JP6914874B2 - 飛行経路生成装置及び飛行経路生成方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、圃場上空を飛行して情報を収集する、農業用自律型ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）の飛行経路を生成する装置及び方法に関する。

農業の分野では、ＵＡＶやドローンなどと呼ばれる無人航空機（以下、ＵＡＶと記載する。）が活用されている。通常、ＵＡＶは、現場において、操作者が目視で確認しながら遠隔操作により運行されるが、目的に応じて、圃場上空を適切に飛行させる必要がある。このため、後に記す特許文献１には、正確なエリアデータを作成して無人ヘリコプターの飛行ルートを設定できるようにする無人ヘリコプター用飛行計画装置に関する発明が開示されている。

特許文献１に開示された発明は、対象圃場の外周をＧＰＳ（Global Positioning System）機能を搭載した飛行計画装置を使用者が持って移動し、当該対象圃場の端点の位置及び高度を測位して、当該対象圃場についての正確なエリアデータを作成する。この正確なエリアデータに基づいた圃場のイメージ図をタッチパネルに表示し、タッチペンを用いて飛行ルートの指示入力を行い、目的とする飛行ルートを設定する。

この特許文献１に開示された発明により、無人ヘリコプターを自律飛行させる場合の制御に用いる飛行ルートや無線操縦飛行の目安となる飛行エリアや飛行ルートを、適切に設定できる。

特開２００２−２１１４９４号公報

多くの農家においては、自己が所有する圃場が１箇所にまとまってある場合は少なく、比較的に広いエリアに飛び飛びに複数の圃場を所有している場合が多い。また、多くの圃場を借りて大規模農業を営むいわゆる農業法人の場合にも、耕作対象は、複数の所有者から借りた飛び飛びに存在する複数の圃場となることがある。

このような場合に、上述した特許文献１に開示された発明を適用すると、分散して存在する圃場の１つ１つの外周に沿って飛行計画装置を持って使用者が移動することにより、その１つ１つの圃場について正確なエリアデータを作成する処理を行う必要がある。また、飛行ルート設定のための入力作業も必要になる。このため、圃場ごとに適した飛行ルートを設定するためには、多くの労力と時間を必要とする。

また、近年においては、作物の生育状況や圃場の状況を適切に把握し、適時に適切な対応を行うことにより、高品質の作物を安定して生育できるようにするいわゆる精密農業の実現に、ＵＡＶを活用したいとする要求も高くなってきている。すなわち、ＵＡＶを活用し、圃場の状況を適切に把握できるようにすることが求められている。

以上のことに鑑み、この発明は、圃場の状況を適切に把握できるようにする農業用自律型ＵＡＶの飛行経路を、適切かつ迅速に生成できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、この発明の飛行経路生成装置は、
１以上の圃場についての所在位置、形状、面積を特定することが可能な情報を含む圃場情報を記憶する圃場情報記憶手段と、
ＵＡＶ（Unmanned aerial vehicle）に搭載されたカメラ機能の性能と、撮影高度とに基づいて、当該ＵＡＶを用いて圃場を上空から撮影する場合の撮影範囲を特定する撮影範囲特定手段と、
使用者からの指示情報と、前記圃場情報記憶手段に記憶されている前記圃場情報とに基づいて、撮影対象となる１以上の対象圃場を特定する対象圃場特定手段と、
前記対象圃場特定手段で複数の対象圃場が特定された場合に、前記圃場情報記憶手段の前記圃場情報に基づいて、特定された前記複数の対象圃場を巡回する巡回飛行経路を生成する巡回飛行経路生成手段と、
前記巡回飛行経路生成手段により生成された前記巡回飛行経路と、前記圃場情報記憶手段の前記圃場情報に基づいて、前記複数の対象圃場ごとに、スタート位置とゴール位置とを特定する圃場別位置特定手段と、
前記複数の対象圃場ごとに、前記圃場情報記憶手段の前記圃場情報と、前記圃場別位置特定手段で特定された前記スタート位置及び前記ゴール位置と、前記撮影範囲特定手段で特定された前記撮影範囲とに基づいて、前記対象圃場上空においての前記ＵＡＶの対象圃場飛行経路を生成する対象圃場飛行経路生成手段と、
前記巡回飛行経路生成手段で生成された前記巡回飛行経路と、前記対象圃場飛行経路生成手段で生成された前記複数の対象圃場ごとの前記対象圃場飛行経路とに基づいて、全体の飛行経路を生成する全体飛行経路生成手段と
を備えることを特徴とする。

この発明によれば、使用者が大きな負荷を負うことなく、農業用自律型ＵＡＶの飛行経路を、適切かつ迅速に生成できる。

実施の形態のＵＡＶ飛行経路生成装置１の構成例と、その周辺環境を説明するための図である。 実施の形態の生成装置が行う処理の概要を説明するための図である。 ＵＡＶを飛行させて情報を収集する圃場について説明するための図である。 ＵＡＶを飛行させて情報を収集する圃場について説明するための図である。 ＵＡＶを飛行させて情報を収集する圃場について説明するための図である。 圃場ＤＢの格納データの例を説明するための図である。 ＵＡＶＤＢの格納データの例を説明するための図である。 ＵＡＶが備えるカメラ機能に応じて撮影範囲を特定する場合の例を説明するための図である。 ＵＡＶが備えるカメラ機能に応じて撮影範囲を特定する場合の例を説明するための図である。 ＵＡＶにより対象圃場の動画を撮影する場合の飛行経路の生成処理について説明するための図である。 ＵＡＶにより対象圃場の静止画を撮影する場合の飛行経路の生成処理について説明するための図である。 １の農業用エリアに存在する複数の対象圃場の全てについて情報収取を行う場合の飛行経路の生成処理について説明するための図である。 情報取得レベルと飛行高度等の関係について説明するための図である。 生成装置で行われるＵＡＶの飛行経路情報の生成処理について説明するためのフローチャートである。 管理装置で用いられる条件情報の入力画面を説明するための図である。

以下、図を参照しながら、この発明の装置、方法の一実施の形態について説明する。

［ＵＡＶ飛行経路生成装置１の構成例と周辺環境］
図１は、この実施の形態のＵＡＶ飛行経路生成装置（以下、単に生成装置と記載する。）１の構成例と、その周辺環境を説明するための図である。図１に示すように、生成装置１と、複数のＵＡＶ２（１）、２（２）、２（３）、…と、ＵＡＶ運用管理装置（以下、単に管理装置と記載する。）３とが、ＩｏＴ（Internet of Things）プラットホーム４を通じて接続され、相互に通信が可能になっている。すなわち、生成装置１、ＵＡＶ２（１）、２（２）、２（３）、…、管理装置３のそれぞれは、通信機能を備えたものである。

生成装置１は、管理装置３を通じて入力された使用者からの指示情報（条件情報）を、ＩｏＴプラットホーム４を通じて受け付け、当該指示情報に応じて、指示された圃場上空をＵＡＶが飛行する場合の飛行経路を示す情報（飛行経路情報）を生成する。そして、生成装置１は、生成した飛行経路情報を、ＩｏＴプラットホーム４を通じて、ＵＡＶ２（１）、２（２）、２（３）、…の内の当該圃場上空を飛行させる目的とするＵＡＶに提供する。

ＵＡＶ２（１）、２（２）、２（３）、…は、無人航空機であり、マルチコプター、固定翼機、小型ヘリコプターなどの種々のものが存在する。この実施の形態のＵＡＶ２（１）、２（２）、２（３）、…は、マルチコプターのうち、例えば、クワッドローター式のもの（クワッドコプター）である。なお、クワッドコプターにも種々のものがあるが、その基本的な機能は同様であるため、以下においては、特に区別して示す必要がある場合を除き、ＵＡＶ２（１）、２（２）、２（３）、…を総称して、ＵＡＶ２と記載する。

そして、ＵＡＶ２は、ＧＰＳ機能や、６軸センサ、方位センサ、高度センサなどの種々のセンサなどを備え、自律飛行が可能なものである。また、ＵＡＶ２は、カメラ機能や近距離無線通信機能を備え、上空から圃場を撮影したり、近距離無線通信機能を通じて情報を収集したりすることができるものである。当該飛行経路情報の提供を受けたＵＡＶ２は、当該飛行経路情報に基づいて、使用者が指示した圃場上空を自律飛行して、撮影を行うなどして情報収集を行う。

管理装置３は、使用者からの情報の入力を受け付けて、これを目的とする相手先に送信したり、相手先からの情報を受信して、これを表示出力したりする。この実施の形態の管理装置３は、ＵＡＶ２の使用者（運用者）によって用いられ、ＵＡＶ２に関する必要な情報や上空を飛行して情報収取を行う圃場を特定するための情報などを指示情報（条件情報）として受け付けて、生成装置１に提供する。管理装置３は、例えば、タブレットＰＣ（Personal Computer）やノート型ＰＣによって実現されるが、この実施の形態においては、タブレットＰＣである。

ＩｏＴプラットホーム４は、インターネット、携帯電話網、一般公衆電話網、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などを含み、これに接続された機器が、相互に通信を行うことができる環境を提供する。この実施の形態において、無線ＬＡＮとしては、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）規格のものが利用可能になっている。

