JP7296202B2 - 高圧電力線を用いた、飛行中の無人航空機における充電式バッテリの充電 - Google Patents

Description

本開示は、概して、無人航空機の飛行に関し、特に、飛行中の無人航空機における充電式バッテリの充電に関する。

無人航空機を駆動するためにバッテリが用いられる。バッテリの寿命は、無人航空機の飛行時間及び飛行距離に影響を与える。バッテリの容量を増やすと利用可能な電力が増大するが、無人航空機の重量も増加してしまう。

したがって、上述した問題のうちの少なくともいくつかと、その他の考えられる問題を考慮にいれた方法及び装置を有することが望ましい。

本開示の例示的な実施形態においては、敷設権領域内のユーティリティを監視する方法が提供される。無人航空機の充電式バッテリは、前記敷設権領域内の高圧電力線の電磁場と前記無人航空機の充電システムとを用いて、充電される。前記充電中、前記無人航空機を前記高圧電力線から所定距離だけ離して飛行させる。前記無人航空機を前記高圧電力線から前記所定距離だけ離して飛行させている間、前記無人航空機のセンサを用いてユーティリティが検査される。

本開示の例示的な実施形態においては、無人航空機の充電式バッテリを充電することを含む、前記無人航空機のための飛行プランを生成する方法が提供される。前記無人航空機のための複数の地点を含む、前記無人航空機のためのミッションデータが受信される。プロセッサを用いて、前記複数の地点を含む前記無人航空機のための経路が計算される。前記無人航空機の経路及び動作設定を含む、前記無人航空機の初期飛行プランが作成される。前記初期飛行プランに関連付けられた燃料消費量が計算される。前記燃料消費量は、前記無人航空機により消費されるエネルギーと生成されるエネルギーとを含む。燃料消費量が、前記無人航空機の利用可能なエネルギーよりも多いか否かが判定される。前記利用可能なエネルギーは、前記充電式バッテリの原充電量と、前記初期飛行プランに従って飛行する前記無人航空機により生成されるエネルギーとを含む。前記燃料消費量が前記利用可能なエネルギー以下である場合、前記初期飛行プランは前記飛行プランとして選択される。前記燃料消費量が前記利用可能なエネルギーよりも多い場合、前記無人航空機のために調整飛行プランが作成される。前記調整飛行プランの作成は、前記無人航空機を高圧電力線から所定距離だけ離れて飛行させるように前記飛行プランの一部を増やすことを含む。前記調整飛行プランに関連付けられた調整燃料消費量が計算される。前記調整燃料消費量が、調整された利用可能なエネルギーよりも多いか否かが判定される。前記調整された利用可能なエネルギーは、前記充電式バッテリの原充電量と、前記調整飛行プランに従って飛行する前記無人航空機により生成されるエネルギーとを含む。前記調整燃料消費量が、前記調整された利用可能なエネルギー以下である場合、前記調整飛行プランは前記飛行プランとして選択される。

本開示の例示的な実施形態においては、無人航空機の飛行プランを作成するための装置が提供される。前記装置は、飛行プラン作成器を含む。前記飛行プラン作成器は、前記無人航空機のための複数の地点を含む、前記無人航空機のためのミッションデータを受信し；前記複数の地点を含む前記無人航空機のための経路を計算し；前記無人航空機の経路及び動作設定を含む、前記無人航空機の初期飛行プランを作成し；前記無人航空機により消費されるエネルギーと生成されるエネルギーとを含めて、前記初期飛行プランに関連付けられた燃料消費量を計算し；燃料消費量が、前記無人航空機の利用可能なエネルギーよりも多いか否かを判定し、前記利用可能なエネルギーは、前記充電式バッテリの原充電量と、前記初期飛行プランに従って飛行する前記無人航空機により生成されるエネルギーとを含むものであり、前記燃料消費量が前記利用可能なエネルギー以下である場合、前記初期飛行プランを前記飛行プランとして選択し；前記燃料消費量が前記利用可能なエネルギーよりも多い場合、前記無人航空機のために調整飛行プランを作成し、前記調整飛行プランの作成は、前記無人航空機を高圧電力線から所定距離だけ離れて飛行させるように前記飛行プランの一部を増やすことを含み；前記調整飛行プランに関連付けられた調整燃料消費量を計算し；前記調整燃料消費量が、調整された利用可能なエネルギーよりも多いか否かを判定し、前記調整された利用可能なエネルギーは、前記充電式バッテリの原充電量と、前記調整飛行プランに従って飛行する前記無人航空機により生成されるエネルギーとを含み；前記調整燃料消費量が、前記調整された利用可能なエネルギー以下である場合、前記調整飛行プランを前記飛行プランとして選択する、ように構成されている。

いくつかのさらなる実施形態においては、前記飛行プラン作成器は、前記無人航空機に設けられている。

代替の実施形態においては、前記装置は、前記飛行プランを前記無人航空機に送信するように構成された通信システムを含む。

さらなる実施形態においては、前記装置は、データベースをさらに含み、当該データベースは、飛行制限区域又はユーティリティラインのうちの少なくともいずれか一方についての航空情報を含み、前記飛行プラン作成器は、制限区域を回避しつつ前記調整飛行プランを作成するように構成されている。

本明細書において、さらなる態様及び実施形態を説明するが、これらは、上述した１つ以上の特徴を含みうる。

上述した特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態によって個別に達成されてもよいし、さらに他の実施形態と組み合わせてもよい。これについての詳細は、以下の記載及び図面を参照することによって明らかになるであろう。

例示的な実施形態に特有のものと考えられる新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、例示的な実施形態、並びに、好ましい使用形態、さらにその目的及び特徴は、添付図面と共に本開示の例示的な実施形態の詳細な説明を参照することにより最もよく理解されるであろう。

例示的な実施形態による、高圧電力線の経路を考慮に入れた飛行プランを用いて航空機が飛行する環境を示すブロック図である。 例示的な実施形態による、高圧電力線が設けられた領域を示す図である。 例示的な実施形態による、高圧電力線が設けられた領域を飛行する無人航空機を示す図である。 例示的な実施形態による、高圧電力線が設けられた領域のマップを示す図である。 例示的な実施形態による、領域において無人航空機を飛行させるための方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、領域における無人航空機の飛行プランを作成する方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、領域において無人航空機を飛行させるための方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、飛行プラン作成器を示すブロック図である。 例示的な実施形態による、敷設権領域内のユーティリティを監視する方法を示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、無人航空機の充電式バッテリを充電することを含む、無人航空機のための飛行プランを生成する方法を示すフローチャートである。

例示的な実施形態においては、１つ以上の異なる事項が認識及び考慮されている。例えば、例示的な実施形態においては、無人航空機がいくつかの場面で有利であることが認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、無人航空機は、店舗又は供給業者による荷物の配達に使用されることが認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、無人航空機は、ファーストフードの注文品の配達に使用されることが認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、無人航空機は、搭乗している人間又は動物の輸送に使用されることが認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、無人航空機は、パイプラインなどのユーティリティ（utilities）の検査及び監視に使用されることが認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、無人航空機は、監視及び／又は偵察に使用されることが認識及び考慮されている。

例示的な実施形態においては、無人航空機は電気モータで動力供給される場合が多いことが認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、電気モータを有する無人航空機は、さらに充電式バッテリも有することが認識及び考慮されている。

例示的な実施形態においては、飛行中の充電により、地上での充電時間を短縮できることが認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、地上での充電時間の短縮により、無人航空機が飛行する時間を増やすことが可能であると認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、さらに、飛行中の充電により、無人航空機の航続距離（range）を延ばすことが可能であると認識及び考慮されている。無人航空機の航続距離を延ばすことにより、無人航空機により対応される（serviced）領域の数、又は、無人航空機を使用可能な時間のうちの少なくとも一方を増やすことができる。

例示的な実施形態においては、高圧電力線が電磁場（ＥＭＦ）を放出することが認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、さらに、高圧電力線は、ＥＭＦが非常に強いため、模型航空機の種類によっては、高圧電力線付近の飛行が禁止されていることが認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、コイルやワイヤなどのインダクタをＥＭＦに通すことにより、電圧及び電流が生成されることが認識及び考慮されている。

例示的な実施形態においては、一般及び民間の航空機は、電力線から離れて飛行するため、高圧電力線を用いて充電を行うことにより、航空機及び超軽量ビークルにより通常利用される空域での飛行を回避できることが認識及び考慮されている。

