WO2017098571A1 - 風推定システム、風推定方法、及びプログラム - Google Patents

風推定システム、風推定方法、及びプログラム Download PDF

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WO2017098571A1
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unmanned aircraft
wind
attitude
unit
estimation system
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秀明 向井
貴之 陰山
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楽天株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a wind estimation system, a wind estimation method, and a program.
  • Patent Literature 1 describes a method of measuring a wind direction and a wind speed at each position on a fall locus by dropping a device including a wind direction and wind speed sensor and an altimeter.
  • Patent Document 2 modeling is performed based on various parameters such as the acceleration detected by an unmanned aircraft in flight and the rotational speed of a fan of the unmanned aircraft in flight, the speed, direction, and swing angle of the unmanned airplane. Describes a method for estimating the wind speed based on the difference between the measured acceleration and the acceleration.
  • Patent Document 1 a wind direction and wind speed sensor is required to measure the wind direction and wind speed, and furthermore, it is difficult to measure the wind direction and wind speed at a desired position because the device is dropped from the sky.
  • the wind direction and the wind speed can be estimated without a wind direction and wind speed sensor.
  • the parameters used for the modeling are actual ones. If there is a deviation, an error occurs in the estimation result, and there is a possibility that the wind direction and the wind speed cannot be accurately estimated.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to easily and accurately estimate a wind direction and a wind speed at a desired position without using a wind direction and wind speed sensor.
  • a wind estimation system includes a movement instruction unit that instructs movement to an unmanned aircraft including a sensor unit that detects information related to a position change, and the unmanned aircraft according to an instruction from the movement instruction unit. Based on the information on the position change detected by the sensor unit during the fall of the unmanned aircraft, at least one of the wind direction and the wind speed of the fall position based on the drop control means for freely dropping the unmanned aircraft after the aircraft has moved And estimating means for estimating.
  • the wind estimation method includes a movement instruction step for instructing movement to an unmanned aircraft including a sensor unit that detects information related to position change, and the unmanned aircraft after the unmanned aircraft has moved according to an instruction in the movement instruction step.
  • a drop control step for causing the aircraft to fall freely, and an estimation step for estimating at least one of a wind direction and a wind speed at the fall position based on information on a change in position detected by the sensor unit during the fall of the unmanned aircraft. It is characterized by that.
  • the program according to the present invention includes a movement instructing unit for instructing movement to an unmanned aerial vehicle having a sensor unit that detects information related to a change in position, and the unmanned aircraft is freely moved after the unmanned aircraft has moved according to an instruction from the movement instructing unit
  • the computer is caused to function as drop control means for dropping, and estimation means for estimating at least one of the wind direction and the wind speed of the drop position based on the information on the position change detected by the sensor unit during the unmanned aircraft drop.
  • the information storage medium according to the present invention is a computer-readable information storage medium storing the above program.
  • the wind estimation system further includes a stop determination unit that determines whether the unmanned aircraft has stopped, and the fall control unit is determined to have stopped by the stop determination unit Further, the unmanned aircraft is allowed to freely fall.
  • the sensor unit further detects information related to the attitude of the unmanned aircraft
  • the wind estimation system is configured to detect the unmanned aircraft based on the information related to the attitude detected by the sensor unit.
  • the apparatus further includes first attitude determination means for determining whether the attitude is a predetermined attitude, and the drop control means freely releases the unmanned aircraft when the first attitude determination means determines that the attitude is a predetermined attitude. It is made to drop.
  • the sensor unit further detects information related to an attitude of the unmanned aircraft, and the wind estimation system is configured to detect the falling down based on the information related to the attitude detected by the sensor unit. It further includes a second attitude determination unit that determines whether the attitude of the unmanned aircraft is within a predetermined range, and the estimation unit is configured to detect the sensor when the second attitude determination unit determines that the attitude is within the predetermined range. It is characterized in that at least one of the wind direction and the wind speed at the fall position is estimated based on the information on the position change detected by the unit.
  • the sensor unit further detects information on a distance between the unmanned aircraft and the ground or an obstacle, and the wind estimation system is based on information on the distance detected by the sensor unit.
  • a distance determination unit that determines whether the distance between the unmanned aircraft that is falling and the ground or an obstacle is less than a predetermined distance, and the unmanned aircraft when the distance determination unit determines that the distance is less than a predetermined distance.
  • Resumption control means for resuming the flight of the aircraft.
  • the sensor unit further detects information related to an attitude of the unmanned aircraft
  • the wind estimation system is configured to detect the falling down based on the information related to the attitude detected by the sensor unit.
  • Second attitude determining means for determining whether the attitude of the unmanned aircraft is within a predetermined range; and restarting to resume the flight of the unmanned aircraft when the second attitude determining means determines that the attitude is not within the predetermined range
  • a control means for determining whether the attitude of the unmanned aircraft is within a predetermined range; and restarting to resume the flight of the unmanned aircraft when the second attitude determining means determines that the attitude is not within the predetermined range.
  • the wind estimation system further includes a measurement position reception unit that receives designation of a measurement position for measuring wind by a user, and the movement instruction unit is provided to the unmanned aircraft by the user. The movement to the designated measurement position is instructed, and the drop control means causes the unmanned aircraft to freely fall after the unmanned aircraft has moved to the measurement position designated by the user.
  • the wind estimation system further includes a direction receiving unit that receives a designation by a user of a direction in which the unmanned aircraft moves, and the movement instruction unit is designated by the user to the unmanned aircraft.
  • the drop control means for instructing the movement in the designated direction causes the unmanned aircraft to freely fall after the unmanned aircraft has moved in the direction specified by the user.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a wind estimation system according to the embodiment.
  • the wind estimation system 1 includes an unmanned aircraft 10 and a user terminal 20. Unmanned aerial vehicle 10 and user terminal 20 are connected to each other so that data can be transmitted and received.
  • the unmanned aerial vehicle 10 is an aircraft on which a person does not board, for example, an unmanned aircraft driven by a battery (so-called drone) or an unmanned aircraft driven by an engine.
  • the unmanned aircraft 10 includes a control unit 11, a storage unit 12, a communication unit 13, and a sensor unit 14.
  • the unmanned aerial vehicle 10 includes general hardware such as a propeller, a motor, and a battery, but is omitted here.
  • the control unit 11 includes, for example, one or a plurality of microprocessors.
  • the control unit 11 executes processing according to programs and data stored in the storage unit 12.
  • the storage unit 12 includes a main storage unit and an auxiliary storage unit.
  • the main storage unit is a volatile memory such as a RAM
  • the auxiliary storage unit is a non-volatile memory such as a flash memory.
  • the communication unit 13 includes a network card for wireless communication. The communication unit 13 performs data communication via a network.
  • the sensor unit 14 detects information related to position change (movement amount).
  • the information regarding the position change is the acceleration, speed, or movement distance of the unmanned aircraft 10.
  • the sensor unit 14 includes an acceleration sensor 14 ⁇ / b> A that detects acceleration of a predetermined number of axes (here, three axes).
  • Various known acceleration sensors such as an optical type and a semiconductor type can be applied to the acceleration sensor 14A.
  • the sensor unit 14 further detects information related to the attitude of the unmanned aircraft 10.
  • the information regarding the posture is an angular velocity or an angle of the unmanned aircraft 10.
  • the posture information is angular velocity.
  • the sensor unit 14 includes a gyro sensor 14B that detects an angular velocity.
  • Various known gyro sensors such as an optical type and a mechanical type can be applied to the gyro sensor 14B.
  • the sensor unit 14 further detects information related to the distance between the unmanned aircraft 10 and the ground or an obstacle.
  • the information regarding the distance may be the distance itself, or may be a flight time such as infrared rays.
  • the information regarding the distance is the distance itself.
  • the sensor unit 14 includes an infrared sensor 14C that detects a distance from an object (for example, the ground or an obstacle) using infrared rays.
  • the infrared sensor 14C various known infrared sensors such as a quantum type and a thermal type can be applied.
  • the sensor included in the sensor unit 14 is not limited to the above example, and an arbitrary sensor may be mounted.
  • the sensor unit 14 may include a GPS sensor 14D that receives a signal from a satellite, and an image sensor 14E that is used in a digital camera or a video camera.
  • the sensor unit 14 may include a geomagnetic sensor for specifying the direction, an altitude sensor for specifying the altitude, or a displacement sensor for specifying the displacement.
  • the user terminal 20 is a computer operated by the user, and is, for example, a personal computer, a portable information terminal (including a tablet computer), a mobile phone (including a smartphone), or the like.
  • the user terminal 20 includes a control unit 21, a storage unit 22, a communication unit 23, an operation unit 24, and a display unit 25.
  • the hardware configurations of the control unit 21, the storage unit 22, and the communication unit 23 are the same as those of the control unit 11, the storage unit 12, and the communication unit 13, respectively.
  • the operation unit 24 is an input device for a user to perform an operation, for example, a pointing device such as a touch panel or a mouse, a keyboard, or the like.
  • the operation unit 24 transmits the content of operation by the user to the control unit 21.
  • the display unit 25 is, for example, a liquid crystal display unit or an organic EL display unit.
  • the display unit 25 displays a screen according to instructions from the control unit 21.
  • each of the unmanned aircraft 10 and the user terminal 20 may include a reading unit (for example, an optical disk drive or a memory card slot) that reads a computer-readable information storage medium.
  • the program and data stored in the information storage medium may be supplied to the storage unit 12 or the storage unit 22 via the reading unit.
  • a wind direction and wind speed sensor is used by detecting how much the unmanned aircraft 10 has been swept away by the influence of the wind when the unmanned aircraft 10 freely falls at a measurement position over the golf course specified by the user. Without it, the wind direction and wind speed are estimated easily and accurately.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating an example of functions realized by the wind estimation system 1.
  • the movement control unit 33, the drop control unit 34, the stop determination unit 35, the first attitude determination unit 36, the distance determination unit 37, and the restart control unit 38 are realized in the unmanned aircraft 10.
  • the data storage unit 30, the measurement position reception unit 31, the movement instruction unit 32, and the estimation unit 39 are realized by the user terminal 20 will be described.
  • the data storage unit 30 is realized mainly by the storage unit 22.
  • the data storage unit 30 stores data necessary for measuring wind.
  • golf course data relating to a golf course is taken as an example.
  • the golf course data includes a map image indicating a course map of the golf course, an association between a position in the map image and latitude / longitude information.
  • the data stored in the data storage unit 30 is not limited to the above example.
  • the data storage unit 30 may store mathematical formulas and tables necessary for estimating the wind direction and the wind speed.
  • the data storage unit 30 may store altitude information for specifying the altitude. Good.
  • the measurement position receiving unit 31 is realized mainly by the control unit 21.
  • the measurement position accepting unit 31 accepts designation of a measurement position for measuring wind by the user.
  • the measurement position is designated using the operation unit 24.
  • Measured position is a three-dimensional position in real space.
  • the measurement position is specified by latitude / longitude information and altitude information.
