WO2020085240A1 - 運転経路生成システム、運転経路生成方法、運転経路生成プログラム、座標測量システム、およびドローン - Google Patents

運転経路生成システム、運転経路生成方法、運転経路生成プログラム、座標測量システム、およびドローン Download PDF

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WO2020085240A1
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measurement
point coordinates
driving route
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千大 和氣
洋 柳下
泰 村雲
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株式会社ナイルワークス
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    • B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20—Rotors; Rotor supports
    • B64U30/26—Ducted or shrouded rotors

Definitions

  • the present invention relates to a driving route generation system, a driving route generation method, a driving route generation program, a coordinate survey system, and a drone.
  • Patent Document 3 discloses a traveling route generation system that generates a reciprocating traveling route for traveling back and forth in a field and a traveling traveling route for traveling along an outer peripheral shape. This system is assumed to be a ground-running machine such as a seedling planting device.
  • Patent Document 4 discloses a travel route generation device that generates a route when a contour line of a field has a concave portion that locally enters inside.
  • Patent Document 5 discloses an autonomous traveling route generation system that generates a traveling route that bypasses an obstacle existing in the traveling region.
  • a driving route generation system that moves efficiently even during autonomous driving and generates a driving route that can maintain high safety.
  • a driving route generation system is a driving route generation system that generates a driving route of a mobile device in a target area, and a plurality of driving route generation systems on the edge side of the target area.
  • the target area information acquisition unit that acquires the measurement point coordinates of the plurality of measurement point coordinates, and if the determination of the plurality of measurement point coordinates is inappropriate by the determination, the moving device Does not generate a movable area that can be moved, or does not use the measurement point coordinates that are determined to be inappropriate for generating the movable area, and determines that the plurality of measurement point coordinates is appropriate by the determination.
  • a movable area generation unit that generates the movable area based on the plurality of measurement point coordinates is provided.
  • the movable area generation unit may notify the user via the user interface device when any of the plurality of measurement point coordinates is determined to be inappropriate by the determination.
  • the movable area generation unit uses the information of the measurement point coordinate determined to be inappropriate via the user interface device. The person may be notified.
  • the measurement point coordinates acquired by the target area information acquisition unit are three-dimensional coordinates, and the movable area generation unit determines that the inclination of the straight line passing through the two measurement points in the plurality of measurement point coordinates with respect to the horizontal plane is equal to or greater than a predetermined value.
  • a high altitude abnormality confirmation unit that determines that the measurement point coordinates are inappropriate may be provided.
  • the movable area generation unit may include a measurement order confirmation unit that determines whether or not the coordinates of the plurality of measurement points are acquired in the order adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the measurement order confirmation unit defines a virtual connection line segment that connects the plurality of measurement point coordinates based on the order acquired by the target area information acquisition unit, and the plurality of virtual connection line segments are mutually on a horizontal plane.
  • the presence / absence of intersecting intersections may be confirmed, and based on the presence / absence of the intersections, it may be determined whether or not the plurality of measurement point coordinates are acquired in the order of being adjacent in the circumferential direction.
  • the movable area generation unit When the distance between a plurality of measurement points on a horizontal plane or a three-dimensional space is close to a measurement point within a predetermined range, the movable area generation unit unifies the plurality of measurement points into one measurement point.
  • a point unifying unit may be provided.
  • the movable area generation unit excludes one of the adjacent measurement points.
  • the movable area may be generated as a result.
  • the movable area generation unit calculates the average value of the coordinates of the plurality of close measurement points.
  • the coordinates may be unified measurement points, and the movable area may be generated based on the unified measurement points and other measurement points.
  • the movable area generation unit approximates the shape of a polygon having the plurality of measurement points as end points to a polygon having a smaller number of vertices than the polygon, and moves the approximated polygon. It may be an area.
  • the movable area generation unit includes a virtual line segment that connects a first adjacent measurement point coordinate that is adjacent in the circumferential direction of any of the measurement points and a second adjacent measurement point that is adjacent in the opposite circumferential direction, and the measurement point.
  • a polygon approximation processing unit that excludes the measurement point from the end point coordinates of the movable area may be further included.
  • the polygonal approximation processing unit forms an angle of 180 ° between a virtual line segment connecting the first adjacent measurement point and the measurement point and a virtual line segment connecting the second adjacent measurement point and the measurement point.
  • the measurement point is determined as an approximate processing target point.
  • the intersection with the connecting line segment may be the end point coordinate of the movable area.
  • the movable area generation unit When one of the approximate processing target points is determined, the movable area generation unit further approximates a third adjacent measuring point adjacent to the first adjacent measuring point or the second adjacent measuring point in the circumferential direction. It is sequentially determined whether it is a target point, and one or a plurality of successive approximation processing target points are determined, A polygon that is adjacent to the one or more approximation processing target points, passes through the approximation processing target point farthest from a long virtual line segment that connects points different from the approximation processing target point, and is parallel to the long virtual line segment.
  • An approximate line may be defined, and an intersection of the polygonal approximate line and a connecting line segment connecting the coordinates of the plurality of measurement points may be set as an end point coordinate of the movable area.
  • a drone according to another aspect of the present invention flies within the movable area generated by the driving route generation system described in any of the above.
  • the drone may be connected to the driving route generation system via a network, receive a driving route generated in the movable area by the driving route generation system, and fly along the driving route. Good.
  • a coordinate surveying system is a coordinate surveying system having a base station and a coordinate surveying device, wherein the coordinate surveying device receives a signal from the base station. Based on the coordinate detection unit that obtains the measurement point coordinates on the edge of the target area, and whether the measurement point coordinates are appropriate, and if any of the plurality of measurement point coordinates is determined to be inappropriate by the determination.
  • the mobile device does not generate a movable area in which the movable area is movable, or the measurement point coordinates that are determined to be inappropriate for generating the movable area are not used, and the plurality of measurement point coordinates are determined by the determination.
  • the movable area generating unit generates the movable area based on the plurality of measurement point coordinates.
  • a driving route generating method for generating a driving route of a mobile device in a target area, and measuring on an edge of the target area.
  • the suitability of the measurement point coordinates is determined, and when any of the plurality of measurement point coordinates is determined to be inappropriate by the determination, the moving device is allowed to move in a movable area. If the plurality of measurement point coordinates are determined to be appropriate by the determination without performing generation or not using the measurement point coordinates that are determined to be inappropriate for the generation of the movable area, the plurality of measurement points Generating the movable area based on the coordinates.
  • a driving route generation program is a driving route generation program that generates a driving route of a mobile device in a target area, and is a measurement on an edge of the target area.
  • An instruction to acquire point coordinates and the suitability of the measurement point coordinates are determined, and when any of the plurality of measurement point coordinates is determined to be inappropriate by the determination, the moving device is allowed to move in a movable area. If the plurality of measurement point coordinates are determined to be appropriate by the determination without performing generation or not using the measurement point coordinates that are determined to be inappropriate for the generation of the movable area, the plurality of measurement points And causing the computer to execute an instruction to generate the movable area based on the coordinates.
  • the computer program can be provided by being downloaded through a network such as the Internet, or can be provided by being recorded in various computer-readable recording media such as a CD-ROM.
  • FIG. 1 is an overall conceptual diagram showing a state of a driving route generation system according to the present invention, and is a diagram showing a state of a driving route generation device, a drone, a base station, a manipulator, and a coordinate surveying device connected via a network. .
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the driving route generation device.
  • FIG. 3B is a schematic view showing a virtual connecting line segment in which the measuring points are measured in an order different from the order in which they are adjacent to each other in the circumferential direction, and the adjacent points are connected to each other in accordance with the measurement order.
  • FIG. 6 is a schematic view showing how to perform polygonal approximation processing for an angle exceeding 180 ° in the field.
  • the measurement order confirmation unit included in the coordinate suitability determination unit confirms whether or not the measurement point coordinates are acquired in the order in which they are adjacent in the circumferential direction, and notifies the alarm when the measurement point coordinates are not acquired in the order in which they are adjacent.
  • a drone, a base station, a manipulator, and a coordinate surveying device which are connected to each other via a driving route generation device and a network. is there.
  • the drone regardless of power means (electric power, prime mover, etc.), control method (whether wireless or wired, and whether it is an autonomous flight type or a manual control type), It refers to all aircraft that have multiple rotors.
  • the drone is an example of a mobile device, and can appropriately receive information on a driving route generated by the driving route generation device according to the present invention and fly along the driving route.
  • the rotor blades 101-1a, 101-1b, 101-2a, 101-2b, 101-3a, 101-3b, 101-4a, 101-4b are It is a means for flying the drone 100, and in consideration of the stability of flight, the size of the aircraft, and the balance of battery consumption, eight aircraft (four sets of two-stage rotary blades) are provided.
  • the motors 102-1a, 102-1b, 102-2a, 102-2b, 102-3a, 102-3b, 102-4a, 102-4b are rotor blades 101-1a, 101-1b, 101-2a, 101-. 2b, 101-3a, 101-3b, 101-4a, 101-4b is a means for rotating (typically an electric motor, but may be an engine, etc.), one for each rotor Has been.
  • the motor (102) is an example of a propeller.
  • the upper and lower rotor blades (eg 101-1a and 101-1b) and their corresponding motors (eg 102-1a and 102-1b) in one set are for drone flight stability etc.
  • the axes are collinear and rotate in opposite directions.
  • the radial member for supporting the propeller guard which is provided so that the rotor does not interfere with foreign matter, is not horizontal but has a tower-like structure. This is to promote the buckling of the member to the outside of the rotor blade at the time of collision and prevent the member from interfering with the rotor.
  • the drug nozzles 103-1, 103-2, 103-3, 103-4 are means for spraying the drug downward, and are equipped with four machines.
  • the term "medicine” generally refers to pesticides, herbicides, liquid fertilizers, insecticides, seeds, and liquids or powders applied to fields such as water.
  • the drug tank 104 is a tank for storing the sprayed drug, and is provided at a position close to the center of gravity of the drone 100 and lower than the center of gravity from the viewpoint of weight balance.
  • the drug hoses 105-1, 105-2, 105-3, 105-4 are means for connecting the drug tank 104 and each drug nozzle 103-1, 103-2, 103-3, 103-4, and are rigid. And may also serve to support the chemical nozzle.
  • the pump 106 is a means for discharging the medicine from the nozzle.
  • FIG. 6 shows an overall conceptual diagram of a system using an example of drug spraying application of the drone 100 according to the present invention.
  • the operation unit 401 is a means for transmitting a command to the drone 100 by the operation of the user 402 and displaying information received from the drone 100 (for example, position, drug amount, battery level, camera image, etc.). Yes, and may be realized by a portable information device such as a general tablet terminal that runs a computer program.
  • the drone 100 according to the present invention is controlled to perform autonomous flight, it may be configured so that it can be manually operated during basic operations such as takeoff and return, and in an emergency.
  • an emergency operating device (not shown) that has a function dedicated to emergency stop (the emergency operating device is a large emergency stop button, etc. so that you can respond quickly in an emergency). It may be a dedicated device with).
  • the operation unit 401 and the drone 100 perform wireless communication by Wi-Fi or the like.
  • the field 403 is a rice field, a field, etc. to which the drug is sprayed by the drone 100.
  • the topography of the farm field 403 is complicated, and there are cases where the topographic map cannot be obtained in advance, or the topographic map and the situation at the site are inconsistent.
  • the farm field 403 is adjacent to a house, a hospital, a school, another crop farm field, a road, a railroad, and the like.
  • the base station 404 is a device that provides a master device function of Wi-Fi communication and the like, and may also function as an RTK-GPS base station to provide an accurate position of the drone 100 (Wi- The base unit function of Fi communication and RTK-GPS base station may be independent devices).
  • the farm cloud 405 is typically a group of computers operated on a cloud service and related software, and may be wirelessly connected to the operation unit 401 via a mobile phone line or the like.
  • the farm cloud 405 may analyze the image of the field 403 captured by the drone 100, grasp the growth status of the crop, and perform processing for determining the flight route.
  • the drone 100 may be provided with the topographical information of the farm field 403 that has been saved.
  • the history of the flight of the drone 100 and captured images may be accumulated and various analysis processes may be performed.
  • the drone 100 takes off from a landing point 406 outside the field 403 and returns to the landing point 406 after spraying a drug on the field 403, or when it becomes necessary to replenish or charge the drug.
  • the flight route (entry route) from the landing point 406 to the target field 403 may be stored in advance in the farm cloud 405 or the like, or may be input by the user 402 before the start of takeoff.
  • FIG. 7 shows a block diagram showing the control function of the embodiment of the drug spraying drone according to the present invention.
  • the flight controller 501 is a component that controls the entire drone, and specifically may be an embedded computer including a CPU, a memory, related software, and the like.
  • the flight controller 501 based on the input information received from the operation unit 401 and the input information obtained from various sensors described later, via the control means such as ESC (Electronic Speed Control), the motor 102-1a, 102-1b. , 102-2a, 102-2b, 102-3a, 102-3b, 104-a, 104-b are controlled to control the flight of the drone 100.
  • ESC Electronic Speed Control
  • the actual rotation speed of the motors 102-1a, 102-1b, 102-2a, 102-2b, 102-3a, 102-3b, 104-a, 104-b is fed back to the flight controller 501 to perform normal rotation. It is configured so that it can be monitored.
  • the rotary blade 101 may be provided with an optical sensor or the like so that the rotation of the rotary blade 101 is fed back to the flight controller 501.
  • the software used by the flight controller 501 can be rewritten via a storage medium or the like for function expansion / change, problem correction, etc., or via communication means such as Wi-Fi communication or USB.
  • encryption, checksum, electronic signature, virus check software, etc. are used to prevent rewriting by unauthorized software.
  • a part of the calculation process used by the flight controller 501 for control may be executed by another computer existing on the operation device 401, the farm cloud 405, or another place. Since the flight controller 501 is highly important, some or all of its constituent elements may be duplicated.
  • the battery 502 is a means for supplying electric power to the flight controller 501 and other components of the drone, and may be rechargeable.
  • the battery 502 is connected to the flight controller 501 via a power supply unit including a fuse or a circuit breaker.
  • the battery 502 may be a smart battery having a function of transmitting the internal state (amount of stored electricity, accumulated usage time, etc.) to the flight controller 501 in addition to the power supply function.
  • the flight controller 501 interacts with the operation unit 401 via the Wi-Fi slave unit function 503 and further via the base station 404, receives a necessary command from the operation unit 401, and outputs necessary information to the operation unit. Can be sent to 401.
  • the communication may be encrypted so as to prevent illegal acts such as interception, spoofing, and hijacking of the device.
  • the base station 404 has a function of an RTK-GPS base station in addition to a communication function by Wi-Fi.
  • the GPS module 504 can measure the absolute position of the drone 100 with an accuracy of about several centimeters. Since the GPS module 504 is of high importance, it may be duplicated / multiplexed, and each redundant GPS module 504 should use a different satellite to cope with the failure of a specific GPS satellite. It may be controlled.
  • the 6-axis gyro sensor 505 is a means for measuring acceleration of the drone aircraft in three directions orthogonal to each other (further, a means for calculating speed by integrating acceleration).
  • the 6-axis gyro sensor 505 is a means for measuring the change in the attitude angle of the drone body in the three directions described above, that is, the angular velocity.
  • the geomagnetic sensor 506 is a means for measuring the direction of the drone body by measuring the geomagnetism.
  • the atmospheric pressure sensor 507 is a means for measuring the atmospheric pressure, and can indirectly measure the altitude of the drone.
  • the laser sensor 508 is a means for measuring the distance between the drone body and the ground surface by utilizing the reflection of laser light, and may be an IR (infrared) laser.
