行驶路径生成系统、行驶路径生成方法、行驶路径生成程序、座标测量系统以及无人机

摘要

生成即使在自主驾驶时也能高效地移动且维持高安全性的行驶路径。行驶路径生成系统生成移动装置(100)在对象区(80)内的行驶路径，具备：对象区信息获取部(10)，其获取所述对象区的端边上的测量点座标；以及可移动区生成部(20)，其判定所述测量点座标的适当与否，在通过所述判定而判定为所述多个测量点座标中存在不适当的测量点座标的情况下，不生成所述移动装置所能移动的可移动区或者不将判定为不适当的测量点座标用于所述可移动区的生成，而在通过所述判定而判定为所述多个测量点座标适当的情况下，根据所述多个测量点座标来生成所述可移动区。

说明书

技术领域

本发明涉及行驶路径生成系统、行驶路径生成方法、行驶路径生成程序、座标测量系统以及无人机。

背景技术

一般被称为无人机的小型直升机(多旋翼直升机)的应用正在推进。作为其重要的应用领域之一，可列举向农田(农场)进行农药或液肥等的药剂播撒(例如，专利文献1)。在较狭小的农田，适合使用无人机而不是有人的飞机或直升机的情况较多。

通过准天顶卫星系统或RTK-GPS(Real Time Kinematic-Global PositioningSystem)等技术，使无人机在飞行中能够以厘米单位准确地得知本机的绝对位置，由此，在日本，即使在典型的狭小复杂的地形的农田中，也使得人手进行的操纵为最小限度度而能够自主地飞行，并高效且准确地进行药剂播撒。

另一方面，对于面向农业用的药剂播撒的自主飞行型无人机而言，存在很难说对安全性的考虑充分的情况。由于搭载有药剂的无人机的重量为几十公斤，因此在落到人身上等事故发生的情况下，可能会导致严重的后果。另外，通常，由于无人机的操作者不是专业人员，因此需要防止误操作的机制，但对此的考虑也不充分。迄今为止，虽然存在以人的操纵为前提的无人机的安全性技术(例如，专利文献2)，但不存在用于应对尤其是面向农业用的药剂播撒的自主飞行型无人机特有的安全性课题的技术。

另外，自动生成无人机进行自主飞行的行驶路径的方法是必要的。在专利文献3中公开了一种行驶路径生成系统，其生成在农场中往返行驶的往返行驶路径以及沿外周形状环绕的环绕行驶路径。该系统设想了苗栽种装置等地上行驶型的机械。

在专利文献4中公开了一种行驶路径生成装置，其进行在农场的外形线具有局部地进入到内侧的凹部的情况下的路径生成。在专利文献5中公开了一种自主行驶路径生成系统，其生成对存在于行驶区域内的障碍物进行绕行的行驶路径。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP专利公开公报特开2001-120151

专利文献2：JP专利公开公报特开2017-163265

专利文献3：JP专利公开公报特开2018-117566

专利文献4：JP专利公开公报特开2018-116614

专利文献5：JP专利公开公报特开2017-204061

发明内容

(发明所要解决的课题)

提供生成即使在自主驾驶时也能高效地移动且维持高安全性的行驶路径的行驶路径生成系统。

(用于解决课题的技术方案)

为了达成上述目的，本发明的一个观点所涉及的行驶路径生成系统生成移动装置在对象区内的行驶路径，所述行驶路径生成系统具备：对象区信息获取部，其获取所述对象区的端边上的多个测量点座标；以及可移动区生成部，其判定所述多个测量点座标的适当与否，在通过所述判定而判定为所述多个测量点座标中存在不适当的测量点座标的情况下，不生成所述移动装置所能移动的可移动区或者不将判定为不适当的测量点座标用于所述可移动区的生成，而在通过所述判定而判定为所述多个测量点座标适当的情况下，根据所述多个测量点座标来生成所述可移动区。

可以是，所述可移动区生成部在通过所述判定而判定为所述多个测量点座标中存在不适当的测量点座标的情况下，经由用户接口装置向使用者进行通知。

可以是，所述可移动区生成部在通过所述判定而判定为所述多个测量点座标中存在不适当的测量点座标的情况下，经由所述用户接口装置向使用者通知判定为不适当的测量点座标的信息。

可以是，所述对象区信息获取部获取的测量点座标是3维座标，所述可移动区生成部具备高度异常确认部，在所述多个测量点座标中存在经过2个测量点的直线相对于水平面的倾斜度为给定倾斜度以上的测量点座标的情况下，所述高度异常确认部判定为该测量点座标不适当。

可以是，所述可移动区生成部具备测量顺序确认部，所述测量顺序确认部判定所述多个测量点座标是否是按周向上相邻的顺序获取到的。

可以是，所述测量顺序确认部规定将所述多个测量点座标基于由所述对象区信息获取部获取的顺序进行连结的虚拟连结线段，确认有无多个所述虚拟连结线段在水平面上彼此相交的交点，并根据所述交点的有无，来判定所述多个测量点座标是否是按周向上相邻的顺序获取到的。

可以是，所述可移动区生成部具备测量点统一部，在水平面上或3维空间内的多个测量点间的距离接近至给定范围内的测量点存在的情况下，所述测量点统一部将该多个测量点统一为1个。

可以是，在水平面上或3维空间内的多个测量点间的距离接近至给定范围内的测量点存在的情况下，所述可移动区生成部将该接近的多个测量点中的一方排除来生成可移动区。

可以是，在水平面上或3维空间内的多个测量点间的距离接近至给定范围内的测量点存在的情况下，所述可移动区生成部将该接近的多个测量点座标的平均值的座标作为统一测量点，并根据该统一测量点以及其他的测量点来生成可移动区。

可以是，所述可移动区生成部将以所述多个测量点为端点的多边形的形状近似为顶点数比所述多边形的顶点数少的多边形的形状，并将近似后的该多边形设为所述可移动区。

可以是，所述可移动区生成部还具备多边形近似处理部，在对任意的所述测量点的沿周向相邻的第一相邻测量点座标与沿逆周向相邻的第二相邻测量点进行连结的虚拟线段与所述测量点之间的距离小于给定距离时，所述多边形近似处理部将该测量点从所述可移动区的端点座标排除。

