JP2019039696A - Unmanned air vehicle and positioning method by unmanned air vehicle - Google Patents

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健次 藤本
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智 須永
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Abstract

To provide an unmanned air vehicle and a positioning method by the unmanned air vehicle capable of efficiently performing electro-magnetic wave positioning from a quasi-zenith satellite.SOLUTION: An unmanned air vehicle 1 comprises electromagnetic wave receiving means for receiving positioning electromagnetic waves from a navigation satellite 202A or the like and a quasi-zenith satellite 204, positioning means for performing positioning using the positioning electromagnetic waves, and electromagnetic wave selection means for performing positioning using positioning electromagnetic waves from the quasi-zenith satellite 204 among navigation satellites when predetermined conditions are satisfied.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、無人飛行体及び無人飛行体による測位方法に関する。   The present invention relates to an unmanned air vehicle and a positioning method using the unmanned air vehicle.

従来、小型無人飛行体(「ドローン」とも呼ばれる)の利用が提案されている。このようなドローンを利用して、画像撮影を行う技術が提案されている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, the use of a small unmanned air vehicle (also called “drone”) has been proposed. A technique for taking an image using such a drone has been proposed (for example, Patent Document 1).

特開2006−27331号公報JP 2006-27331 A

ところで、ドローンが画像撮影などの役務(ミッション)を行うときに、ドローン自体の位置を知る必要がある。ドローンは、GPS(Global Positioning System)などの衛星からの電波を利用して、ドローン自体の位置を測位する。日本国内の上空に準天頂衛星が位置していれば、その準天頂衛星からの電波も利用して測位を行うことで、より精度のよい測位も可能である。ところが、ドローンに搭載できる電池(バッテリー)の容量は限定されているから、常に準天頂衛星からの電波を利用して測位を行うと、電池の消耗が早くなるという問題がある。   By the way, when a drone performs a service (mission) such as image shooting, it is necessary to know the position of the drone itself. The drone measures the position of the drone itself using radio waves from a satellite such as GPS (Global Positioning System). If a quasi-zenith satellite is located in the sky in Japan, positioning can be performed with higher accuracy by performing positioning using radio waves from the quasi-zenith satellite. However, since the capacity of the battery (battery) that can be mounted on the drone is limited, there is a problem that if positioning is always performed using radio waves from the quasi-zenith satellite, the battery is consumed quickly.

本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、効率的に準天頂衛星からの電波を利用して測位を行うことができる無人飛行体及び無人飛行体による測位方法を提供することを目的とする。   The present invention is an attempt to solve such a problem, and an object thereof is to provide an unmanned air vehicle capable of efficiently performing positioning using radio waves from a quasi-zenith satellite and a positioning method using the unmanned air vehicle. To do.

第一の発明は、航法衛星からの測位用電波を受信する電波受信手段と、前記測位用電波を利用して測位を実施する測位手段と、所定条件を満たした場合に、前記航法衛星のうち、準天頂衛星からの前記測位用電波を利用して測位する、電波選定手段と、を有する無人飛行体である。   The first invention is a radio wave receiving means for receiving positioning radio waves from navigation satellites, a positioning means for performing positioning using the positioning radio waves, and when a predetermined condition is satisfied, An unmanned aerial vehicle having radio wave selection means for positioning using the positioning radio wave from the quasi-zenith satellite.

第一の発明の構成によれば、無人飛行体は、所定条件を満たした場合に限って、準天頂衛星からの前記測位用電波を受信することができるから、効率的に準天頂衛星からの電波を利用して測位を行うことができる。   According to the configuration of the first invention, the unmanned air vehicle can receive the positioning radio wave from the quasi-zenith satellite only when the predetermined condition is satisfied. Positioning can be performed using radio waves.

第二の発明は、第一の発明の構成において、前記所定条件は、前記無人飛行体が所定領域内に位置することである、無人飛行体である。   According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the invention, the predetermined condition is that the unmanned air vehicle is located in a predetermined region.

第三の発明は、第二の発明の構成において、前記所定領域は、都市中心部及び/または山間部である、無人飛行体である。   A third invention is an unmanned aerial vehicle in the configuration of the second invention, wherein the predetermined area is a city center and / or a mountain area.