  • the sonar 509 is a means for measuring the distance between the drone body and the ground surface by using the reflection of sound waves such as ultrasonic waves. These sensors may be selected depending on the drone's cost goals and performance requirements. Further, a gyro sensor (angular velocity sensor) for measuring the tilt of the machine body, a wind force sensor for measuring wind force, and the like may be added. Further, these sensors may be duplicated or multiplexed.
  • the flight controller 501 may use only one of them, and when it fails, it may switch to another sensor and use it. Alternatively, a plurality of sensors may be used at the same time, and if the measurement results do not match, it may be considered that a failure has occurred.
  • the flow rate sensor 510 is a means for measuring the flow rate of the medicine, and is provided at a plurality of places on the path from the medicine tank 104 to the medicine nozzle 103.
  • the liquid shortage sensor 511 is a sensor that detects that the amount of the medicine has become equal to or less than a predetermined amount.
  • the multi-spectral camera 512 is a means for photographing the field 403 and acquiring data for image analysis.
  • the obstacle detection camera 513 is a camera for detecting a drone obstacle and is a device different from the multispectral camera 512 because the image characteristics and the lens orientation are different from those of the multispectral camera 512.
  • the switch 514 is a means for the user 402 of the drone 100 to make various settings.
  • the obstacle contact sensor 515 is a sensor for detecting that the drone 100, in particular, its rotor or propeller guard portion has come into contact with an obstacle such as an electric wire, a building, a human body, a tree, a bird, or another drone.
  • the cover sensor 516 is a sensor that detects that the operation panel of the drone 100 and the cover for internal maintenance are open.
  • the drug injection port sensor 517 is a sensor that detects that the injection port of the drug tank 104 is open. These sensors may be selected according to the drone's cost targets and performance requirements, and may be duplicated or multiplexed.
  • a sensor may be provided at the base station 404 outside the drone 100, the operation device 401, or another place, and the read information may be transmitted to the drone.
  • a wind sensor may be provided in the base station 404, and information regarding wind force / wind direction may be transmitted to the drone 100 via Wi-Fi communication.
  • the flight controller 501 sends a control signal to the pump 106 to adjust the drug discharge amount and stop the drug discharge.
  • the current status of the pump 106 (for example, the number of rotations) is fed back to the flight controller 501.
  • the LED107 is a display means for notifying the drone operator of the status of the drone.
  • a display means such as a liquid crystal display may be used instead of or in addition to the LED.
  • the buzzer 518 is an output means for notifying a drone state (especially an error state) by a voice signal.
  • the Wi-Fi slave device function 503 is an optional component for communicating with an external computer or the like for the transfer of software, for example, separately from the controller 401.
  • other wireless communication means such as infrared communication, Bluetooth (registered trademark), ZigBee (registered trademark), NFC, or wired communication means such as USB connection May be used.
  • the speaker 520 is an output means for notifying the drone state (particularly, the error state) by the recorded human voice, synthesized voice, or the like. Depending on the weather conditions, it may be difficult to see the visual display of the drone 100 in flight, and in such a case, it is effective to communicate the situation by voice.
  • the warning light 521 is a display means such as a strobe light for notifying the drone state (particularly an error state). These input / output means may be selected according to the cost target and performance requirements of the drone, or may be duplicated / multiplexed.
  • Drone 100 needs an operation route to move efficiently in fields of various shapes. That is, the drone 100 needs to fly all over the field when the drug is sprayed in the field or when the field is monitored. At that time, it is possible to reduce battery consumption and flight time by avoiding the same route as much as possible. Further, in spraying a drug, if the drug is sprayed on the same route, the drug concentration under the route may increase. Therefore, the driving route generation device generates a driving route for the moving device such as the drone 100 to efficiently move based on the coordinate information of the field.
  • the driving route generation device 1, the coordinate surveying device 2, the base station 404, the operation device 401, and the drone 100 constitute a driving route generation system 1000.
  • the driving route generation device 1, the drone 100, the base station 404, and the coordinate survey device 2 are connected via a network NW.
  • the function of the driving route generation device 1 may be on the farm cloud 405 or may be a separate device.
  • the farm field is an example of the target area.
  • Drone 100 is an example of a mobile device.
  • the drone 100 may have a configuration including the driving route generation device 1.
  • the coordinate surveying device 2 may have the driving route generating device 1.
  • the coordinate surveying device 2 may include a coordinate suitability determination unit 25 (see FIG. 9) described later. At least, the coordinate surveying device 2 and the base station 404 configure a coordinate surveying system 2000.
  • the coordinate surveying device 2 is a device having a function of a mobile station of RTK-GPS, and can measure coordinate information of a field.
  • the coordinate surveying device 2 is a small device that can be held and walked by a user, and is, for example, a rod-shaped device.
  • the coordinate surveying device 2 may be a device such as a cane having a length such that the user can stand upright and hold the upper end with the lower end attached to the ground.
  • the number of coordinate surveying devices 2 that can be used to read the coordinate information of a certain field may be one or more. According to the configuration in which the coordinate information about one farm field can be measured by the plurality of coordinate surveying devices 2, a plurality of users can hold the coordinate surveying device 2 and walk in the farm field. It can be completed in a short time.
  • the height of the ground at the measurement point is measured by a height-to-ground gauge that measures the height of the ground by emitting a sonar or an IR laser downward, instead of the RTK-GPS. You may.
  • the height of the ground is measured based on the positional relationship between a plurality of satellites in the sky and the coordinate surveying device 2. Since the positions of the plurality of satellites are constantly moving, the height of the ground cannot be accurately measured depending on the positional relationship with the coordinate surveying device 2. For example, when a plurality of satellites are located right above the coordinate surveying device 2, it is difficult to accurately measure the height of the ground. Therefore, regarding the height of the ground, it is preferable to provide another altitude measuring device that can measure the height more accurately.
  • the coordinate surveying device 2 can measure information on obstacles in the field.
  • the obstacles include walls and slopes at which the drone 100 may collide, utility poles, electric wires, and various objects that do not require drug spraying or monitoring.
  • the coordinate surveying device 2 includes an input unit 201, a coordinate detection unit 202, and a transmission unit 203.
  • the input unit 201 is provided at the upper end of the coordinate surveying device 2, and is, for example, a button that receives a user's press. The user presses the button of the input unit 201 when measuring the coordinates of the lower end of the coordinate surveying device 2.
  • the input unit 201 is configured to be able to input by distinguishing whether the input information is the coordinates relating to the outer circumference of the field or the coordinates of the outer circumference of the obstacle. Further, the input unit 201 can input the coordinates of the outer circumference of the obstacle in association with the type of the obstacle.
  • the coordinate detecting unit 202 is a functional unit capable of appropriately communicating with the base station 404 and detecting the three-dimensional coordinates of the lower end of the coordinate surveying device 2.
  • Three-dimensional coordinates are coordinates on the X and Y axes that are orthogonal to each other on the horizontal plane and coordinates on the Z axis that are orthogonal to the horizontal plane.
  • the transmission unit 203 is a functional unit that transmits the three-dimensional coordinates of the lower end of the coordinate surveying device 2 at the time of the input to the operation unit 401 or the driving route generation device 1 based on the input to the input unit 201 via the network NW. is there.
  • the transmission unit 203 transmits the three-dimensional coordinates together with the pointing order.
  • the user moves the field with the coordinate survey device 2.
  • the three-dimensional coordinates of the field are acquired.
  • the user performs pointing with the input unit 201 on the end point or the end side of the field.
  • the user performs pointing with the input unit 201 on the end point or the end side of the obstacle.
  • 3D coordinates on the endpoints or edges of the field that are pointed and transmitted are received by the driving route generation device 1 by distinguishing between the 3D coordinates of the field periphery and the 3D coordinates of obstacles.
  • the three-dimensional coordinates to be pointed may be received by the receiving unit 4011 of the operation device 401 and displayed by the display unit 4012.
  • the operation unit 401 determines whether the received three-dimensional coordinates are suitable as the three-dimensional coordinates of the field outer circumference or the obstacle, and if re-measurement is determined to be necessary, the operation unit 401 re-displays it to the user through the display unit 4012. You may encourage surveying.
  • the display unit 4012 is an example of a user interface device.
  • the driving route generation device 1 includes a target area information acquisition unit 10, a movable area generation unit 20, a route generation unit 40, and a route selection unit 50.
  • the target area information acquisition unit 10 is a functional unit that acquires information on three-dimensional coordinates transmitted from the coordinate surveying device 2.
  • the target area information acquisition unit 10 acquires the coordinate information acquired by the coordinate surveying device 2 together with the order of acquisition.
  • the movable area generation unit 20 generates a movable area 80i in which the drone 100 can move within the field 80 based on the three-dimensional coordinates acquired by the target area information acquisition unit 10.
  • the movable area generation unit 20 includes a coordinate suitability determination unit 25, an entry prohibited area determination unit 21, and a movable area determination unit 22.
  • the coordinate suitability determination unit 25 determines the suitability of a plurality of measurement point coordinates acquired by the target area information acquisition unit 10, and based on the result of the determination, the coordinates of the end points of the movable area 80i in which the drone 100 can safely fly. Is a functional unit for extracting.
  • the coordinate suitability determination unit 25 may limit the generation of the movable area by the movable area determination unit 22 when it is determined by the determination that any of the acquired measurement point coordinates is inappropriate. If any of the acquired measurement point coordinates is determined to be inappropriate, the coordinate suitability determination unit 25 does not allow the movable area determination unit 22 to use the measurement point coordinates to generate the movable area. Further, the coordinate suitability determination unit 25 may notify the user of the information on the measurement point coordinates determined to be inappropriate, via the user interface device.
  • the coordinate suitability determination unit 25 excludes the measurement point coordinates determined to be inappropriate from the generation of the movable area.
  • the coordinate suitability determination unit 25 includes an overlapping measurement point unifying unit 251, a closest measuring point unifying unit 252, an altitude abnormality checking unit 253, a measurement order checking unit 254, and a polygon approximation processing unit 255.
  • the overlapping measurement point unifying unit 251 and the closest measurement point unifying unit 252 are examples of the measurement point unifying unit.
  • the overlapping measurement point unifying unit 251 is a functional unit that determines whether or not there are overlapping measuring point coordinates on the horizontal plane or in the three-dimensional space, and if they exist, unifies the overlapping measuring points into one. is there.
  • the overlapping measurement point unifying unit 251 excludes one of the overlapping measurement points, for example. Further, the duplicated measurement point unifying unit 251 may calculate the average value of the coordinates of the plurality of measurement points and use the coordinates of the average value as the measurement point. With this configuration, the shape of the movable area 80i can be simplified, and the range in which the drone 100 can safely fly can be accurately determined.
  • the closest measurement point unifying unit 252 determines whether the distances between the plurality of measurement points on the horizontal plane or in the three-dimensional space are close to each other within a predetermined range, and close to each other within the predetermined range. When it is present, it is a functional unit that unifies the plurality of measurement points into one.
  • the predetermined range is, for example, a distance that is sufficiently smaller than the spray width of the drone 100.
  • the closest measurement point unifying unit 252 may exclude one of the overlapping measurement points, or may calculate the average value of the coordinates of the plurality of measurement points and use the coordinates of the average value as the unified measurement point.
  • the movable area determination unit 22 described below generates a movable area based on the unified measurement point and other measurement points.
  • the altitude abnormality confirmation unit 253 is a functional unit that determines whether or not there is a measurement point with an abnormal altitude measurement result among a plurality of measurement point coordinates.
  • the altitude coordinate is calculated based on the function of the RTK-GPS mobile station of the coordinate surveying device 2, but the accurate altitude coordinate is measured by the positional relationship between the satellite used for RTK-GPS and the coordinate surveying device 2. It can be difficult to do. Therefore, if the altitude value is significantly different from the other measurement points, the altitude abnormality confirmation unit 253 does not perform the process using the measurement point, notifies the user via the user interface device, and re-measures. Encourage.
  • the altitude abnormality confirmation unit 253 calculates the distance and height difference between a plurality of measurement points.
  • the degree of inclination is calculated by dividing the height difference by the distance, and re-measurement is promoted for measurement points with an inclination of a predetermined value or more. For example, when there is a measurement point coordinate in which a straight line passing through two measurement points out of the plurality of measurement point coordinates has an inclination with respect to the horizontal plane or more, the measurement point coordinate may be determined to be inappropriate.
  • the degree of inclination between the plurality of measurement points may be calculated, and remeasurement may be promoted for the measurement point having an inclination of a predetermined value or more in relation to any of the measurement points.
  • the coordinate data may be compared with pre-measured coordinate data, and if the coordinate data is different from the coordinate data by a predetermined amount or more, re-measurement may be prompted. For example, you may refer to the data which shows the shape of the national land published by the authorities such as Geographical Survey Institute in Japan.
  • the user may decide whether or not to re-measure the height measurement result. Furthermore, when there is a measurement point that overlaps or is close to the measurement point in the planar direction, the measurement point is excluded from the end points of the movable area 80i, and the measurement point that is overlapped or close to the measurement point is an end point candidate of the movable area 80i. May be adopted.
  • the measurement order confirmation unit 254 is a functional unit that confirms whether the coordinates on the horizontal plane (on the XY plane) of the measurement points acquired by the target area information acquisition unit 10 are acquired in the order adjacent to each other in the circumferential direction. .
  • FIGS. 10 (a) and 10 (b) are diagrams showing the positions of a plurality of measurement points on the horizontal plane (on the XY plane) in the field where the driving route is generated.
  • the coordinates of the measurement points 41p-45p on the horizontal plane are in the order of being adjacent in the circumferential direction, that is, when 41p-45p is acquired in this order, in the order of acquisition.
  • the virtual connection line segments 41q-45q connecting the measurement points 41p-45p are defined, a polygon in which the virtual connection line segments 41q-45q do not intersect is defined.
  • FIG. 10 (a) the coordinates of the measurement points 41p-45p on the horizontal plane are in the order of being adjacent in the circumferential direction, that is, when 41p-45p is acquired in this order, in the order of acquisition.
  • the target area information acquisition unit 10 acquires the measurement point coordinates in the order of the measurement points 41p, 42p, 44p, 45p, 43p, each is acquired in the order of acquisition.
  • the virtual connecting line segments 51q-55q connecting the measuring points 41p-45p are defined, the virtual connecting line segments 52q and 54q, 52q and 55q intersect with each other, and have an intersection on a horizontal plane.
  • the measurement order confirmation unit 254 confirms whether or not the virtual connecting line segments 51q-55q intersect with each other on the horizontal plane, and if there is no intersection, the measurement point coordinates are arranged in the order in which they are adjacent in the circumferential direction. It is determined that it has been acquired.
  • the process using the measurement point is not performed, and the user is notified via the user interface device. Specifically, the measurement order confirmation unit 254 prompts the user to re-measure.
  • the polygonal approximation processing unit 255 is a functional unit that simplifies the polygonal shape into a shape in which the drone 100 can effectively fly in a polygonal area having a plurality of measurement point coordinates as endpoints. That is, the polygon approximation processing unit 255 approximates the shape to a polygon having a smaller number of vertices than the polygon having the measurement point as an end point, and sets the approximated polygon as a movable area.
  • the polygonal approximation processing unit 255 confirms the shape of a triangle defined by connecting a measurement point and an adjacent measurement point, and when the shape is a predetermined shape with respect to the effective width of the drone 100, moves the triangle. Exclude from possible area. More specifically, the polygon approximation processing unit 255 forms a virtual line segment that connects a first adjacent measurement point adjacent in the circumferential direction of an arbitrary measurement point coordinate and a second adjacent measurement point adjacent in the opposite circumferential direction. When the distance from the measurement point coordinates is less than a predetermined value, the measurement point is excluded from the end point coordinates of the movable area.