  • the latitude / longitude information is information that specifies the position in the north-south direction and the position in the east-west direction on the earth, and is indicated by numerical values of degrees, minutes, and seconds, for example.
  • the altitude information is information indicating the height from a predetermined position.
  • the altitude information is described as indicating the height from the ground.
  • the altitude information may indicate the sea level.
  • the altitude information may indicate a height from the obstacle.
  • FIG. 3 is a diagram showing how the user designates the measurement position.
  • a map image 50 of a golf course in which the user is in a round is displayed on the display unit 25 based on the golf course data.
  • the measurement position receiving unit 31 acquires the position in the map image 50 designated by the user based on the detection signal from the operation unit 24.
  • the measurement position accepting unit 31 accepts designation of a two-dimensional coordinate in a screen coordinate system (Xs-Ys coordinate system) with the upper left of the map image 50 as the origin Os.
  • the movement instruction unit 32 is realized mainly by the control unit 21.
  • the movement instructing unit 32 instructs the unmanned aerial vehicle 10 including the sensor unit 14 that detects information on a change in position to move.
  • the movement instruction unit 32 instructs a position or direction where the unmanned aircraft 10 should move.
  • the movement instruction unit 32 indicates the position to be moved by transmitting latitude / longitude information and altitude information to the unmanned aircraft 10, and transmits vector information of the direction in which the unmanned aircraft 10 should move to the unmanned aircraft 10. To indicate the direction.
  • These instructions may be performed by transmitting data in a predetermined format.
  • the movement instruction unit 32 instructs the unmanned aircraft 10 to move to a measurement position designated by the user.
  • the movement instruction unit 32 acquires the measurement position based on the two-dimensional coordinates on the map image 50 designated by the user. More specifically, the movement instruction unit 32 refers to the golf course data, and uses latitude and longitude information associated with two-dimensional coordinates on the map image 50 designated by the user and predetermined altitude information as measurement positions. get.
  • the movement control unit 33 is realized mainly by the control unit 11.
  • the movement control unit 33 moves the unmanned aircraft 10 based on an instruction from the movement instruction unit 32.
  • the movement control unit 33 adjusts the rotation direction and the rotation speed of each propeller of the unmanned aerial vehicle 10 so as to move toward the position or direction instructed by the movement instruction unit 32. What is necessary is just to adjust the rotation direction and rotation speed of a propeller by changing the parameter which shows these.
  • Various known methods can be applied to the method itself for moving the unmanned aerial vehicle 10 to a designated position or direction.
  • the movement control unit 33 decreases the rotation speed of the propeller on the traveling direction side.
  • the movement control unit 33 moves the unmanned aircraft 10 toward the measurement position instructed from the movement instruction unit 32.
  • the movement control unit 33 moves the unmanned aircraft 10 in the direction from the latitude / longitude information determined by the received signal of the GPS sensor 14 ⁇ / b> D to the latitude / longitude information instructed by the movement instruction unit 32.
  • the movement control unit 33 adjusts the altitude of the unmanned aircraft 10 so that the difference between the distance from the ground detected by the infrared sensor 14C and the altitude information is less than the threshold value.
  • the movement control unit 33 may be hovered on the spot, or may be further raised to ensure a sufficient altitude.
  • the drop controller 34 is realized mainly by the controller 11.
  • the drop control unit 34 causes the unmanned aircraft 10 to freely fall after the unmanned aircraft 10 has moved according to an instruction from the movement instruction unit 32.
  • the unmanned aerial vehicle 10 that flies by rotating the propeller will be described as an example. Therefore, the fall control unit 34 causes the unmanned aircraft 10 to freely fall by stopping the propeller or setting the rotation speed below a threshold value. I will let you.
  • the propeller may be stopped by executing a command for stopping the rotation of the propeller (command for stopping the motor) or by setting a parameter indicating the rotation speed of the propeller to zero.
  • the rotation speed of the propeller may be decreased by decreasing a parameter indicating the rotation speed of the propeller.
  • the drop control unit 34 since the user designates the measurement position, the drop control unit 34 causes the unmanned aircraft 10 to freely fall after the unmanned aircraft 10 has moved to the measurement position designated by the user.
  • the drop control unit 34 may determine whether the unmanned aircraft has moved to the measurement position based on the detection result of the sensor unit 14. For example, the drop control unit 34 detects that the difference between the latitude / longitude information determined by the received signal of the GPS sensor 14D and the latitude / longitude information instructed from the movement instruction unit 32 is less than the threshold and is detected by the infrared sensor 14C. What is necessary is just to determine that the unmanned aircraft 10 has moved to the measurement position when the difference between the distance from the ground and the altitude information is less than the threshold. If it is not determined that the unmanned aircraft 10 has moved to the measurement position, the drop control unit 34 does not cause the unmanned aircraft 10 to fall freely, and if it is determined that the unmanned aircraft 10 has moved to the measurement position, It will fall freely.
  • the stop determination unit 35 is realized mainly by the control unit 11. The stop determination unit 35 determines whether the unmanned aircraft 10 has stopped. The stop determination unit 35 determines whether the unmanned aircraft 10 has stopped based on the detection result of the sensor unit 14. The stop determination unit 35 may determine that the unmanned aircraft 10 has stopped when the information regarding the position change detected by the sensor unit 14 is less than the threshold value. For example, the stop determination unit 35 determines that the unmanned aircraft 10 has stopped when the acceleration detected by the acceleration sensor 14A is less than a threshold value.
  • the method for determining the stop of the unmanned aircraft 10 is not limited to the method using the acceleration sensor 14A.
  • the stop determination unit 35 may determine whether the change in the distance detected by the infrared sensor 14C is less than a threshold value.
  • the stop determination unit 35 may determine whether the change in latitude / longitude information detected by the GPS sensor 14D is less than the threshold value, or the change in the image captured by the image sensor 14E is less than the threshold value. You may determine whether there is.
  • the stop determination unit 35 may determine that the unmanned aerial vehicle 10 has stopped when a state in which the change in acceleration, distance, change in latitude / longitude information, etc. is less than a threshold value continues for a certain period of time.
  • the stop determination unit 35 may determine whether the unmanned aerial vehicle 10 has stopped based on a parameter of the rotation speed of the propeller.
  • the drop control unit 34 does not cause the unmanned aircraft 10 to fall freely when it is not determined to be stopped by the stop determination unit 35, and when it is determined that the stop determination unit 35 has stopped, the unmanned aircraft Free fall. In other words, the fall control unit 34 waits for a free fall of the unmanned aircraft until it is determined by the stop determination unit 35 that it has stopped.
  • the first posture determination unit 36 is realized mainly by the control unit 11.
  • the first attitude determination unit 36 determines whether the attitude of the unmanned aircraft 10 is a predetermined attitude based on information regarding the attitude detected by the sensor unit 14.
  • the first posture determination unit 36 may determine whether the difference between the posture information and the predetermined posture is less than the threshold value.
  • the first posture determination unit 36 determines whether the posture determined by the detection result of the gyro sensor 14B is a predetermined posture.
  • the predetermined posture may be a predetermined posture, for example, a posture in which the deviation between the front-rear direction or the left-right direction of the unmanned aircraft 10 and the horizontal plane of the real space is less than a threshold value.
  • the predetermined posture corresponds to a case where the bank angle and the pitch angle of the unmanned aircraft 10 are less than the threshold.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the determination method of the first posture determination unit 36.
  • the center of gravity of the unmanned aerial vehicle 10 is Ow
  • the longitudinal axis Xw, the lateral axis Yw, and the vertical axis Zw As shown in FIG. 4, the bank angle ⁇ 1 is an angle between the horizontal axis Yw axis of the aircraft and the horizontal plane (ground) when the unmanned aircraft 10 is viewed from the front-rear axis Xw direction.
  • the bank angle ⁇ 1 is an angle indicating the left / right inclination of the aircraft.
  • the pitch angle ⁇ 2 is an angle formed by the longitudinal axis Xw of the aircraft and the horizontal plane (ground) when the unmanned aircraft 10 is viewed from the left-right axis Yw direction. That is, the pitch angle ⁇ 2 is an angle indicating the degree of up and down of the nose (a predetermined place of the unmanned aircraft 10).
  • the first attitude determination unit 36 acquires the bank angle ⁇ 1 and the pitch angle ⁇ 2 from the detection result of the gyro sensor 14B, and is predetermined when each of the acquired bank angle ⁇ 1 and pitch angle ⁇ 2 is less than a threshold value. It is determined that the posture is.
  • the drop control unit 34 causes the unmanned aircraft 10 to fall freely when the first posture determination unit 36 determines that the posture is a predetermined posture. In other words, if the first posture determination unit 36 does not determine that the drop control unit 34 is in the predetermined posture, the drop control unit 34 determines that the unmanned aircraft 10 does not fall freely and is stopped by the stop determination unit 35. Until then, it will wait for the free fall of the unmanned aerial vehicle.
  • the method of determining the attitude of the unmanned aircraft 10 is not limited to the method using the gyro sensor 14B.
  • the detection content of the sensor unit 14 may be used.
  • the acceleration sensor 14A may be used in combination, or the posture may be determined from a change in the image captured by the image sensor 14E.
  • the distance determination unit 37 is realized mainly by the control unit 11. The distance determination unit 37 determines whether the distance between the unmanned aircraft 10 that is falling and the ground or an obstacle is less than a predetermined distance based on the information regarding the distance detected by the sensor unit 14.
  • An obstacle is an object in the direction in which the unmanned aerial vehicle 10 falls (that is, an object with which the unmanned aircraft 10 that is falling may come into contact), for example, a tree or a fence between the unmanned aerial vehicle 10 and the ground. Etc. In the present embodiment, the distance determination unit 37 acquires the distance to the ground or an obstacle detected by the infrared sensor 14C.
  • the infrared sensor 14C may detect the distance based on the flight time until the infrared rays emitted toward the ground or an obstacle (for example, downward in the vertical direction) are reflected and returned.
  • the predetermined distance may be a predetermined distance, and may be a fixed value or a variable value. If it is a variable value, it may be specified by a user operation, or may be determined according to the drop distance or drop speed.
  • the determination method by the distance determination unit 37 is not limited to the above example. What is necessary is just to determine using the detection result of the sensor part 14, for example, the distance determination part 37 acquires and determines the distance with respect to the ground or an obstacle based on the integral value of the acceleration sensor 14A. Alternatively, the distance may be estimated and determined based on a photograph of the ground or an obstacle taken by the image sensor 14E.
  • the restart control unit 38 is realized mainly by the control unit 11.
  • the restart control unit 38 restarts the flight of the unmanned aircraft when the distance determination unit 37 determines that the distance is less than the predetermined distance. In other words, when the distance determination unit 37 does not determine that the distance is less than the predetermined distance, the restart control unit 38 does not restart the flight of the unmanned aircraft and continues the free fall.
  • the unmanned aerial vehicle 10 that rotates with a propeller is described as an example. Therefore, the restart control unit 38 starts the rotation of the propeller or increases the rotational speed, thereby increasing the speed of the unmanned aircraft 10.
  • the flight will be resumed.
