JP6822790B2

JP6822790B2 - ドローンを用いた自動防霜システム

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Publication number: JP6822790B2
Application number: JP2016127335A
Authority: JP
Inventors: 万智子佐保田; 一広佐藤
Original assignee: Nihon Unisys Ltd
Current assignee: Nihon Unisys Ltd
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2036-06-28
Also published as: JP2018000015A

Description

本発明は、ドローンを用いた自動防霜システムに関する。

従来より、茶畑などの農作物に霜が降りることを防ぐために、農作物の上空の空気（大気）を撹拌させ、農作物の畑の地上と上空数ｍ地点での気温差を無くす必要がある。例えば、特許文献１では、効率良く畑の防霜を行うシステムが開示されている。また、近年では、農薬などの散布や農作物の生育観察のため、無人ヘリコプタなどの無人航空機の農業への活用が行われている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１５−２２１００３号公報特開２００９−２６９４９３号公報

しかしながら、特許文献１に示す防霜システムにおいて、防霜用の装置を設置する場所が山間部である場合、防霜用の装置や電力ケーブルなどを設置する場所の確保が難しい。また、防霜用の装置は、畑の地上と上空数ｍ地点での気温差を無くすことで防霜する。そのため、畑の端に設置されているため、畑の中央部など装置から遠い場所まで空気が行きわたらず、空気が均一に撹拌されず、防霜効果が得られない箇所が発生する恐れがある。

また、現在の農業で利用されている特許文献２に示す無人ヘリコプタは、農薬散布用などで使用されるのであって、防霜用で使用されておらず、防霜用に適用が可能な飛行制御も開示されていない。なお、無人航空機としては、無人ヘリコプタのみならず、近年では、ドローンも活用されており、農薬散布やドローンに搭載されたカメラを用いて農作物の生育観察等に活用されている。しかしながら、防霜用の飛行制御等を行ってはいない。

本発明は、上記課題を鑑みて、ドローン等の無人航空機を用いて農作物全体を効率よく防霜を行う防霜システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の防霜システムは、無人航空機と、ネットワークを介して前記無人航空機の飛行を制御する管理サーバを含み、前記無人航空機を飛行させた際の気流を利用して防霜を行う防霜システムであって、前記管理サーバは、前記ネットワーク上で管理される第１の気象情報及び地図情報と、ユーザにより指定された位置情報と、前記無人航空機で取得される第２の気象情報を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した前記地図情報と、前記位置情報に基づいて前記無人航空機の飛行経路を算出する算出手段と、前記受信手段で受信した前記第１の気象情報と、前記第２の気象情報に基づいて前記無人航空機の飛行開始条件を満たすか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に従って、前記無人航空機が前記算出手段で算出した飛行経路を飛行するように制御する信号を送信する第１の制御手段と、を備え、前記無人航空機は、前記第２の気象情報を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した第２の気象情報を前記管理サーバに送信する送信手段と、前記第１の制御手段から送信された信号に従って無人航空機の飛行を制御する第２の制御手段と、を備え、前記第１の気象情報は、前記ネットワーク上で管理される天候、風速、予想気温を含み、前記第２の気象情報は、前記取得手段が取得する温度及び湿度を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ドローン等の無人航空機を用いて農作物全体を効率よく防霜を行う防霜システムを提供することができる。

無人航空機（ドローン）を用いた防霜システムの全体構成を示す図である。無人航空機（ドローン）の構成を示すブロック図である。管理サーバの構成を示すブロック図である。畑全体から防霜用の経路算出を示す図である。無人航空機（ドローン）の防霜用の飛行高度を示す図である。飛行経路を算出する処理を示すフローチャートである。飛行経路を算出する処理を示すフローチャートである。無人航空機（ドローン）の飛行開始処理を示すフローチャートである。無人航空機（ドローン）の飛行処理を示すフローチャートである。他の無人航空機（ドローン）が途中で飛行を引き継ぐ際のフローチャートである。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本実施形態に係る無人航空機を用いた防霜システムの構成について説明する。図１に示す防霜システムは、ネットワークを介して相互に通信を行い、茶畑等の農作物の防霜飛行を実行する無人航空機（以下、ドローンとする）１と、ドローン１の飛行制御等を行う管理サーバ２とを含む。なお、本実施形態では、ドローンを動作させた際の気流を利用して、農作物の防霜を行い、特に茶畑における防霜を行うシステムについて説明する。また、本実施形態では、ドローン１と管理サーバ２は、ローカルなネットワークで接続され、管理サーバ２がドローン１の制御を行う。

