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特許7355316移動体の管理システム、移動体の管理装置、及び移動体の管理方法
(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】2023-09-25
(45)【発行日】2023-10-03
(54)【発明の名称】移動体の管理システム、移動体の管理装置、及び移動体の管理方法
(51)【国際特許分類】
G01C 21/34 20060101AFI20230926BHJP
G05D 1/02 20200101ALI20230926BHJP
G05D 1/10 20060101ALI20230926BHJP
G06Q 10/20 20230101ALI20230926BHJP
【ＦＩ】
G01C21/34
G05D1/02 H
G05D1/10
G06Q10/20
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2019178281
(22)【出願日】2019-09-30
(65)【公開番号】P2021056692
(43)【公開日】2021-04-08
【審査請求日】2022-08-29
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ２０１８年１０月１日から５日間の日程でＳｐａｉｎのＭａｄｒｉｄにおいて開催された「Ｔｈｅ ＩＥＥＥ／ＲＳＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｒｏｂｏｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ」で発表 ［刊行物等］ ２０１８年１２月１９日に東京銀座ロータリークラブ（東京都中央区）の「先端技術活用による土木革命 米国一流大学と新潟企業の海を越えた共同開発」で発表
(73)【特許権者】
【識別番号】506112410
【氏名又は名称】株式会社トップライズ
(73)【特許権者】
【識別番号】502064461
【氏名又は名称】カーネギーメロン ユニバーシティ
【氏名又は名称原語表記】Ｃａｒｎｅｇｉｅ Ｍｅｌｌｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
(74)【代理人】
【識別番号】110001793
【氏名又は名称】弁理士法人パテントボックス
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 卓己
(72)【発明者】
【氏名】嶋田 憲司
(72)【発明者】
【氏名】ダァン ディ
【審査官】松本 泰典
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１１－５３０６９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１０２４２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１９３５７８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１１２８７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－９６１２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１１０２７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１５１１４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】欧州特許出願公開第２９８４９１６（ＥＰ，Ａ１）
【文献】特許第７１９５６５２（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開２０１８－１６５９３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－７７６５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－９０１１５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｄ １／０２
Ｇ０６Ｑ １０／２０
Ｇ０１Ｃ ２１／３４
Ｇ０５Ｄ １／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
点検作業を実施する第１移動体と、前記第１移動体から前記点検作業の結果データを受信し記録する第２移動体と、を用いて、点検範囲が広範囲に及ぶ構造物の前記点検作業を実施するための移動体の管理システムであって、前記構造物に対して前記第１移動体が全ての点検作業を実施するために、全点検区間を対象に、前記第１移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第１移動体の移動経路を計画する計画部と、
前記点検作業を中断するか否かを判定する判定部と、
前記点検作業を中断すると判定した場合に、前記全点検区間において、前記点検作業を中断するまでに実施した点検済み区間を除く残りの未点検区間を対象に、前記第１移動体の前記最短移動経路を再計算し、前記点検作業の再開後における前記第１移動体の移動経路を再計画する再計画部と、
再計画した移動経路に従って、前記第１移動体が前記未点検区間を移動し前記点検作業を実施するように、前記第１移動体の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記計画部は、
前記複数の部分点検区間の間を前記第２移動体が移動するための前記第２移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第２移動体の移動経路を計画し、
前記点検作業を再開したときに複数の第２移動体を利用する場合、
前記再計画部は、
前記点検作業の再開時に利用可能な前記第２移動体の総数に基づき、前記複数の第２移動体それぞれの前記最短移動経路を再計算する、移動体の管理システム。
【請求項2】
前記再計画部は、前記全点検区間における前記第１移動体の移動経路を示すパスデータから、前記点検済み区間に対応する第１パスデータを削除し、前記点検作業の再開後に実施が予定されている前記未点検区間に対応する第２パスデータを対象に、前記第１移動体の前記最短移動経路を再計算する、請求項１に記載の移動体の管理システム。
【請求項3】
前記再計画部は、前記点検作業が中断されたときの前記第１移動体の位置及び／又は前記点検作業が中断されたときの時間に基づき、前記全点検区間における前記点検済み区間と前記未点検区間とを特定する、請求項１又は２に記載の移動体の管理システム。
【請求項4】
前記第１移動体は、駆動装置に電力を供給する電源としてバッテリを備え、前記再計画部は、
前記点検作業が中断されたときの前記バッテリの状態を示す状態情報に基づき、前記第１移動体の前記最短移動経路を再計算する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の移動体の管理システム。
【請求項5】
前記再計画部は、前記状態情報に含まれる前記バッテリの残容量に基づき、前記点検作業の再開後に前記第１移動体が前記バッテリの交換なしで継続移動可能な距離又は時間を計算し、計算した移動距離、又は、計算した移動時間及び移動速度、に基づき、前記第１移動体の前記最短移動経路を再計算する、請求項４に記載の移動体の管理システム。
【請求項6】
前記再計画部は、前記第１移動体と前記第２移動体との通信可能距離に基づき、前記未点検区間において、前記第１移動体の移動位置が前記第２移動体と通信可能な位置となる、前記第１移動体の前記最短移動経路を再計算する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の移動体の管理システム。
【請求項7】
前記点検作業を再開したときに複数の第１移動体を利用する場合、前記再計画部は、
前記点検作業の再開時に利用可能な前記第１移動体の総数に基づき、前記複数の第１移動体それぞれの前記最短移動経路を再計算する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の
移動体の管理システム。
【請求項8】
前記判定部は、前記第１移動体において、継続移動が不可能な異常又は故障の発生の有無に関する情報に基づき、前記点検作業を中断するか否かを判定する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の移動体の管理システム。
【請求項9】
前記判定部は、前記第１移動体又は前記第２移動体の移動に悪影響を及ぼす現象の発生の有無に関する情報に基づき、前記点検作業を中断するか否かを判定する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の移動体の管理システム。
【請求項10】
前記第１移動体は飛行体であり、前記第２移動体は車両であり、前記判定部は、
前記第２移動体が走行する道路の交通渋滞に関する交通情報、及び／又は、前記第１移動体が飛行するエリアの気象現象に関する気象情報に基づき、前記点検作業を中断するか否かを判定する、請求項９に記載の移動体の管理システム。
【請求項11】
点検作業を実施する第１移動体と、前記第１移動体から前記点検作業の結果データを受信し記録する第２移動体とを用いて、点検範囲が広範囲に及ぶ構造物の前記点検作業を実施するための移動体の管理装置であって、前記構造物に対して前記第１移動体が全ての点検作業を実施するために、全点検区間を対象に、前記第１移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第１移動体の移動経路を計画する計画部と、
前記点検作業を中断するか否かを判定する判定部と、
前記点検作業を中断すると判定した場合に、前記全点検区間において、前記点検作業を中断するまでに実施した点検済み区間を除く残りの未点検区間を対象に、前記第１移動体の前記最短移動経路を再計算し、前記点検作業の再開後における前記第１移動体の移動経路を再計画する再計画部と、
再計画した移動経路に従って、前記第１移動体が前記未点検区間を移動し前記点検作業を実施するように、前記第１移動体の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記計画部は、
前記複数の部分点検区間の間を前記第２移動体が移動するための前記第２移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第２移動体の移動経路を計画し、
前記点検作業を再開したときに複数の第２移動体を利用する場合、
前記再計画部は、
前記点検作業の再開時に利用可能な前記第２移動体の総数に基づき、前記複数の第２移動体それぞれの前記最短移動経路を再計算する、移動体の管理装置。
【請求項12】
点検作業を実施する第１移動体と、前記第１移動体から前記点検作業の結果データを受信し記録する第２移動体と、を用いて、点検範囲が広範囲に及ぶ構造物の前記点検作業を実施するための移動体の管理方法であって、前記構造物に対して前記第１移動体が全ての点検作業を実施するために、全点検区間を対象に、前記第１移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第１移動体の移動経路を計画するステップと、
前記点検作業を中断するか否かを判定するステップと、
前記点検作業を中断すると判定した場合に、前記全点検区間において、前記点検作業を中断するまでに実施した点検済み区間を除く残りの未点検区間を対象に、前記第１移動体の前記最短移動経路を再計算し、前記点検作業の再開後における前記第１移動体の移動経路を再計画するステップと、
再計画した移動経路に従って、前記第１移動体が前記未点検区間を移動し前記点検作業を実施するように、前記第１移動体の駆動を制御するステップと、を含み、
前記計画するステップは、
前記複数の部分点検区間の間を前記第２移動体が移動するための前記第２移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における前記第２移動体の移動経路を計画し、
前記点検作業を再開したときに複数の第２移動体を利用する場合、
前記再計画するステップは、
前記点検作業の再開時に利用可能な前記第２移動体の総数に基づき、前記複数の第２移動体それぞれの前記最短移動経路を再計算する、移動体の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動体の移動計画を管理する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
移動体の１つである無人航空機（UAV: Unmanned aerial vehicle）は、姿勢制御や飛行制御等に関する技術が改良され、その操作性が向上した。またこのような無人航空機は、小型で低価格帯の機種も増えている。このような背景から、近年では、様々な産業分野での活用が試行されている。
例えば、建築・土木分野において、橋やビル等の構造物の点検に無人航空機が用いられる場合がある（特許文献１参照）。
例えば、建築・土木分野において、橋やビル等の構造物の点検に無人航空機が用いられる場合がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１９－１２７２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
大型の構造物の点検に無人航空機を用いる場合には、点検を行う作業範囲は広範囲に及ぶ。そのため、点検を実施する無人航空機に対して要求される飛行距離も長くなる。よって、無人航空機は、例えば長い飛行距離による機体への負荷に起因して、点検中に何らかの異常が発生して故障することが考えられる。そのため、無人航空機を用いる点検作業現場では、無人航空機の故障等に起因して（何らかの原因で）作業が中断しても、効率よく適切な点検を継続して実施できることが望まれている。
【0005】
