 (step F). This makes it possible to generate a highly accurate map in which the polygon 210 of the field is superimposed and matched to the image 202 based on the image 200 of the field transmitted from the survey drone 3. This makes it possible to identify the position (latitude, longitude) of a specific point in the image 202 with high accuracy based on the position information of the polygon information.
次いで、圃場状態解析部44(実作業領域特定手段及び位置情報特定手段の一例)は、調整後の画像202を解析して、例えば、農薬や肥料を散布する作業を行う実作業領域220を抽出し(ステップG)、抽出した実作業領域220(例えば、220A,220B)に対応するポリゴン情報(例えば、実作業領域220の位置を示す各頂点の緯度(lat)及び経度(lon))を特定し、調整後の画像202及び対応付けられたポリゴン情報とともに、実作業領域220のポリゴン情報(位置情報)を管制サーバ5に出力する(ステップH)。ここで、図9においては、実作業領域220Aのポリゴン情報を、Polygon 1とし、実作業領域220Bのポリゴン情報を、Polygon 2として示している。この処理により、実作業領域220についての高精度な位置情報を管制サーバ5に出力することができる。 Next, the field condition analysis unit 44 (an example of an actual work area identification means and a position information identification means) analyzes the adjusted image 202 to extract the actual work area 220 where, for example, work such as spraying pesticides or fertilizers is performed (step G), identifies polygon information (for example, the latitude (lat) and longitude (lon) of each vertex indicating the position of the actual work area 220) corresponding to the extracted actual work area 220 (for example, 220A, 220B), and outputs the polygon information (position information) of the actual work area 220 together with the adjusted image 202 and the associated polygon information to the control server 5 (step H). Here, in FIG. 9, the polygon information of the actual work area 220A is shown as Polygon 1, and the polygon information of the actual work area 220B is shown as Polygon 2. This process makes it possible to output highly accurate position information about the actual work area 220 to the control server 5.
変形例に係るドローン作業支援システムによると、調査用ドローン3に高精度なGNSSレシーバを備えていなくても、また、GNSS航空標識2を配置して撮影しなくても、高精度な地図を作成し、実作業領域の高精度な位置情報を取得することができる。 The drone operation support system according to the modified example can create a highly accurate map and obtain highly accurate position information of the actual work area even if the survey drone 3 is not equipped with a highly accurate GNSS receiver, and even if GNSS aerial beacons 2 are not placed to take photographs.
次に、作業計画作成処理の具体例について説明する。なお、この処理は、図5のステップS11及び図7のステップS22に対応する。 Next, a specific example of the work plan creation process will be described. This process corresponds to step S11 in FIG. 5 and step S22 in FIG. 7.
図10は、作業計画作成処理を説明する図である。 Figure 10 is a diagram explaining the work plan creation process.
作業計画作成部51(作業計画作成手段及び制御情報送信手段の一例)は、圃場全面に対して均一に作業する場合には、図10(a)に示すような作業計画を作成する。具体的には、作業計画作成部51は、第1の方向(図面横方向)の移動時に対して継続して作業をし、第1の方向の端部に到達した場合には、第1の方向と交差する第2の方向(図面縦方向)に、作業を行うことなく移動し、移動後、第1の方向の移動を行い、作業を行う。ここで、図10(a)に示す移動経路を全面作業経路という。 When work is to be performed uniformly over the entire field, the work plan creation unit 51 (an example of a work plan creation means and a control information transmission means) creates a work plan as shown in FIG. 10(a). Specifically, the work plan creation unit 51 continues work while moving in a first direction (horizontal direction in the drawing), and when it reaches the end of the first direction, it moves in a second direction (vertical direction in the drawing) that intersects with the first direction without performing work, and after the movement, it moves in the first direction and performs work. Here, the movement path shown in FIG. 10(a) is called the entire field work path.
また、作業計画作成部51は、管制サーバ5から実作業領域220に対応するポリゴン情報(例えば、実作業領域の220の各頂点の緯度及び経度)を受信した場合には、方式1(図10(c))~方式3(図10(e))のいずれかの方式により作業計画を作成する。 In addition, when the work plan creation unit 51 receives polygon information corresponding to the actual work area 220 (e.g., the latitude and longitude of each vertex of the actual work area 220) from the control server 5, it creates a work plan using one of methods 1 (Figure 10(c)) to 3 (Figure 10(e)).
方式1による作業計画は、作業用ドローン7を全面作業経路と同じ経路で移動させ、実作業領域220の範囲のみに作業を行わせる作業計画である。 The work plan according to method 1 is a work plan in which the work drone 7 moves along the same route as the overall work route and performs work only within the range of the actual work area 220.
