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CREATING METHOD AND SYSTEM OF OPTIMUM FLIGHT NETWORK

Patent code P180015668
File No. 5340
Posted date Nov 22, 2018
Application number P2016-044821
Publication number P2017-161315A
Date of filing Mar 8, 2016
Date of publication of application Sep 14, 2017
Inventor
  • (In Japanese)浜中 雅俊
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title CREATING METHOD AND SYSTEM OF OPTIMUM FLIGHT NETWORK
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a creating method and system of an optimum flight network capable of determining a flight path consuming a small amount of energy.
SOLUTION: A flight plan area determination unit 14 of an appropriate position determination unit 12 determines a flight plan area on the basis of the three-dimensional map data read out of a map data storage unit 10. A provisional position determination part 16, for a plurality of moving way points in the flight plan area, determines a flight path of a minimum energy consumption from each moving way point to each fixed way point by Ant Colony Optimization, and then determines a position having a minimum average energy consumption by particle group optimization. This process is applied to all flight plan areas included in the three-dimensional map data.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

特開平6-149376号公報(特許文献1)には3次元地形情報に基づいて経路コストが最小になるような経路を探索する経路生成技術が開示されている。また特許第3557443号公報(特許文献2)及び特許第3302735号公報(特許文献3)には、3次元の地図データに対して経路データベースの基準点となる複数のウエイポイントを設定し、航空機を低高度で飛行させるのに適した飛行経路を複数のウエイポイントを結んで生成する飛行経路の生成技術が開示されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、最適飛行網の生成方法及びシステムに関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
3次元地図データに対して経路データベースの基準点となる複数のウエイポイントを設定し、上限飛行高度が定められた無人飛行体を低消費エネルギで飛行させるのに適した飛行経路を各ウエイポイント間に生成する最適飛行網の生成方法であって、
前記3次元地図データ内に1つの飛行予定領域を決定し、該飛行予定領域を囲む複数のウエイポイントを移動しない複数の固定ウエイポイントと定める第1のステップと、
前記複数の固定ウエイポイントに囲まれた前記飛行予定領域内にある1以上のウエイポイントの位置を変えながら、前記1以上のウエイポイントと前記複数の固定ウエイポイントとの間を前記無人飛行体が移動するのに消費エネルギが最小になる経路を求め、前記1以上のウエイポイントと前記複数の固定ウエイポイントとの間の前記消費エネルギの平均消費エネルギが最小になる経路が得られる前記1以上のウエイポイントの位置を該1以上のウエイポイントの暫定位置として決定する第2のステップを、
前記3次元地図データを網羅するように定めた複数の前記飛行予定領域に対して、それぞれ実行することにより、前記3次元地図データに設定した前記複数のウエイポイントの適正位置を決定することを特徴とする最適飛行網の生成方法。

【請求項2】
 
前記3次元地図データの外周部に位置する複数のウエイポイントを常に固定ウエイポイントとする請求項1に記載の最適飛行網の生成方法。

【請求項3】
 
先に暫定位置が決定された前記1以上のウエイポイントを含む前記飛行予定領域に隣接して次の飛行予定領域を設定する請求項1または2に記載の最適飛行網の生成方法。

【請求項4】
 
前記複数の飛行予定領域をランダムに設定することを特徴とする請求項1または2に記載の最適飛行網の生成方法。

【請求項5】
 
前記第1のステップ及び第2のステップでは、消費エネルギを目的関数とする最適化を行うことを特徴とする請求項1に記載の最適飛行網の生成方法。

【請求項6】
 
前記第2のステップにおいて、前記経路を求める際に、蟻コロニー最適化または遺伝的アルゴリズムを用い、前記1以上のウエイポイントを移動させるときに粒子群最適化またはグリッドサーチを用いることを特徴とする請求項1に記載の最適飛行網の生成方法。

【請求項7】
 
前記蟻コロニー最適化では、f=ax+by+czの関数を消費エネルギに相当するコスト関数とし演算を行い、
但し、xは飛行経路の水平方向の移動距離、yは飛行経路の垂直方向の移動距離、zは前記飛行経路の平均曲率であり、a、b及びcは前記無人飛行体の性能によって定められる係数であることを特徴とする請求項3に記載の最適飛行網の生成方法。

【請求項8】
 
3次元地図データに対して経路データベースの基準点となる複数のウエイポイントを設定し、上限飛行高度が定められた無人飛行体を低消費エネルギで飛行させるのに適した飛行経路を各ウエイポイント間に生成する最適飛行網の生成システムであって、
前記複数のウエイポイントを設定した前記3次元地図データを記憶する地図データ記憶部と、
前記複数のウエイポイントの適正位置を決定して前記地図データ記憶部に記憶させる適正位置決定部とを備え、
適正位置決定部は、コンピュータを用いて、
前記3次元地図データ内に1つの飛行予定領域を決定し、該飛行予定領域を囲む複数のウエイポイントを移動しない複数の固定ウエイポイントと定める第1のステップと、
前記複数の固定ウエイポイントに囲まれた前記飛行予定領域内にある1以上のウエイポイントの位置を変えながら、前記1以上のウエイポイントと前記複数の固定ウエイポイントとの間を前記無人飛行体が移動するのに消費エネルギが最小になる経路を求め、前記1以上のウエイポイントと前記複数の固定ウエイポイントとの間の前記消費エネルギの平均消費エネルギが最小になる経路が得られる前記1以上のウエイポイントの位置を該1以上のウエイポイントの暫定位置として決定する第2のステップとを、
前記3次元地図データを網羅するように定めた複数の前記飛行予定領域に対して、それぞれ実行することにより、前記3次元地図データに設定した前記複数のウエイポイントの適正位置を決定するように構成されていることを特徴とする最適飛行網の生成システム。

【請求項9】
 
前記3次元地図データの外周部に位置する複数のウエイポイントを常に固定ウエイポイントとする請求項8に記載の最適飛行網の生成システム。

【請求項10】
 
先に暫定位置が決定された前記1以上のウエイポイントを含む前記飛行予定領域に隣接して次の飛行予定領域を設定する請求項8または9に記載の最適飛行網の生成システム。

【請求項11】
 
前記複数の飛行予定領域をランダムに設定することを特徴とする請求項8または9に記載の最適飛行網の生成システム。

【請求項12】
 
前記第1のステップ及び第2のステップでは、消費エネルギを目的関数とする最適化を行うことを特徴とする請求項8に記載の最適飛行網の生成システム。

【請求項13】
 
前記第2のステップにおいて、前記経路を求める際に、蟻コロニー最適化または遺伝的アルゴリズムを用い、前記1以上のウエイポイントを移動させるときに粒子群最適化またはグリッドサーチを用いることを特徴とする請求項8に記載の最適飛行網の生成システム。

【請求項14】
 
前記蟻コロニー最適化では、f=ax+by+czの関数を消費エネルギに相当するコスト関数とし演算を行い、
但し、xは飛行経路の水平方向の移動距離、yは飛行経路の垂直方向の移動距離、zは前記飛行経路の平均曲率であり、a、b及びcは前記無人飛行体の性能によって定められる係数であることを特徴とする請求項10に記載の最適飛行網の生成システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2016044821thum.jpg
State of application right Published
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