第四の発明は、第一の発明の構成において、前記航法衛星の軌道情報に基づいて、前記無人飛行体を基準とする各前記航法衛星の方向を算出する衛星方向算出手段と、各前記航法衛星の方向に前記測位用電波が前記無人飛行体に到達することを妨げる障碍が存在するか否かを判断する障碍判断手段と、を有し、前記所定条件は、測位に利用できる前記準天頂衛星以外の前記航法衛星の数が所定数以下であることである、無人飛行体である。   According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the invention, satellite direction calculation means for calculating a direction of each navigation satellite based on the unmanned air vehicle based on orbit information of the navigation satellite, and each navigation system Obstacle determining means for determining whether or not there is an obstacle that prevents the positioning radio wave from reaching the unmanned air vehicle in the direction of a satellite, and the predetermined condition is the quasi-zenith that can be used for positioning. An unmanned aerial vehicle in which the number of navigation satellites other than satellites is equal to or less than a predetermined number.

第五の発明は、第一の発明乃至第四の発明のいずれかの構成において、前記所定条件を所定時間後において満たすか否かを予測する予測手段を有し、前記電波選定手段は、前記予測手段の予測結果に従う、無人飛行体である。   According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects of the invention, there is provided a predicting unit that predicts whether or not the predetermined condition is satisfied after a predetermined time. It is an unmanned aerial vehicle according to the prediction result of the prediction means.

第六の発明は、航法衛星からの測位用電波を受信する電波受信手段と、前記測位用電波を利用して測位を実施する測位手段と、を有する無人飛行体による測位方法であって、所定条件を満たした場合に、前記航法衛星のうち、準天頂衛星からの前記測位用電波を利用して測位する電波選定ステップを有する、無人飛行体による測位方法である。   A sixth invention is a positioning method by an unmanned air vehicle having radio wave receiving means for receiving positioning radio waves from a navigation satellite and positioning means for performing positioning using the positioning radio waves, and a predetermined method It is a positioning method by an unmanned aerial vehicle having a radio wave selection step of positioning using the positioning radio wave from the quasi-zenith satellite among the navigation satellites when the condition is satisfied.

本発明によれば、効率的に準天頂衛星からの電波を利用して測位を行うことができる。   According to the present invention, positioning can be performed efficiently using radio waves from a quasi-zenith satellite.

本発明の第一の実施形態に係る無人飛行体の動作を示す概略図である。It is the schematic which shows operation | movement of the unmanned air vehicle which concerns on 1st embodiment of this invention. 無人飛行体を示す概略図である。It is the schematic which shows an unmanned air vehicle. 無人飛行体の機能ブロックを示す図である。It is a figure which shows the functional block of an unmanned air vehicle. 地形データの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of topographical data. 無人飛行体の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of an unmanned air vehicle. 第二の実施形態の無人飛行体の動作を示す概略図である。It is the schematic which shows operation | movement of the unmanned air vehicle of 2nd embodiment. 第二の実施形態の無人飛行体が有する地形データの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the topography data which the unmanned air vehicle of 2nd embodiment has. 無人飛行体の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of an unmanned air vehicle.

以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態)について詳細に説明する。以下の説明においては、同様の構成には同じ符号を付し、その説明を省略又は簡略する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail. In the following description, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof is omitted or simplified. Note that description of configurations that can be appropriately implemented by those skilled in the art will be omitted, and only the basic configuration of the present invention will be described.

<第一の実施形態>
図1に示すように、本実施形態の測位システムは、無人飛行体(以下、「無人機1」という。)と、無人機1と通信可能な基地局100を有する。無人機1は、複数の航法衛星202A,202B,202C,202D,202E,202F,202G及び202Hからの測位用電波を受信して測位することができる。航法衛星202A等は、GPS(Global Positioning System)衛星である。以下、航法衛星202A等を「GPS衛星202A等」と呼ぶ。また、無人機1は、準天頂衛星204からの測位用電波を受信して、上記GPS衛星202A等から受信した測位電波と併用して測位することができる。ここで、準天頂衛星とは、準天頂軌道、すなわち特定の一地域の上空に長時間とどまる軌道をとる人工衛星である。本実施形態においては、特定の一地域は、日本国の領土であり、無人機1は、常に、準天頂衛星204からの電波を受信し得るとして、以下、説明する。無人機1は、無人飛行体の一例である。GPS衛星202A等及び準天頂衛星204は、航法衛星の一例である。準天頂衛星204は、準天頂衛星の一例である。
<First embodiment>
As shown in FIG. 1, the positioning system of the present embodiment includes an unmanned air vehicle (hereinafter referred to as “unmanned aircraft 1”) and a base station 100 that can communicate with the unmanned aircraft 1. The drone 1 can receive and measure positioning radio waves from a plurality of navigation satellites 202A, 202B, 202C, 202D, 202E, 202F, 202G, and 202H. The navigation satellite 202A or the like is a GPS (Global Positioning System) satellite. Hereinafter, the navigation satellite 202A or the like is referred to as “GPS satellite 202A or the like”. The drone 1 can receive the positioning radio wave from the quasi-zenith satellite 204 and perform positioning in combination with the positioning radio wave received from the GPS satellite 202A or the like. Here, the quasi-zenith satellite is an artificial satellite that takes a quasi-zenith orbit, that is, an orbit that stays above a specific area for a long time. In the present embodiment, the following description will be given on the assumption that one specific area is the territory of Japan and the drone 1 can always receive radio waves from the quasi-zenith satellite 204. The drone 1 is an example of an unmanned air vehicle. The GPS satellite 202A and the like and the quasi-zenith satellite 204 are examples of navigation satellites. The quasi-zenith satellite 204 is an example of a quasi-zenith satellite.

