(57)【要約】  移動体から取得された情報から、風が移動体に与える影響の大きさを精度よく知得する。データ処理装置は、推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得する加速度取得部と、前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得する風情報取得部と、前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定する外力推定部と、前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する生成部と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得する加速度取得手段と、
前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得する風情報取得手段と、
前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定する外力推定手段と、
前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する生成手段と、
を備えるデータ処理装置。
【請求項２】
前記移動体の姿勢を、前記推進力の方向が、前記風が吹く方向と重力の方向とを含む平面に含まれるように、制御する、計測条件制御手段を備える、
請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項３】
前記計測条件制御手段は、
前記移動体を、前記計測器の計測方向と平行でない第１の軸まわりに回転させ、前記移動体の前記姿勢が、回転させることによりとりうる姿勢のうち前記計測器により計測された値が最大になる姿勢になるよう、前記移動体の前記姿勢を制御する、
請求項２に記載のデータ処理装置。
【請求項４】
前記加速度取得手段は、前記移動体に搭載された撮像装置が取得する画像に基づいて前記移動体の位置の変動量を推定し、推定された前記変動量に基づいて前記加速度を推定する、
請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項５】
前記移動体の姿勢を、前記撮像装置の撮影方向が、前記風が吹く方向に垂直な方向になるように、制御する、計測条件制御手段を備える、
請求項４に記載のデータ処理装置。
【請求項６】
前記風情報取得手段および前記外力推定手段の少なくともいずれかが導出する値を導出するための計算において使用される少なくとも一つのパラメータを、前記関係情報に基づいて修正するパラメータ修正手段を備える、
請求項１から５のいずれか一項に記載のデータ処理装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のデータ処理装置から、前記移動体が受けている風に対する前記風情報と前記関係情報とを取得し、前記風情報と前記関係情報とに基づき、前記風が前記加速度に与える影響の大きさがより小さくなるような、前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを導出する推進ベクトル導出手段と、
前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを、前記推進ベクトル導出手段により導出された前記推進力の大きさと方向とにするための、前記機構に対する制御信号を生成する制御信号生成手段と、
を備える駆動制御装置。
【請求項８】
前記データ処理装置は、前記関係情報として、前記風の強さと前記移動体が受ける力との関係を表す値を導出する関係推定手段を備え、
前記推進ベクトル導出手段は、前記加速度が最も小さい時点に対応づけられる前記値を用いて、前記推進力の大きさと方向とを導出する、
請求項７に記載の駆動制御装置。
【請求項９】
請求項１から６のいずれか一項に記載のデータ処理装置を搭載する前記移動体。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の駆動制御装置を搭載する前記移動体。
【請求項１１】
推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得し、
前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得し、
前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定し、
前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する、
データ処理方法。
【請求項１２】
前記移動体の姿勢を、前記推進力の方向が、前記風が吹く方向と重力の方向とを含む平面に含まれるように、制御する、
請求項１１に記載のデータ処理方法。
【請求項１３】
前記移動体を、前記計測器の計測方向と平行でない第１の軸まわりに回転させ、前記移動体の前記姿勢が、回転させることによりとりうる姿勢のうち前記計測器により計測された値が最大になる姿勢になるよう、前記移動体の前記姿勢を制御する、
請求項１２に記載のデータ処理方法。
【請求項１４】
前記移動体に搭載された撮像装置が取得する画像に基づいて前記移動体の位置の変動量を推定し、推定された前記変動量に基づいて前記加速度を推定する、
請求項１１に記載のデータ処理方法。
【請求項１５】
前記移動体の姿勢を、前記撮像装置の撮影方向が、前記風が吹く方向に垂直な方向になるように、制御する、
請求項１４に記載のデータ処理方法。
【請求項１６】
前記風情報および前記外力の大きさの少なくともいずれかを導出するための計算において使用される少なくとも一つのパラメータを、前記関係情報に基づいて修正する、
請求項１１から１５のいずれか一項に記載のデータ処理方法。
【請求項１７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のデータ処理装置から、前記移動体が受けている風に対する前記風情報と前記関係情報とを取得し、前記風情報と前記関係情報とに基づき、前記風が前記加速度に与える影響の大きさがより小さくなるような、前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを導出し、
前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを、導出された前記推進力と前記方向にするための、前記機構に対する制御信号を生成する、
駆動制御方法。
【請求項１８】
前記データ処理装置は、前記関係情報として、前記風の強さと前記移動体が受ける力との関係を表す値を導出する関係推定手段を備え、
前記駆動制御方法は、前記加速度が最も小さい時点に対応づけられる前記値を用いて、前記推進力の大きさと方向とを導出する、
請求項１７に記載の駆動制御方法。
【請求項１９】
推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得する加速度取得処理と、
前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得する風情報取得処理と、
前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定する外力推定処理と、
前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する生成処理と、
をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体。
【請求項２０】
前記プログラムは、前記移動体の姿勢を、前記推進力の方向が、前記風が吹く方向と重力の方向とを含む平面に含まれるように、制御する、計測条件制御処理を前記コンピュータに実行させる、
請求項１９に記載の記憶媒体。
【請求項２１】
前記計測条件制御処理は、
前記移動体を、前記計測器の計測方向と平行でない第１の軸まわりに回転させ、前記移動体の前記姿勢が、回転させることによりとりうる姿勢のうち前記計測器により計測された値が最大になる姿勢になるよう、前記移動体の前記姿勢を制御する、
請求項２０に記載の記憶媒体。
【請求項２２】
前記加速度取得処理は、前記移動体に搭載された撮像装置が取得する画像に基づいて前記移動体の位置の変動量を推定し、推定された前記変動量に基づいて前記加速度を推定する、
請求項１９に記載の記憶媒体。
【請求項２３】
前記プログラムは、前記移動体の姿勢を、前記撮像装置の撮影方向が、前記風が吹く方向に垂直な方向になるように、制御する、計測条件制御処理を前記コンピュータに実行させる、
請求項２２に記載の記憶媒体。
【請求項２４】
前記プログラムは、前記風情報取得処理および前記外力推定処理の少なくともいずれかが導出する値を導出するための計算において使用される少なくとも一つのパラメータを、前記関係情報に基づいて修正するパラメータ修正処理を前記コンピュータに実行させる、
請求項１９から２３のいずれか一項に記載の記憶媒体。
【請求項２５】
請求項１から６のいずれか一項に記載のデータ処理装置から、前記移動体が受けている風に対する前記風情報と前記関係情報とを取得し、前記風情報と前記関係情報とに基づき、前記風が前記加速度に与える影響の大きさがより小さくなるような、前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを導出する推進ベクトル導出処理と、
前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを、前記推進ベクトル導出処理により導出された前記推進力の大きさと方向とにするための、前記機構に対する制御信号を生成する制御信号生成処理と、
をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体。
【請求項２６】
前記データ処理装置は、前記関係情報として、前記風の強さと前記移動体が受ける力との関係を表す値を導出する関係推定手段を備え、
前記推進ベクトル導出処理は、前記加速度が最も小さい時点に対応づけられる前記値を用いて、前記推進力の大きさと方向とを導出する、
請求項２５に記載の記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、移動体が受ける力に関するデータの処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチロータヘリのような、小型の移動体を利用したサービスの開発が盛んである。小型の移動体により様々なサービスを好適に実現するためには、移動体の移動に関する制御（以下、「移動制御」とも称する）を適切に行う技術が重要である。特許文献１〜４は、飛行体に対する移動制御に関する技術を開示している。【０００３】
特許文献１は、監視領域に侵入した侵入者を、飛行高度を調整しながら追尾し、侵入者を撮影する自律飛行ロボットを開示している。【０００４】
特許文献２は、カメラ、レーザスキャナ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）トランシーバ、および加速度計等の複数のセンサからの情報を用いて、小型飛行体の自律飛行を制御するシステムを開示している。【０００５】
特許文献３は、飛行体の構造と移動方法を工夫することにより、飛行体が橋梁などで走行する際に横風の影響を軽減することを可能とする技術を開示している。【０００６】
