JP7165703B2 - 飛行システム、飛行経路決定方法、及び飛行経路決定装置 - Google Patents

飛行システム、飛行経路決定方法、及び飛行経路決定装置 Download PDF

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Description

本発明は、無人で飛行可能な航空機が所定のタスクを実行するための飛行経路を決定するシステム等の技術分野に関する。
土壌や土壌に植えられた植物の管理に無人で飛行可能な航空機を活用することが検討されている。例えば、特許文献１には、産業用無人ヘリコプタに搭載されたビデオカメラから圃場全体を撮影して画像と自然光の反射率を示すデータを取得し、一方で、その圃場の一部の土壌をサンプリングして熱水抽出性窒素を測定し、圃場全体の熱水抽出性窒素の分布マップを生成する技術が開示されている。
特開２０１１－２５４７１１号公報
しかしながら、上記のような技術では、航空機のタスクとして対象となるエリア全体を撮影するため、エリアが広い場合には航空機の飛行時間が長時間となる場合があり、効率面で改善の余地があった。
そこで、本発明は、より効率良く所定のタスクを航空機に実行させることが可能な飛行システム、飛行経路決定方法、及び飛行経路決定装置を提供する。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、無人で飛行可能な航空機であって、飛行中に所定のタスクを実行する航空機と、地中に予め埋め込まれ、土壌と植物のうち少なくとも何れか１つのセンシング対象の接触センシングを行う接触センサと、前記接触センサが前記接触センシングを行うことにより得られた接触センシングデータに基づいて前記所定のタスクが実行されるエリアの候補となる候補エリアの組み合わせを特定し、当該特定された候補エリアの組み合わせと、予め用意された複数の飛行経路の候補のうちの少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かを判定し、前記特定された候補エリアの組み合わせと、前記少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かの判定の結果に基づいて、前記予め用意された複数の飛行経路の候補から１の飛行経路を選択することで、前記航空機が前記所定のタスクを実行するための飛行経路を決定する決定部と、を含むことを特徴とする。これにより、飛行経路を決定する際の処理量を低減し、決定された飛行経路に沿って、より効率良く所定のタスクを航空機に実行させることができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の飛行システムにおいて、前記決定部は、前記候補エリアの組み合わせと、前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するまで、前記候補エリアを削減することを特徴とする。これにより、所定のタスクが実行される１または複数のエリアを効率良く特定することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の飛行システムにおいて、前記決定部は、優先度が相対的に低い前記候補エリアを削減することを特徴とする。これにより、所定のタスクの実行をより必要とされる１または複数のエリアを特定することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の飛行システムにおいて、前記候補エリアにおける過去の病害発症歴に基づいて前記優先度を設定する設定部を更に含むことを特徴とする。これにより、過去の病害発症歴の観点から所定のタスクの実行をより必要とされる１または複数のエリアを特定することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の飛行システムにおいて、前記接触センシングデータにより示される値がどの程度閾値を超えてまたは下回っているかに応じて前記優先度が高まるように設定する設定部を更に含むことを特徴とする。これにより、接触センシングデータにより示される値の大きさの観点から所定のタスクの実行をより必要とされる１または複数のエリアを特定することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の飛行システムにおいて、基準となる位置から前記候補エリアまでの距離が長いほど低い前記優先度を設定する設定部を更に含むことを特徴とする。これにより、航空機が所定のタスクを実行するための飛行により消費されるバッテリ消費量を抑えることができる。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の飛行システムにおいて、前記航空機に前記所定のタスクを実行させる制御部を更に含むことを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の飛行システムにおいて、前記制御部は、前記所定のタスクとして、前記航空機に空中から地表の非接触センシングを実行させることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の飛行システムにおいて、前記制御部は、前記航空機の飛行高度を下げて前記非接触センシングを実行させ、当該非接触センシング後に前記航空機の飛行高度を上げて飛行させることを特徴とする。これにより、非接触センシングの精度を高めることができる。
請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の飛行システムにおいて、前記非接触センシングの対象は、人が進入可能なエリアの地面から生えている植物であることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項７に記載の飛行システムにおいて、前記制御部は、前記所定のタスクとして、前記航空機に散布物の空中散布を実行させることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、１または複数のコンピュータにより実行される飛行経路決定方法であって、地中に予め埋め込まれた接触センサにより行われる接触センシングであって、土壌と植物のうち少なくとも何れか１つのセンシング対象の接触センシングにより得られた接触センシングデータを取得するステップと、前記接触センシングデータに基づいて所定のタスクが実行されるエリアの候補となる候補エリアの組み合わせを特定し、当該特定された候補エリアの組み合わせと、予め用意された複数の飛行経路の候補のうちの少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かを判定し、前記特定された候補エリアの組み合わせと、前記少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かの判定の結果に基づいて、前記予め用意された複数の飛行経路の候補から１の飛行経路を選択することで、無人で飛行可能な航空機が前記所定のタスクを実行するための飛行経路を決定するステップと、を含むことを特徴とする。
