JP2018010426A - Control device of small flying body, control method of small flying body, and computer program - Google Patents

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聡 小柴
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately control altitude of a small flying body flying indoors.SOLUTION: A control device of a small flying body comprises: an altitude estimation unit for estimating information on altitude of the small flying body on the basis of a measurement result obtained from an upper sensor which measures distance to an object located above the small flying body and a measurement result obtained from a lower sensor which measures distance to an object located below the small flying body; and a flying control unit for controlling altitude by performing control on flight of the small flying body according to the estimation result obtained by the altitude estimation unit.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、屋内を飛行可能な小型飛行体の制御技術に関する。   The present invention relates to a technology for controlling a small aircraft capable of flying indoors.

近年、ドローン等の小型の飛行体(以下「小型飛行体」という。)が普及しつつある。小型飛行体には操縦者が乗り込むことができないことが多いため、ある程度自律して飛行するための種々の制御技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。このような制御技術の一つの具体例として高度制御処理がある。小型飛行体は、地表面に墜落しないように所定の高度を保つように高度制御処理を実行する。このような高度制御処理の具体例として、GPS(Global Positioning System)を利用した技術や、気圧センサを利用した技術や、超音波センサを利用した技術が提案されている。   In recent years, small aircraft such as drones (hereinafter referred to as “small aircraft”) are becoming popular. Since it is often impossible for a pilot to get into a small flying object, various control techniques for flying autonomously to some extent have been proposed (see, for example, Patent Document 1). One specific example of such a control technique is advanced control processing. The small aircraft executes altitude control processing so as to maintain a predetermined altitude so as not to crash on the ground surface. As specific examples of such advanced control processing, a technique using GPS (Global Positioning System), a technique using an atmospheric pressure sensor, and a technique using an ultrasonic sensor have been proposed.

特開2007−317165号公報JP 2007-317165 A

しかしながら、小型飛行体が屋内を飛行する場合には従来の高度制御処理のみでは飛行が困難となる場合があった。その理由は以下のとおりである。屋内ではGPS信号の感度が悪い場合があり、GPSを利用した技術では精度が低下する場合があった。また、屋外で飛行する場合に比べて屋内を飛行する場合には、天井が存在するため、低い高度で飛行する必要がある。そのため、気圧センサでは測定結果の誤差が大きく精度が低下する場合があった。また、屋内には椅子や机や棚などの障害物が設置されている可能性が高い。このような障害物の上空を飛行する際には、超音波センサを利用した技術では、障害物で反射した超音波を検知してしまうために誤った高度が取得されてしまう場合があった。   However, when a small flying object flies indoors, it may be difficult to fly only with conventional altitude control processing. The reason is as follows. There are cases where the sensitivity of the GPS signal is poor indoors, and in the technology using GPS, the accuracy may decrease. In addition, when flying indoors as compared to flying outdoors, there is a ceiling, so it is necessary to fly at a low altitude. For this reason, in the atmospheric pressure sensor, there is a case where the measurement result has a large error and the accuracy is lowered. There is a high possibility that obstacles such as chairs, desks and shelves are installed indoors. When flying over such an obstacle, a technique using an ultrasonic sensor sometimes detects an ultrasonic wave reflected by the obstacle, so that an incorrect altitude may be acquired.

上記事情に鑑み、本発明は、屋内を飛行する小型飛行体において、より精度良く高度を制御する技術の提供を目的としている。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a technique for controlling altitude with higher accuracy in a small aircraft flying indoors.

本発明の一態様は、小型飛行体の制御装置であって、前記小型飛行体の上方に位置する物体との間の距離を測定する上方センサによる測定結果と、前記小型飛行体の下方に位置する物体との間の距離を測定する下方センサによる測定結果と、に基づいて前記小型飛行体の高度に関する情報を推定する高度推定部と、前記高度推定部による推定結果に応じて、前記小型飛行体の飛行に関する制御を行うことによって高度を制御する飛行制御部と、を備える、小型飛行体の制御装置である。   One aspect of the present invention is a control apparatus for a small air vehicle, the measurement result by an upper sensor that measures a distance between an object located above the small air vehicle, and a position below the small air vehicle. An altitude estimation unit that estimates information about the altitude of the small flying object based on a measurement result of a lower sensor that measures a distance between the small flying object and the small flight according to the estimation result by the altitude estimation unit And a flight control unit that controls altitude by performing control related to flight of the body.

本発明の一態様は、上記の小型飛行体の制御装置であって、前記高度推定部は、前記下方センサによる測定結果が変化した場合であっても、前記上方センサによる測定結果が所定の値の範囲内である場合には、前記小型飛行体の高度は変化していないと推定する。   One aspect of the present invention is the above-described control apparatus for a small aircraft, wherein the altitude estimation unit has a predetermined value measured by the upper sensor even when the measurement result by the lower sensor changes. If it is within the range, it is estimated that the altitude of the small aircraft has not changed.

