JP7384042B2

JP7384042B2 - 飛行ルート学習装置、飛行ルート決定装置及び飛行装置

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Publication number: JP7384042B2
Application number: JP2020002163A
Authority: JP
Inventors: 崇岩倉; 貴行石田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2023-11-21
Anticipated expiration: 2040-01-09
Also published as: JP2021111090A

Description

本開示は、構造物の周辺に設定された複数の経由位置を経由して、無人飛行体が飛行をする飛行ルートを学習する飛行ルート学習装置、これを用いた飛行ルート決定装置及び飛行装置に関するものである。

無人飛行体には、ドローン、ラジコンヘリ、ラジコン飛行機、ＵＡＶ（ＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）など呼ばれるものがある（例えば、特許文献１から特許文献４参照）。このような無人飛行体は、撮影装置が搭載されているものもある。撮影装置が搭載された無人飛行体は、空撮の用途だけでなく、構造物の形状測定（写真測量）用の撮影を行う用途に使用される場合がある。このような用途を満たすために、構造物の形状測定システムとして、撮影シナリオにより設定した飛行ルートで無人飛行体を飛行させ、無人飛行体に搭載された撮影装置による構造物の形状測定を行うものがある。

従来、構造物の形状測定システムには、構造物を撮影する撮影装置と、無人飛行体と、飛行ルートを含む撮影シナリオにしたがって撮影装置と無人飛行体を制御する機上制御装置と、撮影シナリオを作成し、作成した撮影シナリオを機上制御装置に転送する遠隔制御装置とを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。さらに、従来、構造物の形状測定システムには、構造物の形状を測定する際の位置の基準として標識（ターゲット）を使用するものがある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、互いに異なる識別コードを有する複数の標識が、構造物の複数の場所に設けられているものが開示されている。

また、無人飛行体の飛行ルート（予定航路）において、飛行時に受ける空気抵抗による消費電力の増大を抑制して、飛行可能な航続距離を長くする飛行制御システムがある（例えば、特許文献３参照）。詳しくは、特許文献３には、予定航路上の２地点の間の飛行が向かい風ルートとなるように、予定航路の飛行方向を決定し、決定された飛行方向に従って飛行するように予定航路をドローン２００に設定する構成が開示されている。この構成によって、予定航路に従って無人飛行体を飛行させ、向かい風ルートである２地点の間では低速飛行させ、２地点の間以外では高速飛行させるように制御することで、向かい風に逆らって高速飛行する必要をなくし、消費電力の増大を抑えることができると特許文献３では述べられている。

一方、従来の無人飛行体の飛行システムにおいて、エリアと目的とに応じて、フライトプラン及び撮影プランを含むアクションプランを学習するものがある（例えば、特許文献５参照）。詳しくは、特許文献４には、情報が、実際の飛行を通じたＡＩ（ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）の学習によって適宜更新されることが好ましいことや、新たな飛行目的が追加されるごとに適宜更新されることが好ましいことが開示されている。

ＷＯ２０１７／７３３１０特開２０１８－１８５１６７号公報特開２０１８－１４６３５０号公報ＷＯ２０１８／１９８３１３

しかしながら、従来の構造物の形状測定システムは、無人飛行体に搭載された撮影装置による構造物の形状測定を、順に飛行する撮影時の無人飛行体の位置を順に結んで構成された飛行ルートを飛行して写真測量を行っているので、無人飛行体の総消費エネルギーを考慮していないという課題がある。また、従来の飛行可能な航続距離を長くする飛行制御システムは、構造物と構造物との間の飛行ルート（予定航路）における消費電力を抑制するものであり、構造物の周辺に設定された複数の経由位置を経由する無人飛行体は考慮されていないという課題がある。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、構造物の周辺に設定された複数の経由位置を経由して、無人飛行体がホバリング又は静止状態を含む飛行をする飛行ルートごとに無人飛行体が飛行することで消費する総消費エネルギーを学習する飛行ルート学習装置、これを用いた飛行ルート決定装置及び飛行装置を得ることを目的とする。

本開示に係る飛行ルート学習装置は、構造物の周辺に設定された複数の経由位置を経由して、無人飛行体がホバリング又は静止状態を含む飛行をする飛行ルートを学習する飛行ルート学習装置であって、前記無人飛行体が曝される風の風向及び風速ごとの前記無人飛行体の消費エネルギーの情報である消費エネルギー情報が入力される消費エネルギー情報入力部と、前記構造物及び前記飛行体の位置関係と風向とで変化する前記無人飛行体が曝される風の実質的な風向及び風速の情報である実質的風情報が入力される実質的風情報入力部と、前記消費エネルギー情報及び前記実質的風情報から、前記無人飛行体が複数の前記経由位置を通過する組み合わせごとに設定された複数の前記飛行ルートと当該飛行ルートごとに前記無人飛行体が飛行することで消費する総消費エネルギーとを学習する学習部とを備えたことを特徴とするものである。

