JP2017213970A - プロペラ飛行装置、その制御方法および制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】プロペラ飛行装置において、プロペラ音の影響を低減しつつ周辺音声を収集すること。【解決手段】遠隔操作可能なプロペラ飛行装置であって、回転して飛行のための推進力を発生させるプロペラと、プロペラを支持するボディーと、プロペラよりも上方に配置された第１マイクと、プロペラよりも、下方に配置された第２マイクと、第１マイクで取得した音声を用いて、第２マイクで取得した音声に含まれるプロペラ音を抑圧する雑音抑圧手段と、を備え、第１マイクとプロペラとの距離が、第２マイクとプロペラとの距離に等しいプロペラ飛行装置。【選択図】 図１

Description

本発明は、プロペラ飛行装置、その制御方法および制御プログラムに関する。

上記技術分野において、特許文献１には、プロペラ飛行装置にマイクを設ける技術が開示されている。

特開２００３−３１９４９８号公報

しかしながら、上記文献に記載の技術では、プロペラの回転ノイズ（プロペラ音）が大きいため、クリアな音声の取得が難しかった。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
遠隔操作可能なプロペラ飛行装置であって、
回転して飛行のための推進力を発生させるプロペラと、
前記プロペラを支持するボディーと、
前記プロペラよりも上方に配置された第１マイクと、
前記プロペラよりも、下方に配置された第２マイクと、
前記第１マイクで取得した音声を用いて、前記第２マイクで取得した音声に含まれる、前記プロペラのプロペラ音を抑圧する雑音抑圧手段と、
を備え、
前記第１マイクと前記プロペラとの距離が、前記第２マイクと前記プロペラとの距離に等しいプロペラ飛行装置である。

上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
遠隔操作可能なプロペラ飛行装置の制御方法であって、
前記プロペラ飛行装置は、
回転して飛行のための推進力を発生させるプロペラと、
前記プロペラを支持するボディーと、
前記プロペラよりも上方に配置された第１マイクと、
前記プロペラよりも下方であって、前記プロペラからの距離が、前記第１マイクと前記プロペラとの距離に等しくなるように配置された第２マイクと、
を備え、
前記第１マイクで取得した音声を用いて、前記第２マイクで取得した音声に含まれる、前記プロペラのプロペラ音を抑圧するプロペラ飛行装置の制御方法である。

上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、
遠隔操作可能なプロペラ飛行装置の制御プログラムであって、
前記プロペラ飛行装置は、
回転して飛行のための推進力を発生させるプロペラと、
前記プロペラを支持するボディーと、
前記プロペラよりも上方に配置された第１マイクと、
前記プロペラよりも下方であって、前記プロペラからの距離が、前記第１マイクと前記プロペラとの距離に等しくなるように配置された第２マイクと、
を備え、
前記第１マイクで取得した音声信号を用いて、前記第２マイクで取得した音声信号に含まれる、前記プロペラのプロペラ音を抑圧するプロペラ飛行装置の制御プログラムである。

本発明によれば、プロペラ飛行装置において、プロペラ音の影響を低減しつつ周辺音声を収集できる。

本発明の第１実施形態に係るプロペラ飛行装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るプロペラ飛行装置の構成を示す外観正面図である。 本発明の第２実施形態に係るプロペラ飛行装置の構成を示す外観平面図である。 本発明の第２実施形態に係るプロペラ飛行装置の機能構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るプロペラ飛行装置の雑音抑圧部の構成を示す機能構成図である。 本発明の第３実施形態に係るプロペラ飛行装置の構成を示す外観正面図である。 本発明の第４実施形態に係るプロペラ飛行装置の構成を示す外観正面図である。 本発明の第５実施形態に係るプロペラ飛行装置の構成を示す外観正面図である。 本発明の第６実施形態に係るプロペラ飛行装置の構成を示す外観正面図である。 本発明の第７実施形態に係るプロペラ飛行装置の構成を示す外観正面図である。 本発明の第８実施形態に係るプロペラ飛行装置の制御方法を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、以下の説明中における「音声信号」とは、音声その他の音響に従って生ずる直接的の電気的変化であって、音声その他の音響を伝送するためのものをいい、人間の音声に限定されない。また、「プロペラ音」とは、回転するプロペラによる風切り音とプロペラを駆動する際に発生する駆動音との両方を含む音である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としてのプロペラ飛行装置１００について、図１を用いて説明する。図１に示すように、プロペラ飛行装置１００は、遠隔操作可能であって、プロペラ１０１とボディ１０２とマイク１０３、１０４と雑音抑圧部１０５とを含む。

