JP2024519280A - 航空機を使用した太陽光発電デバイスの自動イメージング、および、それを実施するための航空機の自動飛行 - Google Patents

航空機を使用した太陽光発電デバイスの自動イメージング、および、それを実施するための航空機の自動飛行 Download PDF

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Abstract

本開示の態様は、航空機(20)を使用した太陽光発電デバイスの自動イメージングに関する。1つの態様では、航空機(20)を使用したPVアレイ(310)の自動イメージングのための方法(440)が存在しており、PVアレイ(310)は、航空機(20)のためのターゲットポイント(350)に対応している。方法(440)は、PVアレイ(310)に対応するターゲットポイント(350)のうちの1つに航空機(20)を位置決めするステップと、PVアレイ(310)の視覚的データセットをキャプチャするために、ターゲットポイント(350)間の自動操縦のために航空機(20)を制御するステップとを含む。自動操縦は、航空機(20)のカメラ(222)の視野(225)をPVアレイ(310)のPVアレイサブセクションに整合させるステップと、ターゲットポイント(350)間において航空機(20)を移動させるためのスキャニング方向(360)を決定するステップと、航空機(20)がターゲットポイント(350)間においてスキャニング方向(360)に沿って移動するときに、PVアレイサブセクションから開始して、カメラ(222)を使用して、PVアレイ(310)の視覚的データセットをキャプチャするステップとを含む。

Description

関連出願の相互参照
本開示は、2021年4月19日に出願されたシンガポール特許出願第10202103967Y号の利益を主張し、それは、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
本開示は、概して、航空機を使用した太陽光発電(PV)デバイスの自動イメージング、および、それを実施するための航空機の自動飛行に関する。より詳細には、本開示は、航空機、ならびに、PVデバイスの自動イメージング、および、PVデバイスのイメージングを実施するための航空機の自動飛行のための方法のさまざまな実施形態を説明している。
ソーラーパネルは、世界的に広範囲に普及していることが見出される。しかし、高い初期設備投資コストに起因して、フィールドに据え付けられたソーラーパネルは、投資の回収を確保するために、所定の時間の期間にわたって適正におよび効率的に働かなければならない。したがって、フィールドに据え付けられるソーラーパネルの品質を維持することが重要である。ソーラーファーム(または、一般的には、太陽光発電(PV)設備)におけるソーラーパネルの大量配備に起因して、および、住宅の屋根の上などのようなソーラーパネルの遠隔配備に起因して、個々のソーラーパネルの性能をモニタリングすることは困難であることが多い。ソーラーパネルの欠陥を検出するために、さまざまなイメージング技術(たとえば、可視、熱(赤外線)、紫外線(UV)蛍光、フォトルミネッセンス(PL)、およびエレクトロルミネッセンス(EL)イメージングなど)が利用可能である。たとえば、EL検査は、品質制御のためにPV製造の間に使用される。
EL測定に関して、PVモジュールは、電力供給部に接続されており、順方向バイアスの下に置かれている。放出された近赤外線の光は、近赤外線の波長帯において敏感なカメラによってキャプチャされる。EL測定のための一般的な方法のうちのいくつかは、可動式トレーラーまたは静止した三脚装着型のカメラを使用している。しかし、これらの方法は、時間がかかり、大規模なPV設備にとって実現可能ではない。PV設備は、多くの場合に25年を超える寿命時間を有しており、EL測定は、寿命時間の間に、特に、建設後の試運転、賠償責任または保証期間が終了する前の検査、ならびに、資産取引および保険請求のための技術的デューデリジェンスなどのような、重要な節目の間に、複数回実施される必要がある可能性がある。EL測定は、PVモジュールの性能および劣化を格付けするための貴重なツールであるが、既存の方法は、時間がかかり、極めて大きな労働力を要する。
WO2021137764
したがって、上述の問題および/または欠点のうちの少なくとも1つに対処または軽減するために、改善された代替例の必要性が存在している。
本開示の第1の態様によれば、航空機、および、航空機を使用したPVアレイの自動イメージングのための方法が存在しており、PVアレイは、航空機のためのターゲットポイントに対応している。航空機は、本方法を実施するためのコントローラを含み、本方法は、PVアレイに対応するターゲットポイントのうちの1つに航空機を位置決めするステップと、PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするために、ターゲットポイント間の自動操縦のために航空機を制御するステップとを含む。自動操縦は、航空機のカメラの視野をPVアレイのPVアレイサブセクションに整合させるステップと、ターゲットポイント間において航空機を移動させるためのスキャニング方向を決定するステップと、航空機がターゲットポイント間においてスキャニング方向に沿って移動するときに、PVアレイサブセクションから開始して、カメラを使用して、PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするステップとを含む。
本開示の第2の態様によれば、航空機、および、1セットのPVアレイのイメージングを実施するための航空機の自動飛行のための方法が存在している。航空機は、本方法を実施するためのコントローラを含み、本方法は、PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするためのターゲットポイント間の飛行経路を決定するステップであって、それぞれのPVアレイは、1つまたは複数のターゲットポイントに対応している、ステップと、ターゲットポイントのそれぞれへの飛行経路に沿った自動飛行のために航空機を制御するステップと、航空機のカメラを使用してそれぞれのPVアレイの視覚的データセットをキャプチャするために、それぞれの1つまたは複数のターゲットポイントにおいて自動操縦のために航空機を制御するステップとを含む。
本開示の第3の態様によれば、航空機、ならびに、航空機の自動飛行、および、航空機を使用した1セットのPVアレイの自動イメージングのための方法が存在している。航空機は、本方法を実施するためのコントローラを含み、本方法は、PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするためのターゲットポイント間の飛行経路を決定するステップであって、それぞれのPVアレイは、1対の開始および終了ターゲットポイントに対応している、ステップと、PVアレイのそれぞれの開始ターゲットポイントへの飛行経路に沿った自動飛行のために航空機を制御するステップと、航空機のカメラを使用してPVアレイの視覚的データセットをキャプチャするために、それぞれのPVアレイのそれぞれの開始および終了ターゲットポイントの間において自動操縦のために航空機を制御するステップとを含む。自動操縦は、カメラの視野をPVアレイのPVアレイサブセクションに整合させるステップと、開始および終了ターゲットポイントの間において航空機を移動させるためのスキャニング方向を決定するステップと、航空機が開始および終了ターゲットポイントの間においてスキャニング方向に沿って移動するときに、PVアレイサブセクションから開始して、カメラを使用して、PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするステップとを含む。
したがって、本開示による自動飛行およびPVアレイの自動イメージングのための航空機および方法が、本明細書で開示されている。本開示のさまざまな特徴、態様、および利点は、添付の図面とともに、単なる非限定的な例として、本開示の実施形態の以下の詳細な説明からより明らかになることとなる。
PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするためのUAVのための例示的なセットアップである。 視覚的データセットをキャプチャするためにUAVを制御するためのシステムのシステムアーキテクチャを図示するブロック図である。 カメラを含むUAVの光学サブシステムである。 PVアレイを含むPV設備の平面図ダイアグラムである。 PVアレイへの飛行経路を示すPV設備の平面図ダイアグラムである。 UAVの自動飛行のための、および、視覚的データセットの自動キャプチャのための例示的なプロセスのフローチャートである。 障害物外形を取得するためのPV設備のモデルの斜視図ダイアグラムである。 ターゲットポイントおよびターゲットビューを示すPVアレイの平面図ダイアグラムである。 UAVの前のPVアレイの平面図ダイアグラムであり、UAVが側方へのスキャニング方向に沿って移動する、図である。 UAVの横にあるPVアレイの平面図ダイアグラムであり、UAVが前方へのスキャニング方向に沿って移動する、図である。 UAVがPVアレイをスキャンするためのパラメータを導出するためのPVアレイおよびUAVの側面図ダイアグラムである。 異なる方向に傾斜されている複数のPVアレイの側面図ダイアグラムである。 障害物の周りをまたは障害物の上をPVアレイへ進む飛行経路の平面図ダイアグラムである。 ホームベースとターゲットポイントとの間で飛行経路を並べ替えるための三角形の飛行行列(triangular flight matrix)である。 カメラが飛行経路に従う、飛行経路の平面図ダイアグラムである。 カメラが次のターゲットポイントに対応するターゲットビューを向く、飛行経路の平面図ダイアグラムである。 UAVがターゲットポイントに接近するときに、ターゲットビューを一時的に見失うUAVの平面図ダイアグラムである。 ターゲットポイントの周りをターゲットポイントに向けて回る周回経路を決定するための平面図ダイアグラムである。 より短い螺旋経路を形成する周回経路の平面図ダイアグラムである。 周回経路を短縮する平面図ダイアグラムである。 UAVがPVアレイに接近するときに正しくないターゲットビューを向くカメラのFOVを示す図である。 UAVを制御するためのインタラクティブなマップを示す図である。 PVアレイサブセクションの多角形の外形を示すカメラのFOVを示す図である。 カメラのFOVを整合させるためのミスアライメントパラメータを導出するためのPVアレイおよびUAVの側面図ダイアグラムおよび平面図ダイアグラムである。 PVアレイの傾斜角度に対するカメラの異なる現在のピッチ角度を有するPVアレイおよびUAVの側面図ダイアグラムである。 FOVの内側のPVアレイサブセクションの異なる位置を有するカメラのFOVを示す図である。
簡潔性および明確性の目的のために、本開示の実施形態の説明は、図面に従って、自動飛行およびPVアレイの自動イメージングのための航空機および方法に向けられている。本開示の態様は、本明細書において提供される実施形態に関連して説明されることとなるが、それらは、本開示をこれらの実施形態に限定することを意図していないということが理解されることとなる。対照的に、本開示は、本明細書で説明されている実施形態に対する代替例、修正例、および均等物をカバーすることを意図しており、それらは、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本開示の範囲の中に含まれている。そのうえ、以下の詳細な説明では、本開示の徹底的な理解を提供するために、具体的な詳細が記載されている。しかし、本開示は、具体的な詳細なしに、および/または、特定の実施形態の態様の組み合わせから生じる複数の詳細を伴って、実践されることが可能であるということが、当技術分野における通常の知識を有する個人(すなわち、当業者)によって認識されることとなる。多くの場合において、本開示の実施形態の態様を不必要に曖昧にしないように、周知のシステム、方法、手順、およびコンポーネントは、詳細に説明されていない。
本開示の実施形態では、特定の図における所与の要素の描写、または、特定の要素番号の考慮もしくは使用、または、対応する説明的な材料におけるそれへの参照は、別の図またはそれに関連付けられる説明的な材料において識別されている同じ、同等の、または類似的な要素または要素番号を包含することが可能である。
「ある実施形態/例」、「別の実施形態/例」、「いくつかの実施形態/例」、および「いくつかの他の実施形態/例」などへの言及は、そのように説明されている実施形態/例が、特定の特徴、構造、特質、特性、要素、または限定を含む可能性があるが、すべての実施形態/例が、必ずしもその特定の特徴、構造、特質、特性、要素、または限定を含むとは限らないということを示している。そのうえ、「ある実施形態/例において」または「別の実施形態/例において」という語句の繰り返しの使用は、必ずしも同じ実施形態/例を指すとは限らない。
「含む(comprising)」、「含む(including)」、および「有する(having)」などの用語は、ある実施形態において列挙されているもの以外の他の特徴/要素/ステップの存在を除外しない。相互に異なる実施形態における特定の特徴/要素/ステップの記載は、これらの特徴/要素/ステップの組み合わせを、ある実施形態では使用できないということを示すものではない。
本明細書で使用されているように、「a」および「an」という用語は、1つまたは2つ以上として定義される。図または関連のテキストにおける「/」の使用は、別段の指示がない限り、「および/または」を意味するように理解される。「セット」という用語は、公知の数学的な定義に従って、「少なくとも1つ」のカーディナリティーを数学的に示す要素の空でない有限の組織として定義される(たとえば、本明細書において定義されるような「セット」は、ユニット、シングレット、または単一の要素セット、または複数の要素セットに対応することが可能である)。本明細書における特定の測定の数値または値の範囲の記載は、近似的な数値または値の範囲の記載を含むかまたはその記載であると理解される。
図1は、建物の屋根の上に据え付けられたPV設備またはシステム10の視覚的データセットをイメージングおよびキャプチャするための例示的な検査セットアップ100を図示している。視覚的データセットは、PV設備10の処理されたイメージを取得するために処理されることが可能である。航空機(たとえば、無人航空機(UAV)20)が、検査のためにPV設備10の視覚的データセットをキャプチャするために配備される。UAV20は、主本体部210と、飛行を含むUAV20の移動を作動させるために主本体部210に取り付けられている推進デバイス230と、視覚的データセットをキャプチャするために主本体部210に装着されている光学サブシステム220とを含む。
検査セットアップ100において、PV設備10のイメージングは、エレクトロルミネッセンス(EL)測定を含み、視覚的データセットは、EL視覚的データセットを含む。PV設備10は、1つまたは複数のPVアレイ11と、PVアレイ11を横切る1つまたは複数のPVストリング12とを含む。それぞれのPVアレイ11は、1つまたは複数のPVデバイスまたはモジュール14を含む。PVモジュール14のうちの1つまたは複数は、PVストリング12のうちの1つまたは複数の中に配置されている。それぞれのPVストリング12は、1つまたは複数のPVアレイ11を横切って延在することが可能であり、それぞれのPVアレイ11は、1つまたは複数のPVストリング12の一部を形成することが可能である。図1に示されているような実施形態では、PV設備10は、複数のPVアレイ11および4つのPVストリング12を含む。例示的なPVアレイ11は、PVアレイ11を横切って延在するそれぞれのPVストリング12とともに示されている。PVアレイ11は、いくつかのPVモジュール14の2つの行を含む。PVアレイ11およびPVストリング12は、長手方向軸線10aに沿って配置されている。PVストリング12は、コンバイナボックス16に接続されており、コンバイナボックス16は、PVストリング12の電気出力を組み合わせる。コンバイナボックス16は、インバータに接続されており、インバータは、次いで、電力網に接続されている。より大きなPV設備10は、複数のコンバイナボックス16を含むことが可能であり、複数のコンバイナボックス16は、次いで、インバータに接続されている。代替的に、PV設備10は、コンバイナボックス16を省略することが可能であり、PVストリング12は、その代わりに、インバータに直接的に接続されている。インバータは、組み合わせられた電気出力を電力網の中へ給送する前に、組み合わせられた電気出力をDCからACへ変換する。このように、PVモジュール14によって発生させられる電気は、電力網の中へ給送される。EL検査の間に、PVストリング12は、電力網から切り離されている。
セットアップ100は、スイッチャボックス32をさらに含み、スイッチャボックス32は、1つまたは複数のチャネル34を含む。図1に示されているような実施形態では、スイッチャボックス32は、3つのチャネル34を含み、PV設備10のそれぞれのPVストリング12は、スイッチャボックス32のそれぞれのチャネル34に接続されている。セットアップ100は、電力供給部36をさらに含み、電力供給部36は、スイッチャボックス32に接続されている。セットアップ100は、随意的に、スイッチャボックス32を省略することが可能であり、PVストリング12は、電力供給部36に直接的に接続されることが可能である。電力供給部36は、それぞれのPVストリング12に電気(たとえば、最大で1500ボルトなど)および最小電流(たとえば、PVモジュール14の短絡電流の10%に等しいなど)を供給するように構成されている。好ましくは、それぞれのPVストリング12は、PVモジュール14の短絡電流の100%を供給される。しかし、これは、必要ではない。たとえば、それぞれのPVストリング12は、PVモジュール14の短絡電流の60%に等しい電流を供給されることが可能である。複数の電流におけるPVモジュール14の測定は、PVモジュール14の電気特性を推定するために、および、電流に依存する欠陥を識別するために使用されることが可能である。
チャネル34は、(たとえば、現場作業員によってまたは遠隔制御によってなど)選択的に活性化させられ、PVストリング12を順方向バイアス条件下に置く電力供給源36からの電流をPVストリング12に選択的に供給することが可能である。順方向バイアス条件に置かれているとき、PVストリング12の中の1つまたは複数のPVモジュール14は、光(そうでなければ、エレクトロルミネッセンス(EL)としても知られる)を放出し、したがって、光学サブシステム220によって検出可能なEL信号を作り出す。