本開示に係る飛行ルート決定装置は、構造物の周辺に設定された複数の経由位置を経由して、無人飛行体がホバリング又は静止状態を含む飛行をする飛行ルートを学習する飛行ルート学習装置であって、前記無人飛行体が曝される風の風向及び風速ごとの前記無人飛行体の消費エネルギーの情報である消費エネルギー情報が入力される消費エネルギー情報入力部と、前記構造物及び前記飛行体の位置関係と風向とで変化する前記無人飛行体が曝される風の実質的な風向及び風速の情報である実質的風情報が入力される実質的風情報入力部と、前記消費エネルギー情報及び前記実質的風情報から、前記無人飛行体が複数の前記経由位置を通過する組み合わせごとに設定された複数の前記飛行ルートと当該飛行ルートごとに前記無人飛行体が飛行することで消費する総消費エネルギーとを学習する学習部とを備えた飛行ルート学習装置の前記学習部の学習結果を用いた飛行ルート決定装置であって、複数の新たな前記経由位置が入力される経由位置入力部と、風向及び風速の情報である風情報が入力される風情報入力部と、前記学習結果を用いて、前記経由位置入力部に入力された複数の新たな前記経由位置及び前記風情報入力部に入力された前記風情報から前記飛行ルートを決定する飛行ルート決定部とを備えたことを特徴とするものである。

本開示に係る飛行装置は、構造物の周辺に設定された複数の経由位置を経由して、無人飛行体がホバリング又は静止状態を含む飛行をする飛行ルートを学習する飛行ルート学習装置であって、前記無人飛行体が曝される風の風向及び風速ごとの前記無人飛行体の消費エネルギーの情報である消費エネルギー情報が入力される消費エネルギー情報入力部と、前記構造物及び前記飛行体の位置関係と風向とで変化する前記無人飛行体が曝される風の実質的な風向及び風速の情報である実質的風情報が入力される実質的風情報入力部と、前記消費エネルギー情報及び前記実質的風情報から、前記無人飛行体が複数の前記経由位置を通過する組み合わせごとに設定された複数の前記飛行ルートと当該飛行ルートごとに前記無人飛行体が飛行することで消費する総消費エネルギーとを学習する学習部とを備えた飛行ルート学習装置の前記学習部の学習結果を用いた飛行ルート決定装置であって、複数の新たな前記経由位置が入力される経由位置入力部と、風向及び風速の情報である風情報が入力される風情報入力部と、前記学習結果を用いて、前記経由位置入力部に入力された複数の新たな前記経由位置及び前記風情報入力部に入力された前記風情報から前記飛行ルートを決定する飛行ルート決定部とを備えた飛行ルート決定装置が決定した前記飛行ルートを用いて飛行する前記無人飛行体である、又は、前記飛行ルートを用いて飛行する前記無人飛行体を制御するである飛行装置であって、前記飛行ルート決定部が決定した前記飛行ルートが入力される飛行ルート入力部と、前記飛行ルート入力部に入力された前記飛行ルートに従って前記無人飛行体を制御して飛行させる飛行制御部とを備えたことを特徴とするものである。

本開示によれば、無人飛行体が飛行することで消費する総消費エネルギーを構造物の影響を考慮して学習する飛行ルート学習装置、これを用いた飛行ルート決定装置及び飛行装置を得ることができる。

実施の形態１に係る飛行ルート決定装置（飛行ルート決定方法）によって決定された飛行ルートで撮影又は写真測量又を行う構造物の形状測定システムの説明図である。実施の形態１に係る飛行ルート決定装置（飛行ルート決定方法）によって決定された飛行ルートで撮影又は写真測量又を行う構造物の形状測定システムで使用する無人飛行体の外観図である。実施の形態１に係る飛行ルート学習装置の機能ブロック図である。実施の形態１に係る飛行ルート学習装置の動作（飛行ルート学習方法）を説明するフローチャートである。実施の形態１に係る飛行ルート学習装置及び飛行ルート決定装置の機能ブロック図である。実施の形態１に係る飛行ルート決定装置の動作（飛行ルート決定方法）を説明するフローチャートである。実施の形態１に係る飛行ルート学習装置及び飛行ルート決定装置の機能ブロック図である。実施の形態１に係る飛行ルート決定装置の動作（飛行ルート決定方法）を説明するフローチャートである。実施の形態１に係る飛行ルート学習装置、飛行ルート決定装置及び飛行装置の機能ブロック図である。実施の形態１に係る飛行ルート学習装置、飛行ルート決定装置及び飛行装置の機能ブロック図である。実施の形態１に係る飛行装置（無人飛行体）の飛行状態を示すイメージ図である。実施の形態１に係る飛行装置（無人飛行体）の飛行状態を示すイメージ図である。