例示的な実施形態においては、無人航空機（ＵＡＶ）は、損壊又は破損を調べるために、ユーティリティラインに沿って飛行する場合があることが認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、高圧電力線は、敷設権領域（right-of-ways）に配置されていることが認識及び考慮されている。いくつかの例においては、敷設権領域は、地役権領域（easements）、或いは、ユーティリティのための経路に指定された領域と呼ばれる場合もある。例示的な実施形態においては、敷設権領域には、複数種のユーティリティが設けられていることが認識及び考慮されている。例えば、高圧電力線、水道管、水路、ガス管、ソーラーパネル、又は、オイル管のうちの少なくとも１つが同じ敷設権領域に存在していてもよい。ソーラーパネルは、太陽光を集光するために地上に設置されている。他のユーティリティ、例えば、高圧電力線、水道管、水路、ガス管、又は、オイル管のうちの少なくとも１つは、地上に設置されるか、或いは、埋設されている。運河、河川、溝、小川、川、渓谷、緩流河川（bayou）などの水路、又は、他の望ましいタイプの水路は、水の移送、又は、発電のうちの少なくとも一方を行うのに使用することができる。例示的な実施形態においては、監視対象の地中のユーティリティやパイプラインは、しばしば高圧電力線と同じ地役権領域に埋設されていることが認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、高圧電力線は、他のユーティリティと同じ地役権領域内に埋設されているか、或いは、当該ユーティリティと同じ経路に沿って地上に設けられていることが認識及び考慮されている。

本開示の例示的な実施形態においては、方法が提供される。無人航空機の充電式バッテリは、高圧電力線の電磁場、及び、無人航空機の充電システムを用いて充電される。充電中、無人航空機は、高圧電力線から所定距離だけ離れて飛行する。

ここで図面を参照すると、特に、図１には、例示的な実施形態による、高圧電力線の経路を考慮に入れた飛行プランを用いて航空機が飛行する環境がブロック図で示されている。環境１００は、領域１０８において無人航空機１１０を飛行させる場合に、領域１０８における高圧電力線１０６の経路１０４を考慮に入れるためのシステム１０２を含む。

いくつかの例においては、システム１０２は、無人航空機１１０の航続距離１１２を延ばすことができる。これらの例においては、システム１０２は、充電式バッテリ１１４を充電して航続距離１１２を延ばすために、高圧電力線１０６の経路１０４を考慮に入れる。

無人航空機１１０は、充電式バッテリ１１４と、当該充電式バッテリ１１４に電気接続されたインダクタ１１６と、衝突防止センサ１１８とを含む。

インダクタ１１６は、充電式バッテリ１１４を充電するように構成された充電システム１２０の一部である。充電システム１２０の充電回路１２２は、インダクタ１１６を充電式バッテリ１１４に電気接続する。充電回路１２２は、充電式バッテリ１１４の充電を制御する。いくつかの例においては、充電回路１２２は、充電式バッテリ１１４の充電レベル１２４を監視する。いくつかの例においては、充電回路１２２は、充電の効率１２６に基づいて、充電式バッテリ１１４の充電を制御する。

衝突防止センサ１１８は、無人航空機１１０の近くの領域１０８を監視する。無人航空機１１０は、衝突防止センサ１１８からの測定値１２８を考慮して、当該無人航空機１１０が、高圧電力線１０６などの物体と衝突することを防止する。無人航空機１１０は、障害物を回避するために、測定値１２８に基づいて、高度、飛行方向、又は、速度のうちの少なくとも１つを変更することができる。

本明細書において、「少なくとも１つの」という語句が、要素の列挙とともに用いられる場合、列挙された要素のうちの１つ又は複数を様々な組み合わせで使用する場合もあるし、列挙された要素のうちの１つのみを必要とする場合もあることを意味する。すなわち、「少なくとも１つの」は、列挙された要素を任意の組み合わせで任意の数だけ使用してもよいが、列挙された要素の全てを必要としない場合もあることを意味する。要素は、特定の対象、物、又はカテゴリであってもよい。

例えば、「要素Ａ、要素Ｂ、又は要素Ｃのうちの少なくとも１つ」は、限定するものではないが、要素Ａ、要素Ａと要素Ｂ、又は、要素Ｂを含みうる。また、この例では、要素Ａと要素Ｂと要素Ｃ、又は、要素Ｂと要素Ｃを含む場合もある。勿論、これらの要素のあらゆる組み合わせが存在する。場合によっては、「少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、２個の要素Ａと、１個の要素Ｂと、１０個の要素Ｃ；４個の要素Ｂと７個の要素Ｃ；又は、他の適切な組み合わせを意味する。

衝突防止センサ１１８は、任意の所望の形態をとることができる。いくつかの例において、衝突防止センサ１１８は、ソナーセンサ（SONAR sensor）１３０、レーダセンサ（RADAR sensor）１３２、光センサ１３４、又は、電磁場強度センサ１３６のうちの１つである。

いくつかの例においては、衝突防止センサ１１８は、複数のセンサ１３８のうちの１つである。センサ１３８は、他の所望のタイプのセンサを含む。図示のように、センサ１３８は、ＧＰＳレシーバ１４０を含む。ＧＰＳレシーバ１４０は、領域１０８内の無人航空機１１０の位置１４２を特定するために使用される。

システム１０２は、領域１０８における高圧電力線１０６を用いて、無人航空機１１０の充電式バッテリ１１４を充電する。無人航空機１１０は、飛行中に充電式バッテリ１１４を充電する。

システム１０２は、領域１０８を通る高圧電力線１４６の経路１４４を特定する。高圧電力線１４６は、領域１０８における複数の高圧電力線１０６のうちの１つである。飛行プラン作成器１４８は、無人航空機１１０が、飛行プラン１５０の少なくとも一部として、高圧電力線１４６の電磁場１５２を用いて当該無人航空機１１０の充電式バッテリ１１４を充電するように、無人航空機１１０のための飛行プラン１５０を作成する。飛行プラン１５０はまた、無人航空機１１０の目的や行先にも対応している。

コンピュータシステム１５４は、通信システム１５６を用いて、飛行プラン１５０を無人航空機１１０に伝達する。これらの例においては、通信システム１５６は、飛行プラン作成器１４８から無人航空機１１０に対して飛行プラン１５０を送信するように構成されている。無人航空機１１０は、飛行プラン１５０に従って飛行する。この飛行に際しては、無人航空機１１０の衝突防止センサ１１８からの測定値１２８を用いて、無人航空機１１０が、高圧電力線１４６から少なくとも所定距離１５８だけ離れて飛行する状態が維持される。充電中、無人航空機１１０は、高圧電力線１４６から所定距離１５８だけ離れて飛行する。いくつかの例においては、飛行プラン１５０は、充電式バッテリ１１４を充電しない部分を含む。これらの「非充電」部分においては、無人航空機１１０は、高圧電力線１４６から所定距離１５８よりも離れて飛行する。

所定距離１５８は、充電中、無人航空機１１０が飛行する際の高圧電力線１０６からの所望の距離である。高圧電力線１４６から所定距離１５８だけ離して無人航空機１１０を飛行させることにより、充電式バッテリ１１４の一回の充電で達成される航続距離と比較して、無人航空機１１０の航続距離１１２を延ばすことができる。本明細書においては、無人航空機１１０の操縦は、当該無人航空機１１０の飛行中に実行される。無人航空機１１０の操縦は、離陸、着陸、ホバリング（hovering）、高度変更、緯度又は経度方向の移動のうちのいずれかを含みうる。

無人航空機１１０は、コントローラ１８０と衝突防止センサ１１８とを用いて、高圧電力線１４６から少なくとも所定距離１５８だけ離れた状態に維持される。衝突防止センサ１１８は、高圧電力線１４６と無人航空機１１０との間の実際の距離を特定する測定値１２８を提示する。いくつかの例においては、航空機１１０は、高圧電力線１４６から略一定の距離を維持する。他の例においては、航空機１１０は、高圧電力線１４６からの当該航空機１１０の距離が可変となるようにする。

所定距離１５８は、任意の所望値をとりうる。いくつかの例においては、所定距離１５８は、ある範囲の所望値を含む。いくつかの例においては、所定距離１５８は、２００メートル以下である。所定距離１５８は、高圧電力線１４６の仕様１６６に基づいて増減することができる。所定距離１５８は、電磁場１５２の電磁場強度１７６に基づいて増減することもできる。いくつかの例においては、所定距離１５８は、１０センチメートルから１００メートルの範囲内である。いくつかの例においては、所定距離１５８は、１メートルから５０メートルの範囲内である。

領域１０８における高圧電力線１４６の経路１４４は、高電圧マップ１６０に示されている。高電圧マップ１６０は、コンピュータシステム１５４のデータベース１６２に含まれている。飛行プラン１５０を作成するために、飛行プラン作成器１４８は、高電圧マップ１６０を用いる。

いくつかの例においては、高圧電力線１０６に関する追加情報は、データベース１６２に保存される。高圧電力線１０６の仕様１６４は、必要に応じてデータベース１６２に保存される。仕様１６４には、高圧電力線１０６の所望の特徴が含まれる。

データベース１６２には、天候又は飛行制限区域のうちの少なくとも一方を含む所望の航空情報が含まれる。

図示のように、高圧電力線１４６の仕様１６６には、電力１６８、寸法１７０、及び、高さ１７２が含まれる。電力１６８には、高圧電力線１４６のアンペア数又は他の測定値が含まれる。寸法１７０には、ワイヤ、プラットフォーム、及び、タワーの寸法が含まれる。高さ１７２には、高圧電力線１４６が地上に設けられているか、或いは地中に設けられているかについての情報と、地面から上方又は下方への高圧電力線１４６の距離とが含まれる。