可以是，对于在对所述第一相邻测量点及所述测量点进行连结的虚拟线段与对所述第二相邻测量点及所述测量点进行连结的虚拟线段所成的角度超过180°的测量点，在对所述第一相邻测量点及所述第二相邻测量点进行连结的虚拟线段与所述测量点之间的距离小于给定距离时，所述多边形近似处理部将该测量点决定为近似处理对象点，并规定经过该测量点且与对所述第一相邻测量点及所述第二相邻测量点进行连结的虚拟线段相平行的多边形近似线，且将所述多边形近似线与对所述多个测量点座标进行连结的连结线段的交点设为所述可移动区的端点座标。

可以是，在1个所述近似处理对象点被决定时，所述可移动区生成部还依次判定所述第一相邻测量点或所述第二相邻测量点的周向上相邻的第三相邻测量点是否为近似处理对象点，并决定1个或连续的多个近似处理对象点，规定经过离长虚拟线段最远的所述近似处理对象点、且与所述长虚拟线段平行的多边形近似线，并将所述多边形近似线与对所述多个测量点座标进行连结的连结线段的交点设为所述可移动区的端点座标，所述长虚拟线段将与所述1个或多个近似处理对象点相邻且与所述1个或多个近似处理对象点不同的点彼此连结。

为了达成上述目的，本发明的另一观点所涉及的无人机在由权利要求1至11中任一项所述的行驶路径生成系统生成的所述可移动区内飞行。

可以是，所述无人机能经由网络与所述行驶路径生成系统连接，接收由行驶路径生成系统在所述可移动区内生成的行驶路径，并沿所述行驶路径飞行。

为了达成上述目的，本发明的又一观点所涉及的座标测量系统具有基站和座标测量装置，所述座标测量装置具有：座标检测部，其根据来自所述基站的信号，来获取对象区的端边上的测量点座标；以及可移动区生成部，其判定所述测量点座标的适当与否，在通过所述判定而判定为多个所述测量点座标中存在不适当的测量点座标的情况下，不生成所述移动装置所能移动的可移动区或者不将判定为不适当的测量点座标用于所述可移动区的生成，而在通过所述判定而判定为多个所述测量点座标适当的情况下，根据多个所述测量点座标来生成所述可移动区。

为了达成上述目的，本发明的又一观点所涉及的行驶路径生成方法生成移动装置在对象区内的行驶路径，所述行驶路径生成方法包含：获取对象区的端边上的测量点座标的步骤；以及判定所述测量点座标的适当与否，在通过所述判定而判定为多个所述测量点座标中存在不适当的测量点座标的情况下，不生成所述移动装置所能移动的可移动区或者不将判定为不适当的测量点座标用于所述可移动区的生成，而在通过所述判定而判定为多个所述测量点座标适当的情况下，根据多个所述测量点座标来生成所述可移动区的步骤。

为了达成上述目的，本发明的又一观点所涉及的行驶路径生成程序生成移动装置在对象区内的行驶路径，所述行驶路径生成程序使计算机执行如下命令：获取对象区的端边上的测量点座标的命令；以及判定所述测量点座标的适当与否，在通过所述判定而判定为多个所述测量点座标中存在不适当的测量点座标的情况下，不生成所述移动装置所能移动的可移动区或者不将判定为不适当的测量点座标用于所述可移动区的生成，而在通过所述判定而判定为多个所述测量点座标适当的情况下，根据多个所述测量点座标来生成所述可移动区的命令。

此外，计算机程序能够通过经由互联网等网络的下载提供或记录在CD-ROM等的计算机可读取的各种记录介质中而予以提供。

发明效果

能够生成即使在自主驾驶时也能高效地移动且维持高安全性的行驶路径。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的无人机的第一实施方式的俯视图。

图2是上述无人机的主视图。

图3是上述无人机的右侧视图。

图4是上述无人机的后视图。

图5是上述无人机的立体图。

图6是上述无人机所具有的药剂播撒系统的整体概念图。

图7是表征上述无人机的控制功能的示意图。

图8是本发明所涉及的行驶路径生成系统的状况的整体概念图，是表示经由网络而连接的行驶路径生成装置、无人机、基站、操作器以及座标测量装置的状况的图。

图9是上述行驶路径生成装置的功能框图。

图10是供上述行驶路径生成装置生成行驶路径的农场的例子，(a)是表示将测量点按周向上相邻的顺序进行测量、且依照该顺序将各相邻点彼此连结的虚拟连结线段的概略图，(b)是表示将测量点按与周向上相邻的顺序不同的顺序进行测量、且依照测量顺序将各相邻点彼此连结的虚拟连结线段的概略图。

图11是表示供上述行驶路径生成装置生成行驶路径的农场的另一例的概略图。

图12是表示在上述农场中对超过180°的角度进行多边形近似处理的状况的概略图。

图13是表示供上述行驶路径生成装置生成行驶路径的农场的另一例尤其是禁止进入区的状况的概略图。

图14是表示上述行驶路径生成装置所具有的座标适当与否判定部根据所获取的测量点的信息来生成可移动区的工序的流程图。

图15是表示上述座标适当与否判定部所具有的重复测量点统一部对重复测量点进行统一的工序的流程图。

图16是表示上述座标适当与否判定部所具有的极近测量点统一部对接近的测量点进行统一的工序的流程图。

图17是表示上述座标适当与否判定部所具有的高度异常确认部提取具有异常的高度座标的测量点并通知警报的工序的流程图。

图18是表示上述座标适当与否判定部所具有的测量顺序确认部确认是否已按周向上相邻的顺序获取到测量点座标、且在按相邻的顺序未获取到测量点座标时通知警报的工序的流程图。