  • the propeller can be stopped by executing a command for starting the rotation of the propeller (command for driving the motor). Increasing the rotation speed of the propeller increases a parameter indicating the rotation speed of the propeller. You can do that.
  • the estimation unit 39 is realized mainly by the control unit 11.
  • the estimation unit 39 estimates at least one of the wind direction and the wind speed at the fall position based on the information related to the position change detected by the sensor unit 14 during the fall of the unmanned aircraft 10 (acceleration in the present embodiment). In this embodiment, the case where the estimation unit 39 estimates both the wind direction and the wind speed will be described. However, the estimation unit 39 may estimate only one of the wind direction and the wind speed.
  • the association between the acceleration, the wind direction and the wind speed is stored in the data storage unit 30, and the estimation unit 39 estimates the wind direction and the wind speed based on this association and the acceleration detected by the acceleration sensor 14A. To do.
  • This association may be data in a table format or data in a mathematical formula format, but here it is in a mathematical formula format.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the processing content of the estimation unit 39.
  • the position of the unmanned aircraft 10 fall start time t s and P ts, the position of the unmanned aircraft 10 of the measurement end point t e and P te, the position at time t between them (in fall) and P t
  • the estimating unit 39 calculates an average acceleration a ave position P ts (acceleration a ts) from the position P te (acceleration a te) acceleration a t detected at each position P t up.
  • the average acceleration a ave is vector information and indicates not only the magnitude of acceleration but also its direction.
  • the mathematical formula described above may be any predetermined one, but in the present embodiment, the estimation unit 39 uses the following formula 1 determined from the fact that the wind pressure is approximately proportional to the square of the wind speed and Newton's equation of motion.
  • the wind speed V is calculated based on the following formula 2 determined.
  • the following surface area S, coefficient C, mass m, and gravitational acceleration g are assumed to be stored in the data storage unit 30 in advance.
  • the wind direction may be a vector direction obtained by subtracting the gravitational acceleration g from the average acceleration a ave .
  • the direction of the wind direction may be specified using a geomagnetic sensor or the like.
  • the wind speed V estimated by the estimation method as described above will be described by dividing it into a horizontal component and a vertical component.
  • the horizontal component of the wind speed V is large (that is, if the cross wind is strong)
  • the unmanned aircraft 10 Is flown in the horizontal direction
  • the horizontal component of the average acceleration a ave becomes large.
  • the larger the horizontal component of the average acceleration a ave the faster the wind speed V in that direction (that is, the stronger the cross wind).
  • the estimation unit 39 may perform estimation based on the association between the acceleration, the wind direction, and the wind speed, and the actual acceleration detected by the acceleration sensor 14A.
  • the estimation unit 39 may use a mathematical expression other than the above, or may use a table.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing executed in the wind estimation system.
  • the process shown in FIG. 6 is executed by the control unit 11 operating according to the program stored in the storage unit 12 and the control unit 21 operating according to the program stored in the storage unit 22.
  • the functional blocks shown in FIG. 2 are realized by executing the processing described below.
  • the control unit 21 displays a map image 50 on the display unit 25 based on the golf course data stored in the storage unit 22, and a signal from the operation unit 24. Based on the above, designation of the measurement position by the user is accepted (S1). In the present embodiment, since the altitude of the measurement position is determined by a predetermined value, the user designates latitude / longitude information using the map image 50.
  • the control unit 21 transmits to the unmanned aircraft 10 a movement instruction to move to the measurement position designated by the user (S2).
  • the movement instruction may be performed using data in a predetermined format.
  • the control unit 21 refers to the golf course data, acquires latitude / longitude information associated with the two-dimensional coordinates on the screen designated by the user and predetermined altitude information as a measurement position, and transmits a movement instruction. Will do.
  • the control unit 11 upon receiving the movement instruction, the control unit 11 moves toward the measurement position designated by the user (S3).
  • the control unit 11 sets the latitude / longitude information and altitude information included in the movement instruction as a destination point, and starts the movement of the unmanned aircraft 10.
  • the control unit 11 determines whether the unmanned aircraft 10 has stopped at the measurement position based on the detection signal of the acceleration sensor 14A (S4). In S4, the control unit 11 determines whether the unmanned aircraft 10 has reached the measurement position based on the infrared sensor 14C and the GPS sensor 14D. And the control part 11 determines whether the acceleration which 14A of acceleration sensors detected became less than a threshold value. When these two determinations are affirmative, it is determined that the unmanned aircraft 10 has stopped at the measurement position.
  • the control unit 11 determines whether the unmanned aircraft 10 is in a horizontal posture based on the detection signal of the gyro sensor 14B (S5).
  • the horizontal posture is a posture in which the bank angle ⁇ 1 and the pitch angle ⁇ 2 shown in FIG. 4 are less than a threshold value.
  • the process returns to S5. In this case, the unmanned aerial vehicle 10 performs the attitude recovery operation of the aircraft.
  • the control unit 11 stops the rotation of the propeller and starts a free fall (S6). In S6, the control unit 11 stops the rotation of the propeller by setting a parameter indicating the rotation speed of the propeller to 0 or by executing a command for stopping the propeller.
  • the control unit 11 accumulates the falling acceleration detected by the acceleration sensor 14A in the storage unit 12 (S7). In S7, the control unit 11 accumulates the acceleration in the storage unit 12 in time series. Note that the control unit 11 may transmit acceleration to the user terminal 20 as needed instead of accumulating in the storage unit 12.
  • the control unit 11 determines whether the distance between the unmanned aircraft 10 and the ground or an obstacle is less than a predetermined distance based on the detection signal of the infrared sensor 14C (S8). If it is not determined that the distance to the ground or the obstacle is less than the predetermined distance (S8; N), the process returns to S7, and acceleration accumulation is executed. On the other hand, when it is determined that the distance from the ground or the obstacle is less than the predetermined distance (S8; Y), the control unit 11 restarts the rotation of the propeller and the acceleration stored in the storage unit 12 is transmitted to the user terminal. 20 (S9). In S ⁇ b> 9, the control unit 11 rotates the propeller by setting a parameter indicating the rotation speed of the propeller to a predetermined rotation number or more, or by executing a command for rotating the propeller.
  • the control unit 21 estimates the wind direction and the wind speed (S10).
  • the control unit 21 estimates the wind direction and the wind speed based on the method described with reference to FIG.
  • the control unit 21 displays the wind direction and the wind speed estimated in S10 on the display unit 25 (S11), and this process ends.
  • the control unit 21 only has to notify the user of the wind direction and the wind speed.
  • the control unit 21 may output the sound as a voice, or may transmit the wind direction and the wind speed to a terminal owned by the user. Good.
  • the wind direction and the wind speed are estimated based on the acceleration detected during the free fall of the unmanned aerial vehicle 10. Therefore, the wind direction and the wind speed can be obtained without using the wind direction wind speed sensor. Wind direction and wind speed can be estimated easily and accurately. Furthermore, when the wind direction and wind speed sensor is not mounted on the unmanned aircraft 10, the unmanned aircraft 10 can be reduced in weight.
  • the unmanned aircraft 10 is dropped before it stops, an initial speed is generated. If an attempt is made to estimate the wind in consideration of the initial speed, the processing becomes complicated or cannot be accurately estimated due to an error in the initial speed. However, in the wind estimation system 1, since the unmanned aircraft 10 is allowed to fall freely when stopped, the unmanned aircraft 10 can be caused to fall freely with the initial speed of the unmanned aircraft 10 being substantially zero, and the wind direction and wind speed can be more easily and accurately determined. Can be estimated.
  • the surface area when the unmanned aerial vehicle 10 is viewed from the windward changes depending on the attitude of the unmanned aerial vehicle 10, the influence of the wind on the unmanned aerial vehicle 10 varies depending on the attitude. If it is going to estimate, processing will become complicated and it will become impossible to estimate correctly because of an error.
  • the wind estimation system 1 since the free fall starts when the unmanned aerial vehicle 10 is in a predetermined posture, the change in the influence of the wind due to the difference in posture can be made substantially zero, and under the same conditions every time. Since it can fall freely, a wind direction and a wind speed can be estimated more easily and correctly.
  • the unmanned aircraft 10 since the flight of the unmanned aircraft 10 is resumed when the distance between the unmanned aircraft 10 and the ground or an obstacle is less than a predetermined distance, the unmanned aircraft 10 collides with the ground or an obstacle. Can be prevented in advance.
  • the unmanned aerial vehicle 10 moves to the measurement position designated by the user and measures the wind, so that the wind at the location desired by the user can be measured. Furthermore, since the user only needs to specify the measurement position, the operation burden when measuring the wind at a desired location can be reduced.
  • FIG. 7 is a functional block diagram of a modified example. As shown in FIG. 7, in the modified example described below, in addition to the functions of the embodiment, the second posture determining unit 40 (see modified examples (1) and (2)) and the direction receiving unit 41 (modified example ( 3) is realized.
  • the unmanned aerial vehicle 10 when the unmanned aerial vehicle 10 is winded and its attitude changes, the surface area when the unmanned aircraft 10 is viewed from the windward changes, so the influence of the wind on the unmanned aircraft 10 changes. For example, when the influence of the wind becomes stronger as the unmanned aircraft 10 is largely collapsed from the horizontal posture, an error may occur in the estimation result of the wind direction and the wind speed. For this reason, even when the unmanned aircraft 10 is falling, the acceleration when the posture is not within a certain range is not considered because the reliability is low, and the acceleration when the posture is within the certain range is highly reliable. Therefore, the wind direction and the wind speed may be estimated considering only this acceleration.
  • the wind estimation system 1 of the modification (1) includes a second attitude determination unit 40.
  • the second posture determination unit 40 is realized mainly by the control unit 11.
  • the second attitude determination unit 40 determines whether the attitude of the unmanned unmanned aircraft 10 falling is within a predetermined range based on the information related to the attitude detected by the sensor unit 14.
  • the predetermined range may be a predetermined posture range, and is a posture in which a deviation from a reference posture is less than a threshold value.
  • a threshold value for example, less than 30 °
  • the estimation unit 39 estimates at least one of the wind direction and the wind speed of the fall position based on the information regarding the position change detected by the sensor unit 14 when the second posture determination unit 40 determines that the position is within the predetermined range. To do. In other words, the estimation unit 39 uses the information on the position change detected by the sensor unit 14 when the second posture determination unit 40 does not determine that it is within the predetermined range in estimating the wind direction and the wind speed. It will not be.
  • the wind direction and the wind speed are estimated based on the highly reliable acceleration using the detection result when the unmanned aerial vehicle 10 maintains a constant posture during the fall,
  • the error caused by the difference can be reduced, and the wind direction and the wind speed can be estimated more easily and accurately.
  • the unmanned aerial vehicle 10 is easily damaged by the wind, so if the unmanned aerial vehicle 10 is turned over, the flight cannot be resumed and may crash into the ground or an obstacle. There is sex. For this reason, when the unmanned aircraft 10 that is falling is not in a predetermined range of posture (that is, before the unmanned aircraft 10 is about to turn over), the flight may be resumed.