次に、図２を参照して、本実施形態に係るドローン１の構成について説明する。ドローン１は、全体を制御する制御部１１と、カメラ１２と、センサ１３と、通信部１４と、プロペラ１６を駆動するための駆動部１５と、位置情報を取得するＧＰＳ１７とを備える。制御部１１は、カメラ１２やセンサ１３、ＧＰＳ１７を制御して、画像やデータ（例えば、温度や湿度等の気象情報、位置情報）を取得し、取得した画像やデータに基づいて通信部（送信手段）１４を介して管理サーバ２にデータ等を送信する。また、管理サーバ２から送信された制御信号に従って、駆動部１５を介してプロペラ１６の駆動を制御する。

カメラ１２は、飛行経路算出のための飛行範囲の撮影や農作物の生育状態の観察、作物の収穫時期の確認等のための画像取得に用いられる。センサ１３は、温度や湿度等の気象情報（第２の気象情報）を取得するための赤外線センサ等のセンサであってよい。また、本実施形態では、センサ１３は、温度と湿度を計測するための単体のセンサであるが、これに限定することなく、用途に合わせて様々な種類を複数備えていてもよい。通信部１４は、管理サーバ２と通信を行い、各種データや信号の送受信を行う。駆動部１５は、管理サーバ２から送信された制御信号に従ってプロペラ１６の駆動を制御する。ＧＰＳ１７は、ＧＰＳ受信機であり、管理サーバ２から送信された飛行制御信号に従って飛行経路通りに飛行を行うために使用される。また、制御部１１がＧＰＳ１７によりドローン１の飛行位置情報を取得する。例えば、ドローン１の現在位置情報や、管理サーバ２から送信された飛行経路に従って飛行した位置の情報（飛行位置情報）等を取得する。なお、カメラ１２及びセンサ１３は、取得手段として機能する。

なお、本実施形態では、ドローン１を１台で説明しているが、これに限定することなく、防霜が必要な範囲が所定よりも広い場合、複数台のドローンを用いてもよい。複数台のドローンを用いる場合、作業範囲における最適な飛行経路を算出することで、より効率よく空気の撹拌ができるため、防霜効率が上がる。また、ドローンを複数台用いることで、あるドローンに故障等（例えば、電池切れや機体異常等）が発生した場合であっても、他のドローンが代替飛行して防霜することができる。なお、この場合、例えば、故障等の異常を知らせる信号をドローン１から管理サーバ２に送信し、管理サーバ２が必要な代替台数および飛行経路を算出して、代替ドローンに飛行を開始させてよい。

次に、図３を参照して、管理サーバ２の構成について説明する。管理サーバ２は、アプリケーション部２０と、各構成要素を含む管理サーバ２の全体を制御する制御部（第１の制御手段）２５と、ドローン１や、不図示のネットワーク上の他のサーバや外部装置と相互に通信を行い、各種データの送受信を行う通信部（受信手段）２６と、ドローン１から送信されたドローン１の飛行情報（例えば、飛行回数や実際に飛行した飛行経路、カメラ１２で撮影した画像、センサ１３で取得した温度や湿度等）を記憶（保存）するＤＢ２７を含む。アプリケーション部２０は、ドローン１の飛行経路を算出する経路算出部２１と、ドローン１の動作条件を判定する動作条件判定部（第１の判定手段）２２と、ドローン１の送風条件を判定する送風条件判定部（第２の判定手段）２３と、ドローンの台数を算出する台数算出部２４とを含む。

動作条件判定部２２及び送風条件判定部２３は、判定手段として機能し、経路算出部２１及び台数算出部２４は、算出手段として機能する。経路算出部２１は、インターネット等のネットワークを介して、ドローン１のカメラ１２やＧＰＳ１７で取得した農作物の防霜するための飛行範囲の画像や、ユーザが指定した位置情報と、他のサーバ（クラウド）等から取得した地図情報等を用いて、防霜に最適な飛行経路を算出する。動作条件判定部２２は、ドローン１の動作（飛行）を開始させるための条件（飛行開始条件）を判定し、所定の条件を満たす場合、動作開始（飛行開始）の信号を制御部２５から通信部２６を介してドローン１へ送信する。送風条件判定部２３は、防霜のための空気撹拌をドローン１が行うための送風条件を判定する。台数算出部２４は、経路算出部２１で算出した経路に基づいてドローンの台数を算出する。