图19是表示上述座标适当与否判定部所具有的多边形近似处理部对180°以下的角度进行多边形近似处理的工序的流程图。

图20是表示上述多边形近似处理部对超过180°的角度进行多边形近似处理的工序的流程图。

图21是表示本发明的另一实施方式所涉及的座标测量系统、即行驶路径生成装置以及经由网络连接的无人机、基站、操作器、以及座标测量装置的状况的整体概念图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的具体实施方式。附图全部为例示。在以下的详细的说明中，以说明为目的，为了促进所披露的实施方式的完整的理解，针对某特定的细节进行了描述。然而，实施方式不限于这些特定的细节。另外，为了简化附图，概略地示出了周知的构造以及装置。

在本说明书中，无人机是指与动力单元(电力、原动机等)、操纵方式(是无线还是有线、以及是自主飞行型还是手动操纵型等)无关而具有多个旋转翼的所有飞行器。无人机是移动装置的例子，能适当接收由本发明所涉及的行驶路径生成装置生成的行驶路径的信息，并沿该行驶路径飞行。

如图1至图5所示，旋转翼101-1a、101-1b、101-2a、101-2b、101-3a、101-3b、101-4a、101-4b(也称为转子)是用于使无人机100飞行的单元，考虑到飞行的稳定性、机体尺寸以及电池消耗量的平衡，优选具备8台(2级构成的旋转翼为4套)。

电动机102-1a、102-1b、102-2a、102-2b、102-3a、102-3b、102-4a、102-4b是使旋转翼101-1a、101-1b、101-2a、101-2b、101-3a、101-3b、101-4a、101-4b旋转的单元(典型地是电动机，但也可以是发动机等)，且相对于一个旋转翼而设置有1台。电动机(102)是推进器的例子。为了无人机的飞行的稳定性等，1套内的上下的旋转翼(例如，101-1a和101-1b)以及与它们对应的电动机(例如，102-1a和102-1b)的轴位于同一直线上且彼此向相反方向旋转。此外，一部分的旋转翼101-3b以及电动机102-3b虽然未图示，但其位置是不言自明的，如果有左侧视图，则处于示出的位置。如图2及图3所示，用于对为了使转子不对异物产生干扰而设置的螺旋桨防护件进行支承的放射状的构件不是水平而是塔架状的构造。这是为了在碰撞时促进该构件向旋转翼的外侧压曲，防止对转子产生干扰。

药剂喷嘴103-1、103-2、103-3、103-4是用于将药剂朝下方播撒的单元，具备4台。此外，在说明书中，所谓药剂，一般是指农药、除草剂、液肥、杀虫剂、种子以及水等在农场播撒的液体或粉体。

药剂罐104是用于保管待播撒的药剂的罐，从重量平衡的观点出发，设置于靠近无人机100的重心的位置且比重心低的位置。药剂软管105-1、105-2、105-3、105-4是将药剂罐104与各药剂喷嘴103-1、103-2、103-3、103-4连接的单元，由硬质的原材料构成，也可以兼具支承该药剂喷嘴的作用。泵106是用于将药剂从喷嘴喷出的单元。

图6示出使用本发明所涉及的无人机100的药剂播撒用途的实施例的系统的整体概念图。本图为示意图，比例尺并不准确。操作器401是用于通过使用者402的操作将指令发送给无人机100并且显示从无人机100接收到的信息(例如，位置、药剂量、电池剩余量、相机影像等)的单元，可以通过运行计算机程序的一般的平板终端等便携信息设备实现。本发明所涉及的无人机100被控制为进行自主飞行，但可以设为在起飞、返回等基本操作时以及紧急时能够进行手动操作。除便携信息设备之外，也可以使用具有紧急停止专用的功能的紧急用操作机(未图示)(紧急用操作机优选为具备大型的紧急停止按钮等的专用设备，以便在紧急时能够迅速地采取应对)。操作器401和无人机100进行基于Wi-Fi等的无线通信。

农场403是作为无人机100的药剂播撒的对象的农田、田地等。实际上，存在农场403的地形复杂而事先无法获得地形图的情况或者地形图与现场的状况有差异的情况。通常，农场403与房屋、医院、学校、其他作物农场、道路、铁道等相邻。另外，有时在农场403内也存在建筑物、电线等障碍物。

基站404是提供Wi-Fi通信的母机功能等的装置，也作为RTK-GPS基站发挥功能，能够提供无人机100的准确的位置(也可以是Wi-Fi通信的母机功能与RTK-GPS基站相独立的装置)。农业经营云405是典型地在云服务上运营的计算机组和相关软件，可以与操作器401通过移动电话线路等进行无线连接。农业经营云405可以进行用于分析无人机100拍摄到的农场403的图像并掌握作物的生长状况从而决定飞行路线的处理。另外，也可以将保存的农场403的地形信息等提供给无人机100。此外，也可以累积无人机100的飞行以及拍摄影像的历史记录，并进行各种分析处理。

通常，无人机100从位于农场403的外部的出发到达地点406起飞，并在农场403播撒药剂之后或者在需要补充药剂或充电等时返回到出发到达地点406。从出发到达地点406起至目标的农场403为止的飞行路径(进入路径)可以由农业经营云405等事先保存，也可以由使用者402在起飞开始前输入。

图7示出表示本发明所涉及的药剂播撒用无人机的实施例的控制功能的框图。飞行控制器501是负责无人机整体的控制的构成要素，具体而言，可以是包括CPU、存储器、相关软件等的嵌入式计算机。飞行控制器501基于从操作器401接收到的输入信息以及从后述的各种传感器得到的输入信息，通过ESC(Electronic Speed Control，电子速度控制)等控制单元，控制电动机102-1a、102-1b、102-2a、102-2b、102-3a、102-3b、104-a、104-b的转速，由此控制无人机100的飞行。构成为电动机102-1a、102-1b、102-2a、102-2b、102-3a、102-3b、104-a、104-b的实际的转速被反馈至飞行控制器501并能够监视是否进行了正常的旋转。或者，也可以构成为在旋转翼101设置光学传感器等而旋转翼101的旋转被反馈至飞行控制器501。