本発明の一態様は、上記の小型飛行体の制御装置であって、前記高度推定部は、高度が所定の値になった際に前記上方センサによって測定された値と、その後の前記上方センサによる測定結果とが等しい場合に、前記小型飛行体の高度は変化していないと推定する。   One aspect of the present invention is the above-described control apparatus for a small aircraft, wherein the altitude estimation unit includes a value measured by the upper sensor when the altitude reaches a predetermined value, and the subsequent upper sensor When the measurement results obtained by the above are equal, it is estimated that the altitude of the small aircraft has not changed.

本発明の一態様は、上記の小型飛行体の制御装置であって、前記高度推定部は、前記上方センサによる測定結果が得られない場合には前記上方センサによる測定結果を用いずに前記高度に関する情報を推定し、前記上方センサによる測定結果が得られる場合には前記上方センサによる測定結果を用いて前記高度に関する情報を推定する。   One aspect of the present invention is the control device for a small aircraft, wherein the altitude estimation unit does not use the measurement result by the upper sensor when the measurement result by the upper sensor is not obtained. When the measurement result by the upper sensor is obtained, the information on the altitude is estimated using the measurement result by the upper sensor.

本発明の一態様は、小型飛行体の制御方法であって、前記小型飛行体の上方に位置する物体との間の距離を測定する上方センサによる測定結果と、前記小型飛行体の下方に位置する物体との間の距離を測定する下方センサによる測定結果と、に基づいて前記小型飛行体の高度に関する情報を推定する高度推定ステップと、前記高度推定ステップにおける推定結果に応じて、前記小型飛行体の飛行に関する制御を行うことによって高度を制御する飛行制御ステップと、を有する、小型飛行体の制御方法である。   One aspect of the present invention is a method for controlling a small air vehicle, the measurement result by an upper sensor that measures the distance between an object located above the small air vehicle and the position below the small air vehicle. An altitude estimation step for estimating information relating to the altitude of the small aircraft based on a measurement result by a lower sensor that measures a distance between the small flying object, and the small flight according to the estimation result in the altitude estimation step And a flight control step for controlling the altitude by performing control related to the flight of the body.

本発明の一態様は、小型飛行体の制御装置であって、前記小型飛行体の上方に位置する物体との間の距離を測定する上方センサによる測定結果と、前記小型飛行体の下方に位置する物体との間の距離を測定する下方センサによる測定結果と、に基づいて前記小型飛行体の高度に関する情報を推定する高度推定部と、前記高度推定部による推定結果に応じて、前記小型飛行体の飛行に関する制御を行うことによって高度を制御する飛行制御部と、を備える、小型飛行体の制御装置、としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムである。   One aspect of the present invention is a control apparatus for a small air vehicle, the measurement result by an upper sensor that measures a distance between an object located above the small air vehicle, and a position below the small air vehicle. An altitude estimation unit that estimates information about the altitude of the small flying object based on a measurement result of a lower sensor that measures a distance between the small flying object and the small flight according to the estimation result by the altitude estimation unit A computer program for causing a computer to function as a control device for a small aircraft, comprising: a flight control unit that controls altitude by performing control related to flight of the body.

本発明により、屋内を飛行する小型飛行体において、より精度良く高度を制御することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to control the altitude with higher accuracy in a small aircraft flying indoors.

小型飛行体の飛行環境の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the flight environment of a small air vehicle. 小型飛行体10の機能構成の具体例を示す概略ブロック図である。2 is a schematic block diagram illustrating a specific example of a functional configuration of the small flying object 10. FIG. 小型飛行体10の前処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of preprocessing of the small flying object 10. 小型飛行体10の飛行処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of flight processing of the small flying object 10. 図4のステップS206に示される飛行制御処理のフローチャートの具体例を示す。The specific example of the flowchart of the flight control process shown by step S206 of FIG. 4 is shown. 小型飛行体10の飛行制御処理の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the flight control process of the small air vehicle. 小型飛行体10の飛行制御処理の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the flight control process of the small air vehicle.

図1は、小型飛行体の飛行環境の具体例を示す図である。小型飛行体10は、屋内を飛行することが可能である。屋内には、例えば天井面20、床面30、椅子40及び机50が存在する。なお、小型飛行体10は、有人の飛行体であってもよいし、無人の飛行体であってもよい。   FIG. 1 is a diagram showing a specific example of the flight environment of a small aircraft. The small flying object 10 can fly indoors. Indoor, for example, there are a ceiling surface 20, a floor surface 30, a chair 40, and a desk 50. The small aircraft 10 may be a manned aircraft or an unmanned aircraft.

天井面20は、略平面で構成される。ただし、天井面20の一部は、例えば設備が設置されることによって平面ではなく凹凸部分として構成されてもよい。天井に設置される設備の具体例として、照明、空調、換気口、各種センサ、スプリンクラー等の機器がある。また、天井面20の一部は、デザインに応じて凹凸や網目によって構成されてもよい。   The ceiling surface 20 is configured by a substantially flat surface. However, a part of the ceiling surface 20 may be configured as an uneven portion instead of a flat surface by installing equipment, for example. Specific examples of equipment installed on the ceiling include equipment such as lighting, air conditioning, ventilation openings, various sensors, and sprinklers. Moreover, a part of the ceiling surface 20 may be configured by unevenness or mesh according to the design.