特許文献４は、飛行中の機体が受ける風のベクトル（対気速度）を推定し、推定されたベクトルに基づき対地速度目標信号を発生する自動飛行制御装置を開示している。【０００７】
また、陸上または海上を走行する移動体の移動に関して、外乱を考慮した制御を行う技術が、特許文献５〜７に開示されている。【０００８】
特許文献５および６に開示される技術は、主に船舶に対する移動制御を行う技術である。この技術では、風向を検出し、船首の方向（推進力の方向）が検出された風向に対向するように船舶の向きを制御することで、船舶に対する移動制御を安定的にする。【０００９】
特許文献７に開示される技術は、車両に対する移動制御に関する技術である。特許文献７に開示される外乱抑制制御システムは、風の強さを検出し、ドライバーに注意喚起したり、風が車両に与える横方向の力を相殺する制御を行ったりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第６０２９４４６号公報
【特許文献２】特開２０１６−５４０２１１号公報
【特許文献３】特開２０１６−０４３９２２号公報
【特許文献４】特開２００６−３０６２５４号公報
【特許文献５】国際公開第２０１６／１０４０３１号
【特許文献６】特開２０１２−１７９９６８号公報
【特許文献７】特開２０１４−１１３９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
小型の移動体は、特に、風の影響をよく受けやすいため、小型の移動体の移動に関する制御を緻密に行うためには、風が移動体に与える影響をより正確に把握することが重要である。【００１２】
特許文献１、２、３には、風の方向や強さについて計測または推定等を行うことに関する記述はない。【００１３】
特許文献５、６には、風向に基づく制御については記載されているものの、風の強さに応じてどのような処理を行うかについては具体的に記載されていない。少なくとも、特許文献５、６に記載の技術では、実際に移動体が受けている風から受ける力がどの程度の推進力に相当するかは特定できない。【００１４】
特許文献４、７には、空気力学に基づく計算式によって、検出（または推定）された風のベクトルから、風の影響を打ち消す制御信号を導出する技術が記載されるが、用意された計算式が必ずしも実際の状況によく当てはまるとは限らない。より正確な制御信号を導出するためには、予め決定された計算式を用いるよりも、実際に移動体が受けた風とその影響との関係を示す情報を臨機応変に用いる方が望ましい。【００１５】
本発明は、移動体から取得された情報から、風が移動体に与える影響の大きさを精度よく知得できるデータ処理装置、およびデータ処理方法等を提供することを、目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様に係るデータ処理装置は、推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得する加速度取得手段と、前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得する風情報取得手段と、前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定する外力推定手段と、前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する生成手段と、を備える。【００１７】
本発明の一態様に係るデータ処理方法は、推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得し、前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得し、前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定し、前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する。【００１８】
本発明の一態様に係るプログラムは、推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得する加速度取得処理と、前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得する風情報取得処理と、前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定する外力推定処理と、前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する生成処理と、をコンピュータに実行させる。上記プログラムは、例えば、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記憶される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、移動体から取得された情報から、風が移動体に与える影響の大きさを精度よく知得できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る飛翔体の例を示す概念図である。
【図２】第１の実施形態に係る飛翔体の構成を示すブロック図である。
【図３】飛翔体における風センサと撮像装置の位置の例を示す概念図である。
【図４】第１の実施形態に係る飛翔体の動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】ｂｙ軸方向から見た飛翔体と、飛翔体に加わる力とを示す概念図である。
【図６】風の方向および強さと２つの計測値との関係を示す概念図である。
【図７】記憶部に記憶されるデータの例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る飛翔体の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る飛翔体の構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施形態に係る飛翔体の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るデータ処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】第４の実施形態に係る移動体の構成を示すブロック図である。
【図１３】第４の実施形態に係るデータ処理装置の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の各実施形態の各部を構成するハードウェアの例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
なお、本開示において、「×」は積の演算を表し、「／」は除算を表す。
【００２３】
＜＜第１の実施形態＞＞
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、データ処理装置１１が、図１に示されるような飛翔体１ａに適用される形態である。
【００２４】
図１は、データ処理装置１１を含む筐体３が搭載された飛翔体１ａの例を示す概念図である。ただし、飛翔体１ａの立体的構造は、図１に例示される構造に限られない。
【００２５】
飛翔体１ａは、例えば、マルチコプター（マルチローターヘリコプター、マルチローター等とも呼ばれる）である。人が搭乗しないマルチコプターは、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ａｅｒｉａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、小型無人機またはドローンと呼ばれることもある。
【００２６】
なお、以下の説明において、飛翔体１ａに対して適用される座標系として、飛翔体１ａの重心を原点とする、飛翔体１ａに固定された三次元座標系を採用する。この三次元座標系は、互いに直交する、ｂｘ軸、ｂｙ軸、およびｂｚ軸の三軸によって表される。ｂｚ軸は、飛翔体１ａが傾いていない（すなわち、無風の状態において飛翔体１ａの位置が定常となるように飛翔体１ａが飛翔している）場合に、飛翔体１ａの重心にかかる重力の方向に一致する。ｂｘ軸は飛翔体１ａの機首方向に一致する。なお、機首方向とは、飛翔体１ａにとって基準となる方向である。機首方向は、随時変化してもよい（後述の変形例＜２＞を参照）が、以下の本実施形態の説明では、機首方向は飛翔体１ａに対して予め定められているとする。
【００２７】
＜構成＞
飛翔体１ａは、図１に示されるように、回転翼２および筐体３を有する。
【００２８】
回転翼２は、飛翔体１ａの推進力および姿勢を変化させる部材である。図１に示される例では、回転翼２は４つある。飛翔体１ａは、回転翼２の回転により、推進力や回転力（トルク）を得る。例えば、４つの回転翼２が等しい回転速度で回転することにより、飛翔体１ａは、ｂｚ軸の負方向への推進力を得る。外乱が全くない場合で、推進力の方向が鉛直上方向でありかつその推進力が飛翔体１ａにかかる重力に等しい場合は、飛翔体１ａの位置は定常となる。また、４つの回転翼２の回転速度が異なると、飛翔体１ａは、傾いたり、ｂｚ軸まわりに回転したりすることが可能である。なお、回転翼２は、アクチュエータ９により回転する。回転翼２の回転は、後述する駆動制御装置２１により制御される。
【００２９】
飛翔体１ａが傾くと、推進力の方向は鉛直方向ではなくなるため、飛翔体１ａは水平方向の成分を持つ推進力を得る。傾く方向は限定されないが、本実施形態の例では、駆動制御装置２１が飛翔体１ａを傾ける時は、ｂｙ軸まわりに傾けることを想定する。ｂｙ軸まわりの傾きにより機首が水平面に対し下方を向くことで、飛翔体１ａは機首が向いている方向の水平成分を持つ推進力を得る。
【００３０】
筐体３は、飛翔体１ａに関する情報処理を行う装置を格納する。
【００３１】
図２は、飛翔体１ａの構成を示すブロック図である。図２に示される通り、飛翔体１ａは、回転翼２および回転翼２を回転させるアクチュエータ９の他、風センサ５、撮像装置８、駆動制御装置２１、およびデータ処理装置１１を含む。図２に示されるように、例えば、駆動制御装置２１およびデータ処理装置１１は筐体３に含まれ、風センサ５および撮像装置８は筐体３の外にある。
【００３２】
［駆動制御装置２１］
駆動制御装置２１は、回転翼２の回転駆動を制御することによって、飛翔体１ａの推進力および姿勢を制御する。
【００３３】
駆動制御装置２１は、例えば、次の事項を制御することが可能である。
・飛翔体１ａに生じる推進力の大きさ
・飛翔体１ａのｂｙ軸まわりの回転量（機首が向く方位）
・機首を下げる角度（水平方向に対する伏角。Ｐｉｔｃｈ角。）
駆動制御装置２１は、具体的には、制御信号生成部２１１を備える。
【００３４】
制御信号生成部２１１は、飛翔体１ａの推進力と姿勢とを制御する制御信号を生成する。具体的には、制御信号生成部２１１は、推進力および姿勢を、目標とする推進力および目標とする姿勢にするための、飛翔体１ａの４つの回転翼２のそれぞれの回転速度を制御する制御信号を生成する。
【００３５】
制御信号生成部２１１は、目標とする推進力および目標とする姿勢を、飛翔体１ａの外部から通信によって取得される制御指示から取得してもよいし、後述する計測条件制御部１１０および第３の実施形態の推進ベクトル導出部２２２のような、飛翔体１ａに搭載された、制御指示を生成する構成要素による制御指示から取得してもよい。
【００３６】
駆動制御装置２１は、制御信号生成部２１１により生成される制御信号をアクチュエータ９に送出することにより、飛翔体１ａの推進力および姿勢を制御する。