飞行控制器501使用的软件优选为为了功能扩展、变更、问题修正等而能够通过存储介质等或通过Wi-Fi通信、USB等通信单元进行改写。在该情况下，为了不进行基于不正当的软件的改写，进行基于加密、校验和、电子签名、病毒检测软件等的保护。另外，飞行控制器501在控制中使用的计算处理的一部分可以由存在于操作器401上或者农业经营云405上、其他场所的其他计算机执行。飞行控制器501的重要性高，因此其构成要素的一部分或者全部可以双重化。

电池502是向飞行控制器501以及无人机的其他构成要素供给电力的单元，可以为充电式。电池502经由包括保险丝或断路器等的电源组件与飞行控制器501连接。电池502可以为除了电力供给功能之外，还具有将其内部状态(蓄电量、累计使用时间等)向飞行控制器501传递的功能的智能电池。

飞行控制器501能够经由Wi-Fi子机功能503，进而经由基站404与操作器401进行信号的发送和接收，从操作器401接收需要的指令，并且将需要的信息向操作器401发送。在该情况下，对通信实施加密，能够防止窃听、冒充、设备的盗用等不正当行为。基站404除了基于Wi-Fi的通信功能之外，还具备RTK-GPS基站的功能。通过将RTK基站的信号与来自GPS定位卫星的信号进行组合，由此通过GPS模块504，能够以数厘米程度的精度对无人机100的绝对位置进行测量。GPS模块504的重要性高，因此可以进行双重化/多重化，另外，为了应对特定的GPS卫星的障碍，控制经冗余化的各个GPS模块504以使用其他的卫星。

6轴陀螺仪传感器505是测量无人机机体的彼此正交的三个方向的加速度的单元(进而，是通过加速度的积分来计算速度的单元)。6轴陀螺仪传感器505是对上述3个方向上的无人机机体的姿势角的变化即角速度进行测量的单元。地磁传感器506是通过地磁的测量来测量无人机机体的方向的单元。气压传感器507是测量气压的单元，也能够间接地测量无人机的高度。激光传感器508是利用激光的反射来测量无人机机体与地表的距离的单元，可以使用IR(红外线)激光。声纳509是利用超声波等声波的反射来测量无人机机体与地表的距离的单元。这些传感器类可以根据无人机的成本目标、性能要件而进行取舍选择。另外，也可以追加用于测量机体的倾斜度的陀螺传感器(角速度传感器)、用于测量风力的风力传感器等。另外，这些传感器类可以进行双重化或多重化。在存在同一目的的多个传感器的情况下，飞行控制器501可以仅使用其中的一个，并在其发生了故障时，切换为替代的传感器来使用。或者，也可以同时使用多个传感器，在各自的测量结果不一致的情况下，视为发生了故障。

流量传感器510是用于测量药剂的流量的单元，设置于从药剂罐104到药剂喷嘴103的路径的多个场所。液体不足传感器511是检测药剂的量为给定的量以下的情况的传感器。多光谱相机512是拍摄农场403并获取用于图像分析的数据的单元。障碍物检测相机513是用于检测无人机障碍物的相机，由于图像特性和透镜的朝向与多光谱相机512不同，因此优选是与多光谱相机512不同的设备。开关514是用于供无人机100的使用者402进行各种设定的单元。障碍物接触传感器515是用于检测无人机100、特别是其转子、螺旋桨防护件部分与电线、建筑物、人体、树木、鸟或者其他的无人机等障碍物接触的情况的传感器。盖传感器516是检测无人机100的操作面板或内部保养用的盖为打开状态的传感器。药剂注入口传感器517是检测药剂罐104的注入口为打开状态的传感器。这些传感器类可以根据无人机的成本目标、性能要件进行取舍选择，也可以进行双重化/多重化。另外，也可以在无人机100外部的基站404、操作器401或者其他场所设置传感器，将读取到的信息向无人机发送。例如，也可以在基站404设置风力传感器，将与风力/风向相关的信息经由Wi-Fi通信向无人机100发送。

飞行控制器501对泵106发送控制信号，并进行药剂喷出量的调整、药剂喷出的停止。构成为将泵106的当前时间点的状况(例如，转速等)反馈至飞行控制器501。

LED107是用于向无人机的操作者通知无人机的状态的显示单元。显示单元也可以代替LED或者在此基础上使用液晶显示器等显示单元。蜂鸣器518是用于通过声音信号通知无人机的状态(特别是错误状态)的输出单元。Wi-Fi子机功能503与操作器401不同，例如是为了软件的传送等而与外部的计算机等进行通信的可选的构成要素。也可以代替Wi-Fi子机功能或者在此基础上，使用红外线通信、Bluetooth(注册商标)、ZigBee(注册商标)、NFC等其他的无线通信单元或者USB连接等的有线通信单元。扬声器520是通过已录音的人声、合成声音等通知无人机的状态(特别是错误状态)的输出单元。根据天气状态，有时难以看到飞行中的无人机100的视觉上的显示，因此在这样的情况下，基于声音的状况传递是有效的。警告灯521是通知无人机的状态(特别是错误状态)的闪光灯等显示单元。这些输入输出单元可以根据无人机的成本目标、性能要件进行取舍选择，也可以进行双重化/多重化。

无人机100对于各种形状的农场，需要用于高效地移动的行驶路径。即，无人机100在向某农场内播撒药剂的情况下、监视某农场内的情况下，需要在该农场的上空无遗漏地飞行。此时，通过使得尽量不在相同的路径上飞行，能够缩短电池的消耗、飞行时间。另外，关于药剂播撒，若在相同的路径上播撒药剂，则该路径下的药剂浓度有可能变高。为此，行驶路径生成装置进行用于供以无人机100为首的移动装置根据农场的座标信息高效地移动的行驶路径的生成。

如图8所示，行驶路径生成装置1、座标测量装置2、基站404、操作器401以及无人机100构成行驶路径生成系统1000。行驶路径生成装置1、无人机100、基站404以及座标测量装置2经由网络NW而相连接。行驶路径生成装置1的功能既可以置于农业经营云405上，也可以置于另外的装置。农场是对象区的例子。无人机100是移动装置的例子。另外，可以取代经由网络NW来连接各结构的构成，而构成为无人机100具有行驶路径生成装置1。进而，可以是座标测量装置2具有行驶路径生成装置1的构成。尤其是座标测量装置2可以具备后述的座标适当与否判定部25(参照图9)。至少座标测量装置2以及基站404构成座标测量系统2000。