図２は、この実施の形態の生成装置１が行う処理の概要を説明するための図である。この実施の形態の生成装置１は、上述したように、管理装置３を通じて提供される指示情報に基づいて、ＵＡＶ２の飛行経路情報を生成する。そして、図２（Ａ）に示すように、目的とする対象圃場ＨＪの隅々まで観察可能なように当該圃場の上空から当該圃場を隈なく撮影して必要な精度の画像データを取得できるようにするＵＡＶの飛行経路情報を生成する（第１の目的）。また、図２（Ｂ）に示すように、観察対象の圃場にデータセンサＳＳが設置されている場合には、近距離無線通信を通じて当該データセンサから検出結果を収集できるようにするＵＡＶ２の飛行経路情報を生成する（第２の目的）。

ここで、データセンサＳＳは、栽培作物や圃場環境に応じて、種々の情報を検出するセンサ機能と近距離無線通信機能とを備え、検出した情報を近距離無線通信によって送信できるものである。このように、近距離無線通信によって検出結果を送信するのは、大規模な圃場である場合や山間部の圃場である場合など、そもそもＩｏＴプラットホーム４に接続できない場合があるためである。また、ＩｏＴプラットホーム４に接続可能であっても、接続には比較的に大きな送信出力が必要になり、消費電力が大きくなるため、容量の大きなバッテリが必要になるなど、必要なだけのデータセンサＳＳを安価に設置することを阻害する場合があるためである。

なお、データセンサＳＳには、例えば、「温度、湿度、照度、降雨量、風向、風速」の検出センサ、「水位、水温」の検出センサ、「土壌温度、含水率、電気伝導率」の検出センサ、「葉面水分量」の検出センサ、「二酸化炭素濃度」の検出センサなどがある。

＜生成装置１の具体的な構成＞
生成装置１は、図１の上側のブロック図に示した構成を有する。通信Ｉ／Ｆ１０１は通信機能を実現する。制御部１０２は、図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリなどを備えたコンピュータ装置部であり、生成装置１の各部を制御する。記憶装置１０３は、例えばハードディスクなどの大容量記録媒体を備え、当該記録媒体へのデータの書き込み／読み出し／記憶保持／削除などを行う。

圃場ＤＢ１０４、ＵＡＢＤＢ１０５、リサーチデータＤＢ１０７のそれぞれは、蓄積・検索・更新などに便利なように有機的に整理された情報の集まりであり、例えばハードディスクなどの大容量記録媒体に作成されている。なお、圃場ＤＢ１０４等における文字「ＤＢ」は「database」の略称である。また、飛行経路情報ファイル１０６は、当該生成装置１で生成されたＵＡＶ２ごとの飛行経路情報を記憶保持するものであり、例えばハードディスクなどの大容量記録媒体に作成されている。これらデータベースやファイルについて説明する。

圃場ＤＢ１０４は、ＵＡＶ２を飛行させて情報を収集する圃場に関する情報を記憶保持する。図３〜図５は、ＵＡＶ２を飛行させて情報を収集する圃場の管理について説明するための図である。図３に示すように、各圃場は地番によって所在位置を特定できる。しかし、登記されていない圃場が存在する可能性があるし、また、いわゆる一筆の土地が、畔等で区切られた１枚の圃場であるとは限らない。一筆の土地が複数の圃場に分割されて耕作されている場合もあるためである。なお、この明細書において、１枚の圃場とは、畔等で区切られた個々の耕作単位となる圃場を意味する。

そこで、図３に示すように、道路や建物などの圃場以外の地物を一切含まず、１枚以上の圃場からなる農業用エリアにエリア番号を付して管理する。換言すれば、農業用エリアは、その外周部の内側が圃場のみであり、その外周部の外側は農業用の地物以外で構成されているエリアとなる。なお、この場合、圃場を区切る畔等は圃場の一部と見做す。図３に示した例の場合には、エリア番号が「０００１」〜「０００６」の６つの農業用エリアが存在し、各エリアの外周の外側には道路が設けられている場合を示している。

そして、各農業用エリア「０００１」〜「０００６」のそれぞれの外周の内側には、例えば、図３の農業用エリア「０００１」において点線で示したように、複数の圃場が存在する。すなわち、図３の農業用エリア「０００１」において点線で区切られた１つ１つが、畔等で区切られた圃場の１枚１枚になる。そして、１枚１枚の圃場にも、図３に示したように、圃場番号を付して管理する。これにより、農業用エリア「０００１」の圃場「０００１」というように、耕作単位となる１枚１枚の圃場を農業用エリア番号と圃場番号とにより特定できる。

しかし、圃場１枚１枚が特定可能なだけでは、まだ十分な管理はできない。例えば、図４に示すように、農業用エリア「０００１」、「０００２」に着目すると、農業用エリア「０００１」、「０００２」に含まれる圃場は、農家Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれかによって耕作されている。このように、１つの農業用エリア内にある複数の圃場が、１つの農家によって耕作されているという場合は少なく、１つの農業用エリア内にある複数の圃場は異なる農家により耕作されている場合も多い。もちろん、縦方向、あるいは、横方向に連続する圃場を１件の農家が耕作している場合もあるが、各農家が耕作する圃場が、農業用エリア「０００１」、「０００２」内に飛び飛びに存在している。

そして、図５は、農業用エリア「０００１」、「０００２」において、農家Ａが耕作している圃場だけに着目している。このように、農業用エリア「０００１」、「０００２」において、飛び飛びに存在する農家Ａの耕作する圃場のそれぞれの状態を人の目によって隈なく観察し、その状態を適切に把握することは難しい。そこで、この実施の形態では、各農業用エリアの各圃場の管理者が誰であるのかも把握し、管理者ごとの圃場の管理を可能にしている。また、圃場の中には、データセンサＳＳが設置されているものもあるので、圃場ごとにデータセンサＳＳの設置の有無と、設置されている場合にはそのデータセンサＳＳの設置位置も管理している。

図３〜図５を用いて説明したようにして、その１つ１つ（１枚１枚）が特定される圃場のそれぞれについての圃場に関する情報が、圃場ＤＢ１０４で管理される。図６は、圃場ＤＢ１０４の格納データの例を説明するための図である。図６に示すように、圃場に関する情報は、場所ごと、エリアごと、圃場ごとに管理される。場所は、地番によって特定される圃場が存在するおおよその所在範囲を示す情報であり、例えば、「○○県△△市×××町」といった態様で圃場の所在範囲を示す。エリアＩＤは、当該場所が示す所在範囲に位置し、１以上の圃場からなる農業用エリアを特定する情報である。エリアポリゴンは、エリアＩＤによって特定される農業用エリアの形状及び面積を特定可能にする位置情報の集合データである。

具体的に、平地に存在する農業用エリアのエリアポリゴンは、当該農業用エリアの形状及び面積を特定可能にする複数の緯度経度情報からなる２Ｄ（2-Dimensions）データである。また、傾斜地にある農業用エリアのエリアポリゴンは、当該農業用エリアの形状及び面積を特定可能にする複数の緯度経度情報と標高などの基準位置からの高さの集合からなる３Ｄ（3-Dimensions）データである。なお、傾斜地にある農業用エリアは、例えば、山の斜面に設けられた複数の圃場からなるエリアや１枚以上の棚田や段々畑からなる農業用エリアなどである。

そして、圃場ＩＤは、図３、図４に示したように、耕作単位である１枚１枚の圃場を特定するための情報である。圃場ポリゴンは、圃場ＩＤによって特定される圃場の形状及び面積を特定可能にする位置情報の集合データである。基本的には、エリアポリゴンの場合と同様に、平地に存在する圃場の圃場ポリゴンは、当該圃場の形状及び面積を特定可能にする複数の緯度経度情報からなる２Ｄ（2-Dimensions）データである。また、傾斜地にある圃場の圃場ポリゴンは、当該圃場の形状及び面積を特定することができる複数の緯度経度情報と標高などの基準位置からの高さの集合からなる３Ｄ（3-Dimensions）データである。

センサフラグは、当該圃場ＩＤによって特定される圃場にデータセンサＳＳが設置されているか否かを示す情報である。図６に示した例の場合には、圃場「０００１」、「０００３」、「０００４」にはデータセンサＳＳが設置されているが、圃場「０００２」にはデータセンサＳＳは設置されていないことが示されている。センサ位置は、データセンサＳＳが設置されている圃場の場合に、その設置位置を示す緯度経度情報である。上述したように、圃場「０００２」にはデータセンサＳＳは設置されていないので、該当なし（Ｎ／Ａ（not applicable））であることが示されている。

作付作物は、当該圃場ＩＤによって特定される圃場において栽培されている作物を示す情報である。この実施の形態においては、圃場「０００１」、「０００２」、「０００３」、「０００４」のそれぞれでは、水稲が栽培されていることが示されている。すなわち、圃場「０００１」、「０００２」、「０００３」、「０００４」のそれぞれは、水田であることが把握できる。