床面30は、略平面で構成される。ただし、床面30の一部は、例えば設備が設置されることによって平面ではなく凹凸部分として構成されてもよい。床に設置される設備の具体例として、照明、空調の吹き出し口、各種センサ等の機器がある。また、床面30の一部は、デザインに応じて凹凸や網目によって構成されてもよい。   The floor surface 30 is configured by a substantially flat surface. However, a part of the floor surface 30 may be configured as an uneven portion instead of a flat surface by installing equipment, for example. Specific examples of equipment installed on the floor include equipment such as lighting, air-conditioning outlets, and various sensors. Moreover, a part of the floor surface 30 may be configured by unevenness or mesh according to the design.

椅子40は、床面30上に設置される。椅子40は複数設置されてもよい。
机50は、床面30上に設置される。机50は複数設置されてもよい。なお、椅子40及び机50は障害物の具体例である。椅子40及び机50とは異なる障害物が床面30に設置されてもよい。
The chair 40 is installed on the floor surface 30. A plurality of chairs 40 may be installed.
The desk 50 is installed on the floor surface 30. A plurality of desks 50 may be installed. The chair 40 and the desk 50 are specific examples of obstacles. An obstacle different from the chair 40 and the desk 50 may be installed on the floor surface 30.

図2は、小型飛行体10の機能構成の具体例を示す概略ブロック図である。小型飛行体10は、上方センサ11、下方センサ12、本体13及び複数のプロペラ14を備える。上方センサ11は、上方センサ11と、上方に位置する物体(例えば天井面20)との間の距離を測定する。上方センサ11は、例えば超音波センサや赤外線センサを用いて構成される。下方センサ12は、下方センサ12と、下方に位置する物体(例えば床面30や障害物)との間の距離を測定する。下方センサ12は、例えば超音波センサや赤外線センサを用いて構成される。本体13は、小型飛行体10の本体である。本体13は、上方センサ11及び下方センサ12の測定結果に応じて複数のプロペラ14を駆動する。本体13によるプロペラ14の駆動によって、小型飛行体10は飛行する。   FIG. 2 is a schematic block diagram showing a specific example of the functional configuration of the small aircraft 10. The small aircraft 10 includes an upper sensor 11, a lower sensor 12, a main body 13, and a plurality of propellers 14. The upper sensor 11 measures the distance between the upper sensor 11 and an object located above (for example, the ceiling surface 20). The upper sensor 11 is configured using, for example, an ultrasonic sensor or an infrared sensor. The lower sensor 12 measures a distance between the lower sensor 12 and an object (for example, the floor surface 30 or an obstacle) located below. The lower sensor 12 is configured using, for example, an ultrasonic sensor or an infrared sensor. The main body 13 is a main body of the small aircraft 10. The main body 13 drives a plurality of propellers 14 according to the measurement results of the upper sensor 11 and the lower sensor 12. The small aircraft 10 flies by driving the propeller 14 by the main body 13.

次に本体13について詳細に説明する。本体13は、制御部131、通信部132、記憶部133及び駆動部134を備える。
制御部131は、バスで接続されたプロセッサやメモリや補助記憶装置を備える。制御部131は、飛行制御プログラムを実行することによって、高度推定部135及び飛行制御部136として機能する。なお、高度推定部135及び飛行制御部136の機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されても良い。飛行制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM、半導体記憶装置(例えばSSD:Solid State Drive)等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。飛行制御プログラムは、電気通信回線を介して送信されても良い。
Next, the main body 13 will be described in detail. The main body 13 includes a control unit 131, a communication unit 132, a storage unit 133, and a drive unit 134.
The control unit 131 includes a processor, a memory, and an auxiliary storage device connected by a bus. The control unit 131 functions as the altitude estimation unit 135 and the flight control unit 136 by executing the flight control program. All or part of the functions of the altitude estimation unit 135 and the flight control unit 136 are realized using hardware such as an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD), and a field programmable gate array (FPGA). May be. The flight control program may be recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium is a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, a semiconductor storage device (for example, SSD: Solid State Drive), a hard disk built in a computer system, or a semiconductor storage. A storage device such as a device. The flight control program may be transmitted via a telecommunication line.

高度推定部135は、上方センサ11及び下方センサ12の測定結果に基づいて小型飛行体10の高度に関する情報を推定する。
飛行制御部136は、高度推定部135における推定結果に基づいて、小型飛行体10の飛行に関する制御を実行する。この飛行の制御によって、小型飛行体10の高度が制御される。飛行制御部136は、例えば予め維持すべき高度の値(後述する高度設定値)が設定されている場合、高度設定値が示す高度を維持して飛行する。
The altitude estimation unit 135 estimates information related to the altitude of the small aircraft 10 based on the measurement results of the upper sensor 11 and the lower sensor 12.
The flight control unit 136 executes control related to the flight of the small aircraft 10 based on the estimation result in the altitude estimation unit 135. By controlling this flight, the altitude of the small aircraft 10 is controlled. The flight control unit 136 flies while maintaining the altitude indicated by the altitude setting value, for example, when an altitude value (altitude setting value described later) to be maintained is set in advance.