追加的に、複数のPVストリング12が、1つのチャネル34に接続されることが可能であるということが留意されるべきである。たとえば、PV設備10のすべての3つのPVストリング12が、単一のチャネル34に接続されることが可能である。このシナリオでは、すべての3つのPVストリング12は、同時に順方向バイアス条件下に置かれ、PV設備10全体のEL視覚的データセットがキャプチャされる。特に、電力供給部36によって供給される電流の量は、このシナリオでは、それぞれのチャネル34がそれぞれのPVストリング12に接続されているときと比較して、より低くなっているが、これは、順方向バイアス条件下に置かれているPVストリング12に影響を与えない。
図2Aは、UAV20を制御するためのシステム200のシステムアーキテクチャ200を図示している。システム200は、UAV20と、UAV20と通信するリモートデバイス260とを含む。光学サブシステム220および推進デバイス230に加えて、UAV20は、オンボード処理サブシステム240および電力供給源242(たとえば、1セットのバッテリ)をさらに含む。電力供給源242は、光学サブシステム220、推進デバイス230、およびオンボード処理サブシステム240に接続されており、それらに給電している。コントローラ250は、光学サブシステム220および推進デバイス230に通信可能に接続され、さまざまな機能を実施するように光学サブシステム220および推進デバイス230を制御するように構成されている。
さらに図2Bを参照すると、光学サブシステム220は、光軸222aを有するカメラ222を含む。たとえば、カメラ222は、単色のイメージおよび/またはビデオをキャプチャするように動作可能である。カメラ222は、近赤外線および/または短赤外線(NIR、SWIR) EL波長帯において敏感であり、そのような波長帯においてEL視覚的データセットをキャプチャするのに適切である。カメラ222は、集束レンズ223を含み、集束レンズ223も、NIR/SWIR EL波長帯での使用に適切である。レンズ223は、電動フォーカスレンズ、電圧制御式ポリマーレンズ、または液体レンズを含むことが可能である。レンズ223は、PVアレイ11までのレンズ223の距離に応じて、コントローラ250がレンズ223の焦点を調節することを可能にする。レンズ223の焦点は、機械的に駆動されるかまたは電気的に駆動されるかのいずれかで、調節可能であり得る。カメラ222は、任意の望まれない光のスペクトルをフィルタリングして除くためのレンズフィルタをさらに含むことが可能である。
光学サブシステム220は、光による検出および測距(Lidar: light detection and ranging)デバイス224などのような光学的な距離測定デバイスをさらに含む。Lidarデバイス224は、光軸224aを有しており、光軸224aは、カメラ222の光軸222aに整合されている。Lidarデバイス224は、PVアレイ11からの光学サブシステム220の距離を測定するように動作可能である。
光学サブシステム220は、集束光供給源(たとえば、レーザー226またはLEDなど)をさらに含む。レーザー226は、光軸226aを有しており、光軸226aも、カメラ222の光軸222aに整合されている。レーザー226は、可視スペクトルにおける光を放出するように配置されており、レーザー226からの光学的干渉を最小化するカメラ222の視野(FOV)よりも大きくないビーム発散を有している。そのうえ、レーザー226は、低電力動作を可能にし、狭い波長帯において光を放出し、容易に識別される集束された形状を生成させる。集束された形状は、対称的であってもまたは非対称的であってもよい。非対称的な形状は、有利には、カメラ222がどこに向いているかをより容易に識別することを可能にし、また、カメラのFOVの回転を決定することを可能にする。
光学サブシステム220は、単一軸線のジンバル228をさらに含み、ジンバル228は、光学サブシステム220をUAV20の主本体部210に取り付ける。コントローラ250は、1つの自由度(すなわち、ピッチ角度)でカメラ222の光軸222aを上昇/低下させるようにジンバル228を制御する。たとえば、ジンバルピッチは、±35°の角度範囲を有することが可能であるが、これに限定されない。代替的に、光学サブシステム220は、2軸線のまたは3軸線のジンバル228を介して主本体部210に装着され、カメラ222の光軸222aを調節するためのさらなる自由度(すなわち、ヨー角度およびロール角度)を可能にし、FOVの強化された安定性を提供することが可能である。
図2Aを参照すると、UAV20の推進デバイス230は、それぞれのモータ234によって駆動される4セットのプロペラ232を含み、UAV20が飛行することを可能にし、航空機のヨー軸線210aの周りに回転するなど空中操縦を実施することを可能にする。図1に示されているように、ヨー軸線210aは、UAV20が直立しているときに主本体部210の中間部分を通って走る垂直方向軸線であり、ロール軸線210bは、UAV20のバックおよびフロント20aを通って走っている。ピッチ軸線は、ヨー軸線210aおよびロール軸線210bに対して垂直である。
オンボード処理サブシステム240は、コントローラ250およびメモリユニット252を含む。コントローラ250は、メモリユニット252の中に記憶されている1セットのインストラクションに従って、(下記にさらに説明されているように)特定の機能を実行するように構成されている。コントローラ250は、PVアレイ11からLidarデバイス224までの距離およびカメラ222の視覚的フィードを含む情報を光学サブシステム220から受信する。光学サブシステム220から受信される情報を使用して、コントローラ250は、機能を実行するように光学サブシステム220および推進デバイス230を動作させるように構成されている。EL視覚的データセットがキャプチャされると、UAV20は、EL視覚的データセットをリモートデバイス260に送信することが可能であるか、または、ホームベース330に戻り、処理されたELイメージを取得するためのさらなる処理のためにEL視覚的データセットを転送することが可能である。リモートデバイス260は、プロセッサ262およびメモリユニット264を含み、メモリユニット264は、UAV20を遠隔制御するためにソフトウェアアプリケーションまたはモバイルアプリを実行するためのインストラクションを記憶している。たとえば、リモートデバイス260は、コンピュータ、ラップトップコンピュータ、モバイルフォン、またはタブレットデバイスである。
たとえば、プロペラ232のモータ速度、UAV高さまたは高度、UAV速度、およびUAV位置を制御することなどによって、UAV20の飛行運動を制御するためのさまざまな方式が存在している。たとえば、UAV速度制御に関して、UAV20は、定義された速度および方向において飛行するための速度ベクトルを含む命令を受信する。たとえば、UAV位置制御に関して、UAV20は、GPS座標を含む命令を受信し、それらの座標へ飛行する。同様に、ジンバル228は、速度制御(たとえば、ピッチ角度を調節するためにジンバルピッチ速度を制御することなど)によって、または、位置制御(たとえば、ピッチ角度位置を直接的に制御することなど)によって、カメラ222のピッチ、ヨー、およびロール角度を調節するために制御されることが可能である。
いくつかの実施形態において、コントローラ250は、UAV20の飛行制御、および、カメラ222の操縦を直接的に制御するように構成されており、また、カメラ222によってキャプチャされる視覚的フィードのイメージ処理のために(たとえば、下記にさらに説明されているようにカメラ222を整合させるなどのために)構成されている。いくつかの他の実施形態において、リモートデバイス260は、飛行制御およびイメージ処理を実施し、UAV20がそれらの命令を実行するための命令をコントローラ250に送る。リモートデバイス260は、その上でソフトウェアを実行し、UAV20を制御するためにUAV20と直接的に通信する。いくつかの他の実施形態において、リモートデバイス260は、ハンドヘルド式のリモートコントローラ(たとえば、ジョイスティックデバイスなど)と通信し、それは、次いで、飛行制御のためにUAV20と通信する。UAV20、リモートデバイス260、およびリモートコントローラは、適切な有線または無線通信プロトコルを介して互いに通信することが可能である。無線通信プロトコルの非限定的な例は、Bluetooth、Wi-Fi、電気通信ネットワーク(たとえば、4G、5G、およびLTEなど)、および、ピアツーピアまたはサーバベースのネットワークを含む。リモートデバイス260は、チャネル34と通信し、それらを選択的に活性化させ、PVストリング12に電流を供給し、それらを順方向バイアス条件下に置くために使用されることが可能である。
多くの実施形態において、UAV20は、図3Aに示されているように、PV設備300のEL検査を実施するために配備されており、好ましくは、夜間にまたは低い自然光の条件下において実施され、エレクトロルミネッセンスがより容易にキャプチャされ得るようになっている。PV設備300は、測定されることとなる複数のPVアレイ310を有しており、それぞれは、図1に示されているPVアレイ11と同様である。PV設備300は、PVアレイ310を横切って複数のPVストリング312(S1、S2、S3)を含み、2つの接続ポイント316(P1、P2)に接続されている。接続ポイント316は、PVストリング312を接続するインバータもしくはコンバイナボックス、または他の構造体であることが可能である。それぞれのPVアレイ310は、それぞれのPVストリング312に沿って直列に接続されている多数のPVデバイスまたはモジュール314を含む。PVストリング312は、単一のPVアレイ310において、または、複数のPVアレイ310を横切って整合されることが可能である。
チャネル34は、(たとえば、現場作業員によってまたはリモートデバイス260によってなど)選択的に活性化させられ、PVストリング312に電流を選択的に供給することが可能であり、それは、PVストリング312を順方向バイアス条件下に置く。すべてのPVアレイ310、および、それぞれのPVストリング312に供給される電流に関して、1つのEL視覚的データセット(I1からI6)が発生させられることが可能である。PV設備310は、障害物320(たとえば、建物および樹木など)をさらに含み、それは、飛行の間にUAV20によって回避されなければならない。それぞれの障害物320は、境界線322および境界線322の外側の安全マージン324によって画定されることが可能である。ホームベース330は、UAV20が通常出発および着陸する場所をマークする。
さらに図3Bに示されているように、UAV20は、PV設備300の上を飛行経路340に沿って飛行し、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャする。飛行経路340(破線で示されている)は、ホームベース330から開始してホームベース330において終了する複数のウェイポイント(n1からn14)を含む。飛行経路340は、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするために、それぞれPVアレイ310に対応する1つまたは複数のターゲットポイント350をさらに含む。より具体的には、UAV20がターゲットポイント350に位置決めされているときに、カメラ222は、対応するPVアレイ310を向いており、PVアレイ310のPVアレイサブセクションは、カメラの視野(FOV)225の中にある。UAV20は、スキャニング経路360(点線で示されている)に沿って移動し、PVアレイ310の1つまたは複数のPVアレイサブセクションのEL視覚的データセットをキャプチャし、それによって、PVアレイ310のEL視覚的データセットを完成させる。次いで、UAV20は、飛行経路340に沿って次のターゲットポイント350へ飛行し、次のPVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャする。
UAV20は、好ましくは、飛行計画を備えて構成されており、飛行計画は、飛行経路340に沿った自動飛行のために、および、PVアレイ310のEL視覚的データセットの自動キャプチャのために、飛行経路340およびターゲットポイント350を詳述している。より好ましくは、UAV20のパイロットは、チャネル34を遠隔制御し、現場にいることなく、PVストリング312に電流を供給することが可能である。しかし、UAV20は、チャネル34を手動で制御する作業員(または、パイロット)と協働して、EL視覚的データセットの自動飛行および自動キャプチャを依然として実施することが可能であるということが認識されることとなる。
図4は、PV設備300の上でのUAV20の自動飛行のための、および、PVアレイ310のEL視覚的データセットの自動キャプチャのための、例示的なプロセス400のためのブロック図である。
DATA機能
プロセス400は、DATA機能を表す方法410を含む。DATA機能は、UAV20がPVアレイ310の視覚的データセットをイメージングおよびキャプチャするために必要とされる情報を決定する。多くの実施形態において、DATA機能は、EL測定のための、および、PVアレイ310のEL視覚的データセットキャプチャするための情報を決定する。DATA機能の中で決定される情報は、さまざまなEL測定請負業者の間で共有されることが可能であり、不足している/不正確な情報は、以前のEL視覚的データセット、処理されたELイメージ、および/または、PV設備300における現場での物理的測定から取得されることが可能である。情報は、UAV情報、イメージ情報、および障害物情報へと分類されることが可能である。
UAV情報は、UAV20のホームベース330を位置付けするための場所詳細を含む。場所詳細は、緯度および経度の地理的な座標を含むことが可能である。また、UAV情報は、UAV20が飛行するために安全であるホームベース330に対する安全高さを含む。また、UAV情報は、衝突を防止するための、UAV20と飛行経路340の近くの任意の障害物320との間の最小距離を含む。
イメージ情報は、対応するPVストリング312(S1からS3)、接続ポイント316(P1、P2)、および、PVストリング312に供給されることとなる電流とともにキャプチャされることとなるEL視覚的データセット(たとえば、I1からI6)の詳細を含む。たとえば、および、図1に示されているように、EL視覚的データセットI1は、PVストリングS1および接続ポイントP1に対応しており、EL視覚的データセットI4は、PVストリングS2および接続ポイントP2に対応している。イメージ情報は、測定されることとなるPVアレイ310の傾斜角度、方位角度、および高さをさらに含む。PV設備300の地理的な場所に応じて、PVアレイは、太陽放射へのPVモジュール314の露出を最大化するために、真の水平方向に整合されていない可能性がある。傾斜角度は、真の水平方向平面に対するPVアレイ310の垂直方向傾き角度を指す。方位角度は、真の水平方向平面の上の基準方向(たとえば、真北)に対するPVアレイ310の水平方向回転角度を指す。高さは、PVアレイ310とホームベース330との間の垂直方向の高さの差を指す。
障害物情報は、PV設備300における障害物320の境界線322の場所詳細(たとえば、緯度および経度の地理的な座標など)を含む。3D視点において、それぞれの障害物320の境界線322は、多角形ベースを有するプリズムモデルを使用して説明されることが可能である。障害物320は、飛行経路340の付近にある物体であり、それは、PVアレイ310の測定の間にUAV20によって回避されなければならない。障害物情報は、それぞれの障害物320のための安全マージン324をさらに含み、安全マージン324は、障害物320のサイズに依存する可能性がある。たとえば、より大きな障害物320は、典型的に、UAV20との衝突のリスクを軽減するために、より幅広い安全マージン324を有することとなる。障害物情報は、ホームベース330に対するそれぞれの障害物320の高さをさらに含む。障害物高さは、技術的図面から取得され、および/または、Lidarデバイスなどのような測定デバイスを使用して測定されることが可能である。たとえば、UAV20のLidarデバイス224は、そのような目的のために使用されることが可能である。
障害物320の境界線322を取得するさまざまな方式が存在している。たとえば、図5に示されているように、PV設備300は、斜視図において、3Dデジタル表面モデル(DSM)370としてモデル化されている。DSMは、交差高さ374において水平方向交差平面372によって交差されている。この交差高さ374は、UAV安全高さから上記のUAV情報に記載されているUAV最小距離を引いたものに等しい。この交差の結果は、境界線322を記載するために使用され得る交差平面372の上の1セットの多角形である。代替的に、境界線322は、2Dオルソモザイクマップにおけるイメージエッジの手動のまたは機械ガイド式のトレーシングによって記載されることが可能であり、イメージエッジは、境界線322に対応している。さらに代替的に、障害物320の角部の場所座標が、GPS対応のモバイルデバイスを使用して測定されることが可能である。
PLAN機能
プロセス400は、PLAN機能を表す方法420を含む。PLAN機能は、UAV20がPVアレイ310の視覚的データセットをキャプチャするためのイメージング測定計画を発生させる。多くの実施形態において、PLAN機能は、EL測定のための、および、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするためのEL測定計画を発生させる。EL測定計画は、ターゲットポイント350の場所詳細、および、対応するPVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするために、ホームベース330とターゲットポイント350との間を飛行するために、UAV20によって実行されることとなる飛行操縦を含む。プロセス400は、飛行操縦を説明する方法430および440をさらに含む。具体的には、方法430は、PVアレイ310のEL測定のためのUAV20の自動飛行のためのTOUR機能を表しており、方法440は、それぞれのPVアレイ310の自動EL測定のためのSCAN機能を表している。TOUR機能およびSCAN機能は、下記にさらに詳細に説明されている。
