JP2007112315A - 無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システム及びその防災情報ネットワーク - Google Patents

Abstract

【課題】機動力と利便性を有する自律飛行型無人ヘリにより被災地における情報を収集することで、気象条件の変化や昼夜を問わずに、被災地といった危険で人が踏み込めない場所の状況を把握でき、被災地に関する観測位置、方位、時系列情報を収集し配信する。
【解決手段】カメラ装置１を搭載した無人ヘリコプター２に、ＬＡＮ制御部および無線ＬＡＮインタフェースを備えることにより無線ＬＡＮ３に対するインタフェース機能を有し、無線ＬＡＮ３に対するインタフェース機能により地上局４と無線ＬＡＮ３を構築して、被災地Ｌにおける映像情報、音声情報などの情報を送受信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自律飛行型無人ヘリコプターを利用する技術に係り、特に、災害時に自動車走行が困難あるいは不可能な被災地でもカメラ装置を搭載した無人ヘリコプターをその被災地へ飛行させて災害情報を収集し、配信することができる無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システム及びその防災情報ネットワークに関するものである。

地震、火山噴火等の災害が発生したときは、それに対して迅速かつ適切に対処する必要がある。そこで、その被災地における被害状況を入手し、被害の状況を的確に把握するために、その被災地からの情報を収集する必要がある。そこで、人が被災地に赴いてその被害状況を観察し、テレビカメラで映像情報や音声情報を得て、それを無線や有線の専用網、衛星などを介して災害対策本部等の管理者側に転送している。

しかし、地震、火山噴火等の災害では、その被災地までの道路が分断されて、自動車の走行が不可能になる場合がある。例えば、地震のような場合は、道路や地面に亀裂が生じていたり、余震があるので大変危険である。このような危険で人が踏み込めない場所こそ、救助するためにその被災状況を把握する必要がある。

そこで、カメラを搭載した無人ヘリコプターを被災地に飛行させて被災状況を把握する技術について、例えば、特許文献１の特開２００２−２９３２９８の「無人ヘリコプターの操縦装置」が提案されている。この「無人ヘリコプターの操縦装置」は、遠隔操作部と、無人ヘリコプターに搭載されて遠隔操作部から受けた指令を無人ヘリコプターの駆動系に伝達する指令受信部と、無人ヘリコプターに搭載された前方撮像カメラと、この前方撮像カメラで捕らえた画像を送信する画像送信部と、画像送信部からの信号を受ける画像受信部と、遠隔操作部の近傍に設けられて画像受信部で受けた信号を表示する画像表示部を備えた無人ヘリコプターの操縦装置において、無人ヘリコプターの駆動系を監視可能な位置に前方撮像カメラを配置した、無人ヘリコプターの操縦装置である。

この無人ヘリコプターの操縦装置は、無人ヘリコプターを飛ばして災害状況や規模をモニタする場合には、操縦装置により、前方撮像カメラ、鳥瞰撮像カメラおよび下方撮像カメラで撮像した各画像を画像表示部で見ながら遠隔操作部を操り、その無人ヘリコプターを飛行させる。特に、この無人ヘリコプターの操縦装置は、無人ヘリコプターを飛ばして災害状況や規模をモニタする場合において、無人ヘリコプターの周期的ピッチ制御やピッチ制御に支障が及ぶ前に帰還させ、安全地帯に緊急着陸させたりすることができることに特徴を有するものである。
特開２００２−２９３２９８

しかし、特許文献１に記載されている無人ヘリコプターの操縦装置では、被災地における画像を撮るだけであり、被災地上の空中停止と正確な軌道追従を行うことができない。気象条件の変化や昼夜を問わない即時性への対応ができなかった。この無人ヘリコプターの操縦装置は、救助を目的とした被災状況の把握をするときには不向きであるという問題を有していた。

また、特許文献１に記載されている無人ヘリコプターの操縦装置では、搭載した前方撮像カメラ、鳥瞰撮像カメラおよび下方撮像カメラで撮像した各画像を画像表示部で見ながら操縦装置により、遠隔操作部を操りながら無人ヘリコプターを飛行させるものであるために、被災地への迅速な飛行は困難であるという問題を有していた。