【００３７】
［風センサ５］
風センサ５は、風の強さを計測する計測器である。具体的には、風センサ５は、飛翔体１ａに搭載され、飛翔体１ａが受ける風の強さを計測する。風センサ５により計測される値（以下、計測値）の単位は、例えば、「ｍ／ｓ」、「ノット」、または「ｍ３／ｍｉｎ」のいずれでもよいし、これら以外でもよい。計測値は、風センサ５が受けた風の強さを定量的に示す値であればよい。風センサ５の一例としては、風速計、風量計、圧力計、およびマイクロフォン（風の強さに応じて変化する音量を取得する）等が挙げられる。
【００３８】
風センサ５は飛翔体１ａに搭載されているため、風センサ５が受ける風がすなわち、飛翔体１ａが受ける風である。
【００３９】
複数の風センサ５が飛翔体１ａに搭載されてもよい。図３は、本実施形態の飛翔体１ａに搭載される風センサ５の配置の例を示している。図３に示されるように、４つの風センサ５が、飛翔体１ａにｂｚ軸方向まわりに対称に（回転対称となるように）配置されてもよい。複数の風センサ５の計測値を取得することにより、後述する風情報の精度が向上し得る。
【００４０】
風センサ５による計測の感度には指向性があってもよい。すなわち、風センサ５は、その風センサ５が受ける風の、特定の方向の成分を測る計測器であってもよい。以下の説明では、この特定の方向のことを「計測方向」と称する。
【００４１】
図３に示される例では、４つのうち１つの風センサ５が、その風センサ５の計測方向がｂｘ軸方向になるように、飛翔体１ａに取り付けられている。
【００４２】
風センサ５は、単独で風の方向と強さとを計測できる計測器であってもよい。
【００４３】
風センサ５は、計測値を、データ処理装置１１に送出する。計測値は、データ処理装置１１において、計測条件制御部１１０および風情報取得部１１１に使用される。
【００４４】
［撮像装置８］
撮像装置８は、撮像を行うデバイスである。撮像装置８は、例えば、カメラである。撮像装置８は、撮像装置８の撮影範囲を、例えば、所定のフレームレートで連続的に撮影することにより、動画像を取得する。撮像装置８は、撮像のタイミングを指定する撮像コマンドに基づいて静止画を取得してもよい。撮像コマンドは、筐体３または撮像装置８に含まれる、撮像コマンドを発生させる回路から受信されてもよいし、飛翔体１ａの外部から遠隔で受信されてもよい。撮像コマンドに基づいて撮像を行う場合、撮像装置８は、少なくとも３つの時点において撮像を行い、画像をそれぞれ取得する。
【００４５】
撮像装置８は、撮像装置８によって取得された画像（以下、「撮像画像」と称す）を、その撮像画像が取得された時刻の情報と共に、データ処理装置１１に送出する。
【００４６】
図３は、本実施形態における飛翔体１ａと撮像装置８との位置関係の例を示している。撮像装置８は、例えば、ｂｙ軸方向を撮影する。ｂｙ軸方向を撮影することで、機首が傾いて飛翔体１ａがｂｘ軸とｂｚ軸とを含む平面上を移動した場合に、撮影範囲は撮影方向に垂直な方向にスライドする（すなわち、撮像画像の変化が最も大きくなる）。
【００４７】
［データ処理装置１１］
以下、図２を参照しながら、データ処理装置１１に含まれる構成について説明する。データ処理装置１１は、計測条件制御部１１０、風情報取得部１１１、推進力特定部１１２、姿勢特定部１１３、変動量計算部１１４、合力計算部１１５、外力推定部１１６、関係推定部１１７、およびデータ記憶部１１９を備える。
【００４８】
後述するが、計測条件制御部１１０、風情報取得部１１１、推進力特定部１１２、姿勢特定部１１３、変動量計算部１１４、合力計算部１１５、外力推定部１１６、および関係推定部１１７は、例えば、プログラムに基づいて命令を実行する１つまたは複数のプロセッサとメモリとを含むコンピュータによって構成されてもよい。
【００４９】
データ記憶部１１９は、データ処理装置１１が扱うデータを、一時的に、または非一時的に、記憶する。データ記憶部１１９は、いわば、ワーキングメモリである。データ記憶部１１９は、不揮発性の記憶媒体でもよい。データ記憶部１１９に対して、データ処理装置１１に含まれる他の構成要素は自由にデータを読み書き可能である。
【００５０】
データ記憶部１１９は、例えば、風センサ５により計測された計測値と、その計測値が計測された時点における飛翔体１ａの状況に関する様々な情報（姿勢、推進力、取得された加速度、推定された合力、および推定された外力等）とを関連づけるテーブルの形式で、データを保持してもよい。
【００５１】
計測条件制御部１１０は、データの計測の条件を制御する。具体的には、計測条件制御部１１０は、風センサ５による計測値および撮像装置８による撮像画像等のデータをデータ処理装置１１の各部が処理するタイミングと、駆動制御装置２１において生成される信号とを制御する。
【００５２】
風情報取得部１１１は、風センサ５の計測値に基づき、風情報を取得する。風情報は、飛翔体１ａが受けている風の方向および強さを示す情報である。なお、本開示において、「風の方向」とは、風が吹く（吹き進む）方向である。風の方向は、水平方向とは限らない。
【００５３】
例えば、風センサ５が風向風速センサのように風の方向と風の強さとを計測する計測器である場合は、風センサ５により計測された計測値（この場合、方向の情報も含む）を、そのまま風情報として取得してもよい。ただし、風情報取得部１１１は、所定の時間範囲の計測値の平均値を、風情報としてもよい。
【００５４】
風センサ５が特定の計測方向の風の強さのみを計測する計測器である場合は、風情報取得部１１１は、複数の計測方向にて得られた計測値から、風の方向と強さとを特定すればよい。理論上、線形独立な３つの方向成分の、それぞれの風の強さを示す計測値があれば、風の方向および強さは特定可能である。計測方向が異なる複数の風センサ５が飛翔体１ａに搭載される場合は、風情報取得部１１１は、その風センサ５による各々の計測値を用いればよい。１つの風センサ５のみが飛翔体１ａに搭載される場合は、風情報取得部１１１は、飛翔体１ａが異なる姿勢をとったときの風センサ５による計測値を取得することで、線形独立な３つの方向成分の風の強さを示す計測値を少なくとも含む複数の計測値を取得すればよい。
【００５５】
なお、風の方向の情報は、飛翔体１ａの座標系に基づく方向で表されてもよいし、実空間の三次元空間に対する座標系に基づく方向で表されてもよい。
【００５６】
推進力特定部１１２は、飛翔体１ａの推進力を特定する。駆動制御装置２１が飛翔体１ａの推進力を制御しているので、推進力特定部１１２は、駆動制御装置２１の制御信号生成部２１１が生成する制御信号を取得することにより、推進力を特定すればよい。推進力の単位は、例えば「ニュートン」である。推進力特定部１１２は、制御信号生成部２１１が生成する制御信号と推進力との関係を表す情報を保持し、その情報を推進力の特定に利用すればよい。例えば、制御信号生成部２１１が生成する制御信号には、回転翼の回転速度を示す情報が含まれているとする。４つの回転翼２のそれぞれの回転速度（ω１、ω２、ω３、ω４［回転／秒］）と推進力（Ｆｄ［Ｎ］）との関係が、例えば、係数Ｋを用いてＦｄ＝Ｋ×（ω１＋ω２＋ω３＋ω４）と表される場合、推進力特定部１１２は、制御信号と係数Ｋの値に基づき、推進力Ｆｄの値を特定可能である。
【００５７】
なお、本実施形態では、「推進力」は、飛翔体１ａが自ら発生させる推進力を指す。風から受ける力は「外力」として区別される。
【００５８】
推進力特定部１１２は、特定された推進力の情報を、データ記憶部１１９に書き込む。推進力特定部１１２は、特定された推進力の情報を、その情報を用いるデータ処理装置１１の構成要素に送出してもよい。
【００５９】
姿勢特定部１１３は、飛翔体１ａの姿勢を特定する。駆動制御装置２１が飛翔体１ａの姿勢を制御しているので、姿勢特定部１１３は、駆動制御装置２１の制御信号生成部２１１が生成する制御信号を取得することにより、姿勢を特定すればよい。
【００６０】
なお、本実施形態では、飛翔体１ａの姿勢は風により変化しないこととする。一つの実施形態において、飛翔体１ａの姿勢が風により変化することを考慮する場合は、姿勢特定部１１３は、例えば、制御信号生成部２１１が生成する制御信号とは別の情報を用いて姿勢を特定してもよい。
【００６１】
姿勢特定部１１３は、例えば、ジャイロセンサによって、飛翔体１ａの姿勢を特定してもよい。あるいは、姿勢特定部１１３は、例えば、撮像装置８による撮像画像に基づいて、飛翔体１ａの姿勢を特定してもよい。姿勢特定部１１３は、上記の他、傾きを検知可能な方法によって、飛翔体１ａの姿勢を特定してもよい。
【００６２】
変動量計算部１１４は、飛翔体１ａの位置の変動量および速度の変動量を、撮像装置８により取得された撮像画像に基づいて、計算する。そして、変動量計算部１１４は、飛翔体１ａの加速度を、推定により取得する。
【００６３】
具体的には、まず、変動量計算部１１４は、異なる２つ以上の時点においてそれぞれ取得された撮像画像に基づき、例えば動きベクトルを計算し、計算された動きベクトルに基づいて、飛翔体１ａの位置の変動量を推定する。具体的には、まず、変動量計算部１１４は、撮像画像に含まれる、特定の点（複数でもよい、領域またはオブジェクトでもよい）の、撮像画像内での位置の変動量（動きベクトル）を算出する。特定の点は、予め決められた位置の点でもよいし、特定の点を抽出する所定のアルゴリズムにより抽出される点でもよい。撮像装置８からその特定の点に相当する実空間内の点までの距離が既知であることを前提とすれば、変動量計算部１１４は、その距離と、特定の点の動きベクトルと、撮像画像の大きさと、撮像画像の画角（撮像装置８の設定から特定可能である）とから、実空間における撮像装置８と特定の点との相対的な位置関係の変化、すなわち飛翔体１ａの位置の変動量を、導出可能である。一例として、変動量計算部１１４は、飛翔体１ａの位置の横方向の変動量ＤＭを、特定の点に相当する実空間内の点までの距離Ｌと、撮像画像の横方向の長さｄと、撮像画像の横方向の画角Ψと、特定の点の動きベクトルｖｐと、を用いて、ＤＭ＝２Ｌ×ｔａｎ（Ψ／２）×ｖｐ／ｄにより導出してもよい。縦方向の変動量も同様に導出可能である。なお、変動量計算部１１４は、飛翔体１ａの変動量を導出するために用いる値（ｖｐやＬ等）として、複数の特定の点のそれぞれについて得られた値の統計的な値（平均値、最頻値、または中央値等）を用いてもよい。
【００６４】
なお、撮像装置８から特定の点に相当する実空間内の点までの距離は、距離センサ等、対象物までの距離を計測可能なセンサによって取得された値でもよいし、暫定的に設定された値でもよい。撮像装置８から特定の点に相当する実空間内の点までの距離が既知でない場合や暫定的に設定された場合の、データ処理装置１１の動作については、後述の変形例＜７＞および第２の実施形態の説明を参照されたい。
【００６５】
変動量計算部１１４は、飛翔体１ａの位置の変動量を導出後、その２つ以上の時点間の期間における速度を導出する。そして、変動量計算部１１４は、異なる２つ以上の時点における速度の変動量に基づき、その２つ以上の期間における加速度を推定する。
【００６６】
変動量計算部１１４は、推定により取得された飛翔体１ａの加速度を、データ記憶部１１９に書き込む。
【００６７】
合力計算部１１５は、変動量計算部１１４により取得された加速度に基づき、飛翔体１ａが受けた力を計算する。飛翔体１ａが受けた力は、推進力と外力と重力とを合わせた力（合力）である。
【００６８】
加速度から合力を計算する方法は、加速度と合力との関係を表す計算モデルに基づく方法でよい。加速度と合力との関係を表す計算モデルは、例えば、ニュートンの運動の法則である。
【００６９】