請求項１３に記載の発明は、地中に予め埋め込まれた接触センサにより行われる接触センシングであって、土壌と植物のうち少なくとも何れか１つのセンシング対象の接触センシングにより得られた接触センシングデータを取得する取得部と、前記接触センシングデータに基づいて所定のタスクが実行されるエリアの候補となる候補エリアの組み合わせを特定し、当該特定された候補エリアの組み合わせと、予め用意された複数の飛行経路の候補のうちの少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かを判定し、前記特定された候補エリアの組み合わせと、前記少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かの判定の結果に基づいて、前記予め用意された複数の飛行経路の候補から１の飛行経路を選択することで、無人で飛行可能な航空機が前記所定のタスクを実行するための飛行経路を決定する決定部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、決定された飛行経路に沿って、より効率良く所定のタスクを航空機に実行させることができる。
飛行システムＳの概要構成例を示す図である。 土壌センサユニット１の概要構成例を示す図である。 ゴルフ場におけるグリーンG1～G18の地中に埋め込まれた土壌センサユニット１から電波が発信される様子を示す概念図である。 ＵＡＶ２の概要構成例を示す図である。 制御部２５における機能ブロック例を示す図である。 管理サーバ３の概要構成例を示す図である。 制御部３３における機能ブロック例を示す図である。 複数のセンシングエリアのそれぞれの接触センシングデータにより示される測定値と、センシングエリアにおけるタスク実行要否との関係の一例を示す図である。 （Ａ）は、候補エリアをグリーンとした場合における過去の病害発症歴の一例をグリーン別且つ年別に表した図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す病害発症歴に基づいてグリーン毎に設定された優先度を表した図である。 （Ａ）は、候補エリアをグリーンとした場合における過去の病害発症歴の一例をグリーン別且つ年別に表した図であり、（Ｂ）は、候補エリアをグリーンとした場合における重要度の一例をグリーン別に表した図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示す病害発症歴と（Ｂ）に示す重要度とに基づいてグリーン毎に設定された優先度の一例を表した図である。 実施例１における管理サーバ３の制御部３３の処理の一例を示すフローチャートである。 実施例２における管理サーバ３の制御部３３の処理の一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
［１．飛行システムＳの構成］
先ず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る飛行システムＳの構成について説明する。図１は、飛行システムＳの概要構成例を示す図である。図１に示すように、飛行システムＳは、土壌センサユニット１、無人航空機（以下、「ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）」と称する）２、及び管理サーバ３を含んで構成される。土壌センサユニット１は、地上に設置された中継局（リピータ）と通信可能になっている。中継局は、土壌センサユニット１から発信されたデータ（電波）を受信し、通信ネットワークＮＷを介して管理サーバ３へ転送可能になっている。ＵＡＶ２は、管理サーバ３との間で通信ネットワークＮＷを介して互いに通信可能になっている。通信ネットワークＮＷは、例えば、インターネット、移動体通信ネットワーク及びその無線基地局等から構成される。
なお、ＵＡＶ２は、無人で飛行可能な航空機の一例であり、ドローン、またはマルチコプタとも呼ばれる。ＵＡＶ２は、地上からオペレータによる遠隔操縦に従って飛行、または自律的に飛行することが可能になっている。また、ＵＡＶ２は、GCS（Ground Control Station）により管理される。GCSは、例えば、アプリケーションとしてオペレータにより操作される操縦端末に搭載されてもよいし、管理サーバ３などのサーバにより構成されてもよい。
［１－１．土壌センサユニット１の構成及び機能］
次に、図２を参照して、土壌センサユニット１の構成及び機能について説明する。図２は、土壌センサユニット１の概要構成例を示す図である。図２に示すように、土壌センサユニット１は、接触センサ１１、及びデータ発信部１２等を備え、所定のエリア（以下、「センシングエリア」という）の地中に予め埋め込まれる（つまり、土壌センサユニット１が予め配置された状態で飛行システムＳが稼働する）。土壌センサユニット１は、複数のセンシングエリアのそれぞれの地中に予め埋め込まれてもよい。また、土壌センサユニット１は、１つのセンシングエリアに一定間隔または不定間隔で予め複数埋め込まれてもよい。センシングエリアは、ゴルフ場や球技場などの維持管理の要するエリアである。地面から生えている植物の手入れが特に重要となるエリア（例えば、人が進入可能なエリア）をセンシングエリアとするとよい。このようなセンシングエリアの例として、ゴルフ場におけるグリーンが挙げられる。この場合、例えば、ゴルフ場の１８ホールのそれぞれのグリーンに土壌センサユニット１が予め埋め込まれる。
接触センサ１１は、センシングエリアにおける土壌と植物（例えば植物の根）のうち少なくとも何れか１つのセンシング対象の接触センシングを行う。ここで、接触センシングとは、例えば接触センサ１１が接触しているセンシング対象の水分量（含水率）、温度、塩分濃度、電気伝導度、及び酸性度などのうち少なくとも何れか１つを測定することをいう。かかる接触センシングは、時系列で連続的に行われるとよく、当該接触センシングの時間間隔は、一定間隔であってもよいし、不定間隔であってもよい。なお、接触センサ１１が接触しているセンシング対象の近接範囲（例えば、接触センサ１１が接触していない数cm～数十cmの範囲）の水分量、温度、塩分濃度、電気伝導度、及び酸性度などのうち少なくとも何れか１つが測定されてもよい。接触センシング可能な範囲は、土壌センサユニット１が埋め込まれた地点及びその近接範囲である。そのため、１つの土壌センサユニット１により接触センシング可能な範囲は、基本的にセンシングエリアより狭い範囲となる。
データ発信部１２は、接触センサ１１が接触センシングを行うことにより得られた接触センシングデータと、土壌センサユニット１のセンサＩＤとを変調し、接触センシングデータ及びセンサＩＤを搬送する電波を発信（例えば、920MHz帯域を利用）する。ここで、接触センシングデータは、上述したように測定された水分量、温度、塩分濃度、電気伝導度、及び酸性度などのうち少なくとも何れか１つを示す測定データである。センサＩＤは、土壌センサユニット１を識別可能な識別情報であり、土壌センサユニット１内に予め記憶される。なお、センサＩＤは、土壌センサユニット１の位置（緯度及び経度）を示す位置情報であってもよい。この場合、位置情報は、例えば地中に埋められる際などに予め測定され土壌センサユニット１内に予め記憶される。
接触センシングデータ及びセンサＩＤを含む電波の発信は、時系列で連続的に行われるとよく、当該発信の時間間隔は、一定間隔であってもよいし、不定間隔であってもよい。図３は、ゴルフ場におけるグリーンG1～G18の地中に埋め込まれた土壌センサユニット１から電波が発信される様子を示す概念図である。図３の例では、グリーンG1～G18のそれぞれに埋め込まれた土壌センサユニット１から発信された接触センシングデータ等（電波）は、それぞれの土壌センサユニット１と通信可能範囲内にある中継局及び通信ネットワークＮＷを介して管理サーバ３へ送信される。なお、データ発信部１２は、中継局を介さずに、移動体通信ネットワークの無線基地局と通信可能に構成されてもよい。