座标测量装置2是具有RTK-GPS的移动站的功能的装置，能够测量农场的座标信息。座标测量装置2是能由使用者步行时保持的小型的装置，例如是棒状的装置。座标测量装置2可以是具有在下端接触地面的状态下能由使用者直立保持上端部的程度的长度的杖那样的装置。为了读取某农场的座标信息而能使用的座标测量装置2的个数既可以是1个也可以是多个。根据多个座标测量装置2能测量与1处农场相关的座标信息的构成，多个使用者能分别保持座标测量装置2而在农场中步行，因此能以短时间完成测量作业。

此外，该测量点的地面的高度可以不由RTK-GPS计测，而由座标测量装置2还具备的、通过朝下发射声纳或IR激光来测量地面的高度的对地高度计进行计测。在利用RTK-GPS进行的测量中，根据上空的多个卫星与座标测量装置2的位置关系来测量地面的高度。多个卫星的位置始终移动，因此无法根据与座标测量装置2的位置关系来准确地测量地面的高度。例如在多个卫星位于座标测量装置2的正上方的情况下，难以准确地测量地面的高度。为此，关于地面的高度，具备能更准确地测量高度的别的高度测量装置即可。

另外，座标测量装置2能够测量农场中的障碍物的信息。障碍物包括存在无人机100会撞到的危险的壁、法面、电柱、电线等不需要药剂播撒或监视的各种物体。

座标测量装置2具备输入部201、座标检测部202以及发送部203。

输入部201是设置于座标测量装置2的上端部的构成，例如是受理使用者的按下动作的按钮。使用者在对座标测量装置2的下端的座标进行测量时，按下输入部201的按钮。

另外，输入部201构成为能将所输入的信息是与农场的外周相关的座标还是障碍物的外周的座标加以区分地进行输入。进而，输入部201能将障碍物的外周的座标与障碍物的种类相关联地进行输入。

座标检测部202是能与基站404适当地进行通信来对座标测量装置2的下端的3维座标进行检测的功能部。3维座标是在水平面上相互正交的X轴及Y轴上的座标以及与水平面正交的Z轴上的座标。

发送部203是根据对输入部201的输入来将该输入时的座标测量装置2下端的3维座标经由网络NW而发送至操作器401或行驶路径生成装置1的功能部。发送部203将该3维座标按照进行定点(pointing)的顺序发送。

在读取农场的座标信息的工序中，使用者持座标测量装置2在农场中移动。首先，获取该农场的3维座标。使用者在农场的端点或端边上利用输入部201进行定点。接下来，使用者在障碍物的端点或端边上利用输入部201进行定点。

经定点而发送的农场的端点或端边上的3维座标区分为农场外周的3维座标以及障碍物的3维座标而由行驶路径生成装置1接收。另外，经定点的3维座标可以由操作器401的接收部4011接收并由显示部4012显示。另外，操作器401可以判定所接收的3维座标作为农场外周或障碍物的3维座标是否合适，在判定为需要进行再测量的情况下，通过显示部4012促使使用者进行再测量。表示部4012是用户接口装置的例子。

如图9所示，行驶路径生成装置1具备对象区信息获取部10、可移动区生成部20、路径生成部40以及路径选择部50。

对象区信息获取部10是获取从座标测量装置2发送的3维座标的信息的功能部。对象区信息获取部10将由座标测量装置2获取的座标信息与获取顺序一起进行获取。

如图9所示，可移动区生成部20根据由对象区信息获取部10获取的3维座标，来生成无人机100在农场80内移动的可移动区80i。可移动区生成部20具有座标适当与否判定部25、禁止进入区决定部21以及可移动区决定部22。

座标适当与否判定部25是如下功能部：判定由对象区信息获取部10获取的多个测量点座标的适当与否，并根据判定的结果来提取无人机100能安全飞行的可移动区80i的端点座标。在通过判定而判定为所获取的测量点座标中存在不适当的测量点座标的情况下，座标适当与否判定部25可以限制可移动区决定部22所执行的可移动区的生成。另外，在判定为所获取的测量点座标中存在不适当的测量点座标的情况下，座标适当与否判定部25不将该测量点座标用于可移动区决定部22所执行的可移动区的生成。另外，座标适当与否判定部25可以经由用户接口装置向使用者通知判定为该不适当的测量点座标的信息。

在此，针对座标适当与否判定部25从可移动区的生成中排除判定为不适当的测量点座标的构成，在以下进行说明。

座标适当与否判定部25具备重复测量点统一部251、极近测量点统一部252、高度异常确认部253、测量顺序确认部254以及多边形近似处理部255。重复测量点统一部251以及极近测量点统一部252是测量点统一部的例子。

重复测量点统一部251是如下功能部：判定在水平面上或3维空间内是否存在重复的测量点座标，在存在的情况下将重复的测量点统一为1个。重复测量点统一部251例如将重复的测量点中的一方排除。另外，重复测量点统一部251可以计算该多个测量点座标的平均值，并将该平均值的座标作为测量点。根据该构成，能使可移动区80i的形状简单，且能够可靠地决定无人机100能安全飞行的范围。

极近测量点统一部252是如下功能部：判定水平面上或3维空间内的多个测量点间的距离是否彼此接近至给定范围内而获取到的，在接近至所述给定范围内时，将该多个测量点统一为1个。给定范围例如是比无人机100的播撒宽度足够小的距离。极近测量点统一部252例如既可以排除重复的测量点的一方，也可以计算该多个测量点座标的平均值并将该平均值的座标作为统一测量点。后述的可移动区决定部22根据该统一测量点以及其他测量点来生成可移动区。