  • the wind estimation system 1 of the modified example (2) includes a second attitude determination unit 40.
  • position determination part 40 is as having demonstrated in the modification (1).
  • the restart control unit 38 restarts the flight of the unmanned aircraft 10.
  • the restart control unit 38 continues the free fall without restarting the flight of the unmanned aircraft 10.
  • the method for resuming the flight of the unmanned aircraft 10 is the same as the method described in the embodiment.
  • the wind estimation system 1 of the modification (3) includes a direction receiving unit 41.
  • the direction receiving unit 41 is realized mainly by the control unit 21.
  • the direction receiving unit 41 receives designation by the user in the direction in which the unmanned aircraft 10 moves.
  • the operation unit 24 may be a controller that wirelessly sends an instruction to the unmanned aircraft 10 and includes an operation member for instructing a moving direction.
  • the operation member may be a lever, a button, or the like.
  • the moving direction of the unmanned aerial vehicle 10 is determined based on the direction in which the lever is tilted or the type of the pressed button.
  • various known methods can be applied.
  • the direction may be indicated, or a virtual button displayed on the touch panel may be touched.
  • the movement instruction unit 32 instructs the unmanned aircraft 10 to move in the direction specified by the user. That is, in the modification (3), the direction designated by the user is included in the movement instruction.
  • the movement control unit 33 moves the unmanned aircraft 10 in the direction instructed by the movement instruction unit 32.
  • the drop control unit 34 causes the unmanned aircraft 10 to freely fall after the unmanned aircraft 10 moves in the direction specified by the user.
  • the drop control unit 34 is configured to cause the unmanned aircraft 10 to freely drop when a predetermined condition is satisfied after the unmanned aircraft 10 moves in the direction specified by the user. That's fine.
  • the predetermined condition may be that an operation for starting a free fall is performed from the operation unit 24, a direction is not designated for a certain time, and the like.
  • altitude information necessary for measuring the wind may not be specified (for example, an unmanned aerial vehicle that requires an altitude of 20 m to measure the wind 3m may be specified for 10), and the altitude information specified by the user may be equal to or greater than a threshold value.
  • the fall control unit 34 does not cause the unmanned aircraft 10 to freely fall until a predetermined condition is satisfied, and causes the unmanned aircraft 10 to freely fall when the predetermined condition is satisfied.
  • the unmanned aircraft 10 moves in the direction specified by the user and measures the wind, the degree of freedom of the place where the wind is measured can be increased. Furthermore, since the user only needs to specify the direction, it is possible to reduce the operation burden when measuring the wind at a desired location.
  • the estimation unit 39 may use the speed during the fall.
  • the association between the speed, the wind direction, and the wind speed is stored in the data storage unit 30, and the estimation unit 39 estimates the wind direction and the wind speed associated with the speed detected by the sensor unit 14. For example, it is estimated that the larger the horizontal component of the moving speed, the faster the wind speed in that direction. And it is estimated that the wind speed to the direction corresponding to the said difference is so quick that the difference of the vertical direction component of a moving speed and the speed by gravity acceleration is large.
  • the estimation unit may use the moving distance during the fall.
  • the association between the movement distance, the wind direction, and the wind speed is stored in the data storage unit 30, and the estimation unit 39 estimates the wind direction and the wind speed associated with the movement distance detected by the sensor unit 14. For example, it is estimated that the larger the horizontal component of the movement distance, the faster the wind speed in that direction. And it is estimated that the larger the difference between the vertical component of the movement distance and the movement due to gravity acceleration, the faster the wind speed in the direction corresponding to the difference.
  • the unmanned aerial vehicle 10 that does not include the wind direction and wind speed sensor is taken as an example.
  • the unmanned aircraft 10 that includes the wind direction and wind speed sensor may execute the processing described in the embodiment or the modification. In this way, for example, even if the wind direction and wind speed sensor is broken, the unmanned aircraft 10 can estimate the wind direction and the wind speed.
  • the function described as being realized by the unmanned aircraft 10 may be realized by the user terminal 20.
  • the drop control unit 34, the stop determination unit 35, the first posture determination unit 36, the distance determination unit 37, the restart control unit 38, and the second posture determination unit 40 may be realized in the user terminal 20.
  • each of these functions is realized mainly by the control unit 21, and the fall control unit 34 and the restart control unit 38 respectively instruct the unmanned aircraft 10 to start the fall or resume the flight.
  • the stop determination unit 35, the first posture determination unit 36, the distance determination unit 37, and the second posture determination unit 40 may acquire the detection contents of the sensor unit 14 and perform the determination process.
  • the functions described as being realized by the user terminal 20 may be realized by the unmanned aircraft 10.