更に、特許文献１に記載されている無人ヘリコプターの操縦装置では、無人ヘリコプターは必ず地上において、その無人ヘリコプターの飛行ルートを入力する必要があった。即ち、地上に無人ヘリコプターの飛行オペレータが必要となるために、広範囲にわたる被災地を飛行させることが困難であるという問題を有していた。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、機動力と利便性を有する自律飛行型無人ヘリにより被災地における情報を収集することで、気象条件の変化や昼夜を問わずに、被災地といった危険で人が踏み込めない場所の状況を把握でき、被災地に関する観測位置、方位、時系列情報を収集し配信することができる無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システム及びその防災情報ネットワークを提供することにある。

本発明の防災情報収集・配信システムによれば、カメラ装置（１）を搭載した無人ヘリコプター（２）に、ＬＡＮ制御部及び無線ＬＡＮインタフェースを備えることにより無線ＬＡＮ（３）に対するインタフェース機能を具備させ、前記無線ＬＡＮ（３）に対するインタフェース機能により地上局（４）と無線ＬＡＮ（３）を構築して、被災地（Ｌ）における映像情報、音声情報などの情報を送受信する、ことを特徴とする無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システムが提供される。

前記無人ヘリコプター（２）に、自律飛行する自律制御装置（５）を備えたものである。
前記無人ヘリコプター（２）を飛行させる操作情報を前記地上局（４）へ送信するホスト局（８）を更に備えた。
前記地上局（４）において、前記カメラ装置（１）で入手した被災地（Ｌ）における映像情報、音声情報などの情報の正像化処理、異常検出・診断又は点検履歴データベース処理等の情報処理を実施する。
前記地上局（４）は、移動可能になるように自動車に搭載することが好ましい。

前記無人ヘリコプター（２ａ，２ｂ）を飛行させる操作情報を、１機の親機として機能する無人ヘリコプター（２ａ）から送信することにより、該親機の無人ヘリコプター（２ａ）で複数の子機として機能する無人ヘリコプター（２ｂ）を飛行させるように無線ＬＡＮインタフェースを備えることができる。
前記被災地（Ｌ）上空において前記無人ヘリコプター（２）を飛行させるために、予め該被災地（Ｌ）に配置した基準点と共にその地域の地図情報を所定の規則に則って地図情報コードを生成し、前記被災地（Ｌ）の地形を前記カメラ装置（１）によりその画像データを取り込み、それを数値化してデジタル化し、そのデジタル化した数値より、前記地図情報コードから対応した飛行ルートに沿って前記無人ヘリコプター（２）を飛行させる、ことを特徴とする請求項１、３又は４の無人ヘリコプターを利用した防災情報システム。
前記地上局（４）に、放送送信設備を備えることが好ましい。

本発明の防災情報ネットワークによれば、カメラ装置（１）を搭載し、ＬＡＮ制御部及び無線ＬＡＮインタフェースを備えた無人ヘリコプター（２）と、無線ＬＡＮ（３）とコンピュータ（７）を備えた地上局（４）とで構成し、前記地上局（４）から、前記無人ヘリコプター（２）との間に構築された無線ＬＡＮ（３）を介して、該無人ヘリコプター（２）を被災地（Ｌ）へ飛行するように自動離陸指令を発し、前記無人ヘリコプター（２）は、前記カメラ装置（１）で入手した各被災地（Ｌ）における映像情報、音声情報などの防災情報について前記地上局（４）に送受信を行う、ことを特徴とする無人ヘリコプターを利用した防災情報ネットワークが提供される。

前記無人ヘリコプター（２）と前記地上局（４）との間に構築された無線ＬＡＮにおいて、複数の無人ヘリコプター（２）を離陸させて、広範囲な被災地（Ｌ）における映像情報、音声情報などの防災情報について入手する、ことが可能である。