プロペラ１０１は、回転駆動されて飛行のための推進力を発生させる。ボディ１０２は、プロペラ１０１を支持する。マイク１０３は、プロペラ１０１よりも上方に配置されマイク１０４は、プロペラ１０１よりも下方に配置されている。

雑音抑圧部１０５は、マイク１０３で取得した音声を用いて、マイク１０４で取得した音声に含まれる、プロペラ１０１のプロペラ音を抑圧する。

このようなプロペラ飛行装置１００において、マイク１０３とプロペラ１０１との距離が、マイク１０４とプロペラ１０１との距離に等しい。

以上のような構成により、プロペラ音の影響を低減しつつ装置下方の周辺音声を収集できる。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係るプロペラ飛行装置２００ついて、図２Ａ〜図４を用いて説明する。図２Ａ、図２Ｂは、本実施形態に係るプロペラ飛行装置２００の外観を示す図であり、図２Ａは正面図、図２Ｂは平面図である。図３は、プロペラ飛行装置２００の内部構成を示す図である。

図２Ａ、図２Ｂに示すように、プロペラ飛行装置２００は、いわゆるドローンであり、遠隔操作可能であって、４つのプロペラ２０１とボディ２０２とマイク２０３、２０４とを含む。ボディー２０２の上面にプロペラ２０１とピラー２０８とが取り付けられ、ボディー２０２の下面には、ジンバル２０６と撮像センサ２０７とランディングギア２０９が取り付けられている。

４隅に配置されたプロペラ２０１は、回転駆動されて飛行のための推進力を発生させる。ピラー２０８は、４つのプロペラ２０１から等距離になるボディー２０２の中心から上方に延設され、マイク２０３は、ピラー２０８の上端に配置される。

マイク２０４は、撮像センサ２０７の下面に配置されている。マイク２０３とプロペラ２０１との距離が、マイク２０４とプロペラ２０１との距離に等しいため、プロペラ２０１により発生されたプロペラ音は、それぞれのマイク２０３、２０４によって略等しくキャッチされる。

一方、マイク２０４は、装置下方からの音声を多く取得する。このため、マイク２０３で取得した音声を用いて、マイク２０４で取得した音声に含まれるプロペラ２０１のプロペラ音を抑圧すれば、プロペラ飛行装置２００の下方に音源を有する音声を、よりクリアに取得することができる。例えば、街の環境音（雑踏の音、車の音など）、波の音、鳥など動物の鳴き声、あるいはオペレータの声などを高音質で取得することができる。一方、マイク２０３とマイク２０４は線対称に設けられているため、上方からの音声を取得したい場合は、マイク２０３に含まれるプロペラ音をマイク２０４で取得した音声を用いて抑圧すればよい。

図３に示すように、ボディ２０２は、メイン制御部３２１と通信インタフェース３２２とメモリ３２３と雑音抑圧部３２５とを備え、プロポと呼ばれる遠隔操作装置３５０での操作に応じた飛行および撮像を行なう。遠隔操作装置３５０は、通信インタフェース３５１の他に、ディスプレイ３５２とスピーカ３５３とを備え、プロペラ飛行装置２００で取得した画像および音声を再生できる。

メイン制御部３２１は、通信インタフェース３２２を介して遠隔操作装置３５０から取得した操作指示に基づいて、プロペラ２０１、撮像センサ２０７を制御し、好きな場所に好きなスピードで飛行しつつ、好きな被写体を好きな画角で撮影する。

撮影によって得られた画像データおよび音声データは、メモリ３２３に格納されると同時に圧縮された後、通信インタフェース３２２を介して遠隔操作装置３５０に送られる。

雑音抑圧部３２５は、音声データをメモリ３２３に格納する前に、マイク２０３で取得した音声を用いて、マイク２０４で取得した音声に含まれるプロペラ２０１のプロペラ音を抑圧する。

メイン制御部３２１は、音声認識機能を備えても良く、オペレータの声による指示を認識して、認識した指示に基づいて飛行または撮像を制御してもよい。ピラー２０８は伸縮自在であってもよく、メイン制御部３２１は、遠隔操作装置３５０から音声取得コマンドを受信したときのみ、ピラー２０８を上方に伸ばしてもよい。

（雑音抑圧部の構成）
図４は、本実施形態に係る雑音抑圧部３２５の構成を示すブロック図である。なお、雑音抑圧部３２５は、ロジックアレイなどのハードウェア構成であっても、ＣＰＵによりＲＡＭを使用してプログラムを実行するソフトウェア構成であって、それらを組み合わせたファームウェア構成であってもよい。

雑音抑圧部４３０は、マイク２０３から出力される混在信号４１３と、マイク２０４から出力される混在信号４１４とを取得する。混在信号４１４に混在すると推定される推定雑音信号４２１を、混在信号４１４から減算する減算器４０１を有する。また、混在信号４１３に混在すると推定される推定音声信号４２２を、混在信号４１３から減算する減算器４０３を有する。