管理者は、当該圃場ＩＤによって特定される圃場を耕作して管理している管理者を示す情報であり、例えば、管理者の氏名、予め各管理者に割り当てられた管理者コードなどの情報である。なお、管理者は、１件の農家などの私人の場合もあれば、いわゆる農業法人の場合もある。この管理者を示す情報により、同じ管理者が耕作している圃場の全てについて、ＵＡＶ２により、順番に連続して情報収集することも可能となる。

代表点は、当該圃場ＩＤによって特定される圃場の代表点の位置を示す緯度経度情報である。当該代表点は、圃場の例えば中心位置や所定の端点が選ばれる。この代表点は、例えば同じ管理者が耕作している圃場を重複なく、しかも効率よく巡回する経路を作成する場合に用いられる。簡単には、同じ管理者が耕作している圃場の代表点を通るようにして巡回経路が作成される。このように、図６を用いて説明した格納データが、圃場ＤＢ１０４に格納されて管理されている。

ＵＡＶＤＢ１０５は、目的とする圃場上空を飛行して当該圃場についての情報を収取するＵＡＶ２に関する情報を記憶保持する。図７は、ＵＡＶＤＢ１０５の格納データの例を説明するための図である。機体ＩＤは、ＵＡＶ２を一意に特定する識別情報であり、ＩＰアドレスは、機体ＩＤにより特定されるＵＡＶ２との間でＩｏＴプラットホーム４を通じて通信を行う場合に、当該ＵＡＶ２を特定するＩｏＴプラットホーム上の識別情報である。機体種別は、機体ＩＤにより特定されるＵＡＶ２が、例えば、クワッドコプターなのか、固定翼機なのか、小型ヘリコプターなのかといった、機体の種別を示す情報である。

カメラ性能は、機体ＩＤにより特定されるＵＡＶ２が備えるカメラ機能の性能を示す情報であり、用いられているカメラ部のイメージセンサ（撮像素子）の形式、撮影時に通常使用する焦点距離、その他の情報からなる。このカメラ性能を示す情報は、当該ＵＡＶ２が飛行して圃場を撮影する場合の撮影範囲を特定する場合に用いられる。その他性能は、機体ＩＤにより特定されるＵＡＶ２の性能に関する種々の情報からなる。例えば、飛行時間、飛行速度などといった、ＵＡＶ２の性能に関する種々の情報が格納される。

このような情報が、例えば、管理装置３を通じて入力され、ＩｏＴプラットホーム４を介して生成装置１に送信される。生成装置１では、送信されてきたＵＡＶに関する情報を、通信Ｉ／Ｆ１０１を通じて受信し、これをＵＡＶ２ごとにＵＡＶＤＢ１０５に格納して管理する。

飛行経路情報ファイル１０６は、後述する飛行経路生成部１１５において、ＵＡＶ２ごとに生成される飛行経路情報を記憶保持する。この飛行経路情報ファイル１０６に記憶保持されている飛行経路情報が、通信Ｉ／Ｆ１０１及びＩｏＴプラットホーム４を通じて目的とするＵＡＶ２に提供される。

リサーチデータＤＢ１０７は、後述する飛行経路生成部１１５において生成された飛行経路情報に従って飛行したＵＡＶ２が収集したリサーチデータを記憶保持する。当該リサーチデータは、ＵＡＶ２からＩｏＴプラットホーム４を介して生成装置１に送信されてきたものである。生成装置１では、送信されてきたリサーチデータを、通信Ｉ／Ｆ１０１を通じて受信して、これをＵＡＶごとにリサーチデータＤＢ１０７に格納して管理する。

そして、条件設定部１１１、撮影範囲特定部１１２、対象圃場特定部１１３、センサ位置特定部１１４、飛行経路生成部１１５が、生成装置１において目的とするＵＡＶ２に対する飛行経路を生成するための種々の処理を行う処理部である。各部について説明する。まず、条件設定部１１１は、制御部１０２の制御の下、ＩｏＴプラットホーム４を通じて管理装置３からの情報収集の対象とする圃場を特定するための情報や用いるＵＡＶを特定する機体ＩＤなどの情報を受け付けて、各部に対して必要な情報を提供して設定する処理を行う。

具体的に、条件設定部１１１は、管理装置３から受け付けた指示情報（条件情報）の内、用いるＵＡＶの機体ＩＤを撮影範囲特定部１１２に設定し、撮影範囲を特定するように指示する。また、条件設定部１１１は、管理装置３から受け付けた情報の内、圃場を特定するための情報、すなわち、場所、農業用エリアＩＤ、圃場ＩＤあるいは圃場の管理者を示す情報を、対象圃場特定部１１３に設定し、ＵＡＶ２を飛行させる圃場を特定するように指示を出す。

撮影範囲特定部１１２は、条件設定部１１１により設定された使用するＵＡＶ２の機体ＩＤに基づいて、ＵＡＶＤＢ１０５を参照し、用いるＵＡＶ２のカメラ機能に基づいて、撮影範囲を特定する処理を行う。図８、図９は、用いるＵＡＶ２が備えるカメラ機能に応じて撮影範囲を特定する場合の例を説明するための図である。カメラで被写体を撮影する場合の撮影範囲については、図８の（Ａ）式、（Ｂ）式、（Ｃ）式により求められる。

すなわち、水平撮影範囲（ｍ）は、図８の（Ａ）式に示すように、被写体までの距離ＫＲ（ｍ）に対して、イメージセンサの水平サイズＨＳ（ｍｍ）を掛け算したものを、焦点距離ＦＬ（ｍｍ）で割り算すれば求められる。なお、（ｍ）、（ｍｍ）は、長さの単位である。同様に、垂直撮影範囲（ｍ）は、図８の（Ｂ）式に示すように、被写体までの距離ＫＲ（ｍ）に対して、イメージセンサの垂直サイズＶＳ（ｍｍ）を掛け算したものを、焦点距離ＦＬ（ｍｍ）で割り算すれば求められる。また、対角撮影範囲（ｍ）は、図８の（Ｃ）式に示すように、被写体までの距離ＫＲ（ｍ）に対して、イメージセンサの対角サイズＤＳ（ｍｍ）を掛け算したものを、焦点距離ＦＬ（ｍｍ）で割り算すれば求められる。

したがって、ＵＡＶ２が備えるカメラ機能のイメージセンサの形式が分かれば、そのイメージセンサの水平サイズ、垂直サイズ、対角サイズが分かり、撮影時の焦点距離と、被写体までの距離（撮影時の飛行高度）とが分かれば、撮影範囲は特定できる。そして、ここでは、焦点距離は、イメージセンサごとに予め特定されており、また、被写体までの距離（撮影高度）も目的とする解像度で画像を撮影するために予め決められているものとする。この例では、被写体までの距離（飛行高度）は５ｍであるものとする。

そして、用いるＵＡＶ２のカメラ機能において、図９に示すように、イメージセンサの形式が「ＡＰＳ−Ｃ」であるとする。「ＡＰＳ−Ｃ」のイメージセンサの水平サイズは２３．４ｍｍで、垂直サイズは１６．７ｍｍである。そして、目的とする解像度で圃場を撮影する場合に適した焦点距離が「２４（ｍｍ）」であるとする。この場合、図８の（Ａ）式により水平撮影範囲は「４．８７５（ｍ）」と算出でき、図８の（Ｂ）式により、垂直撮影範囲は「３．４７９（ｍ）」と算出できる。

このように、この例の場合、撮影範囲特定部１１２においては、使用されるＵＡＶ２のカメラ機能により撮影できる範囲（撮影範囲）Ｒｎｇは、図９において長方形で示した範囲となると特定される。そして、撮影範囲特定部１１２は、特定した撮影範囲Ｒｎｇを示す情報（水平撮影範囲（ｍ）×垂直撮影範囲（ｍ））を、例えば、記憶装置１０３の所定のエリアに記録する。これにより、記録された撮影範囲Ｒｎｇを示す情報は、必要に応じて読み出して利用でき、各圃場ごとの飛行経路を生成する際に用いられる。

対象圃場特定部１１３は、条件設定部１１１からの場所、農業用エリアＩＤ、圃場ＩＤあるいは圃場の管理者を示す情報に基づいて、必要に応じて圃場ＤＢ１０４を参照し、ＵＡＶ２を飛行させる対象圃場を特定する。この例においては、場所（地域）ごと、農業用エリアごとの、圃場ＩＤが対象圃場を示す情報となる。条件設定部１１１から、場所、農業用エリアＩＤ、圃場ＩＤが提供されている場合には、その情報がＵＡＶ２を飛行させる対象圃場を示す情報となる。そして、対象圃場特定部１１３は、特定した対象圃場を示す情報を、例えば、記憶装置１０３の所定のエリアに記録する。これにより、特定した対象圃場を示す情報は、必要に応じて読み出して利用でき、センサ位置特定部１１４や飛行経路生成部１１５により利用される。

センサ位置特定部１１４は、対象圃場特定部１１３で特定された対象圃場を示す情報に基づいて、圃場ＤＢ１０４を参照し、対象圃場にデータセンサＳＳが設置されているか否かを確認する。そして、センサ位置特定部１１４は、対象圃場にデータセンサＳＳが設置されている場合には、そのセンサの設置位置（センサ位置）を特定し、記憶装置１０３の所定のエリアに記録して利用可能にする。