方式2による作業計画は、作業用ドローン7を全面作業経路のうち、実作業領域220が存在しない第1の方向の経路を省略して移動させ、実作業領域220の範囲のみに作業を行わせる作業計画である。 The work plan according to method 2 is a work plan in which the work drone 7 moves along the overall work path, omitting the path in the first direction in which the actual work area 220 does not exist, and the work is performed only within the range of the actual work area 220.
方式3による作業計画は、作業用ドローン7を実作業領域220における作業を開始する位置(作業開始地点)に直線的に移動させて実作業を実行させ、その実作業領域220の作業を終了した後に、次の実作業領域220の作業開始地点に直線的に移動させることを繰り返し実行させる移動計画である。なお、実作業領域220の作業を実行させる順番は、移動経路が最短となるような順番とすればよい。 The work plan according to method 3 is a movement plan in which the work drone 7 is moved linearly to a position (work start point) in the actual work area 220 where the work is to begin, and the actual work is performed, and after the work in that actual work area 220 is completed, the drone 7 is moved linearly to the work start point of the next actual work area 220 repeatedly. Note that the order in which the work in the actual work area 220 is performed may be the order that results in the shortest movement path.
上記した作業計画作成処理によると、いずれの方式により作業計画を作成しても、圃場全面に対して均一に作業する場合に比して、処理効率を向上することができる。特に、方式3による作業計画によると、作業用ドローン7の移動距離を短縮することができ、最も処理効率が高くなる。 According to the above-mentioned work plan creation process, regardless of which method is used to create the work plan, processing efficiency can be improved compared to when work is performed uniformly over the entire field. In particular, the work plan created by method 3 can shorten the travel distance of the work drone 7, resulting in the highest processing efficiency.
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記した図8及び図9高精度地図生成処理及び圃場状態解析処理においては、調整後の画像202から実作業領域220を抽出するようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、調整前の画像200から実作業領域を抽出しておき、実作業領域に対してステップC及びステップDの調整を行い、圃場のポリゴン情報に基づいて、調整後の実作業領域の位置情報を特定するようにしてもよい。 For example, in the high-precision map generation process and field condition analysis process of Figures 8 and 9 described above, the actual work area 220 is extracted from the adjusted image 202, but the present invention is not limited to this. For example, the actual work area may be extracted from the unadjusted image 200, adjustments may be made to the actual work area in steps C and D, and the position information of the adjusted actual work area may be identified based on the polygon information of the field.
また、上記実施形態及び変形例では、管制サーバ5と、画像解析・地図生成サーバ4とを別のサーバ計算機で構成していたが、本発明はこれに限られず、同一のサーバ計算機により構成される1つの処理サーバとして構成してもよく、また、画像解析・地図生成サーバ4とで実現する複数の機能手段を、より多くのサーバ計算機で実行させるようにしてもよい。 In addition, in the above embodiment and modified example, the control server 5 and the image analysis/map generation server 4 are configured as separate server computers, but the present invention is not limited to this, and they may be configured as a single processing server configured by the same server computer, and multiple functional means realized by the image analysis/map generation server 4 may be executed by more server computers.
また、上記実施形態では、バッテリによる電力をエネルギーとして移動する作業用ドローンを例として示していたが、本発明はこれに限られず、ガソリン、軽油等の燃料に基づくエネルギーにより移動する作業用ドローンを用いてもよい。なお、この場合においては、上記したバッテリの交換の地点は、燃料の補充地点と読み替えればよい。 In addition, in the above embodiment, a work drone that moves using battery power as energy has been shown as an example, but the present invention is not limited to this, and a work drone that moves using energy based on fuel such as gasoline or diesel may also be used. In this case, the battery replacement point described above may be read as a fuel replenishment point.
1…ドローン作業支援システム、2…GNSS航空標識、3…調査用ドローン、4…画像解析・地図生成サーバ、5…管制サーバ、6…操作端末、7…作業用ドローン 1...Drone operation support system, 2...GNSS aerial beacon, 3...Survey drone, 4...Image analysis and map generation server, 5...Control server, 6...Operation terminal, 7...Work drone
Claims (11)
所定の対象領域における実作業が必要な実作業領域の位置情報に基づいて、前記ドローンの移動経路を決定するドローン移動経路決定手段と、
前記ドローンの移動経路に伴って、前記オペレータが移動すべき移動経路を決定するオペレータ移動経路決定手段と、
前記ドローンの移動経路と、前記オペレータの移動経路とを含む作業支援画面を前記操作端末に表示させる表示制御手段と
を含む
ドローン作業支援システム。 A drone operation support system for performing one or more operations using one or more drones,
A drone movement path determination means for determining a movement path of the drone based on position information of an actual work area in which actual work is required in a predetermined target area;
An operator movement path determination means for determining a movement path along which the operator should move in accordance with the movement path of the drone;
A drone work support system including a display control means for displaying a work support screen on the operation terminal, the work support screen including the movement path of the drone and the movement path of the operator.
