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特許7243318情報処理装置、情報処理システム、及び情報処理装置の制御方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-03-13
(45)【発行日】2023-03-22
(54)【発明の名称】情報処理装置、情報処理システム、及び情報処理装置の制御方法
(51)【国際特許分類】
   B64C 39/02 20060101AFI20230314BHJP
   B64C 13/18 20060101ALI20230314BHJP
   B64D 47/08 20060101ALI20230314BHJP
   G05D 1/10 20060101ALI20230314BHJP
   B64U 10/13 20230101ALI20230314BHJP
   B64U 101/26 20230101ALN20230314BHJP
   B64U 101/31 20230101ALN20230314BHJP
【FI】
B64C39/02
B64C13/18 Z
B64D47/08
G05D1/10
B64U10/13
B64U101:26
B64U101:31
【請求項の数】 7
(21)【出願番号】P 2019045704
(22)【出願日】2019-03-13
(65)【公開番号】P2020147141
(43)【公開日】2020-09-17
【審査請求日】2022-01-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000211307
【氏名又は名称】中国電力株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100085660
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 均
(74)【代理人】
【識別番号】100149892
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 弥生
(72)【発明者】
【氏名】駒井 浩介
【審査官】諸星 圭祐
(56)【参考文献】
【文献】特開2018-143036(JP,A)
【文献】国際公開第2018/098775(WO,A1)
【文献】特開2003-127994(JP,A)
【文献】特表2018-511136(JP,A)
【文献】特開2005-274284(JP,A)
【文献】特開2008-247293(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B64C 39/02
B64C 13/18
B64D 47/08
G05D 1/00- 1/12
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
巡視対象を含む複数種類の回避対象を無人航空機に回避させつつ、前記無人航空機に設けられた撮影装置で前記巡視対象を撮影可能な飛行経路を自動で飛行させるため情報を生成する情報処理装置であって、
巡視領域における前記回避対象の位置および形状を特定可能な空間情報を取得する空間情報取得手段と、
前記空間情報を用いて、前記回避対象の表面までの距離が特定値以下規制領域を前記回避対象毎に決定する規制領域決定手段と、
前記巡視対象の前記規制領域の外側の領域のうち当該巡視対象を撮影可能な領域を、前記無人航空機に自動で飛行させる情報を生成する情報生成手段と、を具備し、
前記回避対象は、電磁界を発生させる回避対象と、電磁界を発生させない回避対象とを含み、
前記特定値は前記回避対象の種類に応じて可変であり、
前記規制領域決定手段は、前記回避対象が電磁界を発生させる場合、当該電磁界の強さが大きいほど前記特定値が大きくなる様に、当該回避対象の前記規制領域を決定可能であることを特徴とする情報処理装置。
【請求項2】
発生させる電磁界の強さが相違する複数種類の前記回避対象に対応する複数種類の前記特定値を予め記憶する特定値記憶手段を具備し、
一の前記回避対象に対応する前記特定値は、正常に動作可能な電磁界の強さが相違する前記無人航空機の種類毎に記憶され、
前記規制領域決定手段は、前記特定値記憶手段が記憶する前記特定値から、前記無人航空機の種類と前記回避対象の種類との組合せに応じた前記特定値を決定し、当該回避対象の前記規制領域を当該特定値に基づいて決定する
請求項の情報処理装置。
【請求項3】
前記回避対象は、架線を含み、
前記飛行経路には、前記架線から見て下側の領域が含まれる
請求項1または2の情報処理装置。
【請求項4】
請求項1からの何れかの情報処理装置と、
前記回避対象が設置される前記巡視領域を表す特定画像を表示可能な表示手段と、
前記特定画像における前記規制領域に対応する領域に規制領域画像を表示させ、前記飛行経路に対応する領域に飛行経路画像を表示させる表示制御手段と
を具備する情報処理システム。
【請求項5】
前記特定画像における領域を指定するための指定操作を受付ける指定操作受付手段と、
前記指定操作により指定された領域に対応する前記巡視領域における領域を通る前記飛行経路を決定する飛行経路決定手段と
を具備する請求項4に記載の情報処理システム。
【請求項6】
請求項1からの何れかの情報処理装置と、
前記無人航空機において予め定められた異常が生じた場合、前記無人航空機を自動で着陸させる自動着陸制御手段と
を具備する情報処理システム。
【請求項7】
巡視対象を含む複数種類の回避対象を無人航空機に回避させつつ、前記無人航空機に設けられた撮影装置で前記巡視対象を撮影可能な飛行経路を前記無人航空機に自動で飛行させるため情報を生成する情報処理装置の制御方法であって、
巡視領域における前記回避対象の位置および形状を特定可能な空間情報を取得するステップと、
前記空間情報を用いて、前記回避対象の表面までの距離が特定値以下規制領域を前記回避対象毎に決定可能なステップと、
前記巡視対象の前記規制領域の外側の領域のうち当該巡視対象を撮影可能な領域を、前記無人航空機に自動で飛行させる情報を生成するステップとを具備し、
前記回避対象は、電磁界を発生させる回避対象と、電磁界を発生させない回避対象とを含み、
前記特定値は前記回避対象の種類に応じて可変であり、
