JP7355315B2 - Mobile object management system, mobile object management device, and mobile object management method - Google Patents

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Description

特許法第30条第2項適用 2018年10月1日から5日間の日程でSpainのMadridにおいて開催された「The IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems」で発表 [刊行物等] 2018年12月19日に東京銀座ロータリークラブ(東京都中央区)の「先端技術活用による土木革命 米国一流大学と新潟企業の海を越えた共同開発」で発表Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies Presented at "The IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems" held in Madrid, Spain for 5 days from October 1, 2018 [Published] Things] 2018 Presented at the Tokyo Ginza Rotary Club (Chuo-ku, Tokyo) on December 19th at the "Civil Engineering Revolution by Utilizing Cutting-edge Technology: Collaborative Development Across the Sea between Top American Universities and Niigata Companies"

本発明は、移動体の移動計画を管理する技術に関する。 The present invention relates to a technique for managing a movement plan of a moving object.

移動体の1つである無人航空機(UAV: Unmanned aerial vehicle)は、姿勢制御や飛行制御等に関する技術が改良され、その操作性が向上した。またこのような無人航空機は、小型で低価格帯の機種も増えている。このような背景から、近年では、様々な産業分野での活用が試行されている。
例えば、建築・土木分野において、橋やビル等の構造物の点検に無人航空機が用いられる場合がある(特許文献1参照)。
Unmanned aerial vehicles (UAVs), which are a type of mobile object, have improved their operability due to improvements in technology related to attitude control, flight control, etc. In addition, the number of small and low-priced unmanned aerial vehicles is increasing. Against this background, in recent years, attempts have been made to utilize it in various industrial fields.
For example, in the field of architecture and civil engineering, unmanned aerial vehicles are sometimes used to inspect structures such as bridges and buildings (see Patent Document 1).

特開2019-127245号公報JP2019-127245A

大型の構造物の点検に無人航空機を用いる場合には、点検を行う作業範囲は広範囲に及ぶ。そのため、点検を実施する無人航空機に対して要求される飛行距離も長くなる。無人航空機は、電源である充電池(バッテリ)から供給された電力によって、プロペラを回転させるモータ等の駆動装置を駆動させ飛行する。よって、無人航空機の飛行時間は、充電池からの電力供給時間に依存する。このように、無人航空機を用いて大型の構造物の点検を行う場合には、一連の作業の中で、複数回、充電池を交換する必要がある。そのため、無人航空機を用いる点検作業現場では、適切なタイミングで充電池を交換し、効率よく点検を実施できることが望まれている。 When unmanned aerial vehicles are used to inspect large structures, the scope of inspection is wide-ranging. Therefore, the flight distance required for the unmanned aircraft that conducts the inspection also increases. An unmanned aircraft flies by driving a drive device such as a motor that rotates a propeller using electric power supplied from a rechargeable battery (battery) as a power source. Therefore, the flight time of an unmanned aircraft depends on the power supply time from the rechargeable battery. In this way, when inspecting a large structure using an unmanned aerial vehicle, it is necessary to replace the rechargeable battery multiple times during a series of operations. Therefore, at inspection work sites using unmanned aerial vehicles, it is desired to be able to replace rechargeable batteries at appropriate timing and carry out inspections efficiently.

本発明の態様は、駆動電力を供給する電源の交換が必要な移動体を用いた作業において、適切なタイミングで電源を交換し、効率のよい作業の実施を実現することを目的とする。 An aspect of the present invention is to replace the power source at an appropriate timing in work using a moving body that requires replacing the power source that supplies driving power, and to realize efficient work.

本発明の一態様である移動体の管理システムは、第1移動体と第2移動体とを用いて、点検範囲が広範囲に及ぶ構造物の点検作業を実施するためのシステムである。第1移動体は、駆動装置に電力を供給する電源としてバッテリを備え、点検作業を実施する。第2移動体は、第1移動体から前記点検作業の結果データを受信し記録する。
本管理システムは、計画部と制御部とを備える。計画部は、構造物に対して第1移動体が全ての点検作業を実施するために、全点検区間を対象に、第1移動体が前記バッテリの交換なしで継続移動可能な部分点検区間ごとに、第1移動体の最短移動経路を計算し、点検作業の実施時における第1移動体の移動経路を計画する。制御部は、計画した移動経路に従って、第1移動体が全点検区間を移動し点検作業を実施するように、第1移動体の駆動を制御する。
A management system for a moving body, which is one aspect of the present invention, is a system for carrying out inspection work on a structure whose inspection range is wide, using a first moving body and a second moving body. The first mobile body is equipped with a battery as a power source for supplying power to the drive device, and performs inspection work. The second moving body receives and records the result data of the inspection work from the first moving body.
This management system includes a planning section and a control section. In order for the first mobile body to carry out all inspection work on the structure, the planning department targets each partial inspection zone in which the first mobile body can continue to move without replacing the battery, targeting all inspection zones. Next, the shortest moving route of the first moving body is calculated, and the moving route of the first moving body at the time of carrying out the inspection work is planned. The control unit controls the driving of the first moving body so that the first moving body moves through the entire inspection area and performs the inspection work according to the planned movement route.

本発明の一態様によれば、駆動電力を供給する電源の交換が必要な移動体を用いた作業において、適切なタイミングで電源を交換し、効率よく作業を実施できる。 According to one aspect of the present invention, in work using a moving body that requires replacement of a power source that supplies driving power, the power source can be replaced at an appropriate timing and the work can be performed efficiently.

図1は、第1実施形態に係る管理システムの一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a management system according to the first embodiment. 図2は、コンピュータシステムの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a computer system. 図3は、第1実施形態に係る水路の点検作業の流れを示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the flow of waterway inspection work according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係る管理システムの処理を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing processing of the management system according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態に係る無人航空機の離陸時の様子を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing how the unmanned aircraft according to the first embodiment takes off. 図6は、第1実施形態に係る無人航空機による水路の点検の様子を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing how a waterway is inspected by an unmanned aircraft according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態に係る無人航空機による水路点検時の飛行経路の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a flight path during waterway inspection by the unmanned aircraft according to the first embodiment. 図8は、第1実施形態に係る無人航空機の着陸時の様子を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing how the unmanned aircraft according to the first embodiment lands. 図9は、第1実施形態に係る移動計画機能の概要を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an overview of the movement planning function according to the first embodiment. 図10は、第1実施形態に係る管理システム(管理装置及び無人航空機)の機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram of the management system (management device and unmanned aircraft) according to the first embodiment. 図11Aは、第1実施形態に係るグラフ生成の一例を示す図である。FIG. 11A is a diagram illustrating an example of graph generation according to the first embodiment. 図11Bは、第1実施形態に係るグラフ生成の一例を示す図である。FIG. 11B is a diagram illustrating an example of graph generation according to the first embodiment. 図11Cは、第1実施形態に係るグラフ生成の一例を示す図である。FIG. 11C is a diagram illustrating an example of graph generation according to the first embodiment. 図12は、第1実施形態に係るサブグラフ生成の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of subgraph generation according to the first embodiment. 図13は、第1実施形態に係るサブグラフ生成の計算処理を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing calculation processing for generating a subgraph according to the first embodiment. 図14は、第1実施形態に係るサブグラフに対する車両及び無人航空機の最短経路問題の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the shortest path problem for vehicles and unmanned aerial vehicles for the subgraph according to the first embodiment. 図15は、第1実施形態に係るに対する車両及び無人航空機の最短経路問題を解決するための計算処理を示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing calculation processing for solving the shortest route problem for vehicles and unmanned aircraft according to the first embodiment. 図16は、第1実施形態に係るサブグラフ間における車両の最短経路問題を非対称の巡回セールスマン問題に置き換える例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example in which the shortest route problem for vehicles between subgraphs according to the first embodiment is replaced with an asymmetric traveling salesman problem. 図17は、第1実施形態に係るサブグラフ間における車両の最短経路問題を解決するための計算処理のフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart of calculation processing for solving the shortest route problem for vehicles between subgraphs according to the first embodiment. 図18は、第1実施形態に係る移動体の管理処理を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing the mobile object management process according to the first embodiment. 図19は、第1変形例に係る管理装置の機能ブロック図である。FIG. 19 is a functional block diagram of a management device according to a first modification. 図20は、第2変形例に係る管理装置の機能ブロック図である。FIG. 20 is a functional block diagram of a management device according to a second modification.

まず、本開示の実地形態では、移動体の管理システムを「水路の点検作業」に活用する場合を例に説明を行う。日本では、長さは数十キロメートルに及ぶ灌漑用水路の点検が手作業で行われている。このような手動点検方法では、老朽化に伴う定期的な点検に対する需要の増加と、季節的に点検の実施に適した時期が限られているため、対応が不十分な状況となっている。そこで、点検時間の短縮(作業の効率化)を目的とし、無人航空機と地上車両との異なる移動体を組み合わせて用いる自動点検は、手動点検の代替手段として有効である。このような産業上の利用効果の観点から、本開示の実施形態では、水路の点検作業に適用する例を挙げる。 First, in the practical embodiment of the present disclosure, an example will be described in which a mobile body management system is utilized for "waterway inspection work." In Japan, irrigation canals that are tens of kilometers long are inspected manually. Such manual inspection methods are insufficient to cope with the increasing demand for periodic inspections due to aging and the limited seasonal periods suitable for inspections. Therefore, for the purpose of shortening inspection time (improving work efficiency), automatic inspection using a combination of different moving objects, such as an unmanned aircraft and a ground vehicle, is effective as an alternative to manual inspection. From the viewpoint of such industrial application effects, the embodiment of the present disclosure will cite an example of application to waterway inspection work.

以降に、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、実施形態の内容に限定されない。本発明の構成は、本開示の技術思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the contents of the embodiments. The configuration of the present invention can be modified as appropriate without departing from the technical idea of the present disclosure.

<第1実施形態>
[システム構成]
図1は、本実施形態に係る移動体の管理システム1の一例を示す図である。図1に示すように、作業現場では、少なくとも2つの異なる移動体を用いる。具体的には、車両2(第2移動体)及び無人航空機3(第1移動体)である。
<First embodiment>
[System configuration]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a mobile body management system 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, at least two different moving bodies are used at a work site. Specifically, they are the vehicle 2 (second moving object) and the unmanned aerial vehicle 3 (first moving object).

車両2は、運転者Drの運転操作により走行する移動体である。車両2は、乗車している管理者Opが無人航空機3による作業を監視できるように、水路周辺の道路を移動し、点検作業の拠点として機能する基地車両である。なお、車両2は、後述する移動計画(走行計画)に従って、遠隔操作により走行してもよいし、自律走行してもよい。以降の説明では、車両2は、便宜上、基地車両2と称す。無人航空機3は、無人で飛行する移動体である。無人航空機3は、上述したように、点検対象の水路に進入し、所定距離又は所定時間の間、水路内を飛行し、水路の壁面等の劣化状態を点検する。無人航空機3は、後述する移動計画(飛行計画)に従って自律飛行する。以降の説明では、無人航空機3は、便宜上、ドローン3と称す。 The vehicle 2 is a moving body that travels under the driving operation of a driver Dr. The vehicle 2 is a base vehicle that moves on roads around the waterway and functions as a base for inspection work so that the manager Op on board can monitor the work performed by the unmanned aerial vehicle 3. Note that the vehicle 2 may travel by remote control or autonomously according to a movement plan (driving plan) to be described later. In the following description, the vehicle 2 will be referred to as the base vehicle 2 for convenience. The unmanned aircraft 3 is a moving object that flies unmanned. As described above, the unmanned aircraft 3 enters the waterway to be inspected, flies within the waterway for a predetermined distance or for a predetermined time, and inspects the deterioration state of the waterway wall and the like. The unmanned aircraft 3 flies autonomously according to a movement plan (flight plan) that will be described later. In the following description, the unmanned aerial vehicle 3 will be referred to as a drone 3 for convenience.

管理システム1は、管理装置4と、入力装置5と、出力装置6と、通信装置7と、位置センサ8と、を備える。管理装置4、入力装置5、出力装置6、通信装置7、及び位置センサ8は、例えば基地車両2に設置される。通信装置7は、管理装置4とドローン3の間で通信を実施する。管理装置4は無線通信機9を備え、ドローン3は無線通信機34を備える。よって、管理装置4とドローン3とは、通信装置7を介して無線通信する。通信装置7は、例えばIPアドレスのルーティング機能を用いて、管理装置4とドローン3の間で通信を実施する。 The management system 1 includes a management device 4, an input device 5, an output device 6, a communication device 7, and a position sensor 8. The management device 4, the input device 5, the output device 6, the communication device 7, and the position sensor 8 are installed in the base vehicle 2, for example. The communication device 7 performs communication between the management device 4 and the drone 3. The management device 4 includes a wireless communication device 9, and the drone 3 includes a wireless communication device 34. Therefore, the management device 4 and the drone 3 communicate wirelessly via the communication device 7. The communication device 7 communicates between the management device 4 and the drone 3 using, for example, an IP address routing function.

入力装置5は、例えば管理者Opからの入力操作を受け付け、入力データを生成する。入力装置5により生成された入力データは、管理装置4に出力される。入力装置5は、コンピュータ用キーボード、ボタン、スイッチ、及びタッチパネル等の少なくとも1つである。 The input device 5 receives input operations from the administrator Op, for example, and generates input data. Input data generated by the input device 5 is output to the management device 4. The input device 5 is at least one of a computer keyboard, a button, a switch, a touch panel, and the like.

出力装置6は、管理装置4からの出力信号を受信しデータを出力することで、例えば管理者Opに情報を提供する。出力装置6は、表示データを表示可能な表示装置、音声を出力可能な音声出力装置、及び印刷物を出力可能な印刷装置等の少なくとも1つである。なお、表示装置は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:LCD)又は有機ELディスプレイ(Organic Electroluminescence Display:OELD)のようなフラットパネルディスプレイ等を含む。 The output device 6 receives an output signal from the management device 4 and outputs data, thereby providing information to, for example, the administrator Op. The output device 6 is at least one of a display device capable of displaying display data, an audio output device capable of outputting audio, a printing device capable of outputting printed matter, and the like. Note that the display device includes a flat panel display such as a liquid crystal display (LCD) or an organic electroluminescence display (OELD).

位置センサ8は、基地車両2の位置を検出する。位置センサ8は、全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を利用して、基地車両2の位置を検出する。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム(GPS:Global Positioning System)等を含む。全地球航法衛星システムは、例えば緯度、経度、及び高度の座標データで規定される基地車両2の絶対位置を検出する。全地球航法衛星システムにより、グローバル座標系において規定される基地車両2の位置が検出される。グローバル座標系とは、地球に固定された座標系をいう。位置センサ8は、GPS受信機等を含み、基地車両2の絶対位置(座標)を検出する。 The position sensor 8 detects the position of the base vehicle 2. The position sensor 8 detects the position of the base vehicle 2 using the Global Navigation Satellite System (GNSS). The global navigation satellite system includes a global positioning system (GPS) and the like. The global navigation satellite system detects the absolute position of the base vehicle 2 defined by, for example, coordinate data of latitude, longitude, and altitude. A global navigation satellite system detects the position of the base vehicle 2 defined in the global coordinate system. A global coordinate system is a coordinate system fixed to the earth. The position sensor 8 includes a GPS receiver and the like, and detects the absolute position (coordinates) of the base vehicle 2.

ドローン3は、飛行制御装置30と、飛行装置31と、本体32と、位置センサ33と、無線通信機34と、電源35と、計測装置36と、を備える。 The drone 3 includes a flight control device 30, a flight device 31, a main body 32, a position sensor 33, a wireless communication device 34, a power source 35, and a measuring device 36.

