JP2016171442A - 監視システム及び飛行ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】飛行ロボットを目標位置まで迅速に到達可能にする。【解決手段】ロボポート３から設定距離Ｌ１以上離れた遠い場所にいる目標物（人）の目標位置Ｐ１では、設定高度Ｈ１以上を経由して飛行する飛行ルートＲ１に設定する。ロボポート３から設定距離Ｌ１未満の近い場所にいる目標物（車）の目標位置Ｐ２では、設定高度Ｈ１未満で飛行可能な高度を維持して飛行する飛行ルートＲ２に設定する。飛行ロボット４は、設定された飛行ルートＲ１（Ｒ２）に従って目標位置Ｐ１（Ｐ２）まで飛行する。【選択図】図５

Description

本発明は、監視領域内で侵入物体等（例えば不審車両や不審者等）の異常を検知したときに、この異常を検知した位置に飛行して撮影等を行う飛行ロボットと、この飛行ロボットを用いて監視領域の監視を行う監視システムに関する。

従来、自律制御により予め定められた飛行ルートを飛行し、空中より所定の範囲の撮影を行う無人飛行体としては、例えば下記特許文献１に開示されるものが知られている。特許文献１では、無人飛行体として自律制御機能を具備したヘリコプターを利用し、測量区域内に設定された基準地点を含む航空映像を、飛行しながらカメラで連続的に撮影して記録を行っている。

特開２００６−２７３３１号公報

ところで、上述した特許文献１に開示される無人飛行体を監視用途として用いる場合には、監視領域内で侵入物体等（例えば不審車両や不審者等）を検知したときに、その状況をいち早く知るため、無人飛行体を待機場所からより迅速に目標位置に到達できるように制御することが望まれていた。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、飛行ロボットが目標位置まで迅速に到達することが可能な監視システム及び飛行ロボットの実現を目的とするものである。

上記した目的を達成するために、本発明に係る監視システムは、監視領域内での異常を検知する異常検知手段と、
飛行機能を備えた飛行ロボットと、
前記飛行ロボットと無線通信して飛行状態を制御する飛行制御装置を備えた監視システムであって、
前記飛行制御装置は、
前記異常検知手段からの異常通報に基づき目標位置を設定する目標位置設定手段と、
前記目標位置と前記飛行ロボットとの距離に応じて経由する飛行高度を選択し、前記目標位置までの飛行ルートを設定する飛行ルート設定手段と、
前記目標位置へ前記飛行ルートに従い向かうように前記飛行ロボットへ飛行指示する飛行制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る監視システムは、前記飛行ルート設定手段が、前記目標位置と前記飛行ロボットとが設定距離以上の場合は、前記飛行ルートを設定高度以上を経由するよう設定し、前記設定距離未満である場合は、前記設定高度未満の高度を維持して飛行するルートを設定してもよい。

さらに、本発明に係る監視システムは、前記異常検知手段が、監視領域内への侵入物体の位置を追跡可能であり、
前記飛行ルート設定手段が、前記侵入物体の位置と前記飛行ロボットの位置との距離に応じて前記飛行ルートを再設定してもよい。

また、本発明に係る監視システムは、前記飛行ロボットが撮影手段を備え、前記設定高度以上を飛行している場合は、前記飛行ロボットからの撮影を禁止してもよい。

さらに、本発明に係る飛行ロボットは、監視領域内での異常の検知による異常通報に基づき目標位置を設定する目標位置設定手段と、
前記目標位置までの距離に応じて経由する飛行高度を選択し、前記目標位置までの飛行ルートを設定する飛行ルート設定手段とを備え、
前記目標位置へ前記飛行ルートに従い向かうように飛行することを特徴とする。

本発明の監視システムによれば、異常検知手段は、監視領域内での異常を検知する。飛行制御装置は、飛行機能を備えた飛行ロボットと無線通信して飛行状態を制御し、目標位置設定手段と飛行ルート設定手段と飛行制御手段を備える。目標位置設定手段は、異常検知手段からの異常通報に基づき目標位置を設定する。飛行ルート設定手段は、目標位置と飛行ロボットとの距離に応じて経由する飛行高度を選択し、目標位置までの飛行ルートを設定する。飛行制御手段は、目標位置へ飛行ルートに従い向かうように飛行ロボットへ飛行指示する。かかる構成により、監視領域内の異常通報に基づいて目標位置を設定し、この目標位置と飛行ロボットとの距離に応じて目標位置までの飛行ルートが設定されるので、飛行ロボットを待機場所から目標位置まで飛行ルートに従って迅速に飛行させることが可能になる。

また、本発明の監視システムによれば、飛行ルート設定手段は、目標位置と飛行ロボットとが設定距離以上の場合は、飛行ルートを設定高度以上を経由するよう設定し、設定距離未満である場合は、設定高度未満の高度を維持して飛行するルートを設定する。かかる構成により、目標位置と飛行ロボットとが設定距離以上であれば、設定高度以上を経由する飛行ルートに設定されるので、設定高度以上において飛行ロボットを高速で飛行させることが可能となり、より迅速に飛行ロボットを目標位置まで飛行させることができる。また、目標位置と飛行ロボットとが設定距離未満であれば、設定高度未満の高度を維持して飛行する飛行ルートに設定されるので、安全性を保ちながら飛行ロボットを飛行して目標位置まで移動させることができる。

さらに、本発明の監視システムによれば、異常検知手段は、監視領域内への侵入物体の位置を追跡する。飛行ルート設定手段は、異常検知手段が追跡する侵入物体の位置と飛行ロボットの位置との距離に応じて飛行ルートを再設定する。かかる構成により、監視領域内の侵入物体の移動に伴って最適な飛行ルートを再設定し、飛行ロボットを侵入物体に向けて効率的に飛行させることができる。