本発明の態様は、２つの異なる移動体を用いた構造物の点検作業において、作業が中断しても、効率がよく適切な点検の継続実施を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様である移動体の管理システムは、第１移動体と第２移動体とを用いて、点検範囲が広範囲に及ぶ構造物の点検作業を実施するためのシステムである。第１移動体は、駆動装置に電力を供給する電源としてバッテリを備え、点検作業を実施する。第２移動体は、第１移動体から前記点検作業の結果データを受信し記録する。
本管理システムは、計画部、判定部、及び再計画部を備える。計画部は、構造物に対して第１移動体が全ての点検作業を実施するために、全点検区間を対象に、第１移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における第１移動体の移動経路を計画する。判定部は、点検作業を中断するか否かを判定する。再計画部は、点検作業を中断すると判定した場合に、全点検区間において、点検作業を中断するまでに実施した点検済み区間を除く残りの未点検区間を対象に、第１移動体の最短移動経路を再計算し、点検作業の再開後における第１移動体の移動経路を再計画する。
本管理システムは、計画部、判定部、及び再計画部を備える。計画部は、構造物に対して第１移動体が全ての点検作業を実施するために、全点検区間を対象に、第１移動体の最短移動経路を計算し、前記点検作業の実施時における第１移動体の移動経路を計画する。判定部は、点検作業を中断するか否かを判定する。再計画部は、点検作業を中断すると判定した場合に、全点検区間において、点検作業を中断するまでに実施した点検済み区間を除く残りの未点検区間を対象に、第１移動体の最短移動経路を再計算し、点検作業の再開後における第１移動体の移動経路を再計画する。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一態様によれば、２つの異なる移動体を用いた作業において、作業が中断しても、効率がよく適切な点検が継続して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
まず、本開示の実地形態では、移動体の管理システムを「水路の点検作業」に活用する場合を例に説明を行う。日本では、長さは数十キロメートルに及ぶ灌漑用水路の点検が手作業で行われている。このような手動点検方法では、老朽化に伴う定期的な点検に対する需要の増加と、季節的に点検の実施に適した時期が限られているため、対応が不十分な状況となっている。そこで、点検時間の短縮（作業の効率化）を目的とし、無人航空機と地上車両との異なる移動体を組み合わせて用いる自動点検は、手動点検の代替手段として有効である。このような産業上の利用効果の観点から、本開示の実施形態では、水路の点検作業に適用する例を挙げる。
【0010】
以降に、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、実施形態の内容に限定されない。本発明の構成は、本開示の技術思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0011】
＜第１実施形態＞
［システム構成］
図１は、本実施形態に係る移動体の管理システム１の一例を示す図である。図１に示すように、作業現場では、少なくとも２つの異なる移動体を用いる。具体的には、車両２（第２移動体）及び無人航空機３（第１移動体）である。
［システム構成］
図１は、本実施形態に係る移動体の管理システム１の一例を示す図である。図１に示すように、作業現場では、少なくとも２つの異なる移動体を用いる。具体的には、車両２（第２移動体）及び無人航空機３（第１移動体）である。
【0012】
車両２は、運転者Ｄｒの運転操作により走行する移動体である。車両２は、乗車している管理者Ｏｐが無人航空機３による作業を監視できるように、水路周辺の道路を移動し、点検作業の拠点として機能する基地車両である。なお、車両２は、後述する移動計画（走行計画）に従って、遠隔操作により走行してもよいし、自律走行してもよい。以降の説明では、車両２は、便宜上、基地車両２と称す。無人航空機３は、無人で飛行する移動体である。無人航空機３は、上述したように、点検対象の水路に進入し、所定距離又は所定時間の間、水路内を飛行し、水路の壁面等の劣化状態を点検する。無人航空機３は、後述する移動計画（飛行計画）に従って自律飛行する。以降の説明では、無人航空機３は、便宜上、ドローン３と称す。
【0013】
管理システム１は、管理装置４と、入力装置５と、出力装置６と、通信装置７と、位置センサ８と、を備える。管理装置４、入力装置５、出力装置６、通信装置７、及び位置センサ８は、例えば基地車両２に設置される。通信装置７は、管理装置４とドローン３の間で通信を実施する。管理装置４は無線通信機９を備え、ドローン３は無線通信機３４を備える。よって、管理装置４とドローン３とは、通信装置７を介して無線通信する。通信装置７は、例えばＩＰアドレスのルーティング機能を用いて、管理装置４とドローン３の間で通信を実施する。
【0014】
入力装置５は、例えば管理者Ｏｐからの入力操作を受け付け、入力データを生成する。入力装置５により生成された入力データは、管理装置４に出力される。入力装置５は、コンピュータ用キーボード、ボタン、スイッチ、及びタッチパネル等の少なくとも１つである。
【0015】
出力装置６は、管理装置４からの出力信号を受信しデータを出力することで、例えば管理者Ｏｐに情報を提供する。出力装置６は、表示データを表示可能な表示装置、音声を出力可能な音声出力装置、及び印刷物を出力可能な印刷装置等の少なくとも１つである。なお、表示装置は、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display：ＯＥＬＤ）のようなフラットパネルディスプレイ等を含む。
【0016】
位置センサ８は、基地車両２の位置を検出する。位置センサ８は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用して、基地車両２の位置を検出する。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）等を含む。全地球航法衛星システムは、例えば緯度、経度、及び高度の座標データで規定される基地車両２の絶対位置を検出する。全地球航法衛星システムにより、グローバル座標系において規定される基地車両２の位置が検出される。グローバル座標系とは、地球に固定された座標系をいう。位置センサ８は、ＧＰＳ受信機等を含み、基地車両２の絶対位置（座標）を検出する。
【0017】
ドローン３は、飛行制御装置３０と、飛行装置３１と、本体３２と、位置センサ３３と、無線通信機３４と、電源３５と、計測装置３６と、を備える。
【0018】
ドローン３は、プロペラ３１Ｐが回転することにより飛行する。よって、飛行装置３１は、プロペラ３１Ｐ及び駆動装置３１Ｄ等を含む。駆動装置３１Ｄは、プロペラ３１Ｐを回転させるための駆動力を発生する。駆動装置３１Ｄは、電動機（モータ）等を含む。飛行制御装置３０は、フライトコントローラと呼ばれ、後述する計測装置３６からの計測データに基づき所定の演算を行い、機体の姿勢制御や飛行制御を行う。飛行制御装置３０は、演算結果に基づき駆動装置３１Ｄに制御信号を送信することで機体を制御する。本体３２は、飛行装置３１に支持される。位置センサ３３は、ドローン３の位置を検出する。位置センサ３３は、ＧＰＳ受信機等を含み、ドローン３の絶対位置（座標）を検出する。無線通信機３４は、基地車両２が搭載する通信装置７と無線通信可能である。
【0019】
ドローン３は、電動機に電力を供給する電源３５を有する。電源３５は、充電池（バッテリ）等を含む。以降の説明では、電源３５は、便宜上、バッテリ３５と称す。
【0020】
計測装置３６は、撮像装置３７及び慣性計測装置（Inertial Measurement Unit：ＩＭＵ）等を含み、ドローン３の周辺及び機体自身をセンシングし、飛行環境及び飛行状態を計測する。撮像装置３７は、被写体を撮像し画像データを取得する。撮像装置３７は、光学デバイスとイメージセンサとを有する。光学デバイスは、光学レンズ等を含む。イメージセンサは、ＣＣＤ（Couple Charged Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等を含む。慣性計測装置（非図示）は、移動体の角速度（回転運動）を検出する角速度計（ジャイロ）、加速度（直線運動）を検出する加速度計等を備え、移動体の動きを計測する。慣性計測装置は、加速度計及び角速度計以外にも、磁力計（３軸）、温度センサ、及びプロセッサ等を含んでいてもよい。
【0021】
［コンピュータシステムの基本構成］
図２は、本実施形態に係るコンピュータシステム１００の一例を示す図である。
上述の管理装置４及び飛行制御装置３０のそれぞれは、コンピュータシステム１００等を含む。コンピュータシステム１００は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、ストレージ１０３と、インタフェース１０４と、を有する。プロセッサ１０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。メモリ１０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリ等を含む。ストレージ１０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等を含む。インタフェース１０４は、入出力回路等を含む。上述の管理装置４の機能及び飛行制御装置３０の機能は、プログラムとしてストレージ１０３に記憶されている。プロセッサ１０１は、プログラムをストレージ１０３から読み出してメモリ１０２に展開し、プログラムに従って処理を実行する。なお、プログラムは、公衆回線を介してコンピュータシステム１００に配信されてもよい。
図２は、本実施形態に係るコンピュータシステム１００の一例を示す図である。
上述の管理装置４及び飛行制御装置３０のそれぞれは、コンピュータシステム１００等を含む。コンピュータシステム１００は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、ストレージ１０３と、インタフェース１０４と、を有する。プロセッサ１０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。メモリ１０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリ等を含む。ストレージ１０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等を含む。インタフェース１０４は、入出力回路等を含む。上述の管理装置４の機能及び飛行制御装置３０の機能は、プログラムとしてストレージ１０３に記憶されている。プロセッサ１０１は、プログラムをストレージ１０３から読み出してメモリ１０２に展開し、プログラムに従って処理を実行する。なお、プログラムは、公衆回線を介してコンピュータシステム１００に配信されてもよい。
【0022】
［水路の点検作業］
図３は、本実施形態に係る水路の点検作業の流れを示す模式図である。図３に示すように、水路の点検作業は、いくつかの作業工程に分けられる。まずは、少なくとも管理者である現場監督を含む数人の担当者は、点検作業を実施する現場に行き、事前の調査を行う（ステップＳ１）。担当者は、事前調査の結果に基づき、点検に関する全体の作業計画を検討する（ステップＳ２）。このとき検討される作業計画には、後述する基地車両２及びドローン３の移動計画が含まれる。また、作業計画は、管理装置４の機能を用いて行われる。
図３は、本実施形態に係る水路の点検作業の流れを示す模式図である。図３に示すように、水路の点検作業は、いくつかの作業工程に分けられる。まずは、少なくとも管理者である現場監督を含む数人の担当者は、点検作業を実施する現場に行き、事前の調査を行う（ステップＳ１）。担当者は、事前調査の結果に基づき、点検に関する全体の作業計画を検討する（ステップＳ２）。このとき検討される作業計画には、後述する基地車両２及びドローン３の移動計画が含まれる。また、作業計画は、管理装置４の機能を用いて行われる。
【0023】
担当者は、管理装置４とドローン３を乗せた基地車両２によって再び現場に行き、点検作業を実施する（ステップＳ３）。このときドローン３は、事前に決定しておいた作業計画に従って、点検対象の水路に対して飛行を開始し、水路を点検する。基地車両２は、作業計画に従って、水路周辺の道路の走行を開始する。その結果、乗車している管理者Ｏｐが点検中のドローン３を監視し、実施作業を管理する。
【0024】
担当者は、点検後に水路の計測データを処理する（ステップＳ４）。ここでいうデータ処理では、計測データの確からしさを確認するとともに、所定のツールを用いてデータ分析を行い、分析結果に基づき報告書を作成する。
【0025】
図４は、本実施形態に係る管理システム１の処理を示す図である。図４に示す処理は、上述したステップＳ３の工程で実行される処理の詳細である。図４に示すように、管理システム１では、現地作業において、基地車両２とドローン３との間で次のような処理が実行される。
【0026】
基地車両２では、乗車中の管理者Ｏｐが管理装置４を介しドローン３に対して離陸を指示する（ステップＳ２１）。その後、基地車両２が走行を開始することで、管理者Ｏｐがドローン３の機体を監視する（ステップＳ２２）。基地車両２は、事前に計画された移動計画に従って運転手Ｄｒが運転操作を行うことで、水路周辺の道路を走行し移動する（ステップＳ２３）。
【0027】
基地車両２では、移動計画に従ってドローン３の機体回収位置に到着すると（ステップＳ２４）、管理者Ｏｐがドローン３の機体を回収する（ステップＳ２５）。そして、管理者Ｏｐは、点検の途中であれば、回収したドローン３のバッテリ３５を交換し（ステップＳ２６）、バッテリ３５を交換した後のドローン３を所定の離陸位置に設置する。このとき離陸位置が現在の機体回収位置から所定の距離以上遠い場合には、基地車両２によってバッテリ３５を交換した後のドローン３を離陸位置まで運ぶ。
【0028】
ドローン３は、離陸指示を受信すると、飛行制御装置３０が駆動装置３１Ｄを制御し、プロペラ３１Ｐを回転させ離陸する（ステップＳ３１）。そして、ドローン３は、図５に示すように、離陸位置から水路Ｃ内に進入し、点検開始位置ＳＰに移動する（ステップＳ３２）。
【0029】