飛行経路生成部１１５は、対象圃場特定部１１３において特定された１以上の対象圃場の情報収取に用いられるＵＡＶ２の飛行経路情報を生成する。具体的に、飛行経路生成部１１５は、１つの農業用エリアに複数の対象圃場が特定された場合には、その複数の対象圃場をもれなく巡回すると共に、用いられるＵＡＶ２のカメラ機能により、各対象圃場の全面を隈なく撮影するＵＡＶ２の飛行経路情報を生成する。また、データセンサＳＳが設置されている対象圃場については、当該データセンサＳＳと近距離通信により通信が可能な位置まで近づいて検出結果を収集する飛行経路情報も含めて生成する。

以下に、飛行経路生成部１１５の処理について具体的に説明する。まず、１つの対象圃場の上空を飛行する場合の飛行経路情報を生成する場合について説明する。なお、ＵＡＶ２のカメラ機能を用いて対象圃場を撮影する場合には、動画を撮影する場合と、静止画を撮影する場合とがある。以下においてはそのそれぞれの場合について説明する。

＜動画を撮影する場合の飛行経路の生成処理＞
図１０は、ＵＡＶ２により対象圃場の動画を撮影する場合の飛行経路の生成処理について説明するための図である。まず、飛行経路生成部１１５は、図１０（Ａ）に示すように、対象圃場特定部１１３において特定した対象圃場ＨＪについて、圃場ＤＢ１０４の圃場ポリゴンによってその形状及び面積を特定する。そして、飛行経路生成部１１５は、対象圃場について、ＵＡＶ２のスタート位置Ｓとゴール位置Ｇとを定める。この場合のスタート位置Ｓとゴール位置Ｇとは、使用者が例えば管理装置３を通じて入力して設定できる。また、各圃場ごとに、基本となるスタート位置Ｓとゴール位置Ｇとを予め設定しておき、これを圃場ＤＢ１０４において管理し、必要に応じて用いるようにしてもよい。

更に、飛行経路生成部１１５は、形状及び面積を特定した対象圃場ＨＪの全面を覆うように、撮影範囲特定部１１２で特定した撮影範囲Ｒｎｇを並べることにより、対象圃場の全面を隈なく撮影できるように撮影範囲Ｒｎｇの位置を定める。なお、特定された撮影範囲は、通常、図９を用いて説明したように、ｍｍ（ミリメートル）単位まで求められるが、例えば、５０ｃｍ（センチメートル）単位の範囲とし、隣接する撮影範囲同士が若干重なり合うようにしておくことが望ましい。例えば、図９に示した撮影範囲（４．８７５ｍ×３．４７９ｍ）の場合、用いる撮影範囲を例えば（４．５ｍ×３ｍ）とすることにより、余裕をもって撮影を行うことができる。

そして、図１０（Ａ）に示した例の場合には、図の横方向に７つの撮影範囲Ｒｎｇが並べられ、図の縦方向に３つの撮影範囲Ｒｎｇが並べられることにより、７×３＝２１個の撮影範囲Ｒｎｇによって対象圃場ＨＪの全面を隈なく覆うことができると確認できる。そして、飛行経路生成部１１５は、スタート位置Ｓから当該スタート位置Ｓを含む撮影範囲の中心位置Ｐ１までを飛行経路ＲＴ１として設定する。更に、飛行経路生成部１１５は、並べた各撮影範囲Ｒｎｇの中心を一筆書きで通るように飛行経路を設定する。

したがって、図１０（Ａ）に示した例の場合、上段の左右両端の撮影範囲の中心位置Ｐ１と中心位置Ｐ２とを結ぶ経路を飛行経路ＲＴ２として設定し、上段と中段の右端の撮影範囲の中心位置Ｐ２と中心位置Ｐ３とを結ぶ経路を飛行経路ＲＴ３として設定する。また、中段の左右両端の撮影範囲の中心位置Ｐ３と中心位置Ｐ４とを結ぶ経路を飛行経路ＲＴ４として設定し、中段と下段の左端側の撮影範囲の中心位置Ｐ４と中心位置Ｐ５とを結ぶ経路を飛行経路ＲＴ５として設定する。また、下段の左右両端の撮影範囲の中心位置Ｐ５と中心位置Ｐ６とを結ぶ経路を飛行経路ＲＴ６として設定する。

更に、飛行経路生成部１１５は、下段の右端側の撮影範囲の中心位置Ｐ６とデータセンサＳＳのセンサ位置ＳＰとを結ぶ経路を飛行経路ＲＴ７として設定し、センサ位置ＳＰとゴール位置Ｇとを結ぶ経路を飛行経路ＲＴ８として設定する。そして、飛行経路生成部１１５は、設定した各飛行経路について、方向と距離と高さとからなる飛行経路を示す情報を生成する。なお、スタート位置Ｓとゴール位置Ｇとは、位置であるので緯度経度により特定する。

そして、飛行経路生成部１１５は、図１０（Ａ）を用いて説明したように設定されたスタート位置Ｓ及びゴール位置Ｇ、各飛行経路Ｒ１〜Ｒ８に基づいて、図１０（Ｂ）に示す飛行経路情報を生成し、これを飛行経路情報ファイル１０６に格納する。図１０（Ｂ）に示すように、飛行経路情報は、ヘッダ情報として、ファイル名、機体ＩＤ、ＩＰアドレスを備える。ファイル名により当該一連の飛行経路情報が格納されたファイルが特定できる。また、機体ＩＤによって管理装置３を通じて指示されたＵＡＶ２（情報収集に用いるＵＡＶ２）を特定できる。ＩＰアドレスによってＩｏＴプラットホーム４上の当該ＵＡＶ２を特定し、通信を行うことができる。

そして、「Ｎｏ．」、「区分」、「移動指示」、「動作指示」からなる１つ１つの飛行経路を示す情報（データ）が複数集まって、飛行経路情報が生成される。「Ｎｏ．」はシーケンス番号である。「区分」は、飛行経路情報を構成する個々のデータの種別を示すものであり、図１０（Ｂ）に示すように、「スタート位置」なら「０」、「飛行経路」なら「１」、「ゴール位置」なら「９」などのように決められている。「移動指示」は、飛行経路の実体であり、飛行の方向、距離、高さ（高度）からなる情報である。「動作指示」は、ＵＡＶ２が行うべき動作（処理）を指示するものであり、図１０（Ｂ）に示すように、「動画撮影開始」、「動画撮影終了」、「センサデータ収集」などを指示することができる。なお、図１０（Ｂ）の「動作指示」欄に記載した（Ｓ）はスタート位置を、（Ｐ１）、（Ｐ２）、…、（Ｐ６）の記載は、各撮影範囲の中心位置を、（ＳＰ）の記載はセンサ位置を、（Ｇ）の記載はゴール位置を示している。

したがって、図１０（Ｂ）に示した飛行経路情報は、図１０（Ａ）を用いて説明したように、飛行高度５ｍで、スタート位置Ｓから各撮像範囲の中心位置Ｐ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ５→Ｐ６→Ｐ７→Ｐ８を辿って、ゴール位置Ｇに到達する飛行経路情報になっている。そして、中心位置Ｐ１では動画撮影を開始し、撮影範囲の中心位置Ｐ６では動画撮影を終了し、センサ位置ＳＰではデータセンサＳＳから検出結果を収集（受信）する処理を行うように指示するものとなっている。このようにして、対象圃場ＨＪについて、隈なく動画を撮影し、かつ、データセンサＳＳから検出結果を取集するように、ＵＡＶ２の飛行経路を指示する飛行経路情報を生成できる。

なお、ＵＡＶ２の飛行速度は、高精度の動画を撮影することができる適切な速度となるように予め決められている。もちろん、ＵＡＶ２の使用者が、飛行速度を設定することもできる。

＜静止画を撮影する場合の飛行経路の生成処理＞
図１１は、ＵＡＶ２により対象圃場の静止画を撮影する場合の飛行経路の生成処理について説明するための図である。図１０（Ａ）を用いて説明した動画を撮影する場合の飛行経路の生成処理の場合と同様に、対象圃場の形状及び面積の特定し、当該対象圃場におけるスタート位置及びゴール位置の特定処理を行う。更に、図１０（Ａ）を用いて説明した動画を撮影する場合の飛行経路の生成処理の場合と同様に、飛行経路生成部１１５は、形状及び面積を特定した対象圃場ＨＪの全面を覆うように、撮影範囲特定部１１２で特定した撮影範囲Ｒｎｇを並べることにより、対象圃場の全面を隈なく撮影できるように撮影範囲Ｒｎｇの位置を定める。

これにより、図１１（Ａ）に示すように、図の横方向に７つの撮影範囲が並べられ、図の縦方向に３つの撮影範囲が並べられることにより、７×３＝２１個の撮影範囲によって対象圃場ＨＪの全面を隈なく覆うことができると確認できる。そして、飛行経路生成部１１５は、２１個の撮影範囲のそれぞれの中心位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…、Ｓ１９、Ｓ２０、Ｓ２１を、静止画を撮影する撮影位置として特定する。そして、動画を撮影する場合と同様に、飛行経路生成部１１５は、並べた各撮影範囲Ｒｎｇの中心を一筆書きで通るように飛行経路を設定する。