また、本発明の監視システムによれば、飛行ロボットが撮影手段を備え、設定高度以上を飛行している場合は、飛行ロボットからの撮影を禁止する。かかる構成により、飛行ロボットが設定高度以上を飛行して移動しているときは、飛行ロボットからの撮影を禁止するので、監視領域以外のプライバシーに関わる領域を誤って撮影することもなく、プライバシーを確保することができる。

さらに、本発明の飛行ロボットによれば、目標位置設定手段は、監視領域内での異常の検知による異常通報に基づき目標位置を設定する。飛行ルート設定手段は、目標位置までの距離に応じて経由する飛行高度を選択し、目標位置までの飛行ルートを設定する。そして、目標位置へ飛行ルートに従い向かうように飛行する。かかる構成により、飛行制御装置からの指示に頼らず飛行ロボット単体の判断により待機場所から目標位置まで迅速に飛行することができる。

本発明に係る監視システムの概要を示すイメージ図である。 本発明に係る監視システムの全体構成を示す模式図である。 本発明に係る監視システムにおける飛行ロボットのブロック構成図である。 本発明に係る監視システムにおける飛行制御装置のブロック構成図である。 本発明に係る監視システムにおける飛行ロボットの具体的な制御例を示す説明図である。 本発明に係る監視システムにおける飛行制御装置が実行する対処処理のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面の図１〜６を参照しながら詳細に説明する。

［本発明の概要について］
本発明は、監視領域内で侵入物体等（例えば不審車両や不審者等）の異常を検知すると、この異常を検知した位置へ飛行ロボットを飛行して、監視領域の目的箇所の撮影等を行う監視システムに関する。この監視システムにおける飛行ロボットは、異常を検知した位置に基づいて設定される目標位置に移動する場合、目標位置が設定距離以上の遠方であれば、低速で設定高度まで上昇してから高速で飛行し、目標位置付近に接近すると低速で降下して撮影を行う。一方、飛行ロボットは、目標位置が設定距離未満の近傍であれば、設定高度未満の低高度で移動し目標位置まで飛行する。これにより、目標位置まで迅速に到達することが可能となる監視システムや飛行ロボットを実現する。

［監視システムの構成について］
図１及び図２に示すように、本実施の形態の監視システム１は、異常検知手段２、ロボポート３、飛行ロボット４、飛行制御装置５、監視センタ６によって構築される。監視システム１では、図１に示すように、監視領域Ｅ内で発生した異常（例えば監視領域Ｅ内へ侵入してきた不審車両Ｍなど）を異常検知手段２が検知すると、この異常の検知が異常検知手段２から飛行制御装置５に通報される。飛行制御装置５は、異常検知手段２から異常の検知の通報があると、ロボポート３を介して飛行ロボット４に飛行指示する。飛行ロボット４は、飛行制御装置５からの飛行指示に従って監視領域Ｅへ向かって飛行し、監視領域Ｅの異常発生箇所の周辺に設定された目的箇所（例えば目標物Ｍを含む周辺領域）を撮影する。監視センタ６は、飛行ロボット４から飛行制御装置５を介して送信される撮影画像をモニタに表示し、監視領域Ｅの監視を行う。以下、監視システム１を構築する各部の構成について説明する。なお、本例で用いる飛行ルートとは、飛行ロボット４が飛行する経路、すなわち、飛行経路を意味するものである。

［異常検知手段の構成について］
異常検知手段２は、監視領域Ｅで侵入物体等（不審車両や不審者等）の異常を検知したとき、或いは火災、ガラス等の破壊を検知したときに異常検知信号を出力し、飛行制御装置５に監視領域Ｅ内の異常を通報する各種センサで構成される。侵入物体の検知として、具体的には、レーザセンサ、マイクロ波センサ、超音波センサ、画像センサなどの各種物体検知センサ、赤外線センサなどで異常検知手段２を構成することができ、その他火災を検知する火災検知センサ、ガラス破壊を検知するガラス破壊検知センサなどを異常検知手段２として構成することができる。例えばレーザセンサで異常検知手段２を構成した場合には、図１に示すように、レーザ光を所定周期で走査し、斜線で示す走査範囲Ｓに侵入した異常対象の目標物（侵入物体）Ｍを検知したときに、例えばＬＡＮなどを介して飛行制御装置５に異常検知信号を送信して監視領域Ｅ内の異常を通報する。また、監視領域Ｅ内への目標物Ｍの位置を追跡し、目標物Ｍの位置情報（緯度、経度、高度）を飛行制御装置５に逐次送信する。

［ロボポートの構成について］
ロボポート３は、飛行ロボット４の待機場所であり、飛行制御装置５からの指示を受け、飛行ロボット４の離陸や着陸を行うための設備を備える。また、ロボポート３は、飛行ロボット４が着陸するときに飛行ロボット４をポート内に収容する機構を備え、飛行ロボット４をポート内に収容したときに、飛行ロボット４に対して接触又は非接触にて給電を行う機能を有する。

［飛行ロボットの構成について］
飛行ロボット４は、飛行制御装置５から飛行指示を受けていない通常の状態ではロボポート３に待機しており、異常検知手段２が異常を検知して飛行制御装置５に通報があると、飛行制御装置５からの指示により、飛行高度に応じた速度で障害物を避けながら目標位置（目的地）Ｐに向かって飛行する。

飛行ロボット４は、図３に示すように、ロータ１１、ロータ駆動部１２、飛行状態検知部１３、位置情報受信部１４、高度センサ１５、撮影部１６、照明１７、アンテナ１８、測距センサ１９、照度センサ２０、記憶部２１、電源２２、ロボ制御部２３を備える。