EL測定計画において、それぞれのPVアレイ310は、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするためにUAV20を位置決めするための1つまたは複数のターゲットポイント350に対応している。図6に示されているように、いくつかの実施形態では、PVアレイ310は、1対のターゲットポイント350(A'およびB'として示されている)に対応している。PVアレイ310は、サイドポイント352(AおよびBとして示されている)をさらに含み、サイドポイント352は、ターゲットポイントA'およびB'にそれぞれ対応している。UAV20がターゲットポイントA'およびB'に位置決めされているときに、カメラ222は、サイドポイントAおよびBにそれぞれ向けられ、カメラの光軸222aは、PVアレイ310の表面法線に整合される。多くのケースでは、PVアレイ310は、長方形であり、UAV20は、EL視覚的データセットをキャプチャするために長い方の辺に沿って飛行することとなる。ターゲットポイントA'およびB'は、UAV20の初期位置および最終位置を定義しておりサイドポイントAおよびBは、UAV20がEL測定の間にターゲットポイントA'およびB'の間を移動するときのカメラ222のターゲットビューを定義している。サイドポイント352(それらは、PVアレイ310の長い方の辺に沿っている)は、短い方の辺の中間位置から取得されることが可能である。サイドポイントまたはターゲットビュー352を向きながら、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャすることによって、カメラ222は、カメラのFOV225の中のPVアレイサブセクションのエッジをキャプチャする可能性がより高くなる。これは、SCAN機能に関係して下記にさらに説明されることとなるように、UAV20を反対側に向けて(すなわち、A'からB'へ、または、その逆も同様)移動させるためのスキャニング経路または方向360の決定を促進させる。
EL測定計画は、PVアレイ310の傾斜角度、方位角度、および高さをさらに含む。傾斜角度(αtilt)および方位角度(αbearing)は、カメラ222のピッチ角度(αpitch)およびヨー角度(αyaw)にそれぞれ変換されることが可能である。カメラ222が前方向きになっている(すなわち、UAV20のフロント20aに向いている)場合には、カメラ222のヨー角度(αyaw)は、ヨー軸線210aの周りのUAV20のヨー角度に等しくなるように設定されることが可能である。カメラ222のピッチ角度(αpitch)は、カメラの光軸222aと真の垂直方向との間の角度である。ピッチ角度(αpitch)は、カメラ222がUAV20のフロント20aを向いている場合にはプラスであり、カメラ222がUAV20のバックを向いている場合にはマイナスである。カメラ222のロール角度(αroll)は、UAV20が真の水平方向平面に整合されている場合にはゼロとなることを想定されている。
PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするためにアレイ軸線10aに沿ってUAV20を移動させるための2つの実現可能なスキャニング方向360が存在している。図7Aは、UAV20のフロントにおけるPVアレイ310を示しており、UAV20は、側方へのスキャニング方向360aに沿って移動する。図7Bは、垂直の代替例を示しており、そこでは、PVアレイ310は、UAV20の横にあり、UAV20は、前方へのスキャニング方向360bに沿って移動する。したがって、スキャニング方向360(側方へのまたは前方への)は、UAV20、カメラ222、およびPVアレイ310の配置に依存する。
図7Aに示されているような側方へのスキャニング方向360aに関して、UAV20およびカメラ222は、両方とも前方を向いており、すなわち、カメラ222は、UAV20のフロント20aを向いている。ジンバル228は、PVアレイ310の傾斜角度(αtilt)にマッチするように、カメラ222のピッチ角度(αpitch)を調節するために使用されることが可能である。カメラのヨー角度(αyaw)は、PVアレイ310の方位角度(αbearing)に等しい。EL視覚的データセットの最適なキャプチャに関して、図8を参照して、カメラの光軸222aは、PVアレイ310の表面に対して垂直であるべきである。PVアレイ310が傾斜されていない場合には(すなわち、αtilt=0)、UAV20は、PVアレイ310の真上を飛行し、一方では、カメラ222は、直下の(nadir)位置にあり、ピッチ角度は、ゼロである(αpitch=0)。PVアレイ310が傾斜されている場合には、ターゲットポイント350とターゲットビュー352との間の距離(dxy)は、下記のように定義されることが可能であり、ここで、dLは、表面法線に沿ったUAV20とPVアレイ310との間の距離である。さらに、PVアレイ310が方位角度(αbearing)だけシフトされている場合には、PVアレイ310の対応するターゲットポイント350は、方位角度(αbearing)とは反対方向にシフト角度(αshift)だけシフトされることとなる。
dxy = dL・sin(αtilt)
αshift = αbearing + 180°
図7Bに示されているような前方へのスキャニング方向360bに関して、UAV20およびカメラ222は、垂直方向を向いており、すなわち、カメラ222は、UAV20のフロント20aに対して垂直の横向きに向いている。ジンバル228が多軸のものである場合には、ジンバル228は、PVアレイ310の傾斜角度(αtilt)にマッチするように、カメラ222のロール角度(αroll)を調節するために使用されることが可能である。代替的に、UAV20は、カメラ222のロール角度(αroll)を調節するように、そのロール角度を操縦することが可能である。カメラ222がUAV20に対して垂直であるときに、カメラのヨー角度(αyaw)は、直角にPVアレイ310の方位角度(αbearing)を加えたものに等しい。さらに、PVアレイ310が方位角度(αbearing)だけシフトされる場合には、PVアレイ310の対応するターゲットポイント350は、方位角度(αbearing)と反対方向にシフト角度(αshift)だけシフトされることとなる。
αyaw = αbearing + 90°
αshift = αbearing + 270°
障害物320と同じ方式で、PVアレイ310は、UAV20が衝突を回避しなければならない物体である。PVアレイ310の境界線は、障害物320と同様の様式でマッピングされることが可能である。ホームベース330に対するPVアレイ310の高さ(dz)は、下記に定義されているように、ホームベースに対するUAV20の現在の飛行高さ(dbaro)、表面法線に沿ったUAV20とPVアレイ310との間の距離(dL)、および、カメラ222のピッチ角度(αpitch)を使用して、UAV20の飛行の間に推定されることが可能である。
dz = dbaro - [dL・cos(αpitch)]
カメラ222は、通常は、UAV20のフロント20aと同じ方向に前方を向いている。赤道に近いエリアなどのような特定の地理的な領域では、PVアレイ310は、異なる方向に傾斜されることが可能である。PVアレイ310は、異なって傾斜されているが、それは、太陽放射への露出を最大化するためではなく、雨水がPVアレイ310から離れるように流れることを可能にするためであることが多い。図9に示されているように、これらの異なって傾斜されたPVアレイ310は、PVアレイ310の傾斜角度に応じて、前方向きのカメラ222が異なるピッチ角度に整合することを必要とすることとなる。UAV20は、さまざまな傾斜角度に従ってカメラ222のピッチ角度を変化させるために、ヨー軸線210aの周りに回転22させられなければならず、それは、時間がかかる可能性があり、パイロットを混乱させる可能性が高い。この問題に対処するために、いくつかの実施形態では、ジンバル228は、前方向きと後方向きとの間でカメラ222を変化させ、それによって、UAV20を回転22させることなくそのピッチ角度を変化させるように構成されている。いくつかの他の実施形態において、UAV20の光学サブシステム220は、2つのカメラ222を含むことが可能であり、一方は、前方向きのものであり、他方は、後方向きのものである。後方向きのカメラのための等価パラメータは、以下のように、デフォルトの前方向きのカメラに関するものから取得されることが可能である。
dxy' = -dxy
αpitch' = -αpitch
EL測定のために使用されるカメラ222のイメージセンサは、一般に、1とは異なるアスペクト比を有している。たとえば、640x512ピクセルを有するイメージセンサは、1.25のアスペクト比を有している。図7Aおよび図7Bに示されているように、イメージセンサは、カメラのFOV225がポートレートモード235またはランドスケープモード245でEL視覚的データセットをキャプチャすることを可能にする。ポートレートモード235では、PVアレイ310のより小さいがより高い分解能のサブセクションが、それぞれのEL視覚的データセットにおいてキャプチャされる。ランドスケープモード245では、PVアレイ310のより大きいがより低い分解能のサブセクションが、それぞれのEL視覚的データセットにおいてキャプチャされる。また、ポートレートモード235は、より小さなFOV225に起因して、UAV20が、ランドスケープモード245よりもPVアレイ310の近くにおいて、より低い高さで飛行することを可能にする。PVアレイサブセクションは、どの時点においてもイメージセンサによってキャプチャされるPVアレイ310の一部分を指す。PVアレイサブセクションは、1つもしくは複数のPVモジュール314またはその一部分を含むことが可能である。
図6および図8に示されているように、イメージングされた距離(dimg)(それは、PVアレイ310の長い方の辺同士の間の距離である)は、直下の投影のイメージングされた距離を表している。カメラのFOV225の中のイメージングされた距離(dFOV0)は、以下のように計算されることが可能である。
PVアレイサブセクションの短辺がカメラのFOV225の中に完全に入るように、PVアレイサブセクションがイメージセンサの中に完全にキャプチャされることを保証するために、スキャニング方向360に対して垂直の追加的なスペースが提供され、調節されたイメージングされた距離(dFOV)を結果として生じさせる。たとえば、1.2のスペース係数(fspace)は、両側に10%の余分なスペースを可能にする。
dFOV = dFOV0・fspace
カメラのFOV225の角度(αFOV)がスキャニング方向360に対して垂直になっている状態で、表面法線に沿ってUAV20とPVアレイ310との間の距離(dL)は、以下のようになる。
TOUR機能
UAV20は、障害物検出および衝突回避デバイス(たとえば、Lidarデバイス224など)を装備していることが可能である。これらのデバイスは、動作の間の安全を改善する。その理由は、それらが近接警報を生じさせ、UAV20が検出された障害物320に向けて移動することを阻止することが可能であるからである。しかし、そのような障害物検出デバイスは、特に、半透明の障害物320(たとえば、ガラス構造体および樹木など)に関して信頼性が低くなる可能性がある。PVアレイ310のEL測定は、通常は、おおよそ4～15メートルの高さ(それは、多くの建物および樹木の上方ではない)において実施され、したがって、これらの障害物320との衝突のリスクはより高くなり、このリスクを軽減することが重要である。
プロセス400は、1セットのPVアレイ310のイメージングのためのUAV20の自動飛行のためのTOUR機能を表す方法430を含む。多くの実施形態において、TOUR機能は、EL測定のためのUAV20の自動飛行を実行する。TOUR機能は、PLAN機能からのEL測定計画に基づいて飛行経路340に沿った障害物320を回避しながら、飛行経路340に沿ったウェイポイント間の自動飛行操縦を実行する。これらのウェイポイントは、PVアレイ310を測定するためのPVアレイ310に対応するターゲットポイント350と、UAV20がEL測定のために離陸し、EL視覚的データセットをキャプチャした後に着陸するためのホームベース330とを含む。
TOUR機能は、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするためのターゲットポイント350間の飛行経路340を決定するステップを含み、それぞれのPVアレイ310は、1つまたは複数のターゲットポイント350に対応している。それぞれのターゲットポイント350は、その座標、ホームベース330に対する対応するPVアレイ310の高さ(dz)、ならびに、カメラのヨー角度(αyaw)およびピッチ角度(αpitch)によって定義されることが可能である。UAV20がターゲットポイント350に位置決めされているとき、カメラ222は、対応するターゲットビュー352(たとえば、上記に述べられているサイドポイントAおよびBなど)を向くように向けられる。
ターゲットポイント350間のそれぞれの飛行経路340(特に、図3Bにおいて破線で示されているもの)は、すべての既知の障害物320を回避する最短のルートとして決定される(たとえば、それらの周りまたは上方を進むことなどによって)。飛行経路340は、3Dスプライン関数を使用して計算されることが可能である。飛行経路340の長さは、3Dスプライン関数のノットの位置を調節することによって最小化され、飛行経路340は、任意の障害物320と交差せず、飛行経路340は、事前定義された最小高さ341の上方にある。それぞれの飛行経路340に関して、ノットの数は、これらの条件を満たす有効な飛行経路340(すなわち、飛行経路340は、任意の障害物320と交差せず、事前定義された最小高さ341の上方にある)が見出され得るまで、反復して増加される。図10における例に示されているように、最短の飛行経路340は、障害物320の周りにまたは上方326にあることが可能である。随意的に、UAV20を障害物320の上方ではなく障害物320の周りを進ませるために、障害物320の高さ328は、その実際の高さよりもはるかに大きな値まで任意に変更されることが可能である。
代替的に、飛行経路340は、飛行経路340の事前定義された一定の高さに対して2Dスプライン関数を使用して計算されることが可能であり、事前定義された一定の高さは、事前定義された最小高さ341の上方にある。飛行経路340は、任意の障害物320と交差しない有効な飛行経路340が見出され得るまで反復して増加される複数のノットを有している。
TOUR機能は、飛行経路340に沿ってターゲットポイント350のそれぞれへの自動飛行のためにUAV20を制御するステップを含む。ターゲットポイント350間のすべての飛行経路340が(たとえば、最短の飛行経路340を見出すために3Dスプライン関数を使用するなどして)決定されるので、UAV20は、これらの飛行経路340に沿った自動飛行のために制御されることが可能であり、自動飛行が全体的な飛行持続期間を最小化するようになっている。
いくつかのPVアレイ310および対応するターゲットポイント350を備えた、図3Bに示されているようなPV設備300では、飛行経路340を計画するためにターゲットポイント350の多くの順列が存在している。UAV20は、PVアレイ310の6つのEL視覚的データセット(I1からI6)をキャプチャするように構成されている。一方のターゲットポイント350から他方のターゲットポイント350へカメラ222によってスキャンされたEL視覚的データセットは、逆方向へのスキャンと同等であるので、順方向に(たとえば、ターゲットポイントA'からB'へなど)キャプチャされるEL視覚的データセットは、EL視覚的データセット(I1からI6)として示されており、逆方向に(たとえば、ターゲットポイントB'からA'へなど)キャプチャされるものは、EL視覚的データセット(I1'からI6')として示されている。ホームベース330間の飛行経路340および飛行持続期間、順方向EL視覚的データセット(I1からI6)をキャプチャするためのターゲットポイント350、および、逆方向EL視覚的データセット(I1'からI6')をキャプチャするためのターゲットポイント350は、TOUR機能を使用して決定されることが可能である。
図11に示されているように、これらの位置の間の三角形の飛行行列355が計算され、(両方の方向への)ホームベース330とターゲットポイント350との間の飛行持続期間を示している。可能な飛行経路340の数は、互いのミラーではないシーケンス(１／２の係数)を有する繰り返しのない順列(n!)である。追加的に、カメラ222は、順方向または逆方向(2n)においてPVアレイ310をスキャンすることが可能である。nがEL視覚的データセットの数であるとすると(すなわち、n=6)、可能な飛行経路340の合計数(N)は、以下のようになる。
n=6のとき、N=23040である。すべてのPVアレイ310のEL視覚的データセット(I1からI6)をスキャンするために23040の順列が存在している。コンピュータ計算アルゴリズム(たとえば、ブルートフォースまたはk-近傍法など)を使用して、ターゲットポイント350の最適な飛行シーケンスが決定されることが可能である。最適な飛行シーケンスにおけるターゲットポイント350は、飛行経路340の全体的な飛行持続期間を最小化し、EL測定がより迅速に完了されることを可能にする。
飛行経路340に沿った自動飛行の間に、カメラ222は、UAV20のフロント20aを向いており、カメラ222のヨー角度(αyaw)がUAV20のヨー角度と同じになるようになっている。図12Aに示されているような1つの実施形態では、カメラ222の配向は、固定されており、飛行経路340に従う。図12Bに示されているような1つの実施形態では、カメラ222は、UAV20が飛行して向かっている次のターゲットポイント350に対応するPVアレイ310をカメラ222が常に向くように配向されている。より具体的には、カメラ222は、UAV20がそれぞれの飛行経路340に沿って次のターゲットポイント350まで飛行するときに、次のターゲットポイント350に対応するターゲットビュー352を常に向いており、次のターゲットポイント350に到着するよりも前に早期に、カメラ222がPVアレイ310からEL信号を検出することを可能にする。これは、UAVのパイロットによるナビゲーションをサポートし、必要な場合には(特に、夜間にまたは低い自然光の条件下で飛行するときに)、飛行経路340の早期の補正を可能にする。EL信号を早期に検出することができるようにするために、UAV20は、PVアレイ310の上方を十分に高く飛行するべきである。したがって、事前定義された最小高さ341は、飛行経路340に沿った障害物320の最大高さ328に安全マージン324を加えたものであるべきである。Lidarデバイス224は、障害物320の屋根に対するUAV20の高さを測定することが可能である。測定された距離が安全マージン324の中にある場合には、UAV20は、障害物320の上方でホバリングするべきである。測定された距離が、安全マージン324を上回っており、随意的に別のより大きな値を下回っている場合には、警報または警告メッセージが、UAVパイロットに送られることが可能である。
UAVパイロットがホームベース330にあり、UAV20がホームベース330から離れるようにターゲットポイント350に向けて飛行している場合には、パイロットおよびカメラ222は、同じ一般的な方向を向くこととなる。UAV20がホームベース330に戻っている場合には、パイロットおよびカメラ222は、反対方向を向くこととなる。UAV20のヨー角度は、180°だけ回転させられることが可能であり、UAV20のバックがパイロットを向くようになっており、パイロットおよびカメラ222が同じ一般的な方向を向き続けるようになっている。この構成は、必要な場合には、パイロットによるUAV20のより直感的な手動の制御を可能にする。