したがって、図１１（Ａ）に示した例の場合には、スタート位置Ｓと上段の左から１番目の撮影範囲の中心位置Ｓ１までを結ぶ経路を飛行経路Ｒａとして設定する。また、上段の左端から１番目の撮影範囲の中心位置Ｓ１と同２番目の撮影範囲の中心位置Ｓ２とを結ぶ経路を飛行経路Ｒｂとして設定し、同２番目の撮影範囲の中心位置Ｓ２と同３番目の撮影範囲の中心位置Ｓ３とを結ぶ経路を飛行経路Ｒｃとして設定する。同様にし、並べた各撮影範囲Ｒｎｇの中心を一筆書きで通るようにした場合の隣り合う撮影範囲の中心位置を順番に接続する経路が、飛行経路となる。そして、各撮影範囲の中心位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…、Ｓ１９、Ｓ２０、Ｓ２１が、静止画を撮影する撮影位置となる。

そして、図１１（Ａ）に示す例の場合にも、飛行経路生成部１１５は、下段の右端側の撮影範囲の中心位置Ｓ２１とデータセンサＳＳのセンサ位置ＳＰとを結ぶ経路を飛行経路Ｒｖとし、センサ位置ＳＰとゴール位置Ｇとを結ぶ経路を飛行経路Ｒｗとして設定する。そして、飛行経路生成部１１５は、設定した各飛行経路について、方向と距離と高さと飛行経路を示す情報を生成する。なお、スタート位置とゴール位置とは、位置であるので緯度経度により特定する。

そして、飛行経路生成部１１５は、図１１（Ａ）を用いて説明したように設定されたスタート位置Ｓ及びゴール位置Ｇ、各飛行経路Ｒａ〜Ｒｖに基づいて、図１１（Ｂ）に示す飛行経路情報を生成し、これを飛行経路情報ファイル１０６に格納する。図１１（Ｂ）に示すように、ヘッダ情報として、ファイル名、機体ＩＤ、ＩＰアドレスを備える点は、図１０（Ｂ）を用いて説明した飛行経路情報の場合と同様である。また、「Ｎｏ．」、「区分」、「移動指示」、「動作指示」からなる１つ１つの飛行経路を示すデータが複数集まって、一連の飛行経路情報が生成される点も、図１０（Ｂ）を用いて説明した飛行経路情報の場合と同様である。

また、「Ｎｏ．」、「区分」、「移動指示」、「動作指示」の各情報が意味する内容も、図１０（Ｂ）を用いて説明した飛行経路情報の場合と同様である。ただし、図１１（Ｂ）に示す飛行経路情報の場合には、「動作指示」において、各撮影範囲の中心位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…において、静止画を撮影するように指示が出される。なお、図１１（Ｂ）の「動作指示」欄に記載した（Ｓ）はスタート位置を、（Ｓ１）、（Ｓ２）、…、（Ｓ２１）の記載は、撮影範囲の中心位置を、（ＳＰ）の記載はセンサ位置を、（Ｇ）の記載はゴール位置を示している。

したがって、図１１（Ｂ）に示した飛行経路情報は、図１１（Ａ）を用いて説明したように、所定の高度で、スタート位置Ｓから撮像範囲の中心位置Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→…→Ｓ２１→ＳＰを辿って、ゴール位置Ｇに到達する飛行経路情報になっている。そして、各中心位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３，…、Ｐ２１のそれぞれでは静止画像を撮影し、センサ位置ＳＰではデータセンサＳＳから検出結果を収集（受信）する処理を行うように指示するものとなっている。このようにして、対象圃場ＨＪについて、隈なく静止画を撮影し、かつ、データセンサＳＳから検出結果を取集するように、ＵＡＶ２の飛行経路を指示する飛行経路情報を生成できる。

なお、ＵＡＶ２の飛行速度は、各撮影範囲の中心の５ｍ上空から圃場の静止画を撮影した場合に、高精度の静止画を撮影することができる適切な速度となるように予め決められている。このため、各撮影範囲の中心の５ｍ上空において、一度静止して圃場の静止画を撮影し、次の撮影範囲に向かうというようにすることもできる。この場合には、飛行経路情報の動作指示の欄に、静止画撮影の際に静止することを指示する情報を入れるようにすればよい。これら飛行速度や撮影時の静止指示などは、ＵＡＶ２の使用者が設定することもできる。

このように、対象圃場ＨＪごとに、動画を撮影するのか、静止画を撮影するのかに応じて、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）に示した態様で、飛行経路情報（ルートパス情報）を生成して、飛行経路情報ファイル１０６に記録し、ＵＡＶ２に提供する準備を整えられる。

なお、ＵＡＶ２の飛行を開始させる位置（飛ばし初めの位置）は、対象圃場の圃場ポリゴンとスタート位置Ｓとに基づいて演算により求められる。例えば、スタート位置Ｓを飛ばし初めの位置とすることも可能である。しかし、対象圃場の圃場ポリゴンとスタート位置Ｓに基づき、飛ばし初めの位置を当該スタート位置Ｓから当該対象圃場から離れるように５ｍ北側の位置というように、安全に飛行を開始させることができる位置（場所）として特定することができる。

また、上述もしたように撮影範囲（撮影可能範囲）は、ＵＡＶ２のカメラ機能のスペックと飛行高度から演算により求められる。また、撮影開始位置や撮影終了位置は、圃場ポリゴンと撮影範囲とから演算により求められる。また、各飛行経路（ルートパス）は、上述もしたように、圃場ポリゴンと撮影範囲及び撮影範囲の中心位置とに基づいて設定できる。また、静止画を撮影する場合の撮影位置（撮影ポイント）は、圃場ポリゴンと撮影範囲及び撮影範囲の中心位置とに基づいて設定できる。そして、隣り合う撮影位置を繋ぐようにすると飛行経路（ルートパス）が設定できる。

なお、データセンサ（センサユニット）ＳＳへの飛行経路は、圃場の撮影と、データセンサからの検出結果の取得との順序により異なる。図１０、図１１を説明した例の場合には、まず圃場の撮影を行って、撮影が終了したらデータセンサからの検出結果の取得を行うようにした。この場合、撮影の終了位置と、センサ位置ＳＰと、データセンサとの通信が可能な距離に基づいて、データセンサＳＳへの飛行経路を特定できる。また、データセンサからの検出結果を先に取得する場合には、スタート位置Ｓと、センサ位置ＳＰと、データセンサとの通信が可能な距離に基づいて、データセンサＳＳへの飛行経路を特定できる。

＜１つの農業用エリアに複数の対象圃場がある場合の飛行経路＞
情報収取の対象が、１つの圃場だけである場合には、図１０、図１１を用いて説明したように、対象圃場だけについて飛行経路を生成すればよい。しかし、図５を用いて説明したように、農業用エリア「０００１」にある、農家Ａが管理する１３枚の圃場の全てを対象圃場として、一括的に情報収取を行いたい場合もある。このような場合には、１つの農業用エリア内の複数の対象圃場を巡回する飛行経路と、対象圃場ごとの飛行経路とを結合して、一連の飛行経路を生成する。

図１２は、図５に示した場合と同様に、農業用エリア「０００１」の農家Ａが管理する１３枚の圃場を対象圃場とし、この１３枚の対象圃場の全てについて情報収取を行う場合の飛行経路の生成処理について説明するための図である。図１２に示すように、農業用エリア「０００１」には、４８枚の圃場（水田）が存在し、その内の網掛けをして示した１３枚の圃場が農家Ａの管理する圃場であるとする。

まず、飛行経路生成部１１５は、圃場ＤＢ１０４を参照し、農業用エリア「０００１」の農家Ａが管理する１３枚の対象圃場の代表点を特定する。そして、図１２において直線矢印で示したように、例えば、農業用エリア「０００１」の最上段左端の圃場をスタート圃場Ａとし、最上段右端の圃場をゴール圃場Ｂとして、各対象圃場の代表点の全て一筆書きで通るようにする飛行経路を特定する。これにより、農業用エリア「０００１」上空についての大まかな飛行経路が特定でき、かつ、各対象圃場ごとにスタート位置Ｓ、ゴール位置Ｇを特定できる。

この場合、各対象圃場において、大まかな飛行経路を示す実線矢印が入ってくる方向にスタート位置Ｓを設定し、実線矢印が出ていく方向にゴール位置Ｇを設定する。また、スタート圃場Ａのスタート位置Ｓは、使用者によって設定したり、大まかな飛行経路から特定される当該スタート圃場Ａのゴール位置Ｇから逆算して設定したりできる。また、ゴール圃場Ｂのゴール位置Ｇは、使用者によって設定したり、大まかな飛行経路から特定されるゴール圃場Ｂのスタート位置Ｓから設定したりできる。