通信部132は、有線通信又は無線通信を行うことによって、ユーザによる指示を示すデータを受信する。通信部132は、例えばユーザによって設定された高度設定値を受信する。   The communication unit 132 receives data indicating an instruction from the user by performing wired communication or wireless communication. The communication unit 132 receives, for example, an altitude setting value set by the user.

記憶部133は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。記憶部133は、制御部131の制御に応じてデータを記憶する。例えば、記憶部133はユーザによって設定された高度設定値を記憶する。   The storage unit 133 is configured using a storage device such as a magnetic hard disk device or a semiconductor storage device. The storage unit 133 stores data according to the control of the control unit 131. For example, the storage unit 133 stores the altitude setting value set by the user.

駆動部134は、不図示の電源によって供給される電力を用いて駆動し、駆動力をプロペラ14に供給する。駆動部134は、制御部131による制御に応じて駆動する。なお、図2に示されるように1つのプロペラ14に対して1つの駆動部134が設けられてもよいし、複数のプロペラ14に対して1つの駆動部134が設けられてもよい。また、1つのプロペラ14に対して複数の駆動部134が設けられてもよい。   The drive unit 134 is driven using electric power supplied from a power source (not shown) and supplies driving force to the propeller 14. The drive unit 134 is driven according to control by the control unit 131. As shown in FIG. 2, one drive unit 134 may be provided for one propeller 14, or one drive unit 134 may be provided for a plurality of propellers 14. A plurality of driving units 134 may be provided for one propeller 14.

図3は、小型飛行体10の前処理の流れを示すフローチャートである。前処理は、小型飛行体10が飛行する前に予め実行される処理である。前処理において、ユーザは小型飛行体10に対して高度設定値の設定を指示する。高度設定値は、小型飛行体10が飛行中に維持する高度を表す値である。   FIG. 3 is a flowchart showing the flow of preprocessing of the small aircraft 10. The preprocessing is processing that is executed in advance before the small flying object 10 flies. In the preprocessing, the user instructs the small aircraft 10 to set the altitude setting value. The altitude setting value is a value representing the altitude that the small aircraft 10 maintains during the flight.

このような指示は、例えばスマートフォンやパーソナルコンピュータ等の情報処理装置を用いて行われてもよい。この場合、情報処理装置と小型飛行体10とは、USB(Universal Serial Bus)等のケーブルを用いた有線通信によって指示の通信が実現されてもよいし、WiFi(登録商標)やBluetooth(登録商標)等の無線通信によって指示の通信が実現されてもよい。   Such an instruction may be performed using an information processing apparatus such as a smartphone or a personal computer. In this case, the information processing apparatus and the small aircraft 10 may be instructed by wired communication using a USB (Universal Serial Bus) cable, WiFi (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark). ) Or the like may be realized by wireless communication.

飛行制御部136は、ユーザによって設定された高度設定値を取得する(ステップS101)。飛行制御部136は、例えば通信部132によって他の情報処理装置から受信された値を、高度設定値として取得する。飛行制御部136は、取得された高度設定値を記憶部133に記録する(ステップS102)。   The flight control unit 136 acquires the altitude setting value set by the user (step S101). The flight control unit 136 acquires, for example, a value received from another information processing apparatus by the communication unit 132 as an altitude setting value. The flight control unit 136 records the acquired altitude setting value in the storage unit 133 (step S102).

図4は、小型飛行体10の飛行処理の流れを示すフローチャートである。飛行処理は、小型飛行体10が飛行する際に実行される処理である。まず、飛行制御部136は、高度が下方センサ12によって測定される高度の値が高度設定値に到達するまで上昇するように駆動部134を制御する(ステップS201)。下方センサ12によって測定される高度の値が高度設定値に到達すると、飛行制御部136は、その時点で上方センサ11によって測定される天井距離の値を取得する(ステップS202)。飛行制御部136は、ステップS202において取得された天井距離の値を初期天井距離の値として記憶部133に記録する(ステップS203)。そして、飛行制御部136は、高度推定部135による高度推定結果に基づいて高度維持処理を開始する(ステップS204)。   FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the flight process of the small aircraft 10. The flight process is a process executed when the small flying object 10 flies. First, the flight control unit 136 controls the drive unit 134 so that the altitude value measured by the lower sensor 12 increases until the altitude value reaches the altitude setting value (step S201). When the altitude value measured by the lower sensor 12 reaches the altitude setting value, the flight control unit 136 acquires the ceiling distance value measured by the upper sensor 11 at that time (step S202). The flight control unit 136 records the ceiling distance value acquired in step S202 in the storage unit 133 as the initial ceiling distance value (step S203). Then, the flight control unit 136 starts altitude maintenance processing based on the altitude estimation result by the altitude estimation unit 135 (step S204).

高度維持処理が開始されると、所定のタイミングが到来する度に(ステップS205−YES)、飛行制御部136は飛行制御処理を実行する(ステップS206)。一方、着陸操作がユーザによって実行された場合(ステップS205−NO、ステップS207−YES)、飛行制御部136は高度維持処理を終了し、着陸処理を実行する(ステップS208)。なお、所定のタイミングではなく着陸操作も行われていない場合(ステップS205−NO、ステップS207−NO)、飛行制御部136は高度に関する処理は実行せずにステップS205の処理に戻る。   When the altitude maintenance process is started, every time a predetermined timing arrives (step S205—YES), the flight control unit 136 executes the flight control process (step S206). On the other hand, when the landing operation is executed by the user (step S205—NO, step S207—YES), the flight control unit 136 ends the altitude maintenance process and executes the landing process (step S208). When the landing operation is not performed at a predetermined timing (step S205-NO, step S207-NO), the flight control unit 136 returns to the process of step S205 without executing the process related to the altitude.