次に、図４を参照して、経路算出部２１がドローン１の飛行経路を算出する方法について説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、ドローン１が防霜用の飛行作業を行う位置について、ユーザにより不図示の入力手段により入力（指定）された位置情報に基づいて管理サーバ２の経路算出部２１が、通信部２６を介して、インターネット等のネットワーク上（いわゆるクラウド上）の地図情報を取得する。次に、図４（Ｂ）の太枠で示す、取得した地図情報に基づいて防霜用の飛行経路を算出するための作業範囲（飛行範囲）を算出する。そして、図４（Ｃ）に示すように、算出した作業範囲から、防霜用の飛行経路（例えば、範囲内の最短の経路等）を算出する。なお、複数のドローンを用いて防霜作業を行う場合は、各ドローンが効率よく飛行できる最適な飛行経路を算出する。

なお、本実施形態では、ユーザによる防霜作業を行う位置の位置情報の指定により、管理サーバ２がネットワーク上の地図情報を取得し、取得した地図情報により飛行経路を算出する。しかしながら、これに限定することなく、例えば、ドローン１のＧＰＳ１７で受信した位置情報から、管理サーバ２がネットワーク上の地図情報を取得して飛行経路を算出してもよい。また、取得した地図情報を基に算出した作業範囲をドローン１が飛行し、飛行中に撮影した作業範囲の画像から、画像解析により防霜用の飛行経路を算出してもよい。

次に、図５を参照して、図４で算出した経路において、ドローン１を飛行させる高度を算出する方法について説明する。本実施形態では、ドローン１を動作させる高度を、地上からαｍ、βｍ、γｍの３箇所に設定する。従って、ドローン１は、図４で算出した経路を、図５に示す各高度（αｍ、βｍ、γｍ）にて飛行することで、空気を撹拌し、農作物に霜が降りることを防ぐ。本実施形態では、高度を３箇所に設定するが、これに限定することなく、例えば、２箇所や４箇所以上など、必要に応じて適宜変更してもよい。なお、本実施形態では、αｍ、βｍ、γｍを、それぞれ７ｍ、５ｍ、３ｍとするが、これに限定することなく、農作物の株の高さ等に合わせて適宜変更してよい。

次に、図６を参照して、飛行経路算出について説明する。まず、ステップＳ６０１において、経路算出部２１は、不図示の入力手段によりユーザが入力（指定）した位置情報に基づいて、ネットワーク上（クラウド上）で管理される地図情報を取得し、ドローン１を飛行させる作業範囲を選定する。次に、ステップＳ６０２において、台数算出部２４は、ステップＳ６０１で選定した作業範囲に応じて、ドローンの必要台数を算出する。次に、ステップＳ６０３において、経路算出部２１は、ステップＳ６０１で選定した作業範囲におけるドローン１の飛行経路（図５に示す飛行高度を含む）を算出する。

次に、図７を参照して、図６のステップＳ６０３における飛行経路の算出についてカメラ１２で画像を取得した画像解析して算出した場合の処理について説明する。まず、ステップＳ７０１において、管理サーバ２の制御部が、ステップＳ６０１で選定した作業範囲から、経路算出部２１が算出した画像取得用の飛行経路にて飛行する制御信号をドローン１へ送信し、ドローン１の制御部１１は、駆動部１５に対して駆動を開始し、作業範囲を飛行させ、カメラ１２を用いて作業範囲の画像を取得する。そして、経路算出部２１は、図４（Ｂ）に示すように、ドローン１から送信された、カメラ１２で取得した画像から農作物の位置を特定する。この時、特定する位置は、作業範囲の端部等の複数の位置であってよい。次に、ステップＳ７０２において、経路算出部２１は、ステップＳ７０１で特定した位置から、ドローン１の飛行を開始する地点および終了する地点を特定し、図４（Ｃ）に示すように、開始地点と終了地点とを結ぶ最短の経路を算出する。次に、ステップＳ７０３において、経路算出部２１は、図５に示すように、ドローン１を飛行させる高度（αｍ、βｍ、γｍ）を算出する。