無人機1は、通常は、GPS衛星202A等の測位用電波のみを受信して測位しており、所定条件を満たした場合に、準天頂衛星204からの測位用電波を利用して測位するようになっている。所定条件は、例えば、無人機1が所定領域に位置する場合である。
所定領域は、例えば、図1の都市中心部A1、あるいは、山間部A2である。安定した測位のためには、8個以上のGSP衛星202A等からの測位用電波を受信するのが望ましいのであるが、都市中心部A1や山間部A2においては、8個以上のGSP衛星202A等からの測位用電波を受信することができない可能性が高いから、準天頂衛星204からの測位用電波を併用して測位するのである。
The drone 1 normally receives only positioning radio waves from the GPS satellite 202A or the like, and performs positioning using the positioning radio waves from the quasi-zenith satellite 204 when a predetermined condition is satisfied. It has become. The predetermined condition is, for example, a case where the drone 1 is located in a predetermined area.
The predetermined area is, for example, the city center A1 or the mountain area A2 in FIG. For stable positioning, it is desirable to receive positioning radio waves from eight or more GSP satellites 202A or the like. However, in city center A1 or mountainous area A2, eight or more GSP satellites 202A or the like are received. Since there is a high possibility that positioning radio waves from the satellite cannot be received, positioning radio waves from the quasi-zenith satellite 204 are used together for positioning.

図2に示すように、無人機1は、筐体2を有する。筐体2には、無人機1の各部を制御するコンピュータ、自律飛行装置、無線通信装置、航法衛星からの測位用電波を利用した測位装置、慣性センサー、気圧センサー、バッテリー等が配置されている。また、筐体2には、固定装置12を介して、情報取得部10が配置されている。情報取得部10は、カメラ10からなる。固定装置12は、カメラ10による撮影画像のぶれを最小化し、かつ、カメラ10の光軸を任意の方向に制御することができる3軸の固定装置(いわゆる、ジンバル)である。   As shown in FIG. 2, the drone 1 has a housing 2. The casing 2 includes a computer that controls each part of the drone 1, an autonomous flight device, a wireless communication device, a positioning device that uses positioning radio waves from a navigation satellite, an inertial sensor, an atmospheric pressure sensor, a battery, and the like. . Further, the information acquisition unit 10 is disposed in the housing 2 via the fixing device 12. The information acquisition unit 10 includes a camera 10. The fixing device 12 is a three-axis fixing device (so-called gimbal) that can minimize blurring of an image captured by the camera 10 and can control the optical axis of the camera 10 in an arbitrary direction.

筐体2には、丸棒状のアーム4が接続されている。各アーム4にはモーター(図示せず)が接続されており、各モーターにはプロペラ6が接続されている。   A round bar-like arm 4 is connected to the housing 2. A motor (not shown) is connected to each arm 4, and a propeller 6 is connected to each motor.

アーム4には保護枠8が接続され、プロペラ6が外部の物体に直接接触することを防止している。アーム4及び保護枠8は、例えば、炭素繊維強化プラスチックで形成されており、強度を保ちつつ、軽量に構成されている。   A protective frame 8 is connected to the arm 4 to prevent the propeller 6 from coming into direct contact with an external object. The arm 4 and the protective frame 8 are made of, for example, carbon fiber reinforced plastic, and are lightweight while maintaining strength.

図3は、無人機1の機能構成を示す図である。図3に示すように、無人機1は、CPU(Central Processing Unit)50、記憶部52、無線通信部54、衛星測位部56、慣性センサー部58、駆動制御部60、画像処理部62、及び、電源部68を有する。   FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration of the drone 1. As shown in FIG. 3, the drone 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 50, a storage unit 52, a wireless communication unit 54, a satellite positioning unit 56, an inertial sensor unit 58, a drive control unit 60, an image processing unit 62, and And a power supply unit 68.