図5は、図4のステップS206に示される飛行制御処理のフローチャートの具体例を示す。まず、高度推定部135は、下方センサ12によって測定される高度の値を取得する(ステップS301)。高度推定部135は、取得された高度の値が高度設定値と等しいか否か判定する(ステップS302)。高度推定部135は、高度の値と高度設定値との差の絶対値が所定の閾値以下である場合には、高度の値と高度設定値とが等しいと判定する。高度の値と高度設定値とが等しいと判定された場合(ステップS302−YES)、高度推定部135は、高度が維持されていると推定する。高度推定部135は、推定結果を飛行制御部136に出力する。この場合、飛行制御部136は、高度について現状を維持するように制御する(ステップS303)。   FIG. 5 shows a specific example of a flowchart of the flight control process shown in step S206 of FIG. First, the altitude estimation unit 135 acquires the altitude value measured by the lower sensor 12 (step S301). The altitude estimation unit 135 determines whether or not the acquired altitude value is equal to the altitude setting value (step S302). The altitude estimation unit 135 determines that the altitude value and the altitude setting value are equal when the absolute value of the difference between the altitude value and the altitude setting value is equal to or less than a predetermined threshold. When it is determined that the altitude value is equal to the altitude setting value (step S302—YES), the altitude estimation unit 135 estimates that the altitude is maintained. The altitude estimation unit 135 outputs the estimation result to the flight control unit 136. In this case, the flight control unit 136 performs control so as to maintain the current state of altitude (step S303).

ステップS302の処理において、高度が高度設定値と等しくない場合(すなわち、高度の値と高度設定値との差の絶対値が所定の閾値以上である場合:ステップS302−NO)、飛行制御部136は、高度が高度設定値よりも高い値であるか否かで異なる処理を行う。高度が高度設定値よりも高い場合(ステップS304−NO)、高度推定部135は、高度が高度設定値よりも高くなっていると推定する。この場合、飛行制御部136は、高度調整処理を行う(ステップS305)。高度調整処理では、飛行制御部136は、高度を高度設定値に等しい値となるように駆動部134の動作を制御する。この場合、高度が高度設定値よりも高い値であると推定されているため、飛行制御部136は高度を高度設定値まで下げるように駆動部134を制御する。   When the altitude is not equal to the altitude setting value in the process of step S302 (that is, when the absolute value of the difference between the altitude value and the altitude setting value is greater than or equal to a predetermined threshold: step S302—NO), the flight control unit 136 Performs different processing depending on whether or not the altitude is higher than the altitude setting value. When the altitude is higher than the altitude set value (step S304—NO), the altitude estimation unit 135 estimates that the altitude is higher than the altitude set value. In this case, the flight control unit 136 performs altitude adjustment processing (step S305). In the altitude adjustment process, the flight control unit 136 controls the operation of the drive unit 134 so that the altitude becomes a value equal to the altitude setting value. In this case, since the altitude is estimated to be higher than the altitude setting value, the flight control unit 136 controls the driving unit 134 so as to lower the altitude to the altitude setting value.

ステップS304の処理において、高度が高度設定値よりも低い場合(ステップS304−YES)、高度推定部135は、上方センサ11によって測定される天井距離の値を取得する。高度推定部135は、取得された天井距離の値が初期天井距離と等しいか否か判定する(ステップS306)。高度推定部135は、天井距離の値と初期天井距離との差の絶対値が所定の閾値以下である場合には、天井距離の値と初期天井距離とが等しいと判定する。天井距離の値と初期天井距離とが等しいと判定された場合(ステップS306−YES)、高度推定部135は、高度が維持されていると推定する。高度推定部135は、推定結果を飛行制御部136に出力する。この場合、飛行制御部136は、高度について現状を維持するように制御する(ステップS303)。   In the process of step S304, when the altitude is lower than the altitude setting value (step S304-YES), the altitude estimation unit 135 acquires the value of the ceiling distance measured by the upper sensor 11. The altitude estimation unit 135 determines whether or not the acquired ceiling distance value is equal to the initial ceiling distance (step S306). The altitude estimation unit 135 determines that the ceiling distance value is equal to the initial ceiling distance when the absolute value of the difference between the ceiling distance value and the initial ceiling distance is equal to or less than a predetermined threshold. When it is determined that the ceiling distance value is equal to the initial ceiling distance (step S306—YES), the altitude estimation unit 135 estimates that the altitude is maintained. The altitude estimation unit 135 outputs the estimation result to the flight control unit 136. In this case, the flight control unit 136 performs control so as to maintain the current state of altitude (step S303).