ドローン３は、例えば図６に示すように、事前に計画された移動計画に従って水路Ｃ内を自律飛行し点検する（ステップＳ３３）。このときドローン３は、物体検出領域ＤＲを有し、機体周辺の物体（例えば進行方向に対して右側の壁ＲＷ及び左側の壁ＬＷ等）と接触しないように飛行する。また、ドローン３は、撮像装置３７により、水路Ｃ内の左右両方の壁ＲＷ，ＬＷを、同じ画角ＩＡ（以下「撮像範囲」と称す）内に撮像し、撮像画像を基地車両２（管理装置４）に送信する。これにより、管理者Ｏｐは、管理装置４を用いて、蓄積された撮像画像の時系列データを画像解析することで、水路Ｃの劣化状態を判断する。なお、ドローン３は、撮像装置３７による撮像範囲ＩＡに、水路Ｃの右側及び左側の壁ＲＷ，ＬＷが含まれない場合には、例えば図７に示すように、水路Ｃ内をジグザグ飛行してもよい。これにより、ドローン３は、例えば水路Ｃの横幅が撮像範囲ＩＡの横幅よりも格段に広い場合であっても、点検対象である壁ＲＷ，ＬＷの全ての範囲を撮像できる。
【0030】
ドローン３は、移動計画に従って点検終了位置Ｅに到着すると（ステップＳ３４）、図８に示すように、機体の飛行位置を点検終了位置ＥＰから所定の高さまで上昇させる。その結果、ドローン３は、水路Ｃ内から退出した後、機体回収位置に移動し着陸する（ステップＳ３５）。上述したように、その後は、管理者Ｏｐによって着陸したドローン３が回収され、バッテリ３５が交換される。
【0031】
［機能構成］
大規模な農業地域では、点検対象である水路Ｃの作業範囲は広い。具体的には、大規模な農業地域では、数十［ｋｍ］に及ぶ水路Ｃが数十［ｋｍ２］の農地に広がっている。これに対して、通常、産業分野で利用されるドローン３は、管理者Ｏｐが居る基地から通信可能な約７［ｋｍ］以内の飛行領域において約２０分から４０分間飛行できる程度である。
大規模な農業地域では、点検対象である水路Ｃの作業範囲は広い。具体的には、大規模な農業地域では、数十［ｋｍ］に及ぶ水路Ｃが数十［ｋｍ２］の農地に広がっている。これに対して、通常、産業分野で利用されるドローン３は、管理者Ｏｐが居る基地から通信可能な約７［ｋｍ］以内の飛行領域において約２０分から４０分間飛行できる程度である。
【0032】
このように、点検対象である水路Ｃは、搭載バッテリ３５の容量に基づくドローン３の継続飛行可能な範囲を超えている。そのため、点検作業全体の中で、ドローン３のバッテリ３５を複数回交換しながら点検作業を繰り返し実施する必要がある。また、水路Ｃの長さは、点検を実施するドローン３に対して想定以上に負荷を掛ける。そのため、作業が中断しても、ドローン３によって点検作業を再開し、残りの作業を効率よくかつ適切に実施する必要がある。
【0033】
そこで、本実施形態に係る管理システム１では、適切なタイミングでバッテリ３５を交換し、効率よく繰り返し点検作業が実施されるように、管理装置４によって次のような処理を行う。具体的には、管理装置４は、基地車両２及びドローン３における点検作業全体の移動経路を最適化する（移動経路を計画する）。このとき管理装置４は、バッテリ３５の容量に応じた継続飛行可能範囲等に基づき最適な移動経路を計算し決定する。そして、管理装置４は、最適化された移動経路のデータを基地車両２及びドローン３の移動計画のデータに反映する。
【0034】
さらに、本実施形態に係る管理システム１では、作業が中断しても、効率よく適切な点検が継続して実施されるように、管理装置４によって次のような処理を行う。具体的には、管理装置４は、作業が中断された位置に基づき、基地車両２及びドローン３における点検作業全体の移動経路を再び最適化する（移動経路を再計画する）。このとき管理装置４は、作業中断前までに移動経路に従って作業が実施された点検済み区間を除く残りの点検区間（未点検区間）に対して、基地車両２及びドローン３それぞれの最適な移動経路を再計算し決定する。そして、管理装置４は、再び最適化された移動経路のデータを基地車両２及びドローン３の移動計画のデータに反映する。
【0035】
以下に本実施形態に係る管理システム１が有する移動計画機能について説明する。上述したように、本実施形態に係る移動計画機能は、主に作業実施前の計画機能と作業中の再計画機能の２つに分けられる。
［事前計画機能］
図９（Ａ）に示すように、本実施形態に係る移動計画機能は、まず、点検対象全体の水路Ｃを表す水路パスＰＣと水路Ｃの周辺の道路を表す道路パスＰＲとを地図データ４４１から抽出する。次に、移動計画機能は、図９（Ｂ）に示すように、抽出データに含まれる水路パスＰＣを、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な範囲に従って分割し、複数の分割水路パスＤＰＣｎ（点検対象全てのうち、継続飛行可能な距離又は時間に相当する点検区間）を生成する。次に、移動計画機能は、図９（Ｃ）に示すように、分割水路パスＤＰＣ（分割点検区間）ごとに当該パスに対する基地車両２及びドローン３の各移動経路の最適化を実行する。換言すれば、移動計画機能は、基地車両２とドローン３とが通信可能な位置関係を維持可能な、分割点検区間における第１移動経路（基地車両２及びドローン３の移動距離又は移動時間）を最適化する第１移動経路決定処理を実行する。次に、移動計画機能は、図９（Ｄ）に示すように、各分割水路パスＤＰＣｎ同士を接続する基地車両２の移動経路の最適化を実行する。換言すれば、移動計画機能は、各分割点検区間同士を接続する第２移動経路（基地車両２がドローン３を運ぶ際の移動距離又は移動時間）を最適化する第２移動経路決定処理を実行する。
［事前計画機能］
図９（Ａ）に示すように、本実施形態に係る移動計画機能は、まず、点検対象全体の水路Ｃを表す水路パスＰＣと水路Ｃの周辺の道路を表す道路パスＰＲとを地図データ４４１から抽出する。次に、移動計画機能は、図９（Ｂ）に示すように、抽出データに含まれる水路パスＰＣを、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な範囲に従って分割し、複数の分割水路パスＤＰＣｎ（点検対象全てのうち、継続飛行可能な距離又は時間に相当する点検区間）を生成する。次に、移動計画機能は、図９（Ｃ）に示すように、分割水路パスＤＰＣ（分割点検区間）ごとに当該パスに対する基地車両２及びドローン３の各移動経路の最適化を実行する。換言すれば、移動計画機能は、基地車両２とドローン３とが通信可能な位置関係を維持可能な、分割点検区間における第１移動経路（基地車両２及びドローン３の移動距離又は移動時間）を最適化する第１移動経路決定処理を実行する。次に、移動計画機能は、図９（Ｄ）に示すように、各分割水路パスＤＰＣｎ同士を接続する基地車両２の移動経路の最適化を実行する。換言すれば、移動計画機能は、各分割点検区間同士を接続する第２移動経路（基地車両２がドローン３を運ぶ際の移動距離又は移動時間）を最適化する第２移動経路決定処理を実行する。
【0036】
このように、本実施形態に係る移動計画機能は、点検対象全ての水路Ｃを表す水路パスＰＣを、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な範囲（継続飛行可能な距離又は時間：２０分から４０分）の単位で分割する。そして、移動計画機能は、複数の分割水路パスＤＰＣｎに対して、パス内の移動経路（第１移動経路）の最適化を行う。そして、移動計画機能は、パスごとに移動経路が最適化された各分割水路パスＤＰＣｎ同士を接続する移動経路（第２移動経路）の最適化を行う。これにより、本実施形態に係る管理システム１（管理装置４）は、バッテリ３５の容量に応じて、適切に移動経路を決定できる。すなわち、管理システム１は、適切なタイミングでバッテリ３５を交換し、効率のよい作業の実施を実現する、基地車両２及びドローン３（異なる２種類の移動体）の移動計画を作成できる。
【0037】
［再計画機能］
図１０は、本実施形態に係る移動計画機能（再計画機能）の概要を示す図である。図１０に示すように、本実施形態に係る移動計画機能は、移動経路が最適化された分割水路パスＤＰＣ(分割点検区間)において、作業が中断されたときの位置ＩＰ（ｔ）（以下「作業中断位置」と称す）と作業が中断されたときの時間ｔ（以下「作業中断時間」と称す）とを確認する。次に、移動計画機能は、作業中断位置ＩＰ及び／又は作業中断時間ｔに基づき、分割水路パスＤＰＣのうち、作業中断前までに移動経路に従って点検が実施された点検済み区間ＳＴ１（図中の点線箇所）を特定する。そして、移動計画機能は、特定した点検済み区間ＳＴ１に該当するパスを分割水路パスＤＰＣから削除する。移動計画機能は、分割水路パスＤＰＣにおける未点検区間ＳＴ２（図中の実線箇所）に対して、基地車両２及びドローン３の最適な移動経路を再計算し決定する。つまり、移動計画機能は、作業中断時間ｔによって特定された作業中断前までの点検済み区間ＳＴ１を、移動経路の再計算の対象から除外する。
図１０は、本実施形態に係る移動計画機能（再計画機能）の概要を示す図である。図１０に示すように、本実施形態に係る移動計画機能は、移動経路が最適化された分割水路パスＤＰＣ(分割点検区間)において、作業が中断されたときの位置ＩＰ（ｔ）（以下「作業中断位置」と称す）と作業が中断されたときの時間ｔ（以下「作業中断時間」と称す）とを確認する。次に、移動計画機能は、作業中断位置ＩＰ及び／又は作業中断時間ｔに基づき、分割水路パスＤＰＣのうち、作業中断前までに移動経路に従って点検が実施された点検済み区間ＳＴ１（図中の点線箇所）を特定する。そして、移動計画機能は、特定した点検済み区間ＳＴ１に該当するパスを分割水路パスＤＰＣから削除する。移動計画機能は、分割水路パスＤＰＣにおける未点検区間ＳＴ２（図中の実線箇所）に対して、基地車両２及びドローン３の最適な移動経路を再計算し決定する。つまり、移動計画機能は、作業中断時間ｔによって特定された作業中断前までの点検済み区間ＳＴ１を、移動経路の再計算の対象から除外する。
【0038】
これにより、本実施形態に係る管理システム１（管理装置４）は、未点検区間ＳＴ２を含む残りの分割水路パスＤＰＣについて、基地車両２及びドローン３の最適な移動経路を作業中断後に迅速に決定できる。すなわち、管理システム１は、作業が中断しても、効率がよく適切な点検作業の継続実施を実現する、基地車両２及びドローン３（異なる２種類の移動体）の移動計画を作成できる。
【0039】
【0040】
［管理装置］
管理装置４は、送受信部４０、グラフ処理部４１、経路計画部４２、移動体制御部４３、記憶部４４、作業中断判定部４５、及び再計画部４６等を有し、各機能部が連携して動作することで所定の機能を提供する。送受信部４０は、ドローン３等の管理装置４以外の他の機器との間でデータの送受信を行う。記憶部４４は、管理装置４が移動計画機能を実行するために必要な各種データを保存する所定の記憶領域である。なお、記憶部４４は、図２に示すメモリ１０２及び／又はストレージ１０３が有する機能である。
管理装置４は、送受信部４０、グラフ処理部４１、経路計画部４２、移動体制御部４３、記憶部４４、作業中断判定部４５、及び再計画部４６等を有し、各機能部が連携して動作することで所定の機能を提供する。送受信部４０は、ドローン３等の管理装置４以外の他の機器との間でデータの送受信を行う。記憶部４４は、管理装置４が移動計画機能を実行するために必要な各種データを保存する所定の記憶領域である。なお、記憶部４４は、図２に示すメモリ１０２及び／又はストレージ１０３が有する機能である。
【0041】
本実施形態に係る各種データは、地図データ４４１、パラメータデータ４４２、移動計画データ４４３、及び計測データ４４４等を含む。地図データ４４１は、点検対象全体の水路Ｃとその周辺の道路とを含む地図データである。地図データ４４１は、例えば現地踏査の段階で事前に入手しておく。パラメータデータ４４２は、移動計画の中で、基地車両２及び／又はドローン３の移動経路を決定するための各種パラメータ値を示すデータである。パラメータデータ４４２は、主に、基地車両２及びドローン３それぞれに関する情報を含む。基地車両２に関するパラメータ値は、例えば点検作業に利用する車両総数及び通信装置７による通信距離（車両から無線通信可能な距離）等を含む。ドローン３に関するパラメータ値は、例えば点検作業に利用する機体総数、バッテリ３５の交換なしでの継続飛行可能時間及び飛行速度等を含む。また、パラメータデータ４４２は、点検作業に影響を及ぼす外部要因に関する情報をさらに含んでもよい。外部要因のパラメータ値は、例えば基地車両２が走行予定の道路の交通情報、点検作業を実施する地域の気象情報、及び航空法に基づく飛行禁止区域の設定情報等を含む。なお、外部要因のパラメータ値は、例えば公衆回線（インターネット）を介して取得した最新の情報を記憶するようにしてもよい。一方、外部要因以外のパラメータ値は、例えば現地踏査の結果を基に決定した事前の情報を記憶するようにしてもよい。移動計画データ４４３は、異なる２種類の移動体を用いて水路Ｃの点検作業を実施するための移動体の移動計画を示すデータである。移動計画データ４４３は、基地車両２及び／又はドローン３の最適な移動経路データ（移動経路の最適化データ）等を含む。移動計画データ４４３は、後述する経路計画部４２が生成し記憶部４４に記憶される。計測データ４４４は、水路Ｃの点検結果を示すデータであり、各種センサの計測データである。計測データ４４４は、撮像装置３７の撮像データ等を含む。計測データ４４４は、ドローン３から所定の通信回線を介して管理装置４に送信される。その結果、計測データ４４４は、送受信部４０を介して受信され記憶部４４に記憶される。このとき計測データ４４４は、ドローン３から定期的に送信され記憶部４４に時系列データとして記憶される。
【0042】
［グラフ処理機能］
グラフ処理部４１は、点検対象全体の水路Ｃとその周辺の道路とが含まれている地図データ４４１から、移動計画機能において利用可能なデータを生成し、所定のデータ処理を行う。本実施形態では、数学的モデルの１つであるグラフデータを生成する。なお、ここでいうグラフデータとは、ノード（節点／頂点）の集合とエッジ（枝／辺）の集合によって表現され、各エッジの接続関係によって、ノード間の経路を表すデータ構造の１つである。
グラフ処理部４１は、点検対象全体の水路Ｃとその周辺の道路とが含まれている地図データ４４１から、移動計画機能において利用可能なデータを生成し、所定のデータ処理を行う。本実施形態では、数学的モデルの１つであるグラフデータを生成する。なお、ここでいうグラフデータとは、ノード（節点／頂点）の集合とエッジ（枝／辺）の集合によって表現され、各エッジの接続関係によって、ノード間の経路を表すデータ構造の１つである。
【0043】
グラフ処理部４１は、グラフ生成部４１１及びエッジ分割部４１２を有する。
【0044】