  • the data storage unit 30, the measurement position reception unit 31, the movement instruction unit 32, the estimation unit 39, and the direction reception unit 41 may be realized by the unmanned aircraft 10.
  • the data storage unit 30 is realized mainly by the storage unit 12, and other functions are realized mainly by the control unit 11.
  • the measurement position reception unit 31 and the direction reception unit 41 may each receive a designation from an operation unit provided in the unmanned aircraft 10.
  • the movement instructing unit 32 may instruct its motor or propeller to move to the measurement position.
  • the estimation part 39 should just estimate a wind direction and a wind speed by the method demonstrated in embodiment based on the detection content of the sensor part 14.
  • Each function described above may be realized by only the unmanned aircraft 10 or may be shared by each computer of the wind estimation system 1. Further, among the functions described above, functions other than the movement instruction unit 32, the drop control unit 34, and the estimation unit 39 may be omitted.
  • the wind estimation system 1 may be used for measuring wind at an arbitrary position, other than golf. It is applicable to various purposes.
  • the wind estimation system 1 may be used for measuring wind in sports or leisure other than golf, or may be used for measuring wind in any place such as on the water.

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Abstract

風向風速センサを用いなくても、所望の位置における風向や風速を容易かつ正確に推定する。風推定システム（１）の移動指示手段（３２）は、位置変化に関する情報を検出するセンサ部（１４）を備えた無人航空機（１０）に移動を指示する。落下制御手段（３４）は、移動指示手段（３２）の指示により無人航空機（１０）が移動した後に、無人航空機（１０）を自由落下させる。推定手段（３９）は、無人航空機（１０）の落下中にセンサ部（１４）により検出された位置変化に関する情報に基づいて、落下位置の風向及び風速の少なくとも一方を推定する。

Description

風推定システム、風推定方法、及びプログラム
　本発明は、風推定システム、風推定方法、及びプログラムに関する。
　従来、風向風速センサを利用して風向や風速を計測する技術が知られている。例えば、特許文献１には、風向風速センサや高度計を備えた装置を落下させ、落下軌跡上の各位置における風向や風速を計測する方法が記載されている。例えば、特許文献２には、飛行中の無人航空機が検出した加速度と、飛行中の無人航空機のファンの回転速度・無人飛行機の速度・方向・揺れ角度などの種々のパラメータをもとにモデル化した加速度と、のずれに基づいて風速を推定する方法が記載されている。
特表２０１５－５１２０３１号公報 特開２０１１－２４６１０５号公報
　特許文献１の技術では、風向や風速を計測するために風向風速センサが必要であり、更に、上空から装置を落下させるため所望の位置の風向や風速を計測するのは困難である。特許文献２の技術では、風向風速センサがなくても風向や風速を推定可能であるが、加速度のモデル化には多数のパラメータが必要なので手間がかかり、モデル化に使用したパラメータが実際のものとずれていると推定結果に誤差が生じてしまい、風向や風速を正確に推定できない可能性もある。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、風向風速センサを用いなくても、所望の位置における風向や風速を容易かつ正確に推定することである。
　上記課題を解決するために、本発明に係る風推定システムは、位置変化に関する情報を検出するセンサ部を備えた無人航空機に移動を指示する移動指示手段と、前記移動指示手段の指示により前記無人航空機が移動した後に、前記無人航空機を自由落下させる落下制御手段と、前記無人航空機の落下中に前記センサ部により検出された位置変化に関する情報に基づいて、落下位置の風向及び風速の少なくとも一方を推定する推定手段と、を含むことを特徴とする。
　本発明に係る風推定方法は、位置変化に関する情報を検出するセンサ部を備えた無人航空機に移動を指示する移動指示ステップと、前記移動指示ステップにおける指示により前記無人航空機が移動した後に、前記無人航空機を自由落下させる落下制御ステップと、前記無人航空機の落下中に前記センサ部により検出された位置変化に関する情報に基づいて、落下位置の風向及び風速の少なくとも一方を推定する推定ステップと、を含むことを特徴とする。
　本発明に係るプログラムは、位置変化に関する情報を検出するセンサ部を備えた無人航空機に移動を指示する移動指示手段、前記移動指示手段の指示により前記無人航空機が移動した後に、前記無人航空機を自由落下させる落下制御手段、前記無人航空機の落下中に前記センサ部により検出された位置変化に関する情報に基づいて、落下位置の風向及び風速の少なくとも一方を推定する推定手段、としてコンピュータを機能させる。
　また、本発明に係る情報記憶媒体は、上記のプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体である。
　また、本発明の一態様では、前記風推定システムは、前記無人航空機が停止したかを判定する停止判定手段を更に含み、前記落下制御手段は、前記停止判定手段により停止したと判定された場合に、前記無人航空機を自由落下させる、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様では、前記センサ部は、前記無人航空機の姿勢に関する情報を更に検出し、前記風推定システムは、前記センサ部により検出された姿勢に関する情報に基づいて、前記無人航空機の姿勢が所定の姿勢であるかを判定する第１姿勢判定手段を更に含み、前記落下制御手段は、前記第１姿勢判定手段により所定の姿勢であると判定された場合に、前記無人航空機を自由落下させる、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様では、前記センサ部は、前記無人航空機の姿勢に関する情報を更に検出し、前記風推定システムは、前記センサ部により検出された姿勢に関する情報に基づいて、落下中の前記無人航空機の姿勢が所定の範囲内であるかを判定する第２姿勢判定手段を更に含み、前記推定手段は、前記第２姿勢判定手段により所定の範囲内であると判定された場合に前記センサ部により検出された位置変化に関する情報に基づいて、落下位置の風向及び風速の少なくとも一方を推定する、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様では、前記センサ部は、前記無人航空機と地面又は障害物との距離に関する情報を更に検出し、前記風推定システムは、前記センサ部により検出された距離に関する情報に基づいて、落下中の前記無人航空機と地面又は障害物との距離が所定距離未満になったかを判定する距離判定手段と、前記距離判定手段により所定距離未満になったと判定された場合に、前記無人航空機の飛行を再開させる再開制御手段と、を更に含むことを特徴とする。
　また、本発明の一態様では、前記センサ部は、前記無人航空機の姿勢に関する情報を更に検出し、前記風推定システムは、前記センサ部により検出された姿勢に関する情報に基づいて、落下中の前記無人航空機の姿勢が所定の範囲内であるかを判定する第２姿勢判定手段と、前記第２姿勢判定手段により所定の範囲内でないと判定された場合に、前記無人航空機の飛行を再開させる再開制御手段と、を更に含むことを特徴とする。
　また、本発明の一態様では、前記風推定システムは、ユーザによる、風を計測する計測位置の指定を受け付ける計測位置受付手段を更に含み、前記移動指示手段は、前記無人航空機に、前記ユーザにより指定された計測位置への移動を指示し、前記落下制御手段は、前記ユーザにより指定された計測位置に前記無人航空機が移動した後に、前記無人航空機を自由落下させる、ことを特徴とする。
　また、本発明の一態様では、前記風推定システムは、前記無人航空機が移動する方向のユーザによる指定を受け付ける方向受付手段を更に含み、前記移動指示手段は、前記無人航空機に、前記ユーザにより指定された方向への移動を指示する、前記落下制御手段は、前記無人航空機が前記ユーザにより指定された方向に移動した後に、前記無人航空機を自由落下させる、ことを特徴とする。
　本発明によれば、風向風速センサを用いなくても、所望の位置における風向や風速を容易かつ正確に推定することが可能になる。
実施形態に関わる風推定システムの全体構成を示す図である。 風推定システムで実現される機能の一例を示す機能ブロック図である。 ユーザが計測位置を指定する様子を示す図である。 第１姿勢判定部の判定方法の説明図である。 推定部の処理内容の説明図である。 風推定システムにおいて実行される処理の一例を示すフロー図である。 変形例の機能ブロック図である。
［１．風推定システムのハードウェア構成］
　以下、本発明に関わる風推定システムの実施形態の例を説明する。本実施形態では、ゴルフをプレイしているユーザがゴルフコース上の任意の位置の風を計測する場面を例に挙げて、風推定システムの特徴を説明する。図１は、実施形態に関わる風推定システムの全体構成を示す図である。図１に示すように、風推定システム１は、無人航空機１０及びユーザ端末２０を含む。無人航空機１０及びユーザ端末２０は、互いにデータ送受信可能に接続される。
　無人航空機１０は、人が搭乗しない航空機であり、例えば、バッテリーで駆動する無人航空機（いわゆるドローン）やエンジンで駆動する無人航空機である。無人航空機１０は、制御部１１、記憶部１２、通信部１３、及びセンサ部１４を含む。なお、無人航空機１０は、プロペラ・モーター・バッテリーなどの一般的なハードウェアも含むが、ここでは省略している。
　制御部１１は、例えば、一又は複数のマイクロプロセッサを含む。制御部１１は、記憶部１２に記憶されたプログラムやデータに従って処理を実行する。記憶部１２は、主記憶部及び補助記憶部を含む。例えば、主記憶部はＲＡＭなどの揮発性メモリであり、補助記憶部は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリである。通信部１３は、無線通信用のネットワークカードを含む。通信部１３は、ネットワークを介してデータ通信を行う。
　センサ部１４は、位置変化（移動量）に関する情報を検出する。例えば、位置変化に関する情報は、無人航空機１０の加速度、速度、又は移動距離である。本実施形態では、位置変化に関する情報が加速度である場合を説明する。図１に示すように、センサ部１４は、所定軸数（ここでは３軸とする）の加速度を検出する加速度センサ１４Ａを含む。加速度センサ１４Ａは、光学式や半導体式などの公知の種々の加速度センサを適用可能である。
　本実施形態では、センサ部１４は、無人航空機１０の姿勢に関する情報を更に検出する場合を説明する。例えば、姿勢に関する情報は、無人航空機１０の角速度や角度である。本実施形態では、姿勢に関する情報が角速度である場合を説明する。例えば、センサ部１４は、角速度を検出するジャイロセンサ１４Ｂを含む。ジャイロセンサ１４Ｂは、光学式や機械式などの公知の種々のジャイロセンサを適用可能である。
　また、本実施形態では、センサ部１４は、無人航空機１０と地面又は障害物との距離に関する情報を更に検出する場合を説明する。例えば、距離に関する情報は、距離そのものであってもよいし、赤外線などの飛行時間であってもよい。本実施形態では、距離に関する情報が距離そのものである場合を説明する。例えば、センサ部１４は、赤外線を利用して物体（例えば、地面や障害物など）との距離を検出する赤外線センサ１４Ｃを含む。赤外線センサ１４Ｃは、量子型や熱型などの公知の種々の赤外線センサを適用可能である。