［１－２．ＵＡＶ２の構成及び機能］
次に、図４及び図５を参照して、ＵＡＶ２の構成及び機能について説明する。図４は、ＵＡＶ２の概要構成例を示す図である。図４に示すように、ＵＡＶ２は、駆動部２１、無線通信部２２、センサ部２３、測位部２４、及び制御部２５等を備える。なお、図示しないが、ＵＡＶ２は、水平回転翼であるロータ（プロペラ）、及びＵＡＶ２の各部へ電力を供給するバッテリを備える。さらに、ＵＡＶ２には、センシングエリアにおいて散布物を空中散布するための散布機構が備えられてもよい。散布物の例として、水、薬剤、肥料等が挙げられる。かかる散布物は、例えば散布機構に設けられたタンクに蓄えられる。駆動部２１は、モータ及び回転軸等を備える。駆動部２１は、制御部２５から出力された制御信号に従って駆動するモータ及び回転軸等により複数のロータを回転させる。無線通信部２２は、通信ネットワークＮＷを介して管理サーバ３との間で行われる通信の制御を担う。
センサ部２３は、ＵＡＶ２の飛行制御のために必要な各種センサを備える。各種センサには、光学センサ、バッテリセンサ、３軸角速度センサ、３軸加速度センサ、及び地磁気センサ等が含まれる。センサ部２３により検出された検出データは、制御部２５へ出力される。光学センサは、例えばカメラ（RGBカメラや赤外線カメラ）により構成され、空中からセンシングエリアにおける地表の非接触センシングを行うためにも用いられる。ここで、非接触センシングとは、非接触センシング可能な範囲（例えばカメラの画角に収まる範囲）内の地表を撮像することにより地表の状態（状況）を観測することをいう。かかる非接触センシングは、例えばＵＡＶ２のセンシングエリアに到着したときに１回以上行われる。なお、非接触センシングの精度を高めるためには、時系列で連続的に行われるとよく、当該非接触センシングの時間間隔は、一定間隔であってもよいし、不定間隔であってもよい。
バッテリセンサは、ＵＡＶ２のバッテリ消費量とバッテリ残量との少なくとも何れか一方を監視するためのセンサである。バッテリ消費量とバッテリ残量との少なくとも何れか一方は、時間経過に伴い連続的に複数回検出される。バッテリ消費量とバッテリ残量との少なくとも何れか一方が検出される時間間隔は、一定間隔であってもよいし、不定間隔であってもよい。バッテリセンサにより検出されたバッテリ消費量とバッテリ残量との少なくとも何れか一方を示すバッテリ情報は、制御部２５へ時系列で出力される。
測位部２４は、電波受信機及び高度センサ等を備える。測位部２４は、例えば、GNSS（Global Navigation Satellite System）の衛星から発信された電波を電波受信機により受信し、当該電波に基づいてＵＡＶ２の水平方向の現在位置（緯度及び経度）を検出する。ＵＡＶ２の現在位置は、飛行中のＵＡＶ２の飛行位置である。なお、ＵＡＶ２の水平方向の現在位置は、光学センサにより撮像された画像や上記無線基地局から発信された電波に基づいて補正されてもよい。測位部２４により検出された現在位置を示す位置情報は、制御部２５へ出力される。さらに、測位部２４は、気圧センサ等の高度センサによりＵＡＶ２の垂直方向の現在位置（高度）を検出してもよい。この場合、位置情報には、ＵＡＶ２の高度を示す高度情報が含まれる。
制御部２５は、プロセッサであるCPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、RAM（Random Access Memory）、及び不揮発性メモリ等を備える。図５は、制御部２５における機能ブロック例を示す図である。制御部２５は、例えばROMまたは不揮発性メモリに記憶されたプログラム（プログラムコード群）に従って、図５に示すように、タスク制御部２５ａ、及び飛行制御部２５ｂとして機能する。なお、制御部２５は、ＵＡＶ２が所定のタスクを実行するために飛行を開始する前に、バッテリセンサからのバッテリ情報、及び機体ＩＤを、無線通信部２２に管理サーバ３（またはGCSを介して管理サーバ３）へ送信させるとよい。機体ＩＤは、ＵＡＶ２を識別可能な識別情報である。また、制御部２５は、ＵＡＶ２が飛行中、ＵＡＶ２の位置情報、及び機体ＩＤを、無線通信部２２に管理サーバ３（またはGCSを介して管理サーバ３）へ逐次送信させる。
タスク制御部２５ａは、ＵＡＶ２が所定のタスクを実行するように制御する。例えば、タスク制御部２５ａは、所定のタスクとして、空中からセンシングエリアにおける地表の非接触センシングをセンサ部２３に実行させる。或いは、タスク制御部２５ａは、所定のタスクとして、センシングエリアにおいて散布物の空中散布を散布機構に実行させてもよい。タスクとして非接触センシングが実行される場合、タスク制御部２５ａは、ＵＡＶ２の飛行高度を下げて非接触センシングを実行させ、当該非接触センシング後にＵＡＶ２の飛行高度を上げて飛行させるように制御するとよい。これにより、非接触センシングの精度を高めることができる。そして、非接触センシングにより得られた非接触センシングデータは、無線通信部２２により管理サーバ３へ送信される。ここで、非接触センシングデータは、センサ部２３から出力された生の検出データであってもよいし、当該出力された生の検出データに基づいて解析処理されたデータであってもよい。かかる非接触センシングデータは、例えば、センシングエリアにおける地表のRGB画像、NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）分布画像、及びサーマル画像（温度部分画像）などのうち少なくとも１つのマップ画像を構成するデータである。
なお、NDVIとは、人が進入可能なセンシングエリアの地面から生えている植物の健康状態と、可視域から近赤外域の各波長の反射率との関係を示す値である。例えば、植物は可視域の電波を吸収する一方、近赤外域の電波を強く反射する特性を持つので、NDVI値が高いほど健康な状態であることを意味する。上記マップ画像における各画素値（例えば、RGB値、NDVI値、または温度に相当し、これらは測定値である）には、位置情報が対応付けられる。かかる位置情報（つまり、非接触センシングデータにおける位置情報）は、例えば、ＵＡＶ２の水平方向の現在位置を示す位置情報、及びSLAM（Simultaneous Localization and Mapping）処理（マップ生成と自己位置推定を同時に行う処理）により特定される。
飛行制御部２５ｂは、ＵＡＶ２の飛行制御を実行する。飛行制御においては、センサ部２３からの検出データ、測位部２４からの位置情報、及び上記タスクを実行するための飛行経路を示す飛行経路情報等が用いられて、ロータの回転数の制御、ＵＡＶ２の位置、姿勢及び進行方向の制御が行われる。ここで、飛行経路情報は、例えば管理サーバ３から取得される。飛行制御部２５ｂは、飛行経路情報に示される飛行経路に沿ってＵＡＶ２をセンシングエリアへ遠隔操縦または自律的に飛行させることができる。なお、ＵＡＶ２の自律的な飛行は、飛行制御部２５ｂが飛行制御を行うことによる自律飛行に限定されるものではなく、当該ＵＡＶ２の自律的な飛行には、例えば飛行システムＳ全体として飛行制御を行うことによる自律飛行も含まれる。
［１－３．管理サーバ３の構成及び機能］