いくつかの例においては、無人航空機１１０は、高圧電力線１４６の動作状態１７４を特定するために用いられる。いくつかの例においては、高圧電力線１４６の電磁場１５２の電磁場強度１７６は、飛行中の無人航空機１１０を用いて検出される。いくつかの例においては、電磁場１５２の電磁場強度１７６は、電磁場強度センサ１３６を用いて特定される。高圧電力線１４６の動作状態１７４は、電磁場強度１７６を用いて特定される。

いくつかの例においては、動作状態１７４を特定するために、高圧電力線１４６の仕様１６６が考慮される。電磁場強度センサ１３６により測定される電磁場強度１７６などの電磁場強度は、所定距離１５８、又は、高圧電力線１４６の電力１６８のうちの少なくとも一方、或いは、他の特徴に依存する。

無人航空機１１０は、飛行プラン１５０を用いて高圧電力線１４６に相対する飛行を行う。飛行プラン１５０においては、気象状況１７８、無人航空機１１０のタイプ、又は、無人航空機１１０の能力などの、所望の特性が考慮されうる。いくつかの例においては、気象状況１７８は、気象通報（図示略）から抜粋する。いくつかの例においては、所定距離１５８の設定値は、飛行プラン１５０の一部である。

所定距離１５８は、所望の特徴に基づいて選択することができる。いくつかの例においては、所定距離１５８は、気象状況１７８に基づいて選択される。例えば、気象状況１７８に強風が含まれている場合、所定距離１５８は、より長いものとする。強風は、無人航空機１１０を高圧電力線１４６に向かって押し動かす可能性がある。強風の影響を補償するために、所定距離１５８が延ばされる。他の例として、気象状況１７８に雷雨が含まれている場合、所定距離１５８はより長い可能性がある。雷雨は、静電気や自然発生する電磁場を含みうる。電磁場強度センサ１３６は、電磁場１５２に加えて、自然発生する電磁場を検出してもよい。所定距離１５８は、雷雨により生じうる静電気及び自然発生する電磁場を考慮に入れて延ばしてもよい。

いくつかの例においては、所定距離１５８は、無人航空機１１０における充電システム１２０の効率１２６の所定値が維持されている状態における、高圧電力線１４６からの最大長である。いくつかの例においては、効率１２６の所定値は、領域１０８の現在の状況下での最大効率である。効率１２６の最大値は、状況及びハードウェアに依存する。例えば、効率１２６は、高圧電力線１４６の電磁場強度１７６、周囲温度、及び、充電式バッテリ１１４の充電設定などに影響される。

いくつかの例においては、所定距離１５８は、充電式バッテリ１１４の充電レベルを維持するように選択される。いくつかの例においては、所定距離１５８は、電磁場強度１７６に基づいて選択される。

いくつかの例においては、所定距離１５８は、飛行プラン作成器１４８によって作成される飛行プラン１５０の一部である。他の例においては、所定距離１５８は、無人航空機１１０のコントローラ１８０によって決定される。コントローラ１８０は、無人航空機１１０を操縦するように構成されている。いくつかの例においては、コントローラ１８０は、高圧電力線１４６から所定距離１５８だけ離して無人航空機１１０を飛行させている間、インダクタ１１６が高圧電力線１４６の電磁場１５２を用いて充電式バッテリ１１４を充電するように、無人航空機１１０を操縦するよう構成されている。

高圧電力線１４６は、敷設権領域１８１に設けられている。敷設権領域１８１は、高圧電力線１４６を含むユーティリティ１８２の経路設定を行う（routing）ための領域である。敷設権領域１８１は、地役権領域１８６とも呼ばれうる。いくつかの例においては、敷設権領域内のユーティリティ１８２は、無人航空機１１０が、高圧電力線１４６から所定距離１５８だけ離れて飛行している際に検査される。

敷設権領域１８１内のユーティリティ１８２は、敷設権領域１８１内において、地上又は地中のうちの少なくとも一方に設けられたユーティリティライン１８４を含む。ユーティリティライン１８４は、高圧電力線１４６、水道管１８７、水路１９１、ガス管１８８、ソーラーパネル１８９、又は、オイル管１９０のうちの少なくとも１つを含む。

ユーティリティ１８２は、敷設権領域１８１内に図示されているが、ユーティリティ１８２は、当該ユーティリティが敷設権領域１８１の外に設けられている場合であっても、無人航空機１１０によって検査が行われる可能性がある。例えば、水路１９１は、敷設権領域１８１外に延在している場合がある。いくつかの例においては、無人航空機１１０が高圧電力線１４６を用いて充電を行っている間、当該無人航空機１１０は、敷設権領域１８１外にあるユーティリティ１８２を検査する。いくつかの例においては、無人航空機１１０は、高圧電力線１４６を用いて充電を行っている間、敷設権領域１８１外にある水路１９１を検査する。他の例においては、無人航空機１１０は、敷設権領域１８１外におけるユーティリティ１８２の検査の前又は後の少なくとも一方において、高圧電力線１４６を用いて充電を行う。例えば、無人航空機１１０は、敷設権領域１８１外における水路１９１の検査の前又は後の少なくとも一方において、高圧電力線１４６を用いて充電を行う。

ユーティリティ１８２は、複数のセンサ１３８のうちの任意の望ましいタイプのセンサを用いて検査される。ユーティリティ１８２は、近接センサ、磁場センサ、ＩＲカメラ、可視スペクトルカメラ、又は、他の望ましいタイプのセンサのうちの少なくも１つを用いて検査することができる。例えば、高圧電力線１４６は、電磁場強度センサ１３６、光センサ１３４、ソナーセンサ１３０、又は、レーダセンサ１３２を用いて検査することができる。水路１９１又はソーラーパネル１８９のいずれかは、光センサ１３４を用いて検査することができる。いくつかの例においては、水道管１８７、水路１９１、ガス管１８８、及び／又は、オイル管１９０のうちの少なくとも１つは、光センサ１３４、又は、ＩＲカメラなどのヒートセンサを用いて検査される。

無人航空機１１０のミッションの目的が、敷設権領域１８１におけるユーティリティ１８２の検査である場合、飛行プラン１５０には、敷設権領域１８１に沿った部分が少なくとも含まれる。高圧電力線１４６に沿って飛行することにより、充電式バッテリ１１４の充電レベル１２４が上がる。飛行プラン１５０に従って飛行する前に、充電式バッテリ１１４は、原充電量１９２を有する。原充電量１９２は、充電式バッテリ１１４における任意の充電レベルである。原充電量１９２は、飛行プラン１５０の作成時には、「初期充電量」と呼ばれる場合もある。

いくつかの例においては、無人航空機１１０は、動作効率、不正状況、不正事象、漏れ、又は、破損のうちの少なくとも１つについて、ユーティリティ１８２を検査する。いくつかの例においては、許容範囲外の動作効率、不正状況、不正事象、漏れ、又は、破損のうちの少なくとも１つが検出されると、警告１９４が送信される。いくつかの例においては、無人航空機１１０が警告１９４を送信する。他の例においては、コンピュータシステム１５４が警告１９４を送信する。

警告１９４は、所望のコンテンツを含む。いくつかの例においては、警告１９４は、画像やセンサ読取データなどのセンサ出力、又は、他の所望のタイプの出力を含む。いくつかの例においては、警告１９４は、リポート、光、インジケータ、又は、他の所望のタイプの警告の形態をとる。いくつかの例においては、警告１９４は、許容範囲外の動作効率、不正状況、不正事象、漏れ、又は、破損を人間の作業員に知らせるように設定されている。

図１に示す環境１００は、例示的な実施形態が実現される態様に対して物理的又は構造的な限定を示唆するものではない。図示されたコンポーネントに加えて、又は、これらに代えて、他のコンポーネントを用いることもできる。いくつかのコンポーネントは、必要としない場合もある。また、図中のブロックは、機能コンポーネントを示す。これらのブロックのうちの１つ又は複数は、例示的な実施形態において実施する際には、組み合わせたり、分割したり、組み合わせてから異なるブロックに分割したりすることができる。

例えば、無人航空機１１０には複数のタイプの衝突防止センサ１１８が搭載されてもよい。いくつかの例においては、無人航空機１１０において、ソナーセンサ１３０、レーダセンサ１３２、又は、光センサ１３４のうちの少なくとも１つに加えて、電磁場強度センサ１３６が搭載されている。いくつかの例においては、充電システム１２０は、電磁場強度センサとして使用されている。

領域１０８には無人航空機１１０のみが図示されているが、他の例においては、領域１０８内にさらに他の無人航空機が動作している場合もある。いくつかの例においては、高圧電力線１４６から一定の距離だけ離れて他の無人航空機が飛行していてもよい。これらの例においては、衝突防止センサ１１８、及び、上述した他の無人航空機における別個の衝突防止センサにより、無人航空機１１０と上述した他の無人航空機との接触が防止される。