前記回避対象が電磁界を発生させる場合、当該電磁界の強さが大きいほど前記特定値が大きくなる様に、当該回避対象の前記規制領域を決定可能であることを特徴とする情報処理装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力設備を巡視するために用いる情報を生成する情報処理装置、情報処理システム、及び情報処理装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、電力設備(鉄塔など)の巡視にドローン(無人航空機)が採用されている(例えば特許文献1)。具体的には、ドローンに搭載した撮影装置により電力設備を撮影し、撮影された画像(静止画像、動画像)を表示装置に表示する。作業者は、ドローンが撮影した画像により、電力設備における不具合(例えば鉄塔の発錆状況)を確認する。
【0003】
以上の従来技術では、ドローンの自動操縦技術が採用される場合があった。具体的には、ドローンと回避対象(電力設備など)との衝突が回避可能な飛行経路をドローンに記憶する。ドローンは、記憶した飛行経路を自動で飛行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2018-156491公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述の従来技術では、回避対象の種類によらず、当該回避対象からドローンまでの距離が一律となる飛行経路が採用された。しかし、回避対象とドローンとの間に確保すべき距離は、当該回避対象の種類に応じて相違するという事情がある。したがって、仮に、ドローンから回避対象までの距離が当該回避対象の種類によらず一律の構成では、回避対象によっては、当該回避対象とドローンとの間に本来確保すべき距離が確保されない不都合が生じ得る。以上の事情を考慮して、本発明は、上述の不都合を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
以上の課題を解決するために、請求項1記載の発明に係る情報処理装置は、巡視対象を含む複数種類の回避対象を無人航空機に回避させつつ、無人航空機に設けられた撮影装置で巡視対象を撮影可能な飛行経路を自動で飛行させるため情報を生成する情報処理装置であって、無人航空機と回避対象との距離が特定値以下となる領域を規制領域として決定する規制領域決定手段と、規制領域決定手段が決定した規制領域の外側を、無人航空機に自動で飛行させる情報を生成する情報生成手段と、を具備し、特定値は回避対象の種類に応じて可変であることを特徴とする。以上の構成では、回避対象からドローンまでの距離(特定値)を、回避対象の種類に応じて可変に出来るため、例えば、回避対象の種類によらずドローンまでの距離が一律となる構成と比較して、上述の不都合が抑制される。なお、無人航空機が具備する撮影装置による撮影に加え、当該無人航空機が具備する各種のセンサにより、巡視対象における放電ノイズおよび発熱等をセンシング(検知、計測、測定)する技術は、本発明に包含され得る。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、無人航空機から回避対象までの間に適切な距離が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の実施形態に係る巡視方法を説明するための図である。
図2】本発明の実施形態に係る情報処理システムのハードウェア構成を説明するための図である。
図3】本発明の実施形態に係る情報処理システムの機能ブロック図である。
図4】本発明の実施形態に係る規制領域を説明するための図である。
図5】本発明の実施形態に係る飛行経路を説明するための図である。
図6】本発明の実施形態に係る規制領域の具体例を説明するための図である。
図7】本発明の実施形態に係る飛行経路の具体例を説明するための図である。
図8】本発明の実施形態に情報処理システムのシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明を図面に示した実施形態により詳細に説明する。
【0010】
図1は、本実施形態に係る巡視対象(電力設備)の巡視方法を説明するための図である。図1の具体例には、巡視対象として、鉄塔Tおよび当該鉄塔Tにより併架される複数の電力線Eが示される。ただし、鉄塔Tおよび電力線E以外が巡視対象に含まれる構成としてもよい。
【0011】
本実施形態では、巡視対象の巡視にドローンDが用いられる。以上のドローンDには、カメラ(撮影装置)が搭載される。ドローンDは、予め定められた飛行経路を自動で飛行しつつ巡視対象を撮影する。具体的には、ドローンDが回避対象と衝突しない飛行経路が予め決定され、当該飛行経路を示す経路情報がドローンDに記憶される(後述の図3参照)。以上の構成では、ドローンDは、回避対象を回避しながら飛行する。図1の具体例では、回避対象として立木Fが示される。以上の回避対象には巡視対象(鉄塔T、電力線E)自体が含まれる。
【0012】
ドローンDは、上述の回避対象の他に、飛行禁止地域の上空を回避して飛行する。飛行禁止地域は、例えば、航空法により飛行が制限される地域である。具体的には、飛行禁止地域には、人家の密集地域および空港周辺が含まれる。図1の具体例には、飛行禁止地域として人家の密集地域Aが示される。なお、上述した地域以外が飛行禁止地域に含まれる構成としてもよい。例えば、小型無人機等飛行禁止法により飛行が制限される地域(国の重要施設等の周辺地域など)が飛行禁止地域に含まれる構成としてもよい。
【0013】
ドローンDにより撮影された巡視対象の画像は、巡視対象の不具合を発見するために用いられる。なお、図1の具体例では、ドローンDより下側の領域を撮影可能なカメラが例示されるが、例えば、ドローンDより上側の領域を撮影可能なカメラを用いてもよい。また、ドローンDより下側を撮影可能なカメラおよび上側を撮影可能なカメラをそれぞれ具備してもよいし、全方向を撮影可能なカメラを採用してもよい。さらに、ドローンDに赤外線カメラを具備してもよい。
【0014】
図2は、本実施形態に係る情報処理システムのハードウェア構成を説明するための図である。図2に示す通り、情報処理システムは、飛行経路生成装置1、地図サーバ装置2、画像解析装置3および上述のドローンDを含んで構成される。以上の各構成は、ネットワークNを介して相互に通信可能である。