　なお、センサ部１４に含まれるセンサは、上記の例に限られず、任意のセンサを搭載してよい。例えば、図１に示すように、センサ部１４は、衛星からの信号を受信するＧＰＳセンサ１４Ｄ、及び、デジタルカメラやビデオカメラで利用されるイメージセンサ１４Ｅを含んでいてもよい。他にも例えば、センサ部１４は、方角を特定するための地磁気センサ、高度を特定するための高度センサ、又は変位を特定するための変位センサを含んでいてもよい。
　ユーザ端末２０は、ユーザが操作するコンピュータであり、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（タブレット型コンピュータを含む）、又は携帯電話機（スマートフォンを含む）等である。ユーザ端末２０は、制御部２１、記憶部２２、通信部２３、操作部２４、及び表示部２５を含む。制御部２１、記憶部２２、及び通信部２３のハードウェア構成は、それぞれ制御部１１、記憶部１２、及び通信部１３と同様であるので説明を省略する。
　操作部２４は、ユーザが操作を行うための入力デバイスであり、例えば、タッチパネルやマウス等のポインティングデバイスやキーボード等である。操作部２４は、ユーザによる操作内容を制御部２１に伝達する。表示部２５は、例えば、液晶表示部又は有機ＥＬ表示部等である。表示部２５は、制御部２１の指示に従って画面を表示する。
　なお、記憶部１２又は記憶部２２に記憶されるものとして説明するプログラム及びデータは、ネットワークを介して記憶部１２又は記憶部２２に供給されるようにしてもよい。また、無人航空機１０及びユーザ端末２０のハードウェア構成は、上記の例に限られず、種々のコンピュータのハードウェアを適用可能である。例えば、無人航空機１０及びユーザ端末２０の各々は、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体を読み取る読取部（例えば、光ディスクドライブやメモリカードスロット）を含んでもよい。この場合、情報記憶媒体に記憶されたプログラムやデータが読取部を介して記憶部１２又は記憶部２２に供給されるようにしてもよい。
　本実施形態の風推定システム１では、ユーザが指定したゴルフコース上空の計測位置で無人航空機１０が自由落下した場合に風の影響でどれだけ流されたかを検出することによって、風向風速センサを用いなくても風向や風速を容易かつ正確に推定するようにしている。以降、当該技術の詳細について説明する。
［２．風推定システムにおいて実現される機能］
　図２は、風推定システム１で実現される機能の一例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、本実施形態では、移動制御部３３、落下制御部３４、停止判定部３５、第１姿勢判定部３６、距離判定部３７、及び再開制御部３８が無人航空機１０で実現され、データ記憶部３０、計測位置受付部３１、移動指示部３２、及び推定部３９がユーザ端末２０で実現される場合を説明する。
［２－１．データ記憶部］
　データ記憶部３０は、記憶部２２を主として実現される。データ記憶部３０は、風を計測するのに必要なデータを記憶する。ここでは、データ記憶部３０が記憶するデータとして、ゴルフコースに関するゴルフコースデータを例に挙げる。ゴルフコースデータは、ゴルフコースのコースマップを示すマップ画像や当該マップ画像内の位置と緯度経度情報との関連付けなどが含まれている。なお、データ記憶部３０に記憶されるデータは上記の例に限られない。例えば、データ記憶部３０は、風向や風速を推定するのに必要な数式やテーブルなどを記憶してもよい。他にも例えば、本実施形態では、後述するように計測位置の高度は固定値とする場合を説明するので、データ記憶部３０は、当該高度を特定するための高度情報を記憶していてもよい。
［２－２．計測位置受付部］
　計測位置受付部３１は、制御部２１を主として実現される。計測位置受付部３１は、ユーザによる、風を計測する計測位置の指定を受け付ける。計測位置の指定は、操作部２４を用いて行われる。
　計測位置は、現実空間における３次元的な位置である。本実施形態では、計測位置は、緯度経度情報と高度情報によって特定される。緯度経度情報は、地球上の南北方向の位置及び東西方向の位置を特定する情報であり、例えば、度・分・秒の各数値により示される。高度情報は、所定位置からの高さを示す情報であり、ここでは、地面からの高さを示すものとして説明するが、海抜を示してもよい。他にも例えば、無人航空機１０と地面との間に障害物が存在することもあるので、高度情報は、障害物からの高さを示してもよい。本実施形態では、ユーザが緯度経度情報を指定し、高度情報は固定値（例えば、地面から２０ｍ）を用いるものとして説明するが、ユーザが高度情報を指定してもよい。
　図３は、ユーザが計測位置を指定する様子を示す図である。図３に示すように、ユーザ端末２０では、ゴルフコースデータに基づいて、ユーザがラウンド中のゴルフコースのマップ画像５０が表示部２５に表示される。計測位置受付部３１は、操作部２４の検出信号に基づいて、ユーザにより指定されたマップ画像５０内の位置を取得することになる。ここでは、計測位置受付部３１は、マップ画像５０の左上を原点Ｏｓとしたスクリーン座標系（Ｘｓ－Ｙｓ座標系）の２次元座標の指定を受け付ける。
［２－３．移動指示部］
　移動指示部３２は、制御部２１を主として実現される。移動指示部３２は、位置変化に関する情報を検出するセンサ部１４を備えた無人航空機１０に移動を指示する。移動指示部３２は、無人航空機１０が移動すべき位置又は方向を指示する。例えば、移動指示部３２は、緯度経度情報及び高度情報を無人航空機１０に送信することによって移動すべき位置を指示し、無人航空機１０が移動すべき方向のベクトル情報を無人航空機１０に送信することによって方向を指示する。これらの指示は、所定形式のデータを送信することで行われるようにすればよい。
　本実施形態では、移動指示部３２は、無人航空機１０に、ユーザにより指定された計測位置への移動を指示する場合を説明する。例えば、移動指示部３２は、ユーザが指定したマップ画像５０上の２次元座標に基づいて計測位置を取得する。より具体的には、移動指示部３２は、ゴルフコースデータを参照し、ユーザが指定したマップ画像５０上の２次元座標に関連付けられた緯度経度情報と、所定の高度情報と、を計測位置として取得する。
［２－４．移動制御部］
　移動制御部３３は、制御部１１を主として実現される。移動制御部３３は、移動指示部３２からの指示に基づいて、無人航空機１０を移動させる。例えば、移動制御部３３は、移動指示部３２から指示された位置又は方向に向けて移動するように、無人航空機１０の各プロペラの回転方向や回転速度を調整する。プロペラの回転方向や回転速度は、これらを示すパラメータを変化させることによって調整すればよい。なお、無人航空機１０を指定された位置又は方向に移動させる方法自体は、公知の種々の手法を適用可能である。例えば、移動制御部３３は、進行方向側にあるプロペラの回転数を減少させる。
　本実施形態では、ユーザが計測位置を指定するので、移動制御部３３は、移動指示部３２から指示された計測位置に向けて無人航空機１０を移動させる。例えば、移動制御部３３は、ＧＰＳセンサ１４Ｄの受信信号により定まる緯度経度情報から、移動指示部３２から指示された緯度経度情報に向けた方向に、無人航空機１０を移動させる。また例えば、移動制御部３３は、赤外線センサ１４Ｃにより検出した地面からの距離と、高度情報と、のずれが閾値未満となるように、無人航空機１０の高度を調整する。移動制御部３３は、無人航空機１０を計測位置に移動させた場合、その場でホバリングさせるようにしてもよいし、十分な高度を確保するために更に上昇させてもよい。
［２－５．落下制御部］
　落下制御部３４は、制御部１１を主として実現される。落下制御部３４は、移動指示部３２の指示により無人航空機１０が移動した後に、無人航空機１０を自由落下させる。本実施形態では、プロペラを回転させて飛行する無人航空機１０を例に挙げて説明するので、落下制御部３４は、プロペラを停止又は回転速度を閾値未満にすることによって、無人航空機１０を自由落下させることになる。プロペラの停止は、プロペラの回転を停止するためのコマンド（モータを停止するためのコマンド）を実行したりプロペラの回転速度を示すパラメータを０に設定したりすることで行えばよい。プロペラの回転速度の減少は、プロペラの回転速度を示すパラメータを減少させることで行えばよい。
　本実施形態では、ユーザが計測位置を指定するので、落下制御部３４は、ユーザにより指定された計測位置に無人航空機１０が移動した後に、無人航空機１０を自由落下させる。落下制御部３４は、センサ部１４の検出結果に基づいて、無人航空機が計測位置に移動したか否かを判定すればよい。例えば、落下制御部３４は、ＧＰＳセンサ１４Ｄの受信信号により定まる緯度経度情報と、移動指示部３２から指示された緯度経度情報と、のずれが閾値未満になり、かつ、赤外線センサ１４Ｃにより検出した地面からの距離と、高度情報と、のずれが閾値未満になった場合に、無人航空機１０が計測位置に移動したと判定すればよい。落下制御部３４は、無人航空機１０が計測位置に移動したと判定されない場合は、無人航空機１０を自由落下させず、無人航空機１０が計測位置に移動したと判定された場合に、無人航空機１０を自由落下させることになる。
［２－６．停止判定部］
　停止判定部３５は、制御部１１を主として実現される。停止判定部３５は、無人航空機１０が停止したかを判定する。停止判定部３５は、センサ部１４の検出結果に基づいて、無人航空機１０が停止したかを判定する。停止判定部３５は、センサ部１４が検出した位置変化に関する情報が閾値未満である場合に、無人航空機１０が停止したと判定すればよい。例えば、停止判定部３５は、加速度センサ１４Ａが検出した加速度が閾値未満になった場合に、無人航空機１０が停止したと判定する。
　なお、無人航空機１０の停止を判定する方法は、加速度センサ１４Ａを利用した方法に限られない。例えば、停止判定部３５は、赤外線センサ１４Ｃにより検出される距離の変化が閾値未満であるかを判定してもよい。他にも例えば、停止判定部３５は、ＧＰＳセンサ１４Ｄにより検出される緯度経度情報の変化が閾値未満であるかを判定してもよいし、イメージセンサ１４Ｅで撮影した画像の変化が閾値未満であるかを判定してもよい。更に、停止判定部３５は、上記の加速度・距離の変化・緯度経度情報の変化などが閾値未満になる状態が一定時間継続した場合に、無人航空機１０が停止したと判定してもよい。他にも例えば、停止判定部３５は、プロペラの回転速度のパラメータに基づいて、無人航空機１０が停止したか否かを判定してもよい。
　本実施形態では、落下制御部３４は、停止判定部３５により停止したと判定されない場合には、無人航空機１０を自由落下させず、停止判定部３５により停止したと判定された場合に、無人航空機を自由落下させる。別の言い方をすれば、落下制御部３４は、停止判定部３５により停止したと判定されるまで、無人航空機の自由落下を待機することになる。
［２－７．第１姿勢判定部］
　第１姿勢判定部３６は、制御部１１を主として実現される。第１姿勢判定部３６は、センサ部１４により検出された姿勢に関する情報に基づいて、無人航空機１０の姿勢が所定の姿勢であるかを判定する。第１姿勢判定部３６は、姿勢に関する情報と所定の姿勢とのずれが閾値未満であるかを判定すればよい。本実施形態では、第１姿勢判定部３６は、ジャイロセンサ１４Ｂの検出結果により定まる姿勢が所定の姿勢であるかを判定することになる。
　所定の姿勢は、予め定められた姿勢であればよく、例えば、無人航空機１０の機体の前後方向又は左右方向と、現実空間の水平面と、のずれが閾値未満となる姿勢である。本実施形態では、所定の姿勢が、無人航空機１０の機体のバンク角及びピッチ角が閾値未満になる姿勢である場合を相当する。
　図４は、第１姿勢判定部３６の判定方法の説明図である。図４では、無人航空機１０の重心をＯｗとし、前後軸Ｘｗ、左右軸Ｙｗ、上下軸Ｚｗとしている。図４に示すように、バンク角θ１は、前後軸Ｘｗ方向から無人航空機１０を見た場合に機体の左右軸Ｙｗ軸が水平面（地面）となす角である。即ち、バンク角θ１は、機体の左右の傾きを示す角度である。一方、ピッチ角θ２は、左右軸Ｙｗ方向から無人航空機１０を見た場合に機体の前後軸Ｘｗが水平面（地面）となす角である。即ち、ピッチ角θ２は、機首（無人航空機１０の所定場所）の上下の度合いを示す角度である。第１姿勢判定部３６は、ジャイロセンサ１４Ｂの検出結果からバンク角θ１及びピッチ角θ２を取得し、当該取得したバンク角θ１及びピッチ角θ２の各々が閾値未満である場合に所定の姿勢であると判定する。
　本実施形態では、落下制御部３４は、第１姿勢判定部３６により所定の姿勢であると判定された場合に、無人航空機１０を自由落下させることになる。別の言い方をすれば、落下制御部３４は、第１姿勢判定部３６により所定の姿勢であると判定されない場合は、無人航空機１０を自由落下させず、停止判定部３５により停止したと判定されるまで、無人航空機の自由落下を待機することになる。
　なお、無人航空機１０の姿勢を判定する方法は、ジャイロセンサ１４Ｂを利用した方法に限られない。センサ部１４の検出内容を利用すればよく、例えば、加速度センサ１４Ａを組み合わせて利用してもよいし、イメージセンサ１４Ｅで撮影した画像の変化から姿勢を判定してもよい。