  • the effective width of the drone 100 is, for example, a width with which the drug spraying drone 100 can spray a drug by moving in one direction. Further, the effective width of the drone 100 is a width that the drone 100 flying for monitoring can monitor by moving in one direction.
  • the polygon approximation processing unit 255 moves the measurement point. Exclude from the endpoint coordinates of the feasible area. This is because it is difficult for the drone 100 to fly in an area narrower than the effective width without overlapping the flight areas.
  • the polygon approximation processing unit 255 performs different approximation processing on the measurement points where the interior angle of the polygon that divides the field 70 exceeds 180 ° and the measurement points whose angles are less than 180 °.
  • the measurement point 60p is a point having an angle of less than 180 °. Also, the distance between the virtual line segment 60s connecting the first adjacent point 61p circumferentially adjacent to the measurement point 60p and the second adjacent point 62p adjacent in the opposite circumferential direction and the measurement point 60p is the effective width of the drone 100. Is less than.
  • the polygon approximation processing unit 255 excludes the measurement point 60p from the end points of the movable area 70i. That is, the polygon approximation processing unit 255 excludes the triangle defined by the measurement points 60p, 61p, 62p from the movable area 70i.
  • the movable area 70i generated in the field 70 is an area in which the triangle defined by the measurement points 60p, 61p, 62p is excluded from the field 70.
  • the polygonal approximation processing unit 255 specifies, for measurement points having an angle exceeding 180 °, an approximation processing target point, and then determines whether or not approximation processing is necessary for measurement points adjacent to the approximation processing target point in the circumferential direction. Whether or not is sequentially determined, and the "approximation processing range" constituted by one or a plurality of measurement points continuously arranged in the circumferential direction is specified.
  • the polygonal approximation processing unit 255 simplifies the shape of the movable area 70i by collectively performing approximation processing on the approximation processing range.
  • the measurement point 70p In the field 70 shown in FIG. 12, there is a measurement point 70p where the interior angle of the polygon that divides the field 70 exceeds 180 °.
  • Polygonal approximation processing unit 255 the distance between the measurement point 70p, the virtual line segment 70s that connects the first adjacent point 71p adjacent in the circumferential direction and the second adjacent point 72p adjacent in the opposite circumferential direction of the drone 100.
  • the measurement point 70p is determined as the approximation processing target point.
  • the polygonal approximation processing unit 255 determines whether or not the second adjacent point 72p, the third adjacent measuring point 73p adjacent to the second adjacent point 72p in the opposite circumferential direction, and the measuring point 74p satisfy the conditions of the approximation processing target point. Are sequentially determined to determine the approximate processing range. In the figure, the start point and the end point of the approximate processing range are the first adjacent point 71p and the measurement point 74p.
  • the polygonal approximation processing unit 255 defines a long virtual line segment 71s connecting the first adjacent point 71p and the measurement point 74p, and calculates a point farthest from the long virtual line segment 71s among the approximation processing target points 70p-74p. . In the example of the figure, this point is the second adjacent point 72p.
  • the polygonal approximation processing unit 255 sets the polygonal approximation line 72s that passes through the second adjacent point 72p and is parallel to the long virtual line segment 71s as a new edge of the movable area 70i.
  • intersections 721p and 722p of the long imaginary line segment 71s and the connecting line segment that connects the respective measurement points in the circumferential direction are set as the end points of the new movable area 80i. Further, in other words, the approximation processing target points 70p-74p are excluded from the end points of the movable area 70i.
  • the coordinate suitability determination unit 25 may be included in the coordinate surveying device 2.
  • the transmission unit 203 transmits only the coordinate information determined to be appropriate by the coordinate suitability determination unit 25 to the driving route generation device 1. According to this configuration, the suitability of the coordinates can be determined without communicating with the driving route generation device 1, so that the suitability of the coordinates can be quickly determined.
  • the prohibited area determination unit 21 shown in FIG. 9 is based on the three-dimensional coordinates of the obstacles 81a, 82a, 83a, 84a, 85a (see FIG. 13) acquired by the target area information acquisition unit 10 and the type of the obstacle.
  • the drone 100 is a functional unit that determines the prohibited areas 81b, 82b, 83b, 84b, 85b.
  • the inaccessible areas 81b-85b are areas including the obstacles 81a-85a and the areas around the obstacles.
  • the inaccessible areas 81b-85b are areas that are defined in the horizontal direction and the height direction and have a three-dimensional spread, and are, for example, rectangular parallelepiped areas that are drawn centering on the obstacles 81a-85a.
  • the inaccessible area may be a spherical area drawn around an obstacle. Since the drone 100 flies in the air, it is possible to fly over the obstacle depending on the size of the obstacle in the height direction. Due to the size of the obstacle in the height direction, the structure above the obstacle is not considered as an inaccessible area, so that the obstacle can be efficiently bypassed without circumventing the obstacle.
  • the distance from the outer edge of the obstacle to the outer edge of the prohibited area 81b-85b is determined by the type of the obstacle 81a-85a.
  • the area of 50 cm from the outer edge of the house is set as the entry prohibited area, while the area of 80 cm from the outer edge of the electric wire is set as the entry prohibited area.
  • the no-entry area determination unit 21 stores in advance an obstacle table in which the type of obstacle and the size of the no-entry area are associated with each other, and determines the size of the no-entry area in accordance with the type of obstacle acquired. To do.
  • the movable area determination unit 22 is a functional unit that extracts the movable area of the drone 100 from the coordinate information of the field and determines the movable area 80i.
  • the range of the movable area 80i is determined by excluding the prohibited areas 81b-85b from the area surrounded by the end point coordinates determined by the coordinate suitability determination unit 25.
  • the movable area determination unit 22 has a coordinate in the height direction acquired by the target area information acquisition unit 10, the height of the crop, and safety when controlling flight.
  • the range of the movable area 80i in the height direction is determined by totaling the margins that can be secured.
  • the movable area determination unit 22 may determine not to generate the movable area when the coordinate suitability determination unit 25 determines that any of the acquired measurement point coordinates is inappropriate.
  • the route generation unit 40 shown in FIG. 9 is a functional unit that generates a driving route in the route generation target area based on the route pattern.
  • the route generation unit 40 may be capable of generating a plurality of types of driving routes in the route generation target area.
  • the route selection unit 50 can select which driving route to determine. The user may visually determine the driving routes to determine the driving routes.
  • the route selection unit 50 may be capable of inputting priority information by the user. For example, the user inputs into the operation device 401 which of the working time, the battery consumption of the drone 100, and the medicine consumption is to be given the highest priority. In addition, the operation unit 401 may be able to input the second priority index together. The route selection unit 50 selects the driving route that most closely matches the input priority order from the plurality of driving routes. With this configuration, it is possible to efficiently generate a route in accordance with the policy of the user.
  • the coordinate suitability determination unit 25 determines and unifies overlapping measurement points by the overlapping measurement point unifying unit 251 (S100).
  • the closest measurement point unification unit 252 determines and unifies the measurement points that are close to each other (S200).
  • the altitude abnormality confirmation unit 253 determines whether or not there is a measurement point whose altitude coordinate measurement result is abnormal (S300).
  • Steps S100, S200 and S300 are in no particular order and may be performed simultaneously.
  • the altitude abnormality confirmation processing S300 is performed, and if there is a measurement point where the measurement result of the altitude is abnormal or overlaps, there is a configuration in which the point where the altitude is normally measured is adopted. May be. According to this configuration, even if the measurement result of the altitude coordinate is abnormal, it may not be necessary to perform the measurement again, and the measurement work becomes simple.
  • the measurement order confirmation unit 254 confirms whether the coordinates of the measurement points acquired by the target area information acquisition unit 10 are acquired in the order adjacent to each other in the circumferential direction (S400).
  • the polygonal approximation processing unit 255 confirms a triangular shape defined by connecting a certain measurement point and an adjacent measurement point among a plurality of measurement point coordinates, and determines a predetermined shape for the movement width of the drone 100. When it is, the triangle is excluded from the movable area (S500).
  • the overlapping measurement point unifying unit 251 first calculates the distance between the respective measuring points on the horizontal plane or in the three-dimensional space. (S101). It is determined whether or not the distance between the measurement points is 0 (S102), and if there is a point where the distance between the measurement points is 0, the measurement point is excluded (S103).
  • step S200 performed by the closest measurement point unifying unit 252.
  • the closest measurement point unifying unit 252 first determines the distance between the measurement points on the horizontal plane or in the three-dimensional space. Calculate (S201). Note that the result of step S101 performed by the overlapping measurement point unifying unit 251 may be acquired instead of the step in which the closest measurement point unifying unit 252 calculates the distance. It is determined whether or not the distance between the measurement points is less than or equal to a predetermined value (S202), and if there is a point where the distance between the measurement points is less than or equal to the predetermined value, the measurement point is excluded (S203).
  • step S300 Flowchart showing details of step S300 performed by altitude abnormality checking unit 253
  • the altitude abnormality checking unit 253 first calculates each distance in the three-dimensional direction between each measurement point (S301). Instead of the step in which the altitude abnormality checking unit 253 calculates the distance, the result of step S100 performed by the overlapping measurement point unifying unit 251 or step S200 performed by the closest measurement point unifying unit 252 may be acquired.
  • the altitude abnormality checking unit 253 obtains a distance on the XY plane, that is, a horizontal plane, and a distance in the Z-axis direction, that is, the height direction, among the distances between the measurement points, and a straight line passing through the two measurement points. Calculate the slope of.
  • the altitude abnormality confirmation unit 253 notifies the user of the remeasurement (S303).
  • the altitude abnormality confirmation unit 253 leaves the measurement point as a candidate for the end point of the movable area.
  • the altitude abnormality checking unit 253 refers to the coordinates in the height direction of overlapping or adjacent measurement points on a horizontal plane instead of prompting the user to perform remeasurement, and the coordinates in the height direction are within the normal range.
  • this measurement point may be a candidate for the end point of the movable area.
  • the measurement order confirmation unit 254 determines the measurement points according to the measurement order of the measurement points acquired by the coordinate surveying device 2.
  • a connecting line segment connecting with each other is defined (S401).
  • this determination based on the formula of the line passing through each coordinate, it may be calculated whether there is a solution to the simultaneous equations, or by substituting the values into the formula of the line passing through each coordinate, You may search for the presence or absence of the coordinates that hold in this equation.
  • the measurement order confirmation unit 254 When there is a portion where the connecting line segments intersect with each other, the measurement order confirmation unit 254 notifies the user of remeasurement (S403). When there is no location where the connecting line segments intersect, the measurement order confirmation unit 254 leaves the measurement points as candidates for the end points of the movable area.
  • step S500 performed by polygonal approximation processing unit 255
  • polygonal approximation processing unit 255 sequentially performs the approximation processing on measurement points less than 180 °, so that the measurement points are sequentially processed.
  • the case where the movable area 70i is appropriately generated in the farm field 70 shown in FIG. 11 will be described as an example.
  • the polygon approximation processing unit 255 calculates the angle of each measurement point (S501). Next, of the calculated angles, the measurement point 60p having the maximum angle is selected out of the angles of 180 ° or less (S502).
  • the polygon approximation processing unit 255 calculates the distance between the measurement point 60p and the virtual line segment 60s that connects the measurement points 61p and 62p on both sides in the circumferential direction of the measurement point 60p with a straight line (S503).
  • the polygonal approximation processing unit 255 excludes the measurement point 60p from the end point coordinates of the movable area 70i (S505).
  • the necessity of exclusion is determined again for each measurement point after exclusion. For example, since the angle at the measurement point 62p changes due to the exclusion of the measurement point 60p, it is advisable to determine again whether or not to exclude each measurement point after the exclusion.
  • step S504 when the distance between the virtual line segment 60s and the measurement point 60p is greater than or equal to a predetermined value, the polygonal approximation processing unit 255 leaves each measurement point as a candidate for the end point of the movable area 70i.
  • the polygonal approximation processing unit 255 sequentially performs the following processing on each measurement point in order to perform the approximation processing on the measurement point exceeding 180 °.
  • the measurement point that is the target of the process in that step is called the target point.
  • the movable area 70i is appropriately generated in the field 70 shown in FIG. 12 will be described as an example.
  • the polygon approximation processing unit 255 calculates the angle at a certain target point (S511).
  • the angle at the target point is 180 ° or less (S512)
  • the target point is moved to the adjacent measurement points in the circumferential direction (S513), and the process returns to step S511.
  • the polygonal approximation processing unit 255 ends the process.
  • the target point in the first process is preferably 180 ° or less. Assuming that a measurement point exceeding 180 ° is the target point in the first processing, if the target point is a point in the middle of the approximate processing range, the start point and end point of the approximate processing range will be calculated accurately in the processing described below. Is difficult.
  • the polygonal approximation processing unit 255 connects the first adjacent point 71p and the second adjacent point 72p, which are measurement points on both sides in the circumferential direction of the target point 70p.
  • the distance between the line segment 70s and the target point 70p is calculated (S514).
  • the process proceeds to step S513, the target point is moved to the adjacent measurement point, and the process returns to step S511 for calculating the angle at the target point.
  • the polygonal approximation processing unit 255 ends the process.
  • step S515 when the distance between the virtual line segment 70s and the target point 70p is less than the predetermined value, the polygon approximation processing unit 255 sets the first adjacent point 71p as the approximation processing target point, and the start point of the approximation processing range. To do.
  • the polygonal approximation processing unit 255 moves the target point to the second adjacent point 72p (S517). That is, the angle at the second adjacent point 72p is calculated, and it is determined whether or not it exceeds 180 ° (S518). When the angle at the second adjacent point 72p exceeds 180 °, it is determined whether or not the distance between the virtual line segment connecting the measurement points adjacent to each other in the circumferential direction of the target point and the target point is less than a predetermined value ( S519). When the distance between the virtual line segment and the target point is less than a predetermined value, the target point is determined to be the approximation processing target point, and the target point is a measurement point circumferentially adjacent to the second adjacent point 72p, that is, FIG. In this example, the third adjacent point 73p is moved to, and the process returns to step S518.
  • the polygon approximation processing unit 255 sets the end point of the approximation processing range to the target. Determine the point (S521). In the example of FIG. 12, the end point of the approximate processing range is the measurement point 74p.
  • the polygon approximation processing unit 255 defines the start point and the end point of the approximation processing range, that is, the long virtual line segment 71s connecting the first adjacent point 71p and the measurement point 74p, and the measurement point farthest from the long virtual line segment 71s. Is elected (S522). In the example of FIG. 12, the measurement point farthest from the long virtual line segment 71s is the second adjacent point 72p.
  • the polygonal approximation processing unit 255 sets the polygonal approximation line 72s that passes through the second adjacent point 72p and is parallel to the long virtual line segment 71s as a new edge of the movable area 70i (S523).
  • the intersections 721p and 722p of the long virtual line segment 71s and the connecting line segment that connects the respective measurement points in the circumferential direction are set as the end points of the new movable area 70i.
  • the polygonal approximation processing unit 255 sequentially determines the measurement points and approximates the approximation processing range collectively, it is possible to efficiently exclude the area where the safe flight of the drone 100 is difficult. .
  • the agricultural drug spray drone has been described as an example, but the technical idea of the present invention is not limited to this, and is applicable to all machines that operate autonomously. It can be applied to drones other than agricultural ones that fly autonomously. It can also be applied to a machine that operates autonomously and runs on the ground.
  • the driving route generation system (Technically remarkable effect of the present invention) In the driving route generation system according to the present invention, the driving route that efficiently moves even during autonomous driving and can maintain high safety is generated.