合力計算部１１５は、計算により特定された合力を、データ記憶部１１９に書き込む。
【００７０】
外力推定部１１６は、合力計算部１１５により算出された合力と、推進力特定部１１２により特定された推進力と、姿勢特定部１１３により特定された姿勢と、に基づき、飛翔体１ａが受けた外力を推定する。本実施形態における外力とは、風から受ける力である。
【００７１】
外力推定部１１６は、外力を、合力計算部１１５によって算出された合力と、推進力との差分を計算することによって推定する。
【００７２】
外力推定部１１６は、推定された外力をデータ記憶部１１９に記録する。
【００７３】
関係推定部１１７は、風情報取得部１１１により取得された風情報と外力推定部１１６により推定された外力とから、風の強さと推定された外力の大きさとの関係を推定する。具体的な方法の例は後述のステップＳ１８の処理の例の説明にて詳述される。
【００７４】
＜動作＞
本実施形態の飛翔体１ａの動作の流れを、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７５】
まず、飛翔体１ａは飛行中であるとする。飛翔体１ａは水平でも、傾いていてもよい。飛行の間、風センサ５は、風センサ５が受ける風の強さを計測する。
【００７６】
一例として、風センサ５により取得された計測値が閾値以上になった場合に、図４のフローチャートに示される処理が開始する。例えば、計測条件制御部１１０が、風センサ５から計測値を受け取り、計測値が閾値以上であるかを判定すればよい。風センサ５が複数ある場合は、計測条件制御部１１０は、複数の計測値のいずれかの計測値が閾値以上であるかを判定すればよい。なお、閾値は、設計者等により予め設定された値である。閾値としては、例えば、飛翔体１ａの位置に有意な影響を与えると考えられる値の、最低値が設定される。
【００７７】
計測値が閾値以上である場合、計測条件制御部１１０は、ステップＳ１１の処理を行う。ステップＳ１１において、計測条件制御部１１０は、機首方向を、風の方向と重力の方向とを含む平面に含まれるようにする制御を行う。
【００７８】
具体的には、計測条件制御部１１０は、風の方向が特定されている場合は、機首方向の水平成分が風の方向の水平成分に一致するようなｂｚ軸まわりの回転角を、駆動制御装置２１の制御信号生成部２１１に指示すればよい。
【００７９】
風の方向が特定されていない場合、計測条件制御部１１０は、飛翔体１ａの方向を、計測方向が機首方向に一致する風センサ５の計測値が最大になる方向になるように制御すればよい。
【００８０】
より具体的には、計測条件制御部１１０は、まず、駆動制御装置２１に、姿勢の制御機能を用いて飛翔体１ａをｂｚ軸まわりまたは重力方向まわりに回転させるよう指示し、飛翔体１ａが回転している間、計測方向が機首方向である風センサ５による計測値を観察する。そして、計測条件制御部１１０は、計測値が最大になる、飛翔体１ａの向きを特定する。
【００８１】
そして、計測条件制御部１１０は、飛翔体１ａの向きを特定された向きにするよう、駆動制御装置２１に指示を行う。指示は、たとえば、ｂｚ軸まわりの回転角の大きさを示す数値を含めばよい。これにより、駆動制御装置２１は、アクチュエータ９による回転翼２の回転を制御し、飛翔体１ａをｂｚ軸まわりに、指示に示された角度だけ回転させる。結果として、機首方向の水平方向成分が、風の方向の水平方向成分に対向する。また、以後、推進力の方向は、Ｐｉｔｃｈ角に関わらず、風の方向と重力の方向とを含む平面に含まれるようになる。
【００８２】
ステップＳ１２では、推進力特定部１１２と姿勢特定部１１３とが、飛翔体１ａの推進力および姿勢を特定する。
【００８３】
ステップＳ１１とステップＳ１２との間において、駆動制御装置２１は、推進力およびＰｉｔｃｈ角（すなわち、機首を下げる角度）を変更してもよい。ステップＳ１２以降、少なくともステップＳ１４までの処理においては、飛翔体１ａの推進力および姿勢は維持されるとする。
【００８４】
ステップＳ１３では、風情報取得部１１１が、風情報を取得する。風情報の取得方法については後述する。
【００８５】
ステップＳ１４では、変動量計算部１１４が、撮像装置８により取得された撮像画像に基づき、飛翔体１ａの位置の変動および加速度ベクトルを導出する。
【００８６】
ステップＳ１２からステップＳ１４の処理の順番は、上述の順番と異なってもよい。
【００８７】
ステップＳ１５では、合力計算部１１５が、加速度ベクトルに基づいて、飛翔体１ａにかかっている合力を計算する。
【００８８】
ステップＳ１６では、外力推定部１１６が、推進力、Ｐｉｔｃｈ角、および加速度ベクトルに基づき、外力を推定する。また、外力推定部１１６は、推定された外力を、データ記憶部１１９に記録する（ステップＳ１７）。
【００８９】
そして、関係推定部１１７が、風情報と推定された外力とから、風の強さと外力との関係を推定する（ステップＳ１８）。
【００９０】
以下、各処理における具体的な演算の例を示す。ただし、後述の変形例＜６＞でも述べる通り、以下で紹介される演算は一例に過ぎない。各推定値を導出するために用いられる式および計算モデル等は、データ処理の目的に反しない限り様々に設計されてもよい。
【００９１】
以下では、鉛直下方向をｚ方向、ｂｙ軸方向をｙ方向、飛翔体１ａが傾いていないときの機首方向（ｂｘ軸方向）をｘ方向、と定義する。
【００９２】
なお、上記の定義によれば、飛翔体１ａの推進力は、必然的に、ｘｚ平面に含まれる方向である。また、ステップＳ１１の処理により機首方向の水平方向成分が風の方向の水平方向成分に対向するように飛翔体１ａの向きが制御されているため、風の方向はｘｚ平面に含まれる方向である。したがって、飛翔体１ａが推進力と外力と重力とによって移動する方向もまた、ｘｚ平面に含まれる方向である。
【００９３】
参考として、図５は、ｂｙ軸方向から見た飛翔体１ａと、飛翔体１ａに加わる力とを示す概念図である。以下の説明において、飛翔体１ａに加わる力は、いずれも正負方向を統一して記述される。
【００９４】
［ステップＳ１３］
ステップＳ１３において、風情報取得部１１１は、例えば、計測方向が機首方向に一致する風センサ５によって、ｂｙ軸が異なる２時点において計測された計測値を用いることにより、風の方向および強さを特定する。
【００９５】
例えば、風情報取得部１１１は、飛翔体１ａが水平であった時の計測値（風速のｘ方向成分）Ｗ１と、Ｐｉｔｃｈ角がθであるときの計測値（風速のｂｘ軸方向成分）Ｗ２と、を取得する。計測値Ｗ１はステップＳ１２よりも前の時点で、計測値Ｗ２はステップＳ１２の後で計測されればよい。
【００９６】
風の強さＷ０および風の仰角φについて、理論上、Ｗ０×ｃｏｓφ＝Ｗ１，Ｗ０×ｃｏｓ（θ＋φ）＝Ｗ２が成立するから（図６を参照）、これを連立方程式として解くことにより、φ＝Ａｒｃｔａｎ｛（Ｗ２−Ｗ１×ｃｏｓθ）／（−Ｗ１×ｓｉｎθ）｝、および、Ｗ０＝Ｗ１／ｃｏｓφ＝Ｗ２／ｃｏｓ（θ＋φ）がいえる。なお、この式は、φの値が負である場合も成立する。
【００９７】
風情報取得部１１１は、上記の式を用いて、水平方向の計測値Ｗ１とＰｉｔｃｈ角をθとしたときの計測値Ｗ２とから、風の強さＷ０および風の仰角φを導出すればよい。なお、いうまでもなく、風情報取得部１１１は、水平でない２つの方向の計測値Ｗ３およびＷ４を用いても、同様の要領で風の強さＷ０および風の仰角φの導出可能である。
【００９８】
風情報取得部１１１は、導出された風の方向および強さを、風情報として、データ記憶部１１９に記録する。
【００９９】
［ステップＳ１４］
ステップＳ１４において、変動量計算部１１４は、例えば、異なる２つ以上の時点においてそれぞれ取得された撮像画像に対して、オプティカルフローを計算し、計算されたオプティカルフローに基づき、飛翔体１ａの速度を導出する。オプティカルフローに基づけば、撮像装置８の撮影方向に垂直な方向の速度ベクトルが導出可能である。本実施形態では、撮像装置８の撮影方向はｂｙ軸方向であるので、導出される速度ベクトルは、ｘ方向とｚ方向とを含む平面上のベクトルである。すなわち、導出される速度ベクトルは、ｘ方向成分とｚ方向成分との２成分によって記述可能である。ただし、飛翔体１ａが傾いている場合は撮像装置８も傾いているため、変動量計算部１１４は、速度ベクトルをｘ方向成分とｚ方向成分との２成分によって記述する場合、姿勢特定部１１３により特定された飛翔体１ａのＰｉｔｃｈ角に基づいて、ｘ方向およびｚ方向を特定する。
【０１００】
ある２時点における速度の変化に基づけば、加速度が導出可能である。例えば、変動量計算部１１４は、第１の時点における速度ベクトルとしてベクトルＶ１を導出し、第１の時点のｔ秒後の第２に時点における速度ベクトルとしてベクトルＶ２を導出したとする。この場合、変動量計算部１１４は、（Ｖ２−Ｖ１）／ｔを、加速度ベクトルとして導出する。
【０１０１】
導出される加速度ベクトルは、速度ベクトルと同様、ｘ方向成分とｚ方向成分との２成分によって記述可能である。
【０１０２】
［ステップＳ１５］
ステップＳ１５において、合力計算部１１５は、例えば、運動の法則に基づく式により、飛翔体１ａが受けた力のｘ方向成分とｚ方向成分とを推定する。飛翔体１ａの加速度を“ａ”、飛翔体１ａの質量を“Ｍ”とすれば、運動の法則により、飛翔体１ａが受けた力“Ｆ”は、Ｆ＝Ｍ×ａで算出される。飛翔体１ａが受けた力のｘ方向成分を“Ｆｘ”とし、ｘ方向の加速度を“ａｘ”とすれば、Ｆｘ＝Ｍ×ａｘが成立する。飛翔体１ａが受けた力のｚ方向成分を“Ｆｚ”とし、ｚ方向の加速度を“ａｚ”とすれば、Ｆｚ＝Ｍ×ａｚが成立する。
【０１０３】
本実施形態の説明では、飛翔体１ａの質量（“Ｍ”）が既知であるとする。合力計算部１１５は、したがって、“Ｍ”，“ａｘ”および“ａｚ”に基づき、飛翔体１ａが受けた力“Ｆｘ”および“Ｆｚ”の値を推定可能である。なお、“Ｍ”が既知でない場合の実施形態については変形例＜６＞の説明において説明する。
【０１０４】
合力計算部１１５は、“Ｆｘ”と“Ｆｚ”との組を、「合力ベクトル」として扱ってもよい。飛翔体１ａの加速度が加速度ベクトル（“ａｘ”と“ａｚ”との組）で与えられている場合、合力計算部１１５は、加速度ベクトルと“Ｍ”との積を計算することにより合力ベクトルを導出してもよい。
【０１０５】
［ステップＳ１６］
ステップＳ１６において、外力推定部１１６は、例えば、外力のｘ方向成分とｚ方向成分とを推定する。
【０１０６】
外力の導出にあたり、外力推定部１１６は、推進力とＰｉｔｃｈ角とから、推進力のｘ方向成分と、ｚ方向成分とを算出する。例えば、推進力特定部１１２により特定された推進力をＦｄ、姿勢特定部１１３により特定されたＰｉｔｃｈ角をθとする。図５に示されるように、推進力ＦｄはＰｉｔｃｈ角θだけ鉛直方向から傾いているので、推進力Ｆｄのｘ方向成分を“Ｆｄｘ”、推進力Ｆｄのｚ方向成分を“Ｆｄｚ”（負の値）とすると、Ｆｄｘ＝Ｆｄ×ｓｉｎθ、Ｆｄｚ＝−Ｆｄ×ｃｏｓθが成立する。外力推定部１１６は、上の式により、推進力のｘ方向成分とｚ方向成分とを特定すればよい。
【０１０７】
また、外力推定部１１６は、飛翔体１ａが受ける重力を計算する。飛翔体１ａの質量を“Ｍ”、重力加速度を“ｇ”とすると、飛翔体１ａが受ける重力の大きさは“Ｍ×ｇ”である。
【０１０８】
外力推定部１１６は、外力を、以上のように特定された値を用いて算出する。具体的には、外力のｘ方向成分を“Ｆｗｘ”、外力のｚ方向成分を“Ｆｗｚ”とすると、外力推定部１１６は、“Ｆｗｘ”および“Ｆｗｚ”の値を、Ｆｗｘ＝Ｆｘ−Ｆｄｘ、およびＦｗｚ＝Ｆｚ−Ｆｄｚ−Ｍ×ｇにより算出する。
【０１０９】
上記の計算は、外力のベクトル（“Ｆｗｘ”と“Ｆｗｚ”との組）を、合力ベクトルから、推進力のベクトルおよび重力のベクトルを差し引くことにより求めることと、同義である。