高度异常确认部253是判定多个测量点座标当中有无高度的测量结果异常的测量点的功能部。高度座标是基于座标测量装置2所具有的RTK-GPS的移动站的功能而计算的，但有时难以根据用于RTK-GPS的卫星与座标测量装置2的位置关系来测量出准确的高度座标。为此，在高度的值与其他的测量点相比明显不同的情况下，高度异常确认部253不进行利用该测量点的处理，而经由用户接口装置向使用者通知，促使再测量。

高度异常确认部253分别计算多个测量点间的距离以及高低差。将高低差除以距离来计算倾斜的程度，针对倾斜为给定程度以上的测量点，促使再测量。例如，在多个测量点座标当中存在经过2个测量点的直线相对于水平面的倾斜度为给定倾斜度以上的测量点座标的情况下，可以判定为该测量点座标不适当。另外，可以分别计算多个测量点间的倾斜的程度，针对在与任一测量点之间的关系中倾斜均为给定程度以上的测量点，促使再测量。进而，可以与预先测量的座标数据进行比较，在与该座标数据不同给定程度以上的情况下，构成为促使再测量。例如，可以参照日本的国土地理院等当局公开的表示国土的形状的数据。

可以使使用者进行与高度的测量结果相关的再测量的要否判断。进而，在平面方向上存在与该测量点重复或者接近的测量点的情况下，可以将该测量点从可移动区80i的端点排除，而将重复或接近的测量点采用为可移动区80i的端点候补。

测量顺序确认部254是确认由对象区信息获取部10获取的测量点的水平面上(X-Y平面上)的座标是否按周向上相邻的顺序获取到的功能部。

图10的(a)以及(b)是表示生成行驶路径的农场中的多个测量点在水平面上(X-Y平面上)的位置的图。如图10的(a)所示，在测量点41p-45p的水平面上的座标按周向上相邻的顺序即41p-45p以该顺序被获取到的情况下，若按获取顺序规定对各测量点41p-45p进行连结的虚拟连结线段41q-45q，则规定各虚拟连结线段41q-45q不交叉的多边形。另一方面，如图10的(b)所示，在对象区信息获取部10以测量点41p、42p、44p、45p、43p的顺序获取到测量点座标的情况下，若按获取顺序规定对各测量点41p-45p进行连结的虚拟连结线段51q-55q，则虚拟连结线段52q与54q、52q与55q分别交叉，在水平面上具有交点。如此，测量顺序确认部254确认虚拟连结线段51q-55q在水平面上有无彼此相交的交点，在无交点的情况下，判定为测量点座标按周向上相邻的顺序被获取到。在有交点的情况下，判定为测量点座标未按周向上相邻的顺序被获取到，不进行利用该测量点的处理，并经由用户接口装置向使用者通知。具体而言，测量顺序确认部254向使用者催促再计测。

多边形近似处理部255是在以多个测量点座标为端点的多边形的区域中将多边形的形状简化为无人机100能高效地飞行的形状的功能部。即，多边形近似处理部255将形状近似为顶点的数量与以测量点为端点的多边形相比更少的多边形，并将该近似后的多边形设为可移动区。

多边形近似处理部255确认对某测量点与相邻的测量点进行连结而规定的三角形的形状，在相对于无人机100的有效宽度而为给定的形状时，将该三角形从可移动区排除。更具体而言，在对任意的测量点座标的沿周向相邻的第一相邻测量点与沿逆周向相邻的第二相邻测量点进行连结的虚拟线段与该测量点座标之间的距离小于给定距离时，多边形近似处理部255将该测量点从可移动区的端点座标排除。无人机100的有效宽度例如是指药剂播撒用无人机100在单向的移动中能进行药剂播撒的宽度。另外，无人机100的有效宽度在监视用途中是飞行的无人机100在单向的移动中能监视的宽度。

在对第一相邻测量点以及第二相邻测量点进行连结的虚拟线段与该测量点座标之间的距离小于无人机100的有效宽度时，多边形近似处理部255将该测量点从可移动区的端点座标排除。这是由于，在比有效宽度窄的区域中，难以不使飞行区域重叠地使无人机100进行飞行。

多边形近似处理部255利用划分出农场70的多边形的内角超过180°的测量点以及具有小于180°的角度的测量点来进行不同的近似处理。

在图11所示的农场70中，测量点60p是具有小于180°的角度的点。另外，对与测量点60p沿周向相邻的第一相邻点61p以及沿逆周向相邻的第二相邻点62p进行连结的虚拟线段60s与测量点60p之间的距离小于无人机100的有效宽度。此时，多边形近似处理部255将测量点60p从可移动区70i的端点排除。即，多边形近似处理部255从可移动区70i中排除由测量点60p、61p、62p规定的三角形。在农场70内生成的可移动区70i是从农场70中排除由测量点60p、61p、62p规定的三角形后的区域。

多边形近似处理部255在针对具有超过180°的角度的测量点确定近似处理对象点的基础上，对于与该近似处理对象点在周向上相邻的测量点依次判定是否需要近似处理，并确定由周向上连续配置的1个或多个测量点构成的“近似处理范围”。多边形近似处理部255对近似处理范围一并进行近似处理，并简化可移动区70i的形状。

在图12所示的农场70中，存在划分出农场70的多边形的内角超过180°的测量点70p。在测量点70p与对沿周向相邻的第一相邻点71p以及沿逆周向相邻的第二相邻点72p进行连结的虚拟线段70s之间的距离小于无人机100的有效宽度时，多边形近似处理部255将该测量点70p决定为近似处理对象点。多边形近似处理部255针对第二相邻点72p、以及第二相邻点72p的沿逆周向相邻的第三相邻测量点73p、测量点74p，依次判定是否满足近似处理对象点的条件，并确定近似处理范围。在同图中，近似处理范围的起点以及终点是第一相邻点71p以及测量点74p。

多边形近似处理部255规定对第一相邻点71p以及测量点74p进行连结的长虚拟线段71s，并计算近似处理对象点70p-74p当中离长虚拟线段71s最远的点。在同图的例子中，该点是第二相邻点72p。多边形近似处理部255将经过第二相邻点72p且与长虚拟线段71s平行的多边形近似线72s设为可移动区70i的新的端边。换言之，将长虚拟线段71s与对各测量点在周向上连结的连结线段的交点721p、722p分别设为新的可移动区80i的端点。另外，进一步换言之，将近似处理对象点70p-74p从可移动区70i的端点排除。