ロータ１１は、例えば４つの回転体で構成され、飛行ロボット４の機体を上昇・下降・方向転換、前進などの飛行をするようにロータ駆動部１２によって駆動される。

ロータ駆動部１２は、飛行ロボット４の機体を上昇・下降・方向転換、前進などの飛行をするため、後述するロータ制御手段３３ｂの制御により、ロータ１１の各回転体を駆動する。

飛行状態検知部１３は、飛行ロボット４の飛行状態を検知するものであり、例えば飛行ロボット４の向きを検知する方位センサ、飛行ロボット４の姿勢や加速度を検知する加速度センサやジャイロセンサなどの各種センサで構成される。各種センサの検知結果は、飛行ロボット４の飛行状態情報として後述する姿勢制御手段３３に入力される。

位置情報受信部１４は、例えば全地球測位システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）などの衛星測位システムを利用し、飛行ロボット４の現在位置を検知する。位置情報受信部１４にて検知した飛行ロボット４の現在位置は、飛行ロボット４の位置情報（ＧＮＳＳ信号）として後述する自己位置測位手段３３ａに入力される。

高度センサ１５は、ロボ制御部２３の制御により、気圧センサの気圧値や飛行ロボット４の機体から鉛直下方に投受光されるレーザなどにより飛行ロボット４の現在高度を計測する。高度センサ１５にて計測した飛行ロボット４の現在高度は、高度情報として後述する自己位置測位手段３３ａに入力される。

撮影部１６は、例えば撮像素子を用いたカメラで構成され、飛行ロボット４の周囲（例えば前方や下方など）をカラー画像にて撮影する。撮影部１６は、後述する撮影制御手段３４により撮影の許可（禁止解除）・禁止、撮影角度などが制御される。撮影部１６にて撮影した画像は、後述する撮影制御手段３４に入力される。

照明１７は、撮影部１６による撮影を補助するＬＥＤ照明などの照明器具で構成され、後述する照明制御手段３５により点灯・消灯が制御される。照明１７は、飛行ロボット４が設定高度Ｈ１未満を飛行中の条件下において、飛行中の飛行ロボット４の周囲が暗くなって設定照度以下となったときに点灯する。これに対し、照明１７は、飛行ロボット４が設定高度Ｈ１以上を飛行中の条件下において点灯が禁止される。

アンテナ１８は、ロボット本体に設けられ、小電力無線、Ｗｉ−Ｆｉなどで、飛行制御装置５との間で無線通信を行う。

測距センサ１９は、ロボ制御部２３の制御により、飛行ロボット４の機体の水平方向又は鉛直下方に電磁波、可視光線、音波などを投受光し、飛行ロボット４の機体と周辺との距離を計測する。測距センサ１９としては、例えばレーザセンサ、マイクロ波センサ、赤外線センサ、超音波センサなどを用いることもできる。測距センサ１９による計測結果は、飛行ロボット４の周囲情報として後述する障害物検知手段３２に入力される。

照度センサ２０は、必要に応じて設けられるものであり、飛行ロボット４の周囲の明るさを検出する。照度センサ２０の検出結果は、照度情報として後述する照明制御手段３５に入力される。

記憶部２１は、飛行ロボット４が飛行中のときに撮影部１６が撮影した画像を逐次記憶する。

電源２２は、例えばリチウムポリマー電池などの充電式電池で構成され、飛行ロボット４の各部に必要な電力を供給する。

ロボ制御部２３は、飛行ロボット４の全体を統括制御するものであり、図３に示すように、通信制御手段３１、障害物検知手段３２、姿勢制御手段３３、撮影制御手段３４、照明制御手段３５を備える。

通信制御手段３１は、アンテナ１８を介して飛行制御装置５と無線通信を行い、各種情報（飛行制御装置５から飛行ロボット４への飛行ルート指示、目標位置や速度の指示、離陸指示、帰還指示、飛行ロボット４から飛行制御装置５への飛行状態情報、位置情報、高度情報など）の送受信を行う。また、通信制御手段３１は、撮影部１６が撮影したライブ画像を無線通信により飛行制御装置５に送信する。

障害物検知手段３２は、測距センサ１９にて検知した飛行ロボット４の周囲情報に基づいて飛行ロボット４の周辺における障害物の有無を判定する。

姿勢制御手段３３は、飛行状態検知部１３からの各種検知信号、位置情報受信部１４からの位置情報、高度センサ１５からの高度情報に基づいて飛行ロボット４の飛行中の姿勢を制御するものであり、自己位置測位手段３３ａ、ロータ制御手段３３ｂを備える。

自己位置測位手段３３ａは、位置情報受信部１４が受信した位置情報（ＧＮＳＳ信号）、及び高度センサ１５が測定した高度情報を用いて自己位置（緯度、経度、高度）を算出する。

ロータ制御手段３３ｂは、障害物検知手段３２による障害物の有無に応じて障害物を回避しつつ、ロータ駆動部１２を制御して飛行ロボット４の高度や速度を飛行制御装置５から指示された目標値になるよう制御する。

撮影制御手段３４は、撮影部１６の撮影開始や終了、撮影部１６の撮影角度の制御、撮影部１６が撮影した画像を取得して通信制御手段３１から飛行制御装置５へライブ画像を送信するなどの処理を行う。また、撮影制御手段３４は、飛行制御装置５からの指示に従って撮影の許可（禁止解除）／禁止、撮影角度の制御を行う。

照明制御手段３５は、撮影画像の輝度情報、あるいは必要に応じて設けられた照度センサ２０の照度情報を飛行制御装置５に送信し、この送信に伴う飛行制御装置５からの指示に従って照明１７のオン／オフを制御する。