【０１１０】
外力推定部１１６は、算出された“Ｆｗｘ”および“Ｆｗｚ”の値を、推定された外力として、データ記憶部１１９に記録する。
【０１１１】
ステップＳ１２からステップＳ１７の処理に基づき生成されるテーブルの例を図７に示す。このテーブルでは、風情報として、風速のｘ方向成分Ｗｘとｚ方向成分Ｗｚが記録されている。このテーブルは、飛翔体１ａが受けた風の強さと推定された外力との関係を示す情報（以下、「関係情報」とも称す）の一つである。このテーブルの一つの行が示す、推定された外力と風情報との組（データセット）も、関係情報といえる。
【０１１２】
［ステップＳ１８］
ステップＳ１８において、関係推定部１１７は、例えば、風の強さと外力との関係を表す値を導出する。
【０１１３】
例えば、風速がＶである風が物体に与える力の大きさはＶの２乗に比例する、という、流体力学の見地に基づき、推定された外力の大きさ｜Ｆｗ｜とＶとの関係を表す計算モデルとして、｜Ｆｗ｜＝αＶ２という計算モデルが採用されてよい。αは、風を受ける物体の形状、面積、ならびに風の粘性および密度等に依存する係数である。この計算モデルに基づけば、｜Ｆｗ｜およびＶの値がわかれば、αの値を導出することが可能である。
【０１１４】
関係推定部１１７は、推定された外力と計測された風速に基づき、上記αの値を導出すればよい。具体的には、関係推定部１１７は、データ記憶部１１９に記憶された、ある時点において推定された外力の大きさ｜Ｆｗ｜と風速との組を取得し、｜Ｆｗ｜を風速の２乗で除した値を、上記αの値として導出してもよい。
【０１１５】
図７の例を参照しながら、αの値の具体的な計算の例を説明する。関係推定部１１７は、例えば、図７に示されるテーブルから、時刻０：００：００における、推定された外力と風速とを取得する。推定された外力のｘ方向成分Ｆｗｘは−１．３４５、ｚ方向成分Ｆｗｚは＋０．１５６、風速のｘ方向成分Ｗｘは−７．２２、ｚ方向成分Ｗｚは＋０．９４である。これより、関係推定部１１７は、αの値を次のように算出すればよい。
【０１１６】
【数１】
2019016930.tif 000003
【０１１７】
関係推定部１１７は、２つ以上のデータセットを用いて、複数のαの値を導出してもよい。上記の計算と同様の計算を、図７に示されるテーブルの、時刻０：００：１０におけるデータセットに対して行うと、第２のαの値として“０．０２４１”が導出される。
【０１１８】
関係推定部１１７は、複数のαの値を導出した場合、その複数のαの代表値を導出してもよい。代表値は、例えば、複数のαのうちの一つの値、または複数のαの平均値、最頻値、もしくは中央値等である。
【０１１９】
αの値の精度は、αが、飛翔体１ａの加速度がより小さい時点のデータセットから導出されるほど、高いことが期待される。その理由は、加速度が小さいほど飛翔体の速度変化は小さく、計測される風の強さ（相対的な強さ）の変化も小さくなるからである。このことに基づき、関係推定部１１７は、取得された加速度の中で、最も小さい加速度に対応づけられるαの値を、αの代表値として決定してもよい。
【０１２０】
＜効果＞
第１の実施形態に係る飛翔体１ａによれば、飛翔体１ａが受ける風の強さと外力との関係を示す情報を得ることができる。具体例としては、データ処理装置１１は、飛翔体１ａが受けた風の強さと外力とのデータセット、および、係数αを得ることができる。
【０１２１】
係数αの値がわかることによって、実際に飛翔体１ａが受けている風がどの程度の力を飛翔体１ａに与えているかがわかる。例えば、係数αの値が０．０２４１であると導出されたとする。飛翔体１ａが風速９ｍ／ｓの風を受けたとき、式｜Ｆｗ｜＝αＶ２に基づけば、飛翔体１ａが受けている外力の大きさは、０．０２４１×９２＝１．９５２Ｎであることがわかる。
【０１２２】
飛翔体１ａが受けている外力の大きさがわかれば、風の影響を相殺するための推進力および姿勢が特定可能である。例えば、上述の例の場合、風の影響を相殺するためには、飛翔体１ａの推進力が、風の方向に対向する方向に１．９５２Ｎだけ増加するように、推進力と姿勢を制御すればよい。このようにして、飛翔体１ａは、風の影響の大きさ、および風の影響を相殺するための推進力および姿勢を、風の強さと外力との関係を示す情報に基づいて知得することができる。
【０１２３】
また、データ処理装置１１により得られる情報は、実際に測定された風の強さと、取得された加速度との関係に基づいて導出されるため、予め理論に基づき用意された情報よりも正確であることが期待される。
【０１２４】
以上の通り、本実施形態によれば、移動体（飛翔体１ａ）から取得された情報から、風が移動体に与える影響の大きさを精度よく知得できる。
【０１２５】
＜＜変形例＞＞
上述した実施形態の変形例について述べる。
【０１２６】
＜１＞
データ記憶部１１９に記憶されるデータは、保持されるべき値が特定可能な情報であればよい。たとえば、外力推定部１１６は、外力の代わりに、外力を質量Ｍでわった値を、外力を特定可能な情報としてテーブルに書き込んでもよい。
【０１２７】
＜２＞
機首方向は随時変更可能であってもよい。すなわち、駆動制御装置２１は、飛翔体１ａを任意の方向に倒すことが可能であってもよい。倒した方向が、機首方向として定義されればよい。
【０１２８】
＜３＞
撮像装置８の撮影方向は飛翔体１ａの向きに依存しないよう構成されてもよい。
【０１２９】
例えば、複数の撮像装置８がｂｚ軸まわりの異なる方向を向くように設置されることで、飛翔体１ａの機首方向がどの方向であってもいずれかの撮像装置８が飛翔体１ａの位置の変動および加速度を推定可能な撮像画像を取得できるようにしてもよい。あるいは例えば、撮像装置８はｂｚ軸に垂直なあらゆる方向を一度に撮影できる全方向カメラでもよい。
【０１３０】
あるいは、撮像装置８は、撮影方向が可変であるように搭載されてもよい。例えば、撮像装置８の撮影方向は、ｂｚ軸まわりに回転可能であり、撮影方向を制御する制御部（例えば、計測条件制御部１１０）によって撮影方向が制御可能であってもよい。
【０１３１】
＜４＞
機首方向が随時変更可能で、かつ撮像装置８の撮影方向が飛翔体１ａの向きに依存しない場合には、ステップＳ１１の処理は省略可能である。撮影方向が可変である場合には、ステップＳ１１の処理の代わりに、計測条件制御部１１０が、撮像装置８の撮影方向が風の方向に垂直となるように制御する、ステップＳ２１の処理があればよい。そのような処理により、撮像装置８は、飛翔体１ａが回転しなくても、飛翔体１ａの位置の変動および加速度を推定可能な撮像画像を取得できる。
【０１３２】
＜５＞
風センサ５が複数個あり、機首方向が可変である場合は、ステップＳ１１の処理において、計測条件制御部１１０は、いずれの風センサ５の計測方向を、風の方向と重力の方向とを含む平面に含まれるように、制御してもよい。風センサ５が複数個（ｋ個）ある場合は、計測条件制御部１１０は、各風センサ５の計測値のうち最も高い値を示す風センサ５の計測方向を、風の方向と重力の方向とを含む平面に含まれるように制御すれば、飛翔体１ａの回転量を抑えることができる。例えば、複数個（ｋ個）の風センサ５が、飛翔体１ａのｂｚ軸まわりにｋ回対称になるように配置されている場合、ステップＳ１１の処理において飛翔体１ａを回転させる角度の範囲は、３６０°／ｋ以内にすることができる。
【０１３３】
なお、撮像装置８は、いずれの風センサ５の計測方向が風の方向と重力の方向とを含む平面に含まれるように制御された場合でも、飛翔体１ａの位置の変動および加速度を推定可能な撮像画像を取得できるよう、構成されていればよい。
【０１３４】
＜６＞
データ処理装置１１が導出する値は、上述の計算式とは異なる計算式に基づいて導出されてもよい。
【０１３５】
例えば、上述したＷ０×ｃｏｓφ＝Ｗ１、Ｗ０×ｃｏｓ（θ＋φ）＝Ｗ２という式よりも、風の強さと計測値との関係をより良く表す式があるならば、風情報取得部１１１は、その式に基づいてＷ０およびφを導出してもよい。
【０１３６】
関係推定部１１７が用いる式は、α＝｜Ｆｗ｜／Ｖ２ではなく、例えば、α＝｜Ｆｗ｜／Ｖでもよい。
【０１３７】
あるいは、関係推定部１１７が用いる式は、飛翔体１ａに対する風の相対的な方向（θ＋φの角度）の違いによる力の強さの変化を考慮し、風の相対的な方向に応じて変化する関数Ｐ（θ＋φ）を用いた、α＝｜Ｆｗ｜×Ｐ（θ＋φ）／Ｖ２のような式でもよい。
【０１３８】
上記の他、当業者は、より精度のよい推定対象の値の推定のため、推定対象の値の推定に関わる計算式を自由に設計してよい。
【０１３９】
＜７＞
α等の、関係推定部１１７が値を推定する対象は、１つでなくてもよい。関係推定部１１７は、推定された外力と計測値との複数のデータセットを用いることで、複数の、値が不明なパラメータの値を導出することができる。
【０１４０】
例として、関係推定部１１７は、Ｆｗｘ、Ｆｗｚ、Ｗｘ、およびＷｚの関係を、
Ｆｗｘ＝Ｃ１×ｆ（Ｗｘ）＋Ｃ２×ｇ（Ｗｚ）
Ｆｗｚ＝Ｃ３×ｆ（Ｗｘ）＋Ｃ４×ｇ（Ｗｚ）
として、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４の値を推定の対象としてもよい。ただし、関数ｆおよび関数ｇは予め定義された関数である。この場合、推定の対象（以下、「推定対象」とも称す）はＣ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４の４つであるため、関係推定部１１７は、４つ以上のデータセットを用いることにより、それらのデータセットにマッチするＣ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４の値を推定することが可能である。値を推定する方法としては、例えば、最小二乗法が挙げられる。なお、上記の例の変更例として、関数ｆおよび関数ｇの中にさらに不明なパラメータが設定されていてもよい。
【０１４１】
別の例として、質量Ｍが不明である場合を想定する。この場合において、Ｆｗｘ＝Ｍ×ａｘ−Ｆｄｘ、およびＦｗｚ＝Ｍ×ａｚ−Ｆｄｚ−Ｍ×ｇと式｜Ｆｗ｜＝αＶ２とに基づけば、
【０１４２】
【数２】
2019016930.tif 000004
【０１４３】
という式が得られる。この式において、Ｍおよびαの２つを推定対象とするならば、ａｘ、ａｚ、Ｆｄｘ、Ｆｄｚ、Ｗｘ、およびＷｚのデータセットが２つ以上取得されれば、Ｍおよびαの値が推定可能である。
【０１４４】
同様にして、データ処理装置１１は、外力の推定および計測値に関わる種々の計算において複数の推定対象を設定し、複数のデータセットから推定対象の値を推定してもよい。
【０１４５】
＜＜第２の実施形態＞＞
第２の実施形態に係る飛翔体１ｂについて説明する。図８は、飛翔体１ｂの構成を示すブロック図である。飛翔体１ｂは、データ処理装置１２の構成要素として、データ処理装置１１に含まれる構成要素に加えて、パラメータ修正部１２８を含む。パラメータ修正部１２８以外の構成要素は、飛翔体１ａの構成要素と同様である。
【０１４６】
パラメータ修正部１２８は、風情報取得部１１１、および外力推定部１１６の少なくともいずれかが導出する値を導出するための計算において使用される少なくとも一つのパラメータを、関係情報に基づいて修正する。
【０１４７】
パラメータ修正部１２８は、例えば、次のような場合を契機に、パラメータの修正を行ってもよい。
・α等の推定対象の推定された値のばらつきが基準を満たさない場合（直近の数件のデータセットにおける推定対象の推定された値の最大値と最小値との差が所定の値以上である、または直近の数件のデータセットにおける推定対象の推定された値の分散が所定の値以上である場合、等）