図１２は、本実施形態に係るグラフ生成の一例を示す図である。グラフ生成部４１１は、地図データ４４１からグラフデータＧＤを生成する。グラフ生成部４１１は、図１２Ａに示すように、所定の画像処理（例えば所定の特徴量に基づくフィルタ処理）によって、地図データ４４１から点検対象全体の水路Ｃを表す水路パスＰＣを抽出する。また、グラフ生成部４１１は、所定の画像処理によって、地図データ４４１から水路Ｃの周辺の道路を表す道路パスＰＲを抽出する。グラフ生成部４１１は、図１２Ｂに示すように、水路Ｃの抽出データ（パスデータ）から水路ＣのグラフデータＧＤを生成する。グラフ生成部４１１は、例えば抽出した水路パスＰＣに対して、各パス同士の接続点にノードを挿入する。これにより、グラフ生成部４１１は、パスデータを複数のノードＮＤｎ（１≦ｎ≦ａ）と複数のエッジＥＧｎ（１≦ｎ≦ａ）によってノード間（ノードＮＤｎとノードＮＤｎ＋１との間）の経路を表すデータ構造のグラフデータＧＤを生成する。つまり、グラフ生成部４１１は、地図データ４４１を、パスデータを介してグラフデータＧＤに変換する。
【0045】
エッジ分割部４１２は、図１２Ｃに示すように、グラフデータＧＤを構成する各エッジＥＧｎを等間隔に分割し、グラフデータＧＤを再構成する。上述したように、水路Ｃの作業範囲は広い。そのため、１つのエッジＥＤに対応する作業対象範囲が、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで点検作業を実施可能な範囲より広い場合がある。具体的には、１つのエッジＥＤに対応する作業対象の距離又は時間が、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで点検作業を実施可能な距離又は時間より長い場合がある。そこで、本実施形態では、エッジ分割部４１２が、１つのエッジＥＧを等間隔に分割する。そして、後述する経路計画部４２が、複数の分割エッジＳＥＧｎｍを連結し組み合わせることによって、点検区間に対応するサブグラフデータを生成する構成としている。これにより、本実施形態では、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで点検作業を実施可能な点検区間を柔軟に構成できる。
【0046】
なお、エッジＥＧの分割間隔ｄ１，ｄ２（分割エッジＳＥＧに対応する距離又は時間）は、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な距離又は時間よりも短い必要がある。一方、分割間隔ｄ１，ｄ２が小さすぎると（分割粒度が細かすぎると）、後述する移動経路の決定に関する計算量が増加する（計算コストが増大する）。そのため、エッジＥＧの分割間隔ｄ１，ｄ２は、例えば作業計画を検討する中で事前にシミュレーションを行い、継続飛行可能な距離又は時間と計算量とに基づき最適化された間隔（距離又は時間の事前調整値）を用いることが望ましい。
【0047】
［移動計画機能（事前計画機能）］
経路計画部４２は、水路Ｃを表す水路パスＰＣにおいてドローン３が飛行し点検する移動経路を最適化する。経路計画部４２は、水路Ｃの周辺の道路の道路パスＰＲにおいて基地車両２が走行しドローン３の飛行に追従する移動経路を最適化する。このとき経路計画部４２は、バッテリ３５の容量に応じた継続飛行可能時間及び飛行速度等に基づき最適な移動経路を計算し決定する。このように、移動計画部４２は、基地車両２及びドローン３における点検作業全体の移動経路を最適化し、最適化された移動経路のデータを基地車両２及びドローン３の移動計画データ４４３に反映する。その結果、水路Ｃの点検作業において、適切なタイミングでドローン３のバッテリ３５を交換し、基地車両２及びドローン３を用いた効率のよい作業の実施を実現する、異なる２種類の移動体の最適な移動計画が作成される。
経路計画部４２は、水路Ｃを表す水路パスＰＣにおいてドローン３が飛行し点検する移動経路を最適化する。経路計画部４２は、水路Ｃの周辺の道路の道路パスＰＲにおいて基地車両２が走行しドローン３の飛行に追従する移動経路を最適化する。このとき経路計画部４２は、バッテリ３５の容量に応じた継続飛行可能時間及び飛行速度等に基づき最適な移動経路を計算し決定する。このように、移動計画部４２は、基地車両２及びドローン３における点検作業全体の移動経路を最適化し、最適化された移動経路のデータを基地車両２及びドローン３の移動計画データ４４３に反映する。その結果、水路Ｃの点検作業において、適切なタイミングでドローン３のバッテリ３５を交換し、基地車両２及びドローン３を用いた効率のよい作業の実施を実現する、異なる２種類の移動体の最適な移動計画が作成される。
【0048】
経路計画部４２は、サブグラフ生成部４２１、第１移動経路決定部４２２、及び第２移動経路決定部４２３を有する。
【0049】
図１３は、本実施形態に係るサブグラフ生成の一例を示す図である。サブグラフ生成部４２１は、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで点検作業を実施可能な点検区間を表すサブグラフデータＳＧＤを生成する。サブグラフ生成部４２１は、図１３に示すように、各エッジＥＧｎを等間隔に分割し再構成されたグラフデータＲＧＤから複数のサブグラフデータＳＧＤｎ（１≦ｎ≦ｃ）を生成する。
【0050】
サブグラフデータＳＧＤを生成するためには、サブグラフデータＳＧＤの生成数（サブグラフの総数）及びサブグラフデータＳＧＤを構成するエッジ数（１つのサブグラフのエッジ総数）を決定する必要がある。具体的には、サブグラフデータＳＧＤの生成では、水路Ｃの点検作業全体の移動経路において、ドローン３のバッテリ３５を交換し、水路Ｃの各分割水路パスＤＰＣｎの間を移動する時間が最小限となるようなサブグラフデータＳＧＤの生成数及びエッジ数を決定する必要がある。そこで、本実施形態では、この問題（サブグラフの生成数の最小化問題）を数理モデル化し（問題を定式化し）、数理最適化（問題解決の一手法）によって問題を解決する手法を適用する。これにより、サブグラフ生成部４２１は、サブグラフデータＳＧＤの生成数及びエッジ数を計算し、計算結果に基づき複数のサブグラフデータＳＧＤｎを生成する。
【0051】
数理モデルは、変数、制約条件、及び目的関数によって構成される。本実施形態では、上記問題を、目的関数が二次式であり、制約条件が一次式の二次計画問題（ＱＰ：Quadratic Programming）とする。さらに、本実施形態では、二次計画問題のうち、変数の中に整数が含まれる場合の混合整数二次計画問題（ＭＩＱＰ：Mixed Integer Quadratic Programming）とする。
【0052】
図１４は、本実施形態に係るサブグラフ生成の計算処理を示すフローチャートである。サブグラフ生成部４２１は、上記問題を混合整数二次計画問題として数理モデル化し、図１４に示すような計算処理を実行する。これにより、サブグラフ生成部４２１は、サブグラフデータＳＧＤの生成数及びエッジ数の計算結果に基づき、複数のサブグラフデータＳＧＤｎを生成する。
【0053】
図１４に示すように、サブグラフ生成部４２１は、サブグラフデータＳＧＤの生成数Ｓの初期値Ｓ０を設定する（ステップＳ４１）。初期値Ｓ０は下記式［１］で示される。
（変数リスト）
Ｋ：ドローンの総数；
Ｍ：完全に充電されたバッテリによってドローンが点検作業を実施可能な範囲に相当するエッジｅの数（ドローンがバッテリの交換なしで継続飛行可能な範囲に相当するエッジｅの数）；
Ｎｅ：再構成後のグラフのエッジｅの総数；及び
ＫＭ：サブグラフを構成するエッジｅの最大数である。
【数1】
Ｋ：ドローンの総数；
Ｍ：完全に充電されたバッテリによってドローンが点検作業を実施可能な範囲に相当するエッジｅの数（ドローンがバッテリの交換なしで継続飛行可能な範囲に相当するエッジｅの数）；
Ｎｅ：再構成後のグラフのエッジｅの総数；及び
ＫＭ：サブグラフを構成するエッジｅの最大数である。
【0054】
なお、上記変数値Ｋ，Ｍは、記憶部４４が記憶するパラメータデータ４４２に含まれる各パラメータ値又はパラメータ値から算出された値である。例えば変数値Ｋは、点検作業に利用するドローン３の総数の値である。また、変数値Ｍは、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な時間の値及び飛行速度の値に基づき、再構成後のグラフデータＲＧＤにおけるエッジＥＧに対して計算された値である。このように、サブグラフ生成部４２１は、点検作業時に用いるドローン３の総数、及び、バッテリ３５の容量に応じた継続飛行可能範囲を考慮し、サブグラフデータＳＧＤの生成数Ｓ及びエッジ数を決定している。
【0055】
サブグラフ生成部４２１は、初期値Ｓ０を設定後、上記混合整数二次計画問題を数理モデル化した下記式［２］から［６］（目的関数及び定式化された制約条件）を用いて計算し、サブグラフの生成数の最小化問題を解決する（ステップＳ４２）。
（目的関数）
（目的関数）
【数2】
【0056】
（定式化された制約条件）
【数3】
【数4】
【数5】
【数6】
【0057】
（変数リスト）
ｘｓｉ∈｛０，１｝：ノードｉがサブグラフｓに含まれるか否かを表す決定変数；
ｘｓｊ∈｛０，１｝：ノードｊがサブグラフｓに含まれるか否かを表す決定変数；及び
ｗｓｅ∈｛０，１｝：エッジｅがサブグラフｓに含まれるか否かを表す決定変数である。
ｘｓｉ∈｛０，１｝：ノードｉがサブグラフｓに含まれるか否かを表す決定変数；
ｘｓｊ∈｛０，１｝：ノードｊがサブグラフｓに含まれるか否かを表す決定変数；及び
ｗｓｅ∈｛０，１｝：エッジｅがサブグラフｓに含まれるか否かを表す決定変数である。
【0058】
（制約条件リスト）
制約［３］：各エッジｅが1つのサブグラフsにのみ属している必要がある；
制約［４］：ドローンの総数Ｋを全てのサブグラフｓのエッジ数Ｅの下限値とし、サブグラフｓの最大数ＫＭを全てのサブグラフｓのエッジ数Ｅの上限値とする；
制約［５］：各サブグラフs同士を接続する必要がある；及び
制約［６］：エッジｅｉｊがサブグラフｓに含まれる場合にはノードｉとノードｊとの両方がサブグラフｓに含まれる。
制約［３］：各エッジｅが1つのサブグラフsにのみ属している必要がある；
制約［４］：ドローンの総数Ｋを全てのサブグラフｓのエッジ数Ｅの下限値とし、サブグラフｓの最大数ＫＭを全てのサブグラフｓのエッジ数Ｅの上限値とする；
制約［５］：各サブグラフs同士を接続する必要がある；及び
制約［６］：エッジｅｉｊがサブグラフｓに含まれる場合にはノードｉとノードｊとの両方がサブグラフｓに含まれる。
【0059】
サブグラフ生成部４２１は、上記式［２］から［６］に基づき、上記混合整数二次計画問題の数理モデルの計算が実行可能か否かを判定する（ステップＳ４３）。つまり、サブグラフ生成部４２１は、生成数Ｓの最小化問題が解決されたか否かを判定する。サブグラフ生成部４２１は、実行不可能と判定した場合（ステップＳ４３：ＮＯ）、生成数Ｓに１を加算する（ステップＳ４４）。一方、サブグラフ生成部４２１は、実行可能と判定した場合（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、処理を終了する。このように、サブグラフ生成部４２１は、上記混合整数二次計画問題が解決されるまで反復処理を実行する。そして、サブグラフ生成部４２１は、サブグラフデータＳＧＤの生成数Ｓを初期値Ｓ０から＋１ずつ増加させる。その結果、サブグラフ生成部４２１は、上記混合整数二次計画問題が解決された時点の生成数Ｓ（サブグラフの総数）及びエッジ数Ｅ（１つのサブグラフのエッジ総数）に基づき、複数のサブグラフデータＳＧＤｎを生成する。
【0060】
サブグラフデータＳＧＤが生成された後は、当該データに対応する水路Ｃの分割水路パスＤＰＣ内をドローン３が点検作業するための最適な移動経路を決定する必要がある。そのため、第１移動経路決定部４２２は、生成された１つのサブグラフデータＳＧＤに対して、基地車両２及びドローン３の各移動経路（第１移動経路）の最適化を行う。具体的には、第１移動経路決定部４２２は、１つのサブグラフデータＳＧＤ内の複数のノードＮＤｎと複数のエッジＥＧｎとを最短で経由するドローン３の移動経路を決定する。また、第１移動経路決定部４２２は、ドローン３の移動経路に対して、通信装置７を介して移動中のドローン３と通信可能な距離に位置する基地車両２の移動経路を決定する。そこで、本実施形態では、サブグラフ生成時と同様に、この問題を数理モデル化し、数理最適化によって問題を解決する手法を適用する。
【0061】
図１５は、本実施形態に係るサブグラフに対する基地車両２及びドローン３の最短経路問題の一例を示す図である。図１５に示す例は、１つのサブグラフデータＳＧＤで表現される水路Ｃの分割水路パスＤＰＣを１台のドローン３が点検作業する場合を想定している。また、分割水路パスＤＰＣの周辺には、基地車両３が走行可能な道路（道路パスＰＲ）が存在する。そして、ドローン３の周囲には、基地車両２（車両に搭載された通信装置７）との通信可能領域ＣＲが存在する。このように、１つのサブグラフデータＳＧＤに対して、点検作業で用いられる基地車両２の総数とドローン３の総数とが決まっている場合には、基地車両２及びドローン３の最短経路問題（サブグラフ内の移動距離の最小化問題）は、混合整数二次計画問題として数理モデル化することができる。
【0062】
図１６は、本実施形態に係るに対する基地車両２及びドローン３の最短経路問題を解決するための計算処理を示すフローチャートである。第１移動経路決定部４２２は、上記問題を混合整数二次計画問題として数理モデル化し、図１６に示すような計算処理を実行する。これにより、第１移動経路決定部４２２は、１つのサブグラフデータＳＧＤに対するドローン３の最短移動経路を決定し、ドローン３の最短移動経路に応じた基地車両２の最短移動経路を決定する。つまり、第１移動経路決定部４２２は、１つのサブグラフデータＳＧＤに対する基地車両２及びドローン３の各最短移動経路を含む第１移動経路を決定する。
【0063】
図１６に示すように、第１移動経路決定部４２２は、サブグラフデータＳＧＤで表現される水路Ｃの分割水路パスＤＰＣに対する作業計画対象時間（離散時間ステップ）Ｔの初期値Ｔ０を設定する（ステップＳ５１）。初期値Ｔ０は下記式［７］で示される。
（変数リスト）
Ｎｓ：サブグラフｓにおけるエッジｅの総数である。
【数7】
Ｎｓ：サブグラフｓにおけるエッジｅの総数である。
【0064】
第１移動経路決定部４２２は、初期値Ｔ０を設定後、上記混合整数二次計画問題を数理モデル化した下記式［８］から［１４］（目的関数及び定式化された制約条件）を用いて計算し、サブグラフ内の移動距離の最小化問題を解決する（ステップＳ５２）。