実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る飛行ルート学習装置、これを用いた飛行ルート決定装置及び飛行装置について、図１から図１２を用いて説明する。図１及び図２が飛行ルート決定装置（飛行ルート決定方法）によって決定された飛行ルートで撮影又は写真測量又を行う構造物の形状測定システムについての説明図である。図３、図４、図５、図７、図９、図１０が飛行ルート学習装置（飛行ルート学習方法）についての説明図である。図５から図１０が飛行ルート決定装置（飛行ルート決定方法）についての説明図である。図５（Ｂ）、図７、図９、図１０が飛行装置（飛行方法）についての説明図である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。

図１及び図２２は、実施の形態１に係る飛行ルート学習装置、これを用いた飛行ルート決定装置及び飛行装置を利用したシステムの好ましい一例の説明図である。その一例が、飛行ルート決定装置７（飛行ルート決定方法）によって決定された飛行ルートで空撮又は写真測量を行う構造物１の形状測定システムである。なお、実施の形態１に係る飛行ルート学習装置は、構造物１の周辺に設定された複数の経由位置を経由して、無人飛行体６がホバリング又は静止状態を含む飛行をする飛行ルートを学習するものである。よって、実施の形態１に係る飛行ルート学習装置、これを用いた飛行ルート決定装置及び飛行装置が利用できるシステムは、図１に示すような構造物１の周辺に設定された複数の経由位置を経由して、無人飛行体６がホバリング又は静止状態を含む飛行をするものであれば適用できる。

図１において、構造物１は、図示するように、大型のアンテナ装置や電波／光学望遠鏡が例示できるがこれに限るものではない。構造物１の形状測定システムの場合、構造物１は空撮や形状測定（写真測量）を行う対象であればよい。ここからは、構造物１の形状測定システムを例に説明を進める。この形状測定システムは、無人飛行体６に搭載された撮影装置６Ｃによる構造物１の形状測定（写真測量）を、順に飛行する撮影時の無人飛行体６の位置（経由位置）を順に結んで構成された飛行ルートを飛行して行うものである。

図２は、無人飛行体６の外観図である。無人飛行体６は、ドローン、ラジコンヘリ、ラジコン飛行機、ＵＡＶなど呼ばれるものが例示できる。無人飛行体６には、形状測定（写真測量）用の撮影を行う撮影装置６Ｃが搭載されている。換言すると、実施の形態１に係る飛行装置は、無人飛行体６に搭載された撮影装置６Ｃをさらに備え、撮影装置６Ｃは、構造物１の形状測定を経由位置ごとに行うものであるといえる。構造物１の形状測定システムでは、経由位置ごとに無人飛行体６の飛行条件と撮影装置６Cの撮影条件が予め決められている。

詳しくは、構造物１の撮影箇所（経由位置）ごとの、撮影時の無人飛行体６の位置、速度（飛行速度）、向きの飛行条件と、撮影時の撮影装置６Ｃの撮影条件とである。飛行条件と撮影条件とを合わせて飛行・撮影条件と称してもよい。飛行・撮影条件のうち、無人飛行体６の位置は緯度、経度、高度が好適である。飛行・撮影条件のうち、撮影装置６Ｃの撮影条件は光量、シャッタースピード、カメラ角度、カメラ向き、カメラ焦点の少なくとも一つが好適である。飛行・撮影条件のうち、撮影条件を撮影装置６Ｃの撮影条件は１画像当たりに写り込ませるターゲット数としてもよい。ターゲットは、構造物１に設けられている。この場合は、構造物１を撮影した撮影データである画像同士を合成する際に、ターゲットの位置関係から特徴点を抽出する方法やターゲットのＩＤを判別して特徴点とＩＤを用いて合成する方法に必要なターゲット数を設定することになる。

図３及び図５において、実施の形態１に係る飛行ルート学習装置（飛行ルート学習装置２）は、消費エネルギー情報入力部３、実質的風情報入力部４、学習部５を有している。飛行ルート学習装置２は、構造物１の周辺に設定された複数の経由位置を経由して、無人飛行体６がホバリング又は静止状態を含む飛行をする飛行ルートを学習するものである。消費エネルギー情報入力部３は、無人飛行体６が曝される風の風向及び風速ごとの無人飛行体６の消費エネルギーの情報である消費エネルギー情報が入力されるものである。実質的風情報入力部４は、構造物１及び無人飛行体６の位置関係と風向とで変化する無人飛行体６が曝される風の実質的な風向及び風速の情報である実質的風情報が入力されるものである。好適には、消費エネルギー情報入力部３は、無人飛行体６の向き（又は飛行方向）や飛行速度ごとに設定された消費エネルギー情報が入力されるようにしてもよい。また、消費エネルギー情報入力部３は、無人飛行体６の機種ごとに設定された消費エネルギー情報が入力されるようにしてもよい。