なお、図６及び図７に示す処理については、ドローン１を最初に動作させる際、または防霜対象の農作物の畑を変更した際に１回行われ、２回目以降の動作時には以下の図８、図９の動作が行われる。また、通常は、図６に示す処理のみで飛行経路を算出してよい。必要に応じて、図７に示す処理を用いて飛行経路を算出してもよい。

次に、図８を参照して、ドローン１の飛行開始処理について説明する。まず、ステップＳ８０１において、動作条件判定部２２は、通信部２６を介してネットワーク上の所定のサーバ（例えば、クラウド上）から天気予報情報（天候、風速、予想気温を含む）等の気象情報（第１の気象情報）を取得する。次に、ステップＳ８０２において、動作条件判定部２２は、取得した気象情報から、降霜条件（第１の飛行開始条件）を満たすか否かを判定する。ここで、本処理における降霜条件とは、天候、風速、気温であって、例えば、晴天、無風（風速１ｍ／ｓ未満）、かつ予想最低気温が５℃未満であるとするが、これに限定することなく、他の値であってもよい。

ステップＳ８０２で降霜条件を満たさない場合（Ｎｏ）、空気撹拌のためのドローン１の飛行を行わず処理を終了する。一方、ステップＳ８０２で降霜条件を満たす場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ８０３に進み、動作条件判定部２２は、現在時刻が日の出時刻の２時間前であるか否かを判定する。なお、本実施形態では、例えば、国立天文台による各地の日の出時刻に基づいて、現在時刻が日の出時刻の２時間前であるか否かを判定する。

日の出時刻の２時間前でない場合（Ｎｏ）、日の出時刻の２時間前になるまで、処理を繰り返す。そして、日の出時刻の２時間前になった場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ８０４に進み、ドローン１で温度と湿度を測定するための飛行のために、管理サーバ２の制御部２５から制御信号（第１の信号）をドローン１に送信する。この時、ドローン１の飛行経路は、ステップＳ６０３で経路算出部２１が算出した飛行経路とは異なる他の飛行経路であってよく、該他の飛行経路に含まれる飛行高度は、例えば、農作物の株面高度（例えば、地上から約１．５ｍ付近）と、ステップＳ６０３で算出した高度の最大値（本実施形態では、α＝７ｍ）であってよい。そして、該他の飛行経路における各高度で飛行する際にセンサ１３を用いてドローン１が温度と湿度を検出し、その情報を管理サーバ２に送信する。なお、本実施形態では、農作物の畑として茶畑の株面高度として地上から約１．５ｍ付近を飛行しているが、これに限定することなく、農作物の株面高度については、農作物の株面の高さに合わせて適宜変更してよい。

次に、ステップＳ８０５において、送風条件判定部２３は、ドローン１のセンサ１３がステップＳ８０４で取得した温度について、送風条件（第２の飛行開始条件）を満たすか否かを判定する。具体的には、ドローン１が飛行した、地上から１．５ｍ付近の温度が所定温度（例えば、４℃）未満、かつ地上から１．５ｍ付近と７ｍ付近における温度差が所定の温度（例えば、１℃）以上であるか否かを判定する。

ステップＳ８０５で送風条件を満たさない場合（Ｎｏ）、空気撹拌のためのドローンの飛行を行わず処理を終了する。一方、ステップＳ８０５で送風条件を満たす場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ８０６に進み、管理サーバ２の制御部２５は、ドローン１に対して、ドローン１の飛行による送風（空気の撹拌）を日の出時刻まで行うために制御信号（第２の信号）を送信する。次に、ステップＳ８０７において、送風条件判定部２３は、ステップＳ８０６のドローン１の飛行による送風開始後、所定のタイミングで、農作物の株面高度（本実施形態では、地上から約１．５ｍ付近）の飛行範囲の全体の温度についてドローン１のセンサ１３が取得して、管理サーバ２に送信した温度が、所定温度（例えば、４℃）以上であるか否かを判定する。