（目的関数）
（目的関数）
【数8】
【0065】
（定式化された制約条件）
【数9】
【数10】
【数11】
【数12】
【数13】
【数14】
【0066】
（変数リスト）
Ｋｃａｒ：基地車両の総数；
ｘｋｔｉ∈｛０，１｝：時間ｔにおいてドローンｋがサブグラフのノードｉに位置するか否かを表す決定変数；
ｙｋｃａｒｔｉ∈｛０，１｝：時間ｔにおいて基地車両ｋｃａｒがサブグラフのノードｉに位置するか否かを表す決定変数；及び
ωｋｔｋｃａｒ∈｛０，１｝：時間tにおいてドローンｋが基地車両ｋｃａｒの通信可能領域内に位置するか否か表す決定変数；
ｗｅｋｔｄ∈｛０，１｝：ｄ方向において時間ｔから点検作業の飛行を開始するドローンｋによってエッジｅが訪問されるか否かを表す決定変数である。
なお、エッジｅｉｊ（ノードｉ＜ノードｊ）の場合のｄ＝１は、エッジｅｉｊがドローンｋによって点検されるときに、ドローンが最初にノードｉに到達し、次にノードｊに到達することを表す。ｄ＝２は、ドローンが最初にノードｊに到達し、次にノードｉに到達することを表す。
Ｒ： ０と１で構成される伝送行列であり、ノードｉとノードｊとの間のユークリッド距離がドローンの最大伝送可能距離より小さい場合にはＲ（ｉ，ｊ）=１である；
Ａｃａｎａｌ：０と１で構成される水路の分割水路パスを表すサブグラフの隣接行列であり、ノードｉとノードｊとが隣接している場合にはＡｃａｎａｌ（ｉ，ｊ）=１である；及び
Ａｒｏａｄ：０と１で構成される道路の分割道路パスを表すサブグラフの隣接行列であり、ノードｉとノードｊとが隣接している場合にはＡｒｏａｄ（ｉ，ｊ）=１である。
Ｋｃａｒ：基地車両の総数；
ｘｋｔｉ∈｛０，１｝：時間ｔにおいてドローンｋがサブグラフのノードｉに位置するか否かを表す決定変数；
ｙｋｃａｒｔｉ∈｛０，１｝：時間ｔにおいて基地車両ｋｃａｒがサブグラフのノードｉに位置するか否かを表す決定変数；及び
ωｋｔｋｃａｒ∈｛０，１｝：時間tにおいてドローンｋが基地車両ｋｃａｒの通信可能領域内に位置するか否か表す決定変数；
ｗｅｋｔｄ∈｛０，１｝：ｄ方向において時間ｔから点検作業の飛行を開始するドローンｋによってエッジｅが訪問されるか否かを表す決定変数である。
なお、エッジｅｉｊ（ノードｉ＜ノードｊ）の場合のｄ＝１は、エッジｅｉｊがドローンｋによって点検されるときに、ドローンが最初にノードｉに到達し、次にノードｊに到達することを表す。ｄ＝２は、ドローンが最初にノードｊに到達し、次にノードｉに到達することを表す。
Ｒ： ０と１で構成される伝送行列であり、ノードｉとノードｊとの間のユークリッド距離がドローンの最大伝送可能距離より小さい場合にはＲ（ｉ，ｊ）=１である；
Ａｃａｎａｌ：０と１で構成される水路の分割水路パスを表すサブグラフの隣接行列であり、ノードｉとノードｊとが隣接している場合にはＡｃａｎａｌ（ｉ，ｊ）=１である；及び
Ａｒｏａｄ：０と１で構成される道路の分割道路パスを表すサブグラフの隣接行列であり、ノードｉとノードｊとが隣接している場合にはＡｒｏａｄ（ｉ，ｊ）=１である。
【0067】
なお、上記変数値ωｋｔｋｃａｒは、記憶部４４が記憶するパラメータデータ４４２に含まれるパラメータ値から算出された値である。例えば変数値ωｋｔｋｃａｒは、ドローン３が基地車両２と通信可能な距離の値に基づき、ドローン３が基地車両２の通信可能領域ＣＲ内に位置するか否かを判断し、判断結果から計算された値である。このように、第１移動経路決定部４２２は、ドローン３と基地車両２との間の通信可能領域ＣＲを考慮し、１つのサブグラフデータＳＧＤに対する基地車両２及びドローン３の各最短移動経路を含む第１移動経路を決定している。
【0068】
（制約条件リスト）
制約条件には、主に、基地車両２とドローン３との位置関係の制約及び通信可能範囲の制約である。具体的には下記の通りである。
制約［９］：全てのエッジｅを１回ずつ点検する必要がある；及び
制約［１０］：決定変数ｗｅｋｔｄが決定変数ｘｋｔｉの十分条件である。
具体的には、ｗｅｋｔ１＝１は、ｘｋｔｉ＝１及びｘｋ（ｔ＋１）ｊ＝１の十分条件であり、ｗｅｋｔ２＝１は、ｘｋｔｊ＝１及びｘｋ（ｔ＋１）ｉ＝１の十分条件であるという関係である。
制約［１１］，［１２］：常に全てのドローンにおいて、ドローンｋの伝送可能距離内（通信可能距離内）に少なくとも１台の基地車両ｋｃａｒが位置していなければならない；
制約［１３］：一定の時間経過の中で、全ての基地車両Ｋｃａｒ及びドローンＫが１つのノードにのみ出現しなければならない；及び
制約［１４］：基地車両ｋｃａｒとドローンｋとは連続する時間経過の中で隣接するノードにだけ移動する。
制約条件には、主に、基地車両２とドローン３との位置関係の制約及び通信可能範囲の制約である。具体的には下記の通りである。
制約［９］：全てのエッジｅを１回ずつ点検する必要がある；及び
制約［１０］：決定変数ｗｅｋｔｄが決定変数ｘｋｔｉの十分条件である。
具体的には、ｗｅｋｔ１＝１は、ｘｋｔｉ＝１及びｘｋ（ｔ＋１）ｊ＝１の十分条件であり、ｗｅｋｔ２＝１は、ｘｋｔｊ＝１及びｘｋ（ｔ＋１）ｉ＝１の十分条件であるという関係である。
制約［１１］，［１２］：常に全てのドローンにおいて、ドローンｋの伝送可能距離内（通信可能距離内）に少なくとも１台の基地車両ｋｃａｒが位置していなければならない；
制約［１３］：一定の時間経過の中で、全ての基地車両Ｋｃａｒ及びドローンＫが１つのノードにのみ出現しなければならない；及び
制約［１４］：基地車両ｋｃａｒとドローンｋとは連続する時間経過の中で隣接するノードにだけ移動する。
【0069】
なお、第１移動経路決定部４２２では、１つのサブグラフデータＳＧＤに対する基地車両２及びドローン３の各最短移動経路を含む第１移動経路を決定する上で、上記制約［９］から［１４］に加え、次のような条件も想定している。
（追加想定条件）
想定［１］：サブグラフで表現される水路の分割水路パスの端は、ドローンによって点検される必要がある；
想定［２］：サブグラフを構成するエッジをドローンによって点検するには一定の時間が必要である；及び
想定［３］：点検作業の開始時と終了時において、ドローンが水路と基地車両との間を飛行するためにかかる時間は、点検作業時間に比べてかなり短いため、経路決定処理において考慮しなくてもよい。
（追加想定条件）
想定［１］：サブグラフで表現される水路の分割水路パスの端は、ドローンによって点検される必要がある；
想定［２］：サブグラフを構成するエッジをドローンによって点検するには一定の時間が必要である；及び
想定［３］：点検作業の開始時と終了時において、ドローンが水路と基地車両との間を飛行するためにかかる時間は、点検作業時間に比べてかなり短いため、経路決定処理において考慮しなくてもよい。
【0070】
上記想定［３］の理由は、下記の通りである。
点検作業時に移動しながら水路Ｃの壁の鮮明な撮像画像を取得するために、ドローン３は、低速（画像品質を維持可能な速度）で飛行する必要がある。そのため、経路決定処理では、この点検作業時間を考慮する必要がある。それに比べて、ドローン３は、水路Ｃと基地車両２との間を飛行するとき、点検作業時に比べて高速で飛行してもよい。よって、経路決定処理では、水路Ｃと基地車両２との間の飛行時間を考慮する必要はない。
点検作業時に移動しながら水路Ｃの壁の鮮明な撮像画像を取得するために、ドローン３は、低速（画像品質を維持可能な速度）で飛行する必要がある。そのため、経路決定処理では、この点検作業時間を考慮する必要がある。それに比べて、ドローン３は、水路Ｃと基地車両２との間を飛行するとき、点検作業時に比べて高速で飛行してもよい。よって、経路決定処理では、水路Ｃと基地車両２との間の飛行時間を考慮する必要はない。
【0071】
第１移動経路決定部４２２は、上記式［７］から［１４］に基づき、上記混合整数二次計画問題の数理モデルの計算が実行可能か否かを判定する（ステップＳ５３）。つまり、第１移動経路決定部４２２は、最短経路問題が解決されたか否かを判定する。第１移動経路決定部４２２は、実行不可能と判定した場合（ステップＳ５３：ＮＯ）、作業計画対象時間（離散時間ステップ）Ｔに１を加算する（ステップＳ５４）。一方、第１移動経路決定部４２２は、実行可能と判定した場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、処理を終了する。このように、第１移動経路決定部４２２は、上記混合整数二次計画問題が解決されるまで反復処理を実行する。そして、第１移動経路決定部４２２は、サブグラフデータＳＧＤで表現される水路Ｃの分割水路パスＤＰＣに対する作業計画対象時間Ｔを初期値Ｔ０から＋１ずつ増加させる。第１移動経路決定部４２２は、上記混合整数二次計画問題が解決された時点の移動経路を、基地車両２及びドローン３の最短移動経路として決定する。
【0072】
水路Ｃの分割水路パスＤＰＣ内を点検作業するための最適な移動経路を決定後は、全ての分割水路パスＤＰＣｎを基地車両２が経由する最短の移動経路を決定する必要がある。そのため、第２移動経路決定部４２３は、グラフ内の移動経路が最適化された全てのサブグラフデータＳＧＤｎに対して、基地車両２の移動経路（第２移動経路）の最適化を行う。具体的には、第２移動経路決定部４２３は、複数のサブグラフ同士を最短で経由する基地車両２の移動経路を決定する。
【0073】
図１７は、本実施形態に係るサブグラフ間における基地車両２の最短経路問題を非対称の巡回セールスマン問題に置き換える例を示す図である。図１７に示す例では、水路Ｃの各分割水路パスＤＰＣｎを表現する１つのサブグラフＳＧｎを１つのノードＮＤとしている。これにより、複数のサブグラフ同士を経由する場合の最短経路問題を、非対称の巡回セールスマン問題（ＡＴＳＰ：Asymmetric Traveling Salesman Problem）に置き換えている。より具体的には、本実施形態では、各サブグラフＳＧｎに対応する複数のノードＮＤを含む新しいグラフデータＮＧＤを生成する。そして、本実施形態では、基地車両２がノード間を自由に移動可能とするために、新しいグラフＮＧＤは、複数のサブグラフＳＧｎが互いに接続されている。その上で、本実施形態では、互いに接続されているサブグラフＳＧを経由し各サブグラフＳＧｎを１回ずつ経由する場合の最短経路問題（サブグラフ間の移動距離の最小化問題）を、非対称の巡回セールスマン問題として解決する。なお、巡回セールスマン問題は、組み合わせ最適化問題の１つである。
【0074】
図１８は、本実施形態に係るサブグラフ間における基地車両２の最短経路問題を解決するための計算処理のフローチャートである。第２移動経路決定部４２３は、上記問題を非対称の巡回セールスマン問題として数理モデル化し、図１８に示すような計算処理を実行する。これにより、第２移動経路決定部４２３は、グラフ内の移動経路が最適化された全てのサブグラフデータＳＧＤｎを１回ずつ経由する基地車両２の最短移動経路を決定する。つまり、第２移動経路決定部４２３は、全てのサブグラフデータＳＧＤｎを１回ずつ経由する基地車両２の最短移動経路を含む第２移動経路を決定する。
【0075】
図１８に示すように、第２移動経路決定部４２３は、各サブグラフＳＧｎに対応する複数のノードＮＤｎによって構成された新しいグラフデータＮＧＤにおいて、各サブグラフ同士を接続するエッジの重みを決定する（ステップＳ６１）。エッジの重みを決定する問題（エッジの重み付け問題）は、混合整数二次計画問題として数理モデル化することができる。よって、第２移動経路決定部４２３は、上記混合整数二次計画問題を数理モデル化した下記式［１５］から［１６］（目的関数及び定式化された制約条件）を用いて計算し、エッジの重み付け問題を解決する。
（目的関数）
（目的関数）
【数15】
【0076】
（定式化された制約条件）
【数16】
【0077】
（変数リスト）
Ｑ：各サブグラフ同士を接続する各エッジの重みを表す行列であり、ＱＡＢ：＝Ｑ（Ａ，Ｂ）は、サブグラフＡのノードからサブグラフＢのノードへの移動方向を示す有向エッジの重みである；
ｄｉｊ：道路の道路パスＰＲを表すグラフのノードｉとノードｊとの間の最短経路の長さ；及び
ｘｉｊ∈｛０，１｝：サブグラフＡのノードｉからサブグラフＢのノードｊに移動するか否かを表す決定変数である。
Ｑ：各サブグラフ同士を接続する各エッジの重みを表す行列であり、ＱＡＢ：＝Ｑ（Ａ，Ｂ）は、サブグラフＡのノードからサブグラフＢのノードへの移動方向を示す有向エッジの重みである；
ｄｉｊ：道路の道路パスＰＲを表すグラフのノードｉとノードｊとの間の最短経路の長さ；及び
ｘｉｊ∈｛０，１｝：サブグラフＡのノードｉからサブグラフＢのノードｊに移動するか否かを表す決定変数である。
【0078】
図１７には、サブグラフデータＳＧＤで表現される水路Ｃの分割水路パスＤＰＣにおけるドローン３の離陸位置（飛行開始位置）が“○”で示されており、着陸位置が“×”で示されている。この場合、ドローン３の離陸位置（飛行終了位置）は、分割水路パスＤＰＣの点検作業の開始位置に相当し、対応するサブグラフの開始ノードに相当する。また、ドローン３の着陸位置は、分割水路パスＤＰＣの点検作業の終了位置に相当し、対応するサブグラフの終了ノードに相当する。よって、第２移動経路決定部４２３は、例えばサブグラフＡの終了ノードとサブグラフＢの開始ノードとを接続する全てのエッジのうち最短のエッジを特定しＱＡＢを算出する。このようなＱＡＢを算出する手法は、上記式［１５］のように数理モデルの目的関数として定式化できる。なお、上記ドローン３の離陸位置（飛行開始位置）及び着陸位置（飛行終了位置）は、第１移動経路決定部４２２によって決定されている。ドローン３の離陸位置及び着陸位置は、サブグラフデータＳＧＤに対するドローン３の移動経路が決定した時点で、決定した移動経路における移動開始ノードと移動終了ノードに基づき特定される。よって、第１移動経路決定部４２２は、計算用のパラメータ値として、決定した移動経路における移動開始ノードと移動終了ノードに対応するドローン３の離陸位置及び着陸位置を第２移動経路決定部４２３に渡す。
【0079】
（制約条件リスト）
制約［１６］：サブグラフＡの全ての終了ノードに１回だけ到達する必要があり、サブグラフＢの全ての開始ノードに１回だけ到達する必要がある。
制約［１６］：サブグラフＡの全ての終了ノードに１回だけ到達する必要があり、サブグラフＢの全ての開始ノードに１回だけ到達する必要がある。
【0080】
第２移動経路決定部４２３は、上記式［１５］から［１６］を用いて、新しいグラフデータＮＧＤにおける各サブグラフ同士を接続するエッジの重みＱを決定後、複数のサブグラフ同士を最短で経由する基地車両２の移動経路（最小距離の閉塞パス）を決定する（ステップＳ６２）。