無人機1は、無線通信部54によって、基地局100と通信可能になっている。無人機1は、無線通信部54によって、基地局100から、発進等の指示を受信する。   The drone 1 can communicate with the base station 100 by the wireless communication unit 54. The drone 1 receives an instruction such as starting from the base station 100 by the wireless communication unit 54.

無人機1は、衛星測位部56と慣性センサー部58によって、無人機1自体の位置を測定することができる。衛星測位部56は、基本的に、4つ以上のGPS衛星202A等または/及び準天頂衛星204からの電波を受信して無人機1の位置を計測する。慣性センサー部58は、例えば、加速度センサー及びジャイロセンサーによって、出発点からの無人機1の移動を積算して、無人機1の位置を計測する。無人機1自体の位置情報は、無人機1の移動経路の決定及び自律移動のために使用するほか、画像処理部62によって撮影した画像データと座標(位置)とを紐づけするために使用し、さらに、準天頂衛星204からの測位用電波を利用する測位を実施するか否かの判断に使用する。   The drone 1 can measure the position of the drone 1 itself by the satellite positioning unit 56 and the inertial sensor unit 58. The satellite positioning unit 56 basically receives radio waves from four or more GPS satellites 202A or the like and / or the quasi-zenith satellite 204 and measures the position of the drone 1. The inertial sensor unit 58 measures the position of the drone 1 by accumulating the movement of the drone 1 from the starting point using, for example, an acceleration sensor and a gyro sensor. The position information of the drone 1 itself is used for determining the movement route of the drone 1 and for autonomous movement, and also for linking image data photographed by the image processing unit 62 with coordinates (position). Further, it is used to determine whether or not to perform positioning using positioning radio waves from the quasi-zenith satellite 204.

画像処理部62によって、無人機1はカメラ10を作動させて、外部の画像を取得することができる。   The image processing unit 62 allows the drone 1 to operate the camera 10 and acquire an external image.

駆動制御部60によって、無人機1は、各プロペラ6に接続された各モーター(図示せず)の回転を制御し、上下水平移動や空中停止、傾きなどの姿勢を制御するようになっている。   By the drive control unit 60, the drone 1 controls the rotation of each motor (not shown) connected to each propeller 6 to control the posture such as vertical movement, air suspension, and tilt. .

電源部68は、例えば、交換可能な可充電電池であり、無人機1の各部に電力を供給するようになっている。   The power supply unit 68 is a replaceable rechargeable battery, for example, and supplies power to each unit of the drone 1.

記憶部52には、出発点から目的位置まで自律移動するための移動計画を示すデータ等の自律移動に必要な各種データ及びプログラム、作業予定領域の地形、形状や構造物の位置を示す情報のほか、以下の各プログラムが格納されている。   The storage unit 52 stores various data and programs necessary for autonomous movement, such as data indicating a movement plan for autonomous movement from the starting point to the target position, and information indicating the topography, shape, and structure position of the planned work area. In addition, the following programs are stored.

記憶部52には、飛行制御プログラム、及び、電波選定プログラムが格納されている。CPU50と電波選定プログラムは、電波選定手段の一例である。   The storage unit 52 stores a flight control program and a radio wave selection program. The CPU 50 and the radio wave selection program are examples of radio wave selection means.

無人機1は、飛行制御プログラムによって、無人機1の自律飛行を制御する。具体的には、無人機1は、各プロペラ6に接続された各モーター(図示せず)の出力を調整し、予め規定された経路及び高度を飛行するようになっている。   The drone 1 controls autonomous flight of the drone 1 by a flight control program. Specifically, the drone 1 adjusts the output of each motor (not shown) connected to each propeller 6 to fly in a predetermined route and altitude.

無人機1は、上述の電波選定プログラムによって、所定の条件を満たした場合に、準天頂衛星204からの測位用電波を利用して測位する。所定条件は、無人機1が、所定領域内に位置することである。所定領域は、例えば、都市中心部、あるいは、山間部(図1参照)である。   The drone 1 performs positioning using the positioning radio wave from the quasi-zenith satellite 204 when a predetermined condition is satisfied by the above-described radio wave selection program. The predetermined condition is that the drone 1 is located within a predetermined area. The predetermined area is, for example, a city center or a mountain area (see FIG. 1).

電波選定プログラムは、地形情報(図4参照)を含む。地形情報は、一定範囲の地理的範囲を緯度Loと経度Laによって区画し、各区画について、その特徴を記載したものである。各区画は、例えば、100m(メートル)四方の広さである。地形情報は、予め作成しておく。   The radio wave selection program includes terrain information (see FIG. 4). The terrain information is obtained by dividing a certain geographical range by latitude Lo and longitude La, and describing the characteristics of each division. Each section is, for example, 100 m (meters) square. The topographic information is created in advance.