なお、照明制御手段３５は、撮影画像の輝度情報、又は照度センサ２０の照度情報から飛行ロボット４の周囲の照度が設定照度以下か否かを判別し、この判別結果を飛行制御装置５に送信することもできる。

［飛行制御装置の構成について］
飛行制御装置５は、例えば監視領域Ｅ内の所定箇所や監視領域Ｅの近傍に設置される。飛行制御装置５は、例えばＬＡＮなどを介して異常検知手段２と接続され、監視領域Ｅ内の異常時に異常検知手段２からの異常検知信号を受信する。飛行制御装置５は、異常検知手段２から異常検知信号を受信したときに、飛行ロボット４との間で無線通信し、飛行ロボット４から送信される各種情報に基づき、飛行ロボット４に各種制御指示を行う監視装置の機能を備える。なお、飛行制御装置５は、監視センタ６の監視卓６ａから飛行ロボット４による撮影指示、所定位置への飛行指示等の各種指示を受信すると、飛行ロボット４に各種制御指示を行う。

飛行制御装置５は、飛行ロボット４の飛行を制御するものであり、図４に示すように、通信部４１、記憶部４２、制御部４３を備える。

通信部４１は、飛行ロボット４との間で例えば小電力無線やＷｉ−Ｆｉ通信などの無線通信を行い、飛行ロボット４から飛行状態情報としての位置（緯度、経度、高度）、速度等の情報を受信し、この受信した情報に応じた各種制御信号を飛行ロボット４に送信する。また、通信部４１は、監視センタ６の監視卓６ａから飛行ロボット４の飛行指示を受信すると、この飛行指示に従った各種制御信号を飛行ロボット４に送信する。さらに、通信部４１は、飛行ロボット４の撮影部１６が撮影した画像をインターネット等の広域ネットワーク（ＷＡＮ）上に構築された仮想専用ネットワーク（ＶＰＮ）を介して監視センタ６に送信する。

記憶部４２は、例えばＲＯＭ，ＲＡＭなどで構成され、飛行ロボット４が飛行する領域を緯度、経度、高度の３次元にて表現した飛行領域マップ、監視領域Ｅに関する各種情報である監視領域情報、飛行ロボット４と通信を行うためのデータや飛行ロボット４の飛行を制御するための各種パラメータ、ロボポート３の位置情報（緯度、経度情報）、監視領域Ｅ内における異常検知手段２の種別と、異常検知手段２の設置位置情報（緯度、経度情報）、これら以外に飛行制御装置５の機能を実現するための各種プログラムが記憶されている。

制御部４３は、記憶部４２からソフトウェアモジュールを読み出し、ＣＰＵ等にて各処理を行い、各部を統括制御するものであり、目標位置設定手段４３ａ、飛行ルート設定手段４３ｂ、飛行制御手段４３ｃ、撮影制御手段４３ｄ、状態確認手段４３ｅを備える。

目標位置設定手段４３ａは、異常検知手段２から異常通報があったときに、異常検知手段２からの目標物Ｍの位置情報に基づいて目標位置を設定する。

飛行ルート設定手段４３ｂは、目標位置設定手段４３ａにて設定された目標位置と、ロボポート３に待機する飛行ロボット４の待機位置との間の距離に応じて経由する飛行高度を選択し、目標位置までの飛行ロボット４の飛行ルートを設定する。

ここで、目標位置までの飛行ロボット４の飛行ルートの設定について図５を参照しながら説明する。図５において、ロボポート３から設定距離Ｌ１以上離れた遠い場所にいる目標物（人）の目標位置Ｐ１に飛行ロボット４を飛行させる場合には、目標位置Ｐ１とロボポート３に待機する飛行ロボット４の待機位置Ｐ０との間の距離が設定距離Ｌ１以上なので、設定高度Ｈ１以上を経由して飛行する飛行ルートＲ１に設定する。これに対し、ロボポート３から設定距離Ｌ１未満の近い場所にいる目標物（車）の目標位置Ｐ２に飛行ロボット４を飛行させる場合には、目標位置Ｐ２とロボポート３に待機する飛行ロボット４の待機位置Ｐ０との間の距離が設定距離Ｌ１未満なので、設定高度Ｈ１未満で飛行可能な高度を維持して飛行する飛行ルートＲ２に設定する。

また、飛行ルート設定手段４３ｂは、飛行ロボット４が目標位置に向かって飛行中のときに、目標物Ｍの位置情報を異常検知手段２から取得するとともに、飛行ロボット４から飛行ロボット４の位置情報を取得し、取得した目標物Ｍの位置と飛行ロボット４の位置との間の距離に基づいて目標物Ｍまでの到達時間を算出し、算出した到達時間に応じて飛行ルートを再設定する。これにより、監視領域Ｅ内の目標物Ｍの移動に伴って最適な飛行ルートを再設定する。なお、飛行ルート設定手段４３ｂは、取得した目標物Ｍの位置と飛行ロボット４の位置との間の距離に基づいて飛行ルートを再設定してもよい。

飛行制御手段４３ｃは、通信部４１を介して飛行ロボット４から飛行状態情報、位置情報、高度情報を取得し、飛行ロボット４の目標位置、速度などの飛行ロボット４の飛行に関わる制御信号を飛行ロボット４に通信部４１を介して送信し、設定された飛行ルートに従って目標位置まで飛行ロボット４の飛行を制御する。例えば目標位置が設定距離Ｌ１以上の遠方であれば、飛行ロボット４を設定高度Ｈ１以上まで上昇させてから高速（例えば５〜１５ｍ／ｓ）で飛行するように速度を制御し、飛行ルートに従って目標位置まで飛行ロボット４の飛行を制御する。また、目標位置が設定距離Ｌ未満の近傍であれば、飛行ロボット４が基準速度以下の低速（例えば２〜３ｍ／ｓ：障害物を検知したときに回避可能な速度）で飛行するように速度を制御し、飛行ルートに従って目標位置まで飛行ロボット４の飛行を制御する。