ステップS306の処理において、天井距離が初期天井距離と等しくない場合(すなわち、天井距離の値と初期天井距離との差の絶対値が所定の閾値以上である場合:ステップS306−NO)、飛行制御部136は、天井距離が初期天井距離よりも長い値であるか否かで異なる処理を行う。天井距離が初期天井距離よりも長い場合(ステップS307−YES)、高度推定部135は、高度が高度設定値よりも低くなっていると推定する。この場合、飛行制御部136は、高度調整処理を行う(ステップS305)。この場合、高度が高度設定値よりも低い値であると推定されているため、飛行制御部136は高度を高度設定値まで上げるように駆動部134を制御する。   In the process of step S306, when the ceiling distance is not equal to the initial ceiling distance (that is, when the absolute value of the difference between the ceiling distance value and the initial ceiling distance is greater than or equal to a predetermined threshold: step S306-NO), flight control The unit 136 performs different processing depending on whether or not the ceiling distance is longer than the initial ceiling distance. When the ceiling distance is longer than the initial ceiling distance (step S307—YES), the altitude estimation unit 135 estimates that the altitude is lower than the altitude setting value. In this case, the flight control unit 136 performs altitude adjustment processing (step S305). In this case, since it is estimated that the altitude is lower than the altitude set value, the flight control unit 136 controls the drive unit 134 to increase the altitude to the altitude set value.

ステップS307の処理において、天井距離が初期天井距離よりも短い場合(ステップS307−NO)、高度推定部135は、エラーを示す値を飛行制御部136に出力する。この場合、飛行制御部136は、ユーザに対してエラーを出力する(ステップS308)。エラーの出力は、どのような態様で行われてもよい。例えば、飛行制御部136は、通信部132を介してユーザが操作する情報処理装置に対してエラーを示す信号を送信することによってエラー出力を行ってもよい。ステップS303、S305又はS308の処理の後、飛行制御処理が終了する。   In the process of step S307, when the ceiling distance is shorter than the initial ceiling distance (step S307-NO), the altitude estimation unit 135 outputs a value indicating an error to the flight control unit 136. In this case, the flight control unit 136 outputs an error to the user (step S308). The error output may be performed in any manner. For example, the flight control unit 136 may perform error output by transmitting a signal indicating an error to the information processing apparatus operated by the user via the communication unit 132. After the process of step S303, S305, or S308, the flight control process ends.

図6及び図7は、小型飛行体10の飛行制御処理の効果を示す図である。図6及び図7の具体例では、小型飛行体10は位置Aにおいて上昇し飛行を開始する。高度設定値は200cmであり、初期天井距離は70cmである。小型飛行体10が位置Aから位置Bに移動すると、小型飛行体10の下方に障害物(机50)が現れる。障害物の存在によって、小型飛行体10の下方センサ12によって測定される高度は、床面30から小型飛行体10までの距離ではなく、机50の天板から小型飛行体10までの距離となる。床面30から机50の天板までの距離は120cmである。そのため、小型飛行体10の下方センサ12によって測定される高度は、80cmとなる。   6 and 7 are diagrams showing the effect of the flight control process of the small aircraft 10. In the specific examples of FIGS. 6 and 7, the small air vehicle 10 rises at the position A and starts flying. The altitude setting value is 200 cm, and the initial ceiling distance is 70 cm. When the small flying object 10 moves from the position A to the position B, an obstacle (desk 50) appears below the small flying object 10. Due to the presence of an obstacle, the altitude measured by the lower sensor 12 of the small aircraft 10 is not the distance from the floor 30 to the small aircraft 10 but the distance from the top plate of the desk 50 to the small aircraft 10. . The distance from the floor surface 30 to the top plate of the desk 50 is 120 cm. Therefore, the altitude measured by the lower sensor 12 of the small aircraft 10 is 80 cm.

この場合、従来の小型飛行体であれば、高度が80cmまで下がってしまったと誤認識し、机50の天板から200cmの高度まで上昇してしまうことがあった。このような上昇が行われた場合、図6に示される環境では天井面20に小型飛行体10は衝突してしまうおそれがある。   In this case, in the case of a conventional small aircraft, the altitude may be erroneously recognized as being lowered to 80 cm, and the altitude may be increased from the top plate of the desk 50 to an altitude of 200 cm. When such ascending is performed, the small flying object 10 may collide with the ceiling surface 20 in the environment shown in FIG.

一方、本実施形態の小型飛行体10では、上方センサ11によって測定された天井距離に基づいた制御が行われ、結果として上昇せずに高度が維持される。具体的には、以下のとおりである。上方センサ11によって測定された天井距離と初期天井距離とが等しいか否かに基づいて高度推定部135が高度を推定する。図6の位置Bにおいては、測定される天井距離は70cmであり、初期天井距離と等しい値である。この場合、高度推定部135は、高度が200cmのままで維持されていると推定する。その結果、飛行制御部136は高度を維持する処理を行う。このように、屋内を飛行する小型飛行体において、より精度良く高度を制御することが可能となる。そのため、従来の小型飛行体10とは異なり、天井面20への衝突などの問題を回避することが可能となる。   On the other hand, in the small aircraft 10 of the present embodiment, control based on the ceiling distance measured by the upper sensor 11 is performed, and as a result, altitude is maintained without increasing. Specifically, it is as follows. The altitude estimation unit 135 estimates the altitude based on whether the ceiling distance measured by the upper sensor 11 is equal to the initial ceiling distance. At position B in FIG. 6, the measured ceiling distance is 70 cm, which is equal to the initial ceiling distance. In this case, the altitude estimation unit 135 estimates that the altitude is maintained at 200 cm. As a result, the flight control unit 136 performs a process for maintaining the altitude. As described above, it is possible to control the altitude with higher accuracy in a small aircraft flying indoors. Therefore, unlike the conventional small aircraft 10, problems such as a collision with the ceiling surface 20 can be avoided.