１機の無人ヘリコプター（２）と複数の地上局（４）との間に構築された無線ＬＡＮにおいて、該地上局（４）を切り替ながらこの１機の無人ヘリコプター（２）を広範囲な被災地（Ｌ）を飛行させる。

１機の親機無人ヘリコプター（２ａ）を地上局（４）として機能させることにより、複数の子機無人ヘリコプター（２ｂ）を編隊飛行させ、広範囲な被災地（Ｌ）における映像情報、音声情報などの防災情報について入手することができる。特に、１機の親機無人ヘリコプター（２ａ）をホスト局（８）から管理するだけで、被災地（Ｌ）から多くの防災情報収集を入手することができる。

１機の無人ヘリコプター（２）と複数の地上局（４）との間に構築された無線ＬＡＮにおいて、該地上局（４）を切り替ながらこの１機の無人ヘリコプター（２）を広範囲な被災地（Ｌ）を飛行させる際に、隣接する地上局（４）間は自律飛行させる。

上記構成の発明では、被災地といった危険で人が踏み込めない場所でも、自律飛行する無人ヘリコプター（２）をその被災地（Ｌ）まで飛行させ、その被災地（Ｌ）の映像情報、音声情報などの情報の送受信することができ、きめ細かい情報を迅速に伝達することができる被災地の状況を的確に把握することができる。

また、無人ヘリコプター（２）と地上局（４）によるネットワークが構築されるので、地上局（４）に送信された無人ヘリコプター（２）による情報から被災地（Ｌ）における被害状況等の情報を瞬時に把握することができ、監視指令と監視を容易に行うことができると共に、災害状況を配信することができる。更に、無人ヘリコプター（２）から地上局（４）に送信される被災地（Ｌ）における詳細な画像、その他の情報を即座に多くの人に伝送できるネットワークを構築することができる。更に、無人ヘリコプター（２）は、ホスト局（８）から飛行ルートを受け取ることによって、地上局（４）に飛行オペレータがいなくても無人ヘリコプター（２）を飛ばせることができる。

地上局（４）を自動車に搭載して移動させることにより、防災情報ネットワークを容易に移動させることができる。また、地上局（４）に放送送信設備を備えることにより、マスメディアへの伝達が容易になる。

本発明の無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システム及びその防災情報ネットワークは、カメラ装置を搭載した無人ヘリコプターを被災地において広範囲に飛行させ、無線ＬＡＮに対するインタフェース機能により地上局と無線ＬＡＮを構築して、被災地における映像情報、音声情報などの情報を送受信することにより、防災情報を収集し、それを配信する。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は実施例１における本発明の無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システムを示すブロック図である。
図１に示すように、本発明の防災情報収集・配信システムは、カメラ装置１を搭載した無人ヘリコプター２に、ＬＡＮ制御部及び無線ＬＡＮインタフェースを備えることにより無線ＬＡＮ３に対するインタフェース機能を有し、この無線ＬＡＮ３に対するインタフェース機能により地上局４と無線ＬＡＮ３を構築したものである。この無人ヘリコプター２のカメラ装置１で撮像した被災地Ｌにおける映像情報、音声情報などの情報の送受信するようになっている。

自律飛行する無人ヘリコプター２には、カメラ装置１、ＬＡＮ制御部及び無線ＬＡＮインタフェース以外に自律制御装置５及びデジタル等のカメラ装置１で撮像した画像を処理する画像処理ＰＣ６を搭載している。これらの機能により、本発明の無人ヘリコプター２は、被災地Ｌまで飛行させ、その被災地Ｌにおいて空中停止と正確な軌道を追従することができる。この自律制御装置５により、自動追尾、空中停止以外に自動帰還及び自動離着陸させることができる。また、観測位置、方位、時系列情報の収集が可能になる。

地上局４は、無人ヘリコプター２から無線ＬＡＮ３のインタフェース機能によりカメラ装置１で入手した被災地Ｌにおける映像情報、音声情報などの情報を受信する。この情報を正像化処理、異常検出・診断又は点検履歴データベース処理等の情報処理を実施するコンピュータ７を備えている。