そして、各対象圃場について、定められたスタート位置Ｓとゴール位置Ｇとを考慮し、図１０を用いて説明した方法により、又は、図１１を用いて説明した方法により各対象圃場ごとに飛行経路を生成する。これにより、農業用エリア「０００１」において、農家Ａが管理する１３枚の圃場の全ての上空を飛行し、１３枚の圃場の全てについて情報収集をすることができる。ここで情報収集は、動画又は静止画の撮影と、設置されたデータセンサから検出結果の収集である。

そして、この例の場合、ＵＡＶ２は、図１２に示すように、トラックＴＫによりまず農業用エリア「０００１」の最上段左端の圃場（スタート圃場Ａ）に運んで飛行を開始させる。そして、トラックＴＫは、農業用エリア「０００１」の最上段右端の圃場（ゴール圃場Ｂ）近傍に移動させ、生成された飛行経路情報に従って飛行し、情報収集を終了したＵＡＶ２を回収することになる。この後、次の対象農業用エリア「０００２」に移動して、ＵＡＶ２による情報収集を行える。このように、農業用エリアごとであって圃場ごとにＵＡＶ２による情報収集を行うことができるので、農業用以外の地物に対して、ＵＡＶ２が影響を及ぼすこともない。

なお、ここでは、飛行経路生成部１１５が自動的に各対象圃場を巡回する巡回経路（大まかな飛行経路）を生成するものとして説明したが、これに限るものではない。目的とする複数の対象圃場を巡回する順番を、例えば、管理装置３を通じて使用者入力し、生成装置１に指示を提供することもできる。すなわち、巡回経路を使用者の指示に応じて形成することもできる。

［情報取得レベルと飛行高度等］
上述した実施の形態では、ＵＡＶ２の飛行高度は５ｍであるものとし、また、ＵＡＶ２に搭載されたカメラ機能のイメージセンサに応じて、焦点距離も決まっているものとして説明した。しかし、これに限るものではない。実際には、情報取得レベルとイメージセンサとに応じて、飛行高度や焦点距離が定められる。図１３は、情報取得レベルと飛行高度等の関係について説明するための図である。

ＵＡＶ２のカメラ機能を用いて対象圃場を撮影する場合、撮影の目的によりＵＡＶ２の飛行高度は異なり、焦点距離も変わってくる。例えば、対象圃場が水田である場合、水稲に病気が発生していないか、害虫が生息していないかを観察したい場合には、水稲の葉の表面の状態や稲穂の状態が明瞭に分かるように、高精度な画像を撮影する必要がある。これに対して、水稲の大まかな生育状態が観察できるだけでよいのであれば、病害虫観察に場合に比べ、高精度な画像の撮影は必要ない。また、圃場で栽培されている作物によっても、情報取得レベルは異なってくる。例えば、水稲を観察する場合と、果樹を観察する場合とでは、作物全体や収穫物の大きさが異なるため、情報取得レベルは異なる。このように、情報取得レベルは、画像情報から目的とする情報を適切に得ることができる必要とされるレベルとなる。

このため、撮影する画像の情報取得レベル、すなわち、撮影する画像の精細度のレベルに応じて、飛行高度や焦点距離を事前に決めておくようにする。図１３（Ａ）は、情報取得レベルと、撮影時の飛行高度の関係について説明するための図である。例えば、病害虫についての観察を行うために高精度の画像の撮影が必要な場合をレベル１とし、大まかな生育状態の観察のためにある程度大まかな精度の画像の撮影でよい場合をレベル２とする。図１３（Ａ）においては、レベル１の画像の撮影が必要な場合には、撮影時の飛行高度は５ｍであり、レベル２の画像の撮影でよい場合には、撮影時の飛行高度は１０ｍであると予め特定できる。なお、レベル１の画像の撮影時の飛行高度は５ｍであり、レベル２の画像の撮影時の飛行高度は１０ｍであるといった事前の設定は、例えば、実際にＵＡＶ２を用いてテスト撮影を行うことによって適切に設定できる。

これにより、図１３（Ｂ）に示すように、例えば、実際にＵＡＶ２を用いて撮影した画像に基づいて、ＵＡＶ２に搭載されたカメラ機能のイメージセンサの形式と、情報取得レベルとに応じて、撮影の飛行高度と焦点距離を決めてテーブルを作成できる。当該テーブルは、記憶装置１０３の所定のエリアに記録しておき、必要に応じて読み出し利用することができる。

そして、図１３（Ｂ）の例の場合には、病害虫観察を行うレベル１の場合、ＵＡＶ２に搭載されたイメージセンサが「ＡＰＳ−Ｃ」であれば、飛行高度は５ｍ、焦点距離は２４ｍｍとされる。同様に、ＵＡＶ２に搭載されたイメージセンサが「フォーサーズ」であれば、飛行高度は５ｍ、焦点距離は２０ｍｍとされる。また、生育観察を行うレベル２の場合、ＵＡＶ２に搭載されたイメージセンサが「ＡＰＳ−Ｃ」であれば、飛行高度は１０ｍ、焦点距離は３０ｍｍとされる。同様に、ＵＡＶ２に搭載されたイメージセンサが「フォーサーズ」であれば、飛行高度は１０ｍ、焦点距離は２５ｍｍとされる。

このように、情報取得レベルとイメージセンサとに応じて、飛行高度や焦点距離とを定めておき、これをテーブル化して記憶装置１０３に登録しておく。これにより、必要とされる情報取得レベルと使用するＵＡＶ２に応じて、撮影時の飛行高度とカメラ機能の焦点距離とを適切に定められる。

［生成装置１の処理のまとめ］
図１４は、生成装置１で行われるＵＡＶ２の飛行経路情報の生成処理について説明するためのフローチャートである。図１４のフローチャートに示す処理は、管理装置３からＩｏＴプラットホーム４を通じてアクセスがあった場合に、生成装置１の制御部１０２により実行される処理である。

まず、制御部１０２は、管理装置３を通じて使用者から必要情報の提供を受けるために、入力画面などを提供して、管理装置３から条件情報（指示情報）を受け付ける処理を行う（ステップＳ１０１）。図１５は、管理装置で用いられる条件情報の入力画面を説明するための図である。この実施の形態において、当該入力画面は、例えば、生成装置１から管理装置３に提供される。ステップＳ１０１において、制御部１０２は、図１５（Ａ）に示す条件情報の第１の入力画面を提供し、管理装置３を通じて場所および農業用エリアの指示入力を受け付ける。次に、制御部１０２は、図１５（Ｂ）に示す条件情報の第２の入力画面を提供し、管理装置３を通じて圃場ＩＤ、管理者、高度設定、機体ＩＤ、画像種別を受け付ける。

なお、農業用エリアＩＤは、場所の入力欄に地番に応じた情報を入力することにより、第１の入力画面の下側に表示される農業用エリアに関する地図を通じて入力することもできる。同様に、圃場ＩＤは、入力された農業用エリアＩＤに応じて、第２の入力画面の下側に表示される圃場に関する地図を通じて入力することもできる。これらの場合の地図は、圃場ＤＢ１０４の圃場に関する情報や必要に応じて、図１には図示しなかったが、生成装置１が備える地図ＤＢやＩｏＴプラットホーム４に接続された地図ＤＢの地図データを用いて形成される。

また、圃場ＩＤは、管理者を入力することにより、指示された農業用エリアにおいて、当該管理者が管理している複数の圃場を一括して指示することもできる。高度設定は、例えば、病害虫観察（レベル１）か、生育観察（レベル２）かの選択入力に応じて設定でき、機体ＩＤは、飛行させるＵＡＶ２に割り当てられているものが入力される。また、画像種別は、動画を撮影するのか、静止画を撮影するのかを示す情報である。

そして、制御部１０２は、対象圃場特定部１１３を制御して、管理装置３からの条件情報に基づいて、ＵＡＶ２の飛行対象となる圃場を特定する（ステップＳ１０２）。すなわち、どの場所の、どの農業用エリアの、どの圃場が対象圃場となるのかを特定する。また、ステップＳ１０２においては、特定された対象圃場にデータセンサＳＳが設置されている場合には、そのセンサ位置ＳＰも特定される。

この後、制御部１０２は、撮影範囲特定部１１２を制御して、用いるＵＡＶ２により対象圃場を撮影する場合の撮影範囲を算出して特定する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３において、撮影範囲特定部１１２は、入力された高度設定と機体ＩＤとに基づいて、用いられるＵＡＶ２に搭載されたイメージセンサと、飛行高度と、焦点距離とに基づいて、図８、図９を用いて説明した計算により撮影範囲を特定する。

そして、制御部１０２は、ステップＳ１０２において特定した対象圃場は、１つか否かを判別する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の判別処理において、対象圃場は１つであると判別したとする。この場合、制御部１０２の制御の下、飛行経路生成部１１５が当該１つの対象圃場の上空をＵＡＶ２が飛行する場合の飛行経路情報を生成し、飛行経路情報ファイル１０６に格納する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５では、ステップＳ１０２で特定した対象圃場の形状と面積と、ステップＳ１０３で特定した撮影範囲と、動画と静止画のいずれを撮影するのかを考慮して、飛行経路情報を生成する。また、データセンサＳＳが設置されている場合にはそのセンサ位置ＳＰも考慮して、データ収集を行うように飛行経路情報を生成する。すなわち、このステップＳ１０５の処理は、図１０又は図１１を用いて説明した処理である。