無人機1は、衛星測位部56及び慣性センサー部58によって、無人機1自体の位置を継続的に測位し、その位置が、領域A1(図1及び図4参照)及び領域A2(図1及び図4参照)であると判断した場合には、準天頂衛星204からの測位用電波を利用して測位する。例えば、領域A1において、GPS衛星202A等のうち7つの衛星からの測位用電波と、準天頂衛星204からの測位用電波を利用して測位する。   The drone 1 continuously measures the position of the drone 1 itself by the satellite positioning unit 56 and the inertial sensor unit 58, and the positions thereof are the area A 1 (see FIGS. 1 and 4) and the area A 2 (see FIGS. 1 and 4). 4), the positioning is performed using the positioning radio wave from the quasi-zenith satellite 204. For example, in the area A1, positioning is performed using positioning radio waves from seven satellites among the GPS satellites 202A and the like and positioning radio waves from the quasi-zenith satellite 204.

領域A1に入り、測位に使用できるGPS衛星202A等の数が7個以下になっても、領域A1に入る直前の位置はGPS衛星202A等の数が8個以上であり、信頼度が高い。このため、領域A1に入る直前の測位結果と、慣性センサー部58からの出力と合わせて、無人機1が領域A1に入ったか否かを判断することができる。   Even if the number of GPS satellites 202A and the like that can enter the area A1 and can be used for positioning becomes 7 or less, the position immediately before entering the area A1 has 8 or more GPS satellites 202A and the like, and the reliability is high. For this reason, it is possible to determine whether or not the drone 1 has entered the region A1 by combining the positioning result immediately before entering the region A1 and the output from the inertial sensor unit 58.

なお、無人機1は、準天頂衛星204からの測位用電波を常に受信しておいて、所定条件を満たした場合に測位に利用してもよい。あるいは、所定条件を満たさない場合には、準天頂衛星204からの電波を受信せず、所定条件を満たした場合に、準天頂衛星204からの電波を受信し、かつ、測位に利用するようにしてもよい。   The drone 1 may always receive a positioning radio wave from the quasi-zenith satellite 204 and use it for positioning when a predetermined condition is satisfied. Alternatively, when the predetermined condition is not satisfied, the radio wave from the quasi-zenith satellite 204 is not received, and when the predetermined condition is satisfied, the radio wave from the quasi-zenith satellite 204 is received and used for positioning. May be.

以下、図5を参照して、無人機1の動作を概括する。無人機1は、基地局100から発進指示を受信すると発進する(図5のステップST1)。続いて、無人機1は、GPS衛星202A等のからの測位用電波を受信して測位を開始する(ステップST2)。無人機1は、無人機1の位置が所定領域内か否かを判断し(ステップST3)、所定領域内であれば、準天頂衛星204からの測位用電波を利用して測位する(ステップST4)。ステップST4は、電波選定ステップの一例である。続いて、無人機1は、カメラ10を作動させて、撮影などの任務を実施し、任務が完了したか否かを判断する(ステップST5)。無人機1は、任務が完了したと判断すると、基地局100へ帰還する(ステップST6)。   Hereinafter, the operation of the drone 1 will be outlined with reference to FIG. The drone 1 starts when receiving a start instruction from the base station 100 (step ST1 in FIG. 5). Subsequently, the drone 1 receives a positioning radio wave from the GPS satellite 202A or the like and starts positioning (step ST2). The drone 1 determines whether or not the position of the drone 1 is within a predetermined area (step ST3), and if it is within the predetermined area, performs positioning using the positioning radio wave from the quasi-zenith satellite 204 (step ST4). ). Step ST4 is an example of a radio wave selection step. Subsequently, the drone 1 operates the camera 10 to perform a task such as shooting, and determines whether the task is completed (step ST5). If it is determined that the mission is completed, the drone 1 returns to the base station 100 (step ST6).

<第二の実施形態>
第二の実施形態について、図6及び図7を参照して、第一の実施形態と相違する点について説明する。第一の実施形態と共通する点は説明を省略する。
<Second Embodiment>
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7 for differences from the first embodiment. Descriptions common to the first embodiment are omitted.