ドローン3は、プロペラ31Pが回転することにより飛行する。よって、飛行装置31は、プロペラ31P及び駆動装置31D等を含む。駆動装置31Dは、プロペラ31Pを回転させるための駆動力を発生する。駆動装置31Dは、電動機(モータ)等を含む。飛行制御装置30は、フライトコントローラと呼ばれ、後述する計測装置36からの計測データに基づき所定の演算を行い、機体の姿勢制御や飛行制御を行う。飛行制御装置30は、演算結果に基づき駆動装置31Dに制御信号を送信することで機体を制御する。本体32は、飛行装置31に支持される。位置センサ33は、ドローン3の位置を検出する。位置センサ33は、GPS受信機等を含み、ドローン3の絶対位置(座標)を検出する。無線通信機34は、基地車両2が搭載する通信装置7と無線通信可能である。 The drone 3 flies by rotating the propeller 31P. Therefore, the flight device 31 includes a propeller 31P, a drive device 31D, and the like. The drive device 31D generates a driving force for rotating the propeller 31P. The drive device 31D includes an electric motor and the like. The flight control device 30 is called a flight controller, and performs predetermined calculations based on measurement data from a measurement device 36, which will be described later, to control the attitude and flight of the aircraft. The flight control device 30 controls the aircraft by transmitting a control signal to the drive device 31D based on the calculation result. The main body 32 is supported by the flight device 31. The position sensor 33 detects the position of the drone 3. The position sensor 33 includes a GPS receiver and the like, and detects the absolute position (coordinates) of the drone 3. The wireless communication device 34 is capable of wireless communication with the communication device 7 mounted on the base vehicle 2.

ドローン3は、電動機に電力を供給する電源35を有する。電源35は、充電池(バッテリ)等を含む。以降の説明では、電源35は、便宜上、バッテリ35と称す。 The drone 3 has a power source 35 that supplies power to an electric motor. The power source 35 includes a rechargeable battery (battery) and the like. In the following description, the power source 35 will be referred to as a battery 35 for convenience.

計測装置36は、撮像装置37及び慣性計測装置(Inertial Measurement Unit:IMU)等を含み、ドローン3の周辺及び機体自身をセンシングし、飛行環境及び飛行状態を計測する。撮像装置37は、被写体を撮像し画像データを取得する。撮像装置37は、光学デバイスとイメージセンサとを有する。光学デバイスは、光学レンズ等を含む。イメージセンサは、CCD(Couple Charged Device)イメージセンサ又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等を含む。慣性計測装置(非図示)は、移動体の角速度(回転運動)を検出する角速度計(ジャイロ)、加速度(直線運動)を検出する加速度計等を備え、移動体の動きを計測する。慣性計測装置は、加速度計及び角速度計以外にも、磁力計(3軸)、温度センサ、及びプロセッサ等を含んでいてもよい。 The measurement device 36 includes an imaging device 37, an inertial measurement unit (IMU), and the like, and senses the surroundings of the drone 3 and the drone itself, and measures the flight environment and flight state. The imaging device 37 images a subject and acquires image data. The imaging device 37 includes an optical device and an image sensor. Optical devices include optical lenses and the like. The image sensor includes a CCD (Couple Charged Device) image sensor, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, or the like. The inertial measurement device (not shown) includes an angular velocity meter (gyro) that detects the angular velocity (rotational motion) of the moving body, an accelerometer that detects the acceleration (linear motion), etc., and measures the movement of the moving body. In addition to the accelerometer and the angular velocity meter, the inertial measurement device may include a magnetometer (three axes), a temperature sensor, a processor, and the like.

[コンピュータシステムの基本構成]
図2は、本実施形態に係るコンピュータシステム100の一例を示す図である。
上述の管理装置4及び飛行制御装置30のそれぞれは、コンピュータシステム100等を含む。コンピュータシステム100は、プロセッサ101と、メモリ102と、ストレージ103と、インタフェース104と、を有する。プロセッサ101は、例えばCPU(Central Processing Unit)である。メモリ102は、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリ及びRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリ等を含む。ストレージ103は、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等を含む。インタフェース104は、入出力回路等を含む。上述の管理装置4の機能及び飛行制御装置30の機能は、プログラムとしてストレージ103に記憶されている。プロセッサ101は、プログラムをストレージ103から読み出してメモリ102に展開し、プログラムに従って処理を実行する。なお、プログラムは、公衆回線を介してコンピュータシステム100に配信されてもよい。
[Basic configuration of computer system]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the computer system 100 according to this embodiment.
Each of the management device 4 and flight control device 30 described above includes a computer system 100 and the like. Computer system 100 includes a processor 101, memory 102, storage 103, and interface 104. The processor 101 is, for example, a CPU (Central Processing Unit). The memory 102 includes nonvolatile memory such as ROM (Read Only Memory), volatile memory such as RAM (Random Access Memory), and the like. The storage 103 includes an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), and the like. The interface 104 includes input/output circuits and the like. The functions of the management device 4 and the flight control device 30 described above are stored in the storage 103 as a program. The processor 101 reads the program from the storage 103, expands it into the memory 102, and executes processing according to the program. Note that the program may be distributed to the computer system 100 via a public line.

[水路の点検作業]
図3は、本実施形態に係る水路の点検作業の流れを示す模式図である。図3に示すように、水路の点検作業は、いくつかの作業工程に分けられる。まずは、少なくとも管理者である現場監督を含む数人の担当者は、点検作業を実施する現場に行き、事前の調査を行う(ステップS1)。担当者は、事前調査の結果に基づき、点検に関する全体の作業計画を検討する(ステップS2)。このとき検討される作業計画には、後述する基地車両2及びドローン3の移動計画が含まれる。また、作業計画は、管理装置4の機能を用いて行われる。
[Waterway inspection work]
FIG. 3 is a schematic diagram showing the flow of waterway inspection work according to the present embodiment. As shown in Figure 3, the waterway inspection work is divided into several work steps. First, several persons in charge, including at least the site supervisor who is the manager, go to the site where the inspection work is to be carried out and conduct a preliminary investigation (step S1). The person in charge considers the overall work plan regarding the inspection based on the results of the preliminary investigation (step S2). The work plan considered at this time includes a movement plan for the base vehicle 2 and the drone 3, which will be described later. Further, the work plan is performed using the functions of the management device 4.

担当者は、管理装置4とドローン3を乗せた基地車両2によって再び現場に行き、点検作業を実施する(ステップS3)。このときドローン3は、事前に決定しておいた作業計画に従って、点検対象の水路に対して飛行を開始し、水路を点検する。基地車両2は、作業計画に従って、水路周辺の道路の走行を開始する。その結果、乗車している管理者Opが点検中のドローン3を監視し、実施作業を管理する。 The person in charge returns to the site using the base vehicle 2 carrying the management device 4 and the drone 3 and performs inspection work (step S3). At this time, the drone 3 starts flying toward the waterway to be inspected and inspects the waterway according to a predetermined work plan. The base vehicle 2 starts traveling on the roads around the waterway according to the work plan. As a result, the manager Op on board monitors the drone 3 being inspected and manages the implementation work.

担当者は、点検後に水路の計測データを処理する(ステップS4)。ここでいうデータ処理では、計測データの確からしさを確認するとともに、所定のツールを用いてデータ分析を行い、分析結果に基づき報告書を作成する。 After the inspection, the person in charge processes the measurement data of the waterway (step S4). In the data processing referred to here, the reliability of measurement data is confirmed, data is analyzed using a predetermined tool, and a report is created based on the analysis results.

図4は、本実施形態に係る管理システム1の処理を示す図である。図4に示す処理は、上述したステップS3の工程で実行される処理の詳細である。図4に示すように、管理システム1では、現地作業において、基地車両2とドローン3との間で次のような処理が実行される。 FIG. 4 is a diagram showing the processing of the management system 1 according to this embodiment. The process shown in FIG. 4 is the details of the process executed in step S3 described above. As shown in FIG. 4, in the management system 1, the following process is executed between the base vehicle 2 and the drone 3 during field work.

基地車両2では、乗車中の管理者Opが管理装置4を介しドローン3に対して離陸を指示する(ステップS21)。その後、基地車両2が走行を開始することで、管理者Opがドローン3の機体を監視する(ステップS22)。基地車両2は、事前に計画された移動計画に従って運転手Drが運転操作を行うことで、水路周辺の道路を走行し移動する(ステップS23)。 In the base vehicle 2, the manager Op on board instructs the drone 3 to take off via the management device 4 (step S21). After that, the base vehicle 2 starts traveling, and the administrator Op monitors the drone 3 (step S22). The base vehicle 2 travels on roads around the waterway as the driver Dr performs driving operations according to a travel plan planned in advance (step S23).

基地車両2では、移動計画に従ってドローン3の機体回収位置に到着すると(ステップS24)、管理者Opがドローン3の機体を回収する(ステップS25)。そして、管理者Opは、点検の途中であれば、回収したドローン3のバッテリ35を交換し(ステップS26)、バッテリ35を交換した後のドローン3を所定の離陸位置に設置する。このとき離陸位置が現在の機体回収位置から所定の距離以上遠い場合には、基地車両2によってバッテリ35を交換した後のドローン3を離陸位置まで運ぶ。 When the base vehicle 2 arrives at the body recovery position of the drone 3 according to the movement plan (step S24), the administrator Op recovers the body of the drone 3 (step S25). Then, during the inspection, the administrator Op replaces the battery 35 of the recovered drone 3 (step S26), and installs the drone 3 after replacing the battery 35 at a predetermined takeoff position. At this time, if the takeoff position is far from the current aircraft recovery position by a predetermined distance or more, the base vehicle 2 carries the drone 3 after replacing the battery 35 to the takeoff position.

ドローン3は、離陸指示を受信すると、飛行制御装置30が駆動装置31Dを制御し、プロペラ31Pを回転させ離陸する(ステップS31)。そして、ドローン3は、図5に示すように、離陸位置から水路C内に進入し、点検開始位置SPに移動する(ステップS32)。 When the drone 3 receives the takeoff instruction, the flight control device 30 controls the drive device 31D, rotates the propeller 31P, and takes off (step S31). Then, as shown in FIG. 5, the drone 3 enters the waterway C from the takeoff position and moves to the inspection start position SP (step S32).

ドローン3は、例えば図6に示すように、事前に計画された移動計画に従って水路C内を自律飛行し点検する(ステップS33)。このときドローン3は、物体検出領域DRを有し、機体周辺の物体(例えば進行方向に対して右側の壁RW及び左側の壁LW等)と接触しないように飛行する。また、ドローン3は、撮像装置37により、水路C内の左右両方の壁RW,LWを、同じ画角IA(以下「撮像範囲」と称す)内に撮像し、撮像画像を基地車両2(管理装置4)に送信する。これにより、管理者Opは、管理装置4を用いて、蓄積された撮像画像の時系列データを画像解析することで、水路Cの劣化状態を判断する。なお、ドローン3は、撮像装置37による撮像範囲IAに、水路Cの右側及び左側の壁RW,LWが含まれない場合には、例えば図7に示すように、水路C内をジグザグ飛行してもよい。これにより、ドローン3は、例えば水路Cの横幅が撮像範囲IAの横幅よりも格段に広い場合であっても、点検対象である壁RW,LWの全ての範囲を撮像できる。 For example, as shown in FIG. 6, the drone 3 autonomously flies and inspects the waterway C according to a movement plan planned in advance (step S33). At this time, the drone 3 has an object detection region DR, and flies so as not to come into contact with objects around the aircraft body (for example, the right wall RW and the left wall LW with respect to the direction of travel). In addition, the drone 3 uses the imaging device 37 to image both the left and right walls RW, LW in the waterway C within the same angle of view IA (hereinafter referred to as "imaging range"), and transfers the captured images to the base vehicle 2 (management device 4). Thereby, the administrator Op determines the deterioration state of the waterway C by using the management device 4 to analyze the time series data of the accumulated captured images. Note that if the imaging range IA by the imaging device 37 does not include the right and left walls RW and LW of the waterway C, the drone 3 flies in a zigzag pattern within the waterway C, as shown in FIG. 7, for example. Good too. Thereby, the drone 3 can image the entire range of the walls RW and LW to be inspected, even if, for example, the width of the waterway C is much wider than the width of the imaging range IA.

ドローン3は、移動計画に従って点検終了位置Eに到着すると(ステップS34)、図8に示すように、機体の飛行位置を点検終了位置EPから所定の高さまで上昇させる。その結果、ドローン3は、水路C内から退出した後、機体回収位置に移動し着陸する(ステップS35)。上述したように、その後は、管理者Opによって着陸したドローン3が回収され、バッテリ35が交換される。 When the drone 3 arrives at the inspection end position E according to the movement plan (step S34), as shown in FIG. 8, the drone 3 raises the flight position of the aircraft from the inspection end position EP to a predetermined height. As a result, after leaving the waterway C, the drone 3 moves to the body recovery position and lands (step S35). As described above, after that, the landed drone 3 is recovered by the administrator Op, and the battery 35 is replaced.

[機能構成]
大規模な農業地域では、点検対象である水路Cの作業範囲は広い。具体的には、大規模な農業地域では、数十[km]に及ぶ水路Cが数十[km]の農地に広がっている。これに対して、通常、産業分野で利用されるドローン3は、管理者Opが居る基地から通信可能な約7[km]以内の飛行領域において約20-40分間飛行できる程度である。このように、点検対象である水路Cは、搭載バッテリ35の容量に基づくドローン3の継続飛行可能な範囲を超えている。そのため、点検作業全体の中で、ドローン3のバッテリ35を複数回交換しながら点検作業を繰り返し実施する必要がある。
[Functional configuration]
In large-scale agricultural areas, the work area of waterway C, which is the subject of inspection, is wide. Specifically, in large-scale agricultural areas, several tens of kilometers of waterways C extend across several tens of kilometers of farmland. On the other hand, the drone 3 normally used in the industrial field can fly for about 20 to 40 minutes in a flight area within about 7 km within which communication is possible from the base where the administrator Op is located. In this way, the waterway C to be inspected exceeds the range in which the drone 3 can continue to fly based on the capacity of the onboard battery 35. Therefore, during the entire inspection work, it is necessary to repeatedly perform the inspection work while replacing the battery 35 of the drone 3 multiple times.

そこで、本実施形態に係る管理システム1では、適切なタイミングでバッテリ35を交換し、効率よく繰り返し点検作業が実施されるように、管理装置4によって次のような処理を行う。具体的には、管理装置4は、基地車両2及びドローン3における点検作業全体の移動経路を最適化する(移動経路を計画する)。このとき管理装置4は、バッテリ35の容量に応じた継続飛行可能範囲等に基づき最適な移動経路を計算し決定する。そして、管理装置4は、最適化された移動経路のデータを基地車両2及びドローン3の移動計画のデータに反映する。 Therefore, in the management system 1 according to the present embodiment, the management device 4 performs the following processing so that the battery 35 can be replaced at an appropriate timing and repeated inspection work can be carried out efficiently. Specifically, the management device 4 optimizes the movement route of the entire inspection work in the base vehicle 2 and the drone 3 (plans the movement route). At this time, the management device 4 calculates and determines the optimal travel route based on the continuous flight range according to the capacity of the battery 35, etc. Then, the management device 4 reflects the optimized movement route data in the movement plan data of the base vehicle 2 and the drone 3.