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Abstract

【課題】自律運転時であっても効率よく移動し、高い安全性を維持できる運転経路を生成する。 【解決策】　対象エリア80内における移動装置100の運転経路を生成する運転経路生成システムであって、前記対象エリアの端辺上における測定点座標を取得する対象エリア情報取得部10と、前記測定点座標の適否を判定し、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判定した場合に、前記移動装置が移動可能な移動可能エリアの生成を行わず、又は前記移動可能エリアの生成に当該不適切と判定される測定点座標を利用せず、前記判定により前記複数の測定点座標が適切と判定した場合に、前記複数の測定点座標に基づいて、前記移動可能エリアを生成する移動可能エリア生成部20と、を備える。　

Description

運転経路生成システム、運転経路生成方法、運転経路生成プログラム、座標測量システム、およびドローン
　本願発明は、運転経路生成システム、運転経路生成方法、運転経路生成プログラム、座標測量システム、およびドローンに関する。
　一般にドローンと呼ばれる小型ヘリコプター（マルチコプター）の応用が進んでいる。その重要な応用分野の一つとして農地（圃場）への農薬や液肥などの薬剤散布が挙げられる（たとえば、特許文献１）。比較的狭い農地においては、有人の飛行機やヘリコプターではなくドローンの使用が適しているケースが多い。
　準天頂衛星システムやRTK-GPS（Real Time Kinematic - Global Positioning System）などの技術によりドローンが飛行中に自機の絶対位置をセンチメートル単位で正確に知ることができるようになったことで、日本において典型的な狭く複雑な地形の農地でも、人手による操縦を最小限として自律的に飛行し、効率的かつ正確に薬剤散布を行なえるようになっている。
　その一方で、農業用の薬剤散布向け自律飛行型ドローンについては安全性に対する考慮が十分とは言いがたいケースがあった。薬剤を搭載したドローンの重量は数10キログラムになるため、人の上に落下する等の事故が起きた場合に重大な結果を招きかねない。また、通常、ドローンの操作者は専門家ではないためフールプルーフの仕組みが必要であるが、これに対する考慮も不十分であった。今までに、人間による操縦を前提としたドローンの安全性技術は存在していたが（たとえば、特許文献２）、特に農業用の薬剤散布向けの自律飛行型ドローンに特有の安全性課題に対応するための技術は存在していなかった。
　また、ドローンが自律飛行を行う運転経路を自動で生成する方法が必要とされている。特許文献３には、圃場において、往復走行させる往復走行経路と、外周形状に沿って周回させる周回走行経路とを生成する走行経路生成システムが開示されている。このシステムは、苗植付装置等の地上走行型の機械が想定されている。
　特許文献４には、圃場の外形線が内側に局部的に入り込んだ凹部を有する場合の経路生成を行う走行経路生成装置が開示されている。特許文献５には、走行領域内に存在する障害物を迂回する走行経路を生成する自律走行経路生成システムが開示されている。
特許公開公報　特開２００１－１２０１５１ 特許公開公報　特開２０１７－１６３２６５ 特許公開公報　特開２０１８－１１７５６６ 特許公開公報　特開２０１８－１１６６１４ 特許公開公報　特開２０１７－２０４０６１
　自律運転時であっても効率よく移動し、高い安全性を維持できる運転経路を生成する運転経路生成システムを提供する。
　上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係る運転経路生成システムは、対象エリア内における移動装置の運転経路を生成する運転経路生成システムであって、前記対象エリアの端辺上における複数の測定点座標を取得する対象エリア情報取得部と、前記複数の測定点座標の適否を判定し、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判定した場合に、前記移動装置が移動可能な移動可能エリアの生成を行わず、又は前記移動可能エリアの生成に当該不適切と判定される測定点座標を利用せず、前記判定により前記複数の測定点座標が適切と判定した場合に、前記複数の測定点座標に基づいて、前記移動可能エリアを生成する移動可能エリア生成部と、を備える。
　前記移動可能エリア生成部は、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判断した場合に、ユーザインターフェース装置を介して使用者に通知するものとしてもよい。
　前記移動可能エリア生成部は、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判定した場合に、当該不適切と判定した測定点座標の情報を、前記ユーザインターフェース装置を介して利用者に通知するものとしてもよい。
　前記対象エリア情報取得部の取得する測定点座標は３次元座標であり、前記移動可能エリア生成部は、前記複数の測定点座標における２点の測定点を通る直線の水平面に対する傾きが所定以上となる測定点座標がある場合に、当該測定点座標が不適切と判定する高所異常確認部を備えるものとしてもよい。
　前記移動可能エリア生成部は、前記複数の測定点座標が、周方向に隣接する順序通りに取得されているか否かを判定する測定順序確認部を備えるものとしてもよい。
　前記測定順序確認部は、前記複数の測定点座標を前記対象エリア情報取得部で取得される順番に基づいて連結する仮想連結線分を規定し、複数の前記仮想連結線分が水平面上において互いに交わる交点の有無を確認し、前記交点の有無に基づいて、前記複数の測定点座標が、周方向に隣接する順序で取得されているか否かを判定するものとしてもよい。
　前記移動可能エリア生成部は、水平面上又は３次元空間内における複数の測定点間の距離が所定範囲内に近接した測定点が存在する場合に、当該複数の測定点を１個に統一する測定点統一部を備えるものとしてもよい。
　前記移動可能エリア生成部は、水平面上又は３次元空間内における複数の測定点間の距離が所定範囲内に近接した測定点が存在する場合に、当該近接した複数の測定点の一方を除外して移動可能エリアを生成するものとしてもよい。
　前記移動可能エリア生成部は、水平面上又は３次元空間内における複数の測定点間の距離が所定範囲内に近接した測定点が存在する場合に、当該近接した複数の測定点座標の平均値の座標を統一測定点とし、当該統一測定点及び他の測定点に基づいて移動可能エリアを生成するものとしてもよい。
　前記移動可能エリア生成部は、前記複数の測定点を端点とする多角形の形状を前記多角形よりも頂点の数が少ない多角形に形状を近似して、当該近似した多角形を前記移動可能エリアとするものとしてもよい。
　前記移動可能エリア生成部は、任意の前記測定点の周方向に隣接する第１隣接測定点座標と逆周方向に隣接する第２隣接測定点とを連結する仮想線分と、前記測定点と、の距離が所定未満のとき、当該測定点を前記移動可能エリアの端点座標から除外する多角形近似処理部をさらに備えるものとしてもよい。
　前記多角形近似処理部は、前記第１隣接測定点および前記測定点を連結する仮想線分と、前記第２隣接測定点および前記測定点を連結する仮想線分と、の成す角が１８０°を超える測定点において、前記第１隣接測定点および前記第２隣接測定点を連結する仮想線分と、前記測定点との距離が所定未満のとき、当該測定点を近似処理対象点に決定し、当該測定点を通り前記第１隣接測定点および前記第２隣接測定点を連結する仮想線分と平行な多角形近似線を規定し、前記多角形近似線と前記複数の測定点座標を連結する連結線分との交点を、前記移動可能エリアの端点座標とするものとしてもよい。
　前記移動可能エリア生成部は、１個の前記近似処理対象点が決定されるとき、さらに前記第１隣接測定点又は前記第２隣接測定点の周方向に隣接する第３隣接測定点が近似処理対象点であるかを順次判定し、１又は連続する複数の近似処理対象点を決定し、
　前記１又は複数の近似処理対象点に隣接する、前記近似処理対象点とは異なる点同士を連結する長仮想線分から最も遠い前記近似処理対象点を通り、前記長仮想線分と平行な多角形近似線を規定し、前記多角形近似線と前記複数の測定点座標を連結する連結線分との交点を、前記移動可能エリアの端点座標とするものとしてもよい。
　上記目的を達成するため、本発明の別の観点に係るドローンは、上述のいずれかに記載の運転経路生成システムで生成された前記移動可能エリア内を飛行する。
　上記ドローンは、ネットワークを介して前記運転経路生成システムと接続され、運転経路生成システムにより前記移動可能エリア内に生成される運転経路を受信して、前記運転経路に沿って飛行可能なものとしてもよい。
　上記目的を達成するため、本発明の別の観点に係る座標測量システムは、基地局と、座標測量装置とを有する座標測量システムであって、前記座標測量装置は、前記基地局からの信号に基づいて、対象エリアの端辺上における測定点座標を取得する座標検出部と、前記測定点座標の適否を判定し、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判定した場合に、前記移動装置が移動可能な移動可能エリアの生成を行わず、又は前記移動可能エリアの生成に当該不適切と判定される測定点座標を利用せず、前記判定により前記複数の測定点座標が適切と判定した場合に、前記複数の測定点座標に基づいて、前記移動可能エリアを生成する移動可能エリア生成部と、を有する。
　上記目的を達成するため、本発明のさらに別の観点に係る運転経路生成方法は、対象エリア内における移動装置の運転経路を生成する運転経路生成方法であって、対象エリアの端辺上における測定点座標を取得するステップと、前記測定点座標の適否を判定し、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判定した場合に、前記移動装置が移動可能な移動可能エリアの生成を行わず、又は前記移動可能エリアの生成に当該不適切と判定される測定点座標を利用せず、前記判定により前記複数の測定点座標が適切と判定した場合に、前記複数の測定点座標に基づいて、前記移動可能エリアを生成するステップと、を含む。
　上記目的を達成するため、本発明のさらに別の観点に係る運転経路生成プログラムは、対象エリア内における移動装置の運転経路を生成する運転経路生成プログラムであって、対象エリアの端辺上における測定点座標を取得する命令と、前記測定点座標の適否を判定し、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判定した場合に、前記移動装置が移動可能な移動可能エリアの生成を行わず、又は前記移動可能エリアの生成に当該不適切と判定される測定点座標を利用せず、前記判定により前記複数の測定点座標が適切と判定した場合に、前記複数の測定点座標に基づいて、前記移動可能エリアを生成する命令と、をコンピューターに実行させる。
　なお、コンピュータプログラムは、インターネット等のネットワークを介したダウンロードによって提供したり、ＣＤ－ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な各種の記録媒体に記録して提供したりすることができる。
　自律運転時であっても効率よく移動し、高い安全性を維持できる運転経路を生成することができる。
本願発明に係るドローンの第１実施形態を示す平面図である。 上記ドローンの正面図である。 上記ドローンの右側面図である。 上記ドローンの背面図である。 上記ドローンの斜視図である。 上記ドローンが有する薬剤散布システムの全体概念図である。 上記ドローンの制御機能を表した模式図である。 本願発明に係る運転経路生成システムの様子を示す全体概念図であって、ネットワークを介して接続される運転経路生成装置、ドローン、基地局、操作器、および座標測量装置の様子を示す図である。 上記運転経路生成装置の機能ブロック図である。 上記運転経路生成装置が運転経路を生成する圃場の例であって、（a）測定点を、周方向に隣接する順序通りに測定し、当該順序に従って各隣接点同士を連結した仮想連結線分を示す概略図、（b）測定点を、周方向に隣接する順序とは異なる順序で測定し、測定順序に従って各隣接点同士を連結した仮想連結線分を示す概略図である。 上記運転経路生成装置が運転経路を生成する圃場の別の例を示す概略図である。 上記圃場において、180°を超える角度に対して多角形近似処理を行う様子を示す概略図である。 上記運転経路生成装置が運転経路を生成する圃場の別の例であり、特に進入禁止エリアの様子を示す概略図である。 上記運転経路生成装置が有する座標適否判定部が、取得される測定点の情報に基づいて移動可能エリアを生成する工程を示すフローチャートである。 上記座標適否判定部が有する重複測定点統一部が、重複測定点を統一する工程を示すフローチャートである。 上記座標適否判定部が有する極近測定点統一部が、近接する測定点を統一する工程を示すフローチャートである。 上記座標適否判定部が有する高度異常確認部が、異常な高度座標を有する測定点を抽出し、警報を通知する工程を示すフローチャートである。 上記座標適否判定部が有する測定順序確認部が、周方向に隣接する順に測定点座標が取得されているかを確認し、測定点座標が隣接する順に取得されていないときに警報を通知する工程を示すフローチャートである。 上記座標適否判定部が有する多角形近似処理部が、１８０°以下の角度に対して多角形近似処理を行う工程を示すフローチャートである。 上記多角形近似処理部が、１８０°を超える角度に対して多角形近似処理を行う工程を示すフローチャートである。 本発明の別の実施の形態に係る座標測量システムであって、運転経路生成装置と、ネットワークを介して接続されるドローン、基地局、操作器、および座標測量装置の様子を示す全体概念図である。
　以下、図を参照しながら、本願発明を実施するための形態について説明する。図はすべて例示である。以下の詳細な説明では、説明のために、開示された実施形態の完全な理解を促すために、ある特定の詳細について述べられている。しかしながら、実施形態は、これらの特定の詳細に限られない。また、図面を単純化するために、周知の構造および装置については概略的に示されている。