【0015】
情報処理システムの構成の各々は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)およびI/F(インターフェース)を含む。各構成の各CPUがROMに記憶されたプログラムを実行することで、後述の各機能(飛行経路決定部106等)を実現する。なお、CPUに替えてMPU(Micro Processing Unit)をプロセッサとして採用してもよい。
【0016】
地図サーバ装置2は、空間情報を記憶する。空間情報は、予め定められた領域(以下「巡視領域」という)における回避対象(巡視対象を含む)の座標を特定可能な情報である。以上の空間情報としては、例えば、点群データが好適に採用される。
【0017】
点群データは、例えばモービルマッピングシステムを利用して生成される。具体的には、レーザスキャナを設けた測定車両Mに巡視領域を走行させる。レーザスキャナは、巡視領域に設けられた物体(回避対象)にレーザを発射し、その反射光を受光する。また、レーザスキャナは、レーザを発射した時刻、反射光を受光した時刻、照射角度、受光角度および現在地を記憶する。なお、レーザスキャナの現在地は、例えば、測定車両Mに設けられたGPS(Global Positioning System)およびIMU(Inertial Measurement Unit)により特定される。
【0018】
以上の点群データには、測定車両Mがレーザスキャナにより照射したレーザ光が反射したと推定される位置に点状にモデル化した物体が存在したと仮定した場合における、当該点の座標情報(X、Y、Z)が含まれる。以上の点群データでは、一の回避対象を複数個の点の集合(点群)としてディスプレイに表示可能である。後述の情報処理装置100(対象特定部102)では、回避対象毎に、当該回避対象を構成する点群が特定される。
【0019】
なお、モービルマッピングシステムにおいて、測定車両Mにレーザスキャナを搭載したが、ドローン(無人航空機)にレーザスキャナを搭載してもよい。また、点群データと同時に画像データを取得してもよい。以上の点群データおよび画像データから巡視領域の3次元画像が生成可能である。点群データおよび画像データから3次元画像を生成する技術としては、例えば、特開2016-142662号公報に記載の技術が好適に採用され得る。
【0020】
飛行経路生成装置1は、上述の経路情報を生成する。具体的には、飛行経路生成装置1は、地図サーバ装置2から空間情報を取得し、当該空間情報から巡視領域における回避対象(巡視対象を含む)の座標を特定する。本実施形態では、空間情報から特定された回避対象を回避可能な飛行経路Cが決定され、当該飛行経路Cが特定される経路情報が生成される。
【0021】
ドローンDは、飛行経路生成装置1から経路情報を無線通信により受信して記憶する。なお、ドローンDを飛行経路生成装置1に有線接続し、経路情報がドローンDに入力される構成としてもよい。ドローンDは、飛行経路Cを飛行している期間において、所定の異常(例えばモータの異常)が生じた場合、予め定められた緊急着陸場所に自動で着陸する。
【0022】
画像解析装置3は、ドローンDが録画した画像を解析するために設けられる。すなわち、画像解析装置3は、ドローンDによる巡視結果を確認するために設けられる。具体的には、巡視が終了した後に、ドローンDが録画した画像を示す画像データが画像解析装置3に入力される。
【0023】
ドローンDは、動画像および静止画像の双方を撮影する。以上の各画像は、画像解析装置3のディスプレイに表示される。確認者は、表示された画像から、各巡視対象における不具合の有無を確認する。例えば、鉄塔Tの画像から当該鉄塔Tの発錆状況が確認される。また、電力線Eのアーク痕および素線切れの有無、および、碍子の破損の有無が確認される。
【0024】
画像解析装置3には、各巡視対象における不具合を確認した日時、および、当該巡視対象における不具合の有無が記憶される。以上の情報を参照して、各巡視対象がメンテナンスされる。なお、ドローンDが撮影した画像が鮮明であるほど、以上の解析作業において不具合が高精度に発見できる。
【0025】
図3は、本実施形態の情報処理システムに係る機能ブロック図を説明するための図である。図3に示す通り、情報処理システムは、情報処理装置100(飛行経路生成装置1)、地図サーバ装置200(2)および無人航空機300(ドローンD)として機能する。
【0026】
無人航空機300は、記憶部301、信号送受信部302、センサ部303および撮影制御部304を含んで構成される。無人航空機300は、図示しない複数個のプロペラが設けられ、各プロペラを適宜に制御することで、鉛直方向への上昇および下降、平行方向への進行および後退、斜め上下方向への移動、および、ホバリングによる空中停止が可能である。
【0027】
無人航空機300のセンサ部303は、無人航空機300の現在地(座標)および進行方向を特定するためのGPS、高度計(気圧計など)および加速度センサを少なくとも含む。また、記憶部301は経路情報を記憶する。なお、空間情報(点群データ)における所定地点の座標は、当該所定地点に位置する場合に無人航空機300が特定する現在地の座標と一致するものとする。
【0028】
無人航空機300の信号送受信部302は、外部装置と無線通信する。例えば、無人航空機300の信号送受信部302は、無人航空機300の現在地を外部装置へリアルタイムで送信する。また、無人航空機300の信号送受信部302は、無人航空機300のカメラの映像を示す画像データをリアルタイムで外部装置へ送信する。無人航空機300の管理者は、以上の外部装置が受信した情報に基づいて、無人航空機300の動作を監視する。
【0029】
図3に示す通り、地図サーバ装置200は、記憶部201を含んで構成される。記憶部201は、上述の空間情報(点群データ)を記憶する。具体的には、地図サーバ装置200は、空間情報を巡視領域(住所)毎に記憶する。なお、地図サーバ装置200において、空間情報が作成された日時を含む各種の情報を、当該空間情報に対応させて記憶してもよい。
【0030】