・風の方向と外力の方向との乖離が基準を満たさない場合（風の方向と外力の方向とのなす角が所定の角度以上であるデータセットが存在する場合、または直近の数件のデータセットにおける風の方向と外力の方向とのなす角の平均が所定の角度以上である場合、等）
修正の対象となるパラメータは、任意に設定されうる。例えば、質量Ｍ、制御信号と推進力との関係を示す係数Ｋ、飛翔体１ａに対する風の方向に応じた補正関数Ｐ（θ＋φ）に用いられる定数、および、オプティカルフローの計算において用いられる定数（Ｌ等）、等が、修正の対象とされてもよい。なお、修正の対象は、データ処理装置１２の設計時に定義されていればよい。なお、パラメータの値は、例えば、データ記憶部１１９に記憶されている。
【０１４８】
パラメータ修正部１２８は、複数のデータセットに基づき、修正対象のパラメータの最適値を導出する。具体的には、例えば、パラメータ修正部１２８は、直近の数件のデータセットにおける推定対象の値のばらつきが最小となるような、修正対象のパラメータの値を特定する。あるいは、パラメータ修正部１２８は、例えば、直近の数件のデータセットにおいて、推定された外力の方向と風の方向とのなす角が最も小さくなるような修正対象のパラメータの値を特定してもよい。パラメータ修正部１２８は、例えば、最小二乗法を用いて、修正対象のパラメータの値を特定してもよい。そして、パラメータ修正部１２８は、データ記憶部１１９に記憶された修正対象のパラメータの値を、特定された値に書き換える。
【０１４９】
推定対象のパラメータは複数であってもよい。修正対象のパラメータが複数あっても、データセットを多く用いることにより、各パラメータの最適な値を導出することは可能である。
【０１５０】
このような構成により、関係推定部１１７により推定される、風の強さと外力との関係を表す値の精度が向上する。精度が向上する理由は、修正されたパラメータの値に基づく推定対象の値に基づいて外力が推定されるからである。
【０１５１】
＜＜第３の実施形態＞＞
第３の実施形態として、第２の実施形態の飛翔体１ｂに更なる構成要素が加わった形態を説明する。
【０１５２】
図９は、第３の実施形態に係る飛翔体１ｃの構成を示すブロック図である。飛翔体１ｃの駆動制御装置２２は、推進ベクトル導出部２２２を備える。推進ベクトル導出部２２２以外の構成要素は、飛翔体１ｂの構成要素と同様である。
【０１５３】
推進ベクトル導出部２２２は、飛翔体１ｃが受けている風の影響を考慮した推進ベクトルを導出する。推進ベクトルとは、推進力の大きさと方向とを表すベクトルである。
【０１５４】
例えば、推進ベクトル導出部２２２は、飛翔体１ｃが受けている風により飛翔体１ｃの加速度に与える影響の大きさを小さくする推進ベクトルを導出する。具体的には、推進ベクトル導出部２２２は、データ処理装置１２から、飛翔体１ｃが受けている風の風情報と、関係推定部１１７により取得された関係情報を取得する。そして、推進ベクトル導出部２２２は、取得された風情報と関係情報とに基づき、風が飛翔体１ｃに与える外力の大きさおよび方向を導出する。そして、推進ベクトル導出部２２２は、その外力による加速度を小さくする推進ベクトルを導出する。より具体的には、例えば、推進ベクトル導出部２２２は、導出された外力を打ち消す推進ベクトル、すなわち、外力と同じ大きさを持つ、外力の方向とは反対向きの力を、推進ベクトルとして導出してもよい。
【０１５５】
飛翔体１ｃの目標とする加速度が「０」でない場合は、推進ベクトル導出部２２２は、導出された外力を打ち消す推進ベクトルに、目標とする加速度を達成する推進ベクトルを足し合わせた推進ベクトルをさらに導出してもよい。
【０１５６】
推進ベクトル導出部２２２は、導出された推進ベクトルが飛翔体１ｃに対し発生するよう、制御信号生成部２１１に制御指示を送る。推進ベクトル導出部２２２は、制御指示に、例えば、飛翔体１ｃの推進ベクトルが導出された推進ベクトルになるような、目標とする推進力および目標とする姿勢の情報を含める。
【０１５７】
制御信号生成部２１１は、推進ベクトル導出部２２２からの制御指示に基づいて、アクチュエータ９に制御信号を送り、飛翔体１ｃの推進力および姿勢を制御する。
【０１５８】
飛翔体１ｃの動作の流れの例を、図１０のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１５９】
飛翔体１ｃは、ステップＳ３１からステップＳ３８までの処理を、動作を終了する判断が行われる（ステップＳ３９においてＹＥＳ）まで繰り返し行う。ステップＳ３９の判断は、例えば計測条件制御部１１０が行ってもよい。ステップＳ３９において、計測条件制御部１１０は、一定時間が経過することを根拠にして動作の終了を判断してもよいし、外部から動作終了指示を受け取ることを根拠にして動作の終了を判断してもよい。
【０１６０】
ステップＳ３１では、飛翔体１ｃのデータ処理装置１２が、図４のフローチャートのステップＳ１１からステップＳ１６までの処理と同様の処理を行うことで、風情報の取得と外力の推定を行う。
【０１６１】
ステップＳ３２では、データ処理装置１２が、推定された外力と風情報とを記録する。
【０１６２】
ステップＳ３３では、データ処理装置１２の関係推定部１１７が、推定対象の値を推定する。
【０１６３】
ステップＳ３４では、パラメータ修正部１２８が、パラメータの値を修正するか否かの判定を行う。例として、パラメータ修正部１２８は、推定された外力と風情報とのデータセットが所定数以上記録されており、かつ最後に推定された推定対象の値が用意された閾値を超える場合、パラメータを修正すると判定する。パラメータを修正すると判定された場合は（ステップＳ３４においてＹＥＳ）、ステップＳ３５にてパラメータ修正部１２８はパラメータの修正を行い、さらにステップＳ３６にて関係推定部１１７が推定対象の値を、修正されたパラメータに基づいて推定し直す。パラメータを修正しないと判定された場合は（ステップＳ３４においてＮＯ）、データ処理装置１２はステップＳ３５およびＳ３６の処理を行わず、ステップＳ３７の処理を行う。
【０１６４】
ステップＳ３７では、推進ベクトル導出部２２２が、飛翔体１ｃが受けている風の風情報と、推定対象の値とに基づき、推進ベクトルを導出する。
【０１６５】
ステップＳ３８では、制御信号生成部２１１が、飛翔体１ｃの推進ベクトルを、導出された推進ベクトルになるよう制御する。
【０１６６】
以上のような構成および動作によれば、飛翔体１ｃは、ステップＳ３７の処理が行われるたびに、風により飛翔体１ｃに与えられる加速度の大きさを小さくする推進ベクトルがより精度よく導出される。したがって、風がある場合にも、飛翔体１ｃの加速度および位置を目標どおりに制御することが可能となる。風の強さと外力との関係が得られているので、風の強さが変化した場合にも、加速度および位置の緻密な調整が可能である。
【０１６７】
例えば、推進ベクトル導出部２２２が、風により飛翔体１ｃに与えられる加速度の大きさを打ち消す推進ベクトルを、飛翔体１ｃの推進ベクトルとして導出する場合、推定対象の値の導出と推進ベクトルの導出を繰り返すことにより、飛翔体１ｃの加速度が０に近づくことが期待される。
【０１６８】
ところで、加速度が大きい場合、飛翔体１ｃに対する風の相対速度の変化が大きいため、風センサ５による計測値も変化することから、風情報の正確さと、その風情報に基づき推定される推定対象の値の正確さは十分でない場合がある。逆に、飛翔体１ｃの加速度が０に近いときのデータセットに基づき推定される推定対象の値は、より正確であることが期待される。したがって、推進ベクトル導出部２２２が、風により飛翔体１ｃに与えられる加速度の大きさを打ち消す推進ベクトルを、飛翔体１ｃの推進ベクトルとして導出する場合には、推定される推定対象の値の正確さが向上するという効果がある。
【０１６９】
また、推進ベクトル導出部２２２は、飛翔体１ｃの加速度の大きさが最も小さいときのデータセットに基づき推定される推定対象の値を用いて推進ベクトルを導出してもよい。それにより、駆動制御装置２２は、より緻密に、加速度および位置の調整を行うことができる。
【０１７０】
＜＜第４の実施形態＞＞
本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、データ処理装置１０が移動体１に関するデータを処理する形態である。
【０１７１】
図１１は、データ処理装置１０の構成を示すブロック図である。データ処理装置１０は、加速度取得部１０１と、風情報取得部１０２と、外力推定部１０３と、生成部１０４と、を備える。
【０１７２】
データ処理装置１０が処理する対象のデータは、移動体１が取得するデータである。
【０１７３】
データ処理装置１０は、例えば、図１２に示されるように、移動体１に搭載されていてもよいし、移動体１に搭載されていなくてもよい。データ処理装置１０は、移動体１に搭載されていない場合は、移動体１に搭載される各装置とのデータのやりとりを、例えば無線によって行ってもよい。
【０１７４】
移動体１は、推進力を発生させる機構（推進力発生機構４０）と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器（計測器３０）と、を備える。移動体１は、さらに、駆動制御装置２０を備えていてもよい。
【０１７５】
移動体１は、飛翔体１ａ〜１ｃのような、ｂｚ軸方向に推進力を発生させる飛翔体でもよいし、飛行船や飛行機のような、ｂｚ軸方向以外の方向に推進力を発生させる飛翔体でもよい。移動体１は、地上または海上を走行する装置でもよい。
【０１７６】
駆動制御装置２０は、推進力発生機構４０の駆動を制御する。駆動制御装置２１および駆動制御装置２２は、駆動制御装置２０の一例である。
【０１７７】
データ処理装置１０内の各部の機能について説明する。
【０１７８】
加速度取得部１０１は、移動体１の加速度を取得する。加速度取得部１０１の一例は、第１から第３の実施形態の変動量計算部１１４である。加速度取得部１０１は、変動量計算部１１４のように画像処理によって移動体の加速度を導出（取得）してもよいし、その他の方法によって加速度を取得してもよい。例えば、加速度取得部１０１は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）等の技術を用いて作成されたデバイスによって、静電容量の変化、ピエゾ抵抗の変化、または光の波長の変化等を検出することにより加速度を取得してもよい。
【０１７９】
風情報取得部１０２は、計測器３０により計測された値から特定される、移動体１が受けている風が吹く方向およびその風の強さを示す風情報を取得する。第１から第３の実施形態の風情報取得部１１１は、風情報取得部１０２の一例である。
【０１８０】
外力推定部１０３は、加速度取得部１０１により取得された加速度と、推進力発生機構４０が発生させる推進力の方向および大きさと、に基づき、移動体１が風から受けている外力の大きさを推定する。外力は、例えば、加速度に基づき導出される、移動体１にかかる力と、推進力との差分である。重力も移動体１の加速度に寄与する場合、外力は、その差分からさらに重力を差し引いた値（またはベクトル）である。外力推定部１１６は、外力推定部１０３の一例である。
【０１８１】
生成部１０４は、移動体１が受ける風の強さと、外力推定部１０３により推定された外力の大きさとの関係を示す、関係情報を生成する。関係情報は、風情報と推定された外力との対応付けを示すデータセットでもよいし、そのデータセットに基づいて導出される、風情報と推定された外力との関係を示す値でもよい。第１から第３の実施形態におけるデータ記憶部１１９は、風情報と推定された外力とが対応付けられる形式でデータを記憶するので、生成部１０４の一例である。関係推定部１１７も、風情報と推定された外力との関係を示す情報（例えば、αの値等）を導出するので、生成部１０４の一例である。