以下に本実施形態に係る管理システム1が有する移動計画機能について説明する。図9は、本実施形態に係る移動計画機能の概要を示す図である。図9(A)に示すように、本実施形態に係る移動計画機能は、まず、点検対象全体の水路Cを表す水路パスPと水路Cの周辺の道路を表す道路パスPとを地図データ441から抽出する。次に、移動計画機能は、図9(B)に示すように、抽出データに含まれる水路パスPを、ドローン3がバッテリ35の交換なしで継続飛行可能な範囲に従って分割し、複数の分割水路パスDPCn(点検対象全てのうち、継続飛行可能な距離又は時間に相当する点検区間)を生成する。次に、移動計画機能は、図9(C)に示すように、分割水路パスDP(分割点検区間)ごとに当該パスに対する基地車両2及びドローン3の各移動経路の最適化を実行する。換言すれば、移動計画機能は、基地車両2とドローン3とが通信可能な位置関係を維持可能な、分割点検区間における第1移動経路(基地車両2及びドローン3の移動距離又は移動時間)を最適化する第1移動経路決定処理を実行する。次に、移動計画機能は、図9(D)に示すように、各分割水路パスDPCn同士を接続する基地車両2の移動経路の最適化を実行する。換言すれば、移動計画機能は、各分割点検区間同士を接続する第2移動経路(基地車両2がドローン3を運ぶ際の移動距離又は移動時間)を最適化する第2移動経路決定処理を実行する。 The movement planning function of the management system 1 according to this embodiment will be described below. FIG. 9 is a diagram showing an overview of the movement planning function according to this embodiment. As shown in FIG. 9(A), the movement planning function according to the present embodiment first creates a waterway path P C representing the entire waterway C to be inspected and a road path PR representing roads around the waterway C on a map. Extracted from data 441. Next, as shown in FIG. 9(B), the movement planning function divides the waterway path PC included in the extracted data according to the range in which the drone 3 can continue to fly without replacing the battery 35, and divides it into multiple divisions. A waterway path DP Cn (inspection section corresponding to the distance or time that can be continuously flown among all inspection targets) is generated. Next, as shown in FIG. 9C, the movement planning function optimizes each movement route of the base vehicle 2 and the drone 3 for each divided waterway path DP C (divided inspection section). In other words, the movement planning function determines the first movement route (the movement distance or movement time of the base vehicle 2 and the drone 3) in the divided inspection section, in which the base vehicle 2 and the drone 3 can maintain a communicable positional relationship. A first movement route determination process to be optimized is executed. Next, the movement planning function executes optimization of the movement route of the base vehicle 2 that connects each divided waterway path DP Cn , as shown in FIG. 9(D). In other words, the movement planning function executes the second movement route determination process that optimizes the second movement route (the movement distance or movement time when the base vehicle 2 carries the drone 3) that connects each divided inspection section. do.

このように、本実施形態に係る移動計画機能は、点検対象全ての水路Cを表す水路パスPを、ドローン3がバッテリ35の交換なしで継続飛行可能な範囲(継続飛行可能な距離又は時間:20-40分)の単位で分割する。そして、移動計画機能は、複数の分割水路パスDPCnに対して、パス内の移動経路(第1移動経路)の最適化を行う。そして、移動計画機能は、パスごとに移動経路が最適化された各分割水路パスDPCn同士を接続する移動経路(第2移動経路)の最適化を行う。これにより、本実施形態に係る管理システム1(管理装置4)は、バッテリ35の容量に応じて、適切に移動経路を決定できる。すなわち、管理システム1は、適切なタイミングでバッテリ35を交換し、効率のよい作業の実施を実現する、基地車両2及びドローン3(異なる2種類の移動体)の移動計画を作成できる。 In this way, the movement planning function according to the present embodiment allows the drone 3 to move along the waterway path PC representing all the waterways C to be inspected within the range in which the drone 3 can continue to fly without replacing the battery 35 (distance or time over which the drone 3 can continue to fly). : 20-40 minutes). Then, the movement planning function optimizes the movement route (first movement route) within the path for the plurality of divided waterway paths DP Cn . Then, the movement planning function optimizes a movement route (second movement route) that connects each divided waterway path DP Cn whose movement route has been optimized for each path. Thereby, the management system 1 (management device 4) according to the present embodiment can appropriately determine the travel route according to the capacity of the battery 35. That is, the management system 1 can create a movement plan for the base vehicle 2 and the drone 3 (two different types of moving objects) that replaces the battery 35 at an appropriate timing and implements efficient work.

図10は、本実施形態に係る管理システム1の機能ブロック図である。本実施形態に係る管理システム1が有する管理装置4及びドローン3は、図10に示すような各機能を有する。 FIG. 10 is a functional block diagram of the management system 1 according to this embodiment. The management device 4 and drone 3 included in the management system 1 according to this embodiment have functions as shown in FIG. 10.

[管理装置]
管理装置4は、送受信部40、グラフ処理部41、経路計画部42、移動体制御部43、及び記憶部44等を有し、各機能部が連携して動作することで所定の機能を提供する。送受信部40は、ドローン3等の管理装置4以外の他の機器との間でデータの送受信を行う。記憶部44は、管理装置4が移動計画機能を実行するために必要な各種データを保存する所定の記憶領域である。なお、記憶部44は、図2に示すメモリ102及び/又はストレージ103が有する機能である。
[Management device]
The management device 4 includes a transmitting/receiving section 40, a graph processing section 41, a route planning section 42, a mobile object control section 43, a storage section 44, etc., and each functional section operates in cooperation to provide a predetermined function. do. The transmitting/receiving unit 40 transmits and receives data to and from other devices other than the management device 4, such as the drone 3. The storage unit 44 is a predetermined storage area that stores various data necessary for the management device 4 to execute the movement planning function. Note that the storage unit 44 is a function that the memory 102 and/or the storage 103 shown in FIG. 2 have.

本実施形態に係る各種データは、地図データ441、パラメータデータ442、移動計画データ443、及び計測データ444等を含む。地図データ441は、点検対象全体の水路Cとその周辺の道路とを含む地図データである。地図データ441は、例えば現地踏査の段階で事前に入手しておく。パラメータデータ442は、移動計画の中で、基地車両2及び/又はドローン3の移動経路を決定するための各種パラメータ値を示すデータである。パラメータデータ442は、主に、基地車両2及びドローン3のそれぞれに関する情報を含む。基地車両2に関するパラメータ値は、例えば点検作業に利用する車両総数及び通信装置7による通信距離(車両から無線通信可能な距離)等を含む。ドローン3に関するパラメータ値は、例えば点検作業に利用する機体総数、バッテリ35の交換なしでの継続飛行可能時間及び飛行速度等を含む。また、パラメータデータ442は、点検作業に影響を及ぼす外部要因に関する情報をさらに含んでもよい。外部要因のパラメータ値は、例えば基地車両2が走行予定の道路の交通情報、点検作業を実施する地域の気象情報、及び航空法に基づく飛行禁止区域の設定情報等を含む。なお、外部要因のパラメータ値は、例えば公衆回線(インターネット)を介して取得した最新の情報を記憶するようにしてもよい。一方、外部要因以外のパラメータ値は、例えば現地踏査の結果を基に決定した事前の情報を記憶するようにしてもよい。移動計画データ443は、異なる2種類の移動体を用いて水路Cの点検作業を実施するための移動体の移動計画を示すデータである。移動計画データ443は、基地車両2及び/又はドローン3の最適な移動経路データ(移動経路の最適化データ)等を含む。移動計画データ443は、後述する経路計画部42が生成し記憶部44に記憶される。計測データ444は、水路Cの点検結果を示すデータであり、各種センサの計測データである。計測データ444は、撮像装置37の撮像データ等を含む。計測データ444は、ドローン3から所定の通信回線を介して管理装置4に送信される。その結果、計測データ444は、送受信部40を介して受信され記憶部44に記憶される。このとき計測データ444は、ドローン3から定期的に送信され記憶部44に時系列データとして記憶される。 Various data according to this embodiment include map data 441, parameter data 442, movement plan data 443, measurement data 444, and the like. The map data 441 is map data including the entire waterway C to be inspected and roads around it. The map data 441 is obtained in advance, for example, at the stage of a field survey. The parameter data 442 is data indicating various parameter values for determining the movement route of the base vehicle 2 and/or the drone 3 in the movement plan. Parameter data 442 mainly includes information regarding each of base vehicle 2 and drone 3. Parameter values regarding the base vehicle 2 include, for example, the total number of vehicles used for inspection work, the communication distance by the communication device 7 (the distance at which wireless communication is possible from the vehicle), and the like. Parameter values related to the drone 3 include, for example, the total number of drones used for inspection work, the continuous flight time without replacing the battery 35, and the flight speed. Additionally, the parameter data 442 may further include information regarding external factors that affect the inspection work. The parameter values of the external factors include, for example, traffic information on the road on which the base vehicle 2 is scheduled to travel, weather information on the area where the inspection work is to be carried out, information on setting a no-fly zone based on the Civil Aeronautics Act, and the like. Note that, as the parameter value of the external factor, the latest information obtained via a public line (Internet), for example, may be stored. On the other hand, parameter values other than external factors may be stored in advance, for example, determined based on the results of a field survey. The movement plan data 443 is data indicating a movement plan of moving bodies for carrying out inspection work on the waterway C using two different types of moving bodies. The movement plan data 443 includes optimal movement route data (movement route optimization data) for the base vehicle 2 and/or the drone 3, and the like. The movement plan data 443 is generated by the route planning section 42, which will be described later, and is stored in the storage section 44. The measurement data 444 is data indicating the inspection results of the waterway C, and is measurement data of various sensors. The measurement data 444 includes imaging data of the imaging device 37 and the like. The measurement data 444 is transmitted from the drone 3 to the management device 4 via a predetermined communication line. As a result, measurement data 444 is received via the transmitting/receiving section 40 and stored in the storage section 44. At this time, the measurement data 444 is periodically transmitted from the drone 3 and stored in the storage unit 44 as time-series data.

[グラフ処理機能]
グラフ処理部41は、点検対象全体の水路Cとその周辺の道路とが含まれている地図データ441から、移動計画機能において利用可能なデータを生成し、所定のデータ処理を行う。本実施形態では、数学的モデルの1つであるグラフデータを生成する。なお、ここでいうグラフデータとは、ノード(節点/頂点)の集合とエッジ(枝/辺)の集合によって表現され、各エッジの接続関係によって、ノード間の経路を表すデータ構造の1つである。
[Graph processing function]
The graph processing unit 41 generates data that can be used in the movement planning function from map data 441 that includes the entire waterway C to be inspected and roads around it, and performs predetermined data processing. In this embodiment, graph data, which is one type of mathematical model, is generated. Note that graph data here is a data structure that is expressed by a set of nodes (nodes/vertices) and a set of edges (branches/edges), and represents a path between nodes based on the connection relationship of each edge. be.

グラフ処理部41は、グラフ生成部411及びエッジ分割部412を有する。 The graph processing section 41 includes a graph generation section 411 and an edge division section 412.

図11は、本実施形態に係るグラフ生成の一例を示す図である。グラフ生成部411は、地図データ441からグラフデータGDを生成する。グラフ生成部411は、図11Aに示すように、所定の画像処理(例えば所定の特徴量に基づくフィルタ処理)によって、地図データ441から点検対象全体の水路Cを表す水路パスPを抽出する。また、グラフ生成部411は、所定の画像処理によって、地図データ441から水路Cの周辺の道路を表す道路パスPを抽出する。グラフ生成部411は、図11Bに示すように、水路Cの抽出データ(パスデータ)から水路CのグラフデータGDを生成する。グラフ生成部411は、例えば抽出した水路パスPに対して、各パス同士の接続点にノードを挿入する。これにより、グラフ生成部411は、パスデータを複数のノードND(1≦n≦a)と複数のエッジEG(1≦n≦a)によってノード間(ノードNDとノードNDn+1との間)の経路を表すデータ構造のグラフデータGDを生成する。つまり、グラフ生成部411は、地図データ441を、パスデータを介してグラフデータGDに変換する。 FIG. 11 is a diagram showing an example of graph generation according to this embodiment. The graph generation unit 411 generates graph data GD from the map data 441. As shown in FIG. 11A, the graph generation unit 411 extracts a waterway path PC representing the entire waterway C to be inspected from the map data 441 by predetermined image processing (for example, filter processing based on a predetermined feature amount). Furthermore, the graph generation unit 411 extracts a road path PR representing roads around the waterway C from the map data 441 by performing predetermined image processing. The graph generation unit 411 generates graph data GD of the waterway C from the extracted data (path data) of the waterway C, as shown in FIG. 11B. For example, the graph generation unit 411 inserts nodes into the extracted waterway paths PC at connection points between the paths. As a result, the graph generation unit 411 generates path data between nodes (between nodes ND n and ND n+1 ) by a plurality of nodes ND n (1≦n≦a) and a plurality of edges EG n (1≦n≦a). Graph data GD having a data structure representing a route between (intervals) is generated. That is, the graph generation unit 411 converts the map data 441 into graph data GD via the path data.

エッジ分割部412は、図11Cに示すように、グラフデータGDを構成する各エッジEGを等間隔に分割し、グラフデータGDを再構成する。上述したように、水路Cの作業範囲は広い。そのため、1つのエッジEDに対応する作業対象範囲が、ドローン3がバッテリ35の交換なしで点検作業を実施可能な範囲より広い場合がある。具体的には、1つのエッジEDに対応する作業対象の距離又は時間が、ドローン3がバッテリ35の交換なしで点検作業を実施可能な距離又は時間より長い場合がある。そこで、本実施形態では、エッジ分割部412が、1つのエッジEGを等間隔に分割する。そして、後述する経路計画部42が、複数の分割エッジSEGnmを連結し組み合わせることによって、点検区間に対応するサブグラフデータを生成する構成としている。これにより、本実施形態では、ドローン3がバッテリ35の交換なしで点検作業を実施可能な点検区間を柔軟に構成できる。 As shown in FIG. 11C, the edge dividing unit 412 divides each edge EG constituting the graph data GD into equal intervals, and reconstructs the graph data GD. As mentioned above, the working range of waterway C is wide. Therefore, the work target range corresponding to one edge ED may be wider than the range in which the drone 3 can perform inspection work without replacing the battery 35. Specifically, the distance or time of the work target corresponding to one edge ED may be longer than the distance or time at which the drone 3 can perform the inspection work without replacing the battery 35. Therefore, in this embodiment, the edge dividing unit 412 divides one edge EG at equal intervals. A path planning unit 42, which will be described later, connects and combines the plurality of divided edges SEG nm to generate subgraph data corresponding to the inspection section. Thereby, in this embodiment, it is possible to flexibly configure an inspection section in which the drone 3 can perform inspection work without replacing the battery 35.

なお、エッジEGの分割間隔d1,d2(分割エッジSEGに対応する距離又は時間)は、ドローン3がバッテリ35の交換なしで継続飛行可能な距離又は時間よりも短い必要がある。一方、分割間隔d1,d2が小さすぎると(分割粒度が細かすぎると)、後述する移動経路の決定に関する計算量が増加する(計算コストが増大する)。そのため、エッジEGの分割間隔d1,d2は、例えば作業計画を検討する中で事前にシミュレーションを行い、継続飛行可能な距離又は時間と計算量とに基づき最適化された間隔(距離又は時間の事前調整値)を用いることが望ましい。 Note that the division intervals d1 and d2 of the edge EG (distance or time corresponding to the division edge SEG) need to be shorter than the distance or time that the drone 3 can continue to fly without replacing the battery 35. On the other hand, if the division intervals d1 and d2 are too small (if the division granularity is too fine), the amount of calculations related to determining the movement route, which will be described later, will increase (the calculation cost will increase). Therefore, the division intervals d1 and d2 of the edge EG are determined by performing a simulation in advance while considering the work plan, and are optimized intervals (distance or time in advance) based on the distance or time that can be continuously flown and the amount of calculation. It is desirable to use the adjusted value).

[移動計画機能]
経路計画部42は、水路Cを表す水路パスPにおいてドローン3が飛行し点検する移動経路を最適化する。経路計画部42は、水路Cの周辺の道路の道路パスPにおいて基地車両2が走行しドローン3の飛行に追従する移動経路を最適化する。このとき経路計画部42は、バッテリ35の容量に応じた継続飛行可能時間及び飛行速度等に基づき最適な移動経路を計算し決定する。このように、移動計画部42は、基地車両2及びドローン3における点検作業全体の移動経路を最適化し、最適化された移動経路のデータを基地車両2及びドローン3の移動計画データ443に反映する。その結果、水路Cの点検作業において、適切なタイミングでドローン3のバッテリ35を交換し、基地車両2及びドローン3を用いた効率のよい作業の実施を実現する、異なる2種類の移動体の最適な移動計画が作成される。
[Movement planning function]
The route planning unit 42 optimizes the travel route for the drone 3 to fly and inspect on the waterway path PC representing the waterway C. The route planning unit 42 optimizes the travel route along which the base vehicle 2 travels on the road path PR of the roads around the waterway C and follows the flight of the drone 3. At this time, the route planning unit 42 calculates and determines the optimal travel route based on the possible continuous flight time and flight speed according to the capacity of the battery 35. In this way, the movement planning unit 42 optimizes the movement route of the entire inspection work in the base vehicle 2 and the drone 3, and reflects the data of the optimized movement route in the movement plan data 443 of the base vehicle 2 and the drone 3. . As a result, in the inspection work of the waterway C, the battery 35 of the drone 3 can be replaced at an appropriate timing, and the optimization of two different types of mobile objects can be realized to realize efficient work using the base vehicle 2 and the drone 3. A travel plan will be created.