UAV20がターゲットポイント350に向けて飛行しているときに、最大飛行速度は、UAV20とターゲットポイント350との間の現在の距離、および、飛行経路340の勾配または曲率に依存する。UAVがターゲットポイント350の近くにあるかまたはターゲットポイント350から事前定義された距離の中にある場合には、飛行速度は、ターゲットポイント350を行き過ぎることおよび見逃すことを回避するために、徐々に低減されることとなる。飛行経路340の勾配が急過ぎる場合には、飛行速度は、また、飛行経路340から逸脱することを回避するために低減されることとなる。飛行速度は、UAV20がターゲットポイント350に接近するにつれて徐々に低減する。また、飛行高さは、それが事前定義された最小高さ341に到達するまで、または、距離dLが事前定義された値に到達するまで、徐々に低下する。
図12Bに示されているような実施形態では、カメラ222は、それがターゲットポイント350に対応するターゲットビュー352を常に向くように配向されている。しかし、UAV20がターゲットポイント350に接近している特定のケースでは、カメラ222は、ターゲットビュー352を常に向き続けることができない可能性がある。2つの起こり得るケースが、図13に図示されている。ケースAでは、位置1において、カメラ222は、ターゲットビュー352を向いている。ターゲットビュー352の上をターゲットポイント350に向けて飛行した後に、カメラのヨー角度(αyaw)は、わずかにのみ変化する。そうであるので、位置2において、オリジナルでは前方向きのカメラ222が、今では、ターゲットビュー352から離れるように後方を向いている。UAV20は、ターゲットポイント350まで飛行し続け、位置3において、UAV20はターンし、カメラ222がターゲットビュー350において前方を向くことを可能にする。したがって、位置2と位置3との間において、カメラ222は、ターゲットビュー352を一時的に見失う。ターゲットビュー352を常に向くようにカメラ222を維持するために、UAV20のヨー角度は、ターゲットビュー352の上を飛行するときに、非常に迅速に変化する必要があることとなる。しかし、ケースBにおいて見られるように、UAV20のヨー角度を変化させるレートは、カメラ222をターゲットビュー352と整合させ続けるには遅すぎる。両方のケースAおよびBにおいて、カメラ222は、短い持続期間にわたってターゲットビュー352の視界を失う。
ターゲットビュー352を一時的に失うというこの問題に対処するために、ターゲットポイント350への飛行経路340は、ターゲットポイント350の周りをターゲットポイント350に向けて回るまたは周回する周回経路342を含む。これは、周回経路342に沿った自動飛行のときに、UAV20がターゲットポイント350に接近するにつれて、UAV20がターゲットポイント350の周りを回るまたは周回することを可能にする。周回経路342は、ターゲットポイント350に接するターゲット旋回円を含むことが可能である。周回経路342の長さまたはターゲット旋回円の円弧長さは、ターゲットポイント350の前とターゲットポイント350におけるカメラ222のヨー角度(αyaw)との間の角度差によって決定される。ターゲット旋回円の半径は、カメラのヨー角度(αyaw)およびピッチ角度(αpitch)を変化させるレートによって、ならびに、UAV20が周回経路342に進入するときの飛行速度におけるUAV20の最小旋回半径によって決定される。周回経路342を決定するためのアルゴリズムは、図14に示されているように、4つのケースAからDを参照して下記に説明されている。
i. ターゲットポイント350と対応するターゲットビュー352との間に第1の線343を引く。ケースAに示されているように、第1の線343は、UAV20がターゲットポイント350に位置決めされているときに、カメラのヨー角度(αyaw)と整合している。
ii. 第1の線343に対して垂直にターゲットポイント350を通して第2の線344を引く。
iii. 第1の線343に対して垂直にターゲットビュー352を通して第3の線345を引く。
iv. 第1の線343の左側と右側の両方において第1の線343に接する2つのターゲット旋回円346を引く。ターゲット旋回円346の中心は、第2の線344と交差する。
v. ターゲットポイント350とターゲットビュー352との間のターゲット旋回円346のセクターは、上部と称され、他方のセクターは、下部と称される。したがって、4つのゾーンが存在しており、4つのゾーンは、2つのターゲット旋回円346によって生成されており、第1の線343および第2の線344によって分離されている(左上(TL)ゾーン、右上(TR)ゾーン、左下(BL)ゾーン、および右下(BR)ゾーン)。
vi. ターゲット旋回円346の半径は、円周が第3の線345の下方になるように決定される。円周が第3の線345の上方にある場合には、ターゲット旋回円346は、それらが第3の線345に接するまで、下部に向けてシフトされなければならない。これは、カメラ222がターゲットビュー352を見るために前方を向き続けることが可能であるということを保証する。ケースDでは、UAV20がターゲットポイント350に到達するときに、カメラ222は、ターゲットビュー352を見るために、前方向きから後方向きに変化する。
vii. 飛行経路340に沿ったすべてのUAV20位置に関して、4つの接線347が存在しており、4つの接線347は、UAV20と交差しており、ターゲット旋回円346に接している。ターゲットポイント350からより遠くに離れた接線347は、外側接線と称され、ターゲットポイント350により近い接線347は、内側接線と称される。
viii. ケースBに示されているように、UAV20がTLゾーンの中にある場合には、UAV20は、左側ターゲット旋回円346の外側接線347を辿る。UAV20がTRゾーンの中にある場合には、UAV20は、右側ターゲット旋回円346の外側接線347を辿る。ケースCに示されているように、UAV20がBRゾーンの中にある場合には、UAV20は、右側ターゲット旋回円346の内側接線347を辿る。UAV20がBLゾーンの中にある場合には、UAV20は、左側ターゲット旋回円346の内側接線347を辿る。
ix. 図14の右側に示されているように、ケースAからCのそれぞれにおいて、UAV20は、それぞれの接線347を辿り、ターゲットポイント350に接近し、一方では、カメラ222は、ターゲットビュー352を向き続ける。UAV20は、それがターゲット旋回円346に触れるまで、接線347に沿って進み続ける。次いで、UAV20は、それがターゲットポイント350または第1の線343に到達するまで、ターゲット旋回円346の円弧を辿る。UAV20が最初に第1の線343に到達する場合には、UAV20は、それがターゲットポイント350に到達するまで、第1の線343に沿って直線的に進み続ける。
ヨー角度(αyaw)およびピッチ角度(αpitch)の変化のレートは、UAV20が周回経路342に沿ってターゲットポイント350まで飛行するときに、一定に維持されることが可能である。図15Aに示されているように、UAV20は、TRゾーンの中にあり、右側ターゲット旋回円346の外側接線347に沿って飛行する。UAV20がターゲットポイント350に接近するにつれて飛行速度が徐々に低減するときに、一定のレートは、UAV20がターゲットポイント350に近付くほど、より大きなヨー角度とピッチ角度との差を引き起こすこととなる。これは、UAV20がターゲットポイント350に近付くにつれて、ターゲット旋回円346の半径が徐々に減少することを可能にする。そして、これは、より短い螺旋経路を形成する周回経路342、および、より短い飛行持続期間を結果として生じさせる。
代替的に、図15Bに示されているように、代わりに右側ターゲット旋回円346の内側接線347に沿ってUAV20を飛行させることによって、および、PVアレイ310の上を飛行させることによって、周回経路342は短縮されることが可能である。UAV20は、初期にはTRゾーンの中にあり、カメラ222は、ターゲットビュー352に前方向きになっている。UAV20がPVアレイ310の上をおよび具体的にはターゲットビュー352の上をターゲットポイント350に向けて飛行するときに、カメラ222は、前方向きから後方向きに変化する。これは、UAV20がターゲットビュー352の上を飛行してターゲットポイント350に到着するときに、カメラ222がターゲットビュー352を向き続けることを可能にする。
ターゲットポイント350は、隣接するPVアレイ310に対応するターゲットポイント350などのように、任意の障害物320が間にない状態で、互いに極めて近接していることが可能である。1対のターゲットポイント350は、互いに隣接しており、それらの間の飛行経路340は、直線シフトに簡単化されることが可能である。これは、同じ高さ、ヨー角度(αyaw)、およびピッチ角度(αpitch)を維持しながら、より短い飛行持続期間で真っ直ぐな飛行経路340に沿ってUAV20が飛行することを可能にする。
TOUR機能は、カメラ222を使用してそれぞれのPVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするために、それぞれの1つまたは複数のターゲットポイント350における自動操縦のためにUAV20を制御するステップを含む。したがって、UAV20がターゲットポイント350(たとえば、ターゲットポイントA'など)に到達し、対応するターゲットビュー352(たとえば、ターゲットビューAなど)を見ているとき、UAV20は、対応するPVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするために、ターゲットポイントA'において自動操縦のために制御される。この自動操縦において、UAV20は、サイドポイントAおよびBによって境界を定められているPVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするために、ターゲットポイントA'(ターゲットビューAを見ている)からターゲットポイントB'(ターゲットビューBを見ている)へ移動することが可能である。この自動操縦のスキャニング経路360は、図3Bにおいて点線で示されており、方法440またはSCAN機能においてさらに下記に説明されている。
いくつかのケースでは、PLAN機能からのEL測定計画は、ターゲットポイント350に関して正しくない座標などのようなエラーを含む可能性がある。たとえば、ターゲットポイント350は、特定のターゲットビュー352に対応するべきであるが、たとえば、測定エラーなどに起因して、ターゲットポイント350のための座標が正しくない場合には、UAV20は、それがTOUR機能を介してこれらの座標に到着するときに、正しいターゲットビュー352を向いていない可能性がある。その代わりに、図16に示されているように、UAV20は、それがPVアレイ310に接近するにつれて、正しくないターゲットビュー354を向いていることとなる。UAV20がPVアレイ310に接近するにつれて、カメラ222は、PVアレイ310からのEL信号を検出することが可能であり、PVアレイサブセクションは、カメラのFOV225の中に出現する可能性がある。しかし、UAV20がPVアレイ310に近付くにつれて、PVアレイサブセクションは、FOV225からシフトして外れ、カメラ222がEL信号を失うこと、および、FOV225が正しくないターゲットビュー354に焦点を合わせることを結果として生じさせる。UAV20がPVアレイ310に接近するにつれて、PVアレイサブセクションがFOV225の中に見ることができるときに、FOV225の中に現在見ることができるPVアレイサブセクションの上の基準ポイント380が、決定されることが可能である。たとえば、基準ポイント380は、SCAN機能に関して下記に説明されている長方形520の中心522である。UAV20がPVアレイ310に十分に近くなるとき、PVアレイサブセクションは、FOV225から消え、基準ポイント380を決定することができない。それが消える前にFOV225の中に最後に見ることができたPVアレイサブセクションの基準ポイント380(すなわち、最後の基準ポイント380)は、UAV20の現在の位置および配向に基づいて、補正されたターゲットポイント350に変換される。
UAV20は、現在のターゲットポイント350(正しくない座標を有しており、正しくないターゲットビュー354を向いている)から補正されたターゲットポイント350へ移動するように制御されることが可能である。補正されたターゲットポイント350におけるUAV20は、最後の基準ポイント380を向くこととなり、PVアレイサブセクションは、FOV225の中に見ることができることとなり、UAV20がSCAN機能を継続することを可能にする。1つの実施形態では、TOUR機能は、FOV225からPVアレイサブセクションを失うと、最後の基準ポイント380および補正されたターゲットポイント350を決定する。また、TOUR機能は、UAV20の現在の位置から補正されたターゲットポイント350への飛行経路340を再計算し、現在の位置から補正されたターゲットポイント350へUAV20を自動的に移動させる。別の実施形態では、最後の基準ポイント380および補正されたターゲットポイント350を決定した後に、補正されたターゲットポイント350が、UAV20を制御するリモートデバイス260の上に表示される。次いで、パイロットは、補正されたターゲットポイント350を選択し、UAV20の現在の位置から補正されたターゲットポイント350への飛行経路を再計算し、補正されたターゲットポイント350に移動するようにUAV20を制御する。追加的に、EL信号を失った後に、警告メッセージが、リモートデバイス260に送られ、パイロットに警報し、最後の基準ポイント380に基づいてターゲットポイント350を補正するためのオプションを提供することが可能である。
したがって、TOUR機能は、対応するPVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするために、ターゲットポイント350に向けて飛行するようにUAV20を制御する。PVアレイ310のEL信号がカメラ222によって検出される場合には、TOUR機能は、プロセス400の方法440またはSCAN機能に進み、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャする。PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャした後に、UAV20は、次のPVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするために、TOUR機能を介して次のターゲットポイント350に向けて飛行する。しかし、EL信号が検出されない場合には、これは、PVアレイ310が非アクティブであるか、または、ターゲットポイント350が間違っているということを意味している可能性がある。次いで、TOUR機能は、上記に説明されているように、ターゲットポイント350を補正することに進む。しかし、この補正にもかかわらず、PVアレイ310がカメラ222によって依然として検出されない場合には、TOUR機能は、EL信号を有する最も近いアクティブのPVアレイ310を見出すためのFIND機能を表すプロセス400の方法450に進むことが可能である。FIND機能の詳細は、PCT出願WO2021137764(参照により本明細書に組み込まれている)に説明されている。
上記に述べられているように、TOUR機能は、ターゲットポイント350の場所詳細および飛行操縦を含むEL測定計画に基づいて、飛行経路340に沿って自動飛行操縦を実行する。いくつかの状況では、EL測定計画が存在していないか、または、EL測定計画は、ターゲットポイント350および/または飛行操縦についての十分な詳細を含んでいない。ターゲットポイント350は、UAV20を制御するリモートデバイス260とのパイロットの相互作用に基づいて決定されることとなる。リモートデバイス260において実行されるソフトウェアは、図17に示されているようなインタラクティブなマップ500を表示する。UAV20が飛行中であり、カメラ222がPVアレイ310を見るとき、PVアレイサブセクションが、インタラクティブなマップ500の中に出現する。パイロットは、PVアレイサブセクションのサイドポイント352を選択することが可能である。次いで、ソフトウェアは、上記に説明されている補正されたターゲットポイント350への最後の基準ポイント380の変換と同様に、選択されたサイドポイント352ならびにUAV20の現在の位置および配向に基づいて、ターゲットポイント350を発生させる。パイロットは、別の機能を選択し、飛行経路340を計算し、発生させられたターゲットポイント350に向けて飛行するようにUAV20を制御する。したがって、インタラクティブなマップ500を通して、TOUR機能は、一連のターゲットポイント350を発生させ、PVアレイ310の選択されたポイント(たとえば、サイドポイント352など)に基づいて、それらの飛行経路340を計算することが可能である。これは、パイロットによるより多くの手動制御が必要とされることとなるが、EL測定計画の必要性またはターゲットポイント350を事前に知る必要性をなくす。
SCAN機能
プロセス400は、UAV20を使用したPVアレイ310の自動イメージングのためのSCAN機能を表す方法440を含み、PVアレイ310は、UAV20のためのターゲットポイント350に対応している。たとえば、ターゲットポイント350は、図6に示されているように、ターゲットポイントA'およびB'を含み、それらは、PVアレイ310のターゲットビュー352またはサイドポイントAおよびBにそれぞれ対応している。多くの実施形態において、SCAN機能は、PVアレイ310の自動EL測定を実行する。
SCAN機能は、PVアレイ310に対応するターゲットポイント350のうちの1つにUAV20を位置決めするステップを含む。たとえば、UAV20は、ターゲットポイント350(たとえば、ターゲットポイントA'など)へのそれぞれの飛行経路340に沿った自動飛行のためのTOUR機能を使用して制御される。SCAN機能は、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするために、ターゲットポイント350間の自動操縦のためにUAV20を制御するステップをさらに含む。たとえば、UAV20は、EL視覚的データセットをキャプチャするために、側方へのスキャニング方向360に沿ってターゲットポイントA'からターゲットポイントB'へ自動操縦を実施する。
SCAN機能は、自動EL測定のための自動化の6つのインクリメンタルレベル(レベル0からレベル5)に分割されることが可能であり、SCAN機能レベル0は、UAVパイロットによる完全な手動制御を必要とし、SCAN機能レベル5は、最小限の手動制御を必要とするか、または、完全に自動化されている。