消費エネルギー情報入力部３において、入力される消費エネルギー情報とは、無人飛行体６が無風状態のときのホバリング状態の消費エネルギーや飛行時の消費エネルギーを基準として、無人飛行体６の飛行方向（三次元的方向）に加え、無人飛行体６が曝される風の風向及び風速ごとに変化する情報をあらかじめ準備したものである。もちろん、ホバリング状態の場合は、無人飛行体６の飛行方向（三次元的方向）はなく、無人飛行体６が曝される風の風向及び風速ごとに変化する情報となる。つまり、無人飛行体６の移動方向に対して向かい風であれば風速が高ければ高いほど消費エネルギーが高くなる。無人飛行体６の移動方向に対して追い風であれば風速が高ければ高いほど消費エネルギーが低くなる。無人飛行体６がホバリング状態であれば、姿勢を維持すため、風速が高ければ高いほど消費エネルギーが高くなり、風速が低ければ低いほど消費エネルギーが低くなり、徐々に無風状態の消費エネルギーとなる。もちろん、ホバリングを含む飛行時間の経過によるエネルギーの消費（消費エネルギー）も考慮されている。なお、無人飛行体６の動力システムによって、消費エネルギーは、電力や、化石燃料／バイオ燃料による動力などが選択される。

実質的風情報入力部４において、入力される実質的風情報とは、例えば、構造物１の周辺の風向及び風速は、無人飛行体６が構造物１の周辺から離れた位置であれば、純粋に直接的に無人飛行体６に当たる風の風向及び風速と同等と考えてもよいが、空撮や写真測量を行う程度の距離に構造物１に近づいた構造物１の撮影箇所（経由位置）では、構造物１による風向及び風速への影響は無視できない。例えば、図１に示す無人飛行体６のうち、風上に対して、構造物１よりも風下に位置するものの場合は、実際の風速が風上よりも低くなったり、風向が風上とは違う向きに変わったりすることが考えられる。よって、実質的風情報とは、このようなことを構造物１及び無人飛行体６の位置関係と風向とで変化することを考慮した実質的な風向及び風速の情報である。もちろん、実質的風情報入力部４は、構造物１の種類及び無人飛行体６の機種の組み合わせごとに設定された実質的風情報が入力されるようにしてもよい。なお、構造物１の周辺の風向及び風速は、例えば、光波を使ったライダー装置などの風速計で得ることができる。構造物１の撮影箇所（経由位置）の風向及び風速、つまり、実質的風情報を直接ライダー装置で得てもよい。

図３及び図５において、学習部５は、消費エネルギー情報及び実質的風情報から、無人飛行体６が複数の経由位置を通過する組み合わせごとに設定された複数の飛行ルートと当該飛行ルートごとに無人飛行体６が飛行することで消費する総消費エネルギーとを学習するものである。詳しくは、学習部５は、消費エネルギー情報入力部３に入力された消費エネルギー情報と、実質的風情報入力部４に入力された実質的風情報とを学習する（関連付ける）。なお、学習部５は、予め設定された値の総消費エネルギーを上限として、複数の飛行ルートと総消費エネルギーとを学習してもよい。また、学習部５は、構造物１と無人飛行体６とが接触する場合を除き、図１に示すように、経由位置同士を直線で結んだ飛行ルートを学習してもよい。学習部５（飛行ルート学習装置２）には、ＡＩなどの機械学習を適用すればよい。学習部５（飛行ルート学習装置２）は学習モデルを構築して蓄積している。

好ましくは、学習部５が、無人飛行体６の経由位置間の飛行時間や、経由位置での滞在時間（静止時間（経由位置が地面や着陸できる場所の場合）、ホバリング時間）も考慮して、総消費エネルギーを学習する。この際に、無人飛行体６の移動速度ごとに総消費エネルギーを学習してよい。この場合、消費エネルギー情報入力部３に入力される消費エネルギー情報は、無人飛行体６の移動速度ごとに準備しておく必要がある。学習部５の学習が進むと、無人飛行体６が経由位置間の飛行の際に移動速度を変えたり、風向及び風速に関係なく一定速度に保ったりする場合の飛行ルートも学習できる。もちろん、風向及び風速に関係なく同じ出力で飛行し続ける場合の飛行ルートも学習できる。

これらのようにするため、学習部５は、無人飛行体６がホバリングする時間及び静止する時間の少なくとも一方を加味して、複数の飛行ルートと総消費エネルギーとを学習する。学習部５は、予め定められた時間ごとに無人飛行体６が曝される風の風向及び風速が変化することを考慮して、複数の飛行ルートと総消費エネルギーとを学習する。学習部５は、予め定められた時間ごとの複数の飛行ルートと総消費エネルギーとを学習する。

なお、予め定められた時間とは、次のようなものである。学習部５は、予め定められた時間ごとの無人飛行体６が曝される風の風向及び風速の変化が、単位時間当たりの平均値が変わった場合を、予め定められた時間ごとに無人飛行体６が曝される風の風向及び風速が変化したとして、複数の飛行ルートと総消費エネルギーとを学習する。単位時間当たりの平均値の設定の仕方は任意であり、構造物１の種類ごと、無人飛行体６の機種ごと、構造物１の種類及び無人飛行体６の機種の組み合わせごとなどで設定を変えてもよい。