撮影制御手段４３ｄは、飛行ロボット４の撮影部１６による撮影を制御するもので、通信部４１を介して飛行ロボット４から取得した現在位置における高度情報に基づいて撮影許可信号（撮影禁止解除信号）又は撮影禁止信号を通信部４１を介して飛行ロボット４に送信する。例えば現在位置における飛行ロボット４の高度情報が設定高度Ｈ１以上のときは、撮影部１６の撮影を禁止する撮影禁止信号を通信部４１を介して飛行ロボット４に送信する。これに対し、現在位置における飛行ロボット４の高度情報が設定高度Ｈ１未満のときは、撮影部１６の撮影を許可する撮影許可信号（撮影禁止解除信号）を通信部４１を介して飛行ロボット４に送信する。なお、撮影制御手段４３ｄは、必要に応じて撮影部１６の撮影角度を制御するための撮影角度制御信号を通信部４１を介して飛行ロボット４に送信することもある。

また、撮影制御手段４３ｄは、飛行ロボット４から取得した撮影画像の輝度情報や照度情報を用いて、飛行中の飛行ロボット４の周囲の照度が設定照度以下か否かを判別し、この判別結果と上述した高度情報に基づいて飛行ロボット４の照明１７をオン／オフするオン／オフ制御信号を飛行ロボット４に送信する。すなわち、撮影制御手段４３ｄは、飛行ロボット４が例えば夜間などの周囲が暗い設定照度以下を飛行中で、かつ飛行ロボット４が設定高度Ｈ１以上を飛行中のときは、照明１７の点灯を禁止するためオフ制御信号を通信部４１を介して飛行ロボット４に送信する。これに対し、飛行ロボット４が例えば夜間などの周囲が暗い設定照度以下を飛行中で、かつ飛行ロボット４が設定高度Ｈ１未満を飛行中のときは、照明１７を点灯するためオン制御信号を通信部４１を介して飛行ロボット４に送信する。

なお、飛行中の飛行ロボット４の周囲の照度が設定照度以下か否かを示す判別結果が飛行ロボット４から送信される場合には、この判別結果に基づいて飛行ロボット４の照明１７をオン／オフするオン／オフ制御信号を撮影制御手段４３ｄが飛行ロボット４に送信する。また、飛行中の飛行ロボット４の周囲の照度が設定照度以下か否かの判別には、現在時刻を用いることもできる。

状態確認手段４３ｅは、飛行ロボット４の状態を確認するもので、飛行ロボット４がロボポート３に待機しているときに定期的に飛行ロボット４の機能が正常か否かを確認する。

［監視センタの構成について］
監視センタ６は、図２に示すように、飛行ロボット４が撮影した映像を飛行制御装置５を介して受信し、受信した映像を表示する端末装置などの監視卓６ａを備える。また、監視センタ６は、監視員の判断によって監視卓６ａを操作することにより任意の場所に飛行ロボット４を向かわせる飛行指示（飛行ルート指示、目標位置や速度の指示、離陸指示、帰還指示など）を行うこともできる。例えば監視員が監視卓６ａに表示された映像から監視領域Ｅ内への侵入物体（例えば不審車両や不審者など）を発見した場合、監視員が監視卓６ａを操作して飛行ロボット４を現場に向かわせる目標位置（緯度、経度）を設定し、この設定された目標位置を制御信号として、飛行制御装置５を介して飛行ロボット４に送信する。

［対処処理について］
次に、監視領域Ｅで異常が発生したときに、監視システム１の飛行制御装置５が実行する対処処理について図５及び図６を参照しながら説明する。

監視領域Ｅ内の異常として、監視領域Ｅ内に侵入物体（例えば不審車両や不審者など）があると、この侵入物体を目標物Ｍとして異常検知手段２が検知する。そして、異常検知手段２は、目標物Ｍによる異常検知信号を飛行制御装置５に送信し、監視領域Ｅ内で異常が発生したことを飛行制御装置５に通報する。また、異常検知手段２は、監視領域Ｅ内の目標物Ｍを追跡し、目標物Ｍの位置情報（緯度、経度、高度）を飛行制御装置５に逐次送信する。

目標物Ｍの位置情報は、予め飛行制御装置５の記憶部４２に記憶した異常検知手段２の位置情報（緯度、経度）を基準とした目標物Ｍの相対位置情報に基づき算出する。異常検知手段２の種別に応じて高度情報も取得できる。例えば異常検知手段２がレーザセンサである場合は、センサの設置高さに基づくレーザの照射高が高度情報となる。また、異常検知手段２が火災センサなどの場合は、記憶部４２に記憶した火災センサの位置情報（緯度、経度、高度= 設置高さ）が目標物Ｍの位置情報となる。

図６の対処処理では、まず、異常検知手段２からの異常検知信号の有無により異常検知手段２が異常を検知したか否かを判別する（ＳＴ１）。

飛行制御装置５は、異常検知手段２から異常検知信号が入力され、異常検知手段２が異常を検知したと判定すると、飛行ロボット４に向かわせるべき目標位置と飛行ルートを算出して設定する（ＳＴ２）。