前記ドローンの移動経路に従って移動する前記ドローンとの間の距離が近距離となるような前記オペレータの前記移動経路を決定する
請求項1に記載のドローン作業支援システム。 The operator movement route determination means
The drone operation support system of claim 1 , wherein the movement route of the operator is determined so that the distance between the operator and the drone moving along the movement route of the drone is short.
前記ドローンの有するエネルギーにより移動可能な範囲で1以上の実作業領域を経由して、前記エネルギーの補充可能位置に至る移動経路を決定し、
前記オペレータ移動経路決定手段は、
前記オペレータの移動経路を、前記エネルギーの補充可能位置に至る移動経路に決定し、
前記表示制御手段は、前記作業支援画面に、前記エネルギー補充可能位置を表示させるとともに、前記エネルギーの補充を示す情報を表示させる
請求項1又は請求項2に記載のドローン作業支援システム。 The drone movement route determination means includes:
Determine a movement path to a position where the energy can be replenished, via one or more actual work areas within a range where the drone can move using the energy possessed by the drone;
The operator movement route determination means
A movement path of the operator is determined to be a movement path leading to a position where the energy can be replenished;
The drone work support system of claim 1 or claim 2, wherein the display control means displays the energy replenishment location on the work support screen and also displays information indicating the energy replenishment.
前記作業支援画面に、前記操作端末の位置情報に基づいて、前記操作端末の位置を示す情報を表示させる
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のドローン作業支援システム。 The display control means
The drone work support system according to any one of claims 1 to 3, wherein the work support screen displays information indicating the position of the operation terminal based on position information of the operation terminal.
前記作業支援画面に、前記操作端末の位置又は前記ドローンの位置を中心に所定の距離の範囲を示す線を表示させる
請求項4に記載のドローン作業支援システム。 The display control means
The drone work support system of claim 4, wherein the work support screen displays a line indicating a range of a predetermined distance centered on the position of the operation terminal or the position of the drone.
所定の対象領域の形状を規定する複数の位置の高精度な位置情報を含む高精度地図を記憶する地図情報記憶手段と、
前記対象領域の画像を含む空撮画像から前記対象領域を特定する対象領域特定手段と、
前記空撮画像における前記対象領域の形状と、前記高精度地図における前記対象領域との形状とに基づいて、前記空撮画像における前記対象領域の位置と、前記高精度地図の前記対象領域の位置とを対応付ける位置情報対応付手段と、
前記空撮画像に基づいて、前記対象領域における実作業が必要な実作業領域を特定する実作業領域特定手段と、
前記実作業領域特定手段により特定された前記空撮画像における前記対象領域の位置と、前記高精度地図の前記対象領域の位置との対応付けに基づいて、前記実作業領域の高精度な位置情報を特定する位置情報特定手段と、
前記実作業領域の位置情報に基づいて、前記ドローンの移動経路を決定するドローン移動経路決定手段と、
を備えるドローン作業支援システム。 A drone operation support system for performing one or more operations using one or more drones,
A map information storage means for storing a high-precision map including high-precision position information of a plurality of positions that define the shape of a predetermined target area;
A target area identification means for identifying the target area from an aerial image including an image of the target area;
a position information matching means for matching a position of the target area in the aerial image with a position of the target area on the high precision map based on a shape of the target area in the aerial image and a shape of the target area on the high precision map;
an actual work area specifying means for specifying an actual work area in the target area where actual work is required based on the aerial photograph;
a position information specifying means for specifying highly accurate position information of the actual work area based on a correspondence between a position of the target area in the aerial image specified by the actual work area specifying means and a position of the target area on the high-precision map;
A drone movement path determination means for determining a movement path of the drone based on position information of the actual work area;
A drone work support system equipped with
前記空撮画像に対してエッジ抽出を行って対象領域の形状を特定し、
前記位置情報関連付手段は、
前記空撮画像における前記対象領域の形状が、前記高精度地図に基づく前記対象領域の形状と一致するように、前記空撮画像を変形し、前記変形した空撮画像の前記対象領域と、前記高精度地図に基づく前記対象領域との対応する位置が同一の位置であるとして関連付け、
前記実作業領域特定手段は、
前記変形された空撮画像に基づいて、前記実作業領域を特定する
請求項6に記載のドローン作業支援システム。 The actual work area specifying means
performing edge extraction on the aerial image to identify the shape of a target area;
The position information associating means
deforming the aerial image so that a shape of the target area in the aerial image coincides with a shape of the target area based on the high-precision map, and associating a corresponding position of the target area in the deformed aerial image with a corresponding position of the target area based on the high-precision map as being the same position;
The actual work area specifying means
The drone work support system of claim 6, wherein the actual work area is identified based on the deformed aerial image.