また、ステップＳ１０４の判別処理において、対象圃場は１つではないと判別したときには、制御部１０２の制御の下、飛行経路生成部１１５が、以下のステップＳ１０６〜ステップＳ１０９の処理を行う。まず、飛行経路生成部１１５は、圃場ＤＢ１０４を参照し、特定された複数の対象圃場の各代表点を取得し、図１２を用いて説明したように、各対象圃場を巡回する飛行経路（大まかな飛行経路）を生成する（ステップＳ１０６）。

次に、飛行経路生成部１１５は、複数の対象圃場のそれぞれのスタート位置とゴール位置とを特定する（ステップＳ１０７）。この後、飛行経路生成部１１５は、各対象圃場上空の飛行経路情報を生成する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で特定したスタート位置とゴール位置と、ステップＳ１０２で特定した各対象圃場の形状と面積と、ステップＳ１０３で特定した撮影範囲と、動画と静止画のいずれを撮影するのかを考慮して、飛行経路情報を生成する。また、データセンサＳＳが設置されている場合にはそのセンサ位置ＳＰも考慮して、データ収集を行うように飛行経路情報を生成する。すなわち、このステップＳ１０８の処理は、複数の対象圃場のそれぞれについて、図１０又は図１１を用いて説明した処理を行うものである。

そして、飛行経路生成部１１５は、１つの農業用エリアの複数の対象圃場の全体を隈なく撮影することが可能な飛行経路情報を生成し、飛行経路情報ファイルに格納する（ステップＳ１０９）。具体的に、ステップＳ１０９では、ステップＳ１０６で特定した各対象圃場を巡回する巡回経路（巡回飛行経路）と、ステップＳ１０８で形成した各対象圃場の上空を飛行するための飛行経路とから、一連の飛行経路情報を生成することになる。

そして、ステップＳ１０５の処理と、ステップＳ１０９の処理の後においては、制御部１０２は、飛行対象のＵＡＶ２に対して、飛行経路情報ファイル１０６に格納した飛行経路情報を提供し（ステップＳ１１０）、この図１４に示す処理を終了する。このようにして、ＵＡＶ２を使用して目的とする圃場から情報を収集しようとする使用者は、用いるＵＡＶ２を適切に飛行させるための飛行経路情報を、所定の条件情報を入力するだけで、簡単かつ迅速に生成して、ＵＡＶ２にセットできる。

［ＵＡＶ２の動作］
ＵＡＶ２は、上述もしたように、ＧＰＳ機能や、６軸センサ、方位センサ、高度センサなどの種々のセンサなどを備え、自律飛行が可能なものである。また、ＵＳＶ２は、カメラ機能や近距離無線通信機能を備えたものである。また、撮影画像やデータセンサの検出出力を記憶保持する比較的に記憶容量の大きなメモリも備える。このため、生成装置１からＩｏＴプラットホーム４を通じて飛行経路情報の提供を受けたＵＡＶ２は、当該飛行経路情報に基づいて、使用者が指示した圃場の上空を自律飛行する。そして、圃場を撮影して圃場の画像情報を得ると共に、圃場に設置されているデータセンサＳＳから検出結果を収集して、自機のメモリに蓄積する。

ＵＡＶ２が撮影した圃場の画像情報や収集したデータセンサＳＳからの検出結果は、ＩｏＴプラットホーム４を通じて生成装置１に送信され、リサーチデータＤＢ１０７に格納される。データリサーチＤＢ１０７に格納されたデータは、例えば、農家等の圃場の管理者が、管理装置３やパーソナルコンピュータなどの通信装置を用いて、ＩｏＴプラットホーム４を通じて生成装置１にアクセスし、参照したり、ダウンロードして保存したりできる。

［圃場が棚田や段々畑と、傾斜である場合］
＜圃場が棚田や段々畑である場合＞
圃場が棚田や段々畑である場合、各圃場内での標高はほぼ均一である。このため、各圃場内における飛行高度は、当該圃場の地面、水面から例えば５ｍとなるようにすればよい。但し、圃場間を移動する場合には、現在飛行中の圃場から高い圃場に移動する場合には、現在の圃場から次の圃場に移動する飛行経路（ルートパス）において、上昇する飛行経路を形成する。逆に、現在飛行中の圃場から低い圃場に移動する場合には、現在の圃場から次の圃場に移動する飛行経路（ルートパス）において、下降する飛行経路を形成する。

このため、圃場が棚田や段々畑である場合には、各圃場の標高などの基準位置からの高さ情報をも圃場ＤＢ１０４に格納しておくことにより、上昇や下降の程度、どの位の距離で、どの位上昇したり、下降したりすればよいかが特定できる。

＜圃場が傾斜である場合＞
圃場が、例えば山の斜面に設けられた傾斜地である場合には、圃場内で標高などの基準位置からの高さが異なることになる。このため、傾斜地である圃場内を例えば数メートル四方に分割することにより、メッシュ構造とし、メッシュごとの標高などの基準位置からの高さ情報を把握して、圃場ＤＢ１０４に格納しておく。そして、飛行経路を生成した場合に、各メッシュの標高などの高さ情報に応じて、飛行高度を調整するようにすればよい。

［実施の形態の効果］
上述した実施の形態の生成装置１は、ＵＡＶ２を使用する使用者からの指示と、圃場ＤＢ１０４に格納された圃場に関するデータと、使用するＵＡＶ２のカメラ性能とに基づいて、圃場から適切に情報を収集するための飛行経路情報を適切かつ迅速に生成できる。これにより、管理すべき圃場の１枚１枚について、その細部まで観察可能な画像情報を得ることができる。従って、病害虫に対する迅速な対応、生育状態のより適切な把握が可能となり、しかも従来よりも短い時間でそれらの情報を把握することができる。

また、圃場に設置されたデータセンサＳＳの検出結果についても、ＵＡＶ２が収集できるので、データセンサＳＳは、直接にＩｏＴプラットホーム４に接続可能なような高出力の通信機能を備える必要がない。従って、データセンサＳＳは、近距離無線通信機能を備えた安価なものとすることができ、必要な箇所に漏れなく設置することが可能になる。これにより、従来よりも多くのデータセンサＳＳを圃場に設置することができるので、きめ細かな管理が可能になる。

［変形例］
なお、上述した実施の形態においては、飛行高度は、情報取得レベルに応じて、例えば、５ｍ、１０ｍのように決まるものとして説明したが、これに限るものではない。上述もしたように、圃場ＤＢ１０４には、栽培されている作付作物を示す情報も管理されているので、作物に応じて飛行高度を調整することもできる。例えば、水稲などの１年草の場合には、飛行高度の調整は必要ないが、ミカンやリンゴといった樹木（果樹）の場合には、設定された飛行高度に樹木分の高さ、例えば、２ｍを加算するといった飛行高度の補正処理を行うようにする。

また、ＵＡＶ２のカメラ機能を用いて、圃場を上空から撮影するため、撮影画像に歪が発生する場合がある。このため、例えばオルソ（ortho）などの歪修正技術を用いて、撮影画像について補正を行うようにしてもよい。

また、圃場ＤＢ１０４には、圃場ごとに管理者を示す情報も格納されている。このため、飛行経路情報に管理者を付加すると共に、飛行実施日時を示す情報についても付加する。これにより、生成装置１から飛行経路情報の提供を受けるＵＡＶ２の飛行計画を、生成装置１で管理することができる。このため、生成装置１は、同一農業エリアにおいて、複数のＵＡＶ２が飛行することがないように、飛行経路情報を生成できる。すなわち、飛行計画を生成装置１で管理できる。

また、データセンサＳＳが備える近距離通信機能は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格のものを用いることができる。もちろん、その他の規格のものであってもよい。

また、上述したように、１つの農業用エリアに管理者の異なる複数の圃場が存在する場合であって、同じ管理者の管理する圃場を巡回する場合には、一度に全ての圃場を巡回する必要はない。すなわち、１つの農業エリアを更にいくつかの分割エリアに分けて、その分割エリアについて飛行経路情報を生成するようにしてもよい。分け方としては、Ｋ−Ｍｅａｎｓ法などを用いることができる。

また、ＵＡＶ２の飛行が可能な時間が長い場合、また、将来的に長くなった場合には、複数の農業用エリアに渡って、飛行経路情報を生成することも可能である。

また、上述した実施の形態では、ＵＡＶ２が収集した画像情報やデータセンサの検出出力は、生成装置１に送信して記憶保持するようにしたが、これに限るものではない。ＵＡＶ２が収集した画像情報やデータセンサの検出出力を、ＵＡＶ２から管理装置３に有線や無線により提供して、収集後すぐに管理装置３を通じて利用可能にすることもできる。