［２－８．距離判定部］
　距離判定部３７は、制御部１１を主として実現される。距離判定部３７は、センサ部１４により検出された距離に関する情報に基づいて、落下中の無人航空機１０と地面又は障害物との距離が所定距離未満になったかを判定する。障害物は、無人航空機１０が落下する方向にある物体（即ち、落下中の無人航空機１０が接触する可能性のある物体）であり、例えば、無人航空機１０と地面との間にある木やフェンスなどである。本実施形態では、距離判定部３７は、赤外線センサ１４Ｃが検出した地面又は障害物との距離を取得することになる。赤外線センサ１４Ｃは、地面又は障害物に向けて（例えば、垂直方向の下向きに）発射した赤外線が反射して戻ってくるまでの飛行時間に基づいて距離を検出すればよい。上記の所定距離は、予め定められた距離であればよく、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。可変値である場合には、ユーザの操作によって指定されてもよいし、落下距離や落下速度に応じて定まってもよい。
　なお、距離判定部３７による判定方法は、上記の例に限られない。センサ部１４の検出結果を利用して判定すればよく、他にも例えば、距離判定部３７は、加速度センサ１４Ａの積分値をもとに地面又は障害物との距離を取得して判定してもよいし、イメージセンサ１４Ｅが撮影した地面又は障害物の写真を基に距離を推定して判定してもよい。
［２－９．再開制御部］
　再開制御部３８は、制御部１１を主として実現される。再開制御部３８は、距離判定部３７により所定距離未満になったと判定された場合に、無人航空機の飛行を再開させる。別の言い方をすれば、再開制御部３８は、距離判定部３７により所定距離未満になったと判定されない場合には、無人航空機の飛行を再開せず、自由落下を継続させることになる。本実施形態では、プロペラを回転させて飛行する無人航空機１０を例に挙げて説明するので、再開制御部３８は、プロペラの回転を開始又は回転速度を増加させることによってことによって、無人航空機１０の飛行を再開させることになる。プロペラの停止は、プロペラの回転を開始するためのコマンド（モータを駆動させるためのコマンド）を実行することで行えばよく、プロペラの回転速度の増加は、プロペラの回転速度を示すパラメータを増加させることで行えばよい。
［２－１０．推定部］
　推定部３９は、制御部１１を主として実現される。推定部３９は、無人航空機１０の落下中にセンサ部１４により検出された位置変化に関する情報（本実施形態では加速度）に基づいて、落下位置の風向及び風速の少なくとも一方を推定する。本実施形態では、推定部３９が風向及び風速の両方を推定する場合を説明するが、推定部３９は風向又は風速の何れか一方のみを推定してもよい。例えば、加速度と、風向及び風速と、の関連付けがデータ記憶部３０に記憶されており、推定部３９は、この関連付けと、加速度センサ１４Ａにより検出された加速度と、に基づいて風向と風速を推定する。この関連付けは、テーブル形式のデータであってもよいし、数式形式のデータであってもよいが、ここでは、数式形式とする。
　図５は、推定部３９の処理内容の説明図である。図５では、落下開始時点ｔｓの無人航空機１０の位置をＰｔｓとし、計測終了時点ｔｅの無人航空機１０の位置をＰｔｅとし、その間（落下中）の時点ｔにおける位置をＰｔとする。ここでは、推定部３９は、位置Ｐｔｓ（加速度ａｔｓ）から位置Ｐｔｅ（加速度ａｔｅ）までの各位置Ｐｔで検出された加速度ａｔの平均加速度ａａｖｅを計算する。なお、平均加速度ａａｖｅはベクトル情報であり、加速度の大きさだけでなく、その方向も示す。先述した数式は、予め定められたものであればよいが、本実施形態では、推定部３９は、風圧力が風速の二乗に概ね比例する事実から定まる下記の式１と、ニュートンの運動方程式から定まる下記の式２をもとに、風速Ｖを計算する。なお、下記の表面積Ｓ、係数Ｃ、質量ｍ、及び重力加速度ｇは、予めデータ記憶部３０に記憶されているものとする。風向は、平均加速度ａａｖｅから重力加速度ｇを引いたベクトルの向きとすればよい。風向の方角は、地磁気センサなどを利用して特定すればよい。
（式１）：Ｆ＝Ｗ＊Ｓ＝Ｃ＊Ｖ^2＊Ｓ
（式２）：Ｆ＝ｍ＊（ａａｖｅ－ｇ）
Ｆ：無人航空機１０が受ける風圧[N]
Ｗ：風圧力[N/m^2]
Ｓ：無人航空機の表面積[m^2]
Ｃ：係数（例えば、１未満）
Ｖ：風速[m/s]
ｍ：無人航空機１０の質量[kg]
ｇ：重力加速度[m/s^2]
　上記のような推定方法で推定される風速Ｖを、水平方向成分と垂直方向成分に分けて説明すると、まず、風速Ｖの水平方向成分が大きいと（即ち、横風が強いと）、無人航空機１０が水平方向に流されるため、平均加速度ａａｖｅの水平方向成分は大きくなる。このため、平均加速度ａａｖｅの水平方向成分が大きいほど、当該方向への風速Ｖが速い（即ち、横風が強い）と推定される。一方、平均加速度ａａｖｅの垂直方向成分は、無風の状態でも重力加速度ｇを有しているので、風速Ｖの垂直方向成分（即ち、上から下への吹き下ろし分、又は、下から上への吹き上げ分）は、平均加速度ａａｖｅの垂直方向成分と重力加速度ｇとの差に表れる。このため、平均加速度ａａｖｅの垂直方向成分と重力加速度ｇとの差が大きいほど、当該差が示す方向への風速Ｖが速い（即ち、吹き下ろし又は吹き上げが強い）と推定される。なお、推定部３９による推定方法は、上記の例に限られない。推定部３９は、加速度と風向及び風速との関連付けと、加速度センサ１４Ａが検出した実際の加速度と、に基づいて推定すればよい。例えば、推定部３９は、上記以外の数式を用いてもよいし、テーブルを利用してもよい。
［３．風推定システムにおいて実行される処理］
　図６は、風推定システムにおいて実行される処理の一例を示すフロー図である。図６に示す処理は、制御部１１が、記憶部１２に記憶されたプログラムに従って動作し、制御部２１が、記憶部２２に記憶されたプログラムに従って動作することによって実行される。本実施形態では、下記に説明する処理が実行されることにより、図２に示す機能ブロックが実現される。
　図６に示すように、まず、ユーザ端末２０においては、制御部２１は、記憶部２２に記憶されたゴルフコースデータに基づいて表示部２５にマップ画像５０を表示させ、操作部２４からの信号に基づいて、ユーザによる計測位置の指定を受け付ける（Ｓ１）。本実施形態では、計測位置の高度は所定値で定められているので、ユーザはマップ画像５０を利用して緯度経度情報を指定することになる。
　制御部２１は、ユーザにより指定された計測位置に移動する旨の移動指示を、無人航空機１０に送信する（Ｓ２）。移動指示は、所定形式のデータにより行われるようにすればよい。Ｓ２においては、制御部２１は、ゴルフコースデータを参照して、ユーザが指定した画面上の２次元座標に関連付けられた緯度経度情報と所定の高度情報を計測位置として取得して移動指示を送信することになる。
　無人航空機１０においては、移動指示を受信すると、制御部１１は、ユーザにより指定された計測位置に向けて移動する（Ｓ３）。Ｓ３においては、制御部１１は、移動指示に含まれる緯度経度情報及び高度情報を目的地点に設定して、無人航空機１０の移動を開始する。
　制御部１１は、加速度センサ１４Ａの検出信号に基づいて、無人航空機１０が計測位置で停止したかを判定する（Ｓ４）。Ｓ４においては、制御部１１は、赤外線センサ１４Ｃ及びＧＰＳセンサ１４Ｄに基づいて、無人航空機１０が計測位置に到達したかを判定する。そして、制御部１１は、加速度センサ１４Ａが検出した加速度が閾値未満となったかを判定する。これら２つの判定が肯定であった場合に、無人航空機１０が計測位置で停止したと判定されることになる。
　無人航空機１０が計測位置で停止したと判定された場合（Ｓ４；Ｙ）、制御部１１は、ジャイロセンサ１４Ｂの検出信号に基づいて、無人航空機１０が水平姿勢になったかを判定する（Ｓ５）。水平姿勢は、図４に示すバンク角θ１及びピッチ角θ２が閾値未満となる姿勢である。
　無人航空機１０が水平姿勢になったと判定されない場合（Ｓ５；Ｎ）、Ｓ５の処理に戻る。この場合、無人航空機１０は、機体の姿勢回復動作を行うことになる。一方、無人航空機１０が水平姿勢になったと判定された場合（Ｓ５；Ｙ）、制御部１１は、プロペラの回転を停止させて自由落下を開始する（Ｓ６）。Ｓ６においては、制御部１１は、プロペラの回転速度を示すパラメータを０に設定したり、プロペラを停止させるコマンドを実行したりすることによって、プロペラの回転を停止させる。
　制御部１１は、加速度センサ１４Ａが検出した落下中の加速度を記憶部１２に蓄積する（Ｓ７）。Ｓ７においては、制御部１１は、加速度を時系列的に記憶部１２に蓄積する。なお、制御部１１は、記憶部１２に蓄積するのではなく、ユーザ端末２０に対して加速度を随時送信してもよい。
　制御部１１は、赤外線センサ１４Ｃの検出信号に基づいて、無人航空機１０と地面又は障害物との距離が所定距離未満になったかを判定する（Ｓ８）。地面との距離又は障害物が所定距離未満になったと判定されない場合（Ｓ８；Ｎ）、Ｓ７の処理に戻り、加速度の蓄積が実行される。一方、地面又は障害物との距離が所定距離未満になったと判定された場合（Ｓ８；Ｙ）、制御部１１は、プロペラの回転を再開させて、記憶部１２に記憶された加速度をユーザ端末２０に送信する（Ｓ９）。Ｓ９においては、制御部１１は、プロペラの回転速度を示すパラメータを所定回転数以上に設定したり、プロペラを回転させるコマンドを実行したりすることによって、プロペラを回転させることになる。
　ユーザ端末２０においては、加速度を受信すると、制御部２１は、風向と風速を推定する（Ｓ１０）。Ｓ１０においては、制御部２１は、図５を参照して説明した方法に基づいて、風向と風速を推定することになる。制御部２１は、Ｓ１０で推定した風向と風速を表示部２５に表示させ（Ｓ１１）、本処理は終了する。なお、制御部２１は、風向と風速をユーザに通知すればよく、他にも例えば、音声として出力するようにしてもよいし、ユーザが所有する端末に風向と風速を送信するようにしてもよい。
　以上説明した風推定システム１によれば、無人航空機１０を自由落下させて落下中に検出した加速度をもとに風向と風速を推定するので、風向風速センサを用いなくても、所望の位置における風向や風速を容易かつ正確に推定することができる。更に、風向風速センサを無人航空機１０に搭載しない場合には、無人航空機１０を軽量化することもできる。
　また、無人航空機１０が停止する前に落下させると初速が発生し、初速を考慮に入れて風を推定しようとすると、処理が煩雑になったり初速分の誤差のため正確に推定できなくなったりするが、風推定システム１では、無人航空機１０が停止した場合に自由落下させるので、無人航空機１０の初速を略０にした状態で自由落下をさせることができ、風向や風速をより容易かつ正確に推定することができる。
　また、風上から無人航空機１０を見た場合の表面積は、無人航空機１０の姿勢に応じて変わるため、無人航空機１０が受ける風の影響は姿勢に応じて異なるので、姿勢を考慮に入れて風を推定しようとすると、処理が煩雑になったり、誤差のために正確に推定できなくなったりする。この点、風推定システム１では、無人航空機１０が所定の姿勢になった場合に自由落下を開始するので、姿勢の違いによる風の影響の変化を略０にすることができ、毎回同じ条件で自由落下させることができるので、風向や風速をより容易かつ正確に推定することができる。
　また、風推定システム１では、無人航空機１０と地面や障害物との距離が所定距離未満になった場合に無人航空機１０の飛行を再開するので、無人航空機１０が地面や障害物に衝突してしまうことを未然に防止することができる。
　また、風推定システム１では、ユーザが指定した計測位置に無人航空機１０が移動して風を計測するので、ユーザが所望する場所の風を計測することができる。更に、ユーザは、計測位置を指定するだけで良いので、所望の場所の風を計測する場合の操作負担を軽減することもできる。
［４．変形例］
　なお、本発明は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。
　図７は、変形例の機能ブロック図である。図７に示すように、下記に説明する変形例では、実施形態の機能に加えて、第２姿勢判定部４０（変形例（１）及び（２）参照）及び方向受付部４１（変形例（３）参照）が実現される。
　（１）例えば、無人航空機１０が風であおられて姿勢が変化すると、風上から無人航空機１０を見た場合の表面積が変化するので、無人航空機１０が受ける風の影響が変化する。例えば、無人航空機１０が水平姿勢から大きく崩れるほど風の影響が強くなるような場合、風向や風速の推定結果に誤差が生じることがある。このため、無人航空機１０が落下中であっても、姿勢が一定の範囲内にない場合の加速度は信頼性が低いため考慮せず、姿勢が一定範囲内にある場合の加速度は信頼性が高いためこの加速度のみを考慮して風向や風速を推定してもよい。
　変形例（１）の風推定システム１は、第２姿勢判定部４０を含む。第２姿勢判定部４０は、制御部１１を主として実現される。第２姿勢判定部４０は、センサ部１４により検出された姿勢に関する情報に基づいて、落下中の無人航空機１０の姿勢が所定の範囲内であるかを判定する。所定の範囲とは、予め定められた姿勢の範囲であればよく、基準となる姿勢とのずれが閾値未満となる姿勢である。ここでは、図４で説明した無人航空機１０のバンク角θ１及びピッチ角θ２が閾値未満（例えば、３０°未満）となる範囲が所定の範囲内である場合を説明する。