本発明では、被災地Ｌという危険で人が踏み込めない場所でも、自律飛行する無人ヘリコプター２をその被災地Ｌまで飛行させ、その被災地Ｌの映像情報、音声情報などの情報の送受信することができるので、きめ細かい情報を迅速に伝達することができる。このように、被災地Ｌの状況を的確に把握することにより、被災地Ｌにおける精密な探査が可能になる。

図２は実施例２における本発明の無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信ネットワークを示す説明図である。
本発明の防災情報ネットワークは、カメラ装置１を搭載し、ＬＡＮ制御部および無線ＬＡＮインタフェースを備えた無人ヘリコプター２と、無線ＬＡＮ３とコンピュータ７を備えた地上局４とで構成され、地上局４から、無人ヘリコプター２との間に構築された無線ＬＡＮ３を介して、無人ヘリコプター２を被災地Ｌへ飛行するように自動離陸指令を発し、無人ヘリコプター２は、カメラ装置１で入手した各被災地Ｌにおける映像情報、音声情報などの防災情報について地上局４に送受信を行う。

また、地上局４に送信された無人ヘリコプター２による情報から被災地Ｌにおける被害状況等の情報を瞬時に把握することができる。更に、無人ヘリコプター２から地上局４に送信される被災地Ｌにおける詳細な画像、その他の情報を即座に多くの人に伝送できるネットワークを構築することができる。これにより、地上局４において危険で人が踏み込めない箇所の状況を的確に把握することができる。しかも、気象条件の変化や昼夜を問わないで即時に災害に対して対応することができる。

この実施例４では、ホスト局８で各地上局４からの飛行ルート情報を入手することによって、地上局４に飛行オペレータがいなくても無人ヘリコプター２を飛ばすことができる。即ち、被災地Ｌで道路が寸断されて孤立したような状況でも、そこに無人ヘリコプター２と地上局４があれば、ホスト局８からの指示で離陸させて状況を監視することができる。

なお、地上局４を自動車に搭載して移動させることにより、本発明の防災情報ネットワークを容易に移動させることができる。また、地上局４に放送送信設備を備えることにより、マスメディアへ容易に伝達することができる。

図３は複数の無人ヘリコプターを飛行させる状態を示す説明図である。
実施例３における防災情報収集・配信ネットワークでは、複数の無人ヘリコプター２を飛行させることができる。即ち、無人ヘリコプター２と地上局４との間に構築された無線ＬＡＮにおいて、複数の無人ヘリコプター２を離陸させて、より広範囲な被災地Ｌにおける映像情報、音声情報などの防災情報について入手することができる。これらの地上局４にはホスト局８から飛行情報を連絡し、ホスト局８が全体の無人ヘリコプター２を管理することができるようになっている。なお、各地上局４の電波到達範囲外では無人ヘリコプター２を自律飛行させる。

図４は１機の無人ヘリコプターを地上局を切り替ながら広範囲な被災地を飛行させる状態を示す説明図である。
実施例４における防災情報収集・配信ネットワークでは１機の無人ヘリコプター２を複数の地上局４により飛行させるものである。即ち、１機の無人ヘリコプター２と複数の地上局４との間に構築された無線ＬＡＮにおいて、地上局４を切り替ながら無人ヘリコプター２を広範囲な被災地Ｌを飛行させることができる。これらの地上局４にはホスト局８から飛行情報を連絡している。
なお、複数の地上局４を切り替ながらこの１機の無人ヘリコプター２を広範囲な被災地Ｌを飛行させる際に、隣接する地上局４間は自律飛行させる。

このように、無人ヘリコプター２が飛び立った地上局４とは別の地上局４を経由して情報の交換を行うようになっている。例えば、携帯電話の基地局切り替えと同じ方式である。これにより、無人ヘリコプター２が特定の地上局４から飛び立ち、この無人ヘリコプター２が地上局４と無線ＬＡＮが到達する範囲でしか情報のやりとりができなくなるという従来の問題点を解決できた。