いくつかの例においては、飛行プラン１５０は、報告サービス（reporting service）に提出される。飛行プラン１５０を提出することにより、他の無人航空機の飛行プランを作成して、無人航空機１１０との接触を回避することができる。

次に図２を参照すると、例示的な実施形態による、高圧電力線が設けられた領域が示されている。領域２００は、図１に示す領域１０８の物理的な実施態様である。領域２００において、発電所２０２は、配電線２１０、配電線２１２、及び、配電線２１４を介して、近隣２０４、近隣２０６、及び、近隣２０８にそれぞれ分配される電力を生成する。領域２００は、送電線２１６を含む。送電線２１６は、高圧電力線２１８である。高圧電力線２１８は、図１に示す高圧電力線１４６の物理的な実施態様である。

高圧電力線２１８は、無人航空機を充電するために十分な強度の電磁力（ＥＭＦ）を有する。いくつかの例においては、無人航空機は、高圧電力線２１８から所定距離だけ離れて飛行している間に、充電式バッテリを充電する。いくつかの例においては、無人航空機は、高圧電力線２１８から少なくとも所定距離だけ離れて飛行している間に、充電式バッテリを充電する。

図２に示す領域２００は、例示的な実施形態が実現される態様に対して物理的又は構造的な限定を示唆するものではない。例えば、同図において、高圧電力線２１８は地上に設けられているが、いくつかの例においては、高圧電力線は地中に設けられている。

高圧電力線２１８、及び、変圧器やタワーなどの付随する支持構造体、並びに、高圧電力線２１８に関連する他の構造体は、敷設権領域２２０の範囲内にある。いくつかの図示しない例においては、敷設権領域２２０に追加のユーティリティが設けられている。追加のユーティリティは、敷設権領域２２０において地上に設けられてもよいし、地中に設けられてもよい。例えば、農村環境においては、地中のユーティリティやパイプラインは、高圧電力線と同じ地役権領域に埋設されている。これらの例においては、無人航空機は、高圧電力線を用いて充電している間、ユーティリティやパイプラインを監視してもよい。

ユーティリティは、水道管、水路、ガス管、ソーラーパネル、オイル管、又は、他の望ましいタイプのユーティリティのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの例においては、敷設権領域２２０内のユーティリティは、無人航空機が、高圧電力線２１８から所定距離だけ離れて飛行している際に、当該無人航空機のセンサを用いて検査される。

次に図３を参照すると、例示的な実施形態による、高圧電力線が設けられた領域を飛行する無人航空機が示されている。ビュー３００は、図２における方向３に沿った眺めである。ビュー３００において、無人航空機３０２は、高圧電力線２１８から距離３０４だけ離れて飛行している。無人航空機３０２は、図１に示す無人航空機１１０の物理的な実施態様である。

いくつかの例においては、距離３０４は、図１に示す所定距離１５８の物理的な実施態様である。いくつかの例においては、距離３０４は、２００メートル以下である。距離３０４は、所望の特徴に基づいて選択される。いくつかの例においては、距離３０４は、当該距離３０４が、無人航空機３０２の充電効率が所定値となる状態においての最大長となるように選択される。いくつかの例においては、距離３０４は、図２の領域２００の気象情報に基づいて選択される。いくつかの例においては、距離３０４は、無人航空機３０２の能力に基づいて選択される。いくつかの例においては、距離３０４は、無人航空機３０２の充電式バッテリにおける所定電力量を維持するように選択される。

図示のように、敷設権領域２２０には、ソーラーパネル３０６が設けられている。同図には示されていないが、水道管、ガス管、オイル管などのユーティリティ、又は、他のユーティリティが敷設権領域２２０に埋設されている場合もある。他の図示しない例においては、水道管、水路、ガス管、オイル管などのユーティリティ、又は、他のユーティリティが敷設権領域２２０において地上に設けられている場合もある。

無人航空機３０２は、敷設権領域２２０内のユーティリティを検査するために使用することができる。例えば、無人航空機３０２は、高圧電力線２１８又はソーラーパネル３０６のうちの少なくとも一方を検査するために使用することができる。敷設権領域２２０においてユーティリティが追加的に設けられている場合、無人航空機３０２は、敷設権領域２２０に追加的に設けられた当該ユーティリティを検査してもよい。

敷設権領域２２０内のユーティリティの検査には、無人航空機３０２のセンサが使用される。いくつかの例においては、無人航空機３０２は、敷設権領域２２０などの敷設権領域内のユーティリティを検査するように構成された複数のセンサを有する。無人航空機３０２のセンサは、所望の形態をとる。いくつかの例においては、無人航空機３０２には、近接センサ、磁場センサ、ＩＲカメラ、可視スペクトルカメラ、又は、他の望ましいタイプのセンサのうちの少なくとも１つが搭載されている。いくつかの例においては、敷設権領域２２０におけるユーティリティは、動作効率、不正状況、不正事象、漏れ、又は、破損のうちの少なくとも１つについて検査される。

敷設権領域２２０の高圧電力線２１８は、所望の手法で検査することができる。いくつかの例においては、高圧電力線２１８は、視覚的に検査される。これらの例においては、カメラなどの視覚センサが無人航空機３０２に搭載されており、高圧電力線２１８の検査に使用される。

高圧電力線２１８は、不正状況、不正事象、又は、破損のうちの少なくとも１つについて視覚的に検査されうる。例えば、高圧電力線２１８に不正な線が接続されているか否かについて、高圧電力線２１８を視覚的に検査することができる。また、例えば、不正な無人航空機が高圧電力線２１８を用いて充電を行っているか否かについて、高圧電力線２１８を視覚的に検査することができる。さらに他の例としては、低く垂れ下がった線、断線、破損した支持体、又は、高圧電力線２１８に対する他の物理的損傷などの損傷の有無について、高圧電力線２１８を視覚的に検査することができる。

高圧電力線２１８は、磁場センサを用いて検査することができる。例えば、高圧電力線２１８は、予測される磁場強度について検査することができる。予測される磁場よりも低い磁場が検出された場合、高圧電力線２１８は、不正な充電が行われている可能性、効率が望ましくない可能性、或いは、他の不正な状況や事象若しくは望ましくない状況や事象が生じている可能性がある。

いくつかの例においては、敷設権領域２２０に埋設されたユーティリティは、ＩＲカメラなどの熱検出センサを用いて検査される。いくつかの例においては、ガス、水、又は、オイルなどのユーティリティは、周囲温度とは異なる温度で輸送される。例えば、例えば、液化天然ガスは環境温度とは異なる温度で輸送される。敷設権領域２２０に埋設されたユーティリティに漏れ又は破損が生じている場合、ユーティリティと環境との間の温度差を用いて、漏れ又は破損を検出することができる。いくつかの例においては、埋設されたユーティリティについての不正状況、不正事象、漏れ、又は、破損が、視覚カメラを用いて視覚的に検査される。

図３に示すビュー３００は、例示的な実施形態が実現される態様に対して物理的又は構造的な限定を示唆するものではない。例えば、無人航空機３０２は、固定翼機として示されている。しかしながら、他の例においては、無人航空機は、回転翼無人機であってもよい。

他の例において、無人航空機３０２には、所望のタイプ及び数のセンサ（図示略）が設けられている。さらに他の例として、敷設権領域２２０においては、ガス管、水道管、水路、オイル管などの他のユーティリティ、又は、他の所望のタイプのユーティリティが地上に設けられている。

他の例として、敷設権領域２２０外には、水路などのユーティリティが設けられている。いくつかの例においては、敷設権領域２２０外のユーティリティは、無人航空機３０２の充電中に検査される。

次に図４を参照すると、例示的な実施形態による、高圧電力線が設けられた領域のマップが示されている。マップ４００は、図１に示す高電圧マップ１６０の物理的な実施態様である。

マップ４００において、領域４０２は、高圧電力線４０４と、高圧電力線４０６と、高圧電力線４０８と、高圧電力線４１０と、高圧電力線４１２とを有する。図１に示す無人航空機１１０などの無人航空機は、領域４０２を飛行しうる。

図示のように、マップ４００は、無人航空機の出発点４１４と、到着点４１６とを有する。飛行プラン４１８は、無人航空機が、出発点４１４から到着点４１６まで移動するための最短経路である。

いくつかの例においては、飛行プラン４２０は、無人航空機の充電式バッテリを充電するために作成される。飛行プラン４２０はまた、無人航空機の目的又は行先にも対応している。この例においては、飛行プラン４２０は、行先である到着点４１６に対応している。飛行プラン４２０は、飛行プラン４１８の代替のプランである。飛行プラン４２０により、無人航空機は、高圧電力線４１２から所定距離だけ離れて飛行する。飛行プラン４２０は、飛行プラン４１８よりも長いが、いくつかの例においては、飛行プラン４２０を採用したほうが、無人航空機の充電式バッテリをより多く充電することができる。