さらに、学習部５は、無人飛行体６が曝される風の風向及び風速が変化して、実質的風情報が、無人飛行体６が飛行できない風速の場合は、無人飛行体６が曝される風の風向及び風速が変化して、実質的風情報が、無人飛行体６が飛行できる風速になるまで、無人飛行体６を静止させる飛行ルートを学習させてもよい。無人飛行体６を静止させるとは、経由位置が地面や着陸できる場所の場合、経由位置で静止させればよい。そうでない場合は、経由位置以外の地面や着陸できる場所に静止させればよい。

次に、図４を用いて実施の形態１に係る飛行ルート学習装置の動作（実施の形態１に係る飛行ルート学習方法）を説明する。図４において、ステップ１は、消費エネルギー情報入力部３に、無人飛行体６が曝される風の風向及び風速ごとの無人飛行体６の消費エネルギーの情報である消費エネルギー情報が入力される処理ステップである。ステップ２は、実質的風情報入力部４に、構造物１及び無人飛行体６の位置関係と風向とで変化する無人飛行体６が曝される風の実質的な風向及び風速の情報である実質的風情報が入力される処理ステップである。ステップ１及びステップ２は、処理の順序は問わない。同時でもよい。

図４において、ステップ３は、消費エネルギー情報入力部３に入力された消費エネルギー情報と、実質的風情報入力部４に入力された実質的風情報とに基づいて、学習部５に、無人飛行体６が複数の経由位置を通過する組み合わせごとに設定された複数の飛行ルートと当該飛行ルートごとに無人飛行体６が飛行することで消費する総消費エネルギーとを学習させる処理ステップである。詳しくは、ステップ３は、学習部５に、消費エネルギー情報入力部３に入力された消費エネルギー情報と、実質的風情報入力部４に入力された実質的風情報とを学習させる（関連付けさせる）。前述のとおり、学習部５（飛行ルート学習装置２）には、ＡＩなどの機械学習を適用すればよい。学習部５（飛行ルート学習装置２）は学習モデルを構築して蓄積している。その他の学習部５の動作は、実施の形態１に係る飛行ルート学習装置（飛行ルート学習装置２）で行った説明と同様である。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において、実施の形態１に係る飛行ルート決定装置（飛行ルート決定装置７）は、図３及び図５に示す飛行ルート学習装置２の学習結果（学習モデル）を用いたものである。飛行ルート決定装置７は、入力部８（経由位置入力部、風情報入力部）、飛行ルート決定部９を有している。入力部８は、複数の新たな経由位置が入力される経由位置入力部と、風向及び風速の情報である風情報が入力される風情報入力部とを有している。飛行ルート決定部９は、学習部５の学習結果を用いて、経由位置入力部（入力部８）に入力された複数の新たな経由位置及び風情報入力部（入力部８）に入力された風情報から飛行ルートを決定するものである。

なお、風情報入力部（入力部８）は、予め定められた時間ごとに無人飛行体が曝される風の風向及び風速が変化するごとに、学習部５へ風情報を入力するようにしてもよい。予め定められた時間の定義は、実施の形態１に係る飛行ルート学習装置（実施の形態１に係る飛行ルート学習方法）で説明したとおりである。すなわち、予め定められた時間ごとの無人飛行体６が曝される風の風向及び風速の変化が、単位時間当たりの平均値が変わった場合を、予め定められた時間ごとに無人飛行体６が曝される風の風向及び風速の変化とする。単位時間当たりの平均値の設定の仕方は任意であり、構造物１の種類ごと、無人飛行体６の機種ごと、構造物１の種類及び無人飛行体６の機種の組み合わせごとなどで設定を変えてもよい。

図６を用いて実施の形態１に係る飛行ルート決定装置の動作（実施の形態１に係る飛行ルート決定方法）を説明する。図６において、ステップ１１は、入力部８（経由位置入力部、風情報入力部）に、複数の新たな経由位置及び風向及び風速の情報である風情報が入力される処理ステップである。ステップ１２は、飛行ルート決定部９が、学習部５の学習結果（学習モデル）を使用する処理ステップである。ステップ１３は、飛行ルート決定部９が、学習部５の学習結果を用いて、学習部５の学習結果を用いて、経由位置入力部（入力部８）に入力された複数の新たな経由位置及び風情報入力部（入力部８）に入力された風情報から飛行ルートを決定する処理ステップである。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において、実施の形態１に係る飛行ルート決定装置（飛行ルート決定装置７）は、図３及び図５に示す飛行ルート学習装置２の学習結果（学習モデル）を用いたものである。飛行ルート決定装置７は、入力部８（経由位置入力部、風情報入力部、機種情報入力部）、飛行ルート決定部９を有している。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）との違いは、入力部８が機種情報入力部をさらに備えていることである。飛行ルート決定部９は、学習部５の学習結果を用いて、経由位置入力部（入力部８）に入力された複数の新たな経由位置、風情報入力部（入力部８）に入力された風情報、機種情報入力部（入力部８）に入力された機種情報から無人飛行体６の機種に応じた飛行ルートを決定するものである。