SCAN機能レベル0では、UAV20は、パイロットによって手動で制御され、ターゲットポイント350間を(たとえば、ターゲットポイントA'とB'との間などを)飛行させられる。また、パイロットは、PVアレイ310に対して垂直になるようにカメラの光軸222aを手動で整合させる。最適なEL測定のために、パイロットは、PVアレイサブセクションの短辺がFOV225の中に完全に入るように(好ましくは、FOV225のほとんどを充填するように)、UAV20とPVアレイ310との間の距離を設定する。また、パイロットは、カメラ222のさまざまなパラメータを手動で調節することが可能であり、そのうちのいくつかは、PCT出願WO2021137764(参照により本明細書に組み込まれている)に説明されている。カメラパラメータの非限定的な例は、カメラフォーカス、露出、信号対雑音比、およびシャープネスを含む。
SCAN機能レベル1では、PVアレイサブセクションとFOV225とのアライメントは、UAV20がターゲットポイント350に位置決めされた後に、自動操縦を介して実施される。自動操縦は、FOV225をPVアレイサブセクション(すなわち、カメラ222のイメージセンサによって現在キャプチャされているPVアレイ310の部分)に整合させるステップを含む。図18に示されているように、FOV225の中の順方向バイアスPVアレイ310のEL信号は、通常、非アクティブバックグラウンド510よりも著しく大きいので、PVアレイ310のPVアレイサブセクションのEL信号は、識別され、FOV225に整合されることが可能である。
いくつかの実施形態において、FOV225を整合させるステップは、PVアレイサブセクションの多角形の外形を検出することを含む。PVモジュール314は長方形であり、PVアレイ310は通常は規則的な方式で配置されているので、PVアレイサブセクションのEL信号またはイメージは、多角形(たとえば、四角形、または、より好ましくは長方形など)によって外形を描かれることが可能である。カメラの光軸222aがPVアレイ310に対してほとんど垂直である場合には、多角形は、図18に示されているように、中心522(xR、yR)、幅(wR)、高さ(hR)、および回転角度(αR)を有する長方形520として近似されることが可能である。
例として、多角形の外形(長方形520)を検出することは、以下のようにイメージ処理アルゴリズムによって説明されることが可能である。イメージ処理アルゴリズムは、EL視覚的データセットからのPVアレイサブセクションのELイメージフレーム(それが元々複数のカラーチャネルを有する場合には)をモノクロまたはグレースケールに変換することを含む。イメージ処理アルゴリズムは、事前定義された閾値を上回るすべてのイメージ強度を非ゼロ値(たとえば、1)に設定し、他のイメージ強度をゼロに設定することによって、ELイメージフレームを2値化することを含む。自動イメージ閾値処理に関するOtsuの方法が、この閾値を取得するために使用されることが可能である。イメージ処理アルゴリズムは、2値化されたELイメージフレームの中のすべての非ゼロのオブジェクトの周りの輪郭を検出することをさらに含み、長方形520が、検出された輪郭の周りに定義される。より具体的には、イメージ処理アルゴリズムは、非EL供給源からオブジェクトを除外するために、検出された輪郭から小さなオブジェクトを除外し、すべての残りの検出された輪郭の周りに最小の長方形520を見出す。
図19を参照すると、FOV225を整合させるステップは、検出された多角形の外形(長方形520)に基づいてピッチ角度ミスアライメント(mpitch)を計算することをさらに含む。FOV225を整合させるステップは、長方形520がFOV225の中で中心に合わせられるように、ピッチ角度ミスアライメント(mpitch)によってカメラのピッチ角度(αpitch)を調節することをさらに含む。より具体的には、長方形520は、FOV225の長手方向中心(yc)に中心を合わせられ、長方形520の長手方向中心(yR)は、FOV225の長手方向中心(yc)を通過する横方向中心線と一致している。ピッチ角度ミスアライメント(mpitch)は、以下のように計算されることが可能である。
いくつかの実施形態において、多角形の外形を検出する代わりに、FOV225を整合させるステップは、ELイメージフレームのイメージヒストグラムを計算することと、イメージヒストグラムに基づいてELイメージフレームの中心を計算することとを含む。たとえば、ELイメージフレーム中心(yR)は、イメージヒストグラムの中の行および列の平均の値の総和から取得されるピークの中心から計算されることが可能である。ELイメージフレーム中心(yR)およびサイズは計算されることが可能であるが、回転角度(αR)は、欠落している可能性があるが、これは、他の欠落している情報と同様に、他の方法または供給源を通して取得されることが可能である。代替的に、いくつかの実施形態において、バウンディングボックス技法が、PVアレイサブセクションまたはPVアレイサブセクションの中のそれぞれのPVモジュール314を検出するために使用されることが可能である。
SCAN機能レベル1では、自動操縦は、カメラのピッチ角度(αpitch)の調節によってFOV225のアライメントを自動化する。パイロットは、PVアレイサブセクションに対するFOV225のアライメントを改善するために他の調節を実施するように、UAV20を手動で制御する。
SCAN機能レベル2では、自動操縦は、PVアレイサブセクションに対するFOV225のアライメントを最適化する。より具体的には、FOV225を整合させるステップは、FOV225の1対のガイド線530をPVアレイサブセクションに整合させることを含むことが可能である。SCAN機能が側方へのスキャニング方向360aに沿って実施される実施形態では、ガイド線530は、FOV225の上部エッジおよび下部エッジから距離(dT)だけオフセットされた上側線および下側線である。より小さなオフセット距離(dT)は、PVアレイサブセクションがFOV225のより大きなエリアを充填することを可能にするが、カメラ222がより良好な位置安定性および精度を有することを必要とする。好ましくは、オフセット距離(dT)は、FOV225の全体的な高さ(hFOV)の約10%である。
長方形520は、PVアレイサブセクションに対して回転させられることが可能であり、FOV225を整合させるステップは、オフセットされたガイド線530および回転させられた長方形520に基づいて、長方形520とPVアレイサブセクションとの間の回転ミスアライメント(myaw)を計算することを含むことが可能である。回転ミスアライメント(myaw)は、回転させられた角度520の回転角度(αR)とオフセットされたガイド線530との間の最小の角度差から計算される。FOV225を整合させるステップは、回転ミスアライメント(myaw)によって(たとえば、ヨー軸線210aの周りにUAV20を回転させることなどによって)、カメラ222のヨー角度(αyaw)を調節することをさらに含む。
FOV225を整合させるステップは、カメラ222の現在のピッチ角度(αpitch)と所望のピッチ角度との間の角度差に基づいて、ロール軸線ミスアライメント(my)を計算することをさらに含む。特に、所望のピッチ角度は、PVアレイ310の傾斜角度(αtilt)と同等である。図20は、3つのケースを示しており、そこでは、現在のピッチ角度(αpitch)は、PVアレイ310の所望のピッチ角度/傾斜角度(αtilt)よりも大きい(ケースA)、それに等しい(ケースB)、および、それよりも小さい(ケースC)。FOV225を整合させるステップは、カメラの光軸222aがPVアレイ310に対して垂直になるように、ロール軸線ミスアライメント(my)によってロール軸線210bに沿ってUAV20を操縦することをさらに含む。ロール軸線ミスアライメント(my)がマイナスである場合には、UAV20は、ロール軸線210bに沿って後方に、PVアレイ310から離れるようにシフトされているはずである。ロール軸線ミスアライメント(my)がプラスである場合には、UAV20は、ロール軸線210bに沿って前方に、PVアレイ310に向けてシフトされているはずである。
FOV225を整合させるステップは、以下のように、オフセットされたガイド線530および回転させられた長方形520に基づいて、垂直方向ミスアライメント(mz)を計算することをさらに含む。
PVアレイサブセクションがFOV225の中のエリアをあまりに小さく埋める場合には、垂直方向ミスアライメント(mz)はマイナスであり、UAV20は、FOV225の中のPVアレイサブセクションを拡大するために垂直方向下向きにシフトされるべきである。しかし、UAV20とPVアレイ310との間の距離が、事前定義された最小安全距離を下回る場合には、マイナスの垂直方向ミスアライメント(mz)は、UAV20がPVアレイ310と衝突することを防止するために、ゼロにリセットされるべきである。PVアレイサブセクションがFOV225の中のエリアをあまりに大きく埋める場合には、垂直方向ミスアライメント(mz)はプラスであり、UAV20は、FOV225の中のPVアレイサブセクションを収縮させるために垂直方向上向きにシフトされるべきである。しかし、垂直方向ミスアライメント(mz)がプラスであり、ロール軸線ミスアライメント(my)がプラスである場合には、これは、UAV20がPVアレイ310に垂直方向にあまりに近くにあるということを意味しており、ロール軸線ミスアライメント(my)は、UAV20がPVアレイ310と衝突することを防止するために、ゼロにリセットされるべきである。
SCAN機能レベル2では、自動操縦は、以下のミスアライメントパラメータのうちの1つまたは複数によって、FOV225のアライメントを自動化する:ピッチ角度ミスアライメント(mpitch)、回転ミスアライメント(myaw)、ロール軸線ミスアライメント(my)、および垂直方向ミスアライメント(mz)。PVアレイサブセクションとのアライメントのためのミスアライメントパラメータによるUAV20および/またはカメラ222の調節は、上記に説明されているように、速度制御および/または位置制御によって行われることが可能である。PVアレイサブセクションエッジが自動操縦を通してガイド線530と整合すると、すべてのミスアライメントパラメータは、ゼロにリセットされ、UAV20が適切な場所でホバリングすることを引き起こす。パイロットは、必要な場合には、他のアライメント調節を実施するように、または、自動操縦をオーバライドするように、UAV20を手動で制御することが可能である。たとえば、パイロットは、ミスアライメントパラメータの不正確なまたは誤った計算に起因して、自動操縦によるアライメントアクションに対抗する必要がある可能性がある。
SCAN機能レベル3では、FOV225がPVアレイサブセクションに整合された後に、自動操縦は、UAV20の移動を制御し、PVアレイ310に沿ってUAV20を移動させ、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャする。自動操縦は、ターゲットポイント350間においてUAV20を移動させるためのスキャニング方向360を決定するステップを含む。たとえば、ターゲットポイントA'およびB'の位置が事前に知られている場合には、スキャニング方向360は、既知の位置から決定されることが可能であり、UAV20は、開始ターゲットポイントA'から終了ターゲットポイントB'へ移動するように制御される。
いくつかの実施形態において、スキャニング方向360は、整合されたFOV225とPVアレイサブセクションとの間のピッチ軸線ミスアライメント(mx)に基づいて決定されることが可能である。ピッチ軸線ミスアライメント(mx)は、以下のように計算されることが可能である。
PVアレイサブセクションがFOV225の内側に整合された状態で、PVアレイサブセクションのサイドポイント352がFOV225の内側にあるが場合には、スキャニング方向360が決定されることが可能である。図21を参照すると、ケースAでは、左サイドポイント352は、FOV225の内側にあり、長方形520の横方向中心(xR)は、FOV225の横方向中心(xc)を通過する長手方向中心線の右側にあり(すなわち、xR>xc)、スキャニング方向360は、右への側方方向になることとなる。ケースCでは、右サイドポイント352は、FOV225の内側にあり、長方形520の横方向中心(xR)は、FOV225の長手方向中心線の左側にあり(すなわち、xR<xc)、スキャニング方向360は、左への側方方向になることとなる。ケースBでは、サイドポイント352は、FOV225の内側に見ることができず(すなわち、xR≒xc)、パイロットは、サイドポイント352のうちの1つが見えるようになるまで、ピッチ軸線に沿って(スキャニング方向360に平行に)UAV20を手動でシフトさせる必要がある。
スキャニング方向360(すなわち、左へのまたは右への側方方向のいずれか)を決定した後に、自動操縦は、UAV20がターゲットポイント350間においてスキャニング方向360に沿って移動するときに、PVアレイサブセクションから開始して、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするステップを含む。より具体的には、スキャニング方向360に沿った異なるポイントにおいて、UAV20は、異なるPVアレイサブセクションのEL視覚的データセット(一連のELイメージフレームおよび/またはビデオを含む)をキャプチャする。自動操縦は、UAV20がスキャニング方向360に沿って移動するにつれて、UAV移動速度を徐々に増加させ、ぎくしゃくした移動を最小化することが可能である。追加的に、自動操縦は、UAV20がスキャニング方向360に沿って移動するときにミスアライメントパラメータを計算し続け、ミスアライメントパラメータが特定の事前定義された条件に違反する場合には(たとえば、個々のミスアライメントパラメータの絶対値が大き過ぎる場合(それは、FOV225がもはやPVアレイサブセクションに適正に整合されていないことを示唆する可能性がある)など)、移動速度を低減させることが可能である。自動操縦は、UAV20が他のターゲットポイント350(終了ターゲットポイントB')に到達すると、キャプチャすることを停止することが可能である。
SCAN機能レベル4では、SCAN機能は、UAV20のジオロケーションデータを受信するステップを含むことが可能である。ジオロケーションデータ(たとえば、UAV20の中のGPSモジュールからのものなど)は、自動操縦の間のUAV20の位置決めを改善する。UAVがスキャニング方向または経路360の終点における他のターゲットポイント350(終了ターゲットポイントB')に接近するときに、ピッチ軸線ミスアライメント(mx)の絶対値が増加し、移動速度が減少し、UAV20が終了ターゲットポイントB'において停止するべきであるようになっている。しかし、UAVの慣性に起因して、減速は、UAV20が終了ターゲットポイントB'に接近するにつれて、移動速度に打ち勝つのに不十分になる可能性がある。これは、ピッチ軸線ミスアライメント(mx)が増加し続けることを引き起こし、UAV20が終了ターゲットポイントB'を行き過ぎることを引き起こす。そのうえ、UAV20は、行き過ぎる可能性があり、PVアレイサブセクションがFOV225の中に見えない位置においてホバリングする可能性がある。任意のPVアレイサブセクションがFOV225の中に見えない状態で、自動操縦を実施することができず、UAV20は、EL視覚的データセットをキャプチャし続けるために次のターゲットポイント350へ飛行することができない可能性がある。この課題に対抗するために、SCAN機能は、ジオロケーションデータに基づいてUAV20を最後の位置に戻すステップを含むことが可能であり、以前の位置では、PVアレイサブセクションが、FOV225の中で最後に見ることができ、および/または、ピッチ軸線ミスアライメント(mx)が、事前定義された絶対値(たとえば、0.7)を下回っていた。
いくつかのケースでは、PVアレイ310は、ギャップおよび/または破損したPVモジュール314を有する可能性があり、任意のEL信号のないPVアレイ310のいくつかのエリアを結果として生じさせ、UAV20は、EL測定のためにこれらのエリアを検出することができないこととなる。これらのエリアがFOV225の全体的な幅(wFOV)よりも広い場合には、自動操縦は、UAV20が終了ターゲットポイント350に到達する前にまたはその後に、EL視覚的データセットのキャプチャを停止することが可能である。たとえば、自動操縦は、UAV20がスキャニング方向360に沿って移動するときに、FOV225の視点から任意のEL信号を有しないこれらのエリアの開始時においてキャプチャを停止することが可能である。
SCAN機能レベル5では、ターゲットポイント350の詳細、ならびに、それぞれのターゲットポイント350およびターゲットビュー352における対応するPVアレイ310に整合するためのUAV20およびカメラ222の配向は、(たとえば、PLAN機能などから)事前に知られている。
SCAN機能は、PVアレイ310に対応するターゲットポイント350のうちの1つにUAV20を位置決めするステップを含む。たとえば、UAV20は、開始ターゲットポイント350への自動飛行のためにTOUR機能を使用して制御される。SCAN機能は、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするために、ターゲットポイント350間での自動操縦のためにUAV20を制御するステップを含む。自動操縦は、カメラのFOV225をPVアレイ310のPVアレイサブセクションに整合させるステップと、ターゲットポイント350間でUAV20を移動させるためのスキャニング方向360を決定するステップとを含む。UAV20およびカメラ222の配向が事前に知られているとき、FOV225は、開始ターゲットポイント350におけるUAV20の位置決めのときに適正に整合されることとなり、スキャニング方向360も知られる(開始ターゲットポイント350から終了ターゲットポイント350へ)。自動操縦は、UAV20が開始ターゲットポイント350と終了ターゲットポイント350との間においてスキャニング方向360に沿って移動するときに、PVアレイサブセクションから開始してPVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするステップを含む。したがって、SCAN機能レベル5は、PVアレイ310のEL測定を十分に自動化し、UAV20が開始ターゲットポイント350に位置決めされると、EL視覚的データセットのキャプチャを開始し、UAV20が終了ターゲットポイント350に到達すると、それを終了する。