【0081】
上述したように、サブグラフ間における基地車両２の最短経路問題（サブグラフ間の移動距離の最小化問題）は、非対称の巡回セールスマン問題として数理モデル化することができる。よって、第２移動経路決定部４２３は、上記非対称の巡回セールスマン問題を数理モデル化した下記式［１７］から［１９］（目的関数及び定式化された制約条件）を用いて計算し、サブグラフ間の移動距離の最小化問題を解決する。
（目的関数）
（目的関数）
【数17】
【0082】
（定式化された制約条件）
【数18】
【数19】
【0083】
（変数リスト）
ｘｓｔ∈｛０，１｝：は、時間ｔに基地車両によってサブグラフsが訪問されるか否かを表す決定変数である。
ｘｓｔ∈｛０，１｝：は、時間ｔに基地車両によってサブグラフsが訪問されるか否かを表す決定変数である。
【0084】
（制約条件リスト）
制約［１８］：基地車両は例えば会社から点検作業現場に移動し、作業終了後に再び会社に戻る必要がある；及び
制約［１９］：各サブグラフは１回しか訪問できない。
制約［１８］：基地車両は例えば会社から点検作業現場に移動し、作業終了後に再び会社に戻る必要がある；及び
制約［１９］：各サブグラフは１回しか訪問できない。
【0085】
第２移動経路決定部４２２は、上記式［１７］から［１９］に基づき、上記非対称の巡回セールスマン問題の数理モデルの計算を実行し、問題が解決された時点の移動経路を、サブグラフ間の基地車両２の最短移動経路（最小距離の閉塞パス）として決定する。
【0086】
以上のように、本実施形態に係る管理装置４では、サブグラフ生成部４２１は、ドローン３の継続飛行可能距離又は継続飛行可能時間に基づき、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な点検区間に対応するサブグラフデータＳＧＤを生成する。第１移動経路決定部４２２は、基地車両２とドローン３との間の通信可能領域ＣＲに基づき、１つのサブグラフデータＳＧＤに対する基地車両２及びドローン３の各最短移動経路を含む第１移動経路を決定する。第２移動経路決定部４２３は、決定された第１移動経路における移動開始ノードと移動終了ノードに対応するドローン３の離陸位置及び着陸位置に基づき、全てのサブグラフデータＳＧＤｎを１回ずつ経由する基地車両２の最短移動経路を含む第２移動経路を決定する。
【0087】
移動計画部４２は、決定された第１移動経路及び第２移動経路の各データを、基地車両２及びドローン３の移動計画データ４４３に反映するために記憶部４４に書き込む。
【0088】
［移動計画機能（再計画機能）］
作業中断判定部４５は、実施中の作業を中断すべき状態か否かを判定する。作業中断判定部４５は、例えば次のような情報に基づき、作業を中断すべき状態と判定する。作業中断判定部４５は、送受信部４０を介してドローン３から受信した異常／故障の情報に基づき、実施中の作業を中断すべき状態であると判定する。また、作業中断判定部４５は、記憶部４４の所定の記憶領域に記憶されているパラメータデータ４４２として、公衆回線を介して取得した最新の交通情報に基づき、基地車両２が走行中の道路で、当該車両の走行に悪影響を及ぼす交通現象（例えば交通渋滞等）が発生しているか否かを判定する。作業中断判定部４５は、走行に悪影響を及ぼす交通現象が発生していると判定した場合に、実施中の作業を中断すべき状態であると判定する。また、作業中断判定部４５は、パラメータデータ４４２として、公衆回線を介して取得した最新の気象情報に基づき、ドローン３が飛行中の地域で、当該機体の飛行に悪影響を及ぼす気象現象（例えば強風、強雨、又は降雪等）が発生しているか否かを判定する。作業中断判定部４５は、飛行に悪影響を及ぼす気象現象が発生していると判定した場合に、実施中の作業を中断すべき状態であると判定する。このように、作業中断判定部４５は、ドローン３の飛行環境及び飛行状態に関する情報や点検作業に影響を及ぼす外部要因に関する情報等に基づき、実施中の作業を中断すべき状態であるか否かを判定する。
作業中断判定部４５は、実施中の作業を中断すべき状態か否かを判定する。作業中断判定部４５は、例えば次のような情報に基づき、作業を中断すべき状態と判定する。作業中断判定部４５は、送受信部４０を介してドローン３から受信した異常／故障の情報に基づき、実施中の作業を中断すべき状態であると判定する。また、作業中断判定部４５は、記憶部４４の所定の記憶領域に記憶されているパラメータデータ４４２として、公衆回線を介して取得した最新の交通情報に基づき、基地車両２が走行中の道路で、当該車両の走行に悪影響を及ぼす交通現象（例えば交通渋滞等）が発生しているか否かを判定する。作業中断判定部４５は、走行に悪影響を及ぼす交通現象が発生していると判定した場合に、実施中の作業を中断すべき状態であると判定する。また、作業中断判定部４５は、パラメータデータ４４２として、公衆回線を介して取得した最新の気象情報に基づき、ドローン３が飛行中の地域で、当該機体の飛行に悪影響を及ぼす気象現象（例えば強風、強雨、又は降雪等）が発生しているか否かを判定する。作業中断判定部４５は、飛行に悪影響を及ぼす気象現象が発生していると判定した場合に、実施中の作業を中断すべき状態であると判定する。このように、作業中断判定部４５は、ドローン３の飛行環境及び飛行状態に関する情報や点検作業に影響を及ぼす外部要因に関する情報等に基づき、実施中の作業を中断すべき状態であるか否かを判定する。
【0089】
作業中断判定部４５は、実施中の作業を中断すべき状態であると判定した場合に、作業中断時における基地車両２及びドローン３の位置情報を取得する。ドローン３からの受信情報に基づき、実施中の作業を中断すべき状態であると判定した場合には、作業中断判定部４５は、ドローン３からの受信情報に位置情報（例えばＧＰＳ値等）が含まれているため、この情報を、作業中断時のドローン３の位置情報とする。一方、パラメータデータ４４２に基づき、実施中の作業を中断すべき状態であると判定した場合には、作業中断判定部４５は、位置センサ８を介して、基地車両２の位置情報（例えばＧＰＳ値等）を取得する。そして、作業中断判定部４５は、送受信部４０を介して、ドローン３に対して位置情報の提供を要求する。その結果、作業中断判定部４５は、ドローン３から位置情報を取得できる。
【0090】
また、作業中断判定部４５は、実施中の作業を中断すべき状態であると判定した場合に、作業中断時におけるドローン３の搭載バッテリ３５の状態情報（例えば残容量等）を取得する。なお、ドローン３からのバッテリ３５の状態情報の取得方法については、上述した位置情報の取得方法と略同一であるため、上記該当記載を援用しここでの詳述は省略する。
【0091】
作業中断判定部４５は、このようにして取得した位置情報及びバッテリ３５の状態情報を再計画部４６に転送することによって、作業中断後に残りの作業を効率よくかつ適切に実施可能な、基地車両２及びドローン３の移動経路の最適化（再計画）を指示する。
【0092】
再計画部４６は、事前計画で最適化された水路パスＰＣにおいて、作業中断後、ドローン３が再び飛行し点検する移動経路を最適化する。再計画部４６は、水路Ｃの周辺の道路の道路パスＰＲにおいて、作業中断後、基地車両２が走行しドローン３の飛行に追従する移動経路を最適化する。このとき再計画部４６は、作業中断前までに移動経路に従って点検が実施された点検済み区間に該当するパス（第１パスデータ）を分割水路パスＤＰＣから削除する。そして、再計画部４６は、作業再開後に実施が予定されている未点検区間に該当するパス（第２パスデータ）を、移動経路の再計算の対象とする。つまり、再計画部４６は、作業中断前までの点検済み区間を、移動経路の再計算の対象から除外する構成としている。このように、再計画部４６は、基地車両２及びドローン３における未点検の作業範囲全体の移動経路を最適化し、再び最適化された移動経路のデータに基づき、基地車両２及びドローン３の移動計画データ４４３を更新する。その結果、作業が中断しても、効率がよく適切な点検の継続実施を実現する、異なる２種類の移動体の最適な移動計画が作成される。
【0093】
再計画部４６は、サブグラフ再生成部４６１及び移動経路再決定部４６２を有する。
【0094】
サブグラフ再生成部４６１は、作業再開後に点検作業を実施する予定の未点検区間ＳＴ２を表すサブグラフデータＳＧＤを再生成（再構成）する。サブグラフ再生成部４６１は、作業中断前に使用していた移動計画データ４４３に含まるグラフデータＧＤを記憶部４４から読み出す。サブグラフ再生成部４６１は、作業中断位置ＩＰ（ｔ）として作業中断判定部４５から取得した位置情報（ドローン３の位置情報）及び／又は作業中断時間ｔに基づき、グラフデータＧＤのうち、作業が中断された点検中断区間に対応するエッジＥＤを特定する。サブグラフ再生成部４６１は、グラフ内における点検中断区間のエッジＥＧの位置に基づき、グラフデータＧＤのうち、作業中断前までに移動経路に従って作業が実施された点検済み区間ＳＴ１に対応するエッジＥＧを特定する。サブグラフ再生成部４６１は、特定したエッジＥＧをグラフデータＧＤから削除する。これにより、点検済み区間ＳＴ１を再計画の対象から除外し、再計画の対象を、作業再開後に点検作業を実施する予定の未点検区間ＳＴ２に絞り込める。
【0095】
サブグラフ再生成部４６１は、未点検区間ＳＴ２に対応するエッジＥＧのみを含むグラフデータＧＤから、サブグラフデータＳＧＤを再生成する。なお、サブグラフデータＳＧＤの再生成方法については、上述したサブグラフ生成部４２１による生成方法と略同一であるため、上記該当記載を援用しここでの詳述は省略する。ただし、サブグラフデータＳＧＤの構成条件（例えばサブグラフに含まれるエッジ数等）は、バッテリ３５の容量に応じた継続飛行可能な範囲（継続飛行可能な距離又は時間）に依存する。そのため、サブグラフ再生成部４６１は、作業中断判定部４５から取得したバッテリ３５の状態情報（作業中断時におけるバッテリ３５の残容量）と、ドローン３の飛行速度と、に基づき、作業再開後にドローン３がバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な距離又は時間を再計算する。サブグラフ再生成部４６１は、再計算した継続飛行可能距離又は継続飛行可能時間を１つのパラメータ値として、サブグラフデータＳＧＤの構成条件値を再計算する。サブグラフ再生成部４６１は、サブグラフデータＳＧＤの構成条件値の計算結果に基づき、サブグラフデータＳＧＤを再生成する。また、サブグラフデータＳＧＤの構成条件は、基地車両２の総数やドローン３の総数にも依存する。そのため、管理装置４は、作業を再開する際に用いる基地車両２の総数やドローン３の総数を、入力装置５を介して受け付ける。サブグラフ再生成部４６１は、入力された総数値を１つのパラメータ値として、サブグラフデータＳＧＤの構成条件値を再計算する。
【0096】
移動経路再決定部４６２は、サブグラフ再生成部４６１によって生成された１つのサブグラフデータＳＧＤ（未点検区間ＳＴ２によるサブグラフ）に対して、基地車両２及びドローン３の各移動経路（第１移動経路）の最適化を行う。なお、サブグラフ内における基地車両２及びドローン３の最短経路の決定方法については、上述した第１移動経路決定部４２２による決定方法と略同一であるため、上記該当記載を援用しここでの詳述は省略する。ただし、サブグラフ内における基地車両２及びドローン３の最短経路は、バッテリ３５の容量に応じた継続飛行可能な範囲（継続飛行可能な距離又は時間）に依存する。よって、移動経路再決定部４６２は、サブグラフ再生成部４６１によって再計算された継続飛行可能な距離又は時間を１つのパラメータ値として用いる。また、移動経路再決定部４６２は、第１経路決定部４２２と同様に、サブグラフ内の移動距離の最小化問題を、混合整数二次計画問題として数理モデル化し、最短経路を計算する。このとき移動経路再決定部４６２は、上記［１］から［３］の想定条件に加えて、「基地車両２及びドローン３は、再計算前の最短経路における作業中断時間ｔの位置から中断された点検作業を再開する」も想定条件［４］としている。
【0097】
［移動体制御機能］
移動体制御部４３は、移動体の１つであるドローン３の飛行を制御する。移動体制御部４３は、記憶部４４が記憶するドローン３の移動計画データ４４３を参照し、設定された移動計画（飛行計画）に従ってドローン３が飛行するように所定の制御信号（例えば離陸指示等）や所定の飛行計画データ（例えば作業終了時の着陸位置等）を送信する。制御信号や飛行計画データは、送受信部４０を介してドローン３に送信される。
移動体制御部４３は、移動体の１つであるドローン３の飛行を制御する。移動体制御部４３は、記憶部４４が記憶するドローン３の移動計画データ４４３を参照し、設定された移動計画（飛行計画）に従ってドローン３が飛行するように所定の制御信号（例えば離陸指示等）や所定の飛行計画データ（例えば作業終了時の着陸位置等）を送信する。制御信号や飛行計画データは、送受信部４０を介してドローン３に送信される。
【0098】
［ドローン］
ドローン３は、送受信部５０、位置特定部５１、飛行制御部５２、駆動部５３、計測データ処理部５４、検出部５５、及び異常判定部５６等を有し、各機能部が連携して動作することで所定の機能を提供する。送受信部５０は、無線通信機５４が有する機能であり、基地車両２等のドローン３以外の他の機器との間でデータの送受信を行う。
位置特定部５１は、位置センサ３３が有する機能であり、所定の座標系に基づきドローン３の現在位置を特定する。位置特定部５１は、特定した現在位置を位置情報（例えばＧＰＳ値等）として飛行制御部５２に転送する。
ドローン３は、送受信部５０、位置特定部５１、飛行制御部５２、駆動部５３、計測データ処理部５４、検出部５５、及び異常判定部５６等を有し、各機能部が連携して動作することで所定の機能を提供する。送受信部５０は、無線通信機５４が有する機能であり、基地車両２等のドローン３以外の他の機器との間でデータの送受信を行う。
位置特定部５１は、位置センサ３３が有する機能であり、所定の座標系に基づきドローン３の現在位置を特定する。位置特定部５１は、特定した現在位置を位置情報（例えばＧＰＳ値等）として飛行制御部５２に転送する。
【0099】