このとき、目標位置は、例えば異常検知手段２から送信される目標物Ｍの位置情報（緯度、経度、高度）を飛行領域マップ（地図情報）と照らし合わせて算出し設定する。また、飛行ルートは、ロボポート３上の飛行ロボット４から目標物Ｍまでの距離に応じて選択し設定する。ロボポート３の位置情報（緯度、経度）は予め飛行制御手段５の記憶部４１に記憶されている。例えば図５に示すように、ロボポート３から設定距離Ｌ１以上離れた遠い場所が算出した目標位置Ｐ１であって、この目標位置Ｐ１にいる目標物（人）Ｍ１を対象とする場合には、設定高度Ｈ１以上を経由して飛行する飛行ルートＲ１に設定する。また、ロボポート３から設定距離Ｌ１未満の近い場所が算出した目標位置Ｐ２であって、この目標位置Ｐ２にいる目標物（車）Ｍ２を対象とする場合には、設定高度Ｈ１未満で飛行可能な高度を維持して飛行する飛行ルートＲ２に設定する。

ここで、ロボポート３上の飛行ロボット４から目標物Ｍまでの距離に応じて飛行ロボット４が上昇する高さ（高度）を異ならせているのは、以下の理由による。飛行ロボット４は、障害物との突発的な衝突による破損を防止するため、低い設定高度を飛行する場合は基準速度以下の低速での飛行を行う必要がある。同様に、上昇する場合は基準速度以下の低速度に制御する。設定高度Ｈ１以上では障害物が少ないため高速での移動が可能である。従って、目標位置が飛行ロボット４から設定距離以上の遠方であれば設定高度Ｈ１以上まで低速で上昇したとしても、その後は高速で移動できるので、より速く目標位置に到達できる。

一方、目標位置が飛行ロボット４から設定距離未満の近傍であれば、低速で移動しても設定高度Ｈ１未満のまま目標位置に向かう方が速い場合がある。よって、ロボポート３に待機する飛行ロボット４と目標位置の距離に応じて飛行ルートを異ならせる。

そして、ロボポート３から設定高度Ｈ１までの上昇時間／速度、設定高度Ｈ１から目標物Ｍまでの降下時間／速度、および各高度における飛行速度は一定の値に制御されるため、ロボポート３上の飛行ロボット４と目標物までの距離に応じてより速く到達できる飛行ルートが選択される。

なお、本例では、図５に示すように、地表Ｈ０から飛行下限高度Ｈ２（例えば５ｍ）までの高度では飛行ロボット４の飛行を禁止（離着陸時を除く）としている。また、飛行下限高度Ｈ２から設定高度Ｈ１（例えば１０ｍ）までの高度では、撮影部１６による撮影を許可するとともに、飛行ロボット４の飛行速度を基準速度以下の低速に制限している。さらに、設定高度Ｈ１以上の高度では、撮影部１６による撮影を禁止するとともに、飛行ロボット４の高速飛行を可能としている。なお、飛行ロボット４の飛行上限高度は、飛行制限高度（例えば５０ｍ）に設定されている。また、離着陸時の速度は低速度（例えば１ｍ／ｓｅｃ）に設定されている。

また、設定高度Ｈ１は、飛行ロボット４が飛行する飛行ルート上に存在する建物、電柱などの構造物、樹木等の高さに応じて現場毎に固定値として適宜設定される。これにより、飛行ロボット４の破損リスクを低減して安全を確保しつつ、飛行ロボット４がより早く目標位置Ｐに到達できるよう制御することができる。

次に、飛行制御装置５は、目標位置Ｐ及び飛行ルートが設定されると、ロボポート３を介して飛行ロボット４に目標位置への飛行ルート指示を送信する（ＳＴ３）。続いて、飛行制御装置５は、ロボポート３を介して飛行ロボット４に離陸指示を送信する（ＳＴ４）。飛行ロボット４は、ロボポート３を介して飛行制御装置５から目標位置への飛行ルート指示、離陸指示を受信すると、ロータ制御手段３３ｂによりロータ駆動部１２を制御して各ロータ１１を駆動し、ロボポート３から離陸し、飛行ルートに従って飛行し、目標位置に向かって移動する。

次に、飛行制御装置５は、目標位置に向かって飛行する飛行ロボット４の飛行高度が設定高度Ｈ１以上か否かを判別する（ＳＴ５）。飛行制御装置５は、飛行ロボット４の飛行高度が設定高度Ｈ１以上でないと判定すると、後述するＳＴ７の処理に移行する。飛行ロボット４の飛行高度が設定高度Ｈ１以上であると判定すると、飛行ロボット４の撮影部１６による撮影を禁止するため、撮影禁止指令として、飛行ロボット４に撮影禁止信号を送信する（ＳＴ６）。

ここで、ロボポート３から離陸した飛行ロボット４を設定高度Ｈ１以上まで上昇させるのは、高い高度では障害物が少なく、高速度での移動が可能であり、目標位置に早く到着できるからである。一方、飛行ロボット４の飛行高度が高いと撮影部１６にて広範囲の撮影が可能となり、監視領域Ｅ以外の領域までが画像に映り込む可能性が有る。このため、飛行制御装置５は、プライバシーを配慮して設定高度Ｈ１以上での撮影部１６による撮影を禁止するよう制御している。

ここで言う「撮影の禁止」とは、飛行ロボット４本体の記憶部２１へ画像の記憶を禁止するが、飛行制御装置５へのライブ映像の送信は許可する場合、或いは双方とも禁止する場合のいずれの場合をも含む。また、撮影の禁止方法として、飛行ロボット４本体制御部による制御、撮影部１６としてのカメラ自体の起動禁止制御、飛行制御装置５による指示信号の送信制御のいずれでもよい。

次に、飛行制御装置５は、異常検知手段２からの位置情報により目標物Ｍの位置が変更したか否かを判別する（ＳＴ７）。飛行制御装置５は、目標物Ｍの位置が変更していないと判定すると、後述するＳＴ１１の処理に移行する。目標物Ｍの位置が変更したと判定すると、目標物Ｍの目標位置を再設定する（ＳＴ８）。