次に、図６及び図７を参照して、管理サーバ３の構成及び機能について説明する。図６は、管理サーバ３の概要構成例を示す図である。図６に示すように、管理サーバ３は、通信部３１、記憶部３２、及び制御部３３等を備える。通信部３１は、通信ネットワークＮＷを介して土壌センサユニット１の中継局、及びＵＡＶ２のそれぞれとの間で行われる通信の制御を担う。中継局から送信された接触センシングデータは通信部３１により受信される。記憶部３２は、例えば、ハードディスクドライブ等を備える。記憶部３２には、センシングエリアデータベース（ＤＢ）３２ａが設けられる。
センシングエリアデータベース３２ａには、エリア情報、センサＩＤ、及び接触センシングデータがセンシングエリア毎に対応付けられて格納される。ここで、エリア情報は、例えば、センシングエリアの名称、及びセンシングエリアの位置を示す位置情報が含まれる。センシングエリアが、例えばゴルフ場におけるグリーンである場合、センシングエリアの名称は、例えばホール名（例えば、１番ホール）で表される。エリア情報に対応付けられたセンサＩＤは、当該エリア情報により示されるセンシングエリアの地中に埋め込まれた土壌センサユニット１のセンサＩＤである。センシングエリアに複数の土壌センサユニット１が埋め込まれている場合、それぞれの土壌センサユニット１のセンサＩＤがエリア情報に対応付けられる。接触センシングデータには、上述したように、センシング対象の水分量、温度、塩分濃度、電気伝導度、及び酸性度などのうち少なくとも何れか１つの測定値を示す。
なお、センシングエリアデータベース３２ａには、センシングエリア（例えば、グリーン）における過去の病害発症歴がエリア情報に対応付けられて格納されてもよい。病害発症歴には、病害名及び発生日時が含まれる。また、センシングエリアデータベース３２ａには、センシングエリアの管理者等による裁量（例えば、経験則）に基づいて決定された重要度がエリア情報に対応付けられて格納されてもよい。例えば、地形上、水はけが悪いセンシングエリアや、風通しが悪いセンシングエリアの重要度は高く決定される。病害発症歴及び重要度は、複数のセンシングエリアにおける各センシングエリアの優先度（例えば、タスクを実行させる優先順位）を設定するために用いられる。
制御部３３は、プロセッサであるCPU、ROM、RAM、及び不揮発性メモリ等を備える。図７は、制御部３３における機能ブロック例を示す図である。制御部３３は、例えばROMまたは不揮発性メモリに記憶されたプログラム（プログラムコード群）に従って、図７に示すように、センシングデータ取得部３３ａ、飛行経路決定部３３ｂ（決定部の一例）、優先度設定部３３ｃ（設定部の一例）、及び航空機制御部３３ｄ等として機能する。
センシングデータ取得部３３ａは、土壌センサユニット１から発信された接触センシングデータ及びセンサＩＤを、通信部３１を介して取得し、センシングエリアデータベース３２ａにエリア情報に対応付けて格納する。
飛行経路決定部３３ｂは、センシングデータ取得部３３ａにより取得された接触センシングデータに基づいて、ＵＡＶ２が所定のタスクを実行するための飛行経路を決定する。例えば、接触センシングデータにより示される測定値と閾値との比較結果に基づいてタスク実行条件を満たす測定値を提供（発信）した土壌センサユニット１の位置（或いは、その近傍範囲）を通る飛行経路が決定される。ここで、閾値は、センシング対象の水分量や温度等の種類に応じて予め設定される。タスク実行条件を満たすとは、例えば、測定値が閾値を超えること、または測定値が閾値を下回ることを意味する。なお、飛行経路の決定にあたり、公知の種々観点が考慮されてもよい。例えば、ＵＡＶ２の移動距離、ＵＡＶ２のバッテリ消費量、及びＵＡＶ２の飛行所要時間等のいくつかの観点のうち、少なくとも１つの観点において、より好ましい飛行経路が決定されてもよい。
また、ＵＡＶ２が飛行経路に沿って飛行する過程において、当該ＵＡＶ２のバッテリに充電（例えば、空中充電等）されてもよいし、当該バッテリに充電されなくてもよい。後者の場合、１回の飛行で所定のタスクが実行されるため、ＵＡＶ２の飛行キャパシティ（換言すると、ＵＡＶ２のバッテリ残量）に応じた飛行経路が決定される必要がある。ここで、ＵＡＶ２のバッテリ残量は、ＵＡＶ２のバッテリ容量（つまり、フル充電の場合のバッテリ残量）からＵＡＶ２のバッテリ消費量を差し引いた量である。なお、ここでのバッテリ消費量は、現時点までに消費されたバッテリの消費量である。
この場合、飛行経路決定部３３ｂは、タスク実行条件を満たす測定値を提供した土壌センサユニット１を複数特定し、ＵＡＶ２のバッテリ残量に基づいて、ＵＡＶ２が所定のタスクを実行するための飛行経路を決定する。これにより、決定された飛行経路に沿って、ＵＡＶ２の１回の飛行で、より効率良く所定のタスクをＵＡＶ２に実行させることができる。例えば、ＵＡＶ２のバッテリ残量に応じた飛行経路となるように、複数の土壌センサユニット１から特定された１または複数の土壌センサユニット１の位置（或いは、その近傍範囲）を通る飛行経路が決定される。なお、ＵＡＶ２のバッテリ消費量とバッテリ残量との少なくとも何れか一方を示すバッテリ情報は、当該ＵＡＶ２から取得されてもよいし、所定のタスクを実行させる管理者側から取得されてもよい。
また、飛行経路決定部３３ｂは、先ず、センシングデータ取得部３３ａにより取得された接触センシングデータに基づいて、所定のタスクが実行されるセンシングエリア（つまり、所定のタスク実行を要するエリア）を１または複数特定し、次に、当該特定された１または複数のセンシングエリアに基づいて、ＵＡＶ２が所定のタスクを実行するための飛行経路を決定してもよい。これにより、決定された飛行経路に沿って、１または複数のセンシングエリアにおいて、より効率良く所定のタスクをＵＡＶ２に実行させることができる。例えば、複数のセンシングエリアのそれぞれの接触センシングデータにより示される測定値と閾値との比較結果に基づいてタスク実行条件を満たすセンシングエリアが、所定のタスクが実行されるセンシングエリアとして１または複数特定され、続いて、当該特定されたセンシングエリアを通る飛行経路が決定される。ここで、特定されたセンシングエリアが複数である場合、飛行経路には、センシングエリアへ向かう順番も含まれる。
図８は、複数のセンシングエリアのそれぞれの接触センシングデータにより示される測定値と、センシングエリアにおけるタスク実行要否との関係の一例を示す図である。図８に示す例では、水分量（測定値）が閾値（５％）を下回るセンシングエリアNo.2と、温度（測定値）が閾値（１８°Ｃ）を超えるセンシングエリアNo.3とがタスク（例えば、非接触センシング）実行要として特定され、当該特定されたセンシングエリアNo.2及びNo.3を通る飛行経路が決定される。なお、複数種類の測定値（例えば、水分量と温度）の全てのタスク実行条件を満たすセンシングエリアがタスク実行要として決定されてもよい。
また、飛行経路決定部３３ｂは、センシングデータ取得部３３ａにより取得された接触センシングデータに基づいて、所定のタスクが実行されるセンシングエリアの候補となる候補エリアを複数特定してもよい。この場合、飛行経路決定部３３ｂは、上記特定された複数の候補エリアにおいて所定のタスクを実行するための飛行経路をＵＡＶ２が飛行する場合におけるＵＡＶ２のバッテリ消費量と、ＵＡＶ２のバッテリ残量との比較結果に基づいて、所定のタスクが実行される１または複数のセンシングエリアを特定する。なお、ここでのバッテリ消費量は、飛行経路を飛行するために推定される推定バッテリ消費量である。