情報処理装置100は、巡視領域取得部101、対象特定部102、第1領域決定部103、第2領域決定部104、規制領域決定部105および飛行経路決定部106を含んで構成される。巡視領域取得部101は、今回巡視する施設が設置される巡視領域の空間情報を地図サーバ装置200から取得する。
【0031】
対象特定部102は、巡視領域における回避対象を特定し、対象情報(後述の図4(a)参照)を生成する。具体的には、巡視領域取得部101が取得した空間情報は、上述した通り点群データである。対象特定部102は、巡視領域における回避対象を当該点群データから特定し、同一の回避対象を構成する点群に同一のグループIDを付与する。すなわち、同一の回避対象を構成する各点は、同一のグループに分類される。
【0032】
なお、点群データから回避対象を特定する方法としては、例えば、点群データをディスプレイに表示し、作業者が手動で回避対象を特定(各点をグループ分け)する方法が採用され得る。また、画像マッチングの技術により自動で回避対象が特定可能な構成を採用してもよい。
【0033】
図4(a)を用いて、上述の対象情報について説明する。図4(a)は、対象情報の概念図である。図4(a)に示す通り、対象情報は、グループID、当該グループIDが付与された回避対象の種類、当該グループIDが付与された回避対象を構成する各点の座標情報を含んで構成される。また、対象情報は、各回避対象が撮影の対象であるか否か(すなわち、巡視対象であるか否か)を特定可能な情報を含む。
【0034】
図3に説明を戻す。情報処理装置100の第1領域決定部103および第2領域決定部104は、無人航空機300(ドローンD)の進入が規制される規制領域Rk(後述の図4(b-1)および図6参照)を決定するために設けられる。以上の第1領域決定部103および第2領域決定部104により、本発明の規制領域決定手段が実現される。本実施形態の規制領域Rkは、回避対象までの距離が離間距離L(特定値)以下の領域である。
【0035】
図4(b-1)は、本実施形態の規制領域Rkを説明するための図である。図4(b-1)には、点群データにおける1個の点Pが示される。当該点Pは回避対象の一部である。図4(b-1)に示す通り、点Pから離間距離L以下の領域(略球状の領域)が規制領域Rkに決定される。
【0036】
図4(b-2)は、規制領域Rkの具体例を説明するための図である。図4(b-2)の具体例では、電力線Eにより設けられる規制領域Rkが示される。なお、図4(b-2)の具体例では、電力線Eは略直線であると仮定する。以上の場合、点群データのうち電力線Eを構成する各点Pは略直線に配置される。図4(b-2)に示す通り、略直線に配置された点群によっては、略筒状の規制領域Rkが規定される。
【0037】
なお、本実施形態では、点群データから規制領域Rkを決定したが、他の方法で規制領域Rkが決定される構成としてもよい。例えば、点群データから3次元画像を生成し、当該3次元画像から規制領域Rkを決定してもよい。以上の構成では、3次元画像における回避対象のオブジェクトの表面から離間距離L以下の領域が規制領域Rkとして決定される。
【0038】
本実施形態の規制領域Rkは、無人航空機300が飛行した場合、回避対象と衝突する可能性が高い領域である。また、本実施形態では、回避対象が電磁界を発生させる場合、当該電磁界の悪影響が無人航空機300に及ぶ領域が規制領域Rkとして決定される。
【0039】
具体的には、第1領域決定部103は、回避対象が電磁界を発生させない場合、当該回避対象までの距離が離間距離L以下の領域を規制領域Rkとして特定する。第1領域決定部103が規制領域Rkを特定する場合、第1距離テーブル(後述の図4(c)参照)を用いて離間距離Lが決定される。
【0040】
一方、第2領域決定部104は、回避対象が電磁界を発生させる場合に規制期間Rkを特定する。第2領域決定部104が規制領域Rkを特定する場合、第2距離テーブル(後述の図4(d)参照)を用いて離間距離Lが決定される。以上の第1距離テーブルおよび第2距離テーブルは、例えば、情報処理装置100(飛行経路生成装置1)のフラッシュメモリ等に予め記憶される。
【0041】
以下、説明のため、第1領域決定部103により特定された規制領域Rkを「第1領域Rka」と記載する場合がある(後述の図6(b-1)参照)。また、第2領域決定部104により特定された規制領域Rkを「第2領域Rkb」と記載する場合がある(後述の図6(b-2)参照)。本実施形態の情報処理装置100は、回避対象の種類に応じて、離間距離Lを可変に決定可能である。
【0042】
図4(c)は、第1距離テーブルの概念図である。第1距離テーブルは、回避対象の種類と離間距離Lとを対応させる。上述した通り、回避対象が電磁界を発生させない場合、第1距離テーブルが参照される。例えば、回避対象が鉄塔Tの場合に離間距離Lnが決定される。以上の場合、鉄塔Tから離間距離Ln以下の領域が第1領域Rka(規制領域Rkの一部分)として決定される。また、回避対象が立木Fの場合に離間距離Lnが決定され、回避対象が地表の場合に離間距離Lnが決定される。すなわち、回避対象が鉄塔T、立木Fおよび地表の何れの場合であっても、離間距離Lnが決定される。
【0043】
なお、電磁界を発生させない全ての回避対象について、共通の離間距離Lが決定される構成としてもよい。また、電磁界を発生させない回避対象について、相違する離間距離Lが決定され得る構成としてもよい。例えば、鉄塔Tの頂上付近は、地表付近と比較して、強風が吹き易いという事情がある。すなわち、無人航空機300が鉄塔Tの頂上付近を飛行している場合、地表付近を飛行している場合と比較して、風により流される距離が長くなり易い。以上の事情を考慮して、回避対象が鉄塔Tの場合、回避対象が地表の場合と比較して、長い離間距離Lが決定される構成としてもよい。
【0044】
図4(d)は、第2距離テーブルの概念図である。第2距離テーブルは、上述の第1距離テーブルと同様に、回避対象の種類と離間距離Lとを対応させる。上述した通り、回避対象が電磁界を発生させる場合、第2距離テーブルが参照される。図4(d)の具体例では、電力線EA、電力線EBおよび電力線ECが回避対象として例示される。各電力線Eは供給される電力が相違する。すなわち、各電力線Eは、発生させる電磁界の強さが相違する。
【0045】