所定のタイミングで取得した温度が所定温度以上である場合（Ｙｅｓ）、霜が降りる恐れが無いと判断し、空気撹拌のためのドローンの飛行を終了するために、管理サーバ２から制御信号をドローン１に送信する。一方、所定のタイミングで取得した温度が所定温度以上でない場合（Ｎｏ）、ステップＳ８０８に進み、経路算出部２１は、受信したドローン１のセンサ１３が取得した温度分布に基づいて、所定温度未満の箇所のみを送風（飛行）する飛行経路を算出し、管理サーバ２がドローン１に対して空気撹拌のための飛行を再度行わせる制御信号をドローン１に送信する。そして、再度所定のタイミングで、農作物の高度の飛行範囲の全体の温度についてドローン１のセンサ１３が取得した温度が、所定温度（例えば、４℃）以上であるか否かを判定する。なお、送風を開始してから、リアルタイムでセンサ１３の取得した情報（温度等）を、管理サーバ２が受信し分析することで、送風（空気の撹拌）が必要な範囲を重点的により効率よくドローン１に飛行させることができる。また、本実施形態では、ドローン１のセンサ１３が取得した温度に基づいて送風条件を決定しているが、これに限定することなく、例えば、温度と湿度の両方を分析して送風条件を決定してもよい。なお、本実施形態では、降霜条件（第１の飛行開始条件）と送風条件（第２の飛行開始条件）に基づいてドローン１の飛行開始を判定しているが、これに限定することなく、降霜条件と送風条件に相当する条件を含めば、他の条件を加えてもよい。

次に、図９を参照して、ステップ８０６のドローン１の送風（飛行）処理について説明する。本実施形態では、ステップＳ９０１〜ステップＳ９０５の処理を、日の出時刻を過ぎ、かつ所定の飛行範囲内の株面高度（本実施形態では、地上から約１．５ｍ付近）でドローン１のセンサ１３が取得した温度が所定温度（本実施形態では、４℃）以上になるまで実施する。なお、本処理は、予め決められていてもよく、所定の条件に応じて変更してもよい。まず、ステップＳ９０２において、管理サーバ２から送信された制御信号（第２の信号）に従って、ドローン１は、飛行高度をαｍ（株面との距離は、約α−１ｍ）まで上げて、空気撹拌のための飛行を開始する。なお、本実施形態では、α＝７ｍ（株面との距離は、約６ｍ）であるものとする。次に、ステップＳ９０３において、ドローン１は、ステップＳ９０２の高度にて、ステップＳ６０３で算出した飛行経路に沿って、飛行を行う。この時、飛行高度は、株面との距離を一定に保ちながら飛行を行う。

次に、ステップＳ９０４において、管理サーバ２から送信された制御信号（第２の信号）に従って、ドローン１は、飛行高度をβｍ（株面との距離は、約β−１ｍ）まで下げて、空気撹拌のための飛行を開始する。なお、本実施形態では、β＝５ｍ（株面との距離は、約４ｍ）であるものとする。この時も、ステップＳ６０３で算出した飛行経路に沿って飛行を行い、飛行高度は、株面との距離を一定に保ちながら飛行を行う。次に、ステップＳ９０５において、管理サーバ２から送信された制御信号（第２の信号）に従って、ドローン１は、飛行高度をγｍ（株面との距離は、約γ−１ｍ）まで下げて、空気撹拌のための飛行を開始する。なお、本実施形態では、γ＝３ｍ（株面との距離は、約２ｍ）であるものとする。この時も、ステップＳ６０３で算出した飛行経路に沿って飛行を行い、飛行高度は、株面との距離を一定に保ちながら飛行を行う。以上の処理を、日の出時刻を過ぎ、かつ所定の飛行範囲内の株面高度の温度が所定温度以上になるまで実施する。

次に、図１０を参照して、作業中のドローンに異常（故障や、電池切れ等）が発生し、飛行（送風）が困難になった場合であって、他のドローンが途中で飛行を引き継ぐ際の送風処理について説明する。まず、ステップＳ１００１において、作業中のドローンから異常が発生した旨を知らせる異常信号が管理サーバ２に送信され、管理サーバ２のＤＢ２７へ、ドローン１の飛行情報が登録（保存）される。この時、異常が発生した旨を知らせる信号と共に、飛行情報として、ＧＰＳ１７で取得した飛行位置情報から飛行済み（作業済）の飛行経路、センサ１３で取得した温度・湿度情報、カメラ１２で取得した画像等、異常が発生するまでに取得した情報が管理サーバ２に送信され、ＤＢ２７に登録される。次に、ステップＳ１００２において、ステップＳ１００１でＤＢ２７に登録した飛行情報を基に、経路算出部２１は、未実施の飛行経路（作業範囲）に基づいて飛行経路を算出し、算出した飛行経路の開始地点まで、ドローン１の飛行を開始させるための制御信号を管理サーバ２から、作業を引き継ぐ他のドローンへ送信する。次に、ステップＳ１００３において、作業を引き継ぐ他のドローンは、送信された制御信号に従って、開始地点から未実施範囲の飛行を開始する。なお、この飛行については、図９に示すフローチャートに従って行われる。