図５（Ｂ）及び図７（Ｂ）において、アンテナ部１０は、電波などの無線技術を使って、飛行ルート決定部９（飛行ルート決定装置７）が決定した飛行ルートを無人飛行体６へ送る送信アンテナである。飛行ルートを送る先は、無人飛行体６を制御する後述の飛行装置１１でもよい。なお、無人飛行体６は、飛行ルート学習装置２、飛行ルート決定装置７、飛行装置１１の少なくとも一つの機能を内蔵していてもよい。よって、飛行ルートを送る先との情報の授受の手段は、無線に限らず有線であってもよい。さらに、アンテナ部１０は、飛行ルートに沿って、撮影箇所（経由位置）で無人飛行体６がホバリング又は静止して、撮像装置６Ｃによる形状測定（写真測量）を行うために、指示する信号も送信してよい。無人飛行体６には、アンテナ部１０からの電波を受信する受信アンテナが設けられている。無人飛行体６の外部に飛行装置１１がある場合は、アンテナ部１０からの信号は飛行装置１１経由で得ればよい。

図８を用いて実施の形態１に係る飛行ルート決定装置の動作（実施の形態１に係る飛行ルート決定方法）を説明する。図８において、ステップ１１は、入力部８（経由位置入力部、風情報入力部、機種情報入力部）に、複数の新たな経由位置、風向及び風速の情報である風情報、無人飛行体６の機種の情報である機種情報が入力される処理ステップである。ステップ１２は、飛行ルート決定部９が、学習部５の学習結果（学習モデル）を使用する処理ステップである。ステップ１３は、飛行ルート決定部９が、学習部５の学習結果を用いて、学習部５の学習結果を用いて、経由位置入力部（入力部８）に入力された複数の新たな経由位置及び風情報入力部（入力部８）に入力された風情報から無人飛行体６の機種に応じた飛行ルートを決定する処理ステップである。

図９及び図１０において、実施の形態１に係る飛行装置の動作（実施の形態１に係る飛行方法）は、図３及び図７に示す飛行ルート学習装置２の学習結果（学習モデル）及び飛行ルート決定装置７が決定した飛行ルートを用いたものである。詳しくは、飛行ルート決定装置７が決定した飛行ルートを用いて飛行する無人飛行体６である飛行装置１１（図９）、又は、飛行ルート決定装置７が決定した飛行ルートを用いて飛行する無人飛行体６を制御する飛行装置１１（図１０）である。つまり、図９に示す飛行装置１１は無人飛行体６と一体の場合であり、図１０に示す飛行装置１１は無人飛行体６と別体の場合である。

図１、図９、図１０において、アンテナ部１２は、アンテナ部１０からの電波を受信する受信アンテナであり、飛行ルート決定装置７が決定した飛行ルートを得ることができる。飛行ルートの授受の手段は、無線に限らず有線であってもよい。飛行ルート入力部１３は、アンテナ部１２を介して得た、飛行ルート決定部７が決定した飛行ルートが入力されるものである。飛行制御部１４は、飛行ルート入力部１３に入力された飛行ルートに則り無人飛行体６を制御して飛行させるものである。

図１０において、アンテナ部１５は、電波などの無線技術を使って、飛行ルート入力部１３に入力された飛行ルートに則り無人飛行体６を制御する信号を無人飛行体６へ送る送信アンテナである。制御する信号を送る先との情報の授受の手段は、無線に限らず有線であってもよい。さらに、アンテナ部１５は、飛行ルート決定部９が決定した飛行ルートに沿って、撮影箇所（経由位置）で無人飛行体６がホバリング又は静止して、撮像装置６Ｃによる形状測定（写真測量）を行うために、指示する制御信号も送信してよい。もちろん、図９及ぶ図１０に示す制御部１４が、飛行ルート決定部９が決定した飛行ルートに沿って、撮影箇所（経由位置）で無人飛行体６がホバリング又は静止して、撮像装置６Ｃによる形状測定（写真測量）を行うために、指示する制御信号を生成してもよい。

実施の形態１に係る飛行方法は、無人飛行体６を制御する信号を受け取る処理ステップ（制御ステップ）と、無人飛行体６がそれに基づいて飛行ルートを飛行する処理ステップ（飛行ステップ）である。もちろん、前述のとおり、実施の形態１に係る飛行装置は、無人飛行体６に搭載された撮影装置６Ｃをさらに備え、撮影装置６Ｃは、構造物１の形状測定を経由位置ごとに行うものであれば、制御ステップと飛行ステップは次の処理が追加される。つまり、構造物１の形状測定システムでは、経由位置ごとに無人飛行体６の飛行条件と撮影装置６Cの撮影条件が予め決められているので、制御ステップでは飛行・撮影条件による無人飛行体６の制御も行われる。また、飛行ステップでは飛行・撮影条件による飛行と撮影装置６Ｃを使った空撮又は写真測量が行われる。