【０１８２】
データ処理装置１０の動作の流れの一例を、図１３のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１８３】
加速度取得部１０１は、移動体１の加速度を取得する（ステップＳ１０１）。風情報取得部１０２は、計測器３０により計測された値から特定される、移動体１が受けている風が吹く方向およびその風の強さを示す風情報を取得する（ステップＳ１０２）。外力推定部１０３は、加速度取得部１０１により取得された加速度と、推進力発生機構４０が発生させる推進力の方向および大きさと、に基づき、移動体１が風から受けている外力の大きさを推定する（ステップＳ１０３）。生成部１０４は、移動体１が受ける風の強さと、外力推定部１０３により推定された外力の大きさとの関係を示す、関係情報を生成する。
【０１８４】
変更例として、データ処理装置１０は、ステップＳ１０２の処理を、ステップＳ１０１の前、あるいはステップＳ１０３の後に行ってもよい。
【０１８５】
データ処理装置１０によれば、移動体から取得された情報から、風が移動体に与える影響の大きさを精度よく知得できる。その理由は、生成部１０４が、加速度と、推進力の方向および大きさと、に基づいて推定された外力と、計測器により計測された風の強さと、の関係を示す関係情報を生成するからである。
【０１８６】
＜実施形態の各部を実現するハードウェアの構成＞
以上で説明された本発明の各実施形態において、各装置の各構成要素を示すブロックは、機能単位で示されている。しかし、構成要素を示すブロックは、各構成要素が別個のモジュールにより構成されることを必ずしも意味していない。
【０１８７】
各構成要素の処理は、たとえば、コンピュータシステムが、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体により記憶された、その処理をコンピュータシステムに実行させるプログラムを、読み込み、実行することによって、実現されてもよい。「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体」は、たとえば、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、および不揮発性半導体メモリ等の可搬媒体、ならびに、コンピュータシステムに内蔵されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびハードディスク等の記憶装置である。「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体」は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントにあたるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、プログラムを一時的に保持しているものも含む。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、更に前述した機能をコンピュータシステムにすでに記憶されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【０１８８】
「コンピュータシステム」とは、一例として、図１４に示されるようなコンピュータ９００を含むシステムである。コンピュータ９００は、以下のような構成を含む。
・１つまたは複数のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）９０１
・ＲＯＭ９０２
・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）９０３
・ＲＡＭ９０３へロードされるプログラム９０４Ａおよび記憶情報９０４Ｂ
・プログラム９０４Ａおよび記憶情報９０４Ｂを格納する記憶装置９０５
・記憶媒体９０６の読み書きを行うドライブ装置９０７
・通信ネットワーク９０９と接続する通信インタフェース９０８
・データの入出力を行う入出力インタフェース９１０
・各構成要素を接続するバス９１１
たとえば、各実施形態における各装置の各構成要素は、その構成要素の機能を実現するプログラム９０４ＡをＣＰＵ９０１がＲＡＭ９０３にロードして実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム９０４Ａは、例えば、予め、記憶装置９０５やＲＯＭ９０２に格納される。そして、必要に応じてＣＰＵ９０１がプログラム９０４Ａを読み出す。記憶装置９０５は、たとえば、ハードディスクである。プログラム９０４Ａは、通信ネットワーク９０９を介してＣＰＵ９０１に供給されてもよいし、予め記憶媒体９０６に格納されており、ドライブ装置９０７に読み出され、ＣＰＵ９０１に供給されてもよい。なお、記憶媒体９０６は、たとえば、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、および不揮発性半導体メモリ等の、可搬媒体である。
【０１８９】
各装置の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、各装置は、構成要素毎にそれぞれ別個のコンピュータ９００とプログラムとの可能な組み合わせにより実現されてもよい。また、各装置が備える複数の構成要素が、一つのコンピュータ９００とプログラムとの可能な組み合わせにより実現されてもよい。
【０１９０】
また、各装置の各構成要素の一部または全部は、その他の汎用または専用の回路、コンピュータ等やこれらの組み合わせによって実現されてもよい。これらは、単一のチップによって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップによって構成されてもよい。
【０１９１】
各装置の各構成要素の一部または全部が複数のコンピュータや回路等により実現される場合には、複数のコンピュータや回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、コンピュータや回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。
【０１９２】
上記実施形態の一部または全部は以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【０１９３】
＜＜付記＞＞
［付記１］
推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得する加速度取得手段と、
前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得する風情報取得手段と、
前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定する外力推定手段と、
前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する生成手段と、
を備えるデータ処理装置。
［付記２］
前記移動体の姿勢を、前記推進力の方向が、前記風が吹く方向と重力の方向とを含む平面に含まれるように、制御する、計測条件制御手段を備える、
付記１に記載のデータ処理装置。
［付記３］
前記計測条件制御手段は、
前記移動体を、前記計測器の計測方向と平行でない第１の軸まわりに回転させ、前記移動体の前記姿勢が、回転させることによりとりうる姿勢のうち前記計測器により計測された値が最大になる姿勢になるよう、前記移動体の前記姿勢を制御する、
付記２に記載のデータ処理装置。
［付記４］
前記加速度取得手段は、前記移動体に搭載された撮像装置が取得する画像に基づいて前記移動体の位置の変動量を推定し、推定された前記変動量に基づいて前記加速度を推定する、
付記１に記載のデータ処理装置。
［付記５］
前記移動体の姿勢を、前記撮像装置の撮影方向が、前記風が吹く方向に垂直な方向になるように、制御する、計測条件制御手段を備える、
付記４に記載のデータ処理装置。
［付記６］
前記風情報取得手段および前記外力推定手段の少なくともいずれかが導出する値を導出するための計算において使用される少なくとも一つのパラメータを、前記関係情報に基づいて修正するパラメータ修正手段を備える、
付記１から５のいずれか一つに記載のデータ処理装置。
［付記７］
付記１から６のいずれか一つに記載のデータ処理装置から、前記移動体が受けている風に対する前記風情報と前記関係情報とを取得し、前記風情報と前記関係情報とに基づき、前記風が前記加速度に与える影響の大きさがより小さくなるような、前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを導出する推進ベクトル導出手段と、
前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを、前記推進ベクトル導出手段により導出された前記推進力の大きさと方向とにするための、前記機構に対する制御信号を生成する制御信号生成手段と、
を備える駆動制御装置。
［付記８］
前記データ処理装置は、前記関係情報として、前記風の強さと前記移動体が受ける力との関係を表す値を導出する関係推定手段を備え、
前記推進ベクトル導出手段は、前記加速度が最も小さい時点に対応づけられる前記値を用いて、前記推進力と前記姿勢とを導出する、
付記７に記載の駆動制御装置。
［付記９］
付記１から６のいずれか一つに記載のデータ処理装置を搭載する前記移動体。
［付記１０］
付記７または８に記載の駆動制御装置を搭載する前記移動体。
［付記１１］
推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得し、
前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得し、
前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定し、
前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する、
データ処理方法。
［付記１２］
前記移動体の姿勢を、前記推進力の方向が、前記風が吹く方向と重力の方向とを含む平面に含まれるように、制御する、
付記１１に記載のデータ処理方法。
［付記１３］
前記移動体を、前記計測器の計測方向と平行でない第１の軸まわりに回転させ、前記移動体の前記姿勢が、回転させることによりとりうる姿勢のうち前記計測器により計測された値が最大になる姿勢になるよう、前記移動体の前記姿勢を制御する、
付記１２に記載のデータ処理方法。
［付記１４］
前記移動体に搭載された撮像装置が取得する画像に基づいて前記移動体の位置の変動量を推定し、推定された前記変動量に基づいて前記加速度を推定する、
付記１１に記載のデータ処理方法。
［付記１５］
前記移動体の姿勢を、前記撮像装置の撮影方向が、前記風が吹く方向に垂直な方向になるように、制御する、
付記１４に記載のデータ処理方法。
［付記１６］
前記風情報および前記外力の大きさの少なくともいずれかを導出するための計算において使用される少なくとも一つのパラメータを、前記関係情報に基づいて修正する、
付記１１から１５のいずれか一つに記載のデータ処理方法。
［付記１７］
付記１から６のいずれか一つに記載のデータ処理装置から、前記移動体が受けている風に対する前記風情報と前記関係情報とを取得し、前記風情報と前記関係情報とに基づき、前記風が前記加速度に与える影響の大きさがより小さくなるような、前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを導出し、