例えば、飛行経路決定部３３ｂは、複数の候補エリアにおいて所定のタスクを実行するための飛行経路を飛行する場合におけるバッテリ消費量がバッテリ残量よりも小さくなるまで候補エリアを削減することにより、最終的にセンシングエリアを特定する。これにより、所定のタスクが実行される１または複数のセンシングエリアを効率良く特定することができる。ここで、優先度設定部３３ｃにより設定された優先度が相対的に低い候補エリアが優先的に削減されるとよい。これにより、所定のタスクの実行をより必要とされるセンシングエリアを特定することができる。そして、飛行経路決定部３３ｂは、最終的に特定された１または複数のセンシングエリアに基づいて、ＵＡＶ２が所定のタスクを実行するための飛行経路を決定する。
別の例として、飛行経路決定部３３ｂは、センシングデータ取得部３３ａにより取得された接触センシングデータに基づいて、予め用意された複数の飛行経路の候補から１の飛行経路を選択することで、ＵＡＶ２が所定のタスクを実行するための飛行経路を決定してもよい。この場合、飛行経路決定部３３ｂは、センシングデータ取得部３３ａにより取得された接触センシングデータに基づいて、所定のタスクが実行されるセンシングエリアの候補となる候補エリアを１または複数特定し、当該特定された１または複数の候補エリアと、少なくとも１つの飛行経路の候補に対応する（つまり、構成する）１または複数のセンシングエリアとの比較結果に基づいて、上記１の飛行経路を選択する。これにより、飛行経路を決定する際の処理量を低減することができる。例えば、飛行経路決定部３３ｂは、１または複数の候補エリアと、飛行経路の候補に対応する１または複数のセンシングエリアとが一致するまで候補エリアを削減することにより、最終的に１つの飛行経路を選択する。この場合も、優先度設定部３３ｃにより設定された優先度が相対的に低い候補エリアが優先的に削減されるとよい。
優先度設定部３３ｃは、所定のタスクが実行されるセンシングエリアの候補となる各候補エリアの優先度を設定する。例えば、優先度設定部３３ｃは、各候補エリアにおける過去の病害発症歴に基づいて、各候補エリアの優先度を設定する。これにより、過去の病害発症歴の観点から所定のタスクの実行をより必要とされるセンシングエリアを特定することができる。図９（Ａ）は、候補エリアをグリーンとした場合における過去の病害発症歴の一例をグリーン別且つ年別に表した図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す病害発症歴に基づいてグリーン毎に設定された優先度を表した図である。図９（Ａ）の例では、ＵＡＶ２の飛行日（例えば、２０２０年６月１日）の前後ｘ日（例えば、１５日）の範囲の時期と同時期の過去の病害発症有無（例えば、黒丸が病害発症有を示す）をグリーン別且つ年別（２０１５年～２０１９年）に表している。ここで、図９（Ａ）において、２０１９年の病害発症有を５点とし、２０１９年から１年遡る毎に１点減るようにした場合において、２０１５年から２０１９年までの点数がグリーン毎に集計されることで、図９（Ｂ）に示すように、それぞれのグリーンの優先順位付けがなされて優先度が設定される。なお、図９（Ｂ）の例では、優先度が“１”が最も優先度が高い。
また、優先度設定部３３ｃは、所定のタスクが実行されるセンシングエリアの候補となる各候補エリアにおける過去の病害発症歴に加えて、管理者等による裁量に基づいて決定された重要度に基づいて、各候補エリアの優先度を設定してもよい。図１０（Ａ）は、候補エリアをグリーンとした場合における過去の病害発症歴の一例をグリーン別且つ年別に表した図であり（図９（Ａ）と同様）、図１０（Ｂ）は、候補エリアをグリーンとした場合における重要度の一例をグリーン別に表した図であり、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）に示す病害発症歴と図１０（Ｂ）に示す重要度とに基づいてグリーン毎に設定された優先度の一例を表した図である。ここで、図１０（Ａ）において、２０１９年の病害発症有を５点とし、２０１９年から１年遡る毎に１点減るようにし、図１０（Ｂ）において、重要度「高」を３点とし、重要度「中」を２点とし、重要度「低」を１点とした場合において、２０１５年から２０１９年までの点数がグリーン毎に集計（過去の病害発症有の点数と、重要度に応じた点数との合計）されることで、図１０（Ｃ）に示すように、それぞれのグリーンの優先順位付けがなされて優先度が設定される。
また、優先度設定部３３ｃは、センシングデータ取得部３３ａにより取得された接触センシングデータにより示される測定値に応じて変化する上記優先度を設定してもよい。つまり、接触センシングデータにより示される測定値が、どの程度閾値を超えて（または、下回って）いるかに応じて、候補エリアの優先度が高まるように設定される。例えば、温度が閾値を１度超える毎に優先度（スコア）が１高くなるように設定される。また、水分量が閾値を１％下回る毎に優先度（スコア）が１高くなるように設定される。これにより、測定値と閾値の差分が大きいセンシングエリアほど、詳細調査のための非接触センシングや水散布等のタスクを優先的に行うことができる。
また、優先度設定部３３ｃは、基準となる位置から候補エリアまでの距離が長いほど低い優先度を設定してもよい。ここで、基準となる位置とは、ＵＡＶ２の飛行の始点（離陸地点）、または終点（着陸地点）の何れか（始点と終点が同一の場合もありうる）であってもよい。これにより、ＵＡＶ２が所定のタスクを実行するための飛行により消費されるバッテリ消費量を抑えることができる。
航空機制御部３３ｄは、飛行経路決定部３３ｂにより決定された飛行経路を示す飛行経路情報を含む制御情報を通信部３１にＵＡＶ２へ送信させる。かかる制御情報には、ＵＡＶ２に所定のタスクを実行させる制御指令が含まれてもよい。この場合、制御情報には、上記飛行経路情報に加えて、ＵＡＶ２に非接触センシングを実行させる制御指令、またはＵＡＶ２に散布物の空中散布を実行させる制御指令が含まれる。
［２．飛行システムＳの動作］
次に、飛行システムＳの動作について、実施例１と実施例２に分けて説明する。
（実施例１）
先ず、図１１を参照して、飛行システムＳの動作の実施例１について説明する。図１１は、実施例１における管理サーバ３の制御部３３の処理の一例を示すフローチャートである。実施例１は、所定のタスクが実行されるセンシングエリアが特定される場合の実施例である。
図１１に示す処理が開始されると、制御部３３は、タスク実行条件を判定するための閾値（例えば、水分量と温度の閾値）を設定する（ステップＳ１）。次いで、制御部３３は、センシングエリアデータベース３２ａを参照し、複数のセンシングエリアのそれぞれの接触センシングデータにより示される測定値と、ステップＳ１で設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいてタスク実行条件を満たすセンシングエリアを、上述した候補エリアとして特定する（ステップＳ２）。ここでは、複数の候補エリアが特定されるものとする。
次いで、制御部３３は、ステップＳ２で特定された候補エリアを通る最適な飛行経路を算出する（ステップＳ３）。次いで、制御部３３は、ステップＳ３で決定された飛行経路に基づいて、ＵＡＶ２の飛行キャパシティを超えるか（つまり、１回の飛行で十分にタスクを実行することが可能か）否かを判定する（ステップＳ４）。例えば、決定された飛行経路をＵＡＶ２が飛行する場合におけるＵＡＶ２のバッテリ消費量（つまり、飛行経路を飛行するために推定される推定バッテリ消費量）と、ＵＡＶ２のバッテリ残量とが比較され、その比較結果、当該バッテリ消費量が当該バッテリ残量を超える場合には、ＵＡＶ２の飛行キャパシティを超えると判定される。