経路計画部42は、サブグラフ生成部421、第1移動経路決定部422、及び第2移動経路決定部423を有する。 The route planning unit 42 includes a subgraph generation unit 421, a first movement route determination unit 422, and a second movement route determination unit 423.

図12は、本実施形態に係るサブグラフ生成の一例を示す図である。サブグラフ生成部421は、ドローン3がバッテリ35の交換なしで点検作業を実施可能な点検区間を表すサブグラフデータSGDを生成する。サブグラフ生成部421は、図12に示すように、各エッジEGを等間隔に分割し再構成されたグラフデータRGDから複数のサブグラフデータSGD(1≦n≦c)を生成する。 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of subgraph generation according to this embodiment. The subgraph generation unit 421 generates subgraph data SGD representing an inspection section in which the drone 3 can perform inspection work without replacing the battery 35. As shown in FIG. 12, the subgraph generation unit 421 generates a plurality of subgraph data SGD n (1≦n≦c) from the graph data RGD that is obtained by dividing each edge EG n at equal intervals and reconstructing the graph data RGD.

サブグラフデータSGDを生成するためには、サブグラフデータSGDの生成数(サブグラフの総数)及びサブグラフデータSGDを構成するエッジ数(1つのサブグラフのエッジ総数)を決定する必要がある。具体的には、サブグラフデータSGDの生成では、水路Cの点検作業全体の移動経路において、ドローン3のバッテリ35を交換し、水路Cの各分割水路パスDPCnの間を移動する時間が最小限となるようなサブグラフデータSGDの生成数及びエッジ数を決定する必要がある。そこで、本実施形態では、この問題(サブグラフの生成数の最小化問題)を数理モデル化し(問題を定式化し)、数理最適化(問題解決の一手法)によって問題を解決する手法を適用する。これにより、サブグラフ生成部421は、サブグラフデータSGDの生成数及びエッジ数を計算し、計算結果に基づき複数のサブグラフデータSGDを生成する。 In order to generate subgraph data SGD, it is necessary to determine the number of generated subgraph data SGD (total number of subgraphs) and the number of edges forming subgraph data SGD (total number of edges of one subgraph). Specifically, in generating the subgraph data SGD, the battery 35 of the drone 3 is replaced and the time required to travel between each divided waterway path DP Cn of the waterway C is minimized in the movement route of the entire inspection work of the waterway C. It is necessary to determine the number of generated subgraph data SGD and the number of edges such that . Therefore, in this embodiment, this problem (minimization problem of the number of generated subgraphs) is mathematically modeled (the problem is formulated), and a method of solving the problem by mathematical optimization (a problem solving method) is applied. Thereby, the subgraph generation unit 421 calculates the number of generated subgraph data SGD and the number of edges, and generates a plurality of subgraph data SGD n based on the calculation results.

数理モデルは、変数、制約条件、及び目的関数によって構成される。本実施形態では、上記問題を、目的関数が二次式であり、制約条件が一次式の二次計画問題(QP:Quadratic Programming)とする。さらに、本実施形態では、二次計画問題のうち、変数の中に整数が含まれる場合の混合整数二次計画問題(MIQP:Mixed Integer Quadratic Programming)とする。 A mathematical model is composed of variables, constraints, and objective functions. In this embodiment, the above problem is a quadratic programming problem (QP) in which the objective function is a quadratic expression and the constraint is a linear expression. Furthermore, in this embodiment, among the quadratic programming problems, a mixed integer quadratic programming problem (MIQP: Mixed Integer Quadratic Programming) is used when integers are included in variables.

図13は、本実施形態に係るサブグラフ生成の計算処理を示すフローチャートである。サブグラフ生成部421は、上記問題を混合整数二次計画問題として数理モデル化し、図13に示すような計算処理を実行する。これにより、サブグラフ生成部421は、サブグラフデータSGDの生成数及びエッジ数の計算結果に基づき、複数のサブグラフデータSGDを生成する。 FIG. 13 is a flowchart showing calculation processing for generating a subgraph according to this embodiment. The subgraph generation unit 421 mathematically models the above problem as a mixed integer quadratic programming problem, and executes calculation processing as shown in FIG. 13. Thereby, the subgraph generation unit 421 generates a plurality of subgraph data SGD n based on the calculation results of the number of generated subgraph data SGD and the number of edges.

図13に示すように、サブグラフ生成部421は、サブグラフデータSGDの生成数Sの初期値Sを設定する(ステップS41)。初期値Sは下記式[1]で示される。

Figure 0007355315000001
(変数リスト)
K:ドローンの総数;
M:完全に充電されたバッテリによってドローンが点検作業を実施可能な範囲に相当するエッジeの数(ドローンがバッテリの交換なしで継続飛行可能な範囲に相当するエッジの数);
Ne:再構成後のグラフのエッジeの総数;及び
KM:サブグラフを構成するエッジeの最大数である。 As shown in FIG. 13, the subgraph generation unit 421 sets an initial value S0 of the number S of generated subgraph data SGD (step S41). The initial value S 0 is expressed by the following formula [1].
Figure 0007355315000001
(variable list)
K: Total number of drones;
M: Number of edges e corresponding to the range in which the drone can carry out inspection work with a fully charged battery (number of edges corresponding to the range in which the drone can continue to fly without replacing the battery);
Ne: total number of edges e in the graph after reconstruction; and KM: maximum number of edges e constituting the subgraph.

なお、上記変数値K,Mは、記憶部44が記憶するパラメータデータ442に含まれる各パラメータ値又はパラメータ値から算出された値である。例えば変数値Kは、点検作業に利用するドローン3の総数の値である。また、変数値Mは、ドローン3がバッテリ35の交換なしで継続飛行可能な時間の値及び飛行速度の値に基づき、再構成後のグラフデータRGDにおけるエッジEGに対して計算された値である。このように、サブグラフ生成部421は、点検作業時に用いるドローン3の総数、及び、バッテリ35の容量に応じた継続飛行可能な範囲を考慮し、サブグラフデータSGDの生成数S及びエッジ数を決定している。 Note that the variable values K and M are each parameter value included in the parameter data 442 stored in the storage unit 44 or a value calculated from the parameter value. For example, the variable value K is the value of the total number of drones 3 used for inspection work. Further, the variable value M is a value calculated for the edge EG in the graph data RGD after reconfiguration, based on the value of the flight time and the flight speed during which the drone 3 can continue to fly without replacing the battery 35. . In this way, the subgraph generation unit 421 determines the number S of generated subgraph data SGD and the number of edges, taking into consideration the total number of drones 3 used during inspection work and the range in which continuous flight is possible according to the capacity of the battery 35. ing.

サブグラフ生成部421は、初期値Sを設定後、上記混合整数二次計画問題を数理モデル化した下記式[2]-[6](目的関数及び定式化された制約条件)を用いて計算し、サブグラフの生成数Sの最小化問題を解決する(ステップS42)。
(目的関数)

Figure 0007355315000002
After setting the initial value S0 , the subgraph generation unit 421 uses the following equations [2] to [6] (objective function and formulated constraints), which are mathematical models of the mixed integer quadratic programming problem. Then, the problem of minimizing the number S of generated subgraphs is solved (step S42).
(objective function)
Figure 0007355315000002

(定式化された制約条件)

Figure 0007355315000003
Figure 0007355315000004
Figure 0007355315000005
Figure 0007355315000006
(formulated constraints)
Figure 0007355315000003
Figure 0007355315000004
Figure 0007355315000005
Figure 0007355315000006

(変数リスト)
si∈{0,1}:ノードiがサブグラフsに含まれるか否かを表す決定変数;
sj∈{0,1}:ノードjがサブグラフsに含まれるか否かを表す決定変数;及び
se∈{0,1}:エッジeがサブグラフsに含まれるか否かを表す決定変数である。
(variable list)
x si ∈{0,1}: decision variable indicating whether node i is included in subgraph s;
x sj ∈{0,1}: a decision variable that indicates whether node j is included in subgraph s; and w se ∈{0,1}: a decision variable that indicates whether edge e is included in subgraph s. It is.

(制約条件リスト)
制約[3]:各エッジeが1つのサブグラフsにのみ属している必要がある;
制約[4]:ドローンの総数Kを全てのサブグラフsのエッジ数Eの下限値とし、サブグラフsの最大数KMを全てのサブグラフsのエッジ数Eの上限値とする;
制約[5]:各サブグラフs同士を接続する必要がある;及び
制約[6]:エッジeijがサブグラフsに含まれる場合にはノードiとノードjとの両方がサブグラフsに含まれる。
(constraint list)
Constraint [3]: Each edge e must belong to only one subgraph s;
Constraint [4]: Let the total number of drones K be the lower limit of the number E of edges of all subgraphs s, and let the maximum number KM of subgraphs s be the upper limit of the number E of edges of all subgraphs s;
Constraint [5]: It is necessary to connect each subgraph s; and Constraint [6]: When edge e ij is included in subgraph s, both node i and node j are included in subgraph s.

サブグラフ生成部421は、上記式[2]-[6]に基づき、上記混合整数二次計画問題の数理モデルの計算が実行可能か否かを判定する(ステップS43)。つまり、サブグラフ生成部421は、生成数Sの最小化問題が解決されたか否かを判定する。サブグラフ生成部421は、実行不可能と判定した場合(ステップS43:NO)、生成数Sに1を加算する(ステップS44)。一方、サブグラフ生成部421は、実行可能と判定した場合(ステップS43:YES)、処理を終了する。このように、サブグラフ生成部421は、上記混合整数二次計画問題が解決されるまで反復処理を実行する。サブグラフ生成部421は、サブグラフデータSGDの生成数Sを初期値Sから+1ずつ増加させる。その結果、サブグラフ生成部421は、上記混合整数二次計画問題が解決された時点の生成数(サブグラフの総数)S及びエッジ数(1つのサブグラフのエッジ総数)Eに基づき、複数のサブグラフデータSGDを生成する。 The subgraph generation unit 421 determines whether calculation of the mathematical model for the mixed integer quadratic programming problem is executable based on the above equations [2] to [6] (step S43). In other words, the subgraph generating unit 421 determines whether the problem of minimizing the number of generated graphs S has been solved. If the subgraph generation unit 421 determines that it is not executable (step S43: NO), it adds 1 to the generation number S (step S44). On the other hand, if the subgraph generation unit 421 determines that it is executable (step S43: YES), it ends the process. In this way, the subgraph generation unit 421 performs the iterative process until the mixed integer quadratic programming problem is solved. The subgraph generation unit 421 increases the number S of generated subgraph data SGD by +1 from the initial value S0 . As a result, the subgraph generation unit 421 generates a plurality of subgraph data based on the number of generation (total number of subgraphs) S and the number of edges (total number of edges of one subgraph) E at the time when the mixed integer quadratic programming problem is solved. Generate SGD n .

サブグラフデータSGDが生成された後は、当該データに対応する水路Cの分割水路パスDP内をドローン3が点検作業するための最適な移動経路を決定する必要がある。そのため、第1移動経路決定部422は、生成された1つのサブグラフデータSGDに対して、基地車両2及びドローン3の各移動経路(第1移動経路)の最適化を行う。具体的には、第1移動経路決定部422は、1つのサブグラフデータSGD内の複数のノードNDと複数のエッジEGとを最短で経由するドローン3の移動経路を決定する。また、第1移動経路決定部422は、ドローン3の移動経路に対して、通信装置7を介して移動中のドローン3と通信可能な距離に位置する基地車両2の移動経路を決定する。そこで、本実施形態では、サブグラフ生成時と同様に、この問題を数理モデル化し、数理最適化によって問題を解決する手法を適用する。 After the subgraph data SGD is generated, it is necessary to determine an optimal movement route for the drone 3 to perform inspection work within the divided waterway path DPC of the waterway C corresponding to the data. Therefore, the first movement route determining unit 422 optimizes each movement route (first movement route) of the base vehicle 2 and the drone 3 with respect to one generated subgraph data SGD. Specifically, the first movement route determination unit 422 determines the movement path of the drone 3 that passes through a plurality of nodes ND n and a plurality of edges EG n in one subgraph data SGD in the shortest possible time. Furthermore, the first movement route determining unit 422 determines, with respect to the movement path of the drone 3, the movement path of the base vehicle 2 located at a distance that allows communication with the moving drone 3 via the communication device 7. Therefore, in this embodiment, as in the case of subgraph generation, this problem is mathematically modeled and a method of solving the problem by mathematical optimization is applied.

図14は、本実施形態に係るサブグラフに対する基地車両2及びドローン3の最短経路問題の一例を示す図である。図14に示す例は、1つのサブグラフデータSGDで表現される水路Cの分割水路パスDPを1台のドローン3が点検作業する場合を想定している。また、分割水路パスDPの周辺には、基地車両3が走行可能な道路(道路パスP)が存在する。そして、ドローン3の周囲には、基地車両2(車両に搭載された通信装置7)との通信可能領域CRが存在する。このように、1つのサブグラフデータSGDに対して、点検作業で用いられる基地車両2の総数とドローン3の総数とが決まっている場合には、基地車両2及びドローン3の最短経路問題(サブグラフ内の移動距離の最小化問題)は、混合整数二次計画問題として数理モデル化することができる。 FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the shortest path problem for the base vehicle 2 and the drone 3 for the subgraph according to the present embodiment. The example shown in FIG. 14 assumes a case where one drone 3 inspects a divided waterway path DP C of a waterway C expressed by one subgraph data SGD. Further, around the divided waterway path DPC , there is a road (road path PR ) on which the base vehicle 3 can travel. A communicable area CR with the base vehicle 2 (communication device 7 mounted on the vehicle) exists around the drone 3. In this way, when the total number of base vehicles 2 and the total number of drones 3 used in inspection work are determined for one subgraph data SGD, the shortest path problem for base vehicles 2 and drones 3 (in the subgraph can be mathematically modeled as a mixed integer quadratic programming problem.

図15は、本実施形態に係るに対する基地車両2及びドローン3の最短経路問題を解決するための計算処理を示すフローチャートである。第1移動経路決定部422は、上記問題を混合整数二次計画問題として数理モデル化し、図15に示すような計算処理を実行する。これにより、第1移動経路決定部422は、1つのサブグラフデータSGDに対するドローン3の最短移動経路を決定し、ドローン3の最短移動経路に応じた基地車両2の最短移動経路を決定する。つまり、第1移動経路決定部422は、1つのサブグラフデータSGDに対する基地車両2及びドローン3の各最短移動経路を含む第1移動経路を決定する。 FIG. 15 is a flowchart showing calculation processing for solving the shortest path problem for the base vehicle 2 and the drone 3 according to this embodiment. The first movement route determining unit 422 mathematically models the above problem as a mixed integer quadratic programming problem, and executes calculation processing as shown in FIG. 15. Thereby, the first movement route determination unit 422 determines the shortest movement route of the drone 3 for one subgraph data SGD, and determines the shortest movement path of the base vehicle 2 according to the shortest movement path of the drone 3. That is, the first movement route determining unit 422 determines a first movement route including the shortest movement routes of the base vehicle 2 and the drone 3 for one subgraph data SGD.

図15に示すように、第1移動経路決定部422は、サブグラフデータSGDで表現される水路Cの分割水路パスDPに対する作業計画対象時間(離散時間ステップ)Tの初期値Tを設定する(ステップS51)。初期値Tは下記式[7]で示される。

Figure 0007355315000007
(変数リスト)
Ns:サブグラフsにおけるエッジeの総数である。 As shown in FIG. 15, the first movement route determination unit 422 sets an initial value T0 of the work planning target time (discrete time step) T for the divided waterway path DP C of the waterway C expressed by the subgraph data SGD. (Step S51). The initial value T 0 is expressed by the following formula [7].
Figure 0007355315000007
(variable list)
Ns: Total number of edges e in subgraph s.