また、推定雑音信号４２１を減算器４０３の出力信号である強調雑音信号４２３から生成する推定雑音信号生成部である適応フィルタＮＦ４０２を有する。また、推定音声信号４２２を減算器４０１の出力信号である強調音声信号４２４から生成する推定音声信号生成部である適応フィルタＸＦ４０４を有する。適応フィルタＸＦ４０４の具体例は国際公開第２００５／０２４７８７号公報に記載されている。適応フィルタＸＦ４０４は、マイク２０４に入力された所望の音声信号を減算器４０１において混在信号４１４から誤って除去することを防ぐ。

かかる構成により、減算器４０１は、マイク２０３から伝達された混在信号４１３から推定雑音信号４２１を減算して、強調音声信号４３１を出力する。

ここで、推定雑音信号４２１は、強調雑音信号４２３を強調音声信号４２４に基づき変化するパラメータを使って適応フィルタＮＦ４０２によって処理することで生成される。強調雑音信号４２３は、信号線によりマイク２０３から伝達された混在信号４１３から、減算器４０３で推定音声信号４２２を減算した信号である。この推定音声信号４２２は、強調音声信号４２４を、強調雑音信号４２３に基づき変化するパラメータを使って適応フィルタＸＦ４０４によって処理することで生成される。

図４の雑音抑圧部３２５は本実施形態に好適な回路例の１つであり、混在信号から推定雑音信号を減算して強調音声信号を出力する既存の回路が使用可能である。図４の適応フィルタＸＦ４０４は、拡散した音声をフィルタするために一定レベルを出力する回路への代替も可能である。また、減算器４０１および／または４０３は、推定雑音信号や推定音声信号を混在信号にそれぞれ積算する係数で表わすことで積算器に代替することも可能である。また混在信号Ｘ１、Ｘ２に対して遅延和アレイ処理や遅延差アレイ処理を行い、処理後の信号を雑音抑圧部３２５への入力として代替することも可能である。その他、混在信号Ｘ１、Ｘ２に対して適応ビームフォーマ（一般化サイドローブキャンセラや最小分散ビームフォーマなど、非特許文献１：Handbook of Speech Processing 47章Adaptive Beamforming and Postfiltering、Springer 2008年、に記載の方法）などの技術を用いて雑音を抑圧することも可能である。アレイ処理、ビームフォーマ処理を行う場合には、音声がマイクに到来する方向は下方に限定されず、抑圧したい雑音の到来方向と異なればよい。

以上の構成によれば、プロペラ飛行装置において、プロペラによるプロペラ音の影響を低減しつつ装置下方の周辺音声を収集できる。

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係るプロペラ飛行装置５００について、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態に係るプロペラ飛行装置５００の外観正面図である。本実施形態に係るプロペラ飛行装置５００は、上記第２実施形態と比べると、下側のマイク５０４が撮像センサ２０７の上側に設けられている点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

本実施形態によれば、上側のマイク５０３を支えるピラー２０８を短くすることができ、飛行への影響を抑えることができる。

［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態に係るプロペラ飛行装置６００について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係るプロペラ飛行装置６００の外観正面図である。本実施形態に係るプロペラ飛行装置６００は、上記第２実施形態と比べると、下側のマイク６０４がボディ２０２における、撮像センサ２０７が取り付けられる下面部分に設けられている点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

本実施形態によれば、上側のマイク６０３を支えるピラー２０８をより短くすることができ、飛行への影響を抑えることができる。

［第５実施形態］
次に本発明の第５実施形態に係るプロペラ飛行装置７００について、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態に係るプロペラ飛行装置７００の外観正面図である。本実施形態に係るプロペラ飛行装置７００は、上記第２実施形態と比べると、下側のマイク７０４がボディ２０２の垂直方向中央位置に下方に向けて設けられている点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

本実施形態によれば、上側のマイク７０３を支えるピラー２０８をさらに短くすることができ、飛行への影響を抑えることができる。

［第６実施形態］
次に本発明の第６実施形態に係るプロペラ飛行装置８００について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態に係るプロペラ飛行装置８００の外観正面図である。本実施形態に係るプロペラ飛行装置８００は、上記第２実施形態と比べると、下側のマイク８０４がランディングギア２０９を連結するブリッジの中央部分に設けられている点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