第二の実施形態の無人機1Aは、各GPS衛星202A等の軌道情報に基づいて、無人機1Aを基準とする各GPS衛星202A等の方向を算出する。そして、各GPS衛星202A等の方向に測位用電波が無人機1Aに到達することを妨げる障碍が存在するか否かを判断し、障碍が存在し、測位に利用できるGPS衛星202A等の数が所定数以下である場合に、準天頂衛星204からの測位用電波を利用して測位する。   The unmanned aerial vehicle 1A of the second embodiment calculates the direction of each GPS satellite 202A and the like based on the orbit information of each GPS satellite 202A and the like. Then, it is determined whether or not there are obstacles that prevent the positioning radio waves from reaching the drone 1A in the directions of the respective GPS satellites 202A, and the number of GPS satellites 202A and the like that are present and can be used for positioning is determined. If the number is less than the predetermined number, positioning is performed using positioning radio waves from the quasi-zenith satellite 204.

例えば、軌道情報に基づいて算出したGPS衛星202Aの位置が図6のC1に示す位置であり、無人機1Aが位置B1に位置すれば、障碍は存在しないが、GPS衛星202Aの位置がC2に示す位置であり、無人機1Aが位置B2に位置すれば障碍が存在する。無人機1Aは、無人機1A及びGPS衛星202A等の現在の位置ではなく、所定時間後の位置に基づいて、障碍の存否を判断する。無人機1は、GPS衛星202A等の軌道情報と時刻情報を参照して、GPS衛星202A等の所定時間後の位置を推測する。また、無人機1Aは、例えば、無人機1A自体の現在の飛行速度と飛行方向から、所定時間後の無人機1A自体の位置を推測する。所定時間後とは、例えば、現在から5秒(s)後である。例えば、無人機1Aは、現在、図6の位置B1に位置するとして、5秒(s)後に位置B2に位置するとし、GPS衛星202Aの5秒(s)後の位置は、C2であるとすれば、5秒(s)には障碍が存在する。このため、無人機1Aは、5秒(s)には、準天頂衛星204を併用した測位に切り替える。無人機1Aは、継続的に、5秒(s)後のGPS衛星202A等の位置及び無人機1A自体の位置の予測を行っている。無人機1Aは、5秒(s)後に障碍が存在し、測位に利用できるGPS衛星202A等が7個以下であると予測した場合には、5秒(s)経過するときに準天頂衛星204からの測位用電波を併用して測位するようになっている。   For example, if the position of the GPS satellite 202A calculated based on the orbit information is the position indicated by C1 in FIG. 6 and the drone 1A is positioned at the position B1, there is no obstacle, but the position of the GPS satellite 202A is C2. If the drone 1A is located at the position B2, the obstacle is present. The drone 1A determines whether or not the obstacle exists based on the positions after a predetermined time, not the current positions of the drone 1A and the GPS satellite 202A. The drone 1 estimates the position of the GPS satellite 202A or the like after a predetermined time with reference to the orbit information and time information of the GPS satellite 202A or the like. The drone 1A also estimates the position of the drone 1A itself after a predetermined time from the current flight speed and flight direction of the drone 1A itself, for example. The term “after the predetermined time” means, for example, 5 seconds (s) after the present time. For example, it is assumed that the drone 1A is currently located at the position B1 in FIG. 6 and is located at the position B2 after 5 seconds (s), and the position after 5 seconds (s) of the GPS satellite 202A is C2. Then, there is a disability in 5 seconds (s). For this reason, the drone 1A switches to positioning using the quasi-zenith satellite 204 in 5 seconds (s). The drone 1A continuously predicts the position of the GPS satellite 202A and the like after 5 seconds (s) and the position of the drone 1A itself. If it is predicted that the drone 1 </ b> A is disabled after 5 seconds (s) and the number of GPS satellites 202 </ b> A and the like that can be used for positioning is 7 or less, the quasi-zenith satellite 204 when 5 seconds (s) elapses. Positioning is also performed using radio waves for positioning.

無人機1Aの記憶部52(図3参照)には、衛星方向算出プログラム、障碍判断プログラムが格納されている。CPU50と衛星方向算出プログラムは、衛星方向算出手段の一例である。CPU50と障碍判断プログラムは障碍判断手段の一例である。   The storage unit 52 (see FIG. 3) of the drone 1A stores a satellite direction calculation program and an obstacle determination program. The CPU 50 and the satellite direction calculation program are examples of satellite direction calculation means. The CPU 50 and the obstacle determination program are examples of obstacle determination means.

無人機1Aは、衛星方向算出プログラムによって、各GPS衛星202A等の軌道情報に基づいて、無人機1Aを基準とする各GPS衛星202A等の所定時間後の方向を算出する。ここで、所定時間後とは、例えば、5秒(s)後である。   The drone 1A calculates the direction of each GPS satellite 202A and the like after a predetermined time based on the orbit information of each GPS satellite 202A and the like by a satellite direction calculation program. Here, after a predetermined time is, for example, after 5 seconds (s).