第1移動経路決定部422は、初期値Tを設定後、上記混合整数二次計画問題を数理モデル化した下記式[8]-[14](目的関数及び定式化された制約条件)を用いて計算し、サブグラフ内の移動距離の最小化問題を解決する(ステップS52)。
(目的関数)

Figure 0007355315000008
After setting the initial value T 0 , the first movement route determining unit 422 calculates the following equations [8] to [14] (objective function and formulated constraints) by mathematically modeling the mixed integer quadratic programming problem. is used to solve the problem of minimizing the movement distance within the subgraph (step S52).
(objective function)
Figure 0007355315000008

(定式化された制約条件)

Figure 0007355315000009
Figure 0007355315000010
Figure 0007355315000011
Figure 0007355315000012
Figure 0007355315000013
Figure 0007355315000014
(formulated constraints)
Figure 0007355315000009
Figure 0007355315000010
Figure 0007355315000011
Figure 0007355315000012
Figure 0007355315000013
Figure 0007355315000014

(変数リスト)
car:基地車両の総数;
kti∈{0,1}:時間tにおいてドローンkがサブグラフのノードiに位置するか否かを表す決定変数;
kcarti∈{0,1}:時間tにおいて基地車両kcarがサブグラフのノードiに位置するか否かを表す決定変数;及び
ωktkcar∈{0,1}:時間tにおいてドローンkが基地車両kcarの通信可能領域内に位置するか否か表す決定変数;
ektd∈{0,1}:d方向において時間tから点検作業の飛行を開始するドローンkによってエッジeが訪問されるか否かを表す決定変数である。
なお、エッジeij(ノードi<ノードj)の場合のd=1は、エッジeijがドローンkによって点検されるときに、ドローンが最初にノードiに到達し、次にノードjに到達することを表す。d=2は、ドローンが最初にノードjに到達し、次にノードiに到達することを表す。
R: 0と1で構成される伝送行列であり、ノードiとノードjとの間のユークリッド距離がドローンの最大伝送可能距離(最大通信可能距離)より小さい場合にはR(i,j)=1である;
Acanal:0と1で構成される水路の分割水路パスを表すサブグラフの隣接行列であり、ノードiとノードjとが隣接している場合にはAcanal(i,j)=1である;及び
Aroad:0と1で構成される道路の分割道路パスを表すサブグラフの隣接行列であり、ノードiとノードjとが隣接している場合にはAroad(i,j)=1である。
(variable list)
K car : total number of base vehicles;
x kti ∈{0,1}: decision variable representing whether drone k is located at node i of the subgraph at time t;
y kcarti ∈{0,1}: decision variable representing whether base vehicle kcar is located at node i of the subgraph at time t; and ω ktkcar ∈{0,1}: drone k is located at base vehicle kcar at time t. a decision variable representing whether or not the location is within the communication coverage area;
w ektd ε{0, 1}: a decision variable representing whether edge e is visited by drone k that starts an inspection flight from time t in direction d.
Note that d=1 for edge e ij (node i < node j) means that when edge e ij is inspected by drone k, the drone first reaches node i and then reaches node j. represents something. d=2 represents that the drone reaches node j first and then node i.
R: A transmission matrix composed of 0 and 1, and if the Euclidean distance between node i and node j is smaller than the maximum transmission distance (maximum communication distance) of the drone, R (i, j) = is 1;
Acanal: An adjacency matrix of a subgraph representing a divided channel path of a waterway composed of 0 and 1, and if node i and node j are adjacent, Acanal (i, j) = 1; and Aroad : This is an adjacency matrix of a subgraph representing a divided road path of a road consisting of 0 and 1, and when node i and node j are adjacent, Aroad (i, j)=1.

なお、上記変数値ωktkcarは、記憶部44が記憶するパラメータデータ442に含まれるパラメータ値から算出された値である。例えば変数値ωktkcarは、ドローン3が基地車両2と通信可能な距離の値に基づき、ドローン3が基地車両2の通信可能領域CR内に位置するか否かを判断し、判断結果から計算された値である。このように、第1移動経路決定部422は、ドローン3と基地車両2との間の通信可能領域CRを考慮し、1つのサブグラフデータSGDに対する基地車両2及びドローン3の各最短移動経路を含む第1移動経路を決定している。 Note that the variable value ω ktkcar is a value calculated from the parameter values included in the parameter data 442 stored in the storage unit 44. For example, the variable value ω ktkcar is calculated by determining whether the drone 3 is located within the communication range CR of the base vehicle 2 based on the value of the distance at which the drone 3 can communicate with the base vehicle 2. This is the value. In this way, the first movement route determining unit 422 takes into account the communication area CR between the drone 3 and the base vehicle 2, and includes the shortest movement routes of the base vehicle 2 and the drone 3 for one subgraph data SGD. A first travel route is being determined.

(制約条件リスト)
制約条件には、主に、基地車両2とドローン3との位置関係の制約及び通信可能範囲の制約である。具体的には下記の通りである。
制約[9]:全てのエッジeを1回ずつ点検する必要がある;及び
制約[10]:決定変数wektdが決定変数xktiの十分条件である。
具体的には、wekt1=1は、xkti=1及びxk(t+1)j=1の十分条件であり、wekt2=1は、xktj=1及びxk(t+1)i=1の十分条件であるという関係である。
制約[11],[12]:常に全てのドローンにおいて、ドローンkの伝送可能距離内(通信可能距離内)に少なくとも1台の基地車両kcarが位置していなければならない;
制約[13]:一定の時間経過の中で、全ての基地車両Kcar及びドローンKが1つのノードにのみ出現しなければならない;及び
制約[14]:基地車両kcarとドローンkとは連続する時間経過の中で隣接するノードにだけ移動する。
(constraint list)
The constraint conditions mainly include constraints on the positional relationship between the base vehicle 2 and the drone 3 and constraints on the communicable range. Specifically, the details are as follows.
Constraint [9]: It is necessary to check every edge e once; and Constraint [10]: The decision variable w ektd is a sufficient condition for the decision variable x kti .
Specifically, w ekt1 =1 is a sufficient condition for x kti =1 and x k(t+1)j =1, and w ekt2 =1 is a sufficient condition for x ktj =1 and x k(t+1)i =1. This relationship is a sufficient condition.
Constraints [11], [12]: For all drones, at least one base vehicle kcar must always be located within the transmission range (within the communication range) of drone k;
Constraint [13]: All base vehicles Kcar and drone K must appear at only one node within a certain period of time; and Constraint [14]: Base vehicle kcar and drone K must appear at consecutive times. Move only to adjacent nodes in the process.

なお、第1移動経路決定部422では、1つのサブグラフデータSGDに対する基地車両2及びドローン3の各最短移動経路を含む第1移動経路を決定する上で、上記制約[9]-[14]に加え、次のような条件も想定している。
(追加想定条件)
想定[1]:サブグラフで表現される水路の分割水路パスの端は、ドローンによって点検される必要がある;
想定[2]:サブグラフを構成するエッジをドローンによって点検するには一定の時間が必要である;及び
想定[3]:点検作業の開始時と終了時において、ドローンが水路と基地車両との間を飛行するためにかかる時間は、点検作業時間に比べてかなり短いため、経路決定処理において考慮しなくてもよい。
Note that the first movement route determining unit 422 takes into account the above constraints [9] to [14] when determining the first movement route including the shortest movement routes of the base vehicle 2 and the drone 3 for one subgraph data SGD. In addition, the following conditions are also assumed.
(Additional assumed conditions)
Assumption [1]: The end of the divided channel path of the channel represented by the subgraph needs to be inspected by a drone;
Assumption [2]: A certain amount of time is required for the drone to inspect the edges that make up the subgraph; and Assumption [3]: At the beginning and end of the inspection work, the drone will take a certain amount of time between the waterway and the base vehicle. The time required to fly the aircraft is considerably shorter than the inspection work time, so it does not need to be taken into consideration in the route determination process.

上記想定[3]の理由は、下記の通りである。
点検作業時に移動しながら水路Cの壁の鮮明な撮像画像を取得するために、ドローン3は、低速(画像品質を維持可能な速度)で飛行する必要がある。そのため、経路決定処理では、この点検作業時間を考慮する必要がある。それに比べて、ドローン3は、水路Cと基地車両2との間を飛行するとき、点検作業時に比べて高速で飛行してもよい。よって、経路決定処理では、水路Cと基地車両2との間の飛行時間を考慮する必要はない。
The reason for the above assumption [3] is as follows.
In order to acquire a clear captured image of the wall of the waterway C while moving during inspection work, the drone 3 needs to fly at a low speed (a speed that can maintain image quality). Therefore, in the route determination process, it is necessary to take this inspection work time into consideration. In comparison, when the drone 3 flies between the waterway C and the base vehicle 2, it may fly at a higher speed than during inspection work. Therefore, in the route determination process, there is no need to consider the flight time between the waterway C and the base vehicle 2.

第1移動経路決定部422は、上記式[7]-[14]に基づき、上記混合整数二次計画問題の数理モデルの計算が実行可能か否かを判定する(ステップS53)。第1移動経路決定部422は、最短経路問題が解決されたか否かを判定する。第1移動経路決定部422は、実行不可能と判定した場合(ステップS53:NO)、作業計画対象時間(離散時間ステップ)Tに1を加算する(ステップS54)。一方、第1移動経路決定部422は、実行可能と判定した場合(ステップS53:YES)、処理を終了する。このように、第1移動経路決定部422は、上記混合整数二次計画問題が解決されるまで反復処理を実行する。第1移動経路決定部422は、サブグラフデータSGDで表現される水路Cの分割水路パスDPに対する作業計画対象時間Tを初期値Tから+1ずつ増加させる。第1移動経路決定部422は、上記混合整数二次計画問題が解決された時点の移動経路を、基地車両2及びドローン3の最短移動経路として決定する。 The first movement route determination unit 422 determines whether calculation of the mathematical model of the mixed integer quadratic programming problem is executable based on the above equations [7] to [14] (step S53). The first movement route determining unit 422 determines whether the shortest path problem has been solved. If the first movement route determination unit 422 determines that it is not executable (step S53: NO), it adds 1 to the work planning target time (discrete time step) T (step S54). On the other hand, if the first moving route determining unit 422 determines that it is executable (step S53: YES), it ends the process. In this way, the first movement route determination unit 422 performs the iterative process until the mixed integer quadratic programming problem is solved. The first movement route determining unit 422 increases the work planning target time T for the divided waterway path DP C of the waterway C expressed by the subgraph data SGD from the initial value T 0 by +1. The first travel route determining unit 422 determines the travel route at the time when the mixed integer quadratic programming problem is solved as the shortest travel route for the base vehicle 2 and the drone 3.

水路Cの分割水路パスDP内を点検作業するための最適な移動経路を決定後は、全ての分割水路パスDPCnを基地車両2が経由する最短の移動経路を決定する必要がある。そのため、第2移動経路決定部423は、グラフ内の移動経路が最適化された全てのサブグラフデータSGDに対して、基地車両2の移動経路(第2移動経路)の最適化を行う。具体的には、第2移動経路決定部423は、複数のサブグラフ同士を最短で経由する基地車両2の移動経路を決定する。 After determining the optimal travel route for inspecting the divided waterway paths DP Cn of the waterway C, it is necessary to determine the shortest travel route for the base vehicle 2 to pass through all the divided waterway paths DP Cn . Therefore, the second movement route determination unit 423 optimizes the movement route (second movement route) of the base vehicle 2 for all subgraph data SGD n in which the movement route in the graph has been optimized. Specifically, the second travel route determination unit 423 determines the travel route of the base vehicle 2 that passes through a plurality of subgraphs in the shortest possible time.

図16は、本実施形態に係るサブグラフ間における基地車両2の最短経路問題を非対称の巡回セールスマン問題に置き換える例を示す図である。図16に示す例では、水路Cの各分割水路パスDPCnを表現する1つのサブグラフSGを1つのノードNDとしている。これにより、複数のサブグラフ同士を経由する場合の最短経路問題を、非対称の巡回セールスマン問題(ATSP:Asymmetric Traveling Salesman Problem)に置き換えている。より具体的には、本実施形態では、各サブグラフSGに対応する複数のノードNDを含む新しいグラフデータNGDを生成する。そして、本実施形態では、基地車両2がノード間を自由に移動可能とするために、新しいグラフNGDは、複数のサブグラフSGが互いに接続されている。その上で、本実施形態では、互いに接続されているサブグラフSGを経由し各サブグラフSGを1回ずつ経由する場合の最短経路問題(サブグラフ間の移動距離の最小化問題)を、非対称の巡回セールスマン問題として解決する。なお、巡回セールスマン問題は、組み合わせ最適化問題の1つである。 FIG. 16 is a diagram illustrating an example in which the shortest path problem for base vehicles 2 between subgraphs according to the present embodiment is replaced with an asymmetric traveling salesman problem. In the example shown in FIG. 16, one subgraph SG n expressing each divided waterway path DP Cn of the waterway C is set as one node ND. As a result, the shortest path problem when passing through a plurality of subgraphs is replaced with an asymmetric traveling salesman problem (ATSP). More specifically, in this embodiment, new graph data NGD including a plurality of nodes ND corresponding to each subgraph SG n is generated. In this embodiment, in order to allow the base vehicle 2 to freely move between nodes, the new graph NGD has a plurality of subgraphs SG n connected to each other. In addition, in this embodiment, the shortest path problem (minimization of the moving distance between subgraphs) in the case of passing through each subgraph SG n once via subgraphs SG n that are connected to each other is solved using an asymmetric cyclic method. Solve it as a salesman problem. Note that the traveling salesman problem is one of the combinatorial optimization problems.

図17は、本実施形態に係るサブグラフ間における基地車両2の最短経路問題を解決するための計算処理のフローチャートである。第2移動経路決定部423は、上記問題を非対称の巡回セールスマン問題として数理モデル化し、図17に示すような計算処理を実行する。これにより、第2移動経路決定部423は、グラフ内の移動経路が最適化された全てのサブグラフデータSGDを1回ずつ経由する基地車両2の最短移動経路を決定する。つまり、第2移動経路決定部423は、全てのサブグラフデータSGDを1回ずつ経由する基地車両2の最短移動経路を含む第2移動経路を決定する。 FIG. 17 is a flowchart of calculation processing for solving the shortest path problem for the base vehicle 2 between subgraphs according to the present embodiment. The second travel route determination unit 423 mathematically models the above problem as an asymmetric traveling salesman problem, and executes calculation processing as shown in FIG. 17. Thereby, the second movement route determination unit 423 determines the shortest movement route of the base vehicle 2, which passes through each of the subgraph data SGD n for which the movement route in the graph has been optimized. That is, the second movement route determination unit 423 determines a second movement route that includes the shortest movement route of the base vehicle 2 that passes through all the subgraph data SGD n once.

図17に示すように、第2移動経路決定部423は、各サブグラフSGに対応する複数のノードNDによって構成された新しいグラフデータNGDにおいて、各サブグラフ同士を接続するエッジの重みを決定する(ステップS61)。エッジの重みを決定する問題(エッジの重み付け問題)は、混合整数二次計画問題として数理モデル化することができる。よって、第2移動経路決定部423は、上記混合整数二次計画問題を数理モデル化した下記式[15]-[16](目的関数及び定式化された制約条件)を用いて計算し、エッジの重み付け問題を解決する。
(目的関数)

Figure 0007355315000015
As shown in FIG. 17, the second movement route determination unit 423 determines the weight of the edge connecting each subgraph in the new graph data NGD configured by a plurality of nodes ND n corresponding to each subgraph SG n . (Step S61). The problem of determining edge weights (edge weighting problem) can be mathematically modeled as a mixed integer quadratic programming problem. Therefore, the second movement route determination unit 423 calculates using the following formulas [15]-[16] (objective function and formulated constraints), which are mathematical models of the mixed integer quadratic programming problem, Solve the edge weighting problem.
(objective function)
Figure 0007355315000015

(定式化された制約条件)

Figure 0007355315000016
(formulated constraints)
Figure 0007355315000016

(変数リスト)
Q:各サブグラフ同士を接続する各エッジの重みを表す行列であり、QAB:=Q(A,B)は、サブグラフAのノードからサブグラフBのノードへの移動方向を示す有向エッジの重みである;
ij:道路の道路パスPを表すグラフのノードiとノードjとの間の最短経路の長さ;及び
ij∈{0,1}:サブグラフAのノードiからサブグラフBのノードjに移動するか否かを表す決定変数である。
(variable list)
Q: A matrix representing the weight of each edge connecting each subgraph, and Q AB :=Q(A,B) is the weight of a directed edge indicating the direction of movement from a node of subgraph A to a node of subgraph B. is;
d ij : Length of the shortest path between node i and node j of the graph representing the road path PR of the road; and x ij ∈{0,1}: From node i of subgraph A to node j of subgraph B This is a decision variable that indicates whether or not to move.