そして、目標物Ｍの変更に伴って目標位置Ｐが再設定されると、目標位置までの到達時間が短縮可能か否かを判別する（ＳＴ９）。目標位置までの到達時間が短縮可能であると判定すると、飛行ルートを変更する指示を飛行ロボット４に送信する（ＳＴ１０）。

例えば監視領域Ｅ内を目標物Ｍが移動することが追跡可能なレーザセンサを異常検知手段２とした場合には、レーザセンサで検知された目標物Ｍの位置と飛行ロボット４から取得した現在位置に基づく相対距離に応じて目標位置Ｐを再設定するとともに、目標位置までの到達時間がより速い飛行ルートを再設定する。

具体的には、例えば目標物Ｍを検知した時点では、ロボポート３上の飛行ロボット４と目標物Ｍとの間の距離が設定距離Ｌ１以内であるため、低高度のまま目標物Ｍの目標位置Ｐの地点まで飛行するように指示した。ところが、目標物Ｍが飛行ロボット４よりも高速で遠方に離れているときには、相対距離から算出される到達時間が現在の飛行ルートよりも短くなれば、設定高度Ｈ１以上まで上昇してから移動する飛行ルートに変更する。

このように、目標物Ｍと飛行ロボット３との間の相対距離に応じて適切な飛行ルートを再設定することで、より迅速に目標物Ｍの目標位置Ｐまで到達することが可能となる。

なお、火災を検知する火災センサを異常検知手段２とした場合には、目標物Ｍの位置は大きく変動することはなく変更されないので、火災を検知した場所を目標位置Ｐとして設定するとともに、飛行ロボット４から目標物Ｍまでの距離に応じて設定された飛行ルートに従って目標位置Ｐまで飛行ロボット４を飛行するように制御する。

飛行ロボット４は、飛行制御装置５から飛行ルートを変更する指示があると、その指示の飛行ルートに従って飛行するようにロータ制御手段３３ｂがロータ駆動部１２を制御して各ロータ１１を駆動する。

次に、飛行制御装置５は、飛行ロボット４が目標位置の付近まで飛行して移動したか否かを判別する（ＳＴ１１）。飛行制御装置５は、飛行ロボット４が目標位置の付近まで移動していないと判定すると、ＳＴ５の処理に戻る。飛行制御装置５は、飛行ロボット４が目標位置の付近まで移動したと判定すると、飛行ロボット４に降下指示を送信する（ＳＴ１２）。飛行ロボット４は、飛行制御装置５から降下指示を受信すると、ロータ制御手段３３ｂによりロータ駆動部１２を制御して各ロータ１１を駆動し、機体を降下させる。

次に、飛行制御装置５は、飛行ロボット４が降下して飛行高度が設定高度Ｈ１以下になったか否かを判別する（ＳＴ１３）。飛行制御装置５は、飛行ロボット４の飛行高度が設定高度Ｈ１以下と判定すると、撮影禁止解除指令（撮影許可指令）として、撮影部１６による撮影禁止を解除する撮影禁止解除信号を送信する（ＳＴ１４）。飛行ロボット４は、飛行制御装置５から撮影禁止解除信号を受信すると、撮影制御手段４３ｄにより撮影部１６の撮影を解除し、監視領域Ｅの目標物Ｍを含む周辺の撮影を行う。

このように、飛行ロボット４は、ロボポート３から離陸して上昇し、飛行ロボット４の飛行高度が設定高度Ｈ１以上になると撮影部１６の撮影を禁止する。そして、撮影部１６の撮影を禁止した状態で飛行ロボット４が目標位置の付近まで飛行して移動すると下降し、飛行ロボット４の飛行高度が設定高度Ｈ１未満になると撮影部１６の撮影禁止を解除して目標物（例えば車）Ｍを含む周辺を撮影部１６にて撮影する。

次に、飛行制御装置５は、飛行ロボット４の撮影部１６による撮影が終了したか否かを判別する（ＳＴ１５）。飛行制御装置５は、飛行ロボット４の撮影部１６による撮影が終了したと判定すると、異常時の対処処理を終了する。

なお、飛行制御装置５は、上述した対処処理において、飛行ロボット４の撮影部１６による撮影が終了したと判定したときに、必要に応じて飛行ロボット４に帰還指示を送信し、飛行ロボット４をロボポート３に帰還させることができる。

また、飛行制御装置５は、上述した対処処理において、飛行ロボット４がロボポート３に待機している初期状態のときに、飛行ロボット４の撮影部１６による撮影を禁止するように制御してもよい。この場合、飛行ロボット４がロボポート３から離陸して目標位置Ｐの付近まで飛行したときに、飛行ロボット４が降下して飛行高度が設定高度Ｈ１以下になったか否かを判別する。そして、飛行ロボット４の飛行高度が設定高度Ｈ１以下と判定したときに、撮影禁止解除指令（撮影許可指令）として、飛行ロボット４に撮影禁止解除信号を送信する。これにより、飛行ロボット４は、飛行制御装置５から撮影禁止解除信号を受信すると、撮影部１６による撮影禁止を解除し、目標物Ｍを含む周辺を撮影部１６にて撮影する。