また、飛行経路情報についても、管理装置３からＵＡＶ２に提供するように構成することも可能である。

また、上述した実施の形態では、ＵＡＶ２の飛行高度として、５ｍと１０ｍの場合がある点を説明したが、これに限るものではない。高精度の画像を撮影するためには、３ｍ〜５ｍが好ましく、必要であれば、更に低い高度とすることも可能である。また、圃場全体の様子を見る必要がある場合には、圃場の形状や面積に応じて、１０ｍ以上の高さとすることも可能である。要は、図１３（Ａ）を用いて説明したように、目的に応じて適切な飛行高度を選定できる。

また、上述した実施の形態では、圃場の画像を撮影する場合を例にして説明したが、これに限るものではない。すなわち、農薬散布や種子散布の場合にも、この発明を適用できる。この場合には、ＵＡＶ２に搭載される農薬や種子の散布機能に基づいて、散布範囲を特定し、この散布範囲を上述した撮影範囲として用いて、飛行経路情報を生成すればよい。農薬や種子散布の場合には、その散布範囲を厳密に求め、他の圃場に影響を及ぼすことがないようにする必要がある。この場合にも、飛行高度が散布範囲を定める場合に需要なファクターとなる。

また、上述した実施の形態では、生成装置１は、図１に示した構成を有していたが、これに限るものではない。例えば、圃場ＤＢ１０４、ＵＡＶＤＢ１０５、飛行経路情報ファイル１０６、リサーチデータＤＢ１０７は、インターネット上に設けられたものであってもよい。また、条件設定部１１１、撮影範囲特定部１１２、対象圃場特定部１１３、センサ位置特定部１１４、飛行経路生成部１１５の各機能が、インターネット上の異なるサーバー装置が実現するものであってもよい。すなわち、生成装置１は、いわゆるクラウドシステムとして構成することももちろんできる。

上述した実施の形態の説明からも明らかであるように、請求項における圃場情報記憶手段の機能は、実施の形態のＵＡＶ飛行経路生成装置（以下、単に生成装置と記載する。）１の圃場ＤＢ１０４が実現している。また、請求項の撮影範囲特定手段の機能は、生成装置１の撮影範囲特定部１１２が実現している。また、請求項の対象圃場特定手段の機能は、生成装置１の対象圃場特定部１１３が実現している。また、請求項の巡回飛行経路生成手段、対象圃場飛行経路生成手段、圃場別位置特定手段、全体飛行経路生成手段、位置特定手段の機能は、生成装置１の飛行経路生成部１１５が実現している。

また、図１４のフローチャートに示した処理を行う方法が、この発明による飛行経路生成方法の一実施の形態が適用されたものである。また、図１４のフローチャートに示した処理を行うプログラムを作成し、これを情報処理装置に搭載することにより、この発明の飛行経路生成装置を実現することもできる。すなわち、図１に示した生成装置の条件設定部１１１、撮影範囲特定部１１２、対象圃場特定部１１３、センサ位置特定部１１４、飛行経路生成部１１５の各機能は、制御部１０２において実行されるプログラムにより、制御部１０２の機能として実現することもできる。

１…ＵＡＶ飛行経路生成装置、１０１…通信Ｉ／Ｆ、１０２…制御部、１０３…記憶装置、１０４…圃場ＤＢ、１０５…ＵＡＶＤＢ、１０６…飛行経路情報ファイル、１０７…リサーチデータＤＢ、１１１…条件設定部、１１２…撮影範囲特定部、１１３…対象圃場特定部、１１４…センサ位置特定部、１１５…飛行経路生成部、２…ＵＡＶ、３…ＵＡＶ運用管理装置、４…ＩｏＴプラットホーム

Claims (6)

1. １以上の圃場についての所在位置、形状、面積を特定することが可能な情報を含む圃場情報を記憶する圃場情報記憶手段と、
   ＵＡＶ（Unmanned aerial vehicle）に搭載されたカメラ機能の性能と、撮影高度とに基づいて、当該ＵＡＶを用いて圃場を上空から撮影する場合の撮影範囲を特定する撮影範囲特定手段と、
   使用者からの指示情報と、前記圃場情報記憶手段に記憶されている前記圃場情報とに基づいて、撮影対象となる１以上の対象圃場を特定する対象圃場特定手段と、
   前記対象圃場特定手段で複数の対象圃場が特定された場合に、前記圃場情報記憶手段の前記圃場情報に基づいて、特定された前記複数の対象圃場を巡回する巡回飛行経路を生成する巡回飛行経路生成手段と、
   前記巡回飛行経路生成手段により生成された前記巡回飛行経路と、前記圃場情報記憶手段の前記圃場情報に基づいて、前記複数の対象圃場ごとに、スタート位置とゴール位置とを特定する圃場別位置特定手段と、
   前記複数の対象圃場ごとに、前記圃場情報記憶手段の前記圃場情報と、前記圃場別位置特定手段で特定された前記スタート位置及び前記ゴール位置と、前記撮影範囲特定手段で特定された前記撮影範囲とに基づいて、前記対象圃場上空においての前記ＵＡＶの対象圃場飛行経路を生成する対象圃場飛行経路生成手段と、
   前記巡回飛行経路生成手段で生成された前記巡回飛行経路と、前記対象圃場飛行経路生成手段で生成された前記複数の対象圃場ごとの前記対象圃場飛行経路とに基づいて、全体の飛行経路を生成する全体飛行経路生成手段と
   を備えることを特徴とする飛行経路生成装置。
2. 請求項１に記載の飛行経路生成装置であって
   前記対象圃場特定手段で１の対象圃場が特定された場合に、前記対象圃場について、スタート位置とゴール位置とを特定する位置特定手段を備え、
   対象圃場飛行経路生成手段は、前記対象圃場特定手段で１の対象圃場が特定された場合には、前記圃場情報記憶手段の前記圃場情報と、前記位置特定手段で特定された前記スタート位置及び前記ゴール位置と、前記撮影範囲特定手段で特定された前記撮影範囲とに基づいて、前記対象圃場上空においての前記ＵＡＶの対象圃場飛行経路を全体の飛行経路として生成する
   ことを特徴とする飛行経路生成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の飛行経路生成装置であって、
   前記撮影範囲特定手段は、必要とされる情報取得レベルに応じて、前記撮影高度を特定し、特定した当該撮影高度を用いて前記撮影範囲を特定する
   ことを特徴とする飛行経路生成装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の飛行経路生成装置であって、
   前記圃場情報記憶手段には、圃場についての高さ情報が含まれており、
   前記対象圃場飛行経路生成手段と、全体飛行経路生成手段とは、前記圃場情報記憶手段の前記圃場についての高さ情報を考慮して前記ＵＡＶの飛行経路を生成する
   ことを特徴とする飛行経路生成装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の飛行経路生成装置であって、
   前記圃場情報記憶手段には、圃場の状態を検出すると共に、検出結果を近距離無線通信により送信する機能を備えたセンサ手段が設けられた圃場については、当該センサ手段の設置位置を示す情報が記憶されており、
   前記対象圃場飛行経路生成手段は、前記ＵＡＶが近距離無線通信機能を備え、前記センサ手段からの検出結果を収集できるものである場合には、前記圃場情報記憶手段の前記センサ手段の設置位置を考慮して、前記対象圃場飛行経路を生成し、前記ＵＡＶにより、前記対象圃場の撮影と、前記センサ手段からの情報の収集とを行えるようにする
   ことを特徴とする飛行経路生成装置。
6. 飛行経路生成装置で行う飛行経路生成方法であって、
   ＵＡＶ（Unmanned aerial vehicle）に搭載されたカメラ機能の性能と、撮影高度とに基づいて、当該ＵＡＶを用いて圃場を上空から撮影する場合の撮影範囲を特定する撮影範囲特定工程と、
   入力された使用者からの指示情報と、１以上の圃場についての所在位置、形状、面積を特定することが可能な情報を含む圃場情報を記憶する圃場情報記憶手段に記憶されている情報とに基づいて、撮影対象となる１以上の対象圃場を特定する対象圃場特定工程と、
   前記対象圃場特定工程で複数の対象圃場を特定した場合に、前記圃場情報記憶手段の前記圃場情報に基づいて、特定した前記複数の対象圃場を巡回する巡回飛行経路を生成する巡回飛行経路生成工程と、
   前記巡回飛行経路生成工程において生成した前記巡回飛行経路と、前記圃場情報記憶手段の前記圃場情報に基づいて、前記複数の対象圃場ごとに、スタート位置とゴール位置とを特定する圃場別位置特定工程と、
   前記複数の対象圃場ごとに、前記圃場情報記憶手段の前記圃場情報と、前記圃場別位置特定工程で特定した前記スタート位置及び前記ゴール位置と、前記撮影範囲特定工程で特定した前記撮影範囲とに基づいて、前記対象圃場上空においての前記ＵＡＶの対象圃場飛行経路を生成する対象圃場飛行経路生成工程と、
   前記巡回飛行経路生成工程で生成した前記巡回飛行経路と、前記対象圃場飛行経路生成工程で生成した前記複数の対象圃場ごとの前記対象圃場飛行経路とに基づいて、全体の飛行経路を生成する全体飛行経路生成工程と
   を有することを特徴とする飛行経路生成方法。

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