以上、本実施形態によれば、ドローン等の無人航空機を用いて農作物全体を効率よく防霜を行うことができる防霜システムを提供することができる。なお、ユーザがリモコン等の遠隔操作装置（コントローラ）にてドローンの飛行を制御する際には、コントローラに表示部を設け、飛行経路、飛行高度、ドローンが検出した温度等を表示するための信号を、管理サーバ２から受信して、該表示部に適宜表示させてもよい。

また、本実施形態では、飛行高度を変えることで、空気を撹拌し、防霜しているが、これに限定することなく、例えば、ドローンに空気撹拌用のプロペラを搭載し、該空気撹拌用のプロペラの回転数を変更させながら一定の高度にて、ドローンを飛行させることで、空気を撹拌してもよい。さらに、ドローンに熱源を設けることで、より速く気温を上昇させることができ、より効果的に防霜が可能となる。

さらに、本実施形態では、降霜条件（第１の飛行開始条件）を満たすかを判定してからドローン１を飛行させ、飛行中にドローン１が取得した温度に基づいて、さらに送風条件（第２の飛行開始条件）を満たすかを判定している。しかしながら、これに限定することなく、例えば、降霜条件を満たすかを判定する前にドローン１を飛行させ、飛行中に取得した温度に基づいて、降霜条件及び送風条件の両方を含む条件（飛行開始条件）を満たすか否かを判定してもよい。この場合、図８の処理は、ステップＳ８０１の次にステップＳ８０４の処理が行われ、その次にステップＳ８０２以降の処理が行われる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、管理サーバ２がドローン１やネットワーク上（クラウド上）から取得した情報に基づいてドローン１の飛行を制御しているが、本実施形態では、ドローン１の制御部１１が図３に示す各構成要素を有することで、ドローン１単体で防霜のための飛行を行う。従って、第１実施形態では、図６〜９に示す処理については、管理サーバ２で行っていたが、本実施形態では、ドローン１の制御部１１が各構成要素を制御することで実行する。

具体的には、図６の処理について、ユーザが指定した位置情報から、ドローン１がネットワーク上（クラウド上）で管理される地図情報を取得し（ステップＳ６０１）、必要台数を算出し（ステップＳ６０２）、飛行経路を算出する。図７の処理については、必要に応じて、ドローン１が作業範囲（飛行範囲）を飛行して画像解析にて飛行経路を算出する。また、図８の処理については、ドローン１が、ネットワーク上（クラウド上）で管理される気温等（第１の気象情報）から、降霜条件（第１の飛行開始条件）を満たすか否かを判定し（ステップＳ８０１〜Ｓ８０２）、日の出時刻の２時間前であるか否かを判定し（ステップＳ８０３）、それらを満たす場合に、飛行を開始して温度を取得する（ステップＳ８０４）。次に、送風条件（第２の飛行開始条件）を満たすか否かを判定して（ステップＳ８０５）、満たす場合に、ドローン１が防霜用の飛行（送風）を開始する（ステップＳ８０６）。そして、飛行中の所定のタイミングで温度を取得し、取得した温度に基づいて、所定温度未満の範囲をドローン１が解析し（ステップＳ８０７）、その範囲を重点的に送風（飛行）する（ステップＳ８０８）。