　推定部３９は、第２姿勢判定部４０により所定の範囲内であると判定された場合にセンサ部１４により検出された位置変化に関する情報に基づいて、落下位置の風向及び風速の少なくとも一方を推定する。別の言い方をすれば、推定部３９は、第２姿勢判定部４０により所定の範囲内であると判定されない場合にセンサ部１４により検出された位置変化に関する情報は、風向や風速の推定では用いないことになる。
　変形例（１）によれば、落下中において無人航空機１０が一定の姿勢を保っている場合の検出結果を利用し、信頼性の高い加速度をもとに風向や風速を推定するので、姿勢の違いにより発生する誤差を軽減することができ、風向や風速をより容易かつ正確に推定することができる。
　（２）また例えば、自由落下中は無人航空機１０が風であおられて姿勢が崩れやすいため、無人航空機１０がひっくり返ってしまうと飛行を再開できず地面や障害物に激突してしまう可能性がある。このため、落下中の無人航空機１０が所定範囲の姿勢ではなくなった場合に（即ち、無人航空機１０がひっくり返りそうになる前に）、飛行を再開させるようにしてもよい。
　変形例（２）の風推定システム１は、第２姿勢判定部４０を含む。第２姿勢判定部４０は、変形例（１）で説明した通りである。再開制御部３８は、第２姿勢判定部４０により所定の範囲内でないと判定された場合に、無人航空機１０の飛行を再開させる。別の言い方をすれば、再開制御部３８は、第２姿勢判定部４０により所定の範囲内であると判定された場合に、無人航空機１０の飛行を再開させず、自由落下を継続させる。無人航空機１０の飛行を再開させる方法は、実施形態で説明した方法と同様である。
　変形例（２）によれば、無人航空機１０がひっくり返ってしまい飛行を再開できずに地面や障害物に衝突してしまうことを未然に防止することができる。
　（３）また例えば、実施形態においては、表示部２５に表示されたマップ画像５０上でユーザが計測位置を指定する場合を説明したが、無人航空機１０の移動方向を指示するためのリモコンなどをユーザが使って、無人航空機１０を手動で移動させるようにしてもよい。
　変形例（３）の風推定システム１は、方向受付部４１を含む。方向受付部４１は、制御部２１を主として実現される。方向受付部４１は、無人航空機１０が移動する方向のユーザによる指定を受け付ける。ここでは、操作部２４は、無人航空機１０に無線で指示を送るコントローラであってよく、移動方向を指示するための操作部材を含む。この操作部材は、レバーやボタンなどであってよい。例えば、レバーを倒した方向や押下したボタンの種類に基づいて、無人航空機１０の移動方向が定まる。なお、方向を指示する方法自体は、公知の種々の手法を適用可能であり、上記のようにコントローラの操作部材を用いる方法以外にも、ユーザが把持するスマートフォンやタブレット型端末などを傾けることによって方向を指示してもよいし、タッチパネルに表示された仮想的なボタンをタッチすることであってもよい。
　移動指示部３２は、無人航空機１０に、ユーザにより指定された方向への移動を指示することになる。即ち、変形例（３）では、ユーザにより指定された方向が移動指示に含まれていることになる。移動制御部３３は、移動指示部３２により指示された方向に無人航空機１０を移動させる。
　落下制御部３４は、無人航空機１０がユーザにより指定された方向に移動した後に、無人航空機１０を自由落下させる。なお、変形例（３）では、落下制御部３４は、無人航空機１０がユーザにより指定された方向に移動した後において、所定の条件が満たされた場合に無人航空機１０を自由落下させるようにすればよい。所定の条件は、自由落下を開始するための操作が操作部２４から行われること、一定時間の間方向が指示されなくなることなどであってよい。他にも例えば、ユーザが高度情報を指定する場合には、風を計測するために必要な高度情報が指定されないことがあるので（例えば、風を計測するために２０ｍの高度が必要な無人航空機１０に対して３ｍが指定されてしまう）、ユーザが指定した高度情報が閾値以上であることが所定の条件に相当してもよい。落下制御部３４は、所定の条件が満たされるまでは無人航空機１０を自由落下させず、所定の条件が満たされた場合に、無人航空機１０を自由落下させることになる。
　変形例（３）によれば、ユーザが指定した方向に無人航空機１０が移動して風を計測するので、風を計測する場所の自由度を高めることができる。更に、ユーザは、方向を指定するだけで良いので、所望の場所の風を計測する場合の操作負担を軽減することもできる。
　（４）また例えば、変形例（１）～（３）の２つ以上を組み合わせるようにしてもよい。
　また例えば、推定部３９が加速度を利用して風向と風速を推定する場合を説明したが、推定部３９は、落下中の速度を利用してもよい。この場合、速度と風向及び風速との関連付けがデータ記憶部３０に記憶されており、推定部３９は、センサ部１４が検出した速度に関連付けられた風向と風速を推定することになる。例えば、移動速度の水平方向成分が大きいほど当該方向への風速が速いと推定される。そして、移動速度の垂直方向成分と重力加速度による速度との差が大きいほど、当該差に対応する方向への風速が速いと推定される。他にも例えば、推定部は、落下中の移動距離を利用してもよい。この場合、移動距離と風向及び風速との関連付けがデータ記憶部３０に記憶されており、推定部３９は、センサ部１４が検出した移動距離に関連付けられた風向と風速を推定することになる。例えば、移動距離の水平方向成分が大きいほど当該方向への風速が速いと推定される。そして、移動距離の垂直方向成分と重力加速度による移動分との差が大きいほど、当該差に対応する方向への風速が速いと推定される。
　また例えば、上記においては、風向風速センサを含まない無人航空機１０を例に挙げたが、風向風速センサを含む無人航空機１０が上記実施形態又は変形例で説明した処理を実行してもよい。このようにすれば、例えば、風向風速センサが故障していたとしても、無人航空機１０は、風向や風速を推定することができる。
　また例えば、無人航空機１０で実現されるものとして説明した機能がユーザ端末２０で実現されてもよい。例えば、落下制御部３４、停止判定部３５、第１姿勢判定部３６、距離判定部３７、再開制御部３８、及び第２姿勢判定部４０がユーザ端末２０で実現されてもよい。この場合、これら各機能は制御部２１を主として実現され、落下制御部３４及び再開制御部３８は、それぞれ落下の開始や飛行の再開を無人航空機１０に指示する。停止判定部３５、第１姿勢判定部３６、距離判定部３７、及び第２姿勢判定部４０は、それぞれセンサ部１４の検出内容を取得して判定処理を行えばよい。更に、ユーザ端末２０で実現されるものとして説明した機能が無人航空機１０で実現されてもよい。例えば、データ記憶部３０、計測位置受付部３１、移動指示部３２、推定部３９、及び方向受付部４１が無人航空機１０で実現されてもよい。この場合、データ記憶部３０は記憶部１２を主として実現され、他の各機能は制御部１１を主として実現される。計測位置受付部３１及び方向受付部４１は、それぞれ無人航空機１０に備えられた操作部から指定を受け付けるようにすればよい。移動指示部３２は、計測位置への移動を自身のモータやプロペラに指示すればよい。推定部３９は、センサ部１４の検出内容をもとに実施形態で説明した方法により風向や風速を推定すればよい。上記説明した各機能は、無人航空機１０だけで実現されるようにしてもよいし、風推定システム１の各コンピュータで分担されるようにしてもよい。更に、上記説明した各機能のうち、移動指示部３２、落下制御部３４、及び推定部３９以外の機能は省略してもよい。
　また例えば、風推定システム１がゴルフコースで利用される場合を例に挙げて説明したが、風推定システム１は、任意の位置の風を計測するために用いられるようにすればよく、ゴルフ以外の種々の目的に適用可能である。例えば、風推定システム１は、ゴルフ以外のスポーツやレジャーなどで風を計測するために用いられてもよいし、水上などの任意の場所の風を計測するために用いられてもよい。

Claims (10)

  1. 　位置変化に関する情報を検出するセンサ部を備えた無人航空機に移動を指示する移動指示手段と、
    　前記移動指示手段の指示により前記無人航空機が移動した後に、前記無人航空機を自由落下させる落下制御手段と、
    　前記無人航空機の落下中に前記センサ部により検出された位置変化に関する情報に基づいて、落下位置の風向及び風速の少なくとも一方を推定する推定手段と、
    　を含むことを特徴とする風推定システム。
  2. 　前記風推定システムは、前記無人航空機が停止したかを判定する停止判定手段を更に含み、
    　前記落下制御手段は、前記停止判定手段により停止したと判定された場合に、前記無人航空機を自由落下させる、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の風推定システム。
  3. 　前記センサ部は、前記無人航空機の姿勢に関する情報を更に検出し、
    　前記風推定システムは、前記センサ部により検出された姿勢に関する情報に基づいて、前記無人航空機の姿勢が所定の姿勢であるかを判定する第１姿勢判定手段を更に含み、
    　前記落下制御手段は、前記第１姿勢判定手段により所定の姿勢であると判定された場合に、前記無人航空機を自由落下させる、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の風推定システム。
  4. 　前記センサ部は、前記無人航空機の姿勢に関する情報を更に検出し、
    　前記風推定システムは、前記センサ部により検出された姿勢に関する情報に基づいて、落下中の前記無人航空機の姿勢が所定の範囲内であるかを判定する第２姿勢判定手段を更に含み、
    　前記推定手段は、前記第２姿勢判定手段により所定の範囲内であると判定された場合に前記センサ部により検出された位置変化に関する情報に基づいて、落下位置の風向及び風速の少なくとも一方を推定する、
    　ことを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の風推定システム。
  5. 　前記センサ部は、前記無人航空機と地面又は障害物との距離に関する情報を更に検出し、
    　前記風推定システムは、
    　前記センサ部により検出された距離に関する情報に基づいて、落下中の前記無人航空機と地面又は障害物との距離が所定距離未満になったかを判定する距離判定手段と、
    　前記距離判定手段により所定距離未満になったと判定された場合に、前記無人航空機の飛行を再開させる再開制御手段と、
    　を更に含むことを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の風推定システム。
  6. 　前記センサ部は、前記無人航空機の姿勢に関する情報を更に検出し、
    　前記風推定システムは、
    　前記センサ部により検出された姿勢に関する情報に基づいて、落下中の前記無人航空機の姿勢が所定の範囲内であるかを判定する第２姿勢判定手段と、
    　前記第２姿勢判定手段により所定の範囲内でないと判定された場合に、前記無人航空機の飛行を再開させる再開制御手段と、
    　を更に含むことを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の風推定システム。
  7. 　前記風推定システムは、ユーザによる、風を計測する計測位置の指定を受け付ける計測位置受付手段を更に含み、
    　前記移動指示手段は、前記無人航空機に、前記ユーザにより指定された計測位置への移動を指示し、
    　前記落下制御手段は、前記ユーザにより指定された計測位置に前記無人航空機が移動した後に、前記無人航空機を自由落下させる、
    　ことを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の風推定システム。
  8. 　前記風推定システムは、前記無人航空機が移動する方向のユーザによる指定を受け付ける方向受付手段を更に含み、
    　前記移動指示手段は、前記無人航空機に、前記ユーザにより指定された方向への移動を指示する、
    　前記落下制御手段は、前記無人航空機が前記ユーザにより指定された方向に移動した後に、前記無人航空機を自由落下させる、
    　ことを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の風推定システム。
  9. 　位置変化に関する情報を検出するセンサ部を備えた無人航空機に移動を指示する移動指示ステップと、
    　前記移動指示ステップにおける指示により前記無人航空機が移動した後に、前記無人航空機を自由落下させる落下制御ステップと、
    　前記無人航空機の落下中に前記センサ部により検出された位置変化に関する情報に基づいて、落下位置の風向及び風速の少なくとも一方を推定する推定ステップと、
    　を含むことを特徴とする風推定方法。
  10. 　位置変化に関する情報を検出するセンサ部を備えた無人航空機に移動を指示する移動指示手段、
    　前記移動指示手段の指示により前記無人航空機が移動した後に、前記無人航空機を自由落下させる落下制御手段、
    　前記無人航空機の落下中に前記センサ部により検出された位置変化に関する情報に基づいて、落下位置の風向及び風速の少なくとも一方を推定する推定手段、
    　としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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