そして、制御部３３は、ＵＡＶ２の飛行キャパシティを超えないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ３で算出された飛行経路を決定し（ステップＳ５）、ステップＳ７へ進む。一方、制御部３３は、ＵＡＶ２の飛行キャパシティを超えると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ２で特定された候補エリアのうち、優先度が最も低い候補エリアを削除（つまり、削減）し（ステップＳ６）、ステップＳ３に戻る。
なお、候補エリアの優先度は、優先度設定部３３ｃにより、図１１に示す処理の開始前に設定されてもよいし、ステップＳ６において設定されてもよい。或いは、ステップＳ６において、候補エリアの優先度が用いられなくてもよい。この場合、制御部３３は、ステップＳ２で特定された候補エリアのうち、例えばランダムで１つ候補エリアを削除してもよい。
ステップＳ３に戻ると、制御部３３は、ステップＳ６で削除された候補エリアを除いてステップＳ２で特定された候補エリアを通る最適な飛行経路を算出し、続いて、ステップＳ４の処理を行う。こうして、飛行経路を飛行する場合におけるバッテリ消費量がバッテリ残量以下になるまで候補エリアが削減されることになる。
ステップＳ７では、制御部３３は、ステップＳ５で決定された飛行経路を示す飛行経路情報を含む制御情報を通信部３１にＵＡＶ２へ送信させる。こうして送信された制御情報を受信したＵＡＶ２は、飛行経路情報に示される飛行経路に沿って飛行し、当該飛行経路上にあるセンシングエリアにおいて所定のタスクを実行する。例えば、タスクとして非接触センシングが実行される場合、ＵＡＶ２は、飛行高度を下げて非接触センシングを実行し、当該非接触センシング後に飛行高度を上げて飛行する。
なお、ＵＡＶ２の非接触センシングにより得られた非接触センシングデータはＵＡＶ２から管理サーバ３に送信される。これにより、管理サーバ３は、非接触センシングデータに基づいて、土壌センサユニット１による接触センシングとは別の観点から、センシング対象の状態を推定することができる。例えば、非接触センシングデータから特定される植物（茎または葉）のRGB値、NDVI値、及び温度のうち少なくとも何れか１つから、当該植物のその時の状態として当該植物の良悪（土壌の良悪とも言える）が推定される。そして、当該推定された状態に基づいて、センシング対象へ施されるべき処置として、例えば散布物の空中散布が決定される。
（実施例２）
次に、図１２を参照して、飛行システムＳの動作の実施例２について説明する。図１２は、実施例２における管理サーバ３の制御部３３の処理の一例を示すフローチャートである。実施例２は、実施例１と同様、所定のタスクが実行されるセンシングエリアが特定される場合の実施例である。ただし、実施例２は、複数の飛行経路の候補が予め用意される点で実施例１とは異なる。例えば、飛行キャパシティを超えないセンシングエリアの組み合わせが予め全て特定され、当該特定された組み合わせに応じた飛行経路の候補が用意される。
ここで、センシングエリアの組み合わせには、風向き等が考慮されることで、センシングエリアへ向かう順序が含まれてもよい。例えば、風向きによっては、ＵＡＶ２がセンシングエリアNo.1からセンシングエリアNo.2へ向かう場合には飛行キャパシティを超える一方、ＵＡＶ２がセンシングエリアNo.2からセンシングエリアNo.1へ向かう場合には飛行キャパシティを超えない場合もある。また、センシングエリアの組み合わせは、当該センシングエリアが１つのみであってもよい。なお、飛行経路の候補は、コンピュータにより算出されてもよいし、人により経験的に特定されてもよい。
図１２に示す処理が開始されると、制御部３３は、タスク実行条件を判定するための閾値（例えば、水分量と温度の閾値）を設定する（ステップＳ２１）。次いで、制御部３３は、センシングエリアデータベース３２ａを参照し、複数のセンシングエリアのそれぞれの接触センシングデータにより示される測定値と、ステップＳ２１で設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいてタスク実行条件を満たすセンシングエリアを、上述した候補エリアとして特定する（ステップＳ２２）。なお、ここでは、複数の候補エリアが特定されるものとする。
次いで、制御部３３は、ステップＳ２２で特定された候補エリアの組み合わせを特定する（ステップＳ２３）。ここで、センシングエリアの組み合わせには、センシングエリアへ向かう順序が含まれてもよい。例えば、特定された候補エリアの組み合わせとして、「No.2→No.3→No.4」が特定される。或いは、特定された候補エリアの複数の組み合わせとして、「No.2→No.3→No.4」、「No.3→No.2→No.4」、「No.4→No.3→No.2」・・・が特定されてもよい。
次いで、制御部３３は、ステップＳ２３で特定された、候補エリアの組み合わせと、予め用意された少なくとも１つの飛行経路の候補に対応するセンシングエリアの組み合わせとを比較し、その比較結果に基づいて、当該候補エリアの組み合わせが、飛行経路の候補に対応するセンシングエリアの組み合わせと一致するか否かを判定する（ステップＳ２４）。
そして、制御部３３は、候補エリアの組み合わせが、飛行経路の候補に対応するセンシングエリアの組み合わせと一致すると判定した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、一致すると判定された飛行経路の候補を選択することで飛行経路を決定し（ステップＳ２５）、ステップＳ２７へ進む。一方、制御部３３は、候補エリアの組み合わせが、飛行経路の候補に対応するセンシングエリアの組み合わせと一致しないと判定した場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、ステップＳ２２で特定された候補エリアのうち、実施例１と同様に設定された優先度が最も低い候補エリアを削除、または、ランダムで候補エリアを１つ削除し（ステップＳ２６）、ステップＳ２４に戻る。
なお、候補エリアの組み合わせが複数特定された場合において、ある組み合わせが飛行経路の候補に対応するセンシングエリアの組み合わせと一致しないと判定された場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、まだ判定されていない残りの組み合わせが飛行経路の候補に対応するセンシングエリアの組み合わせと一致するか否かが判定されてもよい。この場合、ステップＳ２３で特定された全ての組み合わせが飛行経路の候補に対応するセンシングエリアの組み合わせと一致しないと判定された場合に限り、ステップＳ２６に移行して候補エリアが削除され、ステップＳ２４に戻る。
ステップＳ２４に戻ると、制御部３３は、ステップＳ２６で削除された候補エリアを除いてステップＳ２３で特定された、候補エリアの組み合わせが、飛行経路の候補に対応するセンシングエリアの組み合わせの何れかと一致するか否かを判定する。こうして、候補エリアの組み合わせと、飛行経路の候補に対応するセンシングエリアの組み合わせとが一致するまで候補エリアを削減される。