前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを、導出された前記推進力と前記方向にするための、前記機構に対する制御信号を生成する、
駆動制御方法。
［付記１８］
前記データ処理装置は、前記関係情報として、前記風の強さと前記移動体が受ける力との関係を表す値を導出する関係推定手段を備え、
前記駆動制御方法は、前記加速度が最も小さい時点に対応づけられる前記値を用いて、前記推進力と前記姿勢とを導出する、
付記１７に記載の駆動制御方法。
［付記１９］
推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得する加速度取得処理と、
前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得する風情報取得処理と、
前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定する外力推定処理と、
前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する生成処理と、
をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体。
［付記２０］
前記プログラムは、前記移動体の姿勢を、前記推進力の方向が、前記風が吹く方向と重力の方向とを含む平面に含まれるように、制御する、計測条件制御処理を前記コンピュータに実行させる、
付記１９に記載の記憶媒体。
［付記２１］
前記計測条件制御処理は、
前記移動体を、前記計測器の計測方向と平行でない第１の軸まわりに回転させ、前記移動体の前記姿勢が、回転させることによりとりうる姿勢のうち前記計測器により計測された値が最大になる姿勢になるよう、前記移動体の前記姿勢を制御する、
付記２０に記載の記憶媒体。
［付記２２］
前記加速度取得処理は、前記移動体に搭載された撮像装置が取得する画像に基づいて前記移動体の位置の変動量を推定し、推定された前記変動量に基づいて前記加速度を推定する、
付記１９に記載の記憶媒体。
［付記２３］
前記プログラムは、前記移動体の姿勢を、前記撮像装置の撮影方向が、前記風が吹く方向に垂直な方向になるように、制御する、計測条件制御処理を前記コンピュータに実行させる、
付記２２に記載の記憶媒体。
［付記２４］
前記プログラムは、前記風情報取得処理および前記外力推定処理の少なくともいずれかが導出する値を導出するための計算において使用される少なくとも一つのパラメータを、前記関係情報に基づいて修正するパラメータ修正処理を前記コンピュータに実行させる、
付記１９から２３のいずれか一つに記載の記憶媒体。
［付記２５］
付記１から６のいずれか一つに記載のデータ処理装置から、前記移動体が受けている風に対する前記風情報と前記関係情報とを取得し、前記風情報と前記関係情報とに基づき、前記風が前記加速度に与える影響の大きさがより小さくなるような、前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを導出する推進ベクトル導出処理と、
前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを、前記推進ベクトル導出処理により導出された前記推進力の大きさと方向とにするための、前記機構に対する制御信号を生成する制御信号生成処理と、
をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体。
［付記２６］
前記データ処理装置は、前記関係情報として、前記風の強さと前記移動体が受ける力との関係を表す値を導出する関係推定手段を備え、
前記推進ベクトル導出処理は、前記加速度が最も小さい時点に対応づけられる前記値を用いて、前記推進力と前記姿勢とを導出する、
付記２５に記載の記憶媒体。
【０１９４】
本願発明は以上に説明した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【０１９５】
１    移動体
１ａ、１ｂ、１ｃ    飛翔体
２    回転翼
３    筐体
５    風センサ
８    撮像装置
９    アクチュエータ
１０、１１、１２    データ処理装置
２０、２１、２２    駆動制御装置
３０    計測器
４０    推進力発生機構
１０１    加速度取得部
１０２    風情報取得部
１０３    外力推定部
１０４    生成部
１１０    計測条件制御部
１１１    風情報取得部
１１２    推進力特定部
１１３    姿勢特定部
１１４    変動量計算部
１１５    合力計算部
１１６    外力推定部
１１７    関係推定部
１１９    データ記憶部
１２８    パラメータ修正部
２１１    制御信号生成部
２２２    推進ベクトル導出部
９００    コンピュータ
９０１    ＣＰＵ
９０２    ＲＯＭ
９０３    ＲＡＭ
９０４Ａ    プログラム
９０４Ｂ    記憶情報
９０５    記憶装置
９０６    記憶媒体
９０７    ドライブ装置
９０８    通信インタフェース
９０９    通信ネットワーク
９１０    入出力インタフェース
９１１    バス
【図１】
2019016930.tif 000005
【図２】
2019016930.tif 000006
【図３】
2019016930.tif 000007
【図４】
2019016930.tif 000008
【図５】
2019016930.tif 000009
【図６】
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【図７】
2019016930.tif 000011
【図８】
2019016930.tif 000012
【図９】
2019016930.tif 000013
【図１０】
2019016930.tif 000014
【図１１】
2019016930.tif 000015
【図１２】
2019016930.tif 000016
【図１３】
2019016930.tif 000017
【図１４】
2019016930.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月9日(2019.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得する加速度取得手段と、
前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得する風情報取得手段と、
前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定する外力推定手段と、
前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する生成手段と、
を備えるデータ処理装置。
【請求項２】
前記移動体の姿勢を、前記推進力の方向が、前記風が吹く方向と重力の方向とを含む平面に含まれるように、制御する、計測条件制御手段を備える、
請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項３】
前記計測条件制御手段は、
前記移動体を、前記計測器の計測方向と平行でない第１の軸まわりに回転させ、前記移動体の前記姿勢が、回転させることによりとりうる姿勢のうち前記計測器により計測された値が最大になる姿勢になるよう、前記移動体の前記姿勢を制御する、
請求項２に記載のデータ処理装置。
【請求項４】
前記加速度取得手段は、前記移動体に搭載された撮像装置が取得する画像に基づいて前記移動体の位置の変動量を推定し、推定された前記変動量に基づいて前記加速度を推定する、
請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項５】
前記移動体の姿勢を、前記撮像装置の撮影方向が、前記風が吹く方向に垂直な方向になるように、制御する、計測条件制御手段を備える、
請求項４に記載のデータ処理装置。
【請求項６】
前記風情報取得手段および前記外力推定手段の少なくともいずれかが導出する値を導出するための計算において使用される少なくとも一つのパラメータを、前記関係情報に基づいて修正するパラメータ修正手段を備える、
請求項１から５のいずれか一項に記載のデータ処理装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のデータ処理装置から、前記移動体が受けている風に対する前記風情報と前記関係情報とを取得し、前記風情報と前記関係情報とに基づき、前記風が前記加速度に与える影響の大きさがより小さくなるような、前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを導出する推進ベクトル導出手段と、
前記移動体の前記推進力の大きさと方向とを、前記推進ベクトル導出手段により導出された前記推進力の大きさと方向とにするための、前記機構に対する制御信号を生成する制御信号生成手段と、
を備える駆動制御装置。
【請求項８】
前記データ処理装置は、前記関係情報として、前記風の強さと前記移動体が受ける力との関係を表す値を導出する関係推定手段を備え、
前記推進ベクトル導出手段は、前記加速度が最も小さい時点に対応づけられる前記値を用いて、前記推進力の大きさと方向とを導出する、
請求項７に記載の駆動制御装置。
【請求項９】
推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得し、
前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得し、
前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定し、
前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する、
データ処理方法。
【請求項１０】
推進力を発生させる機構と、移動体が受けている風の少なくとも一方向成分の強さを計測する計測器と、を備える前記移動体の、加速度を取得する加速度取得処理と、
前記計測器により計測された値から特定される、前記風が吹く方向および前記風の強さを示す風情報を取得する風情報取得処理と、
前記加速度と、前記推進力の方向および大きさと、に基づき、前記移動体が前記風から受けている外力の大きさを推定する外力推定処理と、
前記風の強さと前記推定された外力の大きさとの関係を示す関係情報を生成する生成処理と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
ある２時点における速度の変化に基づけば、加速度が導出可能である。例えば、変動量計算部１１４は、第１の時点における速度ベクトルとしてベクトルＶ１を導出し、第１の時点のｔ秒後の第２の時点における速度ベクトルとしてベクトルＶ２を導出したとする。この場合、変動量計算部１１４は、（Ｖ２−Ｖ１）／ｔを、加速度ベクトルとして導出する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2019016930.tif 000019
【国際調査報告】
2019016930.tif 000020
2019016930.tif 000021
2019016930.tif 000022
2019016930.tif 000023