図２～４に示す様々なコンポーネントは、図１に示すコンポーネントと組み合わせてもよいし、図１に示すコンポーネントと共に用いてもよいし、これら両方を行ってもよい。また、図２～４に示すコンポーネントのうちのいくつかは、図１にブロック形式で示すコンポーネントが、物理構造体としてどのように実施されるかを示す例であってもよい。

次に図５を参照すると、例示的な実施形態による、領域において無人航空機を飛行させるための方法を示すフローチャートが示されている。方法５００は、図１に示す環境１００で実施することができる。方法５００は、図２～３に示す領域２００で実行することができる。方法５００は、図４に示す領域４０２で実行することができる。

方法５００においては、高圧電力線の電磁場と無人航空機の充電システムとを用いて、無人航空機の充電式バッテリを充電する（工程５０２）。方法５００においては、充電中、無人航空機を、高圧電力線から所定距離だけ離して飛行させる（工程５０４）。その後、上記方法を終了させる。

図５には、いくつかの任意の工程も示されている。いくつかの例においては、充電式バッテリの充電は、充電システムのインダクタを高圧電力線の電磁場に配置することにより、エネルギーを生成することを含む（工程５０６）。いくつかの例においては、高圧電力線の電磁場を用いて無人航空機の充電式バッテリを充電することにより、無人航空機の航続距離を延ばすことができる（工程５０８）。

いくつかの例においては、所定距離は、充電式バッテリの充電レベルを維持するように選択される（工程５１０）。いくつかの例においては、所定距離は、無人航空機における充電システムの効率が所定値に維持されている状態における、高圧電力線からの最大長である（工程５１２）。いくつかの例においては、効率の所定値は、効率の最大値である。充電システムの効率は、高圧電力線の電磁場強度、周囲温度、及び、充電式バッテリの充電設定などに影響される。

いくつかの例においては、方法５００において、無人航空機の経路に沿った気象状況を特定する（工程５１４）。いくつかの例においては、方法５００において、気象状況に基づいて所定距離を選択する（工程５１６）。例えば、所定距離は、風の状況に基づいて選択されてもよい。いくつかの例においては、所定距離は、風が強ければ強い程長くなりうる。

いくつかの例においては、方法５００において、高圧電力線の電磁場の強度を検出する（工程５１８）。いくつかの例においては、方法５００において、電磁場強度を用いて高圧電力線の動作状態を特定する（工程５２０）。例えば、電磁場強度が想定よりも著しく低い場合、高圧電力線は、部分的に動作しているか、或いは、全く動作していない可能性がある。いくつかの例においては、電磁場強度が想定よりも著しく低い場合、無人航空機は、高圧電力線の追加検査又はメンテナンスを要求する通知を送信してもよい。いくつかの例においては、電磁場強度が想定よりも著しく低い場合であって、且つ、無人航空機にカメラが取り付けられている場合、想定よりも低い電磁場強度に応答して高圧電力線の写真を撮ってもよい。

いくつかの例においては、方法５００において、電磁場強度に基づいて電力線からの所定距離を選択する（工程５２２）。例えば、電磁場強度が強い程、所定距離は長くなる。

いくつかの例においては、方法５００において、衝突防止センサを用いて高圧電力線を検出する（工程５２４）。いくつかの例においては、方法５００において、衝突防止センサからの測定値を用いて、充電中に無人航空機が高圧電力線から所定距離だけ離れた状態を維持する（工程５２６）。いくつかの例において、衝突防止センサは、ソナーセンサ、レーダセンサ、光センサ、又は、電磁場強度センサのうちの１つである。

次に図６を参照すると、例示的な実施形態による、領域における無人航空機の飛行プランを作成する方法を示すフローチャートが示されている。方法６００は、図１に示す環境１００で実施することができる。方法６００は、図１に示す高電圧マップ１６０を用いて実行することができる。方法６００によって作成された飛行プランは、図２～３に示す領域２００内の飛行に関するものであってもよい。方法６００は、図４に示すマップ４００などのマップを用いて実行することができる。

方法６００において、領域を通る高圧電力線の経路を特定する（工程６０２）。方法６００において、無人航空機が、飛行プランの少なくとも一部として、高圧電力線の電磁場を用いて当該無人航空機の充電式バッテリを充電するように、無人航空機のための飛行プランを作成する（工程６０４）。

図６には、いくつかの任意の工程も示されている。いくつかの例においては、方法６００において、無人航空機に飛行プランを送信する（工程６０６）。いくつかの例においては、方法６００において、無人航空機の衝突防止センサからの測定値を用いて、充電中に無人航空機が高圧電力線から少なくとも所定距離だけ離れた状態を維持しつつ、飛行プランに従って無人航空機を飛行させる（工程６０８）。

いくつかの例においては、方法６００において、高圧電力線から少なくとも所定距離だけ離して無人航空機を飛行させることにより、充電式バッテリの一回の充電で達成される航続距離と比較して、無人航空機の航続距離を延ばす（工程６１０）。いくつかの例においては、方法６００において、飛行中の無人航空機を用いて高圧電力線の電磁場の強度を検出する（工程６１２）。

いくつかの例においては、方法６００において、電磁場強度を用いて高圧電力線の動作状態を特定する（工程６１４）。例えば、電磁場強度が想定よりも著しく低い場合、高圧電力線は、部分的に動作しているか、或いは、全く動作していない可能性がある。いくつかの例においては、電磁場強度が想定よりも著しく低い場合、無人航空機は、高圧電力線の追加検査又はメンテナンスを要求する通知を送信してもよい。いくつかの例においては、電磁場強度が想定よりも著しく低い場合であって、且つ、無人航空機にカメラが取り付けられている場合、想定よりも低い電磁場強度に応答して高圧電力線の写真を撮ってもよい。

次に図７を参照すると、例示的な実施形態による、領域において無人航空機を飛行させるための方法を示すフローチャートが示されている。方法７００は、図１に示す無人航空機１１０を用いて実施することができる。方法７００は、無人航空機３０２を用いて、図２～３に示す領域２００で実行することができる。方法７００は、図４に示す領域４０２で実行することができる。

方法７００において、高圧電力線の電磁場の範囲内に無人航空機を配置する（工程７０２）。方法７００において、無人航空機の飛行中、当該無人航空機に取り付けられたインダクタを用いてエネルギーを生成する（工程７０４）。方法７００において、インダクタによって生成されたエネルギーを、無人航空機の充電式バッテリに送る（工程７０６）。その後、上記方法を終了させる。

図７には、いくつかの任意の工程も示されている。いくつかの例においては、方法７００において、最短の飛行プランから、少なくとも一部が高圧電力線の電磁場内にある飛行プランに無人航空機を再誘導し、その際、無人航空機を電磁場内に配置することは、無人航空機を飛行プランに沿って飛行させることを含む（工程７０８）。

いくつかの例においては、飛行プランは、高圧電力線の支持構造体を考慮に入れている。いくつかの例においては、飛行プランは、高圧電力線を支持するタワーの周辺に無人航空機を誘導する。いくつかの例においては、飛行プランは、少なくとも部分的に高圧電力線と平行である。他の例においては、飛行プランは、高圧電力線の電磁場の範囲内にあるが、高圧電力線と平行ではない。いくつかの例においては、飛行プランは、高圧電力線の電磁場内におけるらせん状パターンなどの、非平行パターンを有する。

いくつかの例においては、方法７００において、高圧電力線の電磁場内に無人航空機を配置することは、高圧電力線の経路に沿って無人航空機を飛行させることを含む（工程７１０）。いくつかの例においては、方法７００において、高圧電力線の電磁場内に無人航空機を配置することは、高圧電力線から所定距離だけ離して無人航空機を飛行させることを含む（工程７１２）。いくつかの例においては、所定距離は、無人航空機における充電システムの効率が所定値に維持されている状態における、高圧電力線からの最大長である（工程７１４）。いくつかの例においては、所定距離は、充電式バッテリの充電レベルを維持するように選択される（工程７１６）。

次に図８を参照すると、例示的な実施形態による、飛行プラン作成器のブロック図が示されている。飛行プラン作成器８００は、図１に示す飛行プラン作成器１４８の実施態様である。飛行プラン作成器８００は、図２～３に示す領域２００内を飛行しうる飛行プランを作成するために用いられる。飛行プラン作成器８００により作成された飛行プランは、無人航空機３０２の飛行に用いることができる。飛行プラン作成器８００は、飛行プラン４１８又は飛行プラン４２０のうちの少なくとも一方を作成することができる。いくつかの例においては、飛行プラン作成器８００は、図１に示す無人航空機１１０などの無人航空機に設けられている。

飛行プラン作成器８００は、データベース１６２から高電圧マップ１６０などの航空データを用いる。飛行プラン作成器８００は、飛行プラン８０１を作成する。飛行プラン作成器８００は、無人航空機１１０などの無人航空機のためのミッションデータ８０２を受信する。このミッションデータには、無人航空機のための複数の地点８０４が含まれている。飛行プラン作成器８００は、所望のデータ源からミッションデータ８０２を受信する。このようなデータ源の例としては、図１に示すデータベース１６２又は通信システム１５６などの通信システムが挙げられる。いくつかの例においては、図１に示すデータベース１６２は、飛行制限区域又はユーティリティラインのうちの少なくともいずれか一方についての航空情報を含む。