次に、実際に高度が下がってしまった場合の処理について説明する。図7に示すように、小型飛行体10が位置Aから位置Cに移動するときに高度が下がってしまったと仮定する。この場合、小型飛行体10の下方センサ12によって測定される高度は80cmとなる。ただし、図6の場合とは異なり、机50などの障害物が存在するために誤って測定されているのではなく、実際に高度が下がっている。   Next, processing when the altitude has actually decreased will be described. As shown in FIG. 7, it is assumed that the altitude has decreased when the small aircraft 10 moves from position A to position C. In this case, the altitude measured by the lower sensor 12 of the small aircraft 10 is 80 cm. However, unlike the case of FIG. 6, since the obstacle such as the desk 50 exists, the altitude is actually lowered instead of being measured erroneously.

この場合、本実施形態の小型飛行体10では、上方センサ11によって測定された天井距離に基づいた制御が行われ、結果として高度調整処理を行う事によって高度が維持される。具体的には、以下のとおりである。上方センサ11によって測定された天井距離と初期天井距離とが等しいか否かに基づいて高度推定部135が高度を推定する。図7の位置Cにおいては、測定される天井距離は190cmであり、初期天井距離よりも大きい値である。この場合、高度推定部135は、高度が高度設定値よりも低くなっていると推定する。その結果、飛行制御部136は高度を調整する処理を行い、高度が高度設定値となるように小型飛行体10は上昇する。このように、屋内を飛行する小型飛行体において、より精度良く高度を制御することが可能となる。そのため、天井面20への衝突などの問題を回避しつつ、実際に高度が下がったことについても精度良く検知することが可能となる。   In this case, in the small aircraft 10 of the present embodiment, control based on the ceiling distance measured by the upper sensor 11 is performed, and as a result, altitude is maintained by performing altitude adjustment processing. Specifically, it is as follows. The altitude estimation unit 135 estimates the altitude based on whether the ceiling distance measured by the upper sensor 11 is equal to the initial ceiling distance. At position C in FIG. 7, the measured ceiling distance is 190 cm, which is a value larger than the initial ceiling distance. In this case, the altitude estimation unit 135 estimates that the altitude is lower than the altitude setting value. As a result, the flight control unit 136 performs a process of adjusting the altitude, and the small aircraft 10 is raised so that the altitude becomes the altitude set value. As described above, it is possible to control the altitude with higher accuracy in a small aircraft flying indoors. Therefore, it is possible to accurately detect that the altitude has actually decreased while avoiding problems such as a collision with the ceiling surface 20.

(変形例)
高度推定部135は、上方センサ11によって天井距離を測定できない場合には、屋外を飛行していると判定してもよい。この場合、高度推定部135は、上方センサ11による測定結果を用いずに、下方センサ12によって測定される高度に基づいて高度を推定する。このように構成されることにより、小型飛行体10が屋外を飛行している場合に、精度良く高度を制御することが可能となる。すなわち、屋外では天井面が存在しないため、上方センサ11による測定結果を用いて高度を推定しようとすると、逆にノイズに基づいて誤った推定がなされてしまうおそれがある。上述したように処理が行われることによって、このような問題を解消することが可能である。
(Modification)
The altitude estimation unit 135 may determine that it is flying outdoors when the ceiling distance cannot be measured by the upper sensor 11. In this case, the altitude estimation unit 135 estimates the altitude based on the altitude measured by the lower sensor 12 without using the measurement result by the upper sensor 11. With this configuration, the altitude can be accurately controlled when the small flying object 10 is flying outdoors. In other words, since there is no ceiling surface outdoors, if an altitude is estimated using the measurement result of the upper sensor 11, there is a risk that an erroneous estimation is made based on noise. Such a problem can be solved by performing the processing as described above.

一方、高度推定部135は、上方センサ11によって天井距離を測定できる場合には、屋内を飛行していると判定してもよい。この場合、高度推定部135は上述したように上方センサ11による測定結果を用いて高度を推定する。このように、高度推定部135によって屋内であるか屋外であるかが自動的に判定され、屋内である場合には上方センサによる測定結果を用いた高度推定が行われることによって、飛行の環境に応じた精度の高い高度制御が可能となる。   On the other hand, the altitude estimation unit 135 may determine that the aircraft is flying indoors when the ceiling distance can be measured by the upper sensor 11. In this case, the altitude estimation unit 135 estimates the altitude using the measurement result obtained by the upper sensor 11 as described above. In this way, the altitude estimation unit 135 automatically determines whether it is indoor or outdoor, and if it is indoor, altitude estimation using the measurement result by the upper sensor is performed, so that the flight environment is improved. Altitude control with high accuracy is possible.