前記対象領域の画像を含む空撮画像に基づいて、前記対象領域における実作業が必要な1以上の実作業領域を特定する実作業領域特定手段と、
前記実作業領域が複数ある場合に、或る実作業領域に対する実作業の終了地点から、次の実作業領域に対する実作業の開始地点へ直線的に移動させる移動経路と、各実作業領域の実作業の開始地点から実作業の終了地点までの間において前記実作業を実行させる作業内容とを含む作業計画を作成する作業計画作成手段と、
前記作業計画を実行させる制御情報を前記ドローンに送信する制御情報送信手段と、を備える
ドローン作業支援システム。 A drone operation support system for performing one or more operations using one or more drones,
an actual work area specifying means for specifying one or more actual work areas in the target area where actual work is required based on an aerial image including an image of the target area;
a work plan creation means for creating a work plan including a moving path for moving linearly from an end point of an actual work in one actual work area to a start point of the actual work in the next actual work area, and work content for executing the actual work between the start point of the actual work in each actual work area and the end point of the actual work;
A drone work support system comprising: a control information transmission means for transmitting control information to the drone to execute the work plan.
所定の対象領域における実作業が必要な実作業領域の位置情報に基づいて、前記ドローンの移動経路を決定し、
前記ドローンの移動経路に伴って、前記オペレータが移動すべき移動経路を決定し、
前記ドローンの移動経路と、前記オペレータの移動経路とを含む作業支援画面を前記操作端末に表示させる
ドローン作業支援方法。 A drone operation support method by a drone operation support system for performing one or more tasks using one or more drones,
determining a movement path of the drone based on position information of an actual work area in which actual work is required in a predetermined target area;
Determine a route along which the operator should move in accordance with the route of movement of the drone;
A drone work support method that displays a work support screen on the operation terminal, the work support screen including the movement path of the drone and the movement path of the operator.
所定の対象領域の形状を規定する複数の位置の高精度な位置情報を含む高精度地図を記憶し、
前記対象領域の画像を含む空撮画像から前記対象領域を特定し、
前記空撮画像における前記対象領域の形状と、前記高精度地図における前記対象領域との形状とに基づいて、前記空撮画像における前記対象領域の位置と、前記高精度地図の前記対象領域の位置とを対応付け、
前記空撮画像に基づいて、前記対象領域における実作業が必要な実作業領域を特定し、
特定された前記空撮画像における前記対象領域の位置と、前記高精度地図の前記対象領域の位置との対応付けに基づいて、前記実作業領域の高精度な位置情報を特定し、
前記実作業領域の位置情報に基づいて、前記ドローンの移動経路を決定する
ドローン作業支援方法。 A drone operation support method by a drone operation support system for performing one or more tasks using one or more drones,
storing a high-precision map including high-precision position information for a plurality of positions defining a shape of a predetermined target area;
Identifying the target area from an aerial image including an image of the target area;
Correlating a position of the target area in the aerial image with a position of the target area on the high-precision map based on a shape of the target area in the aerial image and a shape of the target area on the high-precision map;
Identifying an actual work area in the target area where actual work is required based on the aerial image;
Identifying highly accurate position information of the actual work area based on the correspondence between the identified position of the target area in the aerial image and the position of the target area on the high-precision map;
A drone work support method that determines the movement path of the drone based on position information of the actual work area.
前記対象領域の画像を含む空撮画像に基づいて、前記対象領域における実作業が必要な1以上の実作業領域を特定し、
前記実作業領域が複数ある場合に、或る実作業領域に対する実作業の終了地点から、次の実作業領域に対する実作業の開始地点へ直線的に移動させる移動経路と、各実作業領域の実作業の開始地点から実作業の終了地点までの間において前記実作業を実行させる作業内容とを含む作業計画を作成し、
前記作業計画を実行させる制御情報を前記ドローンに送信する
ドローン作業支援方法。 A drone operation support method by a drone operation support system for performing one or more tasks using one or more drones,
Identifying one or more actual work areas in the target area where actual work is required based on an aerial image including an image of the target area;
When there are a plurality of actual work areas, a work plan is created including a movement path for moving linearly from an end point of an actual work in one actual work area to a start point of the actual work in the next actual work area, and work content for executing the actual work between the start point of the actual work in each actual work area and the end point of the actual work;
A drone work support method for transmitting control information to the drone to execute the work plan.
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