ところで、飛行ロボット４を目標位置Ｐに飛行させる際、撮影部１６による撮影を行いながら飛行ロボット４を飛行して移動させる場合もあり得る。そこで、飛行制御装置５は、撮影しながら飛行移動が必要か否かを判定するようにしてもよい。この場合、飛行制御装置５は、撮影しながら飛行移動が必要であると判定すると、飛行ロボット４の飛行高度が設定高度Ｈ１以下であれば、飛行ロボット４が撮影部１６にて撮影しながら飛行移動するように飛行ロボット４に指令を送信する。これにより、目標位置が例えば監視領域Ｅ内を移動する侵入物体（例えば不審者や不審車両）であれば、撮影部１６にて撮影しながら侵入物体を追跡することができる。また、飛行制御装置５は、撮影しながら飛行移動が必要でないと判定すると、飛行ロボット４を設定高度Ｈ１以上の飛行高度で飛行して移動するように飛行ロボット４に指令を送信する。これにより、飛行ロボット４の高速飛行が可能となり、飛行ロボット４を目標位置まで早く到着させることができる。

また、飛行ロボット４が例えば夜間などの周囲が暗い中を飛行しているときは、飛行ロボット４の撮影部１６が撮影した画像、照度センサ２０の照度情報、現在時刻などの情報に基づいて周囲の照度が設定照度以下と判定した場合に、照明１７の点灯を行うようにするが、飛行ロボット４の設定高度がＨ１以上である場合は照明の点灯を禁止するように制御することで、不用意な点灯による周辺住民への煩わしさを感じさせることなく、かつ、撮影禁止と同等の効果が得られる。

さらに、飛行ロボット４が設定高度Ｈ１未満になると、撮影部１６としてのカメラによる撮影が可能となるよう制御されるが、一方で障害物との衝突の可能性が高くなるため、移動速度が基準速度以下の低速度に制限される。これにより、測拒センサ１９で障害物を検知した場合に低速度であれば回避できる可能性が高く、安全性が向上する。

また、上述した実施の形態では、セキュリティを考慮して、飛行制御装置５が飛行ロボット４から取得した情報に基づいて飛行ロボット４に制御信号を送信して撮影部１６の撮影許可（禁止解除）／禁止の制御、照明１７の点灯／禁止の制御を行う構成としているが、飛行ロボット４自身が高度センサ１５の高度情報、撮影画像の輝度情報、照度センサ２０の照度情報、現在時刻などの情報を用いて撮影部１６の撮影許可（禁止解除）／禁止の制御、照明１７の点灯／禁止の制御を行うようにしてもよい。

さらに、飛行ルートの選択を飛行ロボット４自身で行うようにしてもよい。この場合、飛行ロボット４は、飛行制御装置５が実行する手順と同様の手順により、飛行制御装置５から指示された目標位置に基づいて飛行ルートを選択するように制御する。

以上、本発明に係る監視システム及び飛行ロボットの最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１ 監視システム
２ 異常検知手段
３ 飛行制御装置
４ ロボポート
５ 飛行ロボット
６ 監視センタ
６ａ 監視卓
１１ ロータ
１２ ロータ駆動部
１３ 飛行状態検知部
１４ ＧＮＳＳ受信部
１５ 高度センサ
１６ 撮影部
１７ 照明
１８ アンテナ
１９ 測距センサ
２０ 照度センサ
２１ 記憶部
２２ 電源
２３ ロボ制御部
３１ 通信制御手段
３２ 障害物検知手段
３３ 姿勢制御手段
３３ａ 自己位置測位手段
３３ｂ ロータ制御手段
３４ 撮影制御手段
３５ 照明制御手段
４１ 通信部
４２ 記憶部
４３ 制御部
４３ａ 目標位置設定手段
４３ｂ 飛行ルート設定手段
４３ｃ 飛行制御手段
４３ｄ 撮影制御手段
４３ｅ 状態確認手段
Ｅ 監視領域
Ｈ０ 地表
Ｈ１ 設定高度
Ｈ２ 飛行下限高度
Ｍ（Ｍ１，Ｍ２） 目標物
Ｐ 目標位置
Ｐ０ 飛行ロボットの待機位置
Ｐ１ 設定距離以上の遠い目標位置
Ｐ２ 設定距離未満の近い目標位置
Ｒ１，Ｒ２ 飛行ルート
Ｓ 走査範囲

Claims (5)

1. 監視領域内での異常を検知する異常検知手段と、
   飛行機能を備えた飛行ロボットと、
   前記飛行ロボットと無線通信して飛行状態を制御する飛行制御装置を備えた監視システムであって、
   前記飛行制御装置は、
   前記異常検知手段からの異常通報に基づき目標位置を設定する目標位置設定手段と、
   前記目標位置と前記飛行ロボットとの距離に応じて経由する飛行高度を選択し、前記目標位置までの飛行ルートを設定する飛行ルート設定手段と、
   前記目標位置へ前記飛行ルートに従い向かうように前記飛行ロボットへ飛行指示する飛行制御手段とを備えたことを特徴とする監視システム。
2. 前記飛行ルート設定手段は、前記目標位置と前記飛行ロボットとが設定距離以上の場合は、前記飛行ルートを設定高度以上を経由するよう設定し、前記設定距離未満である場合は、前記設定高度未満の高度を維持して飛行するルートを設定することを特徴とする請求項１記載の監視システム。
3. 前記異常検知手段は、監視領域内への侵入物体の位置を追跡可能であり、
   前記飛行ルート設定手段は、前記侵入物体の位置と前記飛行ロボットの位置との距離に応じて前記飛行ルートを再設定することを特徴とする請求項１又は２記載の監視システム。
4. 前記飛行ロボットは、撮影手段を備え、前記飛行ロボットが前記設定高度以上を飛行している場合は、前記飛行ロボットからの撮影を禁止することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の監視システム。
5. 監視領域内での異常の検知による異常通報に基づき目標位置を設定する目標位置設定手段と、
   前記目標位置までの距離に応じて経由する飛行高度を選択し、前記目標位置までの飛行ルートを設定する飛行ルート設定手段とを備え、
   前記目標位置へ前記飛行ルートに従い向かうように飛行することを特徴とする飛行ロボット。

Images