　本願明細書において、ドローンとは、動力手段（電力、原動機等）、操縦方式（無線であるか有線であるか、および、自律飛行型であるか手動操縦型であるか等）を問わず、複数の回転翼を有する飛行体全般を指すこととする。ドローンは移動装置の例であり、本願発明に係る運転経路生成装置により生成される運転経路の情報を適宜受信し、当該運転経路に沿って飛行することが可能である。
　図１乃至図５に示すように、回転翼101-1a、101-1b、101-2a、101-2b、101-3a、101-3b、101-4a、101-4b（ローターとも呼ばれる）は、ドローン100を飛行させるための手段であり、飛行の安定性、機体サイズ、および、バッテリー消費量のバランスを考慮し、8機（2段構成の回転翼が4セット）備えられている。
　モーター102-1a、102-1b、102-2a、102-2b、102-3a、102-3b、102-4ａ、102-4bは、回転翼101-1a、101-1b、101-2a、101-2b、101-3a、101-3b、101-4a、101-4bを回転させる手段（典型的には電動機だが発動機等であってもよい）であり、一つの回転翼に対して1機設けられている。モーター（102）は、推進器の例である。１セット内の上下の回転翼（たとえば、101-1aと101-1b）、および、それらに対応するモーター（たとえば、102-1aと102-1b）は、ドローンの飛行の安定性等のために軸が同一直線上にあり、かつ、互いに反対方向に回転する。なお、一部の回転翼101-3b、および、モーター102-3bが図示されていないが、その位置は自明であり、もし左側面図があったならば示される位置にある。図２、および、図３に示されるように、ローターが異物と干渉しないよう設けられたプロペラガードを支えるための放射状の部材は水平ではなくやぐら状の構造である。衝突時に当該部材が回転翼の外側に座屈することを促し、ローターと干渉することを防ぐためである。
　薬剤ノズル103-1、103-2、103-3、103-4は、薬剤を下方に向けて散布するための手段であり4機備えられている。なお、本願明細書において、薬剤とは、農薬、除草剤、液肥、殺虫剤、種、および、水などの圃場に散布される液体または粉体を一般的に指すこととする。
　薬剤タンク104は散布される薬剤を保管するためのタンクであり、重量バランスの観点からドローン100の重心に近い位置でかつ重心より低い位置に設けられている。薬剤ホース105-1、105-2、105-3、105-4は、薬剤タンク104と各薬剤ノズル103-1、103-2、103-3、103-4とを接続する手段であり、硬質の素材から成り、当該薬剤ノズルを支持する役割を兼ねていてもよい。ポンプ106は、薬剤をノズルから吐出するための手段である。
　図6に本願発明に係るドローン100の薬剤散布用途の実施例を使用したシステムの全体概念図を示す。本図は模式図であって、縮尺は正確ではない。操作器401は、使用者402の操作によりドローン100に指令を送信し、また、ドローン100から受信した情報（たとえば、位置、薬剤量、電池残量、カメラ映像等）を表示するための手段であり、コンピューター・プログラムを稼働する一般的なタブレット端末等の携帯情報機器によって実現されてよい。本願発明に係るドローン100は自律飛行を行なうよう制御されるが、離陸や帰還などの基本操作時、および、緊急時にはマニュアル操作が行なえるようになっていてもよい。携帯情報機器に加えて、緊急停止専用の機能を有する非常用操作機（図示していない）を使用してもよい（非常用操作機は緊急時に迅速に対応が取れるよう大型の緊急停止ボタン等を備えた専用機器であってもよい）。操作器401とドローン100はWi-Fi等による無線通信を行う。
　圃場403は、ドローン100による薬剤散布の対象となる田圃や畑等である。実際には、圃場403の地形は複雑であり、事前に地形図が入手できない場合、あるいは、地形図と現場の状況が食い違っている場合がある。通常、圃場403は家屋、病院、学校、他作物圃場、道路、鉄道等と隣接している。また、圃場403内に、建築物や電線等の障害物が存在する場合もある。
　基地局404は、Wi-Fi通信の親機機能等を提供する装置であり、RTK-GPS基地局としても機能し、ドローン100の正確な位置を提供できるようになっていてもよい（Wi-Fi通信の親機機能とRTK-GPS基地局が独立した装置であってもよい）。営農クラウド405は、典型的にはクラウドサービス上で運営されているコンピュータ群と関連ソフトウェアであり、操作器401と携帯電話回線等で無線接続されていてもよい。営農クラウド405は、ドローン100が撮影した圃場403の画像を分析し、作物の生育状況を把握して、飛行ルートを決定するための処理を行ってよい。また、保存していた圃場403の地形情報等をドローン100に提供してよい。加えて、ドローン100の飛行および撮影映像の履歴を蓄積し、様々な分析処理を行ってもよい。
　通常、ドローン100は圃場403の外部にある発着地点406から離陸し、圃場403に薬剤を散布した後に、あるいは、薬剤補充や充電等が必要になった時に発着地点406に帰還する。発着地点406から目的の圃場403に至るまでの飛行経路（進入経路）は、営農クラウド405等で事前に保存されていてもよいし、使用者402が離陸開始前に入力してもよい。
　図7に本願発明に係る薬剤散布用ドローンの実施例の制御機能を表したブロック図を示す。フライトコントローラー501は、ドローン全体の制御を司る構成要素であり、具体的にはCPU、メモリー、関連ソフトウェア等を含む組み込み型コンピュータであってよい。フライトコントローラー501は、操作器401から受信した入力情報、および、後述の各種センサーから得た入力情報に基づき、ESC（Electronic Speed Control）等の制御手段を介して、モーター102-1a、102-1b、102-2a、102-2b、102-3a、102-3b、104-a、104-bの回転数を制御することで、ドローン100の飛行を制御する。モーター102-1a、102-1b、102-2a、102-2b、102-3a、102-3b、104-a、104-bの実際の回転数はフライトコントローラー501にフィードバックされ、正常な回転が行なわれているかを監視できる構成になっている。あるいは、回転翼101に光学センサー等を設けて回転翼101の回転がフライトコントローラー501にフィードバックされる構成でもよい。
　フライトコントローラー501が使用するソフトウェアは、機能拡張・変更、問題修正等のために記憶媒体等を通じて、または、Wi-Fi通信やUSB等の通信手段を通じて書き換え可能になっている。この場合において、不正なソフトウェアによる書き換えが行なわれないように、暗号化、チェックサム、電子署名、ウィルスチェックソフト等による保護が行われている。また、フライトコントローラー501が制御に使用する計算処理の一部が、操作器401上、または、営農クラウド405上や他の場所に存在する別のコンピュータによって実行されてもよい。フライトコントローラー501は重要性が高いため、その構成要素の一部または全部が二重化されていてもよい。
　バッテリー502は、フライトコントローラー501、および、ドローンのその他の構成要素に電力を供給する手段であり、充電式であってもよい。バッテリー502はヒューズ、または、サーキットブレーカー等を含む電源ユニットを介してフライトコントローラー501に接続されている。バッテリー502は電力供給機能に加えて、その内部状態（蓄電量、積算使用時間等）をフライトコントローラー501に伝達する機能を有するスマートバッテリーであってもよい。
　フライトコントローラー501は、Wi-Fi子機機能503を介して、さらに、基地局404を介して操作器401とやり取りを行ない、必要な指令を操作器401から受信すると共に、必要な情報を操作器401に送信できる。この場合に、通信には暗号化を施し、傍受、成り済まし、機器の乗っ取り等の不正行為を防止できるようにしておいてもよい。基地局404は、Wi-Fiによる通信機能に加えて、RTK-GPS基地局の機能も備えている。RTK基地局の信号とGPS測位衛星からの信号を組み合わせることで、GPSモジュール504により、ドローン100の絶対位置を数センチメートル程度の精度で測定可能となる。GPSモジュール504は重要性が高いため、二重化・多重化されていてもよく、また、特定のGPS衛星の障害に対応するため、冗長化されたそれぞれのGPSモジュール504は別の衛星を使用するよう制御されていてもよい。
　６軸ジャイロセンサー505はドローン機体の互いに直交する３方向の加速度を測定する手段（さらに、加速度の積分により速度を計算する手段）である。６軸ジャイロセンサー505は、上述の３方向におけるドローン機体の姿勢角の変化、すなわち角速度を測定する手段である。地磁気センサー506は、地磁気の測定によりドローン機体の方向を測定する手段である。気圧センサー507は、気圧を測定する手段であり、間接的にドローンの高度も測定することもできる。レーザーセンサー508は、レーザー光の反射を利用してドローン機体と地表との距離を測定する手段であり、IR（赤外線）レーザーであってもよい。ソナー509は、超音波等の音波の反射を利用してドローン機体と地表との距離を測定する手段である。これらのセンサー類は、ドローンのコスト目標や性能要件に応じて取捨選択してよい。また、機体の傾きを測定するためのジャイロセンサー（角速度センサー）、風力を測定するための風力センサーなどが追加されていてもよい。また、これらのセンサー類は、二重化または多重化されていてもよい。同一目的複数のセンサーが存在する場合には、フライトコントローラー501はそのうちの一つのみを使用し、それが障害を起こした際には、代替のセンサーに切り替えて使用するようにしてもよい。あるいは、複数のセンサーを同時に使用し、それぞれの測定結果が一致しない場合には障害が発生したと見なすようにしてもよい。
　流量センサー510は薬剤の流量を測定するための手段であり、薬剤タンク104から薬剤ノズル103に至る経路の複数の場所に設けられている。液切れセンサー511は薬剤の量が所定の量以下になったことを検知するセンサーである。マルチスペクトルカメラ512は圃場403を撮影し、画像分析のためのデータを取得する手段である。障害物検知カメラ513はドローン障害物を検知するためのカメラであり、画像特性とレンズの向きがマルチスペクトルカメラ512とは異なるため、マルチスペクトルカメラ512とは別の機器である。スイッチ514はドローン100の使用者402が様々な設定を行なうための手段である。障害物接触センサー515はドローン100、特に、そのローターやプロペラガード部分が電線、建築物、人体、立木、鳥、または、他のドローン等の障害物に接触したことを検知するためのセンサーである。カバーセンサー516は、ドローン100の操作パネルや内部保守用のカバーが開放状態であることを検知するセンサーである。薬剤注入口センサー517は薬剤タンク104の注入口が開放状態であることを検知するセンサーである。これらのセンサー類はドローンのコスト目標や性能要件に応じて取捨選択してよく、二重化・多重化してもよい。また、ドローン100外部の基地局404、操作器401、または、その他の場所にセンサーを設けて、読み取った情報をドローンに送信してもよい。たとえば、基地局404に風力センサーを設け、風力・風向に関する情報をWi-Fi通信経由でドローン100に送信するようにしてもよい。
　フライトコントローラー501はポンプ106に対して制御信号を送信し、薬剤吐出量の調整や薬剤吐出の停止を行なう。ポンプ106の現時点の状況（たとえば、回転数等）は、フライトコントローラー501にフィードバックされる構成となっている。
　LED107は、ドローンの操作者に対して、ドローンの状態を知らせるための表示手段である。表示手段は、LEDに替えて、または、それに加えて液晶ディスプレイ等の表示手段を使用してもよい。ブザー518は、音声信号によりドローンの状態（特にエラー状態）を知らせるための出力手段である。Wi-Fi子機機能503は操作器401とは別に、たとえば、ソフトウェアの転送などのために外部のコンピューター等と通信するためのオプショナルな構成要素である。Wi-Fi子機機能に替えて、または、それに加えて、赤外線通信、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）、NFC等の他の無線通信手段、または、USB接続などの有線通信手段を使用してもよい。スピーカー520は、録音した人声や合成音声等により、ドローンの状態（特にエラー状態）を知らせる出力手段である。天候状態によっては飛行中のドローン100の視覚的表示が見にくいことがあるため、そのような場合には音声による状況伝達が有効である。警告灯521はドローンの状態（特にエラー状態）を知らせるストロボライト等の表示手段である。これらの入出力手段は、ドローンのコスト目標や性能要件に応じて取捨選択してよく、二重化・多重化してもよい。
　ドローン100は、様々な形状の圃場に対し、効率よく移動するための運転経路が必要である。すなわち、ドローン100は、ある圃場内に薬剤を散布する場合や、ある圃場内を監視する場合において、当該圃場の上空をくまなく飛行する必要がある。その際、なるべく同じ経路を飛行しないことで、バッテリーの消費や飛行時間を短くすることができる。また、薬剤散布においては、同じ経路に薬剤を散布すると当該経路下の薬剤濃度が高くなってしまう恐れがある。そこで、運転経路生成装置は、ドローン100を始めとする移動装置が圃場の座標情報に基づいて効率よく移動するための運転経路の生成を行う。