SCAN機能は、本明細書では、UAV20が側方へのスキャニング方向360a(図7Aを参照)に沿って移動しながらEL視覚的データセットをキャプチャする実施形態において説明されているが、SCAN機能のさまざまな態様が、前方へのスキャニング方向360b(図7Bを参照)に同様にまたは類似的に適用可能であるということが認識されることとなる。ミスアライメントパラメータおよびアライメント調節の計算は、したがって、前方へのスキャニング方向360bに関して修正されることが可能であるということも認識されることとなる。たとえば、ピッチ角度(αpitch)の代わりに、カメラ222のロール角度(αroll)が、PVアレイ310の傾斜角度(αtilt)に整合するために使用される。ロール角度ミスアライメントパラメータは、ピッチ角度ミスアライメント(mpitch)の代わりに計算されることとなる。たとえば、ガイド線530は、FOV225の左側エッジおよび右側エッジから距離(dT)だけオフセットされた左側の線および右側の線であることとなる。
COMBI機能
いくつかの実施形態において、TOUR機能およびSCAN機能は、COMBI機能またはプロセス400の方法460として組み合わせられることが可能である。COMBI機能は、UAV20の自動飛行、および、UAV20を使用した1セットのPVアレイ310の自動イメージングのための方法を提供する。COMBI機能は、PLAN機能からの完全な測定計画が利用可能である場合に開始されることが可能である。多くの実施形態において、COMBI機能は、UAV20の自動飛行、および、UAV20を使用したPVアレイ310の自動EL測定を実行し、COMBI機能は、完全なEL測定計画が利用可能である場合に開始されることが可能である。
COMBI機能は、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするためのターゲットポイント350間の飛行経路340を決定するステップを含み、それぞれのPVアレイ310は、1対の開始および終了ターゲットポイント350(たとえば、ターゲットポイントA'およびB')に対応している。COMBI機能は、PVアレイ310のそれぞれの開始ターゲットポイント350への飛行経路340に沿った自動飛行のためにUAV20を制御するステップを含む。COMBI機能は、カメラ222を使用してPVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするために、それぞれのPVアレイ310のそれぞれの開始および終了ターゲットポイント350の間の自動操縦のためにUAV20を制御するステップを含む。それぞれのPVアレイ310に関して、自動操縦は、カメラのFOV225をPVアレイ310のPVアレイサブセクションに整合させるステップと、開始ターゲットポイント350と終了ターゲットポイント350との間でUAV20を移動させるためのスキャニング方向360を決定するステップと、UAV20が開始ターゲットポイント350と終了ターゲットポイント350との間においてスキャニング方向360に沿って移動するときに、PVアレイサブセクションから開始して、カメラ222を使用して、PVアレイ310のEL視覚的データセットをキャプチャするステップとを含む。
上記に説明されているTOUR機能およびSCAN機能のさまざまな態様は、COMBI機能に同様にまたは類似的に適用することが可能であり、また、その逆も同様に可能であり、簡潔性の目的のためにさらに説明はされないということが認識されることとなる。
上記に説明されているように、チャネル34は、PVストリング312を順方向バイアス条件下に置くために、および、PVアレイ310からEL信号を発生させるために、(たとえば、現場作業員によってまたはリモートデバイス260によってなど)選択的に活性化させられることが可能である。好ましくは、リモートデバイス260は、UAV20およびチャネル34を制御することができ、COMBI機能を介したEL測定計画の実行が、最小の人間の介入で、または、人間の介入なしで、完全に自動化されることが可能であるようになっている。しかし、COMBI機能が完全に自動化されているとしても、パイロットおよび他の現場作業員は、安全管理を保証し、事故を防止するために、UAV20の観察を続けるべきである。たとえば、パイロットによって保持されるリモートコントローラは、連続的にまたは定期的に押圧されなければならないデッドマンスイッチを含むことが可能である。たとえば、UAV20は、UAV20へのパイロットの注意を保証するためにパイロットの眼を追跡する別のカメラまたはアイトラッカーを備えて構成されることが可能である。
SCAN機能またはCOMBI機能を完了した後に、PVアレイ310のキャプチャされたEL視覚的データセットは、PVアレイ310の処理されたELイメージを取得するために、さらなるイメージ処理を受けることが可能である。そのようなイメージ処理の例は、PCT出願WO2021137764(参照により本明細書に組み込まれている)に説明されている。たとえば、EL視覚的データセットからの生のELイメージが抽出され、イメージ強化プロセスのために送られることが可能である。PVアレイサブセクションの複数の処理されたELイメージは、対応するPVアレイ310の組み合わせられた処理されたELイメージを形成するために、整合されて組み合わせられることが可能である。PVアレイ310の処理されたELイメージは、PV設備300に対する処理されたELイメージのより良好な可視化のために、PV設備300のベースマップの上にマッピングされることが可能である。
処理されたELイメージの詳細(たとえば、イメージ特性、EL測定のために使用される電流、および、それぞれのPVアレイ310の識別子など)は、さらなる分析のためにデータベースの上に記憶されることが可能である。このデータベースは、処理されたELイメージと同じPVアレイ310の過去のELイメージとの定量的な比較を可能にする。たとえば、ELイメージのピクセル強度ヒストグラムは、電流ならびにカメラパラメータ(たとえば、露出時間、ゲイン、ISO、絞り、および、レンズ223の透過率など)に依存する。ピクセル強度は、所定の範囲の値(たとえば、8ビットカメラ222に関して0から255など)を有しており、これらの値は、技術標準に基づいて絶対的な輝度値にマッピングされることが可能である。ELイメージの特性は、カメラ222のタイプやカメラ特性に応じて変化する可能性があるので、同じPVアレイ310の異なるELイメージが、定量的な比較のために絶対的な輝度値に従ってマッピングされることが可能である。また、この技術標準は、異なるEL測定請負業者によって使用されることが可能であり、それらのELイメージが他のものと比較可能であるようになっている。
本明細書における本開示の実施形態は、PVアレイ310の自動飛行およびPVアレイ310の自動イメージング(たとえば、EL測定など)のためのプロセス400を説明している。プロセス400は、DATA機能、PLAN機能、TOUR機能、SCAN機能、およびCOMBI機能を含むさまざまな重要な機能、ならびに、SCAN機能のさまざまな自動化レベルを説明している。自動飛行および自動イメージングは、PVアレイ310のイメージングを完了するためにかかる全体的な時間を低減させる。UAV20は、プロセス400を実行し、最小の人間の介入で、または、人間の介入なしに、独立して動作することが可能である。したがって、プロセス400は、多くのPVアレイ310を備えた大型のPV設備300のイメージングのために実現可能である。より多くのPVアレイ310が、より速いレートで、より少ない人員で測定されることが可能であり、それによって、全体的な効率を改善する。また、UAV20が自動操縦によってPVアレイ310により適正に整合されるので、EL視覚的データセットおよび処理されたELイメージの品質は、より良好になることとなる。
先述の詳細な説明において、本開示によるPVアレイの自動飛行および自動イメージングのための航空機および方法に関係する本開示の実施形態が、提供された図を参照して説明されている。これらの実施形態は、PVアレイのELまたはエレクトロルミネッセンス測定に関係して説明されているが、本明細書で説明されている航空機および方法は、他のイメージング技術(たとえば、可視、熱(赤外線)、紫外線(UV)蛍光、およびフォトルミネッセンス(PL)イメージングなど)とともに使用されることが可能である。たとえば、PLイメージングに関して、PVアレイのフォトルミネッセンスは、電力供給部の代わりに光供給源によって生成されることが可能である。たとえば、UV蛍光に関して、PVアレイからの蛍光信号は、UV光によってPVアレイを照射することによって生成されることが可能である。ELイメージングまたは測定に関係して本明細書で説明されている実施形態のさまざまな態様は、他のイメージング技術(たとえば、可視、赤外線、UV、およびPLイメージングなど)に同様にまたは類似的に適用することが可能であるということが認識されることとなる。
本明細書におけるさまざまな実施形態の説明は、本開示の具体的なもしくは特定の表現のみを呼び出すことまたはそれに限定されることを意図するものではなく、単に、本開示の非限定的な例を図示することを意図している。本開示は、先行技術に関係付けられる上述の問題および課題のうちの少なくとも1つに対処する役割を果たす。本開示のいくつかの実施形態のみが本明細書で開示されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、さまざまな変形および/または修正が、開示された実施形態に行われることが可能であるということが、本開示を考慮した当業者に明らかになることとなる。したがって、本開示の範囲、および、添付の特許請求の範囲は、本明細書で説明されている実施形態に限定されない。
10 PV設備
10a 長手方向軸線
11 PVアレイ
12 PVストリング
14 PVモジュール
16 コンバイナボックス
20 無人航空機(UAV)
20a UAV20のフロント
32 スイッチャボックス
34 チャネル
36 電力供給部
100 検査セットアップ
200 光学サブシステム
210 主本体部
210a ヨー軸線
210b ロール軸線
220 光学サブシステム
222 カメラ
222a 光軸
223 集束レンズ
224 Lidarデバイス
224a 光軸
225 カメラの視野(FOV)
226 レーザー
226a 光軸
228 ジンバル
230 推進デバイス
232 プロペラ
234 モータ
235 ポートレートモード
240 オンボード処理サブシステム
245 ランドスケープモード
250 コントローラ
252 メモリユニット
260 リモートデバイス
262 プロセッサ
264 メモリユニット
300 PV設備
310 PVアレイ
312 PVストリング
314 PVモジュール
316 接続ポイント
320 障害物
322 境界線
324 安全マージン
326 上方
328 障害物320の最大高さ
330 ホームベース
340 飛行経路
341 最小高さ
343 第1の線
344 第2の線
345 第3の線
346 ターゲット旋回円
347 接線
350 ターゲットポイント
352 サイドポイント、ターゲットビュー
354 正しくないターゲットビュー
355 三角形の飛行行列
360 スキャニング経路、スキャニング方向
360a 側方へのスキャニング方向
360b 前方へのスキャニング方向
370 3Dデジタル表面モデル(DSM)
372 水平方向交差平面
374 交差高さ
380 基準ポイント
400 プロセス
410 DATA機能を表す方法
420 PLAN機能を表す方法
430 TOUR機能を表す方法
440 SCAN機能を表す方法
450 FIND機能を表す方法
460 COMBI機能
500 インタラクティブなマップ
510 非アクティブバックグラウンド
520 長方形
522 長方形520の中心
530 ガイド線
A、B サイドポイント、ターゲットビュー
A' 開始ターゲットポイント
B' 終了ターゲットポイント
BL 左下ゾーン
BR 右下ゾーン
dbaro UAV20の現在の飛行高さ
dFOV 調節されたイメージングされた距離
dFOV0 カメラのFOV225の中のイメージングされた距離
dimg イメージングされた距離
dL 表面法線に沿ったUAV20とPVアレイ310との間の距離
dT オフセット距離
dxy ターゲットポイント350とターゲットビュー352との間の距離
dz PVアレイ310の高さ
hR 高さ
I1～I6 EL視覚的データセット
I1'～I6' 逆方向EL視覚的データセット
mpitch ピッチ角度ミスアライメント
my ロール軸線ミスアライメント
myaw 回転ミスアライメント
mz 垂直方向ミスアライメント
n1～n14 ウェイポイント
P1、P2 接続ポイント
S1、S2、S3 PVストリング
TL 左上ゾーン
TR 右上ゾーン
wR 幅
xc FOV225の横方向中心
xR 長方形520の横方向中心
yc FOV225の長手方向中心
yR 長方形520の長手方向中心
αbearing PVアレイ310の方位角度
αFOV カメラのFOV225の角度
αpitch カメラ222のピッチ角度
αR 回転角度
αroll カメラ222のロール角度
αshift シフト角度
αtilt PVアレイ310の傾斜角度
αyaw カメラのヨー角度

Claims (156)

  1. 航空機を使用したPVアレイの自動イメージングのための方法であって、前記PVアレイは、前記航空機のためのターゲットポイントに対応しており、前記方法は、
    前記PVアレイに対応する前記ターゲットポイントのうちの1つに前記航空機を位置決めするステップと、
    前記PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするために、前記ターゲットポイント間の自動操縦のために前記航空機を制御するステップと
    を含み、
    前記自動操縦は、
    前記航空機のカメラの視野(FOV)を前記PVアレイのPVアレイサブセクションに整合させるステップと、
    前記ターゲットポイント間において前記航空機を移動させるためのスキャニング方向を決定するステップと、
    前記航空機が前記ターゲットポイント間において前記スキャニング方向に沿って移動するときに、前記PVアレイサブセクションから開始して、前記カメラを使用して、前記PVアレイの前記視覚的データセットをキャプチャするステップと
    を含む、方法。
  2. 前記PVアレイの前記イメージングは、EL測定を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記FOVを整合させるステップは、前記PVアレイサブセクションの多角形の外形を検出するステップを含む、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記多角形の外形を検出するステップは、前記PVアレイサブセクションの前記視覚的データセットをモノクロに変換するステップを含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記多角形の外形を検出するステップは、事前定義された閾値を上回るすべてのイメージ強度を非ゼロ値に設定し、他のイメージ強度をゼロに設定することによって、前記視覚的データセットを2値化するステップを含む、請求項4に記載の方法。
  6. 前記事前定義された閾値は、自動イメージ閾値処理に関するOtsuの方法によって取得される、請求項5に記載の方法。
  7. 前記多角形の外形を検出するステップは、2値化された前記視覚的データセットの中のすべての非ゼロのオブジェクトの周りの輪郭を検出するステップを含む、請求項5または6に記載の方法。
  8. 前記多角形の外形は、検出された前記輪郭の周りに定義される、請求項7に記載の方法。
  9. 前記FOVを整合させるステップは、検出された前記多角形の外形に基づいてピッチ角度ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項3から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記FOVを整合させるステップは、前記多角形の外形が前記FOVに中心を合わせられるように、前記ピッチ角度ミスアライメントによって前記カメラのピッチ角度を調節するステップを含む、請求項9に記載の方法。
  11. 前記FOVを整合させるステップは、前記カメラの現在のピッチ角度と所望のピッチ角度との間の角度差に基づいてロール軸線ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項3から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記FOVを整合させるステップは、前記カメラの光軸が前記PVアレイに対して垂直になるように、前記ロール軸線ミスアライメントによってロール軸線に沿って前記航空機を操縦するステップを含む、請求項11に記載の方法。
  13. 前記FOVを整合させるステップは、前記FOVの1対のガイド線を前記PVアレイサブセクションに整合させるステップを含み、前記ガイド線は、前記FOVのエッジからオフセットされている、請求項3から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記FOVを整合させるステップは、オフセットされた前記ガイド線および前記多角形の外形に基づいて、前記多角形の外形と前記PVアレイサブセクションとの間の回転ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記FOVを整合させるステップは、前記回転ミスアライメントによって前記カメラのヨー角度を調節するステップを含む、請求項14に記載の方法。
  16. 前記FOVを整合させるステップは、オフセットされた前記ガイド線および前記多角形の外形に基づいて、垂直方向ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項13から15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記多角形の外形は、長方形である、請求項3から16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記FOVを整合させるステップは、前記視覚的データセットから前記PVアレイサブセクションのイメージフレームのイメージヒストグラムを計算するステップと、前記イメージヒストグラムに基づいて前記イメージフレームの中心を計算するステップとを含む、請求項1または2に記載の方法。
  19. 前記FOVを整合させるステップは、バウンディングボックス技法を使用して、前記PVアレイサブセクションまたは前記PVアレイサブセクションのそれぞれのPVモジュールを検出するステップを含む、請求項1または2に記載の方法。