実施例４における防災情報収集・配信ネットワークでは、例えば、ＸＸ村が被災により孤立したとして、そこから無人ヘリコプター２を飛ばすが、村全体を１つの地上局４ではカバーできない場合がある。そこで、近隣の村から地上局４を搭載した自動車をできるだけ近くまで走らせて配置しておき、その地上局４が代行受信して情報収集することができるようにする。これにより、地震災害のような広範囲な被災地Ｌの場合に利用することができる、

図５は１機の親機無人ヘリコプターで、複数の子機無人ヘリコプターを編隊飛行させる状態を示す説明図である。
実施例５では、無人ヘリコプター２ａ，２ｂを飛行させる操作情報を、１機の親機として機能する無人ヘリコプター２ａから送信することにより、親機の無人ヘリコプター２ａで複数の子機として機能する無人ヘリコプター２ｂを飛行させるように無線ＬＡＮインタフェースを備えた。これにより、１機の親機無人ヘリコプター２ａを地上局４として機能させることにより、複数の子機無人ヘリコプター２ｂを編隊飛行させ、広範囲な被災地Ｌにおける映像情報、音声情報などの防災情報について入手することができる。特に、１機の親機無人ヘリコプター２ａをホスト局８で管理するだけで、被災地Ｌから多くの防災情報収集を入手することができる。

図６は無人ヘリコプターの飛行ルートを検索させるため地図情報コードの認識についての説明図である。
実施例６では、災地Ｌ上空において無人ヘリコプター２を飛行させるために、予めこの被災地Ｌに配置した基準点（図示していない）と共にその地域の地図情報を所定の規則に則って地図情報コードを生成する。被災地Ｌの地形をカメラ装置１によりその画像データを取り込み、それを数値化してデジタル化し、そのデジタル化した数値より、地図情報コードから対応した飛行ルートに沿って無人ヘリコプター２を飛行させることができる。なお、このカメラ装置２で取り込んだ画像データは、画像処理アルゴリズムで処理し、歪率補正のアルゴリズムにより、カメラ装置２のレンズによる歪率の補正をする。または、被災地Ｌの地形に対するカメラ装置２の傾きによる歪を補正する。

なお、本発明は、上述した発明の実施の形態に限定されず、気象条件の変化や昼夜を問わずに、被災地といった危険で人が踏み込めない場所の状況を把握でき、被災地に関する観測位置、方位、時系列情報を収集し配信することができる無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システム及びその防災情報ネットワークであれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システム及びその防災情報ネットワークは、地震、火山噴火等の被災地における被害状況を入手し、被害の状況を的確に把握するときに利用するだけでなく、各種森林調査、地形調査等に利用することができる。

実施例１における本発明の無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システムを示すブロック図である。 実施例２における本発明の無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信ネットワークを示す説明図である。 複数の無人ヘリコプターを飛行させる状態を示す説明図である。 １機の無人ヘリコプターを地上局を切り替ながら広範囲な被災地を飛行させる状態を示す説明図である。 １機の親機無人ヘリコプターで、複数の子機無人ヘリコプターを編隊飛行させる状態を示す説明図である。 無人ヘリコプターの飛行ルートを検索させるため地図情報コードの認識についての説明図である。

符号の説明

１ カメラ装置
２ 無人ヘリコプター
２ａ 親機無人ヘリコプター
２ｂ 子機無人ヘリコプター
３ 無線ＬＡＮ（ＬＡＮ制御部・無線ＬＡＮインタフェース）
４ 地上局
５ 自律制御装置
６ 画像処理ＰＣ
７ コンピュータ（地上局）
８ ホスト局
Ｌ 被災地

Claims (12)