此外，如图21所示，在本发明的另一实施方式所涉及的座标测量系统2001中，座标适当与否判定部25可以是座标测量装置2所具备的构成。在此情况下，发送部203仅将座标适当与否判定部25判定为适当的座标信息向行驶路径生成装置1发送。根据该构成，能够不进行与行驶路径生成装置1之间的通信来判定座标的适当与否，因此能够迅速地进行座标的适当与否判定。

图9所示的禁止进入区决定部21是根据由对象区信息获取部10获取的障碍物81a、82a、83a、84a、85a(参照图13)的3维座标以及该障碍物的种类来决定无人机100的禁止进入区81b、82b、83b、84b、85b的功能部。禁止进入区81b-85b是包含障碍物81a-85a以及障碍物周边的区的区域。禁止进入区81b-85b是由水平方向以及高度方向规定的在3维方向上具有扩展的区域，例如是以障碍物81a-85a为中心进行描画的长方体状的区域。此外，禁止进入区可以是以障碍物为中心进行描画的球状的区域。无人机100是在空中飞行，因此基于障碍物的高度方向的大小，在障碍物的上空飞行成为可能。根据基于障碍物的高度方向的大小而不将障碍物的上空视为禁止进入区的构成，能够在不过度地绕行障碍物的前提下在农场内高效地飞行。

从障碍物外缘起至禁止进入区81b-85b的外缘为止的距离根据障碍物81a-85a的种类来决定。越是无人机100发生碰撞的情况下的危险度大的障碍物，从障碍物外缘起至禁止进入区81b-85b的外缘为止的距离越大。例如，在为房屋的情况下，将从房屋的外缘起50cm的范围作为禁止进入区，另一方面，将从电线的外缘起80cm的范围作为禁止进入区。这是由于，在为电线的情况下，在碰撞时，除了发生无人机100的故障之外，还可能发生给电不良，电线的破坏等事故，因此认为碰撞时的危险度更高。禁止进入区决定部21预先存储有将障碍物的种类与禁止进入区的大小加以关联的障碍物表，并根据所获取的障碍物的种类来决定禁止进入区的大小。

可移动区决定部22是从农场的座标信息中提取无人机100所能移动的区域并决定可移动区80i的功能部。从由座标适当与否判定部25决定的端点座标所包围的区域中排除禁止进入区81b-85b来决定可移动区80i的范围。尤其是针对可移动区80i的高度方向，可移动区决定部22在由对象区信息获取部10获取的高度方向的座标上加上作物的高度、在对飞行进行控制时能担保安全的边距，来决定可移动区80i的高度方向的范围。

可移动区决定部22可以在座标适当与否判定部25判定为所获取的测量点座标中存在不适当的测量点座标的情况下，决定不进行可移动区的生成。

图9所示的路径生成部40是在路径生成对象区根据路径模式来生成行驶路径的功能部。路径生成部40能够在路径生成对象区生成多种行驶路径。路径选择部50能选择决定为哪一个行驶路径。使用者可以目视所生成的多个行驶路径来决定行驶路径。

另外，路径选择部50能由使用者输入优先顺位的信息。例如，使用者向操作器401输入使作业时间、无人机100的电池消耗量以及药剂消耗量当中的哪一个最优先。另外，操作器401还能将第二优先的指标一起输入。路径选择部50从多个行驶路径当中选择与所输入的优先顺位最符合的行驶路径。根据该构成，能进行与使用者的方针相符的高效的路径生成。

·座标适当与否判定部25判定测量点座标的适当与否的流程图

使用图14来说明座标适当与否判定部25的概略流程图。各工序的细节将后述。如同图所示，首先，座标适当与否判定部25利用重复测量点统一部251进行重复测量点的判定以及统一(S100)。且利用极近测量点统一部252进行接近的测量点的判定以及统一(S200)。高度异常确认部253判定有无高度座标的测量结果异常的测量点(S300)。在存在高度座标的测量结果异常的测量点的情况下，经由用户接口装置向使用者通知促使再测量的警报。步骤S100、S200以及S300的顺序不固定，也可以同时进行。此外，首先，进行高度异常确认处理S300，在相对于高度的测量结果异常的测量点而存在重复或接近的测量点的情况下，可以构成为采用高度被正常测量的点。根据该构成，即使高度座标的测量结果异常，也有时可以不进行再测量，从而测量作业变得简便。

接下来，测量顺序确认部254确认由对象区信息获取部10获取的测量点的座标是否是按周向上相邻的顺序获取到的(S400)。多边形近似处理部255从多个测量点座标当中确认将某测量点与相邻的测量点进行连结而规定的三角形的形状，在相对于无人机100的移动幅度为给定的形状时，将该三角形从可移动区中排除(S500)。

·表示重复测量点统一部251进行的步骤S100的细节的流程图

如图15所示，首先，重复测量点统一部251计算水平面上或3维空间内的各测量点间的距离(S101)。判定各测量点间距离是否为0(S102)，在存在测量点间距离为0的点的情况下，排除该测量点(S103)。

·表示极近测量点统一部252进行的步骤S200的细节的流程图

如图16所示，首先，极近测量点统一部252计算水平面上或3维空间内的各测量点间的距离(S201)。此外，可以取代极近测量点统一部252计算距离的工序，而获取重复测量点统一部251进行的步骤S101的结果。判定各测量点间距离是否为给定距离以下(S202)，在存在测量点间距离为给定距离以下的点的情况下，排除该测量点(S203)。

·表示高度异常确认部253进行的步骤S300的细节的流程图

如图17所示，首先，高度异常确认部253计算各测量点间的3维方向上的各距离(S301)。此外，可以取代高度异常确认部253计算距离的工序，而获取由重复测量点统一部251进行的步骤S100或由极近测量点统一部252进行的步骤S200的结果。