例えば、予め用意された飛行経路の候補に対応するセンシングエリアの組み合わせが、「No.4→No.2→No.3」、「No.2→No.4→No.3」、「No.3→No.4→No.2」、「No.4→No.2」、「No.2→No.4」、「No.4→No.3」、「No.3→No.4」、「No.2→No.3」、「No.3→No.2」、「No.4」、「No.2」、及び「No.3」とし、候補エリアの組み合わせが「No.2→No.3→No.4」であるとすると、一巡目のステップＳ２４では一致しないと判定される（ただし、候補エリアの組み合わせが１つである場合を想定）。そのため、ステップＳ２６において、候補エリアNo.2、No.3、及びNo.4のうち、何れかの候補エリアが削除されるが、仮に候補エリアNo.4が削除された場合、二巡目のステップＳ２４では、飛行経路の候補に対応するセンシングエリアの組み合わせ「No.2→No.3」と一致すると判定される。
なお、ステップＳ２６において、候補エリアが削除されることで最終的に１つの候補エリアが残った場合にもなお、ステップＳ２４で一致しないと判定されることが考えられる。この場合、所定のタスクが実行されるべきセンシングエリアがない（該当なし）として処理を終了するか、或いは、ステップＳ２３に戻って閾値を設定し直すことで新たなセンシングエリアの組み合わせが特定され、ステップＳ２４以降の処理が行われてもよい。ステップＳ２７は、実施例１におけるステップＳ７と同様である。
以上説明した実施例２は、特にＵＡＶ２のバッテリ容量があまり多くない場合に実施例１よりも有効である。実施例２では、飛行キャパシティを超えないセンシングエリアのＮ個の組み合わせ（つまり、Ｎ個の飛行経路の候補）を予め用意するための負担があるものの、飛行経路の算出及びバッテリ消費量の推定を行わなくてよい分、実施例１よりも、飛行経路を決定する際の処理量を低減することができる。
以上説明したように、上記実施形態によれば、飛行システムＳは、地中に予め埋め込まれた土壌センサユニット１の接触センシングにより得られた接触センシングデータを取得し、当該接触センシングデータに基づいてＵＡＶ２が所定のタスクを実行するための飛行経路を決定するように構成したので、決定された飛行経路に沿って、より効率良く所定のタスクをＵＡＶ２に実行させることができる。これにより、センシングエリアにおける土壌や植物の管理をより効率良く行うことができる。
なお、上記実施形態は本発明の一実施形態であり、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態から種々構成等に変更を加えてもよく、その場合も本発明の技術的範囲に含まれる。上記実施形態においては、管理サーバ３が、土壌センサユニット１の接触センシングにより得られた接触センシングデータに基づいて所定のタスクを実行するための飛行経路を決定する場合を例にとって説明したが、ＵＡＶ２の制御部２５が上記接触センシングデータを取得し、当該接触センシングデータに基づいて所定のタスクを実行するための飛行経路を決定するように構成してもよい。また、上記実施形態においては、無人で飛行可能な航空機として無人航空機を例にとって説明したが、無人で飛行可能な航空機は、機内に操縦者（パイロット）が存在しなくても飛行することができる有人航空機に対しても適用可能である。
１ 土壌センサユニット
２ ＵＡＶ
３ 管理サーバ
１１ 接触センサ
１２ データ発信部
２１ 駆動部
２２ 無線通信部
２３ センサ部
２４ 測位部
２５ 制御部
２５ａ タスク制御部
２５ｂ 飛行制御部
３１ 通信部
３２ 記憶部
３３ 制御部
３３ａ センシングデータ取得部
３３ｂ 飛行経路決定部
３３ｃ 優先度設定部
３３ｄ 航空機制御部
Ｓ 飛行システム

Claims (13)

  1. 無人で飛行可能な航空機であって、飛行中に所定のタスクを実行する航空機と、
    地中に予め埋め込まれ、土壌と植物のうち少なくとも何れか１つのセンシング対象の接触センシングを行う接触センサと、
    前記接触センサが前記接触センシングを行うことにより得られた接触センシングデータに基づいて前記所定のタスクが実行されるエリアの候補となる候補エリアの組み合わせを特定し、当該特定された候補エリアの組み合わせと、予め用意された複数の飛行経路の候補のうちの少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かを判定し、前記特定された候補エリアの組み合わせと、前記少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かの判定の結果に基づいて、前記予め用意された複数の飛行経路の候補から１の飛行経路を選択することで、前記航空機が前記所定のタスクを実行するための飛行経路を決定する決定部と、
    を含むことを特徴とする飛行システム。
  2. 前記決定部は、前記候補エリアの組み合わせと、前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するまで、前記候補エリアを削減することを特徴とする請求項１に記載の飛行システム。
  3. 前記決定部は、優先度が相対的に低い前記候補エリアを削減することを特徴とする請求項２に記載の飛行システム。
  4. 前記候補エリアにおける過去の病害発症歴に基づいて前記優先度を設定する設定部を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の飛行システム。
  5. 前記接触センシングデータにより示される値がどの程度閾値を超えてまたは下回っているかに応じて前記優先度が高まるように設定する設定部を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の飛行システム。
  6. 基準となる位置から前記候補エリアまでの距離が長いほど低い前記優先度を設定する設定部を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の飛行システム。
  7. 前記航空機に前記所定のタスクを実行させる制御部を更に含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の飛行システム。
  8. 前記制御部は、前記所定のタスクとして、前記航空機に空中から地表の非接触センシングを実行させることを特徴とする請求項７に記載の飛行システム。
  9. 前記制御部は、前記航空機の飛行高度を下げて前記非接触センシングを実行させ、当該非接触センシング後に前記航空機の飛行高度を上げて飛行させることを特徴とする請求項８に記載の飛行システム。
  10. 前記非接触センシングの対象は、人が進入可能なエリアの地面から生えている植物であることを特徴とする請求項８または９に記載の飛行システム。
  11. 前記制御部は、前記所定のタスクとして、前記航空機に散布物の空中散布を実行させることを特徴とする請求項７に記載の飛行システム。
  12. １または複数のコンピュータにより実行される飛行経路決定方法であって、
    地中に予め埋め込まれた接触センサにより行われる接触センシングであって、土壌と植物のうち少なくとも何れか１つのセンシング対象の接触センシングにより得られた接触センシングデータを取得するステップと、
    前記接触センシングデータに基づいて所定のタスクが実行されるエリアの候補となる候補エリアの組み合わせを特定し、当該特定された候補エリアの組み合わせと、予め用意された複数の飛行経路の候補のうちの少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かを判定し、前記特定された候補エリアの組み合わせと、前記少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かの判定の結果に基づいて、前記予め用意された複数の飛行経路の候補から１の飛行経路を選択することで、無人で飛行可能な航空機が前記所定のタスクを実行するための飛行経路を決定するステップと、