図16には、サブグラフデータSGDで表現される水路Cの分割水路パスDPにおけるドローン3の離陸位置(飛行開始位置)が“○”で示されており、着陸位置が“×”で示されている。この場合、ドローン3の離陸位置(飛行終了位置)は、分割水路パスDPの点検作業の開始位置に相当し、対応するサブグラフの開始ノードに相当する。また、ドローン3の着陸位置は、分割水路パスDPの点検作業の終了位置に相当し、対応するサブグラフの終了ノードに相当する。よって、第2移動経路決定部423は、例えばサブグラフAの終了ノードとサブグラフBの開始ノードとを接続する全てのエッジのうち最短のエッジを特定しQABを算出する。このようなQABを算出する手法は、上記式[15]のように数理モデルの目的関数として定式化できる。なお、上記ドローン3の離陸位置(飛行開始位置)及び着陸位置(飛行終了位置)は、第1移動経路決定部422によって決定されている。ドローン3の離陸位置及び着陸位置は、サブグラフデータSGDに対するドローン3の移動経路が決定した時点で、決定した移動経路における移動開始ノードと移動終了ノードに基づき特定される。よって、第1移動経路決定部422は、計算用のパラメータ値として、決定した移動経路における移動開始ノードと移動終了ノードに対応するドローン3の離陸位置及び着陸位置を第2移動経路決定部423に渡す。 In FIG. 16, the takeoff position (flight start position) of the drone 3 on the divided waterway path DP C of the waterway C expressed by the subgraph data SGD is indicated by "○", and the landing position is indicated by "x". ing. In this case, the takeoff position (flight end position) of the drone 3 corresponds to the start position of the inspection work of the divided waterway path DPC , and corresponds to the start node of the corresponding subgraph. Further, the landing position of the drone 3 corresponds to the end position of the inspection work of the divided waterway path DPC , and corresponds to the end node of the corresponding subgraph. Therefore, the second movement route determination unit 423 identifies the shortest edge among all edges connecting the end node of subgraph A and the start node of subgraph B, and calculates Q AB . Such a method of calculating Q AB can be formulated as an objective function of a mathematical model, as in the above equation [15]. Note that the takeoff position (flight start position) and landing position (flight end position) of the drone 3 are determined by the first movement route determination unit 422. The takeoff position and landing position of the drone 3 are specified based on the movement start node and movement end node on the determined movement path at the time when the movement path of the drone 3 with respect to the subgraph data SGD is determined. Therefore, the first movement route determination unit 422 sends the takeoff position and landing position of the drone 3 corresponding to the movement start node and movement end node on the determined movement route to the second movement route determination unit 423 as parameter values for calculation. hand over.

(制約条件リスト)
制約[16]:サブグラフAの全ての終了ノードに1回だけ到達する必要があり、サブグラフBの全ての開始ノードに1回だけ到達する必要がある。
(constraint list)
Constraint [16]: All ending nodes of subgraph A need to be reached only once, and all starting nodes of subgraph B need to be reached only once.

第2移動経路決定部423は、上記[15]-[16]を用いて、新しいグラフデータNGDにおける各サブグラフ同士を接続するエッジの重みQを決定後、複数のサブグラフ同士を最短で経由する基地車両2の移動経路(最小距離の閉塞パス)を決定する(ステップS62)。 After determining the weight Q of the edge connecting each subgraph in the new graph data NGD using the above [15]-[16], the second movement route determination unit 423 determines the base point that passes through the plurality of subgraphs in the shortest possible time. A travel route for the vehicle 2 (a closed path with the minimum distance) is determined (step S62).

上述したように、サブグラフ間における基地車両2の最短経路問題(サブグラフ間の移動距離の最小化問題)は、非対称の巡回セールスマン問題として数理モデル化することができる。よって、第2移動経路決定部423は、上記非対称の巡回セールスマン問題を数理モデル化した下記式[17]-[19](目的関数及び定式化された制約条件)を用いて計算し、サブグラフ間の移動距離の最小化問題を解決する。
(目的関数)

Figure 0007355315000017
As described above, the shortest path problem for the base vehicle 2 between subgraphs (the problem of minimizing the travel distance between subgraphs) can be mathematically modeled as an asymmetric traveling salesman problem. Therefore, the second movement route determining unit 423 calculates the above-mentioned asymmetric traveling salesman problem using the following equations [17] to [19] (objective function and formulated constraints), and calculates the subgraph. Solve the problem of minimizing the distance traveled between.
(objective function)
Figure 0007355315000017

(定式化された制約条件)

Figure 0007355315000018
Figure 0007355315000019
(formulated constraints)
Figure 0007355315000018
Figure 0007355315000019

(変数リスト)
st∈{0,1}:は、時間tに基地車両によってサブグラフsが訪問されるか否かを表す決定変数である。
(variable list)
x st ∈{0,1}: is a decision variable representing whether subgraph s is visited by the base vehicle at time t.

(制約条件リスト)
制約[18]:基地車両は例えば会社から点検作業現場に移動し、作業終了後に再び会社に戻る必要がある;及び
制約[19]:各サブグラフは1回しか訪問できない。
(constraint list)
Constraint [18]: For example, the base vehicle must move from the company to the inspection work site and return to the company again after the work is completed; and Constraint [19]: Each subgraph can only be visited once.

第2移動経路決定部422は、上記式[17]-[19]に基づき、上記非対称の巡回セールスマン問題の数理モデルの計算を実行し、問題が解決された時点の移動経路を、サブグラフ間の基地車両2の最短移動経路(最小距離の閉塞パス)として決定する。 The second movement route determination unit 422 calculates the mathematical model of the asymmetric traveling salesman problem based on the above equations [17] to [19], and determines the movement route between the subgraphs at the time when the problem is solved. is determined as the shortest movement route (minimum distance closed path) of the base vehicle 2.

以上のように、本実施形態に係る管理装置4では、サブグラフ生成部421は、ドローン3の継続飛行可能距離又は継続飛行可能時間に基づき、ドローン3がバッテリ35の交換なしで継続飛行可能な点検区間に対応するサブグラフデータSGDを生成する。第1移動経路決定部422は、基地車両2とドローン3との間の通信可能領域CRに基づき、1つのサブグラフデータSGDに対する基地車両2及びドローン3の各最短移動経路を含む第1移動経路を決定する。第2移動経路決定部423は、決定された第1移動経路における移動開始ノードと移動終了ノードに対応するドローン3の離陸位置及び着陸位置に基づき、全てのサブグラフデータSGDを1回ずつ経由する基地車両2の最短移動経路を含む第2移動経路を決定する。 As described above, in the management device 4 according to the present embodiment, the subgraph generation unit 421 performs an inspection to determine whether the drone 3 can continue to fly without replacing the battery 35 based on the possible continuous flight distance or continuous flight time of the drone 3. Subgraph data SGD corresponding to the section is generated. The first movement route determination unit 422 determines a first movement route including each of the shortest movement routes of the base vehicle 2 and the drone 3 for one subgraph data SGD based on the communicable area CR between the base vehicle 2 and the drone 3. decide. The second movement route determination unit 423 passes through all the subgraph data SGD n once each based on the takeoff position and landing position of the drone 3 corresponding to the movement start node and movement end node on the determined first movement path. A second travel route including the shortest travel route for the base vehicle 2 is determined.

移動計画部42は、決定された第1移動経路及び第2移動経路の各データを、基地車両2及びドローン3の移動計画データ443に反映するために記憶部44に書き込む。 The movement planning unit 42 writes each data of the determined first movement route and second movement route into the storage unit 44 in order to reflect the data on the movement plan data 443 of the base vehicle 2 and the drone 3.

[移動体制御機能]
移動体制御部43は、移動体の1つであるドローン3の飛行を制御する。移動体制御部43は、記憶部44が記憶するドローン3の移動計画データ443を参照し、設定された移動計画(飛行計画)に従ってドローン3が飛行するように所定の制御信号(例えば離陸指示等)や所定の飛行計画データ(例えば作業終了時の着陸位置等)を送信する。制御信号や飛行計画データは、送受信部40を介してドローン3に送信される。
[Mobile object control function]
The mobile object control unit 43 controls the flight of the drone 3, which is one of the mobile objects. The mobile object control unit 43 refers to the movement plan data 443 of the drone 3 stored in the storage unit 44, and sends a predetermined control signal (for example, a takeoff instruction, etc.) so that the drone 3 flies according to the set movement plan (flight plan). ) and predetermined flight plan data (for example, the landing position at the end of the work). Control signals and flight plan data are transmitted to the drone 3 via the transmitting/receiving section 40.

[ドローン]
ドローン3は、送受信部50、位置特定部51、飛行制御部52、駆動部53、計測データ処理部54、及び検出部55等を有し、各機能部が連携して動作することで所定の機能を提供する。送受信部50は、無線通信機54が有する機能であり、基地車両2等のドローン3以外の他の機器との間でデータの送受信を行う。
位置特定部51は、位置センサ33が有する機能であり、所定の座標系に基づきドローン3の現在位置を特定する。位置特定部51は、特定した現在位置を位置情報(例えばGPS値等)として飛行制御部52に転送する。
[Drone]
The drone 3 includes a transmitting/receiving section 50, a position specifying section 51, a flight control section 52, a driving section 53, a measurement data processing section 54, a detecting section 55, etc., and each functional section works together to achieve a predetermined result. Provide functionality. The transmitting/receiving unit 50 is a function of the wireless communication device 54, and transmits and receives data with other devices other than the drone 3, such as the base vehicle 2.
The position specifying unit 51 is a function of the position sensor 33, and specifies the current position of the drone 3 based on a predetermined coordinate system. The position specifying unit 51 transfers the specified current position to the flight control unit 52 as position information (eg, GPS value, etc.).

飛行制御部52は、飛行制御装置30が有する機能であり、駆動部53への制御信号の送信、検出部55からの検出情報の受信、及び位置特定部51からの位置情報の受信等により、飛行に関するドローン3の機体制御を行う。例えば飛行制御部52は、送受信部50を介して管理装置4から受信した制御信号に従って、ドローン3の離陸等を制御する。また、飛行制御部52は、送受信部50を介して管理装置4から受信した飛行計画データに基づき、経路に沿ったドローン3の飛行及び所定の位置への着陸等を制御する。なお、飛行制御部52は、検出信号及び現在位置に基づく自律飛行の制御も行う。 The flight control unit 52 is a function of the flight control device 30, and transmits a control signal to the drive unit 53, receives detection information from the detection unit 55, receives position information from the position specifying unit 51, etc. Performs aircraft control of Drone 3 regarding flight. For example, the flight control unit 52 controls takeoff and the like of the drone 3 according to a control signal received from the management device 4 via the transmission/reception unit 50. Further, the flight control unit 52 controls the flight of the drone 3 along the route, the landing at a predetermined position, etc. based on the flight plan data received from the management device 4 via the transmission/reception unit 50. Note that the flight control unit 52 also controls autonomous flight based on the detection signal and the current position.

駆動部53は、飛行装置31が有する機能であり、例えば飛行制御部52からの制御信号に従って、指示された挙動となるように駆動装置31Dを制御し、プロペラ31Pを回転駆動する。計測データ処理部54は、検出部55から入力された検出結果、すなわち計測データ444に対して所定のデータ処理を行い、送受信部50を介して処理後のデータを管理装置4に送信する。本実施形態では、点検結果である水路C内の撮像画像が計測データ444の一例として挙げられる。計測データ処理部54は、撮像画像の場合、当該画像に所定の画像処理(例えば画像特徴を強調するためのフィルタ処理等)を行う。なお、計測データ処理部54は、飛行制御装置50が有する機能であってもよい。また、画像処理を行う場合には、画像処理用の集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)によって実現してもよい。検出部55は、計測装置36が有する機能であり、各種センサによるセンシング結果を検出結果として取得し、取得した検出結果を検出情報として飛行制御部52及び計測データ処理部54に転送する。本実施形態では、撮像装置37を各種センサの一例として挙げている。 The drive unit 53 is a function of the flight device 31, and controls the drive unit 31D to behave as instructed, for example, in accordance with a control signal from the flight control unit 52, and rotationally drives the propeller 31P. The measurement data processing section 54 performs predetermined data processing on the detection result input from the detection section 55, that is, the measurement data 444, and transmits the processed data to the management device 4 via the transmission/reception section 50. In this embodiment, an example of the measurement data 444 is a captured image of the inside of the waterway C that is the inspection result. In the case of a captured image, the measurement data processing unit 54 performs predetermined image processing (for example, filter processing for emphasizing image characteristics) on the image. Note that the measurement data processing section 54 may be a function included in the flight control device 50. Furthermore, when performing image processing, it may be realized by an integrated circuit (ASIC: Application Specific Integrated Circuit) for image processing. The detection unit 55 is a function of the measurement device 36, and acquires sensing results from various sensors as detection results, and transfers the acquired detection results to the flight control unit 52 and the measurement data processing unit 54 as detection information. In this embodiment, the imaging device 37 is cited as an example of various sensors.

以上のように、本実施形態に係るドローン3は、飛行制御部52が、管理装置4から送信された移動計画に従ってドローン3を飛行させる。これにより、ドローン3は、図6,7に示すような飛行を実施し、水路C内の点検を行う。 As described above, in the drone 3 according to the present embodiment, the flight control unit 52 causes the drone 3 to fly according to the movement plan transmitted from the management device 4. Thereby, the drone 3 flies as shown in FIGS. 6 and 7 and inspects the inside of the waterway C.

[移動体の管理処理]
図18は、本実施形態に係る基地車両2及びドローン3の管理処理を示すフローチャートである。図18に示す処理は、管理システム1の管理装置4によって実行される。本処理は、主にグラフ生成部41によるグラフ生成処理(ステップS71-S73)及び移動計画部42による移動計画処理(ステップS74&#8722;S77)に分けられる。
[Mobile object management processing]
FIG. 18 is a flowchart showing the management process for the base vehicle 2 and the drone 3 according to this embodiment. The process shown in FIG. 18 is executed by the management device 4 of the management system 1. This process is mainly divided into graph generation processing by the graph generation unit 41 (steps S71 to S73) and movement planning processing by the movement planning unit 42 (step S74&#8722;S77).

[グラフ生成処理]
管理装置4は、点検対象である水路Cとその周辺の道路を含む地図データ441を読み込む(ステップS71)。管理装置4は、点検対象全体の水路Cを表す水路パスPと水路Cの周辺の道路を表す道路パスPとを地図データ441から抽出し、水路パスP及び道路パスPのそれぞれに対応するグラフデータGDを生成する(ステップS72)。管理装置4は、グラフデータGDを構成する各エッジEGを等間隔に分割し、グラフデータGDを再構成する(ステップS73)。これにより、本処理では、例えば図11Cに示す再構成後のグラフデータRGDが生成される。
[Graph generation process]
The management device 4 reads map data 441 including the waterway C to be inspected and roads around it (step S71). The management device 4 extracts from the map data 441 a waterway path PC representing the entire waterway C to be inspected and a road path PR representing roads around the waterway C, and extracts each of the waterway path PC and the road path PR . Graph data GD corresponding to is generated (step S72). The management device 4 divides each edge EG constituting the graph data GD into equal intervals and reconstructs the graph data GD (step S73). As a result, in this process, for example, the reconstructed graph data RGD shown in FIG. 11C is generated.