10…小型飛行体, 11…上方センサ, 12…下方センサ, 13…本体, 14…プロペラ, 20…天井面, 30…床面, 40…椅子, 50…机, 131…制御部, 132…通信部, 133…記憶部, 134…駆動部, 135…高度推定部, 136…飛行制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Small air vehicle, 11 ... Upper sensor, 12 ... Lower sensor, 13 ... Main body, 14 ... Propeller, 20 ... Ceiling surface, 30 ... Floor surface, 40 ... Chair, 50 ... Desk, 131 ... Control part, 132 ... Communication 133, storage unit, 134, drive unit, 135, altitude estimation unit, 136, flight control unit

Claims (6)

小型飛行体の制御装置であって、
前記小型飛行体の上方に位置する物体との間の距離を測定する上方センサによる測定結果と、前記小型飛行体の下方に位置する物体との間の距離を測定する下方センサによる測定結果と、に基づいて前記小型飛行体の高度に関する情報を推定する高度推定部と、
前記高度推定部による推定結果に応じて、前記小型飛行体の飛行に関する制御を行うことによって高度を制御する飛行制御部と、
を備える、小型飛行体の制御装置。
A control device for a small aircraft,
A measurement result by an upper sensor that measures a distance between an object located above the small aircraft, and a measurement result by a lower sensor that measures a distance between an object located below the small aircraft; An altitude estimation unit for estimating information on the altitude of the small aircraft based on
In accordance with the estimation result by the altitude estimation unit, a flight control unit that controls the altitude by controlling the flight of the small aircraft,
A control apparatus for a small air vehicle.
前記高度推定部は、前記下方センサによる測定結果が変化した場合であっても、前記上方センサによる測定結果が所定の値の範囲内である場合には、前記小型飛行体の高度は変化していないと推定する、請求項1に記載の小型飛行体の制御装置。   Even if the measurement result by the lower sensor changes, the altitude estimation unit does not change the altitude of the small aircraft if the measurement result by the upper sensor is within a predetermined value range. The control apparatus of the small air vehicle of Claim 1 which presumes that there is no. 前記高度推定部は、高度が所定の値になった際に前記上方センサによって測定された値と、その後の前記上方センサによる測定結果とが等しい場合に、前記小型飛行体の高度は変化していないと推定する、請求項2に記載の小型飛行体の制御装置。   The altitude estimation unit changes the altitude of the small air vehicle when the value measured by the upper sensor when the altitude reaches a predetermined value and the subsequent measurement result by the upper sensor are equal. The control apparatus of the small air vehicle according to claim 2, which is estimated not to exist. 前記高度推定部は、前記上方センサによる測定結果が得られない場合には前記上方センサによる測定結果を用いずに前記高度に関する情報を推定し、前記上方センサによる測定結果が得られる場合には前記上方センサによる測定結果を用いて前記高度に関する情報を推定する、請求項1から3のいずれか一項に記載の小型飛行体の制御装置。   The altitude estimation unit estimates the information about the altitude without using the measurement result by the upper sensor when the measurement result by the upper sensor is not obtained, and when the measurement result by the upper sensor is obtained, The control apparatus of the small air vehicle as described in any one of Claim 1 to 3 which estimates the information regarding the said altitude using the measurement result by an upper sensor. 小型飛行体の制御方法であって、
前記小型飛行体の上方に位置する物体との間の距離を測定する上方センサによる測定結果と、前記小型飛行体の下方に位置する物体との間の距離を測定する下方センサによる測定結果と、に基づいて前記小型飛行体の高度に関する情報を推定する高度推定ステップと、
前記高度推定ステップにおける推定結果に応じて、前記小型飛行体の飛行に関する制御を行うことによって高度を制御する飛行制御ステップと、
を有する、小型飛行体の制御方法。
A control method for a small aircraft,
A measurement result by an upper sensor that measures a distance between an object located above the small aircraft, and a measurement result by a lower sensor that measures a distance between an object located below the small aircraft; An altitude estimation step for estimating information on the altitude of the small vehicle based on
A flight control step of controlling the altitude by performing control related to the flight of the small aircraft according to the estimation result in the altitude estimation step;
A method for controlling a small air vehicle.
小型飛行体の制御装置であって、
前記小型飛行体の上方に位置する物体との間の距離を測定する上方センサによる測定結果と、前記小型飛行体の下方に位置する物体との間の距離を測定する下方センサによる測定結果と、に基づいて前記小型飛行体の高度に関する情報を推定する高度推定部と、
前記高度推定部による推定結果に応じて、前記小型飛行体の飛行に関する制御を行うことによって高度を制御する飛行制御部と、
を備える、小型飛行体の制御装置、としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。
A control device for a small aircraft,
A measurement result by an upper sensor that measures a distance between an object located above the small aircraft, and a measurement result by a lower sensor that measures a distance between an object located below the small aircraft; An altitude estimation unit for estimating information on the altitude of the small aircraft based on
In accordance with the estimation result by the altitude estimation unit, a flight control unit that controls the altitude by controlling the flight of the small aircraft,
A computer program for causing a computer to function as a control device for a small aircraft.
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