本実施形態によれば、下側のマイク８０４が、プロペラ２０１から離れているため、よりクリアに所望音声を取得することができる。

［第７実施形態］
次に本発明の第７実施形態に係るプロペラ飛行装置９００について、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態に係るプロペラ飛行装置９００の外観正面図である。本実施形態に係るプロペラ飛行装置９００は、上記第２実施形態と比べると、上側のマイク９０３が、複数のプロペラ２０１のそれぞれの軸の上端に設けられている点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

本実施形態によれば、ピラー２０８をなくすことができ、飛行への影響を排除することができる。また、撮像センサ２０７の向きに応じて、駆動するマイク９０４を切り替えることにより、被写体方向から高音質な音声を的確に取得することができる。

［第８実施形態］
次に本発明の第８実施形態に係るプロペラ飛行装置１０００について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態に係るプロペラ飛行装置１０００の外観正面図である。本実施形態に係るプロペラ飛行装置１０００は、上記第２実施形態と比べると、オペレータ１０１０からの音声指示を入力する際に、オペレータ１０１０の前方、斜め上仰角αで所定距離離れた位置に自動的に移動する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。本実施形態では、メイン制御部３２１が、音声入力時に、装置及びオペレータの位置を検出して、オペレータから見て斜め上の所定位置に飛行装置を移動させる。

本実施形態によれば、オペレータによる音声指示を的確に入力して高精度に認識することが可能となる。

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記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。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。

Claims (12)

1. 遠隔操作可能なプロペラ飛行装置であって、
   回転して飛行のための推進力を発生させるプロペラと、
   前記プロペラを支持するボディーと、
   前記プロペラよりも上方に配置された第１マイクと、
   前記プロペラよりも、下方に配置された第２マイクと、
   前記第１マイクで取得した音声を用いて、前記第２マイクで取得した音声に含まれる、前記プロペラのプロペラ音を抑圧する雑音抑圧手段と、
   を備え、
   前記第１マイクと前記プロペラとの距離が、前記第２マイクと前記プロペラとの距離に等しいプロペラ飛行装置。
2. 前記プロペラを複数備え、
   前記第１マイクは、複数のプロペラから等しい距離となる位置に配置される請求項１に記載のプロペラ飛行装置。
3. 前記第１マイクが、前記ボディーの中央から上方に伸びたピラー先端に設けられた請求項２に記載のプロペラ飛行装置。
4. 前記ボディの垂直方向中央位置に下方に向けて前記第２マイクを配置した請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロペラ飛行装置。
5. さらに、前記プロペラよりも下方に撮像センサを備え、
   前記第２マイクが前記撮像センサに取り付けられた請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロペラ飛行装置。
6. 前記ボディにおける、前記撮像センサが取り付けられる下面部分に前記第２マイクを配置した請求項５に記載のプロペラ飛行装置。
7. 着陸時に接地するランディングギアをさらに備え、
   前記ランディングギアを連結するブリッジに前記第２マイクを配置した請求項５に記載のプロペラ飛行装置。
8. 前記ボディにおいて、前記プロペラが取り付けられた位置の下面に前記第２マイクを複数配置した請求項１に記載のプロペラ飛行装置。
   
9. 前記プロペラの軸の上面に、前記第１マイクを配置した請求項１または８に記載のプロペラ飛行装置。
10. 前記プロペラの回転駆動を制御する制御手段をさらに備え、
    前記制御手段は、オペレータの音声を入力する音声入力時には、プロペラ飛行装置が、オペレータの前方斜め上方向に位置するように前記プロペラを制御する請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプロペラ飛行装置。
11. 遠隔操作可能なプロペラ飛行装置の制御方法であって、
    前記プロペラ飛行装置は、
    回転して飛行のための推進力を発生させるプロペラと、
    前記プロペラを支持するボディーと、
    前記プロペラよりも上方に配置された第１マイクと、
    前記プロペラよりも下方であって、前記プロペラからの距離が、前記第１マイクと前記プロペラとの距離に等しくなるように配置された第２マイクと、
    を備え、
    前記第１マイクで取得した音声を用いて、前記第２マイクで取得した音声に含まれる、前記プロペラのプロペラ音を抑圧するプロペラ飛行装置の制御方法。
12. 遠隔操作可能なプロペラ飛行装置の制御プログラムであって、
    前記プロペラ飛行装置は、
    回転して飛行のための推進力を発生させるプロペラと、
    前記プロペラを支持するボディーと、
    前記プロペラよりも上方に配置された第１マイクと、
    前記プロペラよりも下方であって、前記プロペラからの距離が、前記第１マイクと前記プロペラとの距離に等しくなるように配置された第２マイクと、
    を備え、
    前記第１マイクで取得した音声信号を用いて、前記第２マイクで取得した音声信号に含まれる、前記プロペラのプロペラ音を抑圧するプロペラ飛行装置の制御プログラム。

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