1. カメラ装置（１）を搭載した無人ヘリコプター（２）に、ＬＡＮ制御部及び無線ＬＡＮインタフェースを備えることにより無線ＬＡＮ（３）に対するインタフェース機能を具備させ、
   前記無線ＬＡＮ（３）に対するインタフェース機能により地上局（４）と無線ＬＡＮ（３）を構築して、被災地（Ｌ）における映像情報、音声情報などの情報を送受信する、ことを特徴とする無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システム。
2. 前記無人ヘリコプター（２）に、自律飛行する自律制御装置（５）を備えた、ことを特徴とする請求項１の無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システム。
3. 前記無人ヘリコプター（２）を飛行させる操作情報を、前記地上局（４）へ送信するホスト局（８）を更に備えた、ことを特徴とする請求項１又は２の無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システム。
4. 前記地上局（４）において、前記カメラ装置（１）で入手した被災地（Ｌ）における映像情報、音声情報などの情報の正像化処理、異常検出・診断又は点検履歴データベース処理等の情報処理を実施する、ことを特徴とする請求項１又は３の無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システム。
5. 前記無人ヘリコプター（２）に地上局（４）は、移動可能になるように自動車に搭載した、ことを特徴とする請求項１、３又は４の無人ヘリコプターを利用した防災情報システム。
6. 前記無人ヘリコプター（２ａ，２ｂ）を飛行させる操作情報を、１機の親機として機能する無人ヘリコプター（２ａ）から送信することにより、該親機無人ヘリコプター（２）で複数の子機として機能する子機無人ヘリコプター（２ｂ）を飛行させるように無線ＬＡＮインタフェースを備えた、ことを特徴とする請求項１又は２の無人ヘリコプターを利用した防災情報収集・配信システム。
7. 前記被災地（Ｌ）上空において前記無人ヘリコプター（２）を飛行させるために、予め該被災地（Ｌ）に配置した基準点と共にその地域の地図情報を所定の規則に則って地図情報コードを生成し、
   前記被災地（Ｌ）の地形を前記カメラ装置（１）によりその画像データを取り込み、それを数値化してデジタル化し、そのデジタル化した数値より、前記地図情報コードから対応した飛行ルートに沿って前記無人ヘリコプター（２）を飛行させる、ことを特徴とする請求項１、３又は４の無人ヘリコプターを利用した防災情報システム。
8. 前記地上局（４）に、放送送信設備を備えた、ことを特徴とする請求項４又は５の無人ヘリコプターを利用した防災情報システム。
9. カメラ装置（１）を搭載し、ＬＡＮ制御部及び無線ＬＡＮインタフェースを備えた無人ヘリコプター（２）と、
   無線ＬＡＮ（３）とコンピュータ（７）を備えた地上局（４）とで構成し、
   前記地上局（４）から、前記無人ヘリコプター（２）との間に構築された無線ＬＡＮ（３）を介して、該無人ヘリコプター（２）を被災地（Ｌ）へ飛行するように自動離陸指令を発し、
   前記無人ヘリコプター（２）は、前記カメラ装置（１）で入手した各被災地（Ｌ）における映像情報、音声情報などの防災情報について前記地上局（４）に送受信を行う、ことを特徴とする無人ヘリコプターを利用した防災情報ネットワーク。
10. 前記無人ヘリコプター（２）と前記地上局（４）との間に構築された無線ＬＡＮにおいて、複数の無人ヘリコプター（２）を離陸させて、広範囲な被災地（Ｌ）における映像情報、音声情報などの防災情報について入手する、ことを特徴とする請求項９の無人ヘリコプターを利用した防災情報ネットワーク。
11. １機の無人ヘリコプター（２）と複数の地上局（４）との間に構築された無線ＬＡＮにおいて、該地上局（４）を切り替ながらこの１機の無人ヘリコプター（２）を広範囲な被災地（Ｌ）を飛行させる、ことを特徴とする請求項９の無人ヘリコプターを利用した防災情報ネットワーク。
12. １機の無人ヘリコプター（２）と複数の地上局（４）との間に構築された無線ＬＡＮにおいて、該地上局（４）を切り替ながらこの１機の無人ヘリコプター（２）を広範囲な被災地（Ｌ）を飛行させる際に、隣接する地上局（４）間は自律飛行させる、ことを特徴とする請求項９の無人ヘリコプターを利用した防災情報ネットワーク。