[移動計画処理]
管理装置4は、以降の処理において参照するパラメータデータ442を読み込む(ステップS74)。このとき管理装置4は、点検作業に用いる基地車両2の総数、ドローン3の総数、ドローン3におけるバッテリ35の交換なしで継続飛行可能な距離又は時間、ドローン3の飛行速度、及び、基地車両2とドローン3との通信可能領域CR等の各種パラメータ値を取得する。
[Movement planning process]
The management device 4 reads the parameter data 442 to be referred to in subsequent processing (step S74). At this time, the management device 4 determines the total number of base vehicles 2 used for inspection work, the total number of drones 3, the distance or time that the drone 3 can continue to fly without replacing the battery 35, the flight speed of the drone 3, and the base vehicle 2. and obtains various parameter values such as the communicable area CR between the drone 3 and the drone 3.

管理装置4は、取得したパラメータ値に基づき、ドローン3がバッテリ35の交換なしで点検作業を実施可能な点検区間を表すサブグラフデータSGDを生成する(ステップS75)。このとき管理装置4は、各エッジEGを等間隔に分割し再構成されたグラフデータRGDから複数のサブグラフデータSGDを生成する。そのため、水路Cの点検作業全体の移動経路において、ドローン3のバッテリ35を交換し、水路Cの各分割水路パスDPCnの間を移動する時間が最小限となるようなサブグラフデータSGDの生成数及びエッジ数を決定する必要がある。 Based on the acquired parameter values, the management device 4 generates subgraph data SGD representing an inspection section in which the drone 3 can perform inspection work without replacing the battery 35 (step S75). At this time, the management device 4 divides each edge EG n at equal intervals and generates a plurality of subgraph data SGD n from the reconstructed graph data RGD. Therefore, the number of generated subgraph data SGD is such that the battery 35 of the drone 3 is replaced and the time required to travel between each divided waterway path DP Cn of the waterway C is minimized in the movement route of the entire inspection work of the waterway C. and the number of edges need to be determined.

そこで、本実施形態では、サブグラフの生成数の最小化問題を混合整数二次計画問題(MIQP)として数理モデル化し問題解決する。管理装置4は、数理モデルの目的関数及び定式化された制約条件を用いて所定の計算を行い、サブグラフの生成数の最小化問題を解決する。なお、このとき用いられるパラメータ値は、ドローン3の総数、バッテリ35の交換なしで継続飛行可能な距離又は時間、及び飛行速度の各値である。その結果、本処理では、ドローン3のバッテリ35を交換し、水路Cの各分割水路パスDPの間を移動する時間が最小限となる最適なサブグラフデータSGDの生成数及びエッジ数が決定される。 Therefore, in this embodiment, the problem of minimizing the number of generated subgraphs is mathematically modeled as a mixed integer quadratic programming problem (MIQP) to solve the problem. The management device 4 performs predetermined calculations using the objective function of the mathematical model and the formulated constraints, and solves the problem of minimizing the number of generated subgraphs. Note that the parameter values used at this time are the total number of drones 3, the distance or time that can be continuously flown without replacing the battery 35, and the flight speed. As a result, in this process, the battery 35 of the drone 3 is replaced, and the optimal number of generated subgraph data SGD and number of edges are determined to minimize the time required to move between each divided waterway path DP C of the waterway C. Ru.

管理装置4は、生成されたサブグラフ内におけるドローン3の最短移動経路を決定する(ステップS76)。つまり、管理装置4は、生成されたサブグラフデータSGDに対応する水路Cの分割水路パスDP内をドローン3が点検作業するための最適な移動経路を決定する。具体的には、管理装置4は、1つのサブグラフデータSGD内の複数のノードNDと複数のエッジEGとを最短で経由するドローン3の移動経路を決定する。また、管理装置4は、ドローン3の移動経路に対して、通信装置7を介して移動中のドローン3と通信可能な距離に位置する基地車両2の移動経路を決定する。 The management device 4 determines the shortest movement route of the drone 3 within the generated subgraph (step S76). That is, the management device 4 determines the optimal movement route for the drone 3 to perform inspection work within the divided waterway path DPC of the waterway C corresponding to the generated subgraph data SGD. Specifically, the management device 4 determines the movement route of the drone 3 that passes through a plurality of nodes ND n and a plurality of edges EG n in one subgraph data SGD in the shortest possible time. Furthermore, the management device 4 determines, with respect to the movement path of the drone 3, the movement path of the base vehicle 2 located at a distance that allows communication with the moving drone 3 via the communication device 7.

そこで、本実施形態では、サブグラフデータSGDに対する基地車両2及びドローン3の最短経路問題(サブグラフ内の移動距離の最小化問題)を混合整数二次計画問題(MIQP)として数理モデル化し問題解決する。なお、このとき用いられるパラメータ値は、基地車両2の総数、及び、基地車両2とドローン3との通信可能領域(通信可能距離)CRの各値である。その結果、本処理では、ドローン3と基地車両2との間の通信可能領域CR内において、1つのサブグラフデータSGDに対する基地車両2及びドローン3の各最短移動経路を含む第1移動経路が決定される。 Therefore, in this embodiment, the shortest path problem (minimization problem of the movement distance within the subgraph) of the base vehicle 2 and the drone 3 for the subgraph data SGD is mathematically modeled as a mixed integer quadratic programming problem (MIQP) to solve the problem. . Note that the parameter values used at this time are the total number of base vehicles 2 and each value of the communicable area (communicable distance) CR between the base vehicle 2 and the drone 3. As a result, in this process, within the communicable region CR between the drone 3 and the base vehicle 2, a first movement route including the shortest movement paths of the base vehicle 2 and the drone 3 for one subgraph data SGD is determined. Ru.

管理装置4は、グラフ内の移動経路が最適化されたサブグラフ間における基地車両2の最短移動経路を決定する(ステップS77)。つまり、管理装置4は、全ての分割水路パスDPCnを基地車両2が経由する最短の移動経路を決定する。 The management device 4 determines the shortest travel route of the base vehicle 2 between the subgraphs in which the travel route within the graph has been optimized (step S77). That is, the management device 4 determines the shortest travel route for the base vehicle 2 to pass through all the divided waterway paths DP Cn .

そこで、本実施形態では、互いに接続されているサブグラフSGを経由し各サブグラフSGを1回ずつ経由する場合の最短経路問題(サブグラフ間の移動距離の最小化問題)を、非対称の巡回セールスマン問題として混合整数二次計画問題(MIQP)として数理モデル化し問題解決する。なお、このとき用いられるパラメータ値は、第1移動経路における移動開始ノードと移動終了ノードに対応するドローン3の離陸位置及び着陸位置の各値である。その結果、本処理では、全てのサブグラフデータSGDを1回ずつ経由する基地車両2の最短移動経路を含む第2移動経路が決定される。 Therefore, in this embodiment, the shortest path problem (minimization of the moving distance between subgraphs) in the case of passing through each subgraph SG n once through subgraphs SG n that are connected to each other is solved by an asymmetric traveling salesman. The problem is solved by mathematically modeling it as a mixed integer quadratic programming problem (MIQP). Note that the parameter values used at this time are the values of the takeoff position and landing position of the drone 3 corresponding to the movement start node and movement end node on the first movement route. As a result, in this process, a second travel route including the shortest travel route of the base vehicle 2 that passes through all the subgraph data SGD n once is determined.

管理装置4は、決定された第1移動経路及び第2移動経路の各データを、基地車両2及びドローン3の移動計画データ443に反映するためにデータ出力する(ステップS78)。 The management device 4 outputs each data of the determined first movement route and second movement route to be reflected in the movement plan data 443 of the base vehicle 2 and the drone 3 (step S78).

[効果]
以上詳述したように、本実施形態に係る管理システム1では、以下の効果が得られる。管理システム1は、点検対象全体の水路Cを表す水路パスPを、ドローン3がバッテリ35の交換なしで継続飛行可能な範囲に従って分割する。その結果、水路パスPから複数の分割水路パスDPCn(点検対象全てのうち、継続飛行可能な距離又は時間に相当する点検区間)が生成される。さらに、管理システム1は、分割水路パスDPCn(分割点検区間)ごとに当該パスに対する基地車両2及びドローン3の各移動経路の最適化(分割点検区間における基地車両2及びドローン3の最短移動距離又は最短移動時間の決定)を行う。
[effect]
As detailed above, the management system 1 according to the present embodiment provides the following effects. The management system 1 divides the waterway path PC representing the entire waterway C to be inspected according to the range in which the drone 3 can continue to fly without replacing the battery 35. As a result, a plurality of divided waterway paths DP Cn (inspection sections corresponding to the distance or time that can be continuously flown among all inspection targets) are generated from the waterway path PC . Furthermore, the management system 1 optimizes each movement route of the base vehicle 2 and the drone 3 for each divided waterway path DP Cn (divided inspection section) (the shortest moving distance of the base vehicle 2 and the drone 3 in the divided inspection section). or determining the shortest travel time).

これにより、本実施形態に係る管理システム1では、搭載バッテリ35の容量に基づくドローン3の継続飛行可能な範囲を超える広域な作業範囲において、バッテリ35を適切なタイミングで交換しながら、効率よく作業を実施することができる。また、管理システム1では、バッテリ35の交換なしで継続飛行が可能な分割点検区間において、ドローン3が最短距離(又は最短時間)で点検作業を実施できる。 As a result, the management system 1 according to the present embodiment can efficiently work while replacing the battery 35 at an appropriate timing in a wide work range that exceeds the continuous flight range of the drone 3 based on the capacity of the onboard battery 35. can be carried out. Furthermore, in the management system 1, the drone 3 can perform inspection work in the shortest distance (or shortest time) in divided inspection sections where continuous flight is possible without replacing the battery 35.

さらに、本実施形態に係る管理システム1は、ドローン3と基地車両2との間の通信可能領域CRを考慮し、基地車両2の移動経路の最適化を行う。これにより、管理システム1では、バッテリ35の交換なしで継続飛行が可能な分割点検区間において、移動中のドローン3から点検結果のデータを受信しながら、バッテリ35の交換地点へ基地車両2を走行させられる。 Furthermore, the management system 1 according to the present embodiment takes into consideration the communication area CR between the drone 3 and the base vehicle 2 and optimizes the movement route of the base vehicle 2. As a result, the management system 1 allows the base vehicle 2 to travel to the battery 35 replacement point while receiving inspection result data from the moving drone 3 in divided inspection sections where continuous flight is possible without replacing the battery 35. I am made to do so.

さらに、本実施形態に係る管理システム1は、パス内の移動経路が最適化された各分割水路パスDPCn同士を接続する基地車両2の移動経路の最適化(各分割点検区間を1回ずつ経由する基地車両2の最短移動経路の決定)を行う。これにより、管理システム1では、各分割点検区間の間を、バッテリ35を交換した後のドローン3を運ぶ基地車両2を効率よく走行させることができる。 Furthermore, the management system 1 according to the present embodiment optimizes the movement route of the base vehicle 2 that connects each divided waterway path DP Cn whose movement route within the path has been optimized (each divided inspection section is inspected once). (determination of the shortest travel route for the base vehicle 2 to pass). Thereby, the management system 1 can efficiently drive the base vehicle 2 carrying the drone 3 after replacing the battery 35 between each divided inspection section.

以上のように、本実施形態に係る管理システム1では、駆動電力を供給する電バッテリ35の交換が必要なドローン3を用いる作業において、適切なタイミングでバッテリ35を交換し、効率のよい作業を実施できる。つまり、管理システム1では、ドローン3の継続飛行可能な範囲を超える広域な作業範囲であっても、ドローン3を用いて最適な作業が実施できる。 As described above, in the management system 1 according to the present embodiment, in work using the drone 3 that requires replacement of the electric battery 35 that supplies driving power, the battery 35 can be replaced at an appropriate timing and the work can be carried out efficiently. Can be implemented. In other words, the management system 1 allows optimal work to be carried out using the drone 3 even in a wide work range that exceeds the range in which the drone 3 can continue to fly.

[変形例]
図19は、第1変形例に係る管理装置4aの機能ブロック図である。図19に示すように、管理装置4aとは異なる第1装置11がグラフ処理部41を有する構成としてもよい。この場合、地図データ441は、例えば第1装置11が備える記憶部(非図示)の所定の記憶領域に記憶される。また、第1装置11は、グラフ処理部41が生成したグラフデータGDを管理装置4aに送信する。その結果、管理装置4aは、送受信部40を介してグラフデータGDを受信し、記憶部44に記憶する。そして管理装置4aは、移動計画部42が移動計画処理の実行時にグラフデータGDを記憶部44から読み込む構成となる。なお、本変形例に係る第1装置11は、コンピュータシステム100であってもよく、特定用途向けの集積回路(ASIC)であってもよい。
[Modified example]
FIG. 19 is a functional block diagram of the management device 4a according to the first modification. As shown in FIG. 19, a first device 11 different from the management device 4a may have a graph processing unit 41. In this case, the map data 441 is stored, for example, in a predetermined storage area of a storage unit (not shown) included in the first device 11. Further, the first device 11 transmits graph data GD generated by the graph processing unit 41 to the management device 4a. As a result, the management device 4 a receives the graph data GD via the transmitting/receiving section 40 and stores it in the storage section 44 . The management device 4a is configured such that the movement planning unit 42 reads the graph data GD from the storage unit 44 when executing the movement planning process. Note that the first device 11 according to this modification may be the computer system 100 or may be an application-specific integrated circuit (ASIC).

図20は、第2変形例に係る管理装置4bの機能ブロック図である。図20に示すように、管理装置4bとは異なる第2装置12が移動体制御部43を有する構成としてもよい。この場合、第2装置12は、移動計画データ443の取得要求を管理装置4bに送信する。管理装置4bは、送受信部40を介して取得要求を受信すると、移動計画部42により計画され記憶部44に記憶されている移動計画データ443を、送受信部40を介して第2装置12に送信する。その結果、受信した移動計画データ443は、例えば第2装置12が備える記憶部(非図示)の所定の記憶領域に記憶される。第2装置12は、移動体制御部43が移動体制御処理の実行時に移動計画データ443を記憶部から読み込む構成となる。なお、本変形例に係る第2装置12は、コンピュータシステム100であってもよく、特定用途向けの集積回路(ASIC)であってもよい。 FIG. 20 is a functional block diagram of the management device 4b according to the second modification. As shown in FIG. 20, the second device 12, which is different from the management device 4b, may include the mobile object control section 43. In this case, the second device 12 transmits a request to obtain movement plan data 443 to the management device 4b. Upon receiving the acquisition request via the transmitting/receiving unit 40, the management device 4b transmits the movement plan data 443 planned by the movement planning unit 42 and stored in the storage unit 44 to the second device 12 via the transmitting/receiving unit 40. do. As a result, the received movement plan data 443 is stored, for example, in a predetermined storage area of a storage unit (not shown) included in the second device 12. The second device 12 is configured such that the moving object control section 43 reads the movement plan data 443 from the storage section when executing the moving object control process. Note that the second device 12 according to this modification may be the computer system 100 or may be an application-specific integrated circuit (ASIC).

上記実施形態では、サブグラフの生成数の最小化問題やサブグラフ内の移動距離の最小化問題等を数理最適化問題として数理モデル化している。また、サブグラフ間の移動距離の最小化問題を組み合わせ最適化問題として数理モデル化している。これらの数理モデルについては、上記実施形態において説明した混合整数二次計画問題や非対称の巡回セールスマン問題等の数理モデルに限定されない。数理モデルは、問題の定義に応じて適切な解決手法を特定することによって決定されればよい。 In the embodiment described above, the problem of minimizing the number of generated subgraphs, the problem of minimizing the movement distance within a subgraph, etc. is mathematically modeled as a mathematical optimization problem. Furthermore, the problem of minimizing the moving distance between subgraphs is mathematically modeled as a combinatorial optimization problem. These mathematical models are not limited to the mixed integer quadratic programming problem and the asymmetric traveling salesman problem described in the above embodiments. The mathematical model may be determined by identifying an appropriate solution method according to the definition of the problem.