　図８に示すように、運転経路生成装置1、座標測量装置2、基地局404、操作器401およびドローン100は、運転経路生成システム1000を構成する。運転経路生成装置1、ドローン100、基地局404および座標測量装置2は、ネットワークNWを介して接続されている。運転経路生成装置1は、その機能が営農クラウド405上にあってもよいし、別途の装置であってもよい。圃場は、対象エリアの例である。ドローン100は、移動装置の例である。また、各構成がネットワークNWを介して接続されている構成に代えて、ドローン100が運転経路生成装置1を有する構成であってもよい。さらに、座標測量装置2が運転経路生成装置1を有する構成であってもよい。特に、座標測量装置2は、後述する座標適否判定部25（図9参照）を備えていてもよい。少なくとも、座標測量装置2および基地局404は、座標測量システム2000を構成する。
　座標測量装置2は、RTK-GPSの移動局の機能を有する装置であり、圃場の座標情報を測量することができる。座標測量装置2は、使用者により保持して歩行することが可能な小型の装置であり、例えば棒状の装置である。座標測量装置2は、下端を地面についた状態で、使用者が直立して上端部を保持できる程度の長さの、杖のような装置であってもよい。ある圃場の座標情報を読み取るために使用可能な座標測量装置2の個数は、１個であっても複数であってもよい。複数の座標測量装置2により１か所の圃場に関する座標情報を測量可能な構成によれば、複数の使用者がそれぞれ座標測量装置2を保持して圃場を歩行することができるため、測量作業を短時間で完了することができる。
　なお、当該測定点の地面の高さは、RTK-GPSに代えて、座標測量装置2がさらに備える、ソナー又はIRレーザーを下向きに発射することで地面の高さを測定する対地高計により計測してもよい。RTK-GPSでの測定においては、上空の複数の衛星と座標測量装置2との位置関係に基づいて地面の高さを測定する。複数の衛星の位置は常に移動しているため、座標測量装置2との位置関係によっては地面の高さを正確に測定できない。例えば、複数の衛星が座標測量装置2の真上に位置していた場合は、地面の高さを正確に測定するのは困難である。そこで、地面の高さに関しては、高さをより正確に測定可能な、別の高度測定装置を備えているとよい。
　また、座標測量装置2は、圃場における障害物の情報を測量することができる。障害物は、ドローン100が衝突する危険のある壁や法面、電柱、電線などや、薬剤散布又は監視を要さない各種物体を含む。
　座標測量装置2は、入力部201、座標検出部202および送信部203を備える。
　入力部201は、座標測量装置2の上端部に設けられる構成であり、例えば使用者の押下を受け付けるボタンである。使用者は、座標測量装置2の下端の座標を測量する際に、入力部201のボタンを押下する。
　また、入力部201は、入力される情報が圃場の外周に関する座標であるか、障害物の外周の座標であるかを区別して入力可能に構成されている。さらに、入力部201は、障害物の外周の座標を、障害物の種類と関連付けて入力可能である。
　座標検出部202は、基地局404と適宜通信を行って座標測量装置2の下端の３次元座標を検出可能な機能部である。3次元座標は、水平面上において互いに直交するX軸およびY軸上の座標と、水平面に直交するZ軸上の座標である。
　送信部203は、入力部201への入力に基づいて、当該入力時の座標測量装置2下端の3次元座標を、ネットワークNWを介して操作器401又は運転経路生成装置1に送信する機能部である。送信部203は、当該３次元座標を、ポインティングされた順番とともに送信する。
　圃場の座標情報を読み取る工程において、使用者は、座標測量装置2を持って圃場を移動する。まず、当該圃場の３次元座標を取得する。使用者は、圃場の端点又は端辺上において入力部201によるポインティングを行う。次いで、使用者は、障害物の端点又は端辺上において入力部201によるポインティングを行う。
　ポインティングされて送信される圃場の端点又は端辺上の３次元座標は、圃場外周の3次元座標および障害物の３次元座標を区別して、運転経路生成装置1により受信される。また、ポインティングされる３次元座標は、操作器401の受信部4011により受信され、表示部4012により表示されてもよい。また、操作器401は、受信される３次元座標が圃場外周又は障害物の３次元座標として適しているかを判定し、再測量が必要と判定される場合は、表示部4012を通じて使用者に再測量を促してもよい。表示部4012は、ユーザインターフェース装置の例である。
　図９に示すように、運転経路生成装置1は、対象エリア情報取得部10、移動可能エリア生成部20、経路生成部40、および経路選択部50を備える。
　対象エリア情報取得部10は、座標測量装置2から送信される３次元座標の情報を取得する機能部である。対象エリア情報取得部10は、座標測量装置2により取得される座標情報を、取得される順序とともに取得する。
　図9に示すように、移動可能エリア生成部20は、対象エリア情報取得部10により取得される３次元座標に基づいて、圃場80内においてドローン100が移動する移動可能エリア80iを生成する。移動可能エリア生成部20は、座標適否判定部25、進入禁止エリア決定部21、および移動可能エリア決定部22を有する。
　座標適否判定部25は、対象エリア情報取得部10により取得される複数の測定点座標の適否を判定し、判定の結果に基づいて、ドローン100が安全に飛行可能な移動可能エリア80iの端点座標を抽出する機能部である。座標適否判定部25は、判定により、取得される測定点座標のいずれかが不適切と判定される場合、移動可能エリア決定部22による移動可能エリアの生成を制限してもよい。また、座標適否判定部25は、取得される測定点座標のいずれかが不適切と判定される場合、移動可能エリア決定部22における移動可能エリアの生成に、当該測定点座標を利用させない。また、座標適否判定部25は、当該不適切と判定した測定点座標の情報を、ユーザインターフェース装置を介して使用者に通知してもよい。
　ここで、座標適否判定部25が、不適切と判定される測定点座標を移動可能エリアの生成から除外する構成について、以下に説明する。
　座標適否判定部25は、重複測定点統一部251、極近測定点統一部252、高度異常確認部253、測定順序確認部254および多角形近似処理部255を備える。重複測定点統一部251および極近測定点統一部252は、測定点統一部の例である。
　重複測定点統一部251は、水平面上又は３次元空間内において重複する測定点座標が存在するか否かを判定し、存在している場合は重複する測定点を１個に統一する機能部である。重複測定点統一部251は、例えば重複する測定点の一方を除外する。また、重複測定点統一部251は、当該複数の測定点座標の平均値を計算し、当該平均値の座標を測定点としてもよい。この構成によれば、移動可能エリア80iの形状をシンプルにし、ドローン100が安全に飛行できる範囲を的確に決定することができる。
　極近測定点統一部252は、水平面上又は３次元空間内における複数の測定点間の距離が、互いに所定範囲内に近接して取得されているかを判定し、前記所定範囲内に近接しているとき、当該複数の測定点を１個に統一する機能部である。所定範囲とは、例えばドローン100の散布幅に比べて十分小さい距離である。極近測定点統一部252は、例えば重複する測定点の一方を除外してもよいし、当該複数の測定点座標の平均値を計算し、当該平均値の座標を統一測定点としてもよい。後述する移動可能エリア決定部22は、当該統一測定点及び他の測定点に基づいて、移動可能エリアを生成する。
　高度異常確認部253は、複数の測定点座標のうち、高度の測定結果が異常な測定点の有無を判定する機能部である。高度座標は、座標測量装置2が有するRTK-GPSの移動局の機能に基づいて算出されるが、RTK-GPSに使用する衛星と座標測量装置2との位置関係により、正確な高度座標を測定することが困難な場合がある。そこで、高度異常確認部253は、他の測定点に比べて高度の値が著しく異なる場合は、当該測定点を用いた処理を行わず、ユーザインターフェース装置を介して使用者に通知し、再測定を促す。
　高度異常確認部253は、複数の測定点間の距離および高低差をそれぞれ算出する。高低差を距離で除することにより傾斜の程度を算出し、傾斜が所定以上の測定点に関しては、再測定を促す。例えば、複数の測定点座標のうち２点の測定点を通る直線の水平面に対する傾きが所定以上となる測定点座標がある場合に、当該測定点座標が不適切と判定してもよい。また、複数の測定点間の傾斜の程度をそれぞれ計算し、いずれの測定点との関係においても傾斜が所定以上となる測定点に関して、再測定を促してもよい。さらに、あらかじめ測定されている座標データと比較し、当該座標データと所定以上異なる場合は、再測定を促すように構成されていてもよい。例えば、日本における国土地理院等の当局が公開している、国土の形状を示すデータを参照してもよい。
　高さの測定結果に関する再測定の要否判断は、使用者に行わせてもよい。さらに、当該測定点と平面方向において重複または近接する測定点が存在する場合は、当該測定点を移動可能エリア80iの端点から除外し、重複又は近接する測定点を移動可能エリア80iの端点候補として採用してもよい。
　測定順序確認部254は、対象エリア情報取得部10により取得される測定点の水平面上(X-Y平面上）の座標が、周方向に隣接する順序通りに取得されているかを確認する機能部である。
　図10(a)及び(b)は、運転経路を生成する圃場における複数測定点の水平面上(X-Y平面上)の位置を示す図である。図10(a)に示すように、測定点41p-45pの水平面上の座標が、周方向に隣接する順序通り、すなわち、41p-45pがこの順に取得されている場合、取得される順序通りに各測定点41p-45pを連結する仮想連結線分41q-45qを規定すると、各仮想連結線分41q-45qが交差しない多角形が規定される。一方、図10(b）に示すように、対象エリア情報取得部10が測定点41p,42p,44p,45p,43pの順で測定点座標を取得している場合、取得される順序通りに各測定点41p-45pを連結する仮想連結線分51q-55qを規定すると、仮想連結線分52qと54q、52qと55qがそれぞれ交差し、水平面上に交点を持つ。このように、測定順序確認部254は、仮想連結線分51q-55qが水平面上において互いに交わる交点の有無を確認し、交点がない場合には、測定点座標が周方向に隣接する順序通りに取得されている、と判定する。交点がある場合には、測定点座標が周方向に隣接する順序通りに取得されていないと判定し、当該測定点を用いた処理を行わず、ユーザインターフェース装置を介して使用者に通知する。具体的には、測定順序確認部254は、使用者に再計測を促す。
　多角形近似処理部255は、複数の測定点座標を端点とする多角形の領域において、多角形の形状を、ドローン100が効果的に飛行できる形状に簡素化する機能部である。すなわち、多角形近似処理部255は、測定点を端点とする多角形よりも頂点の数が少ない多角形に形状を近似して、当該近似した多角形を移動可能エリアとする。
　多角形近似処理部255は、ある測定点と隣接する測定点とを連結して規定される三角形の形状を確認し、ドローン100の有効幅に対して所定の形状であるとき、当該三角形を移動可能エリアから除外する。より具体的には、多角形近似処理部255は、任意の測定点座標の周方向に隣接する第１隣接測定点と逆周方向に隣接する第２隣接測定点とを連結する仮想線分と、当該測定点座標との距離が所定未満のとき、当該測定点を移動可能エリアの端点座標から除外する。ドローン100の有効幅とは、例えば薬剤散布用ドローン100が１方向の移動で薬剤散布可能な幅である。また、ドローン100の有効幅は、監視用に飛行するドローン100が1方向の移動で監視可能な幅である。
　多角形近似処理部255は、第１隣接測定点および第２隣接測定点を連結する仮想線分と、当該測定点座標との距離がドローン100の有効幅未満であるとき、当該測定点を移動可能エリアの端点座標から除外する。有効幅より細い領域には、ドローン100が飛行領域を重複させずに飛行することが困難であるためである。
　多角形近似処理部255は、圃場70を区画する多角形の内角が180°を超える測定点と、180°未満の角度を有する測定点とで、異なる近似処理を行う。
　図11に示すような圃場70において、測定点60ｐは180°未満の角度を有する点である。また、測定点60pに周方向に隣接する第1隣接点61pおよび逆周方向に隣接する第2隣接点62pを連結する仮想線分60sと、測定点60pとの距離は、ドローン100の有効幅未満である。このとき、多角形近似処理部255は、測定点60pを移動可能エリア70iの端点から除外する。すなわち、多角形近似処理部255は、測定点60p,61p,62pにより規定される三角形を移動可能エリア70iから除外する。圃場70内に生成される移動可能エリア70iは、測定点60p,61p,62pにより規定される三角形が圃場70から除外された領域である。
　多角形近似処理部255は、180°を超える角度を有する測定点に関しては、近似処理対象点を特定した上で、当該近似処理対象点に周方向に隣接する測定点に関して近似処理が必要か否かを順次判定し、周方向に連続して配置される１又は複数の測定点により構成される「近似処理範囲」を特定する。多角形近似処理部255は、近似処理範囲に対して一括して近似処理を行い、移動可能エリア70iの形状を簡素化する。
　図12に示す圃場70において、圃場70を区画する多角形の内角が180°を超える測定点70pがある。多角形近似処理部255は、測定点70pと、周方向に隣接する第1隣接点71pおよび逆周方向に隣接する第2隣接点72pを連結する仮想線分70sと、の距離がドローン100の有効幅未満であるとき、当該測定点70pを近似処理対象点に決定する。多角形近似処理部255は、第2隣接点72p、および第2隣接点72pの逆周方向に隣接する第3隣接測定点73p、測定点74pについて近似処理対象点の条件を満たしているか否かを順次判定し、近似処理範囲を確定する。同図において、近似処理範囲の始点および終点は、第1隣接点71pおよび測定点74pである。
　多角形近似処理部255は、第1隣接点71pおよび測定点74pを連結する長仮想線分71sを規定し、近似処理対象点70p-74pのうち長仮想線分71sから最も遠い点を算出する。同図の例においては、この点は第2隣接点72pである。多角形近似処理部255は、第2隣接点72pを通り長仮想線分71sに平行な多角形近似線72sを、移動可能エリア70iの新たな端辺とする。言い換えれば、長仮想線分71sと、各測定点を周方向に連結する連結線分と、の交点721p,722pを、それぞれ新たな移動可能エリア80iの端点とする。また、さらに言い換えれば、近似処理対象点70p-74pを移動可能エリア70iの端点から除外する。