    を含むことを特徴とする飛行経路決定方法。
  13. 地中に予め埋め込まれた接触センサにより行われる接触センシングであって、土壌と植物のうち少なくとも何れか１つのセンシング対象の接触センシングにより得られた接触センシングデータを取得する取得部と、
    前記接触センシングデータに基づいて所定のタスクが実行されるエリアの候補となる候補エリアの組み合わせを特定し、当該特定された候補エリアの組み合わせと、予め用意された複数の飛行経路の候補のうちの少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かを判定し、前記特定された候補エリアの組み合わせと、前記少なくとも１つの前記飛行経路の候補に対応するエリアの組み合わせとが一致するか否かの判定の結果に基づいて、前記予め用意された複数の飛行経路の候補から１の飛行経路を選択することで、無人で飛行可能な航空機が前記所定のタスクを実行するための飛行経路を決定する決定部と、
    を備えることを特徴とする飛行経路決定装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018169995A (ja) 2017-03-30 2018-11-01 株式会社スカイマティクス ドローンを用いた作業を支援するシステムおよび方法
JP2019158635A (ja) 2018-03-14 2019-09-19 株式会社ゼンリンデータコム 飛行経路生成装置及び飛行経路生成方法
WO2020090589A1 (ja) 2018-10-30 2020-05-07 株式会社ナイルワークス 運転経路生成システム、運転経路生成方法、および運転経路生成プログラム、ならびにドローン

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9251698B2 (en) * 2012-09-19 2016-02-02 The Boeing Company Forest sensor deployment and monitoring system
US10059459B2 (en) * 2015-05-28 2018-08-28 Kespry Inc. Unmanned aerial vehicle recovery system
KR101795935B1 (ko) * 2016-05-30 2017-11-13 인하대학교 산학협력단 센서를 사용한 무인 자율 비행체에서 최적 경로를 탐색하는 방법 및 시스템
US10089716B2 (en) * 2016-09-03 2018-10-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Generating real-time sensor maps from videos and in-ground sensor data
CN110554711B (zh) * 2016-12-16 2022-03-18 广州极飞科技股份有限公司 无人机作业的方法、装置、无人机及存储介质
US11189178B2 (en) * 2017-04-06 2021-11-30 International Business Machines Corporation Remote sensor monitoring using LED transmission
US20180348760A1 (en) * 2017-05-31 2018-12-06 James Peverill Automatic Change Detection System
US9984455B1 (en) * 2017-06-05 2018-05-29 Hana Resources, Inc. Organism growth prediction system using drone-captured images
JP7109174B2 (ja) * 2017-10-03 2022-07-29 株式会社トプコン 経路選定装置、無人航空機、データ処理装置、経路選定処理方法および経路選定処理用プログラム
KR102643528B1 (ko) * 2018-02-08 2024-03-06 현대자동차주식회사 무인비행장치, 이를 포함하는 시스템 및 무인비행장치의 이동 경로 탐색방법
US10769466B2 (en) * 2018-02-20 2020-09-08 International Business Machines Corporation Precision aware drone-based object mapping based on spatial pattern recognition
US11074447B1 (en) * 2018-07-13 2021-07-27 Hana Resources, Inc. Land analysis system using drone-captured data
CN109061707A (zh) * 2018-07-23 2018-12-21 河南省核工业放射性核素检测中心 基于无人机的核污染区域核辐射监测系统及方法
CN208367220U (zh) * 2018-07-23 2019-01-11 河南省核工业放射性核素检测中心 基于无人机的核污染区域核辐射监测系统
EP3889928B1 (en) * 2018-11-28 2023-08-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Unmanned aerial vehicle, control method, and program
US11406056B2 (en) * 2018-12-05 2022-08-09 H2Gr0, Llc Social farming network and control system for agricultural chemical management
CN110546071A (zh) * 2018-12-26 2019-12-06 乐天株式会社 无人飞行装置、报告器、飞行体以及报告器释放装置
KR102090170B1 (ko) * 2019-07-26 2020-06-01 박수홍 드론을 이용한 산불 감시 장치 및 산불 감시 시스템
CN111324144B (zh) * 2020-02-28 2021-05-14 广州极飞科技股份有限公司 无人作业设备的返航控制方法、装置、设备及非易失性存储介质

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018169995A (ja) 2017-03-30 2018-11-01 株式会社スカイマティクス ドローンを用いた作業を支援するシステムおよび方法
JP2019158635A (ja) 2018-03-14 2019-09-19 株式会社ゼンリンデータコム 飛行経路生成装置及び飛行経路生成方法
WO2020090589A1 (ja) 2018-10-30 2020-05-07 株式会社ナイルワークス 運転経路生成システム、運転経路生成方法、および運転経路生成プログラム、ならびにドローン

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