実施の形態１に係る飛行装置及び実施の形態１に係る飛行方法において、風の影響（実質的な風の影響）から、無人飛行体６が順に飛行する経由位置（撮影位置）の順番を入れ替えたとき、総消費エネルギーが変化する場合がある。そのため、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、学習部５は複数の飛行ルートを学習している。図１１（Ａ）に示す飛行ルートの飛行順は、点線矢印が示す位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃの順である。図１１（Ｂ）に示す飛行ルートの飛行順は、点線矢印が示す位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ａの順である。

また、実施の形態１に係る飛行装置及び実施の形態１に係る飛行方法において、風の影響（実質的な風の影響）から、無人飛行体６が順に飛行する経由位置（撮影位置）の順番を入れ替えたとき、遠回りになっても総消費エネルギーが下がる場合がある。例えば、学習部５が、構造物１の風下の領域又は構造物１により風が遮られる領域を経由して、構造物１の風上にある二つの経由位置の間を無人飛行体６が飛行する飛行ルートを学習しておけば可能である。図１２はこれを示した図である。

具体的には、風に逆らって近い距離を移動するよりも、構造物１の風下の領域かつ構造物１により風が遮られる領域を経由した方が、総消費エネルギーが下がる場合である。
図１２において、白抜きのバツ（クロス）で示した無人飛行体６の経路が風に逆らって近い距離を移動するものである。図１２において、紙面手前側が造物１の風下の領域かつ構造物１により風が遮られる領域を移動するものである。

以上、実施の形態１に係る飛行ルート学習装置、飛行ルート決定装置及び飛行装置は、構造物１及び無人飛行体６の位置関係と風向とで変化する無人飛行体６が曝される風の実質的な風向及び風速を考慮して、無人飛行体６が複数の経由位置を通過する組み合わせごとに設定された複数の飛行ルートと当該飛行ルートごとに無人飛行体６が飛行することで消費する総消費エネルギーとを学習、又は、その学習結果を利用することで、構造物１の周辺に設定された複数の経由位置を経由して、無人飛行体６がホバリング又は静止状態を含む飛行をする飛行ルートにおける風の影響を考慮した適切な処置ができるものである。

１構造物、２飛行ルート学習装置、３消費エネルギー情報入力部、
４実質的風情報入力部、５学習部、６無人飛行体、６Ｃ撮影装置、
７飛行ルート決定装置、
８入力部（経由位置入力部、風情報入力部、機種情報入力部）、
９飛行ルート決定部、１０アンテナ部、１１飛行装置、１２アンテナ部、
１３飛行ルート入力部、１４制御部、１５アンテナ部。