　なお、図21に示すように、本発明の別の実施の形態に係る座標測量システム2001において、座標適否判定部25は、座標測量装置2が備える構成であってもよい。この場合、送信部203は、座標適否判定部25により適切であると判定される座標情報のみを運転経路生成装置1に送信する。この構成によれば、運転経路生成装置1との通信を行うことなく座標の適否を判定することができるため、座標の適否判定を迅速に行うことができる。
　図9に示す進入禁止エリア決定部21は、対象エリア情報取得部10により取得される障害物81a,82a,83a,84a,85a（図13参照）の３次元座標および当該障害物の種類に基づいて、ドローン100の進入禁止エリア81b,82b,83b,84b,85bを決定する機能部である。進入禁止エリア81b-85bは、障害物81a-85aおよび障害物周辺のエリアを含む領域である。進入禁止エリア81b-85bは、水平方向および高さ方向に規定される、３次元方向に広がりを有する領域であり、例えば障害物81a-85aを中心にして描かれる直方体状の領域である。なお、進入禁止エリアは、障害物を中心に描かれる球状の領域であってもよい。ドローン100は空中を飛行するため、障害物の高さ方向の大きさによっては障害物の上空を飛行することが可能である。障害物の高さ方向の大きさにより、障害物の上空を進入禁止エリアとはみなさない構成によれば、障害物を過剰に迂回することなく圃場内を効率的に飛行することができる。
　障害物外縁から進入禁止エリア81b-85bの外縁に至る距離は、障害物81a-85aの種類により決定される。ドローン100が衝突した場合の危険度が大きい障害物ほど、障害物外縁から進入禁止エリア81b-85bの外縁に至る距離は大きい。例えば、家屋の場合、家屋の外縁から５０ｃｍの範囲を進入禁止エリアとする一方、電線の外縁から８０ｃｍの範囲を進入禁止エリアとする。電線の場合は衝突時にドローン100の故障に加えて送電不良や電線の破壊等の事象が起こり得るため、衝突時の危険度がより高いと考えられるためである。進入禁止エリア決定部21は、障害物の種類と進入禁止エリアの大きさとが関連付けられる障害物テーブルをあらかじめ記憶していて、取得される障害物の種類に応じて進入禁止エリアの大きさを決定する。
　移動可能エリア決定部22は、圃場の座標情報からドローン100が移動可能な領域を抽出し、移動可能エリア80iを決定する機能部である。移動可能エリア80iの範囲は、座標適否判定部25により決定される端点座標に囲まれる領域から、進入禁止エリア81b-85bを除外して決定される。特に、移動可能エリア80iの高さ方向に関して、移動可能エリア決定部22は、対象エリア情報取得部10により取得される高さ方向の座標に、作物の高さや、飛行を制御する際に安全が担保できるマージンを合計して、移動可能エリア80iの高さ方向の範囲を決定する。
　移動可能エリア決定部22は、座標適否判定部25により、取得される測定点座標のいずれかが不適切と判定された場合、移動可能エリアの生成を行わないことを決定してもよい。
　図9に示す経路生成部40は、経路生成対象エリアに、経路パターンに基づいて運転経路を生成する機能部である。経路生成部40は、経路生成対象エリアに複数種類の運転経路を生成可能であってもよい。経路選択部50は、いずれの運転経路に決定するかを選択可能である。使用者は、生成される複数の運転経路を目視して、運転経路を決定してもよい。
　また、経路選択部50は、使用者により優先順位の情報が入力可能であってもよい。例えば、使用者は、作業時間、ドローン100のバッテリー消費量、および薬剤消費量のうち、いずれを最優先するかを操作器401に入力する。また、操作器401は、2番目に優先すべき指標を合わせて入力可能であってもよい。経路選択部50は、複数の運転経路のうち、入力される優先順位に最も合致する運転経路を選択する。この構成によれば、使用者の方針に合わせた、効率の良い経路生成が可能である。
●座標適否判定部25が測定点座標の適否を判定するフローチャート
　図14を用いて、座標適否判定部25の概略フローチャートを説明する。各工程の詳細については、後述する。同図に示すように、まず、座標適否判定部25は、重複測定点統一部251により重複測定点の判定および統一を行う（S100)。極近測定点統一部252により近接する測定点の判定および統一を行う（S200)。高度異常確認部253は、高度座標の測定結果が異常な測定点の有無を判定する（S300）。高度座標の測定結果が異常な測定点がある場合は、使用者に再測定を促す警報をユーザインターフェース装置を介して通知する。ステップS100,S200およびS300は、順不同であり、同時に行ってもよい。なお、まず高度異常確認処理S300を行い、高度の測定結果が異常な測定点に関して重複又は近接する測定点が存在する場合には、高度が正常に測定されている点を採用するように構成されていてもよい。この構成によれば、高度座標の測定結果が異常であっても、再測定をしなくて済む場合があり、測定作業が簡便になる。
　次いで、測定順序確認部254は、対象エリア情報取得部10により取得される測定点の座標が、周方向に隣接する順序通りに取得されているかを確認する（S400）。多角形近似処理部255は、複数の測定点座標のうち、ある測定点と隣接する測定点とを連結して規定される三角形の形状を確認し、ドローン100の移動幅に対して所定の形状であるとき、当該三角形を移動可能エリアから除外する（S500）。
●重複測定点統一部251が行うステップS100の詳細を示すフローチャート
　図15に示すように、まず、重複測定点統一部251は、水平面上又は３次元空間内における各測定点間の距離を算出する（S101）。各測定点間距離が0か否かを判定し（S102）、測定点間距離が0の点がある場合は、当該測定点を除外する（S103）。
●極近測定点統一部252が行うステップS200の詳細を示すフローチャート
　図16に示すように、まず、極近測定点統一部252は、水平面上又は３次元空間内における各測定点間の距離を算出する（S201）。なお、極近測定点統一部252が距離を算出する工程に代えて、重複測定点統一部251が行うステップS101の結果を取得してもよい。各測定点間距離が所定以下か否かを判定し（S202）、測定点間距離が所定以下の点がある場合は、当該測定点を除外する（S203）。
●高度異常確認部253が行うステップS300の詳細を示すフローチャート
　図17に示すように、まず、高度異常確認部253は、各測定点間の３次元方向における各距離を算出する（S301）。なお、高度異常確認部253が距離を算出する工程に代えて、重複測定点統一部251が行うステップS100、又は極近測定点統一部252が行うステップS200の結果を取得してもよい。
　高度異常確認部253は、各測定点間距離のうち、X-Y平面、すなわち水平面上における距離と、Z軸方向、すなわち高さ方向における距離と、をそれぞれ求め、当該２点の測定点を通る直線の傾きを算出する。当該傾きが所定以上であるとき（S302）、高度異常確認部253は、使用者に再測定を促す通知を行う（S303）。当該傾きが所定未満であるとき、高度異常確認部253は、当該測定点を移動可能エリアの端点の候補として残留させる。
　なお、高度異常確認部253は、使用者に再測定を促すことに代えて、水平面上において重複又は近接する測定点の高さ方向の座標を参照し、当該高さ方向の座標が正常の範囲である場合は、この測定点を移動可能エリアの端点の候補としてもよい。
●測定順序確認部254が行うステップS400の詳細を示すフローチャート
　図18に示すように、まず、測定順序確認部254は、座標測量装置2により取得される測定点の測定順序に沿って測定点を互いに連結する連結線分を規定する（S401）。ついで、各連結線分が互いに交差している箇所があるか否かを判定する（S402）。この判定にあたっては、各座標を通る線の式に基づいて、連立方程式の解があるか否かを計算して求めてもよいし、各座標を通る線の式に値を順次代入し、2個の式において成り立つ座標の有無を探索してもよい。
　連結線分が互いに交差している箇所があるとき、測定順序確認部254は、使用者に再計測を促す通知を行う（S403）。連結線分が交差している箇所がないとき、測定順序確認部254は、当該測定点を移動可能エリアの端点の候補として残留させる。
●多角形近似処理部255が行うステップS500の詳細を示すフローチャート
　図19に示すように、多角形近似処理部255は、180°未満の測定点に関して近似処理を行うために、各測定点に関して順次、以下の処理を行う。以下の説明において、適宜、図11に示す圃場70に移動可能エリア70iを生成する場合を例に説明する。
　まず、多角形近似処理部255は、各測定点の角度を算出する（S501）。ついで、算出される角度のうち、180°以下の角の中で最大角度を有する測定点60pを選出する（S502）。
　次いで、多角形近似処理部255は、測定点60pの周方向における両隣の測定点61p,62pを直線で結ぶ仮想線分60sと、測定点60pとの距離を算出する（S503）。仮想線分60sと測定点60pとの距離が所定未満の場合（S504）、多角形近似処理部255は、測定点60pを移動可能エリア70iの端点座標から除外する（S505）。次いで、ステップS501の処理に戻り、除外後の各測定点に関して、再度除外の要否を判定する。例えば、測定点60pを除外したことにより、測定点62pにおける角度は変化するため、除外後の各測定点に関して再度除外の要否を判定するとよい。
　ステップS504において、仮想線分60sと測定点60pとの距離が所定以上であるとき、多角形近似処理部255は、各測定点を移動可能エリア70iの端点の候補として残留させる。
　図20に示すように、多角形近似処理部255は、180°を超える測定点に関して近似処理を行うために、各測定点に関して順次、以下の処理を行う。以下の説明において、その工程における処理の対象となる測定点を対象点と呼ぶ。また、適宜、図12に示す圃場70に移動可能エリア70iを生成する場合を例に説明する。
　まず、多角形近似処理部255は、ある対象点における角度を算出する（S511）。対象点における角度が180°以下であるとき（S512）、対象点を周方向に隣接する測定点に移動させ（S513）、ステップS511に戻る。全ての測定点における角度が180°以下であるとき、多角形近似処理部255は処理を終了する。なお、最初の処理における対象点は、180°以下であるとよい。180°を超える計測点を最初の処理における対象点とすると、対象点が近似処理範囲の中ほどの点である場合、以降に説明する処理において近似処理範囲の始点および終点を正確に算出するのが困難である。
　対象点における角度が180°を超えるとき（S512）、多角形近似処理部255は、対象点70pの周方向に両隣の測定点である、第1隣接点71pおよび第2隣接点72pを結ぶ仮想線分70sと、対象点70pとの距離を算出する（S514）。距離が所定以上のとき（S515）、ステップS513に進み、対象点を隣接する測定点に移動させ、対象点での角度を算出するステップS511に戻る。全ての測定点において、仮想線分との距離が所定未満であるとき、多角形近似処理部255は処理を終了する。
　ステップS515において、仮想線分70sと対象点70pとの距離が所定未満であるとき、多角形近似処理部255は、第1隣接点71pを近似処理対象点とし、かつ、近似処理範囲の始点とする。
　多角形近似処理部255は、対象点を第2隣接点72pに移動させる（S517）。すなわち、第2隣接点72pにおける角度を算出し、180°を超えるか否かを判定する（S518）。第2隣接点72pにおける角度が180°を超えるとき、対象点の周方向に隣接する測定点同士を連結する仮想線分と、対象点との距離が所定未満であるか否かを判定する（S519）。仮想線分と対象点との距離が所定未満であるとき、当該対象点を近似処理対象点であると決定し、対象点を第2隣接点72pに周方向に隣接する測定点、すなわち図12の例においては第3隣接点73pに移動させ、ステップS518に戻る。
　ステップS518-S519において、対象点の角度が180°以下であり、又は仮想線分と対象点との距離が所定以上あるとき、多角形近似処理部255は、近似処理範囲の終点を、当該対象点に決定する（S521）。図12の例においては、近似処理範囲の終点は測定点74pである。
　次いで、多角形近似処理部255は、近似処理範囲の始点および終点、すなわち第1隣接点71pおよび測定点74pを連結する長仮想線分71sを規定し、長仮想線分71sから最も遠い測定点を選出する（S522）。図12の例においては、長仮想線分71sから最も遠い測定点は、第2隣接点72pである。
　多角形近似処理部255は、第2隣接点72pを通り、長仮想線分71sに平行な多角形近似線72sを、移動可能エリア70iの新たな端辺とする（S523）。言い換えれば、長仮想線分71sと、各測定点を周方向に連結する連結線分と、の交点721p,722pを、それぞれ新たな移動可能エリア70iの端点とする。
　このように、多角形近似処理部255が測定点を順次判定し、近似処理範囲を一括して近似する構成によれば、ドローン100の安全な飛行が困難なエリアを効率よく除外することができる。
　本構成によれば、自律運転時であっても効率よく移動し、高い安全性を維持できる運転経路を生成することができる。
　なお、本説明においては、農業用薬剤散布ドローンを例に説明したが、本発明の技術的思想はこれに限られるものではなく、自律的に動作する機械全般に適用可能である。農業用以外の、自律飛行を行うドローンにも適用可能である。また、自律的に動作する、地面を自走する機械にも適用可能である。
（本願発明による技術的に顕著な効果）
　本発明に係る運転経路生成システムにおいては、自律運転時であっても効率よく移動し、高い安全性を維持できる運転経路を生成する。