例えば、回避対象が電力線EAの場合に離間距離Laが決定される。以上の場合、電力線EAから離間距離La以下の領域が第2領域Rkb(規制領域Rkの一部分)として決定される。また、回避対象が電力線EBの場合に離間距離Lbが決定され、電力線EBら離間距離Lb以下の領域が第2領域Rkbとして決定される。同様に、回避対象が電力線ECの場合に離間距離Lcが決定され、電力線ECら離間距離Lc以下の領域が第2領域Rkbとして決定される。以上の通り、電力線Eが発生させる電磁界の強さに応じて、離間距離Lが可変に決定される。
【0046】
電力線EAの離間距離Laは、電力線EAが発生させる電磁界による悪影響が無人航空機300に及ばない長さに設定される。具体的には、上述した通り、無人航空機300はセンサ部303を具備する。以上のセンサ部303は、強い電磁界が生じている領域では、正確な数値が検知されない不都合が生じ得る。また、無人航空機300の信号送受信部302は、強い電磁界が生じている領域では、正常に動作しない不都合が生じ得る。電力線Eからの距離が長い位置ほど、当該電力線Eによる電磁界の強さは弱くなる。離間距離Laは、電力線EAが発生させる電磁界により上述の不都合が生じ難い(実質的に生じない場合を含む)長さに設定される。
【0047】
同様に、電力線EBの離間距離Lbは、電力線EBが発生させる電磁界による悪影響が無人航空機300に及ばない長さに設定され、電力線ECの離間距離Lcは、電力線ECが発生させる電磁界による悪影響が無人航空機300に及ばない長さに設定される。
【0048】
ところで、電力線EA、電力線EB、電力線ECの順に発生させる電磁界が強い構成を想定する。以上の構成では、離間距離Laおよび離間距離Lbより離間距離Lcが長くなる。以上の構成において、仮に、回避対象が電力線EA、電力線EBおよび電力線ECの何れの場合であっても、離間距離Lcが一律に決定される構成(以下「対比例」という)を想定する。以上の対比例であっても、電力線EA、電力線EBおよび電力線ECが発生させる電磁界の悪影響が無人航空機300に及ぶという不都合は抑制される。
【0049】
ただし、無人航空機300と電力線Eとの離間距離Lが長くなる程、無人航空機300により撮影される電力線Eの画像が不鮮明になるという不都合が顕在化し易くなる。以上の事情を考慮して、本実施形態では、電力線Eが発生させる電磁界の悪影響を受けない最小の離間距離Lが当該電力線Eの種類に応じて可変に決定される構成とした。以上の構成によれば、上述の不都合が抑制される。
【0050】
なお、正常に動作可能な電磁界の強さは、無人航空機の種類に応じて変化する。したがって、無人航空機の種類に応じて電力線の離間距離Lが可変に設定される構成が好適である。例えば、第2距離テーブルを無人航空機の種類毎に設け、無人航空機の種類に応じて参照する第2距離テーブルを変更する構成が考えられる。また、回避対象との衝突を回避するために確保すべき離間距離Lは、例えば、無人航空機の大きさ等によって変化し得る。以上の事情を考慮して、回避対象が電磁界を発生させない場合に参照される第1距離テーブルを、無人航空機毎に複数種類設けてもよい。
【0051】
また、電力線Eの電磁界の強さが比較的弱い場合、当該電磁界の悪影響が及ばない離間距離Lより、当該電力線Eとの衝突を避けるために要する離間距離Lが長くなる場合がある。以上の電力線Eについては、当該電力線Eとの衝突を避けるために要する離間距離Lから規制領域Rkが決定される構成が好適である。
【0052】
図3に説明を戻す。情報処理装置100の規制領域決定部105は、上述の第1領域決定部103が決定した第1領域Rkaおよび第2領域決定部104が決定した第2領域Rkbに応じて、規制領域Rkを決定する。具体的には、規制領域決定部105は、第1領域Rkaおよび第2領域Rkbの何れか一方に含まれる領域、および、第1領域Rkaおよび第2領域Rkbの双方に含まれる領域を規制領域Rkに決定する(後述の図6(c)参照)。また、規制領域決定部105は、上述した飛行禁止地域(人家の密集地域、空港の周辺地域)の上空の領域を規制領域Rkとして決定する。
【0053】
飛行経路決定部106(本発明の「情報生成手段」の一例)は、規制領域決定部105が決定した規制領域Rkに応じて、飛行経路Cを決定する。具体的には、無人航空機300に設けられた撮影装置(カメラ)により巡視対象を撮影可能な領域のうち規制領域Rk外の領域に複数個のウェイポイントW(後述の図7参照)が設けられる。以下で図5を用いて詳細に説明するが、本実施形態の飛行経路Cは、複数個のウェイポイントWから規定される。
【0054】
図5(a-1)は、経路情報の概念図である。図5(a-1)に示す通り、経路情報は、ウェイポイントWと、当該ウェイポイントWの「順序」と「座標」とを対応させる。ウェイポイントWの「座標」は、巡視領域(空間情報)における当該ウェイポイントWの座標である。無人航空機300は、以上の各ウェイポイントWを順番に通過する経路を飛行する。経路情報におけるウェイポイントWの「順序」は、無人航空機300が当該ウェイポイントWに移動する順番である。
【0055】
図5(a-2)は、飛行経路Cを説明するための図である。以下、説明のため、無人航空機300が離陸する地点を地点P0と記載する。図5(a-2)は、上述の図5(a-1)に示す経路情報から特定される飛行経路Cを示す。以上の図5(a-2)に示す具体例では、無人航空機300は、地点P0からウェイポイントW1(順序=1)へ移動し、ウェイポイントW1からウェイポイントW2(順序=2)へ移行し、ウェイポイントW2からウェイポイントW3(順序=3)へ移行する。
【0056】
以上の説明から理解される通り、図5(a-2)の具体例における飛行経路Cは、地点P0、ウェイポイントW1、ウェイポイントW2およびウェイポイントW3を順に結ぶ経路になる。本実施形態では、各ウェイポイントWが手動で決定される。ただし、各ウェイポイントW(飛行経路C)が規制領域Rkに応じて自動で決定される構成としてもよい。以下において、ウェイポイントWの決定方法の一例を説明する。
【0057】
図5(b-1)は、飛行経路決定部106により表示される設定画面の模擬図である。以上の設定画面は、例えば、情報処理装置100に接続されたディスプレイ(表示手段)に表示される。設定者は、設定画面を用いてウェイポイントWを決定可能である。
【0058】