無人機1Aは、障碍判断プログラムによって、各GPS衛星202A等の方向に測位用電波が無人機1Aに到達することを妨げる障碍が存在するか否かを判断する。無人機1Aは、電波選定プログラムによって、測位に使用できるGPS衛星202A等が所定数以下の場合に、準天頂衛星204からの測位用電波を利用して測位する。所定数以下とは、例えば、7個以下である。すなわち、測位に使用できるGPS衛星202A等の数が7個以下の場合には、準天頂衛星204からの測位用電波を併用して測位する。   The drone 1A determines whether there is a obstacle that prevents the positioning radio wave from reaching the drone 1A in the direction of each GPS satellite 202A or the like by the obstacle determination program. The drone 1 </ b> A performs positioning using the positioning radio waves from the quasi-zenith satellite 204 when the number of GPS satellites 202 </ b> A and the like that can be used for positioning is less than a predetermined number by the radio wave selection program. The predetermined number or less is, for example, 7 or less. That is, when the number of GPS satellites 202A and the like that can be used for positioning is seven or less, positioning is performed using radio waves for positioning from the quasi-zenith satellite 204 together.

図7は、無人機1Aの障碍判断プログラムに含まれる地形情報の一例である。図7に示すように、地形情報は、一定範囲の地理的範囲を緯度Loと経度Laによって区画し、各区画について、その特徴を記載したものである。各区画は、例えば、100m(メートル)四方の広さである。地形情報は、各区画の標高を示す情報を含む。例えば、領域A1において、ある区画の標高はH1(例えば、100メートル)であり、他のある区画の標高はH4(例えば、200メートル)である。領域A1内においても、標高が色々であるから、無人機1Aが測位に利用できるGPS衛星202A等の数は異なる。標高を含む地形情報は、予め作成しておく。   FIG. 7 is an example of terrain information included in the obstacle determination program of the drone 1A. As shown in FIG. 7, the terrain information is obtained by dividing a certain geographical range by latitude Lo and longitude La and describing the characteristics of each division. Each section is, for example, 100 m (meters) square. The terrain information includes information indicating the altitude of each section. For example, in the area A1, the altitude of a certain section is H1 (for example, 100 meters), and the altitude of another certain section is H4 (for example, 200 meters). Even in the area A1, since the altitudes are various, the number of the GPS satellites 202A and the like that the unmanned aircraft 1A can use for positioning is different. Topographic information including altitude is created in advance.

領域A1内において、測位に利用できるGPS衛星202A等の数が7個以上である場合もあるし、逆に、領域A1の外において、測位に利用できるGPS衛星202A等の数が7個以下である場合もある。この点、無人機1Aは、電波選定プログラムによって、未来において測位に使用できるGPS衛星202A等の数を常に確認する。無人機1Aは、領域A1内に位置するか否かに関わらず、8個以上のGPS衛星202A等または/及び準天頂衛星204からの電波で測位するために、測位に利用できるGPS衛星202A等の数によって、準天頂衛星204からの測位用電波を併用するか否かを決定する。   In the area A1, the number of GPS satellites 202A and the like that can be used for positioning may be 7 or more. Conversely, outside the area A1, the number of GPS satellites 202A and the like that can be used for positioning is 7 or less. There can be. In this regard, the drone 1A always confirms the number of GPS satellites 202A and the like that can be used for positioning in the future by the radio wave selection program. Regardless of whether or not the drone 1A is located in the area A1, the GPS satellite 202A or the like that can be used for positioning in order to perform positioning with radio waves from the eight or more GPS satellites 202A or the like and / or the quasi-zenith satellite 204 It is determined whether or not the positioning radio wave from the quasi-zenith satellite 204 is used together.