飛行制御部５２は、飛行制御装置３０が有する機能であり、駆動部５３への制御信号の送信、検出部５５からの検出情報の受信、及び位置特定部５１からの位置情報の受信等により、飛行に関するドローン３の機体制御を行う。例えば飛行制御部５２は、送受信部５０を介して管理装置４から受信した制御信号に従って、ドローン３の離陸等を制御する。また、飛行制御部５２は、送受信部５０を介して管理装置４から受信した飛行計画データに基づき、経路に沿ったドローン３の飛行及び所定の位置への着陸等を制御する。なお、飛行制御部５２は、検出信号及び現在位置に基づく自律飛行の制御も行う。
【0100】
駆動部５３は、飛行装置３１が有する機能であり、例えば飛行制御部５２からの制御信号に従って、指示された挙動となるように駆動装置３１Ｄを制御し、プロペラ３１Ｐを回転駆動する。計測データ処理部５４は、検出部５５から入力された検出結果、すなわち計測データ４４４に対して所定のデータ処理を行い、送受信部５０を介して処理後のデータを管理装置４に送信する。本実施形態では、点検結果である水路Ｃ内の撮像画像が計測データ４４４の一例として挙げられる。計測データ処理部５４は、撮像画像の場合、当該画像に所定の画像処理（例えば画像特徴を強調するためのフィルタ処理等）を行う。なお、計測データ処理部５４は、飛行制御装置５０が有する機能であってもよい。また、画像処理を行う場合には、画像処理用の集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）によって実現してもよい。検出部５５は、計測装置３６が有する機能であり、各種センサによるセンシング結果を検出結果として取得し、取得した検出結果を検出情報として飛行制御部５２及び計測データ処理部５４に転送する。本実施形態では、撮像装置３７を各種センサの一例として挙げている。
【0101】
異常判定部５６は、ドローン３の継続飛行が不可能な異常／故障が発生したか否かを判定する。ここでいう継続飛行が不可能な異常／故障とは、例えばドローン３が物体に接触／衝突し飛行装置３１の一部を破損した状態等が挙げられる。このような異常／故障の発生の有無は、検出部５５からの検出情報に基づき判定できる。本実施形態では、計測装置３６が慣性計測装置を含む。よって、検出部５５は、これらのセンシングデバイスを介して、飛行環境及び飛行状態の計測結果を検出情報として遅延なく得ることができる。本実施形態では、例えば正常飛行時の慣性計測結果（以降「正常値」と称す）を、ドローン３が備える記憶装置（非図示）の所定の記憶領域に記憶している。異常判定部５６は、予め記憶されている正常値を参照し、検出部５５から検出情報として取得した慣性計測結果の値（以降「計測値」と称す）と正常値とを比較する。異常判定部５６は、計測値と正常値との差分の絶対値が所定の閾値より大きい場合に、継続飛行が不可能な異常／故障が発生したと判定する。また、異常判定部５６は、異常な値とされた慣性計測の種別に基づき、発生した異常／故障の種別を予測してもよい。異常判定部５６は、異常／故障の発生ありの判定結果とともに、異常／故障の種別の予測結果を、飛行制御部５２に転送する。
【0102】
これを受けて、飛行制御部５２は、異常／故障が発生したドローン３を、可能な限り安全な場所に着陸させる機体制御を行う。また、飛行制御部５２は、このタイミングで、位置特定部５１から位置情報（例えばＧＰＳ値等）を取得するとともに、バッテリ３５から現在の状態情報（例えば残容量等）を取得する。飛行制御部５２は、取得した位置情報及びバッテリ３５の状態情報とともに、発生した異常／故障の情報（異常／故障の種別予測結果を含む）を、送受信部５０を介して管理装置４に送信する。
【0103】
以上のように、本実施形態に係るドローン３は、飛行制御部５２が、管理装置４から送信された移動計画に従ってドローン３を飛行させる。これにより、ドローン３は、図６，７に示すような飛行を実施し、水路Ｃ内の点検を行う。また、ドローン３は、飛行中に発生した異常／故障を検出し、その旨を、遅延なく管理装置４に通知するとともに、可能な限り安全な場所に着陸する。
【0104】
［移動体の管理処理（事前計画処理）］
図１９は、本実施形態に係る基地車両２及びドローン３の管理処理（事前計画処理）を示すフローチャートである。図１９に示す処理は、管理システム１の管理装置４によって実行される。本処理は、主にグラフ生成部４１によるグラフ生成処理（ステップＳ７１からＳ７３）及び移動計画部４２による移動計画処理（ステップＳ７４からＳ７７）に分けられる。
図１９は、本実施形態に係る基地車両２及びドローン３の管理処理（事前計画処理）を示すフローチャートである。図１９に示す処理は、管理システム１の管理装置４によって実行される。本処理は、主にグラフ生成部４１によるグラフ生成処理（ステップＳ７１からＳ７３）及び移動計画部４２による移動計画処理（ステップＳ７４からＳ７７）に分けられる。
【0105】
［グラフ生成処理］
管理装置４は、点検対象である水路Ｃとその周辺の道路を含む地図データ４４１を読み込む（ステップＳ７１）。管理装置４は、点検対象全体の水路Ｃを表す水路パスＰＣと水路Ｃの周辺の道路を表す道路パスＰＲとを地図データ４４１から抽出し、水路パスＰＣ及び道路パスＰＲのそれぞれに対応するグラフデータＧＤを生成する（ステップＳ７２）。管理装置４は、グラフデータＧＤを構成する各エッジＥＧを等間隔に分割し、グラフデータＧＤを再構成する（ステップＳ７３）。これにより、本処理では、例えば図１２Ｃに示す再構成後のグラフデータＲＧＤが生成される。
管理装置４は、点検対象である水路Ｃとその周辺の道路を含む地図データ４４１を読み込む（ステップＳ７１）。管理装置４は、点検対象全体の水路Ｃを表す水路パスＰＣと水路Ｃの周辺の道路を表す道路パスＰＲとを地図データ４４１から抽出し、水路パスＰＣ及び道路パスＰＲのそれぞれに対応するグラフデータＧＤを生成する（ステップＳ７２）。管理装置４は、グラフデータＧＤを構成する各エッジＥＧを等間隔に分割し、グラフデータＧＤを再構成する（ステップＳ７３）。これにより、本処理では、例えば図１２Ｃに示す再構成後のグラフデータＲＧＤが生成される。
【0106】
［移動計画処理］
管理装置４は、以降の処理において参照するパラメータデータ４４２を読み込む（ステップＳ７４）。このとき管理装置４は、点検作業に用いる基地車両２の総数、ドローン３の総数、ドローン３におけるバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な距離又は時間、ドローン３の飛行速度、及び、基地車両２とドローン３との通信可能領域ＣＲ等の各種パラメータ値を取得する。
管理装置４は、以降の処理において参照するパラメータデータ４４２を読み込む（ステップＳ７４）。このとき管理装置４は、点検作業に用いる基地車両２の総数、ドローン３の総数、ドローン３におけるバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な距離又は時間、ドローン３の飛行速度、及び、基地車両２とドローン３との通信可能領域ＣＲ等の各種パラメータ値を取得する。
【0107】
管理装置４は、取得したパラメータ値に基づき、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで点検作業を実施可能な点検区間を表すサブグラフデータＳＧＤを生成する（ステップＳ７５）。このとき管理装置４は、各エッジＥＧｎを等間隔に分割し再構成されたグラフデータＲＧＤから複数のサブグラフデータＳＧＤｎを生成する。そのため、水路Ｃの点検作業全体の移動経路において、ドローン３のバッテリ３５を交換し、水路Ｃの各分割水路パスＤＰＣｎの間を移動する時間が最小限となるようなサブグラフデータＳＧＤの生成数及びエッジ数を決定する必要がある。
【0108】
そこで、本実施形態では、サブグラフの生成数の最小化問題を混合整数二次計画問題（ＭＩＱＰ）として数理モデル化し問題解決する。管理装置４は、数理モデルの目的関数及び定式化された制約条件を用いて所定の計算を行い、サブグラフの生成数の最小化問題を解決する。なお、このとき用いられるパラメータ値は、ドローン３の総数、バッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な距離又は時間、及び飛行速度の各値である。その結果、本処理では、ドローン３のバッテリ３５を交換し、水路Ｃの各分割水路パスＤＰＣｎの間を移動する時間が最小限となる最適なサブグラフデータＳＧＤの生成数及びエッジ数が決定される。
【0109】
管理装置４は、生成されたサブグラフ内におけるドローン３の最短移動経路を決定する（ステップＳ７６）。つまり、管理装置４は、生成されたサブグラフデータＳＧＤに対応する水路Ｃの分割水路パスＤＰＣ内をドローン３が点検作業するための最適な移動経路を決定する。具体的には、管理装置４は、１つのサブグラフデータＳＧＤ内の複数のノードＮＤｎと複数のエッジＥＧｎとを最短で経由するドローン３の移動経路を決定する。また、管理装置４は、ドローン３の移動経路に対して、通信装置７を介して移動中のドローン３と通信可能な距離に位置する基地車両２の移動経路を決定する。
【0110】
そこで、本実施形態では、サブグラフデータＳＧＤに対する基地車両２及びドローン３の最短経路問題（サブグラフ内の移動距離の最小化問題）を混合整数二次計画問題（ＭＩＱＰ）として数理モデル化し問題解決する。なお、このとき用いられるパラメータ値は、基地車両２の総数、及び、基地車両２とドローン３との通信可能領域（通信可能距離）ＣＲの各値である。その結果、本処理では、ドローン３と基地車両２との間の通信可能領域ＣＲ内において、１つのサブグラフデータＳＧＤに対する基地車両２及びドローン３の各最短移動経路を含む第１移動経路が決定される。
【0111】
管理装置４は、グラフ内の移動経路が最適化されたサブグラフ間における基地車両２の最短移動経路を決定する（ステップＳ７７）。つまり、管理装置４は、全ての分割水路パスＤＰＣｎを基地車両２が経由する最短の移動経路を決定する。
【0112】
そこで、本実施形態では、互いに接続されているサブグラフＳＧを経由し各サブグラフＳＧｎを１回ずつ経由する場合の最短経路問題（サブグラフ間の移動距離の最小化問題）を、非対称の巡回セールスマン問題として混合整数二次計画問題（ＭＩＱＰ）として数理モデル化し問題解決する。なお、このとき用いられるパラメータ値は、第１移動経路における移動開始ノードと移動終了ノードに対応するドローン３の離陸位置及び着陸位置の各値である。その結果、本処理では、全てのサブグラフデータＳＧＤｎを１回ずつ経由する基地車両２の最短移動経路を含む第２移動経路が決定される。
【0113】
管理装置４は、決定された第１移動経路及び第２移動経路の各データを、基地車両２及びドローン３の移動計画データ４４３に反映するためにデータ出力する（ステップＳ７８）。
【0114】
［移動体の管理処理（再計画処理）］
図２０は、本実施形態に係る基地車両２及びドローン３の管理処理（再計画処理）を示すフローチャートである。図２０に示す処理は、管理システム１の管理装置４によって実行される。
図２０は、本実施形態に係る基地車両２及びドローン３の管理処理（再計画処理）を示すフローチャートである。図２０に示す処理は、管理システム１の管理装置４によって実行される。
【0115】
管理装置４は、実施中の作業を中断すべき状態か否かを判定する（ステップＳ８１）。管理装置４は、作業を中断すべき状態であると判定された場合（ステップＳ８１：ＹＥＳ）、基地車両２及びドローン３の作業中断位置ＩＰ（ｔ）を取得する（ステップＳ８２）。このとき管理装置４は、位置情報だけでなくバッテリ３５の状態情報もドローン３から取得する。なお、ドローン３の各種情報は、管理装置４からの取得要求に関わらず、異常／故障が発生した場合等ドローン３から能動的に送信されてもよい。
【0116】
管理装置４は、ドローン３の作業中断位置ＩＰ（ｔ）及び／又は作業中断時間tに基づき、点検済み区間ＳＴ１を再計画処理の対象から除外する（ステップＳ８３）。管理装置４は、作業中断前に使用していた移動計画データ４４３に含まるグラフデータＧＤを記憶部４４から読み出す。管理装置４は、ドローン３の作業中断位置ＩＰ（ｔ）及び／又は作業中断時間tに基づき、グラフデータＧＤのうち、作業中断前までに移動経路に従って作業が実施された点検済み区間ＳＴ１に対応するエッジＥＧを特定し、特定したエッジＥＧをグラフデータＧＤから削除する。これにより、再計画処理の対象を、作業再開後に点検作業を実施する予定の未点検区間ＳＴ２に絞り込める。
【0117】
管理装置４は、以降の処理において参照するパラメータデータ４４２を読み込む（ステップＳ８４）。このとき管理装置４は、再開する点検作業に用いる基地車両２の総数、ドローン３の総数、ドローン３におけるバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な距離又は時間、ドローン３の飛行速度、及び、基地車両２とドローン３との通信可能領域ＣＲ等の各種パラメータ値を取得する。なお、継続飛行可能な距離又は時間に関するパラメータには、記憶部４４に記憶されているパラメータ値をそのまま適用するのではない。作業中断時のバッテリ３５の状態は、作業が中断される前の状態から変化している。ここでいう状態には、例えば残容量（充電率；ＳＯＣ：State Of Charge）や劣化状態（容量維持率；ＳＯＨ：State Of Health）等が含まれる。よって、管理装置４は、ドローン３から取得したバッテリ３５の状態情報に含まれる残容量とドローン３の飛行速度とに基づき、継続飛行可能な距離又は時間を再計算し、再計算した値をパラメータ値として適用する。この点については、基地車両２の総数やドローン３の総数に関するパラメータも同様である。作業再開時における利用可能数は、異常／故障の発生に伴い作業が中断される前の状態から変化している可能性がある。よって、管理装置４は、作業を再開する際に用いる基地車両２の総数及びドローン３の総数を、入力装置５を介して受け付け、入力された値をパラメータ値として適用する。
【0118】