  20. 前記スキャニング方向は、整合された前記FOVと前記PVアレイサブセクションとの間のピッチ軸線ミスアライメントに基づいて決定される、請求項1から19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記自動操縦は、前記航空機が前記スキャニング方向に沿って移動するときにミスアライメントパラメータを計算するステップと、前記ミスアライメントパラメータが事前定義された条件に違反する場合には、前記航空機の移動速度を低減させるステップとを含む、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記航空機のジオロケーションデータを受信するステップをさらに含む、請求項1から21のいずれか一項に記載の方法。
  23. 前記ジオロケーションデータに基づいて前記航空機を以前の位置に戻すステップをさらに含み、前記以前の位置において、前記PVアレイサブセクションは、前記FOVの中で最後に見ることができた、請求項21に記載の方法。
  24. PVアレイの自動イメージングのための航空機であって、前記航空機は、
    前記航空機の移動を作動させるための推進デバイスと、
    前記PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするためのカメラであって、前記PVアレイは、前記航空機のためのターゲットポイントに対応している、カメラと、
    前記カメラおよび前記推進デバイスに通信可能に接続されているコントローラと
    を含み、
    前記コントローラは、
    前記PVアレイに対応する前記ターゲットポイントのうちの1つに前記航空機を位置決めするように構成されており、
    前記PVアレイの前記視覚的データセットをキャプチャするために、前記ターゲットポイント間の自動操縦のために前記航空機を制御するように構成されており、
    前記自動操縦は、
    前記航空機のカメラの視野(FOV)を前記PVアレイのPVアレイサブセクションに整合させるステップと、
    前記ターゲットポイント間において前記航空機を移動させるためのスキャニング方向を決定するステップと、
    前記航空機が前記ターゲットポイント間において前記スキャニング方向に沿って移動するときに、前記PVアレイサブセクションから開始して、前記カメラを使用して、前記PVアレイの前記視覚的データセットをキャプチャするステップと
    を含む、航空機。
  25. 前記PVアレイの前記イメージングは、EL測定を含む、請求項24に記載の航空機。
  26. 前記FOVを整合させるステップは、前記PVアレイサブセクションの多角形の外形を検出するステップを含む、請求項24または25に記載の航空機。
  27. 前記多角形の外形を検出するステップは、前記視覚的データセットからの前記PVアレイサブセクションのイメージフレームをモノクロに変換するステップを含む、請求項26に記載の航空機。
  28. 前記多角形の外形を検出するステップは、事前定義された閾値を上回るすべてのイメージ強度を非ゼロ値に設定し、他のイメージ強度をゼロに設定することによって、前記イメージフレームを2値化するステップを含む、請求項27に記載の航空機。
  29. 前記事前定義された閾値は、自動イメージ閾値処理に関するOtsuの方法によって取得される、請求項28に記載の航空機。
  30. 前記多角形の外形を検出するステップは、2値化された前記イメージフレームの中のすべての非ゼロのオブジェクトの周りの輪郭を検出するステップを含む、請求項28または29に記載の航空機。
  31. 前記多角形の外形は、検出された前記輪郭の周りに定義される、請求項30に記載の航空機。
  32. 前記FOVを整合させるステップは、検出された前記多角形の外形に基づいてピッチ角度ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項26から31のいずれか一項に記載の航空機。
  33. 前記FOVを整合させるステップは、前記多角形の外形が前記FOVに中心を合わせられるように、前記ピッチ角度ミスアライメントによって前記カメラのピッチ角度を調節するステップを含む、請求項32に記載の航空機。
  34. 前記FOVを整合させるステップは、前記カメラの現在のピッチ角度と所望のピッチ角度との間の角度差に基づいてロール軸線ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項36から33のいずれか一項に記載の航空機。
  35. 前記FOVを整合させるステップは、前記カメラの光軸が前記PVアレイに対して垂直になるように、前記ロール軸線ミスアライメントによってロール軸線に沿って前記航空機を操縦するステップを含む、請求項34に記載の航空機。
  36. 前記FOVを整合させるステップは、前記FOVの1対のガイド線を前記PVアレイサブセクションに整合させるステップを含み、前記ガイド線は、前記FOVのエッジからオフセットされている、請求項26から35のいずれか一項に記載の航空機。
  37. 前記FOVを整合させるステップは、オフセットされた前記ガイド線および前記多角形の外形に基づいて、前記多角形の外形と前記PVアレイサブセクションとの間の回転ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項36に記載の航空機。
  38. 前記FOVを整合させるステップは、前記回転ミスアライメントによって前記カメラのヨー角度を調節するステップを含む、請求項37に記載の航空機。
  39. 前記FOVを整合させるステップは、オフセットされた前記ガイド線および前記多角形の外形に基づいて、垂直方向ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項36から38のいずれか一項に記載の航空機。
  40. 前記多角形の外形は、長方形である、請求項26から39のいずれか一項に記載の航空機。
  41. 前記FOVを整合させるステップは、前記視覚的データセットから前記PVアレイサブセクションのイメージフレームのイメージヒストグラムを計算するステップと、前記イメージヒストグラムに基づいて前記イメージフレームの中心を計算するステップとを含む、請求項23または24に記載の航空機。
  42. 前記FOVを整合させるステップは、バウンディングボックス技法を使用して、前記PVアレイサブセクションまたは前記PVアレイサブセクションのそれぞれのPVモジュールを検出するステップを含む、請求項23または24に記載の航空機。
  43. 前記スキャニング方向は、整合された前記FOVと前記PVアレイサブセクションとの間のピッチ軸線ミスアライメントに基づいて決定される、請求項23から42のいずれか一項に記載の航空機。
  44. 前記自動操縦は、前記航空機が前記スキャニング方向に沿って移動するときにミスアライメントパラメータを計算するステップと、前記ミスアライメントパラメータが事前定義された条件に違反する場合には、前記航空機の移動速度を低減させるステップとを含む、請求項23から43のいずれか一項に記載の航空機。
  45. 前記コントローラは、前記航空機のジオロケーションデータを受信するようにさらに構成されている、請求項23から44のいずれか一項に記載の航空機。
  46. 前記コントローラは、前記ジオロケーションデータに基づいて前記航空機を以前の位置に戻すように構成されており、前記以前の位置において、前記PVアレイサブセクションは、前記FOVの中で最後に見ることができた、請求項45に記載の航空機。
  47. 1セットのPVアレイのイメージングを実施するための航空機の自動飛行のための方法であって、前記方法は、
    前記PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするためのターゲットポイント間の飛行経路を決定するステップであって、それぞれのPVアレイは、1つまたは複数のターゲットポイントに対応している、ステップと、
    前記ターゲットポイントのそれぞれへの前記飛行経路に沿った自動飛行のために前記航空機を制御するステップと、
    前記航空機のカメラを使用してそれぞれのPVアレイの前記視覚的データセットをキャプチャするために、前記それぞれの1つまたは複数のターゲットポイントにおいて自動操縦のために前記航空機を制御するステップと
    を含む、方法。
  48. 前記PVアレイの前記イメージングは、EL測定を含む、請求項47に記載の方法。
  49. それぞれの飛行経路は、3Dスプライン関数を使用して計算される、請求項47または48に記載の方法。
  50. それぞれの飛行経路の長さは、前記3Dスプライン関数のノットの位置を調節することによって最小化され、前記飛行経路は、任意の障害物と交差せず、事前定義された最小高さの上方にある、請求項49に記載の方法。
  51. 任意の障害物と交差せず、前記事前定義された最小高さの上方にある前記飛行経路を決定するために、前記ノットの数が、反復して増加される、請求項50に記載の方法。
  52. 前記ターゲットポイントは、前記飛行経路の全体的な飛行持続期間を最小化する飛行シーケンスの中にある、請求項47から51のいずれか一項に記載の方法。
  53. 前記飛行シーケンスは、ブルートフォースまたはk-近傍法アルゴリズムを使用して決定される、請求項52に記載の方法。
  54. 自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記航空機がそれぞれの前記飛行経路に沿って次のターゲットポイントまで飛行するときに、前記次のターゲットポイントに対応する前記PVアレイを常に向くように、前記カメラを制御するステップを含む、請求項47から53のいずれか一項に記載の方法。
  55. それぞれのターゲットポイントへのそれぞれの飛行経路は、前記ターゲットポイントの周りにおよび前記ターゲットポイントに向けて回る周回経路を含む、請求項54に記載の方法。
  56. 前記周回経路は、前記ターゲットポイントに接するターゲット旋回円を含む、請求項55に記載の方法。
  57. 前記航空機は、前記ターゲット旋回円の外側接線に沿って飛行するように制御され、自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記航空機が前記ターゲットポイントに接近するにつれて、前記航空機の飛行速度を低減させるステップを含み、前記ターゲット旋回円の半径が減少するようになっており、前記周回経路がより短い螺旋経路を形成するようになっている、請求項56に記載の方法。
  58. 前記航空機は、前記ターゲット旋回円の内側接線に沿って前記PVアレイの上を飛行するように制御され、前記カメラは、前記航空機が前記PVアレイの上を飛行するときに、前方向きから後方向きへ変化するように構成されている、請求項56に記載の方法。
  59. 前記PVアレイのPVアレイサブセクションの上の基準ポイントを決定するステップをさらに含み、前記PVアレイサブセクションは、前記航空機が前記PVアレイに接近するときに、前記カメラの視野(FOV)の中に見ることができる、請求項47から58のいずれか一項に記載の方法。
  60. 前記FOVから前記PVアレイサブセクションを失うときに、前記FOVの中に最後に見ることができた前記PVアレイサブセクションの最後の基準ポイントを決定するステップをさらに含む、請求項59に記載の方法。
  61. 前記最後の基準ポイントを補正されたターゲットポイントに変換するステップと、前記航空機の現在の位置から前記補正されたターゲットポイントへの前記飛行経路を再計算するステップとをさらに含む、請求項60に記載の方法。
  62. 自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記現在の位置から前記補正されたターゲットポイントへ前記航空機を自動的に移動させるステップを含む、請求項61に記載の方法。
  63. 前記PVアレイのPVアレイサブセクションの上のサイドポイントのユーザー選択に基づいて、PVアレイに対応するターゲットポイントを発生させるステップをさらに含む、請求項47から62のいずれか一項に記載の方法。
  64. 1セットのPVアレイのイメージングを実施するための自動飛行のための航空機であって、前記航空機は、
    前記航空機の移動を作動させるための推進デバイスと、
    前記PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするためのカメラと、
    前記カメラおよび前記推進デバイスに通信可能に接続されているコントローラと
    を含み、
    前記コントローラは、
    前記PVアレイの前記視覚的データセットをキャプチャするためのターゲットポイント間の飛行経路を決定するように構成されており、それぞれのPVアレイは、1つまたは複数のターゲットポイントに対応しており、
    前記ターゲットポイントのそれぞれへの前記飛行経路に沿った自動飛行のために前記航空機を制御するように構成されており、
    前記航空機のカメラを使用してそれぞれのPVアレイの前記視覚的データセットをキャプチャするために、前記それぞれの1つまたは複数のターゲットポイントにおいて自動操縦のために前記航空機を制御するように構成されている、航空機。
  65. 前記PVアレイの前記イメージングは、EL測定を含む、請求項64に記載の航空機。
  66. それぞれの飛行経路は、3Dスプライン関数を使用して計算される、請求項64または65に記載の航空機。
  67. それぞれの飛行経路の長さは、前記3Dスプライン関数のノットの位置を調節することによって最小化され、前記飛行経路は、任意の障害物と交差せず、事前定義された最小高さの上方にある、請求項66に記載の航空機。
  68. 任意の障害物と交差せず、前記事前定義された最小高さの上方にある前記飛行経路を決定するために、前記ノットの数が、反復して増加される、請求項67に記載の航空機。
  69. 前記ターゲットポイントは、前記飛行経路の全体的な飛行持続期間を最小化する飛行シーケンスの中にある、請求項64から68のいずれか一項に記載の航空機。
  70. 前記飛行シーケンスは、ブルートフォースまたはk-近傍法アルゴリズムを使用して決定される、請求項69に記載の航空機。
  71. 自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記航空機がそれぞれの前記飛行経路に沿って次のターゲットポイントまで飛行するときに、前記次のターゲットポイントに対応する前記PVアレイを常に向くように、前記カメラを制御するステップを含む、請求項64から70のいずれか一項に記載の航空機。
  72. それぞれのターゲットポイントへのそれぞれの飛行経路は、前記ターゲットポイントの周りにおよび前記ターゲットポイントに向けて回る周回経路を含む、請求項71に記載の航空機。
  73. 前記周回経路は、前記ターゲットポイントに接するターゲット旋回円を含む、請求項72に記載の航空機。
  74. 前記航空機は、前記ターゲット旋回円の外側接線に沿って飛行するように制御され、自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記航空機が前記ターゲットポイントに接近するにつれて、前記航空機の飛行速度を低減させるステップを含み、前記ターゲット旋回円の半径が減少するようになっており、前記周回経路がより短い螺旋経路を形成するようになっている、請求項73に記載の航空機。
  75. 前記航空機は、前記ターゲット旋回円の内側接線に沿って前記PVアレイの上を飛行するように制御され、前記カメラは、前記航空機が前記PVアレイの上を飛行するときに、前方向きから後方向きへ変化するように構成されている、請求項73に記載の航空機。
  76. 前記コントローラは、前記PVアレイのPVアレイサブセクションの上の基準ポイントを決定するようにさらに構成されており、前記PVアレイサブセクションは、前記航空機が前記PVアレイに接近するときに、前記カメラの視野(FOV)の中に見ることができる、請求項64から75のいずれか一項に記載の航空機。
  77. 前記コントローラは、前記FOVから前記PVアレイサブセクションを失うときに、前記FOVの中に最後に見ることができた前記PVアレイサブセクションの最後の基準ポイントを決定するようにさらに構成されている、請求項76に記載の航空機。
  78. 前記コントローラは、前記最後の基準ポイントを補正されたターゲットポイントに変換し、前記航空機の現在の位置から前記補正されたターゲットポイントへの前記飛行経路を再計算するようにさらに構成されている、請求項77に記載の航空機。
  79. 自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記現在の位置から前記補正されたターゲットポイントへ前記航空機を自動的に移動させるステップを含む、請求項78に記載の航空機。
  80. 前記PVアレイのPVアレイサブセクションの上のサイドポイントのユーザー選択に基づいて、PVアレイに対応するターゲットポイントを発生させるステップをさらに含む、請求項64から79のいずれか一項に記載の航空機。
  81. 航空機の自動飛行、および、前記航空機を使用した1セットのPVアレイの自動イメージングのための方法であって、前記方法は、
    前記PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするためのターゲットポイント間の飛行経路を決定するステップであって、それぞれのPVアレイは、1対の開始および終了ターゲットポイントに対応している、ステップと、
    前記PVアレイのそれぞれの開始ターゲットポイントへの前記飛行経路に沿った自動飛行のために前記航空機を制御するステップと、
    前記航空機のカメラを使用して前記PVアレイの前記視覚的データセットをキャプチャするために、それぞれのPVアレイの前記それぞれの開始および終了ターゲットポイントの間において自動操縦のために前記航空機を制御するステップと
    を含み、
    前記自動操縦は、
    前記カメラの視野(FOV)を前記PVアレイのPVアレイサブセクションに整合させるステップと、
    前記開始および終了ターゲットポイントの間において前記航空機を移動させるためのスキャニング方向を決定するステップと、
    前記航空機が前記開始および終了ターゲットポイントの間において前記スキャニング方向に沿って移動するときに、前記PVアレイサブセクションから開始して、前記カメラを使用して、前記PVアレイの前記視覚的データセットをキャプチャするステップと
    を含む、方法。
  82. 前記PVアレイの前記イメージングは、EL測定を含む、請求項81に記載の方法。
  83. それぞれの飛行経路は、3Dスプライン関数を使用して計算される、請求項81または82に記載の方法。
  84. それぞれの飛行経路の長さは、前記3Dスプライン関数のノットの位置を調節することによって最小化され、前記飛行経路は、任意の障害物と交差せず、事前定義された最小高さの上方にある、請求項83に記載の方法。
  85. 任意の障害物と交差せず、前記事前定義された最小高さの上方にある前記飛行経路を決定するために、前記ノットの数が、反復して増加される、請求項84に記載の方法。