上記実施形態では、パラメータデータ442が、点検作業に影響を及ぼす外部要因に関する情報も含む例を示した。管理システム1では、交通情報に基づき、基地車両2が走行する道路の交通規制(例えば一方通行や速度制限区間等)や渋滞状況を把握することができる。また、管理システム1では、気象情報(例えば降雨、風向、及び風速等)に基づき、ドローン3が飛行する地域の気象状況を把握することができる。また、管理システム1では、飛行禁止区域の設定情報(例えば区域座標及び制限高度等)に基づき、点検区間におけるドローン3の飛行可否を把握することができる。よって、管理システム1では、移動計画処理において、これらの外的要因を考慮し、基地車両2及びドローン3の移動経路の最適化を行うことができる。その結果、管理システム1では、実施環境に応じた適切な点検作業を実施することができる。 In the embodiment described above, an example was shown in which the parameter data 442 also includes information regarding external factors that affect the inspection work. The management system 1 can grasp traffic regulations (for example, one-way streets, speed-limited sections, etc.) and traffic congestion on the roads on which the base vehicles 2 travel based on traffic information. Furthermore, the management system 1 can grasp the weather conditions of the area where the drone 3 is flying based on weather information (for example, rainfall, wind direction, wind speed, etc.). Furthermore, the management system 1 can determine whether the drone 3 can fly in the inspection zone based on the setting information of the no-fly zone (for example, zone coordinates, altitude limit, etc.). Therefore, in the management system 1, the movement routes of the base vehicle 2 and the drone 3 can be optimized in consideration of these external factors in the movement planning process. As a result, the management system 1 can perform inspection work appropriate to the implementation environment.

上記実施形態では、基地車両2は運転者Drの運転操作により走行するとしたが、本開示の技術は、これに限定されない。例えば、基地車両2は、車両周辺のセンシングデータと移動計画データ443とに基づき、自律走行する構成であってもよい。また、基地車両2は、車両周辺のセンシングデータと移動計画データ443とに基づき、遠隔操作により走行する構成であってもよい。 In the above embodiment, the base vehicle 2 is driven by the driving operation of the driver Dr, but the technology of the present disclosure is not limited thereto. For example, the base vehicle 2 may be configured to autonomously travel based on sensing data around the vehicle and movement plan data 443. Further, the base vehicle 2 may be configured to travel by remote control based on sensing data around the vehicle and movement plan data 443.

上記実施形態に係る管理システム1は、1台の基地車両2と1台のドローン3とを点検作業に用いる構成に限定されない。複数の基地車両2と複数のドローン3とを用いる構成であってもよい。上記実施形態では、点検作業に利用する基地車両2の総数やドローン3の総数等をパラメータデータ442として保持し、移動計画部42がこれらの値を参照し、基地車両2及びドローン3それぞれの最短移動経路を決定する構成が示されている。 The management system 1 according to the embodiment described above is not limited to a configuration in which one base vehicle 2 and one drone 3 are used for inspection work. A configuration using a plurality of base vehicles 2 and a plurality of drones 3 may be used. In the embodiment described above, the total number of base vehicles 2 and the total number of drones 3 used for inspection work are held as parameter data 442, and the movement planning unit 42 refers to these values and determines the shortest time for each of the base vehicles 2 and drones 3. A configuration for determining a travel route is shown.

上記実施形態では、車両2と無人航空機3を、異なる2つの移動体の一例として挙げた。ここでいう車両2には、4輪の車両だけでなく2輪や3輪の車両等が含まれる。また、無人航空機3には、マルチコプター(回転翼機)だけでなく固定翼機や飛行船型の飛行体等が含まれる。また、移動体としては、車両2や無人航空機3等の地上領域や上空領域を移動可能な移動体だけでなく、水上領域や水中領域を移動可能な移動体である船舶や小型潜水艦等も一例として挙げられる。なお、これらの移動体については、用いる作業に応じて適切に選択することが望ましい。 In the embodiment described above, the vehicle 2 and the unmanned aerial vehicle 3 are cited as examples of two different moving objects. The vehicle 2 here includes not only four-wheeled vehicles but also two-wheeled, three-wheeled vehicles, and the like. Further, the unmanned aerial vehicle 3 includes not only a multicopter (rotor-wing aircraft) but also a fixed-wing aircraft, an airship-type flying object, and the like. Examples of mobile objects include not only vehicles 2 and unmanned aerial vehicles 3 that can move on the ground and in the sky, but also ships and small submarines that can move on water and underwater. It is mentioned as. Note that it is desirable to appropriately select these moving bodies depending on the work to be used.

上記実施形態では、移動体の管理システム1を水路Cの点検作業に適用する例を挙げたが、本開示の技術は、これに限定されない。本開示の技術は、少なくとも2つの移動体を用いて実施可能な作業であれば適用できる。さらに、本開示の技術は、作業時間の短縮(作業の効率化)を目的とし、手動作業の代替手段として有効である。 In the above embodiment, an example was given in which the mobile body management system 1 is applied to the inspection work of the waterway C, but the technology of the present disclosure is not limited to this. The technology of the present disclosure can be applied to any work that can be performed using at least two moving bodies. Furthermore, the technology of the present disclosure aims to shorten work time (improve work efficiency) and is effective as an alternative to manual work.

1:管理システム,2:基地車両(車両),3:ドローン(無人航空機),4:管理装置,5:入力装置,6:出力装置,7:通信装置,8:位置センサ,9:無線通信機;
40:送受信部;
41:グラフ処理部,411:グラフ生成部,412:エッジ分割部;
42:移動計画部,421:サブグラフ生成部,422:第1経路決定部,423:第2経路決定部;
43:移動体制御部;
44:記憶部,441:地図データ,442:パラメータデータ,443:移動計画データ,444:計測データ;
50:送受信部;
51:位置特定部,52:飛行制御部,53:駆動部,54:計測データ処理部,55:検出部;
100:コンピュータシステム,101:プロセッサ,102:メモリ,103:ストレージ,104:インタフェース;
GD:グラフデータ,SGD:サブグラフデータ;
ND:ノード,EG:エッジ。
1: Management system, 2: Base vehicle (vehicle), 3: Drone (unmanned aircraft), 4: Management device, 5: Input device, 6: Output device, 7: Communication device, 8: Position sensor, 9: Wireless communication Machine;
40: Transmission/reception section;
41: Graph processing unit, 411: Graph generation unit, 412: Edge division unit;
42: movement planning unit, 421: subgraph generation unit, 422: first route determination unit, 423: second route determination unit;
43: Mobile body control unit;
44: Storage unit, 441: Map data, 442: Parameter data, 443: Movement plan data, 444: Measurement data;
50: Transmission/reception section;
51: position specifying section, 52: flight control section, 53: driving section, 54: measurement data processing section, 55: detection section;
100: Computer system, 101: Processor, 102: Memory, 103: Storage, 104: Interface;
GD: graph data, SGD: subgraph data;
ND: node, EG: edge.

Claims (8)

駆動装置に電力を供給する電源としてバッテリを備え、点検作業を実施する第1移動体と、前記第1移動体から前記点検作業の結果データを受信し記録する第2移動体と、を用いて、点検範囲が広範囲に及ぶ構造物の点検作業を実施するための移動体の管理システムであって、
前記構造物に対して前記第1移動体が全ての点検作業を実施するために、全点検区間を対象に、前記第1移動体が前記バッテリの交換なしで継続移動可能な部分点検区間ごとに、前記第1移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第1移動体の移動経路を計画する計画部と、
計画した移動経路に従って、前記第1移動体が前記全点検区間を移動し前記点検作業を実施するように、前記第1移動体の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記計画部は、
前記複数の部分点検区間の間を前記第2移動体が移動するための前記第2移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第2移動体の移動経路を計画し、
前記点検作業を実施するときに複数の第2移動体を利用する場合、
前記点検作業の実施時に利用可能な前記第2移動体の総数に基づき、前記複数の第2移動体それぞれの前記最短移動経路を計算する、移動体の管理システム。
A first mobile body that is equipped with a battery as a power source for supplying power to a drive device and that performs inspection work, and a second mobile body that receives and records result data of the inspection work from the first mobile body. , a mobile object management system for carrying out inspection work on structures with a wide inspection range,
In order for the first mobile body to perform all inspection work on the structure, for each partial inspection zone in which the first mobile body can continue to move without replacing the battery, for all inspection zones. , a planning unit that calculates the shortest moving route of the first moving body and plans the moving route of the first moving body when performing the inspection work;
a control unit that controls driving of the first moving body so that the first moving body moves through the entire inspection area and performs the inspection work according to a planned movement route ,
The planning department is
Calculating the shortest travel route of the second movable body for the second movable body to move between the plurality of partial inspection sections, and planning the travel route of the second movable body when performing the inspection work. ,
When using a plurality of second moving bodies when carrying out the inspection work,
A mobile body management system that calculates the shortest travel route for each of the plurality of second mobile bodies based on the total number of the second mobile bodies that can be used when performing the inspection work.
前記計画部は、
前記第1移動体が前記バッテリの交換なしで継続移動可能な距離、又は、継続移動可能な時間及び移動速度、に基づき、前記全点検区間における前記第1移動体の移動経路を示すパスデータを分割し、前記部分点検区間を示す分割パスデータを対象に、前記第1移動体の前記最短移動経路を計算する、請求項1に記載の移動体の管理システム。
The planning department is
Path data indicating a moving route of the first moving object in all the inspection sections is based on the distance that the first moving object can continue to move without replacing the battery, or the time and moving speed that the first moving object can continue to move. The mobile body management system according to claim 1, wherein the shortest travel route of the first mobile body is calculated using divided path data indicating the partial inspection sections.
前記計画部は、
前記第1移動体と前記第2移動体との通信可能距離に基づき、前記部分点検区間において、前記第1移動体の移動位置が前記第2移動体と通信可能な位置となる、前記第1移動体の前記最短移動経路を計算する、請求項1又は2に記載の移動体の管理システム。
The planning department is
Based on the communicable distance between the first mobile body and the second mobile body, the movement position of the first mobile body becomes a position where communication is possible with the second mobile body in the partial inspection section. The mobile body management system according to claim 1 or 2, wherein the mobile body management system calculates the shortest travel route of the mobile body.
前記点検作業を実施するときに複数の第1移動体を利用する場合、
前記計画部は、
前記点検作業の実施時に利用可能な前記第1移動体の総数に基づき、前記複数の第1移動体それぞれの前記最短移動経路を計算する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の移動体の管理システム。
When using a plurality of first moving bodies when carrying out the inspection work,
The planning department is
The movement according to any one of claims 1 to 3, wherein the shortest movement route of each of the plurality of first moving bodies is calculated based on the total number of the first moving bodies available at the time of performing the inspection work. body management system.
前記計画部は、
前記第2移動体が前記複数の部分点検区間それぞれの点検開始位置に1回だけ訪問し、前記第2移動体が前記複数の部分点検区間それぞれの点検終了位置に1回だけ訪問し、前記点検終了位置を訪問した前記第2移動体の移動位置が次の点検作業対象である前記部分点検区間の前記点検開始位置となる、前記第2移動体の前記最短移動経路を計算する、請求項1に記載の移動体の管理システム。
The planning department is
The second moving body visits the inspection start position of each of the plurality of partial inspection sections only once, the second moving body visits the inspection end position of each of the plurality of partial inspection sections only once, and the inspection 1 . The shortest moving route of the second movable body is calculated such that the movable position of the second movable body that has visited the end position becomes the inspection start position of the partial inspection section that is the target of the next inspection work. A mobile object management system described in .
前記第1移動体は飛行体であり、前記第2移動体は車両であり、
前記計画部は、
前記飛行体が前記バッテリの交換なしで継続移動可能な前記部分点検区間ごとに、前記飛行体の最短飛行経路を計算し、前記複数の部分点検区間の間を前記車両が走行するための前記車両の最短走行経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記飛行体及び前記車両それぞれの移動経路を計画する、請求項1乃至のいずれか一項に記載の移動体の管理システム。
The first mobile body is a flying body, the second mobile body is a vehicle,
The planning department is
The vehicle calculates the shortest flight path of the flying object for each of the partial inspection sections in which the flying object can continue to move without replacing the battery, and the vehicle travels between the plurality of partial inspection sections. 6. The mobile object management system according to claim 1, wherein the mobile object management system calculates the shortest traveling route of the vehicle and plans the respective travel routes of the flying object and the vehicle when performing the inspection work.
駆動装置に電力を供給する電源としてバッテリを備え、点検作業を実施する第1移動体と、前記第1移動体から前記点検作業の結果データを受信し記録する第2移動体と、を用いて、点検範囲が広範囲に及ぶ構造物の点検作業を実施するための移動体の管理装置であって、
前記構造物に対して前記第1移動体が全ての点検作業を実施するために、全点検区間を対象に、前記第1移動体が前記バッテリの交換なしで継続移動可能な部分点検区間ごとに、前記第1移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第1移動体の移動経路を計画する計画部と、
計画した移動経路に従って、前記第1移動体が前記全点検区間を移動し前記点検作業を実施するように、前記第1移動体の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記計画部は、
前記複数の部分点検区間の間を前記第2移動体が移動するための前記第2移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第2移動体の移動経路を計画し、
前記点検作業を実施するときに複数の第2移動体を利用する場合、
前記点検作業の実施時に利用可能な前記第2移動体の総数に基づき、前記複数の第2移動体それぞれの前記最短移動経路を計算する、移動体の管理装置。
A first mobile body that is equipped with a battery as a power source for supplying power to a drive device and that performs inspection work, and a second mobile body that receives and records result data of the inspection work from the first mobile body. , a mobile object management device for carrying out inspection work on structures with a wide inspection range,
In order for the first mobile body to perform all inspection work on the structure, for each partial inspection zone in which the first mobile body can continue to move without replacing the battery, for all inspection zones. , a planning unit that calculates the shortest moving route of the first moving body and plans the moving route of the first moving body when performing the inspection work;
a control unit that controls driving of the first moving body so that the first moving body moves through the entire inspection area and performs the inspection work according to a planned movement route ,
The planning department is
Calculating the shortest travel route of the second movable body for the second movable body to move between the plurality of partial inspection sections, and planning the travel route of the second movable body when performing the inspection work. ,
When using a plurality of second moving bodies when carrying out the inspection work,
A mobile body management device that calculates the shortest travel route for each of the plurality of second mobile bodies based on the total number of the second mobile bodies that can be used when performing the inspection work.
駆動装置に電力を供給する電源としてバッテリを備え、点検作業を実施する第1移動体と、前記第1移動体から前記点検作業の結果データを受信し記録する第2移動体と、を用いて、点検範囲が広範囲に及ぶ構造物の点検作業を実施するための移動体の管理方法であって、
前記構造物に対して前記第1移動体が全ての点検作業を実施するために、全点検区間を対象に、前記第1移動体が前記バッテリの交換なしで継続移動可能な部分点検区間ごとに、前記第1移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第1移動体の移動経路を計画するステップと、
計画した移動経路に従って、前記第1移動体が前記全点検区間を移動し前記点検作業を実施するように、前記第1移動体の駆動を制御するステップと、を含み、
前記計画するステップは、
前記複数の部分点検区間の間を前記第2移動体が移動するための前記第2移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第2移動体の移動経路を計画し、
前記点検作業を実施するときに複数の第2移動体を利用する場合、
前記点検作業の実施時に利用可能な前記第2移動体の総数に基づき、前記複数の第2移動体それぞれの前記最短移動経路を計算する、移動体の管理方法。
A first mobile body that is equipped with a battery as a power source for supplying power to a drive device and that performs inspection work, and a second mobile body that receives and records result data of the inspection work from the first mobile body. , a method for managing a mobile object for carrying out inspection work on a structure whose inspection range is wide,
In order for the first mobile body to perform all inspection work on the structure, for each partial inspection zone in which the first mobile body can continue to move without replacing the battery, for all inspection zones. , calculating the shortest moving route of the first moving body and planning the moving route of the first moving body when performing the inspection work;
controlling the drive of the first moving body so that the first moving body moves through the entire inspection area and performs the inspection work according to a planned movement route ,
The planning steps include:
Calculating the shortest travel route of the second movable body for the second movable body to move between the plurality of partial inspection sections, and planning the travel route of the second movable body when performing the inspection work. ,
When using a plurality of second moving bodies when carrying out the inspection work,
A method for managing movable bodies, comprising calculating the shortest travel route for each of the plurality of second movable bodies based on the total number of the second movable bodies that can be used when performing the inspection work.
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