なお、図６のステップＳ６０２における台数の算出については、例えば、主体となる１台が算出してもよく、ドローン本体ではなく、管理サーバ２で算出してもよい。また、ドローンを複数台用いて防霜を行う場合、各ドローンが行った処理について、各ドローンがリアルタイム（または所定のタイミング）で管理サーバ２に情報を送信することで、管理サーバ２が各ドローンの動作を管理することが可能である。また、ドローン同士が相互に通信を行うことで、お互いの飛行位置やセンサ１３で取得した温度等により、より効率よく防霜のための飛行を行うことができる。つまり、作業範囲にてドローンが取得した温度において所定の温度未満の箇所がある場合には、その情報を１台のドローンから他のドローンへ送信し、他のドローンと共に所定の温度以上になるように作業を行うことができる。また、作業中のドローンに異常（故障や、電池切れ等）が発生し、飛行（送風）が困難になった場合でも、他のドローンに異常信号及び飛行情報を送信することで、異常信号を受信した他のドローンが作業の引き継ぎをする。以上、本実施形態によれば、管理サーバを介すことなく、ドローン等の無人航空機単体で農作物全体を効率よく防霜を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１ドローン
２管理サーバ
１１制御部
１３センサ
１４通信部
２１経路算出部
２２動作条件判定部
２３送風条件判定部
２５制御部
２６通信部