  86. 前記ターゲットポイントは、前記飛行経路の全体的な飛行持続期間を最小化する飛行シーケンスの中にある、請求項81から85のいずれか一項に記載の方法。
  87. 前記飛行シーケンスは、ブルートフォースまたはk-近傍法アルゴリズムを使用して決定される、請求項86に記載の方法。
  88. 自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記航空機がそれぞれの前記飛行経路に沿って次の開始ターゲットポイントまで飛行するときに、前記次の開始ターゲットポイントに対応する前記PVアレイを常に向くように、前記カメラを制御するステップを含む、請求項81から87のいずれか一項に記載の方法。
  89. それぞれの開始ターゲットポイントへのそれぞれの飛行経路は、前記ターゲットポイントの周りにおよび前記開始ターゲットポイントに向けて回る周回経路を含む、請求項88に記載の方法。
  90. 前記周回経路は、前記開始ターゲットポイントに接するターゲット旋回円を含む、請求項89に記載の方法。
  91. 前記航空機は、前記ターゲット旋回円の外側接線に沿って飛行するように制御され、自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記航空機が前記開始ターゲットポイントに接近するにつれて、前記航空機の飛行速度を低減させるステップを含み、前記ターゲット旋回円の半径が減少するようになっており、前記周回経路がより短い螺旋経路を形成するようになっている、請求項90に記載の方法。
  92. 前記航空機は、前記ターゲット旋回円の内側接線に沿って前記PVアレイの上を飛行するように制御され、前記カメラは、前記航空機が前記PVアレイの上を飛行するときに、前方向きから後方向きへ変化するように構成されている、請求項91に記載の方法。
  93. 前記PVアレイのPVアレイサブセクションの上の基準ポイントを決定するステップをさらに含み、前記PVアレイサブセクションは、前記航空機が前記PVアレイに接近するときに、前記FOVの中に見ることができる、請求項81から92のいずれか一項に記載の方法。
  94. 前記FOVから前記PVアレイサブセクションを失うときに、前記FOVの中に最後に見ることができた前記PVアレイサブセクションの最後の基準ポイントを決定するステップをさらに含む、請求項93に記載の方法。
  95. 前記最後の基準ポイントを補正された開始ターゲットポイントに変換するステップと、前記航空機の現在の位置から前記補正された開始ターゲットポイントへの前記飛行経路を再計算するステップとをさらに含む、請求項94に記載の方法。
  96. 自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記現在の位置から前記補正された開始ターゲットポイントへ前記航空機を自動的に移動させるステップを含む、請求項95に記載の方法。
  97. 前記PVアレイのPVアレイサブセクションの上のサイドポイントのユーザー選択に基づいて、PVアレイに対応する開始ターゲットポイントを発生させるステップをさらに含む、請求項81から96のいずれか一項に記載の方法。
  98. 前記FOVを整合させるステップは、前記PVアレイサブセクションの多角形の外形を検出するステップを含む、請求項81から97のいずれか一項に記載の方法。
  99. 前記多角形の外形を検出するステップは、前記視覚的データセットからの前記PVアレイサブセクションのイメージフレームをモノクロに変換するステップを含む、請求項98に記載の方法。
  100. 前記多角形の外形を検出するステップは、事前定義された閾値を上回るすべてのイメージ強度を非ゼロ値に設定し、他のイメージ強度をゼロに設定することによって、前記イメージフレームを2値化するステップを含む、請求項99に記載の方法。
  101. 前記事前定義された閾値は、自動イメージ閾値処理に関するOtsuの方法によって取得される、請求項100に記載の方法。
  102. 前記多角形の外形を検出するステップは、2値化された前記イメージフレームの中のすべての非ゼロのオブジェクトの周りの輪郭を検出するステップを含む、請求項100または101に記載の方法。
  103. 前記多角形の外形は、検出された前記輪郭の周りに定義される、請求項102に記載の方法。
  104. 前記FOVを整合させるステップは、検出された前記多角形の外形に基づいてピッチ角度ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項98から103のいずれか一項に記載の方法。
  105. 前記FOVを整合させるステップは、前記多角形の外形が前記FOVに中心を合わせられるように、前記ピッチ角度ミスアライメントによって前記カメラのピッチ角度を調節するステップを含む、請求項104に記載の方法。
  106. 前記FOVを整合させるステップは、前記カメラの現在のピッチ角度と所望のピッチ角度との間の角度差に基づいてロール軸線ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項98から105のいずれか一項に記載の方法。
  107. 前記FOVを整合させるステップは、前記カメラの光軸が前記PVアレイに対して垂直になるように、前記ロール軸線ミスアライメントによってロール軸線に沿って前記航空機を操縦するステップを含む、請求項106に記載の方法。
  108. 前記FOVを整合させるステップは、前記FOVの1対のガイド線を前記PVアレイサブセクションに整合させるステップを含み、前記ガイド線は、前記FOVのエッジからオフセットされている、請求項98から107のいずれか一項に記載の方法。
  109. 前記FOVを整合させるステップは、オフセットされた前記ガイド線および前記多角形の外形に基づいて、前記多角形の外形と前記PVアレイサブセクションとの間の回転ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項108に記載の方法。
  110. 前記FOVを整合させるステップは、前記回転ミスアライメントによって前記カメラのヨー角度を調節するステップを含む、請求項109に記載の方法。
  111. 前記FOVを整合させるステップは、オフセットされた前記ガイド線および前記多角形の外形に基づいて、垂直方向ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項108から110のいずれか一項に記載の方法。
  112. 前記多角形の外形は、長方形である、請求項98から111のいずれか一項に記載の方法。
  113. 前記FOVを整合させるステップは、前記視覚的データセットから前記PVアレイサブセクションのイメージフレームのイメージヒストグラムを計算するステップと、前記イメージヒストグラムに基づいて前記イメージフレームの中心を計算するステップとを含む、請求項81から97のいずれか一項に記載の方法。
  114. 前記FOVを整合させるステップは、バウンディングボックス技法を使用して、前記PVアレイサブセクションまたは前記PVアレイサブセクションのそれぞれのPVモジュールを検出するステップを含む、請求項81から97のいずれか一項に記載の方法。
  115. 前記スキャニング方向は、整合された前記FOVと前記PVアレイサブセクションとの間のピッチ軸線ミスアライメントに基づいて決定される、請求項81から114のいずれか一項に記載の方法。
  116. 前記自動操縦は、前記航空機が前記スキャニング方向に沿って移動するときにミスアライメントパラメータを計算するステップと、前記ミスアライメントパラメータが事前定義された条件に違反する場合には、前記航空機の移動速度を低減させるステップとを含む、請求項81から115のいずれか一項に記載の方法。
  117. 前記航空機のジオロケーションデータを受信するステップをさらに含む、請求項81から116のいずれか一項に記載の方法。
  118. 前記ジオロケーションデータに基づいて前記航空機を以前の位置に戻すステップをさらに含み、前記以前の位置において、前記PVアレイサブセクションは、前記FOVの中で最後に見ることができた、請求項117に記載の方法。
  119. 1セットのPVアレイの自動イメージングを実施するための自動飛行のための航空機であって、前記航空機は、
    前記航空機の移動を作動させるための推進デバイスと、
    前記PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするためのカメラと、
    前記カメラおよび前記推進デバイスに通信可能に接続されているコントローラと
    を含み、
    前記コントローラは、
    前記PVアレイの視覚的データセットをキャプチャするためのターゲットポイント間の飛行経路を決定するように構成されており、それぞれのPVアレイは、1対の開始および終了ターゲットポイントに対応しており、
    前記PVアレイのそれぞれの開始ターゲットポイントへの前記飛行経路に沿った自動飛行のために前記航空機を制御するように構成されており、
    前記航空機のカメラを使用して前記PVアレイの前記視覚的データセットをキャプチャするために、それぞれのPVアレイの前記それぞれの開始および終了ターゲットポイントの間において自動操縦のために前記航空機を制御するように構成されており、
    前記自動操縦は、
    前記カメラの視野(FOV)を前記PVアレイのPVアレイサブセクションに整合させるステップと、
    前記開始および終了ターゲットポイントの間において前記航空機を移動させるためのスキャニング方向を決定するステップと、
    前記航空機が前記開始および終了ターゲットポイントの間において前記スキャニング方向に沿って移動するときに、前記PVアレイサブセクションから開始して、前記カメラを使用して、前記PVアレイの前記視覚的データセットをキャプチャするステップと
    を含む、航空機。
  120. 前記PVアレイの前記イメージングは、EL測定を含む、請求項119に記載の航空機。
  121. それぞれの飛行経路は、3Dスプライン関数を使用して計算される、請求項119または120に記載の航空機。
  122. それぞれの飛行経路の長さは、前記3Dスプライン関数のノットの位置を調節することによって最小化され、前記飛行経路は、任意の障害物と交差せず、事前定義された最小高さの上方にある、請求項121に記載の航空機。
  123. 任意の障害物と交差せず、前記事前定義された最小高さの上方にある前記飛行経路を決定するために、前記ノットの数が、反復して増加される、請求項122に記載の航空機。
  124. 前記ターゲットポイントは、前記飛行経路の全体的な飛行持続期間を最小化する飛行シーケンスの中にある、請求項119から123のいずれか一項に記載の航空機。
  125. 前記飛行シーケンスは、ブルートフォースまたはk-近傍法アルゴリズムを使用して決定される、請求項112に記載の航空機。
  126. 自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記航空機がそれぞれの前記飛行経路に沿って次の開始ターゲットポイントまで飛行するときに、前記次の開始ターゲットポイントに対応する前記PVアレイを常に向くように、前記カメラを制御するステップを含む、請求項119から125のいずれか一項に記載の航空機。
  127. それぞれの開始ターゲットポイントへのそれぞれの飛行経路は、前記ターゲットポイントの周りにおよび前記開始ターゲットポイントに向けて回る周回経路を含む、請求項126に記載の航空機。
  128. 前記周回経路は、前記開始ターゲットポイントに接するターゲット旋回円を含む、請求項127に記載の航空機。
  129. 前記航空機は、前記ターゲット旋回円の外側接線に沿って飛行するように制御され、自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記航空機が前記開始ターゲットポイントに接近するにつれて、前記航空機の飛行速度を低減させるステップを含み、前記ターゲット旋回円の半径が減少するようになっており、前記周回経路がより短い螺旋経路を形成するようになっている、請求項128に記載の航空機。
  130. 前記航空機は、前記ターゲット旋回円の内側接線に沿って前記PVアレイの上を飛行するように制御され、前記カメラは、前記航空機が前記PVアレイの上を飛行するときに、前方向きから後方向きへ変化するように構成されている、請求項128に記載の方法。
  131. 前記コントローラは、前記PVアレイのPVアレイサブセクションの上の基準ポイントを決定するようにさらに構成されており、前記PVアレイサブセクションは、前記航空機が前記PVアレイに接近するときに、前記FOVの中に見ることができる、請求項119から130のいずれか一項に記載の航空機。
  132. 前記コントローラは、前記FOVから前記PVアレイサブセクションを失うときに、前記FOVの中に最後に見ることができた前記PVアレイサブセクションの最後の基準ポイントを決定するようにさらに構成されている、請求項131に記載の航空機。
  133. 前記コントローラは、前記最後の基準ポイントを補正された開始ターゲットポイントに変換し、前記航空機の現在の位置から前記補正された開始ターゲットポイントへの前記飛行経路を再計算するようにさらに構成されている、請求項132に記載の航空機。
  134. 自動飛行のために前記航空機を制御するステップは、前記現在の位置から前記補正された開始ターゲットポイントへ前記航空機を自動的に移動させるステップを含む、請求項133に記載の航空機。
  135. 前記PVアレイのPVアレイサブセクションの上のサイドポイントのユーザー選択に基づいて、PVアレイに対応する開始ターゲットポイントを発生させるステップをさらに含む、請求項119から134のいずれか一項に記載の航空機。
  136. 前記FOVを整合させるステップは、前記PVアレイサブセクションの多角形の外形を検出するステップを含む、請求項119から135のいずれか一項に記載の航空機。
  137. 前記多角形の外形を検出するステップは、前記視覚的データセットからの前記PVアレイサブセクションのイメージフレームをモノクロに変換するステップを含む、請求項136に記載の航空機。
  138. 前記多角形の外形を検出するステップは、事前定義された閾値を上回るすべてのイメージ強度を非ゼロ値に設定し、他のイメージ強度をゼロに設定することによって、前記イメージフレームを2値化するステップを含む、請求項137に記載の航空機。
  139. 前記事前定義された閾値は、自動イメージ閾値処理に関するOtsuの方法によって取得される、請求項138に記載の航空機。
  140. 前記多角形の外形を検出するステップは、2値化された前記イメージフレームの中のすべての非ゼロのオブジェクトの周りの輪郭を検出するステップを含む、請求項138または139に記載の航空機。
  141. 前記多角形の外形は、検出された前記輪郭の周りに定義される、請求項140に記載の航空機。
  142. 前記FOVを整合させるステップは、検出された前記多角形の外形に基づいてピッチ角度ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項136から141のいずれか一項に記載の航空機。
  143. 前記FOVを整合させるステップは、前記多角形の外形が前記FOVに中心を合わせられるように、前記ピッチ角度ミスアライメントによって前記カメラのピッチ角度を調節するステップを含む、請求項142に記載の航空機。
  144. 前記FOVを整合させるステップは、前記カメラの現在のピッチ角度と所望のピッチ角度との間の角度差に基づいてロール軸線ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項136から143のいずれか一項に記載の航空機。
  145. 前記FOVを整合させるステップは、前記カメラの光軸が前記PVアレイに対して垂直になるように、前記ロール軸線ミスアライメントによってロール軸線に沿って前記航空機を操縦するステップを含む、請求項144に記載の航空機。
  146. 前記FOVを整合させるステップは、前記FOVの1対のガイド線を前記PVアレイサブセクションに整合させるステップを含み、前記ガイド線は、前記FOVのエッジからオフセットされている、請求項136から145のいずれか一項に記載の航空機。
  147. 前記FOVを整合させるステップは、オフセットされた前記ガイド線および前記多角形の外形に基づいて、前記多角形の外形と前記PVアレイサブセクションとの間の回転ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項146に記載の航空機。
  148. 前記FOVを整合させるステップは、前記回転ミスアライメントによって前記カメラのヨー角度を調節するステップを含む、請求項147に記載の航空機。
  149. 前記FOVを整合させるステップは、オフセットされた前記ガイド線および前記多角形の外形に基づいて、垂直方向ミスアライメントを計算するステップを含む、請求項146から148のいずれか一項に記載の航空機。
  150. 前記多角形の外形は、長方形である、請求項136から149のいずれか一項に記載の航空機。
  151. 前記FOVを整合させるステップは、前記視覚的データセットから前記PVアレイサブセクションのイメージフレームのイメージヒストグラムを計算するステップと、前記イメージヒストグラムに基づいて前記イメージフレームの中心を計算するステップとを含む、請求項119から135のいずれか一項に記載の航空機。
  152. 前記FOVを整合させるステップは、バウンディングボックス技法を使用して、前記PVアレイサブセクションまたは前記PVアレイサブセクションのそれぞれのPVモジュールを検出するステップを含む、請求項119から135のいずれか一項に記載の航空機。
  153. 前記スキャニング方向は、整合された前記FOVと前記PVアレイサブセクションとの間のピッチ軸線ミスアライメントに基づいて決定される、請求項119から152のいずれか一項に記載の航空機。
  154. 前記自動操縦は、前記航空機が前記スキャニング方向に沿って移動するときにミスアライメントパラメータを計算するステップと、前記ミスアライメントパラメータが事前定義された条件に違反する場合には、前記航空機の移動速度を低減させるステップとを含む、請求項119から153のいずれか一項に記載の航空機。
  155. 前記コントローラは、前記航空機のジオロケーションデータを受信するようにさらに構成されている、請求項119から154のいずれか一項に記載の航空機。
  156. 前記コントローラは、前記ジオロケーションデータに基づいて前記航空機を以前の位置に戻すようにさらに構成されており、前記以前の位置において、前記PVアレイサブセクションは、前記FOVの中で最後に見ることができた、請求項155に記載の方法。
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