Claims

構造物の周辺に設定された複数の経由位置を経由して、無人飛行体がホバリング又は静止状態を含む飛行をする飛行ルートを学習する飛行ルート学習装置であって、
前記無人飛行体が曝される風の風向及び風速ごとの前記無人飛行体の消費エネルギーの情報である消費エネルギー情報が入力される消費エネルギー情報入力部と、
前記構造物及び前記無人飛行体の位置関係と風向とで変化する前記無人飛行体が曝される風の実質的な風向及び風速の情報である実質的風情報が入力される実質的風情報入力部と、
前記消費エネルギー情報及び前記実質的風情報から、前記無人飛行体が複数の前記経由位置を通過する組み合わせごとに設定された複数の前記飛行ルートと当該飛行ルートごとに前記無人飛行体が飛行することで消費する総消費エネルギーとを学習する学習部とを備えたことを特徴とする飛行ルート学習装置。
前記消費エネルギー情報入力部は、前記無人飛行体の飛行速度ごとに設定された前記消費エネルギー情報が入力されることを特徴とする請求項１に記載の飛行ルート学習装置。
前記学習部は、予め設定された値の前記総消費エネルギーを上限として、複数の前記飛行ルートと前記総消費エネルギーとを学習することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の飛行ルート学習装置。
前記学習部は、前記構造物と前記無人飛行体とが接触する場合を除き、前記経由位置同士を直線で結んだ前記飛行ルートを学習することを特徴とする請求項１から請求項３のいずか１項に記載の飛行ルート学習装置。
前記学習部は、前記構造物の風下の領域又は前記構造物により風が遮られる領域を経由して、前記構造物の風上にある二つの前記経由位置の間を前記無人飛行体が飛行する前記飛行ルートを学習することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の飛行ルート学習装置。
前記学習部は、前記無人飛行体がホバリングする時間及び静止する時間の少なくとも一方を加味して、複数の前記飛行ルートと前記総消費エネルギーとを学習することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の飛行ルート学習装置。
前記学習部は、予め定められた時間ごとに前記無人飛行体が曝される風の風向及び風速が変化することを考慮して、複数の前記飛行ルートと前記総消費エネルギーとを学習することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の飛行ルート学習装置。
前記学習部は、前記無人飛行体が曝される風の風向及び風速が変化して、前記実質的風情報が、前記無人飛行体が飛行できない風速の場合は、前記無人飛行体が曝される風の風向及び風速が変化して、前記実質的風情報が、前記無人飛行体が飛行できる風速になるまで、前記無人飛行体を静止させる前記飛行ルートを学習することを特徴とする請求項７に記載の飛行ルート学習装置。
前記学習部は、前記予め定められた時間ごとの複数の前記飛行ルートと前記総消費エネルギーとを学習することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の飛行ルート学習装置。
前記学習部は、前記予め定められた時間ごとの前記無人飛行体が曝される風の風向及び風速の変化が、単位時間当たりの平均値が変わった場合を、前記予め定められた時間ごとに前記無人飛行体が曝される風の風向及び風速が変化したとして、複数の前記飛行ルートと前記総消費エネルギーとを学習することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の飛行ルート学習装置。
前記消費エネルギー情報入力部は、前記無人飛行体の機種ごとに設定された前記消費エネルギー情報が入力されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の飛行ルート学習装置。
前記実質的風情報入力部は、前記構造物の種類及び前記無人飛行体の機種の組み合わせごとに設定された前記実質的風情報が入力されることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の飛行ルート学習装置。
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の飛行ルート学習装置の前記学習部の学習結果を用いた飛行ルート決定装置であって、
複数の新たな前記経由位置が入力される経由位置入力部と、
風向及び風速の情報である風情報が入力される風情報入力部と、
前記学習結果を用いて、前記経由位置入力部に入力された複数の新たな前記経由位置及び前記風情報入力部に入力された前記風情報から前記飛行ルートを決定する飛行ルート決定部とを備えたことを特徴とする飛行ルート決定装置。
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の飛行ルート学習装置と、
複数の新たな前記経由位置が入力される経由位置入力部と、
風向及び風速の情報である風情報が入力される風情報入力部と、
前記学習部の学習結果を用いて、前記経由位置入力部に入力された複数の新たな前記経由位置及び前記風情報入力部に入力された前記風情報から前記飛行ルートを決定する飛行ルート決定部とを備え、
前記風情報入力部は、前記予め定められた時間ごとに前記無人飛行体が曝される風の風向及び風速が変化するごとに、前記学習部へ前記風情報を入力することを特徴とする飛行ルート決定装置。
請求項１１又は請求項１２に記載の飛行ルート学習装置の前記学習部の学習結果を用いた飛行ルート決定装置であって、
複数の新たな前記経由位置が入力される経由位置入力部と、
風向及び風速の情報である風情報が入力される風情報入力部と、
前記無人飛行体の機種の情報である機種情報が入力される機種情報入力部と、
前記学習結果を用いて、前記経由位置入力部に入力された複数の新たな前記経由位置及び前記風情報入力部に入力された前記風情報並びに前記機種情報入力部に入力された前記機種情報から前記飛行ルートを決定する飛行ルート決定部とを備えたことを特徴とする飛行ルート決定装置。
請求項７から請求項１０のいずれか１項を引用する、請求項１１又は請求項１２に記載の飛行ルート学習装置と、
複数の新たな前記経由位置が入力される経由位置入力部と、
風向及び風速の情報である風情報が入力される風情報入力部と、
前記無人飛行体の機種の情報である機種情報が入力される機種情報入力部と、
前記学習部の学習結果を用いて、前記経由位置入力部に入力された複数の新たな前記経由位置及び前記風情報入力部に入力された前記風情報並びに前記機種情報入力部に入力された前記機種情報から前記飛行ルートを決定する飛行ルート決定部とを備え、
前記風情報入力部は、前記予め定められた時間ごとに前記無人飛行体が曝される風の風向及び風速が変化するごとに、前記学習部へ前記風情報を入力することを特徴とする飛行ルート決定装置。
請求項１３から請求項１６のいずれか１項に記載の飛行ルート決定装置が決定した前記飛行ルートを用いて飛行する前記無人飛行体を制御する飛行装置であって、
前記飛行ルート決定部が決定した前記飛行ルートが入力される飛行ルート入力部と、
前記飛行ルート入力部に入力された前記飛行ルートに従って前記無人飛行体を制御して飛行させる飛行制御部とを備えたことを特徴とする飛行装置。
請求項１３から請求項１６のいずれか１項に記載の飛行ルート決定装置と、
前記飛行ルート決定部が決定した前記飛行ルートが入力される飛行ルート入力部と、
前記飛行ルート入力部に入力された前記飛行ルートに従って前記無人飛行体を制御して飛行させる飛行制御部とを備えたことを特徴とする飛行装置。
前記無人飛行体に搭載された撮影装置をさらに備え、前記撮影装置は、前記構造物の形状測定を前記経由位置ごとに行うことを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の飛行装置。