以下、図8を参照して、無人機1Aの動作を概括する。無人機1Aは、基地局100から発進指示を受信すると発進する(図8のステップST1)。続いて、無人機1は、GPS衛星202A等のからの測位用電波を受信して測位を開始する(ステップST2)。無人機1は、所定時間後に所定条件を満たすか否かを判断する(ステップST3A)。所定時間後とは、例えば、5秒(s)である。所定条件とは、例えば、所定時間後のGPS衛星202A等と無人機1Aの位置の間に、測位用電波の無人機1Aへの到達を妨げる障碍が存在して、測位に使用できるGPS衛星202A等の数が7個以下であることである。無人機1Aは、所定時間後に所定条件を満たすと判断した場合には、所定時間の経過時に、準天頂衛星204からの測位用電波を利用して測位する(ステップST4A)。ステップST4Aは、電波選定ステップの一例である。続いて、無人機1は、カメラ10を作動させて、撮影などの任務を実施し、任務が完了したか否かを判断する(ステップST5)。無人機1は、任務が完了したと判断すると、基地局100へ帰還する(ステップST6)。   Hereinafter, the operation of the drone 1A will be outlined with reference to FIG. The drone 1A starts upon receiving a start instruction from the base station 100 (step ST1 in FIG. 8). Subsequently, the drone 1 receives a positioning radio wave from the GPS satellite 202A or the like and starts positioning (step ST2). The drone 1 determines whether or not a predetermined condition is satisfied after a predetermined time (step ST3A). For example, the time after the predetermined time is 5 seconds (s). The predetermined condition is, for example, a GPS satellite 202A that can be used for positioning because there is an obstacle that prevents the positioning radio wave from reaching the unmanned aircraft 1A between the position of the GPS satellite 202A and the like and the unmanned aircraft 1A after a predetermined time. The number of etc. is 7 or less. If it is determined that the predetermined condition is satisfied after a predetermined time, the drone 1A performs positioning using the positioning radio wave from the quasi-zenith satellite 204 when the predetermined time has elapsed (step ST4A). Step ST4A is an example of a radio wave selection step. Subsequently, the drone 1 operates the camera 10 to perform a task such as shooting, and determines whether the task is completed (step ST5). If it is determined that the mission is completed, the drone 1 returns to the base station 100 (step ST6).

なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within a scope in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.

1, 1A 無人飛行体(無人機)
2 筐体
10 カメラ
100 基地局
1, 1A Unmanned aerial vehicle (Drone)
2 Housing 10 Camera 100 Base station

Claims (6)

航法衛星からの測位用電波を受信する電波受信手段と、
前記測位用電波を利用して測位を実施する測位手段と、
所定条件を満たした場合に、前記航法衛星のうち、準天頂衛星からの前記測位用電波を利用して測位する、電波選定手段と、
を有する無人飛行体。
Radio wave receiving means for receiving positioning radio waves from navigation satellites;
Positioning means for performing positioning using the positioning radio wave;
A radio wave selection means for performing positioning using the positioning radio wave from a quasi-zenith satellite among the navigation satellites when a predetermined condition is satisfied;
Unmanned aerial vehicle with.
前記所定条件は、前記無人飛行体が所定領域内に位置することである、
請求項1に記載の無人飛行体。
The predetermined condition is that the unmanned air vehicle is located within a predetermined region.
The unmanned aerial vehicle according to claim 1.
前記所定領域は、都市中心部及び/または山間部である、
請求項2に記載の無人飛行体。
The predetermined area is a city center and / or a mountain area.
The unmanned aerial vehicle according to claim 2.
前記航法衛星の軌道情報に基づいて、前記無人飛行体を基準とする各前記航法衛星の方向を算出する衛星方向算出手段と、
各前記航法衛星の方向に前記測位用電波が前記無人飛行体に到達することを妨げる障碍が存在するか否かを判断する障碍判断手段と、
を有し、
前記所定条件は、測位に利用できる前記準天頂衛星以外の前記航法衛星の数が所定数以下であることである、
請求項1に記載の無人飛行体。
Satellite direction calculation means for calculating the direction of each navigation satellite based on the unmanned air vehicle based on orbit information of the navigation satellite;
Obstacle judging means for judging whether or not there is a obstacle that prevents the positioning radio waves from reaching the unmanned air vehicle in the direction of each navigation satellite;
Have
The predetermined condition is that the number of navigation satellites other than the quasi-zenith satellite that can be used for positioning is equal to or less than a predetermined number.
The unmanned aerial vehicle according to claim 1.
前記所定条件を所定時間後において満たすか否かを予測する予測手段を有し、
前記電波選定手段は、前記予測手段の予測結果に従う、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の無人飛行体。
Predicting means for predicting whether or not the predetermined condition is satisfied after a predetermined time;
The radio wave selection means follows the prediction result of the prediction means,
The unmanned aerial vehicle according to any one of claims 1 to 4.
航法衛星からの測位用電波を受信する電波受信手段と、前記測位用電波を利用して測位を実施する測位手段と、を有する無人飛行体による測位方法であって、
所定条件を満たした場合に、前記航法衛星のうち、準天頂衛星からの前記測位用電波を利用して測位する電波選定ステップを有する、
無人飛行体による測位方法。
A positioning method by an unmanned air vehicle having radio wave receiving means for receiving positioning radio waves from a navigation satellite, and positioning means for performing positioning using the positioning radio waves,
A radio wave selection step of performing positioning using the positioning radio wave from a quasi-zenith satellite among the navigation satellites when a predetermined condition is satisfied;
Positioning method by unmanned air vehicle.
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