いくつかの例においては、複数の地点８０４は、無人航空機の目的地又は通過点を含む。いくつかの例においては、複数の地点８０４は、無人航空機のウェイポイント（waypoints）を含む。いくつかの例においては、複数の地点８０４は、無人航空機がミッションの目的８４６を実行するため飛行する先の地点を含む。

飛行プラン作成器８００は、複数の地点８０４を含む無人航空機の経路８０８を計算する。いくつかの例においては、経路８０８は、高圧電力線を用いて無人航空機を充電するための部分を含む。

飛行プラン作成器８００は、無人航空機の経路８０８及び動作設定８１１を含む、無人航空機の初期飛行プラン８１０を作成する。動作設定８１１は、速度、無人航空機のモータに供給される電力量、無人航空機で動作するモータの数、又は、無人航空機のコンポーネントのための他の設定のうちの少なくとも１つを含む。

飛行プラン作成器８００は、初期飛行プラン８１０に関連付けられた燃料消費量８１２を計算する。燃料消費量８１２は、無人航空機により消費されるエネルギー８１４と、生成されるエネルギー８１６とを含む。消費されるエネルギー８１４は、動作設定８１１を用いて経路８０８を辿るために無人航空機により用いられるエネルギーを含む。いくつかの例においては、消費されるエネルギー８１４には、初期飛行プラン８１０の期間における天候が考慮されている。生成されるエネルギー８１６は、経路８０８に沿って飛行する際の高圧電力線の近傍を通ることによる充電で生成されるエネルギーを含む。

飛行プラン作成器８００は、燃料消費量８１２が、無人航空機の利用可能なエネルギー８１８よりも多いか否かを判定する。利用可能なエネルギー８１８は、充電式バッテリの原充電量８２０と、初期飛行プラン８１０に従って飛行する無人航空機により生成されるエネルギー８１６とを含む。原充電量８２０は、無人航空機における少なくとも１つの充電式バッテリの充電量である。原充電量８２０は、再充電を行わない場合、無人航空機の航続距離を制限しうる。生成されるエネルギー８１６を用いることにより、無人航空機の航続距離を延ばすことができる。

飛行プラン作成器８００は、燃料消費量８１２が、利用可能なエネルギー８１８以下である場合、飛行プラン８０１として初期飛行プラン８１０を選択する。燃料消費量８１２が、利用可能なエネルギー８１８よりも大きい場合、初期飛行プラン８１０は、飛行プラン８０１として選択されない。燃料消費量８１２が、利用可能なエネルギー８１８よりも多い場合、無人航空機のための調整飛行プラン８２２が作成される。いくつかの例においては、調整飛行プラン８２２は、初期飛行プラン８１０を調整することにより作成される。調整飛行プラン８２２の作成は、飛行プランの一部を増やすことを含み、無人航空機は、高圧電力線から所定距離だけ離れて飛行する。調整経路８２４は、充電用部分８２５を有しており、当該部分は、無人航空機が高圧電力線から所定距離だけ離れて飛行する部分である。調整経路８２４の充電用部分８２５は、無人航空機が高圧電力線から所定距離だけ離れて飛行する部分である、経路８０８の充電用部分８２７よりも長い。充電用部分８２５が充電用部分８２７よりも長いため、調整飛行プラン８２２において生成されるエネルギー８３２のエネルギー量は、初期飛行プラン８１０において生成されるエネルギー８１６よりも多い。いくつかの例においては、飛行プラン作成器８００は、飛行制限区域８３６を回避しつつ調整飛行プラン８２２を作成するように構成されている。

飛行プラン作成器８００は、調整飛行プラン８２２に関連付けられた調整燃料消費量８２６を計算する。調整燃料消費量８２６は、調整経路８２４及び動作設定８２８に基づいて計算される。調整燃料消費量８２６は、無人航空機により消費されるエネルギー８３０と、生成されるエネルギー８３２とを含む。消費されるエネルギー８３０は、動作設定８２８を用いて調整経路８２４を辿るために無人航空機により用いられるエネルギーを含む。いくつかの例においては、消費されるエネルギー８３０には、調整飛行プラン８２２の期間における天候が考慮されている。生成されるエネルギー８３２は、所望の手法で無人航空機により生成されるエネルギーを含む。いくつかの例においては、生成されるエネルギー８３２は、調整経路８２４に沿って飛行する際の高圧電力線の近傍を通ることによる充電で生成されるエネルギーを含む。

飛行プラン作成器８００は、調整燃料消費量８２６が、調整された利用可能なエネルギー８３４よりも多いか否かを判定する。調整された利用可能なエネルギー８３４は、充電式バッテリの原充電量８２０と、調整飛行プラン８２２に従って飛行する無人航空機により生成されるエネルギー８３２とを含む。飛行プラン作成器８００は、調整燃料消費量８２６が、調整された利用可能なエネルギー８３４以下である場合、飛行プラン８０１として調整飛行プラン８２２を選択する。

いくつかの例においては、調整飛行プラン８２２を作成することにより、経路８０８よりも長さ８３５が長い調整経路８２４が作成される。いくつかの例においては、調整経路８２４の長さ８３５は、経路８０８の長さ８３７よりも長い。調整経路８２４の長さ８３５は長さ８３７よりも長いが、充電用部分８２５が充電用部分８２７よりも長い場合、生成されるエネルギー８３２は、生成されるエネルギー８１６よりも多くなる。

いくつかの例においては、飛行プラン作成器８００は、飛行制限区域８３６を回避するために飛行プラン８０１を作成する。いくつかの例においては、飛行制限区域８３６は、永久的及び一時的な飛行制限区域を含む。いくつかの例においては、飛行制限区域８３６は、一時的な飛行制限区域のための時間を含む。例えば、いくつかの区域は、当該区域内を移動する政府職員、山火事抑制活動、スポーツイベント、気象事象、又は、他の種類の一時的な状況のために、一時的に制限された飛行区域であってもよい。いくつかの例においては、飛行プラン作成器８００は、調整飛行プラン８２２を作成するに際して、飛行制限区域８３６を回避する。

いくつかの例においては、飛行プラン作成器８００は、飛行プラン８０１が、他の航空機の飛行プランの妨げになるか否かを判定する。上述した他の航空機の飛行プランは、他の航空機８３８のための複数の飛行プランのうちの１つである。飛行プラン作成器８００は、飛行プラン８０１が他の航空機の飛行プランの妨げになる場合、当該飛行プラン８０１の経路８４０又は時間８４２のうちの少なくとも一方を変更する。

いくつかの例においては、ミッションデータ８０２は、ミッション完了の所望時間８４４とミッションの目的８４６とを含む。いくつかの例においては、ミッションの目的８４６は、ユーティリティの検査であって、ミッションデータ８０２における無人航空機のための複数の地点８０４は、敷設権領域内のユーティリティの検査のための地点を含む。飛行プラン作成器８００は、天候、又は、ミッション完了の所望時間８４４のうちの少なくとも一方に基づいて、動作設定８１１を作成する。

いくつかの例においては、飛行プラン作成器８００は、天候を考慮に入れた経路８４０を作成する。例えば、経路８４０は、無人航空機が、太陽光を用いて充電することが可能であって、天候が曇りである場合、高圧電力線に沿ってより大きい充電部分を有しうる。この例においては、無人航空機は、晴天時と比較すると太陽光から受け取る充電量が少なく、飛行プラン作成器８００は、太陽光が少ないのを補償するために、高圧電力線から所定距離だけ離れて飛行することにより生成されるエネルギーを増大させる。

次に図９を参照すると、例示的な実施形態による、敷設権領域内のユーティリティを監視する方法を示すフローチャートが示されている。方法９００は、敷設権領域内のユーティリティを監視する方法である。方法９００は、図１に示す無人航空機１１０を用いて実施することができる。方法９００は、無人航空機３０２を用いて、図２～３に示す領域２００で実行することができる。方法９００は、図４に示す領域４０２で実行することができる。

方法９００においては、敷設権領域内の高圧電力線の電磁場と無人航空機の充電システムとを用いて、無人航空機の充電式バッテリを充電する（工程９０２）。方法９００においては、充電中、無人航空機を高圧電力線から所定距離だけ離して飛行させる（工程９０４）。方法９００においては、無人航空機を高圧電力線から所定距離だけ離して飛行させている間、当該無人航空機のセンサを用いてユーティリティを検査する（工程９０６）。その後、上記方法を終了させる。

いくつかの例においては、ユーティリティの検査は、敷設権領域内に埋設されたユーティリティラインの撮像を含む（工程９０８）。いくつかの例においては、撮像されるユーティリティラインは、高圧電力線、水道管、水路、ガス管、ソーラーパネル、又は、オイル管のうちの少なくとも１つを含む（工程９１０）。