本実施形態の設定画面には、巡視地域の3次元地図が表示される。また、設定画面における座標は、空間情報における座標と一致する。なお、設定画面に空間情報(点群)が直接表示される構成としてもよい。また、空間情報および画像データから生成された3次元画像が設定画面に表示される構成としてもよい。
【0059】
図5(b-1)に示す通り、設定画面は、回避対象画像Ga、規制領域画像Gkおよび指示画像Gsを含む。回避対象画像Gaは、巡視領域(空間情報)における回避対象を表す。規制領域画像Gkは、巡視領域における規制領域Rkを表す。以上の規制領域画像Gkは、設定画面における規制領域Rkに対応する領域と他の領域とを区別可能な態様で表示される。具体的には、図5(b-1)に示す通り、規制領域画像Gkは、設定画面の他の領域と相違する色彩で表示される。以上の構成によれば、設定画面における規制領域Rkに対応する領域が把握し易くなる。
【0060】
操作者は、予め定められた操作部(例えばマウス)を移動操作(マウスドラッグ)することで、指示画像Gsを移動する。また、当該操作部を選択操作(マウスクリック)することで、指示画像Gsが位置する設定画面の領域(座標)が選択される。選択操作がされた場合、指示画像Gsが位置する領域にウェイポイント画像Gx(図5(b-1)の例ではGx0)が表示される。ウェイポイント画像Gxが表示された設定画面の座標が、ウェイポイントWの座標として記憶される。
【0061】
ウェイポイント画像Gxが表示されると、当該ウェイポイント画像Gxを終点とする矢印画像Gyが表示される。矢印画像Gyの始点は、当該ウェイポイント画像Gxの直前に表示されたウェイポイント画像Gxである。以上の矢印画像Gyによれば、飛行経路Cが設定画面に表示される。
【0062】
図5(b-2)は、上述の図5(b-1)の具体例において、ウェイポイントWが新たに設定された場合の具体例である。図5(b-2)の具体例では、上述の図5(b-1)に示すポイントp1が選択操作され、その後、ポイントp2が選択操作された場合を想定する。以上の場合、ポイントp1にウェイポイント画像Gx1が表示され、ポイントp2にウェイポイント画像Gx2が表示される。すなわち、ポイントp1、ポイントp2の順にウェイポイントWが設定される。以上の場合、図5(b-2)に示す通り、規制領域画像Gk(規制領域Rk)を迂回する飛行経路Cが設定される。
【0063】
図5(b-3)は、上述の図5(b-1)の具体例において、ウェイポイントWが新たに設定された場合の他の具体例である。図5(b-3)の具体例では、上述の図5(b-1)に示すポイントp1が選択操作されず、ポイントp2が選択操作され、ポイントp1およびポイントP2のうちポイントp2のみがウェイポイントWに設定された場合を想定する。以上の場合、図5(b-2)に示す通り、矢印画像Gy(飛行経路C)が規制領域画像Gk(規制領域Rk)と重なる。
【0064】
図5(b-3)に示す通り、飛行経路Cが規制領域Rk(回避対象)と重なる位置にウェイポイントWが設定された場合、その旨を警告するための警告画像Gzが表示される。操作者は所定の取消操作をすることで、設定されたウェイポイントWを取消すことが出来る。以上の本実施形態によれば、規制領域Rkを回避する飛行経路Cが設定可能である。
【0065】
以下において、図6(a)、図6(b-1)、図6(b-2)および図6(c)を用いて、規制領域Rkの具体例を説明する。
【0066】
図6(a)は、鉄塔Tおよび電力線Eの一部分を示す図である。図6(a)の具体例は、電力線Eの延線方向(以下「X軸方向」という)へ見た場合を想定する。以下において、鉛直方向上向きをZ軸方向という。なお、本実施形態では、X軸方向はZ軸方向に垂直であると仮定する。また、X軸方向およびZ軸方向の双方に垂直な方向をY軸方向という。
【0067】
図6(b-1)は、上述の図6(a)に示す具体例における、第1領域Rka(規制領域Rkの一部分)を説明するための図である。図6(b-1)は、上述の図6(a)と同様に、鉄塔Tおよび電力線EをX軸方向へ見た図である。上述した通り、第1領域Rkaは、回避対象(図6(b-1)の例では鉄塔T)から離間距離Ln以下の領域である。図6(b-1)では、第1領域Rkaを網掛けで示し、第1領域Rkaの外縁を破線で示す。
【0068】
図6(b-2)は、上述の図6(b-1)に示す具体例における、第2領域Rkb(規制領域Rkの他の一部分)を説明するための図である。図6(b-2)は、上述の図6(a)および図6(b-1)と同様に、鉄塔Tおよび電力線EをX軸方向へ見た図である。上述した通り、第2領域Rkbは、回避対象(図6(b-2)の例では電力線E)から離間距離L(a、b、c)以下の領域である。
【0069】
図6(b-2)では、第2領域Rkbを網掛けで示し、第2領域Rkbの外縁を破線で示す。上述した通り、電力線Eの離間領域Lは、電力線Eの種類(a、b、c)(電力線Eに供給される電力)に応じて可変に決定される。以上の構成は、電力線Eの種類に応じて第2領域Rkbの広さが変化するとも換言される。
【0070】
図6(c)は、上述の図6(b-1)および図6(b-2)に示す具体例における、規制領域Rk(Rka+Rkb)を説明するための図である。図6(c)は、上述の図6(a)、図6(b-1)および図6(b-2)と同様に、鉄塔Tおよび電力線EをX軸方向へ見た図である。図6(c)では、規制領域Rkを網掛けで示し、当該規制領域Rkの外縁を破線で示す。
【0071】
上述した通り、規制領域Rkは、第1領域Rkaおよび第2領域Rkbの何れか一方に含まれる領域、および、第1領域Rkaおよび第2領域Rkbの双方に含まれる領域である。図6(c)から理解される通り、回避対象(鉄塔T、電力線E)から規制領域Rkの外縁までの距離(LnまたはL(a、b、c))は、回避対象の種類に応じて変化する。
【0072】
図7(a)および図7(b)は、飛行経路Cの具体例を説明するための図である。なお、飛行経路Cは、巡視対象の種類、および、巡視対象における撮影(確認)を要する部分に応じて適宜に変更できる。図7(a)および図7(b)には、空間情報におけるX軸、Y軸およびZ軸が示される。
【0073】