Claims

無人航空機と、ネットワークを介して前記無人航空機の飛行を制御する管理サーバを含み、前記無人航空機を飛行させた際の気流を利用して防霜を行う防霜システムであって、
前記管理サーバは、
前記ネットワーク上で管理される第１の気象情報及び地図情報と、ユーザにより指定された位置情報と、前記無人航空機で取得される第２の気象情報を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記地図情報と、前記位置情報に基づいて前記無人航空機の飛行経路を算出する算出手段と、
前記受信手段で受信した前記第１の気象情報と、前記第２の気象情報に基づいて前記無人航空機の飛行開始条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に従って、前記無人航空機が前記算出手段で算出した飛行経路を飛行するように制御する信号を送信する第１の制御手段と、
を備え、
前記無人航空機は、
前記第２の気象情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記第２の気象情報を前記管理サーバに送信する送信手段と、
前記第１の制御手段から送信された信号に従って前記無人航空機の飛行を制御する第２の制御手段と、
を備え、
前記第１の気象情報は、前記ネットワーク上で管理される天候、風速、予想気温を含み、前記第２の気象情報は、前記取得手段が取得する温度及び湿度を含む
ことを特徴とする防霜システム。
前記飛行開始条件は、前記第１の気象情報に基づいて前記無人航空機の飛行範囲で降霜するか否かを判定するための第１の飛行開始条件と、前記第２の気象情報に基づいて送風を開始するか否かを判定するための第２の飛行開始条件を含み、
前記判定手段は、前記第１の飛行開始条件を満たすか否かを判定する第１の判定手段と、前記第２の飛行開始条件を満たすか否かを判定する第２の判定手段を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の防霜システム。
前記算出手段は、前記飛行経路とは異なる他の飛行経路をさらに算出し、
前記第１の制御手段は、前記第１の判定手段が前記第１の飛行開始条件を満たすと判定した場合、前記他の飛行経路を飛行するための第１の信号を送信し、
前記第２の制御手段が前記第１の信号に従って前記他の飛行経路を飛行した際の前記第２の気象情報に基づいて、前記第２の判定手段が前記第２の飛行開始条件を満たすと判定した場合、前記第１の制御手段は、前記飛行経路を飛行するための第２の信号を送信することを特徴とする請求項２に記載の防霜システム。
前記第１の判定手段は、現在時刻が日の出時刻の２時間前であるか否かをさらに判定し、
前記第１の制御手段は、前記第１の判定手段が前記第１の飛行開始条件を満たし、かつ前記日の出時刻の２時間前であると判定した場合、前記第１の信号を送信することを特徴とする請求項３に記載の防霜システム。
前記第１の判定手段は、前記天候と、前記風速と、前記予想気温に基づいて、前記第１の飛行開始条件を満たすか否かを判定し、
前記第２の判定手段は、前記取得手段が取得した温度と、前記他の飛行経路の飛行高度における温度差に基づいて、前記第２の飛行開始条件を満たすか否かを判定する
ことを特徴とする請求項３に記載の防霜システム。
前記算出手段は、前記取得手段が前記飛行経路で飛行中に取得した温度が所定の温度未満である場合、前記所定の温度未満の範囲における飛行経路をさらに算出し、
前記第１の制御手段は、前記所定の温度未満の範囲における飛行経路を飛行するように制御する信号を送信する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の防霜システム。
前記算出手段は、前記飛行経路を算出する際に、前記地図情報と前記位置情報から前記無人航空機を飛行させる飛行範囲をさらに算出し、前記第１の制御手段が送信する信号に従って前記飛行範囲を飛行中に、前記取得手段が取得した前記飛行範囲の画像に基づいて前記飛行経路を算出する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の防霜システム。
前記算出手段は、前記無人航空機が複数である場合、前記地図情報と前記位置情報に基づいて、必要な前記無人航空機の台数を算出する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の防霜システム。
前記送信手段は、前記無人航空機に異常が発生した場合、異常信号を前記管理サーバに送信し、
前記算出手段は、前記受信手段が前記異常信号を受信した場合、前記無人航空機に前記異常が発生するまでの飛行していた飛行情報に基づいて、他の無人航空機が飛行するための飛行経路を算出し、
前記第１の制御手段は、前記他の無人航空機に対して前記飛行経路を飛行するように制御する信号を送信する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の防霜システム。
ネットワークを介して管理サーバと通信を行い、飛行の際の気流を利用して防霜を行う防霜用無人航空機であって、
前記管理サーバの判定手段による飛行開始条件の判定で用いられる、前記ネットワーク上で管理される第１の気象情報と異なる第２の気象情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した第２の気象情報を前記管理サーバに送信する送信手段と、
前記管理サーバの第１の制御手段から送信された、前記判定手段の判定結果に従って飛行経路を飛行するように制御する信号に従って、前記防霜用無人航空機の飛行を制御する第２の制御手段と、
を備え、
前記第１の気象情報は、前記ネットワーク上で管理される天候、風速、予想気温を含み、前記第２の気象情報は、前記取得手段が取得する温度及び湿度を含む
ことを特徴とする防霜用無人航空機。
飛行の際の気流を利用して防霜を行う防霜用無人航空機であって、
ネットワーク上で管理される第１の気象情報及び地図情報と、ユーザにより指定された位置情報を受信する受信手段と、
第２の気象情報を取得する取得手段と、
前記受信手段で受信した前記地図情報と、前記位置情報に基づいて飛行経路を算出する算出手段と、
前記受信手段で受信した前記第１の気象情報と、前記取得手段で取得した前記第２の気象情報に基づいて、飛行開始条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に従って、前記算出手段で算出した飛行経路を飛行するように制御する制御手段と、
を備え、
前記第１の気象情報は、前記ネットワーク上で管理される天候、風速、予想気温を含み、前記第２の気象情報は、前記取得手段が取得する温度及び湿度を含む
ことを特徴とする防霜用無人航空機。
ネットワークを介して、飛行の際の気流を利用して防霜を行う無人航空機の飛行を制御する管理サーバであって、
前記ネットワーク上で管理される第１の気象情報及び地図情報と、ユーザにより指定された位置情報と、前記無人航空機で取得される第２の気象情報を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記地図情報と、前記位置情報に基づいて前記無人航空機の飛行経路を算出する算出手段と、
前記受信手段で受信した前記第１の気象情報と、前記第２の気象情報に基づいて前記無人航空機の飛行開始条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に従って、前記無人航空機が前記算出手段で算出した飛行経路を飛行するように制御する信号を送信する第１の制御手段と、
を備え、
前記第１の気象情報は、前記ネットワーク上で管理される天候、風速、予想気温を含み、前記第２の気象情報は、前記無人航空機が取得する温度及び湿度を含む
ことを特徴とする管理サーバ。
ネットワークを介して管理サーバが無人航空機の飛行を制御することで、前記無人航空機の飛行の際の気流を利用して防霜を行う防霜方法であって、
前記ネットワーク上で管理される第１の気象情報及び地図情報と、ユーザにより指定された位置情報と、前記無人航空機で取得され、該無人航空機から送信された第２の気象情報を受信する受信工程と、
前記受信工程で受信した前記地図情報と、前記位置情報に基づいて前記無人航空機の飛行経路を算出する算出工程と、
前記受信工程で受信した前記第１の気象情報と、前記第２の気象情報に基づいて前記無人航空機の飛行開始条件を満たすか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程の判定結果に従って、前記無人航空機が前記算出工程で算出した飛行経路を飛行するように制御する信号を前記無人航空機に送信する制御工程と、
を有し、
前記第１の気象情報は、前記ネットワーク上で管理される天候、風速、予想気温を含み、前記第２の気象情報は、前記無人航空機が取得する温度及び湿度を含む
ことを特徴とする防霜方法。