高度异常确认部253分别求取各测量点间距离当中的、X-Y平面即水平面上的距离、以及Z轴方向即高度方向上的距离，并计算经过该2个测量点的直线的倾斜度。在该倾斜度为给定倾斜度以上时(S302)，高度异常确认部253向使用者进行促使再测量的通知(S303)。在该倾斜度小于给定倾斜度时，高度异常确认部253将该测量点作为可移动区的端点的候补残留。

此外，高度异常确认部253可以取代对使用者促使再测量，而参照在水平面上重复或接近的测量点的高度方向的座标，在该高度方向的座标处于正常的范围的情况下，将该测量点作为可移动区的端点的候补。

·表示测量顺序确认部254进行的步骤S400的细节的流程图

如图18所示，首先，测量顺序确认部254规定按由座标测量装置2获取的测量点的测量顺序将测量点彼此连结的连结线段(S401)。接着，判定是否存在各连结线段彼此交叉之处(S402)。在进行该判定时，既可以根据经过各座标的线的数式来计算并求取是否存在联立方程式的解，也可以将值依次代入经过各座标的线的数式，来搜索有无2个数式成立的座标。

在存在连结线段彼此交叉之处时，测量顺序确认部254向使用者进行促使再计测的通知(S403)。在没有连结线段交叉之处时，测量顺序确认部254将该测量点作为可移动区的端点的候补残留。

·表示多边形近似处理部255进行的步骤S500的细节的流程图

如图19所示，多边形近似处理部255为了对小于180°的测量点进行近似处理，针对各测量点依次进行以下的处理。在以下的说明中，酌情以在图11所示的农场70生成可移动区70i的情况为例进行说明。

首先，多边形近似处理部255计算各测量点的角度(S501)。接着，从所计算的角度当中选出180°以下的角度之中具有最大角度的测量点60p(S502)。

接下来，多边形近似处理部255计算以直线对测量点60p的周向上两侧相邻的测量点61p、62p进行连结的虚拟线段60s与测量点60p之间的距离(S503)。在虚拟线段60s与测量点60p之间的距离小于给定距离的情况下(S504)，多边形近似处理部255将测量点60p从可移动区70i的端点座标排除(S505)。接下来，回到步骤S501的处理，针对排除后的各测量点判定是否需要进行再度排除。例如，因排除测量点60p而测量点62p处的角度变化，因此可以针对排除后的各测量点来判定是否需要进行再度排除。

在步骤S504中，在虚拟线段60s与测量点60p之间的距离为给定距离以上时，多边形近似处理部255将各测量点作为可移动区70i的端点的候补残留。

如图20所示，多边形近似处理部255为了对超过180°的测量点进行近似处理，针对各测量点依次进行以下的处理。在以下的说明中，将其工序中的成为处理的对象的测量点称为对象点。另外，以在图12所示的农场70生成可移动区70i的情况为例适当说明。

首先，多边形近似处理部255计算某对象点处的角度(S511)。在对象点处的角度为180°以下时(S512)，使对象点移动至周向上相邻的测量点(S513)，并返回至步骤S511。在全部的测量点处的角度为180°以下时，多边形近似处理部255结束处理。此外，最初的处理中的对象点为180°以下即可。若将超过180°的计测点作为最初的处理中的对象点，则在对象点为近似处理范围之中那样的点的情况下，难以在以下说明的处理中准确地计算近似处理范围的起点以及终点。

在对象点处的角度超过180°时(S512)，多边形近似处理部255计算对对象点70p的周向上两侧相邻的测量点即第一相邻点71p以及第二相邻点72p进行连结的虚拟线段70s与对象点70p之间的距离(S514)。在距离为给定距离以上时(S515)，前进至步骤S513，使对象点移动至相邻的测量点，并回到计算对象点处的角度的步骤S511。在全部的测量点与虚拟线段之前的距离小于给定距离时，多边形近似处理部255结束处理。

在步骤S515中，在虚拟线段70s与对象点70p的距离小于给定距离时，多边形近似处理部255将第一相邻点71p作为近似处理对象点，且设为近似处理范围的起点。

多边形近似处理部255使对象点移动至第二相邻点72p(S517)。即，计算第二相邻点72p处的角度，并判定是否超过180°(S518)。在第二相邻点72p处的角度超过180°时，判定对对象点的周向上相邻的测量点彼此进行连结的虚拟线段与对象点之间的距离是否小于给定距离(S519)。在虚拟线段与对象点之间的距离小于给定距离时，将该对象点决定为近似处理对象点，使对象点移动至与第二相邻点72p在周向上相邻的测量点即图12的例子中的第三相邻点73p，并回到步骤S518。

在步骤S518-S519中，在对象点的角度为180°以下、或虚拟线段与对象点的距离为给定距离以上时，多边形近似处理部255将近似处理范围的终点决定为该对象点(S521)。在图12的例子中，近似处理范围的终点是测量点74p。

接下来，多边形近似处理部255规定对近似处理范围的起点以及终点即第一相邻点71p以及测量点74p进行连结的长虚拟线段71s，并选出离长虚拟线段71s最远的测量点(S522)。在图12的例子中，离长虚拟线段71s最远的测量点是第二相邻点72p。

多边形近似处理部255将经过第二相邻点72p、且与长虚拟线段71s平行的多边形近似线72s作为可移动区70i的新的端边(S523)。换言之，将长虚拟线段71s与沿周向连结各测量点的连结线段的交点721p、722p分别作为新的可移动区70i的端点。

如此，根据多边形近似处理部255对测量点依次判定、且将近似处理范围一并近似的构成，能够高效地排除无人机100难以进行安全的飞行的区。

根据本构成，能够生成即使在自主驾驶时也能高效地移动且维持高安全性的行驶路径。

此外，尽管在本说明中以农业用药剂播撒无人机为例进行了说明，但本发明的技术思想不限于此，还能适用于自主动作的所有机械。还能适用于农业用以外的进行自主飞行的无人机。另外，还能适用于自主地动作的在地面自走的机械。

(本发明的技术上的显著效果)

在本发明所涉及的行驶路径生成系统中，生成即使在自主驾驶时也能高效地移动且维持高安全性的行驶路径。