図7(a)は、巡視領域をZ軸逆側方向へ見た図(上空から地表を見下ろした図)である。図7(a)の具体例では、巡視対象(鉄塔T、電力線E)により規制領域Rk1が設けられる。また、上述した通り、飛行禁止地域(人家の密集地域、空港の周辺地域)の上空の領域は、規制領域Rkとなる。図7(a)の具体例では、人家の密集地域Aの上空に規制領域Rk2が設けられる。また、図7(a)の具体例では、立木Fの規制領域Rk3が設けられる。
【0074】
図7(a)の具体例では、一部のウェイポイントW(1、2、9、10)が抜粋して示される。各ウェイポイントWは、図7(a)に示す通り、巡視対象(規制領域Rk1)の近傍に位置する。以上の場合、無人航空機300は、巡視対象に沿って飛行する。なお、詳細には図7(b)を用いて説明するが、ウェイポイントW2からウェイポイントW9へ移動する場合、無人航空機300は、規制領域Rk1より上側(Z軸側)を飛行する。
【0075】
図7(b)は、上述の図7(a)の具体例において、X軸方向へ鉄塔Tを見た場合の具体例である。図7(b)の具体例では、電力線Eとして電力線EAが採用された場合を想定する。以上の場合、電力線EAから離間距離Laまでの領域が規制領域Rkの一部分になる。また、図7(b)の具体例では、鉄塔Tの離間距離Lnは、電力線EAの離間距離Laより短いと仮定する。
【0076】
ウェイポイントW2からウェイポイントW9へ移動する場合、無人航空機300は、鉄塔Tの上空を飛行する。図7(b)の具体例では、ウェイポイントW3~8を介して、ウェイポイントW2からウェイポイントW9へ無人航空機300が移動する。具体的には、ウェイポイントW2まで移動した無人航空機300は、ウェイポイントW3へ移動(上昇)する。その後、ウェイポイントW4まで略平行に移動し、ウェイポイントW5まで上昇し、ウェイポイントW6まで略平行に移動する。その後、ウェイポイントW7へ移動(下降)し、ウェイポイントW8まで略平行に移動し、ウェイポイントW9まで下降する。
【0077】
図7(b)に示す通り、ウェイポイントW5およびウェイポイントW6は、鉄塔Tの頂点Tvから離間距離Lnだけ上方にある位置Pvより上方に位置する。以上の位置Pvは、規制領域Rkの外縁の中で最も上方に位置する。以上の場合、図7(b)に示す通り、無人航空機300は、ウェイポイントW5からウェイポイントW6へ移動するに際して、規制領域Rkに進入しない。
【0078】
ところで、回避対象の種類によらず、離間距離Lが一律である構成(以下「対比例」という)を想定する。具体的には、図7(b)に示す各回避対象(鉄塔T、電力線EA)の離間距離Lとして、電力線EAの離間距離Laが一律に決定される対比例を想定する。以上の対比例では、規制領域Rkの頂点は、図7(b)に示す位置Pwになる。以上の位置Pwは、上述の位置Pvより上方であり、且つ、ウェイポイントW5およびウェイポイントW6より上方に位置する。したがって、対比例では、本実施形態と比較して、ウェイポイントW5およびウェイポイントW6を上方に設ける必要がある。
【0079】
以上の説明から理解される通り、上述の対比例では、本実施形態と比較して、鉄塔T(頂点Tv)を遠い位置から撮影する必要がある。したがって、対比例では、頂点Tvの画像が鮮明に撮影されない不都合が生じ得る。本実施形態の構成では、電力線EAまで距離を離間距離La以上に維持しつつ、鉄塔Tまでの距離が離間距離Laより短い領域を無人航空機300に飛行させることが出来る。したがって、電力線EAが発生させる電磁界の悪影響が無人航空機300に及ぶ不都合を抑制しつつ、頂点Tvの画像が鮮明に撮影されない上述の不都合を抑制出来るという利点がある。
【0080】
図8は、本実施形態のシステムシーケンス図である。図8に示す通り、情報処理装置100(巡視領域取得部101)は、巡視領域取得処理(S1)を実行する。巡視領域取得処理では、経路情報を生成する対象となる巡視領域を特定可能な信号が情報処理装置100から地図サーバ装置200へ出力される。地図サーバ装置200は、以上の信号が入力されると、当該信号から特定される巡視領域の空間情報を情報処理装置100へ出力する(S2)。
【0081】
情報処理装置100(対象特定部102)は、地図サーバ装置200から空間情報が入力されると、対象情報生成処理(S3)を実行する。対象情報生成処理では、図4(a)で示した対象情報が生成される。
【0082】
具体的には、対象情報生成処理が開始されると、地図サーバ装置200から取得した空間情報が所定の表示装置に表示される。以上の場合、巡視対象(鉄塔T等)を含む各種の回避対象の画像(点群)が表示される。操作者は、例えば、操作部(マウス等のポインティングデバイス)を操作して、表示装置に表示された点群を回避対象毎に選択する。以上の操作により、一の回避対象を構成する点群に同一のグループIDが付与される。また、操作者は、回避対象の各々について、当該回避対象の種類および撮影の要否の入力操作をする。以上の各操作により、地図サーバ装置200から取得した空間情報の対象情報が生成される。
【0083】
対象情報生成処理を実行した後に、情報処理装置100(第1領域決定部103)は、第1領域決定処理(S4)を実行する。第1領域決定処理では、電磁界を発生させない回避対象(鉄塔T等)について、離間距離Lを決定する。具体的には、上述の第1距離テーブル(図4(c)参照)を用いて、各回避対象の離隔距離Lを決定する。また、第1領域決定処理では、回避対象までの距離が離隔距離L以下の領域を第1領域Rkaとして決定する。具体的には、回避対象までの距離が離隔距離L以下の領域の座標が第1領域Rkaの座標として記憶される。
【0084】
第1領域決定処理を実行した後に、情報処理装置100(第2領域決定部104)は、第2領域決定処理(S5)を実行する。第2領域決定処理では、電磁界を発生させる回避対象(電力線E等)について、離間距離Lを決定する。具体的には、上述の第2距離テーブル(図4(d)参照)を用いて、各回避対象の離隔距離Lを決定する。また、第2領域決定処理では、回避対象までの距離が離隔距離L以下の領域を第2領域Rkbとして決定する。具体的には、回避対象までの距離が離隔距離L以下の領域の座標が第2領域Rkbの座標として記憶される。
【0085】