 

Claims (18)

  1. 　対象エリア内における移動装置の運転経路を生成する運転経路生成システムであって、
    　前記対象エリアの端辺上における複数の測定点座標を取得する対象エリア情報取得部と、
    　前記複数の測定点座標の適否を判定し、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判定した場合に、前記移動装置が移動可能な移動可能エリアの生成を行わず、又は前記移動可能エリアの生成に当該不適切と判定される測定点座標を利用せず、前記判定により前記複数の測定点座標が適切と判定した場合に、前記複数の測定点座標に基づいて、前記移動可能エリアを生成する移動可能エリア生成部と、
    を備える、運転経路生成システム。
     
  2. 　前記移動可能エリア生成部は、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判断した場合に、ユーザインターフェース装置を介して使用者に通知する、
    請求項１記載の運転経路生成システム。
     
  3. 　前記移動可能エリア生成部は、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判定した場合に、当該不適切と判定した測定点座標の情報を、前記ユーザインターフェース装置を介して利用者に通知する、
    請求項２記載の運転経路生成システム。
     
  4. 　前記対象エリア情報取得部の取得する測定点座標は３次元座標であり、
    　前記移動可能エリア生成部は、前記複数の測定点座標における２点の測定点を通る直線の水平面に対する傾きが所定以上となる測定点座標がある場合に、当該測定点座標が不適切と判定する高所異常確認部を備える、
    請求項１乃至３のいずれかに記載の運転経路生成システム。
     
  5. 　前記移動可能エリア生成部は、前記複数の測定点座標が、周方向に隣接する順序通りに取得されているか否かを判定する測定順序確認部を備える、
    請求項１乃至４のいずれかに記載の運転経路生成システム。
     
  6. 　前記測定順序確認部は、前記複数の測定点座標を前記対象エリア情報取得部で取得される順番に基づいて連結する仮想連結線分を規定し、複数の前記仮想連結線分が水平面上において互いに交わる交点の有無を確認し、前記交点の有無に基づいて、前記複数の測定点座標が、周方向に隣接する順序で取得されているか否かを判定する、
    請求項５記載の運転経路生成システム。
     
  7. 　前記移動可能エリア生成部は、水平面上又は３次元空間内における複数の測定点間の距離が所定範囲内に近接した測定点が存在する場合に、当該複数の測定点を１個に統一する測定点統一部を備える、
    請求項１乃至６のいずれかに記載の運転経路生成システム。
     
  8. 　前記移動可能エリア生成部は、水平面上又は３次元空間内における複数の測定点間の距離が所定範囲内に近接した測定点が存在する場合に、当該近接した複数の測定点の一方を除外して移動可能エリアを生成する、
    請求項７記載の運転経路生成システム。
     
  9. 　前記移動可能エリア生成部は、水平面上又は３次元空間内における複数の測定点間の距離が所定範囲内に近接した測定点が存在する場合に、当該近接した複数の測定点座標の平均値の座標を統一測定点とし、当該統一測定点及び他の測定点に基づいて移動可能エリアを生成する、
    請求項７記載の運転経路生成システム。
     
  10. 　前記移動可能エリア生成部は、前記複数の測定点を端点とする多角形の形状を前記多角形よりも頂点の数が少ない多角形に形状を近似して、当該近似した多角形を前記移動可能エリアとする、
    請求項1乃至９のいずれかに記載の運転経路生成システム。
     
  11. 　前記移動可能エリア生成部は、任意の前記測定点の周方向に隣接する第１隣接測定点座標と逆周方向に隣接する第２隣接測定点とを連結する仮想線分と、前記測定点と、の距離が所定未満のとき、当該測定点を前記移動可能エリアの端点座標から除外する多角形近似処理部をさらに備える、
    請求項１０記載の運転経路生成システム。
     
  12. 　前記多角形近似処理部は、前記第１隣接測定点および前記測定点を連結する仮想線分と、前記第２隣接測定点および前記測定点を連結する仮想線分と、の成す角が１８０°を超える測定点において、前記第１隣接測定点および前記第２隣接測定点を連結する仮想線分と、前記測定点との距離が所定未満のとき、当該測定点を近似処理対象点に決定し、当該測定点を通り前記第１隣接測定点および前記第２隣接測定点を連結する仮想線分と平行な多角形近似線を規定し、前記多角形近似線と前記複数の測定点座標を連結する連結線分との交点を、前記移動可能エリアの端点座標とする、
    請求項１１記載の運転経路生成システム。
     
  13. 　前記移動可能エリア生成部は、１個の前記近似処理対象点が決定されるとき、さらに前記第１隣接測定点又は前記第２隣接測定点の周方向に隣接する第３隣接測定点が近似処理対象点であるかを順次判定し、１又は連続する複数の近似処理対象点を決定し、
    　前記１又は複数の近似処理対象点に隣接する、前記近似処理対象点とは異なる点同士を連結する長仮想線分から最も遠い前記近似処理対象点を通り、前記長仮想線分と平行な多角形近似線を規定し、前記多角形近似線と前記複数の測定点座標を連結する連結線分との交点を、前記移動可能エリアの端点座標とする、
    請求項１２記載の運転経路生成システム。
     
     
  14. 　請求項１乃至１１のいずれかに記載の運転経路生成システムで生成された前記移動可能エリア内を飛行する、ドローン。
     
  15. 　ネットワークを介して前記運転経路生成システムと接続され、運転経路生成システムにより前記移動可能エリア内に生成される運転経路を受信して、前記運転経路に沿って飛行可能な、請求項１２記載のドローン。
     
  16. 　基地局と、座標測量装置とを有する座標測量システムであって、
    　前記座標測量装置は、
    　　前記基地局からの信号に基づいて、対象エリアの端辺上における測定点座標を取得する座標検出部と、
    　　前記測定点座標の適否を判定し、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判定した場合に、前記移動装置が移動可能な移動可能エリアの生成を行わず、又は前記移動可能エリアの生成に当該不適切と判定される測定点座標を利用せず、前記判定により前記複数の測定点座標が適切と判定した場合に、前記複数の測定点座標に基づいて、前記移動可能エリアを生成する移動可能エリア生成部と、
    を有する、座標測量システム。
     
  17. 　対象エリア内における移動装置の運転経路を生成する運転経路生成方法であって、
    　対象エリアの端辺上における測定点座標を取得するステップと、
    　前記測定点座標の適否を判定し、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判定した場合に、前記移動装置が移動可能な移動可能エリアの生成を行わず、又は前記移動可能エリアの生成に当該不適切と判定される測定点座標を利用せず、前記判定により前記複数の測定点座標が適切と判定した場合に、前記複数の測定点座標に基づいて、前記移動可能エリアを生成するステップと、
    を含む、運転経路生成方法。
     
  18. 　対象エリア内における移動装置の運転経路を生成する運転経路生成プログラムであって、
    　対象エリアの端辺上における測定点座標を取得する命令と、
    　前記測定点座標の適否を判定し、前記判定により前記複数の測定点座標のいずれかが不適切と判定した場合に、前記移動装置が移動可能な移動可能エリアの生成を行わず、又は前記移動可能エリアの生成に当該不適切と判定される測定点座標を利用せず、前記判定により前記複数の測定点座標が適切と判定した場合に、前記複数の測定点座標に基づいて、前記移動可能エリアを生成する命令と、
    をコンピューターに実行させる、運転経路生成プログラム。

     
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