管理装置４は、取得したパラメータ値に基づき、未点検区間ＳＴ２を対象に、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで点検作業を実施可能なサブグラフデータＳＧＤを再生成する（ステップＳ８５）。つまり、管理装置４は、点検済み区間ＳＴ１に対応するエッジＥＧが削除されたグラフデータＧＤから、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで点検作業を実施可能なサブグラフデータＳＧＤを生成する。本処理は、図１９を参照し上述したステップＳ７５の処理と略同一である。よって、上記該当記載を援用しここでの詳述は省略する。ここで、水路Ｃの未点検の作業範囲全体の移動経路において、ドローン３のバッテリ３５を交換し、水路Ｃの未点検区間ＳＴ２を移動する時間が最小限となるようなサブグラフデータＳＧＤの生成数及びエッジ数を決定する必要がある。よって、管理装置４は、サブグラフの生成数の最小化問題を混合整数二次計画問題（ＭＩＱＰ）として数理モデル化し問題解決する。管理装置４は、数理モデルの目的関数及び定式化された制約条件を用いて所定の計算を行い、サブグラフの生成数の最小化問題を解決する。なお、このとき用いられる継続飛行可能な距離又は時間に関するパラメータ値は、上述したように、バッテリ３５の残容量に応じて再計算された値である。その結果、本処理では、ドローン３のバッテリ３５を交換し、水路Ｃの未点検区間ＳＴ２を移動する時間が最小限となる最適なサブグラフデータＳＧＤの生成数及びエッジ数が決定される。
【0119】
管理装置４は、再生成されたサブグラフ内（未点検区間ＳＴ２によるサブグラフ内）におけるドローン３の最短移動経路を再決定する（ステップＳ８６）。本処理は、図１９を参照し上述したステップＳ７６の処理と略同一である。よって、上記該当記載を援用しここでの詳述は省略する。管理装置４は、再生成されたサブグラフデータＳＧＤに対応する水路Ｃの未点検区間ＳＴ２内をドローン３が点検作業するための最適な移動経路を決定する。そこで、管理装置４は、サブグラフデータＳＧＤに対する基地車両２及びドローン３の最短経路問題（サブグラフ内の移動距離の最小化問題）を混合整数二次計画問題（ＭＩＱＰ）として数理モデル化し問題解決する。その結果、本処理では、ドローン３と基地車両２との間の通信可能領域ＣＲ内において、１つのサブグラフデータＳＧＤに対する基地車両２及びドローン３の各最短移動経路を含む第１移動経路が再決定される。
【0120】
管理装置４は、再決定された第１移動経路のデータを、基地車両２及びドローン３の移動計画データ４４３に反映するためにデータ出力する（ステップＳ８７）。
【0121】
［効果］
以上詳述したように、本実施形態に係る管理システム１では、以下の効果が得られる。管理システム１は、点検対象全体の水路Ｃを表す水路パスＰＣを、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な範囲に従って分割する。その結果、水路パスＰＣから複数の分割水路パスＤＰＣｎ（点検対象全てのうち、継続飛行可能な距離又は時間に相当する点検区間）が生成される。さらに、管理システム１は、分割水路パスＤＰＣｎ（分割点検区間）ごとに当該パスに対する基地車両２及びドローン３の各移動経路の最適化（分割点検区間における基地車両２及びドローン３の最短移動距離又は最短移動時間の決定）を行う。
以上詳述したように、本実施形態に係る管理システム１では、以下の効果が得られる。管理システム１は、点検対象全体の水路Ｃを表す水路パスＰＣを、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な範囲に従って分割する。その結果、水路パスＰＣから複数の分割水路パスＤＰＣｎ（点検対象全てのうち、継続飛行可能な距離又は時間に相当する点検区間）が生成される。さらに、管理システム１は、分割水路パスＤＰＣｎ（分割点検区間）ごとに当該パスに対する基地車両２及びドローン３の各移動経路の最適化（分割点検区間における基地車両２及びドローン３の最短移動距離又は最短移動時間の決定）を行う。
【0122】
これにより、本実施形態に係る管理システム１では、搭載バッテリ３５の容量に基づくドローン３の継続飛行可能な範囲を超える広域な作業範囲において、バッテリ３５を適切なタイミングで交換しながら、効率よく作業を実施することができる。また、管理システム１では、バッテリ３５の交換なしで継続飛行が可能な分割点検区間において、ドローン３が最短距離（又は最短時間）で点検作業を実施できる。
【0123】
そして、本実施形態に係る管理システム１は、実施中の作業を中断すべき状態か否かを判定する。管理システム１は、中断すべき状態であると判定した場合、ドローン３の作業中断位置ＩＰ（ｔ）及び／又は作業中断時間ｔに基づき、基地車両２及びドローン３における点検作業全体の移動経路を再び最適化する。より具体的には、管理システム１は、作業中断位置ＩＰ（ｔ）及び／又は作業中断時間ｔに基づき、作業中断前までに移動経路に従って作業が実施された点検済み区間ＳＴ１に対応するパスを水路パスＰＣから削除する。その結果、再計算する対象は、点検済み区間ＳＴ１を除く残りの未点検区間ＳＴ２に絞り込まれる。管理システム１は、絞り込まれた未点検区間ＳＴ２に対して、基地車両２及びドローン３ぞれぞれの最適な移動経路を再計算し決定する。
【0124】
これにより、本実施形態に係る管理システム１では、何らかの原因で作業が中断しても、作業現場において、未点検区間ＳＴ２の最短移動経路が再計算され、効率よく適切な点検を継続して実施できる。
【0125】
さらに、本実施形態に係る管理システム１は、作業中断時のバッテリ３５の残容量に基づき、ドローン３がバッテリ３５の交換なしで継続飛行可能な距離又は時間を再計算する。管理システム１は、再計算した継続飛行距離又は継続飛行時間を、サブグラフデータＳＧＤの再生成処理の決定パラメータの１つとして用いる。これにより、管理システム１では、作業再開後におけるドローン３がバッテリ３５の残容量に応じた継続飛行可能な距離又は時間に基づき、未点検区間ＳＴ２に対するドローン３の最短移動経路を再計算できる。つまり、管理システム１では、作業再開後でも、バッテリ３５の交換なしで継続飛行が可能な未点検区間ＳＴ２において、ドローン３が最短距離（又は最短時間）で点検作業を実施できる。
【0126】
さらに、本実施形態に係る管理システム１は、作業再開時におけるドローン３の利用可能数に基づき、未点検区間ＳＴ２に対するドローン３の最短移動経路を再計算する。これにより、管理システム１では、異常／故障が発生し利用可能数が減ったとしても、作業再開時に利用可能なドローン３を用いて効率よく適切な点検を継続して実施できる。
【0127】
さらに、本実施形態に係る管理システム１は、ドローン３と基地車両２との間の通信可能領域ＣＲを考慮し、基地車両２の移動経路の最適化を行う。これにより、管理システム１では、バッテリ３５の交換なしで継続飛行が可能な分割点検区間において、移動中のドローン３から点検結果のデータを受信しながら、バッテリ３５の交換地点へ基地車両２を走行させられる。
【0128】
さらに、本実施形態に係る管理システム１は、パス内の移動経路が最適化された各分割水路パスＤＰＣｎ同士を接続する基地車両２の移動経路の最適化（各分割点検区間を１回ずつ経由する基地車両２の最短移動経路の決定）を行う。これにより、管理システム１では、各分割点検区間の間を、バッテリ３５を交換した後のドローン３を運ぶ基地車両２を効率よく走行させることができる。
【0129】
以上のように、本実施形態に係る管理システム１では、駆動電力を供給する電バッテリ３５の交換が必要なドローン３を用いる作業において、適切なタイミングでバッテリ３５を交換し、効率のよい作業を実施できる。つまり、管理システム１では、ドローン３の継続飛行可能な範囲を超える広域な作業範囲であっても、ドローン３を用いて最適な作業が実施できる。さらに、管理システム１は、作業が中断しても、効率がよく適切な点検を継続して実施できる。つまり、管理システム１では、何らかの原因で作業が中断しても、作業現場において、未点検区間ＳＴ２の最短移動経路が再計算され、効率よく適切な点検を継続して実施できる。
【0130】
［変形例］
図２１は、第１変形例に係る管理装置４ａの機能ブロック図である。図２１に示すように、管理装置４ａとは異なる第１装置１１がグラフ処理部４１を有する構成としてもよい。この場合、地図データ４４１は、例えば第１装置１１が備える記憶部（非図示）の所定の記憶領域に記憶される。また、第１装置１１は、グラフ処理部４１が生成したグラフデータＧＤを管理装置４に送信する。その結果、管理装置４ａは、送受信部４０を介してグラフデータＧＤを受信し、記憶部４４に記憶する。そして管理装置４ａは、移動計画部４２が移動計画処理の実行時にグラフデータＧＤを記憶部４４から読み込む構成となる。なお、本変形例に係る第１装置１１は、コンピュータシステム１００であってもよく、特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）であってもよい。
図２１は、第１変形例に係る管理装置４ａの機能ブロック図である。図２１に示すように、管理装置４ａとは異なる第１装置１１がグラフ処理部４１を有する構成としてもよい。この場合、地図データ４４１は、例えば第１装置１１が備える記憶部（非図示）の所定の記憶領域に記憶される。また、第１装置１１は、グラフ処理部４１が生成したグラフデータＧＤを管理装置４に送信する。その結果、管理装置４ａは、送受信部４０を介してグラフデータＧＤを受信し、記憶部４４に記憶する。そして管理装置４ａは、移動計画部４２が移動計画処理の実行時にグラフデータＧＤを記憶部４４から読み込む構成となる。なお、本変形例に係る第１装置１１は、コンピュータシステム１００であってもよく、特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）であってもよい。
【0131】
図２２は、第２変形例に係る管理装置４ｂの機能ブロック図である。図２２に示すように、管理装置４ｂとは異なる第２装置１２が移動体制御部４３を有する構成としてもよい。この場合、第２装置１２は、移動計画データ４４３の取得要求を管理装置４ｂに送信する。管理装置４は、送受信部４０を介して取得要求を受信すると、移動計画部４２により計画され記憶部４４に記憶されている移動計画データ４４３を、送受信部４０を介して第２装置１２に送信する。その結果、受信した移動計画データ４４３は、例えば第２装置１２が備える記憶部（非図示）の所定の記憶領域に記憶される。第２装置１２は、移動体制御部４３が移動体制御処理の実行時に移動計画データ４４３を記憶部から読み込む構成となる。なお、本変形例に係る第２装置１２は、コンピュータシステム１００であってもよく、特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）であってもよい。
【0132】
上記実施形態では、サブグラフの生成数の最小化問題やサブグラフ内の移動距離の最小化問題等を数理最適化問題として数理モデル化している。また、サブグラフ間の移動距離の最小化問題を組み合わせ最適化問題として数理モデル化している。これらの数理モデルについては、上記実施形態において説明した混合整数二次計画問題や非対称の巡回セールスマン問題等の数理モデルに限定されない。数理モデルは、問題の定義に応じて適切な解決手法を特定することによって決定されればよい。
【0133】
上記実施形態では、基地車両２は運転者Ｄｒの運転操作により走行するとしたが、本開示の技術は、これに限定されない。例えば、基地車両２は、車両周辺のセンシングデータと移動計画データ４４３とに基づき、自律走行する構成であってもよい。また、基地車両２は、車両周辺のセンシングデータと移動計画データ４４３とに基づき、遠隔操作により走行する構成であってもよい。
【0134】
上記実施形態に係る管理システム１は、１台の基地車両２と１台のドローン３とを点検作業に用いる構成に限定されない。複数の基地車両２と複数のドローン３とを用いる構成であってもよい。上記実施形態では、点検作業に利用する基地車両２の総数やドローン３の総数等をパラメータデータ４４２として保持し、移動計画部４２がこれらの値を参照し、基地車両２及びドローン３それぞれの最短移動経路を決定する構成が示されている。
【0135】
上記実施形態では、車両２と無人航空機３を、異なる２つの移動体の一例として挙げた。ここでいう車両２には、４輪の車両だけでなく２輪や３輪の車両等が含まれる。また、無人航空機３には、マルチコプター(回転翼機)だけでなく固定翼機や飛行船型の飛行体等が含まれる。また、移動体としては、車両２や無人航空機３等の地上領域や上空領域を移動可能な移動体だけでなく、水上領域や水中領域を移動可能な移動体である船舶や小型潜水艦等も一例として挙げられる。なお、これらの移動体については、用いる作業に応じて適切に選択することが望ましい。
【0136】
上記実施形態では、移動体の管理システム１を水路Ｃの点検作業に適用する例を挙げたが、本開示の技術は、これに限定されない。本開示の技術は、少なくとも２つの移動体を用いて実施可能な作業であれば適用できる。さらに、本開示の技術は、作業時間の短縮（作業の効率化）を目的とし、手動作業の代替手段として有効である。
【符号の説明】
【0137】
１：管理システム，２：基地車両（車両），３：ドローン（無人航空機），４：管理装置，５：入力装置，６：出力装置，７：通信装置，８：位置センサ，９：無線通信機；
４０：送受信部；
４１：グラフ処理部，４１１：グラフ生成部，４１２：エッジ分割部；
４２：移動計画部，４２１：サブグラフ生成部，４２２：第１経路決定部，４２３：第２経路決定部；
４３：移動体制御部；
４４：記憶部，４４１：地図データ，４４２：パラメータデータ，４４３：移動計画データ，４４４：計測データ；
４５：作業中断判定部；
４６：再計画部，４６１：サブグラフ再生成部，４６２：移動経路再決定部；
５０：送受信部；
５１：位置特定部，５２：飛行制御部，５３：駆動部，５４：計測データ処理部，５５：検出部，５６：異常判定部；
１００：コンピュータシステム，１０１：プロセッサ，１０２：メモリ，１０３：ストレージ，１０４：インタフェース；
ＧＤ：グラフデータ，ＳＧＤ：サブグラフデータ；
ＮＤ：ノード，ＥＧ：エッジ。
４０：送受信部；
４１：グラフ処理部，４１１：グラフ生成部，４１２：エッジ分割部；
４２：移動計画部，４２１：サブグラフ生成部，４２２：第１経路決定部，４２３：第２経路決定部；
４３：移動体制御部；
４４：記憶部，４４１：地図データ，４４２：パラメータデータ，４４３：移動計画データ，４４４：計測データ；
４５：作業中断判定部；
４６：再計画部，４６１：サブグラフ再生成部，４６２：移動経路再決定部；
５０：送受信部；
５１：位置特定部，５２：飛行制御部，５３：駆動部，５４：計測データ処理部，５５：検出部，５６：異常判定部；
１００：コンピュータシステム，１０１：プロセッサ，１０２：メモリ，１０３：ストレージ，１０４：インタフェース；
ＧＤ：グラフデータ，ＳＧＤ：サブグラフデータ；
ＮＤ：ノード，ＥＧ：エッジ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】