いくつかの例においては、高圧電力線から所定距離だけ離して無人航空機を飛行させて当該無人航空機の充電式バッテリを充電することにより、充電式バッテリの原充電量で達成される航続距離と比較して、無人航空機の航続距離を延ばす（工程９１２）。いくつかの例においては、敷設権領域の長さは、充電式バッテリの原充電量で達成される無人航空機の航続距離よりも長く、方法９００は、無人航空機を飛行させている間、敷設権領域の長さ方向に沿ってユーティリティを検査することさらに含み、無人航空機は、着陸することなく、敷設権領域の長さ方向に沿ってユーティリティを検査することができる。いくつかの例においては、敷設権領域の長さは、充電式バッテリの原充電量で達成される無人航空機の航続距離よりも長く、方法９００は、無人航空機の充電によりユーティリティの検査を止めずに、敷設権領域の長さ方向に沿ってユーティリティを検査することさらに含む。

いくつかの例においては、無人航空機のセンサを用いてユーティリティを検査することは、無人航空機を高圧電力線から所定距離だけ離して飛行させている間、敷設権領域内のユーティリティを検査することを含む（工程９１４）。いくつかの例においては、ユーティリティの検査は、動作効率、不正状況、不正事象、漏れ、又は、破損のうちの少なくとも１つについて敷設権領域内のパイプラインを検査することを含む（工程９１６）。いくつかの例においては、方法９００は、許容範囲外の動作効率、不正状況、不正事象、漏れ、又は、破損のうちの少なくとも１つが検出されると、警告を送信することをさらに含む（工程９１８）。

いくつかの例においては、方法９００は、ユーティリティの検査をさらに含み、当該検査は、不正状況、不正事象、動作効率、又は、構造的な破損のうちの少なくとも１つについて高圧電力線を検査することを含む（工程９２０）。いくつかの例においては、充電中に高圧電力線から所定距離だけ離して無人航空機を飛行させることは、無人航空機のセンサからの測定値を用いて、充電中に高圧電力線から無人航空機を少なくとも所定距離だけ離すことを含む（工程９２２）。

図１０Ａ及び１０Ｂを参照すると、例示的な実施形態による、無人航空機の充電式バッテリを充電することを含む、無人航空機のための飛行プランを生成する方法のフローチャートが示されている。方法１０００においては、図１に示す無人航空機１１０のための飛行プラン１５０を生成することができる。方法１０００は、図２～３に示す領域２００内を無人航空機３０２が飛行するための飛行プランを生成するために実行することができる。方法１０００は、図４に示す飛行プラン４１８又は飛行プラン４２０のうちの少なくとも一方を作成するために実行することができる。

方法１０００においては、無人航空機の充電式バッテリを充電することを含む、無人航空機のための飛行プランを生成する。方法１０００においては、無人航空機のための複数の地点を含む、無人航空機のミッションデータを受信する（工程１００２）。

方法１０００においては、プロセッサを用いて、複数の地点を含む無人航空機のための経路を計算する（工程１００４）。

方法１０００においては、無人航空機の経路及び動作設定を含む、無人航空機の初期飛行プランを作成する（工程１００６）。

方法１０００においては、初期飛行プランに関連付けられており、且つ、無人航空機により消費されるエネルギーと生成されるエネルギーとを含む燃料消費量を計算する（工程１００８）。

方法１０００においては、燃料消費量が、充電式バッテリの原充電量と、初期飛行プランに従って飛行する無人航空機により生成されるエネルギーと、を含む無人航空機の利用可能なエネルギーよりも多いか否かを判定する（工程１０１０）。

方法１０００においては、燃料消費量が、利用可能なエネルギー以下である場合、飛行プランとして初期飛行プランを選択する（工程１０１２）。

方法１０００においては、燃料消費量が利用可能なエネルギーよりも多い場合、無人航空機のために調整飛行プランを作成し、当該調整飛行プランの作成は、飛行プランの一部を増やすことを含み、無人航空機は、高圧電力線から所定距離だけ離れて飛行する（工程１０１４）。

方法１０００においては、調整飛行プランに関連付けられた調整燃料消費量を計算する（工程１０１６）。

方法１０００においては、調整燃料消費量が、充電式バッテリの原充電量と、調整飛行プランに従って飛行する無人航空機により生成されるエネルギーと、を含む調整された利用可能なエネルギーよりも多いか否かを判定する（工程１０１８）。

方法１０００においては、調整燃料消費量が、調整された利用可能なエネルギー以下である場合、調整飛行プランを飛行プランとして選択する（工程１０２０）。その後、上記方法を終了させる。

図１０Ｂは、方法１０００における任意の工程を示す。いくつかの例においては、調整飛行プランの作成は、飛行制限区域を回避することを含む（工程１０２２）。これらの例においては、飛行制限区域が永久的な地理上の区域でありうることが考慮されている。これらの例においては、飛行制限区域は、時間に基づいて変更されうることが考慮されている。いくつかの例においては、方法１０００において、飛行プランの意図された日時に基づいて飛行制限区域が回避される。いくつかの例においては、調整飛行プランの作成により、前記経路よりも長い調整経路が作成される（工程１０２４）。

いくつかの例においては、方法１０００において、飛行プランが、他の航空機の飛行プランの妨げになるか否かを判定する（工程１０２６）。他の航空機は、民間航空機、軍用航空機、有人航空機、又は、無人航空機などの任意のタイプの航空機であってもよい。いくつかの例においては、方法１０００において、飛行プランが、他の航空機の飛行プランの妨げになる場合、飛行プランにおける経路又は時間のうちの少なくともいずれか一方を変更する（工程１０２８）。

いくつかの例においては、ミッションデータは、ミッション完了の所望時間とミッションの目的とを含む（工程１０３０）。ミッションの目的は、ユーティリティの検査、領域の監視、小包の配達、野生動物又は家畜の追跡などの所望の目標、又は、他の所望の目標を含む。

いくつかの例においては、動作設定は、天候、又は、ミッション完了の所望時間のうちの少なくとも一方に基づいて作成される（工程１０３２）。例えば、無人航空機の移動速度、複数のモータに送られる電力量、又は、他の動作設定において、天候が考慮されている。例えば、風速を考慮に入れると、無人航空機のモータに対する電力量を増やす必要が生じうる。他の例としては、ミッション完了の所望時間に基づいて、無人航空機の速度を増減する場合がある。

いくつかの例においては、ミッションの目的は、ユーティリティの検査であって、ミッションデータにおける無人航空機のための複数の地点は、ユーティリティの検査のための地点を含む（工程１０３４）。いくつかの例においては、ミッションデータにおける無人航空機のための複数の地点は、敷設権領域内のユーティリティの検査のための地点を含む。

図示された様々な実施形態におけるフローチャート及びブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法のいくつかの考えられる実施態様の構造、機能、及び動作を示すものである。この点では、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び／又は、動作若しくはステップの一部のうちの少なくとも１つを表しうる。

いくつかの代替の実施態様において、ブロックで述べられている１つ又は複数の機能は、図で述べられている順序とは異なる順序で実行してもよい。例えば、いくつかのケースにおいては、関連する機能に応じて、連続して示されている２つのブロックは実質的に同時に実行されてもよいし、逆の順序で実行されてもよい。また、フローチャート又はブロック図に示されたブロックに対して、さらに他のブロックを追加してもよい。

いくつかの例においては、方法５００、方法６００、及び、方法７００の全てのブロックが実行されるわけではない。例えば、方法５００、方法６００、方法７００、方法９００、及び、方法１０００の各々は、説明した任意の工程を含む。例えば、工程９０８から工程９２２は、任意であってもよい。また、例えば、工程１０２２から工程１０３４は、任意であってもよい。

上述した実施例においては、無人航空機（ＵＡＶ）に設けられたインダクタ（コイル）及び充電回路を使用して、高圧電力線から放出される電磁場（ＥＭＦ）から充電電流を生成することにより、飛行中にＵＡＶの充電を行うことができる。通常、ＵＡＶは衝突の恐れがあるために高圧電力線の近くを飛行することを回避するが、上記実施例のように地図及びセンサを装備することにより、ＵＡＶは、電力線やタワーとの衝突を回避することができる。したがって、ＵＡＶは、タワーから比較的安全な距離を保ちながら、インダクタ及び充電回路を用いて、バッテリを充電するために電力線に十分近い距離を飛行することができる。これらの例においては、ＥＭＦを用いた充電は、回転翼ＵＡＶや固定翼ＵＡＶを含む任意のタイプの無人航空機によって利用されうる。

いくつかの例においては、飛行プラニングシステムは、飛行プランを最適化し、ＵＡＶが、充電のために飛行経路の一部で電力線に沿って飛行したり、飛行距離を延ばしたりできるようにする。いくつかの例においては、ＵＡＶの誘導システムは、電力線タワーのマップに加えて、電圧読み取り（voltage reading）により電力線までの距離をさらに測定してもよい。さらに、ＵＡＶは、充電されるまで電力線の指定領域の周辺をロイター飛行（loiter）するようにプログラムすることができる。例えば、ＵＡＶは、充電のために電力線の近くでホバリングしてもよい。いくつかの例においては、飛行プラン（或いは、飛行経路としても知られる）は、長距離の経路を容易にするために、電力線に沿ってプロットされる。