第2領域決定処理を実行した後に、情報処理装置100(規制領域決定部105)は、規制領域決定処理(S6)を実行する。規制領域決定処理では、上述の第1領域決定処理で決定した第1領域Rkaおよび第2領域決定処理で決定した第2領域Rkbから規制領域Rkを決定する。具体的には、巡視領域(空間情報)の座標のうち、第1領域Rkaの座標および第2領域Rkbの座標の双方を規制領域Rkの座標として記憶する。また、進入禁止地域の上空(直上)の領域の座標を、規制期間Rkの座標として記憶する。
【0086】
規制領域決定処理を実行した後に、情報処理装置100(飛行経路決定部106)は、飛行経路決定処理(S7)を実行する。飛行経路決定処理では、上述の設定画面(図5(b-1)参照)に対する操作に応じて、ウェイポイントWが決定される。また、飛行経路決定処理では、設定画面により決定されたウェイポイントWの座標および順序を特定可能な経路情報(図5(a-1)参照)が生成される。
【0087】
情報処理装置100により生成された経路情報は、無人航空機300に入力される(S8)。無人航空機300は、記憶処理(S9)を実行し、経路情報を記憶する。なお、経路情報に加え、規制領域Rkの座標を特定可能な情報が無人航空機300に記憶される構成としてもよい。また、以上の構成において、規制領域Rkに無人航空機300が進入する場合、無人航空機300の進行を中止(ホバリングによる空中停止)してもよい。さらに、以上の構成において、規制領域Rkに無人航空機300が進入する場合、その旨を警告可能とする信号が無人航空機300から出力される構成としてもよい。
【0088】
無人航空機300は、巡視対象を巡視する期間(自動飛行期間)において、異常監視処理(S10)を実行する。異常監視処理では、無人航空機300における異常の有無が監視される。異常を検知した場合、無人航空機300は、緊急動作処理(S11)を実行する。緊急動作処理では、無人航空機300が予め定められた緊急着陸場所に自動で着陸する。
【0089】
なお、異常が検出された場合、無人航空機300が規制領域Rkを回避しながら緊急着陸場所に自動で着陸する構成が好適である。例えば、無人航空機300に規制領域Rk(座標)を特定可能な情報を記憶させる。無人航空機300は、現在地の座標および規制領域Rkの座標を参照し、現在地の座標が規制領域Rkの内部に進入しない様に制御される。
【0090】
<本実施形態の態様例の作用、効果のまとめ>
<第1態様>
本態様の情報処理装置は、巡視対象(鉄塔T等)を含む複数種類の回避対象を無人航空機(300)に回避させつつ、無人航空機に設けられた撮影装置で巡視対象を撮影可能な飛行経路を自動で飛行させるため情報を生成する情報処理装置(100)であって、無人航空機と回避対象との距離が特定値(離間距離L)以下となる領域を規制領域(Rk)として決定する規制領域決定手段(規制領域決定部105)と、規制領域決定手段が決定した規制領域の外側を、無人航空機に自動で飛行させる情報(経路情報)を生成する情報生成手段(飛行経路決定部106)と、を具備し、特定値は回避対象の種類に応じて可変であることを特徴とする。以上の構成によれば、例えば回避対象の種類によらず特定値が一律の構成と比較して、回避対象と無人航空機までの距離(特定値)が適正な数値に設定できるという利点がある。
【0091】
<第2態様>
本態様の情報処理装置は、規制領域決定手段は、回避対象(電力線EA、電力線EB、電力線EC)が電磁界を発生させる場合、当該電磁界の強さが大きいほど特定値が大きくなる様に、規制領域を決定可能である以上の本態様によれば、回避対象からドローンまでの距離を適当に設定し易くなるという効果は格別に顕著である。
【0092】
<第3態様>
本態様の情報処理装置は、規制領域決定手段は、回避対象(鉄塔、立木)が電磁界を発生させない場合、回避対象までの距離が予め定められた値以下の領域を規制領域として決定可能である。以上の本態様によれば、回避対象からドローンまでの距離を適当に設定し易くなるという効果は格別に顕著である。
【0093】
<第4態様>
本態様の情報処理装置は、回避対象に対応する複数種類の特定値を予め記憶する特定値記憶手段を具備し、規制領域決定手段は、特定値記憶手段が記憶する特定値から回避対象に対応する特定値を決定し、当該回避対象の規制領域を当該特定値に基づいて決定する。以上の本態様によれば、例えば、回避対象の電磁力から計算処理により特定値が算出される構成と比較して、情報処理装置の処理負担が軽減されるとうい効果が奏せられる。
【0094】
<第5態様>
本態様の情報処理システムは、第1態様から第4態様の何れかの情報処理装置と、回避対象が設置される巡視領域に係る特定画像(図5(b-1)に示す設定画面)を表示可能な表示手段と、特定画像における規制領域に対応する領域を、他の領域と区別可能な態様で表示させる表示制御手段とを具備する。以上の本態様によれば、規制領域の外側の領域が把握し易くなり、例えば、当該規制領域の外側に飛行経路を設定する作業が容易になるという利点がある。
【0095】
<第6態様>
本態様の情報処理システムは、第1態様から第4態様の何れかの情報処理装置と、無人航空機において予め定められた異常が生じた場合、無人航空機を自動で着陸させる自動着陸制御手段とを具備する。以上の本態様によれば、無人航空機が異常が生じたまま飛行を継続し、無人航空機が回避対象に衝突する不都合を防止し易くなる。
【0096】
<第7態様>
本態様の情報処理装置の制御方法は、巡視対象を含む複数種類の回避対象を無人航空機に回避させつつ、無人航空機に設けられた撮影装置で巡視対象を撮影可能な飛行経路を無人航空機に自動で飛行させるため情報を生成する情報処理装置の制御方法であって、回避対象までの距離が特定値以下の領域を規制領域として決定可能なステップと、規制領域の外側を、無人航空機に自動で飛行させる情報を生成するステップとを具備し、特定値は回避対象の種類に応じて可変であることを特徴とする情報処理装置の制御方法。以上の本態様によれば、上述の第1態様と同様な効果が奏せられる。
【符号の説明】
【0097】
1…飛行経路生成装置、100…情報処理装置、101…巡視領域取得部、102…対象特定部、103…第1領域決定部、104…第2領域決定部、105…規制領域決定部、106…飛行経路決定部、200…地図サーバ装置、201…記憶部、300…無人航空機、301…記憶部、302…信号送受信部、303…センサ部、304…撮影制御部。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8