これにより、ＵＡＶは、電力線に沿って飛行して充電を行うことにより有効航続距離を延ばすとともに、漏れ、損傷、又は、破損を検査するために電力線及び地下パイプラインの両方を監視することができる。ＵＡＶは、電力線が、飛行中の充電を容易にするのに十分に強い電界を供給できない場合に、変圧器の問題を検出することもできる。高圧電力線及びインダクタを用いることにより、安全な距離で充電電力を得ることができる。

本開示の例示的な実施形態においては、方法が提供される。無人航空機の充電式バッテリは、高圧電力線の電磁場、及び、前記無人航空機の充電システムを用いて充電される。充電中、前記無人航空機は、前記高圧電力線から所定距離だけ離れて飛行する。

いくつかの例においては、前記所定距離は、前記無人航空機における前記充電システムの効率が所定値に維持されている状態における、前記高圧電力線からの最大長である。いくつかの例においては、前記所定距離は、前記充電式バッテリの充電レベルを維持するように選択される。いくつかの例においては、前記充電式バッテリの充電は、前記充電システムのインダクタを前記高圧電力線の電磁場に配置することにより、エネルギーを生成することを含む。

いくつかの例においては、前記方法は、前記無人航空機のための経路に沿った気象状況を特定し、前記気象状況に基づいて前記所定距離を選択することをさらに含む。いくつかの例においては、前記方法は、前記高圧電力線の電磁場の強度を検出し、前記電磁場強度を用いて前記高圧電力線の動作状態を特定することをさらに含む。

いくつかの例においては、前記方法は、前記高圧電力線の電磁場の強度を検出し、前記電磁場強度に基づいて前記高圧電力線からの前記所定距離を選択することをさらに含む。いくつかの例においては、前記高圧電力線の電磁場を用いて前記無人航空機の前記充電式バッテリを充電することにより、前記無人航空機の航続距離を延ばすことができる。

いくつかの例においては、前記方法は、衝突防止センサを用いて前記高圧電力線を検出し、前記衝突防止センサからの測定値を用いて、充電中に前記無人航空機が前記高圧電力線から前記所定距離だけ離れた状態を維持することをさらに含む。いくつかの例においては、前記衝突防止センサは、ソナーセンサ、レーダセンサ、光センサ、又は、電磁場強度センサのうちの１つである。

本開示の他の例示的な実施形態においては、方法が提供される。領域を通る高圧電力線の経路が特定される。無人航空機の飛行プランが作成され、その際、前記飛行プランは、前記無人航空機が、前記飛行プランの少なくとも一部として、前記高圧電力線の電磁場を用いて前記無人航空機の充電式バッテリを充電するように作成される。

いくつかの例においては、前記方法は、前記飛行プランを前記無人航空機に送信し、前記無人航空機の衝突防止センサからの測定値を用いて、充電中に前記無人航空機が前記高圧電力線から所定距離だけ離れた状態を維持しつつ、前記飛行プランに従って前記無人航空機を飛行させることをさらに含む。いくつかの例においては、前記方法は、前記高圧電力線から前記所定距離だけ離して前記無人航空機を飛行させることにより、前記充電式バッテリの一回の充電で達成される航続距離と比較して、前記無人航空機の航続距離を延ばすことをさらに含む。いくつかの例においては、前記方法は、飛行中の前記無人航空機を用いて前記高圧電力線の電磁場の強度を検出し、前記電磁場強度を用いて前記高圧電力線の動作状態を特定することをさらに含む。

本開示のさらなる例示的な実施形態においては、方法が提供される。無人航空機は、高圧電力線の電磁場の範囲内に配置される。前記無人航空機に取り付けられたインダクタを用いて、エネルギーが生成される。前記インダクタによって生成されたエネルギーは、前記無人航空機の充電式バッテリに送られる。

いくつかの例においては、前記方法は、より短い飛行プランから変更して、少なくとも一部が前記高圧電力線の電磁場内にある飛行プランに前記無人航空機を再誘導し、前記無人航空機を前記変更後の飛行プランに沿って飛行させることにより、前記無人航空機を電磁場内に配置することを含む。いくつかの例においては、前記高圧電力線の電磁場内に前記無人航空機を配置することは、前記高圧電力線の経路に沿って前記無人航空機を飛行させることを含む。いくつかの例においては、前記高圧電力線の電磁場内に前記無人航空機を配置することは、前記高圧電力線から所定距離だけ離して前記無人航空機を飛行させることを含む。

いくつかの例においては、前記所定距離は、前記無人航空機における充電システムの効率が所定値に維持されている状態における、前記高圧電力線からの最大長である。いくつかの例においては、前記所定距離は、前記充電式バッテリの充電レベルを維持するように選択される。

本開示のさらなる例示的な実施形態においては、無人航空機が提供される。前記無人航空機は、充電式バッテリと、前記充電式バッテリに電気接続されたインダクタと、衝突防止センサとを含む。

いくつかの例においては、前記衝突防止センサは、ソナーセンサ、レーダセンサ、光センサ、又は、電磁場強度センサのうちの１つである。いくつかの例においては、前記無人航空機は、コントローラをさらに含み、前記コントローラは、高圧電力線から所定距離だけ離して前記無人航空機を飛行させている間、前記インダクタが前記高圧電力線の電磁場を用いて前記充電式バッテリを充電するように、前記無人航空機を操縦するよう構成されている。

本開示に含まれる文献、行為、材料、装置、物品などについての記載は、これらの事項の一部又は全てが先行技術の一部を形成すると認めるものではなく、また、これらの記載が、本願の各請求項の優先日よりも前に存在していたとして、本開示の関連技術分野における周知事項であると認めるものでもない。

本明細書全体に亘って、「含む（comprise）」又はこれに類する用語（「comprises」、「comprising」等）が使用されている場合、これらは、記載した要素、部分（integers）、若しくはステップ、又は、要素、部分、若しくはステップのグループを含むことを示唆しているが、他の要素、部分若しくはステップ、又は、要素、部分、若しくはステップのグループを排除するものではない。

様々な例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提示したものであり、全てを網羅したり、開示した態様の実施形態に限定したりすることを意図するものではない。多くの変形及び改変が当業者には明らかであろう。また、異なる例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態とは異なる特徴をもたらしうる。説明した実施形態は、実施形態の原理及び実際の用途を最も的確に説明するとともに、当業者が、想定した特定の用途に適した種々の改変を加えた様々な実施形態のための開示を理解できるようにするために、選択且つ記載したものである。

Claims (9)

1. 領域内のユーティリティを監視する方法であって、
   前記領域内の高圧電力線の電磁場と無人航空機の充電システムとを用いて、前記無人航空機の充電式バッテリを充電し、
   前記充電中、前記無人航空機を、前記高圧電力線から気象状況に基づいて選択される所定距離だけ離して飛行させ、
   前記無人航空機を前記高圧電力線から前記所定距離だけ離して飛行させている間、前記無人航空機のセンサを用いてユーティリティを検査する、方法。
2. ユーティリティの検査は、前記領域内に埋設されたユーティリティラインの撮像を含む、請求項１に記載の方法。
3. ユーティリティの検査は、ユーティリティラインの撮像を含み、前記ユーティリティラインは、前記高圧電力線、水道管、水路、ガス管、ソーラーパネル、又は、オイル管のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記高圧電力線から前記所定距離だけ離して前記無人航空機を飛行させて前記無人航空機の前記充電式バッテリを充電することにより、前記充電式バッテリの原充電量で達成される航続距離と比較して、前記無人航空機の航続距離を延ばす、請求項１～３のいずれか１つに記載の方法。
5. 前記無人航空機のセンサを用いてユーティリティを検査することは、前記無人航空機を前記高圧電力線から前記所定距離だけ離して飛行させている間、前記領域内のユーティリティを検査することを含む、請求項１～４のいずれか１つに記載の方法。
6. 前記ユーティリティの検査は、動作効率、不正状況、不正事象、漏れ、又は、破損のうちの少なくとも１つについて前記領域内のパイプラインを検査することを含む、請求項１～５のいずれか１つに記載の方法。
7. 許容範囲外の動作効率、不正状況、不正事象、漏れ、又は、破損のうちの少なくとも１つが検出されると、警告を送信することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記ユーティリティの検査は、不正状況、不正事象、動作効率、又は、構造的な破損のうちの少なくとも１つについて前記高圧電力線を検査することを含む、請求項１～７のいずれか１つに記載の方法。
9. 充電中に前記高圧電力線から所定距離だけ離して前記無人航空機を飛行させることは、前記無人航空機のセンサからの測定値を用いて、充電中に前記高圧電力線から前記無人航空機を少なくとも所定距離だけ離すことを含む、請求項１～８のいずれか１つに記載の方法。
   

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