JP2018040786A - 飛翔体の位置決め制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】飛翔体が受信した無線信号にもとづき目標装置に対する飛翔体の方位を直接計算することで、さらには飛翔体を位置決めする飛翔体の位置決め制御方法を提供することにある。
【解決手段】飛翔体の位置決め制御方法であって、飛翔体（３）が飛翔時に、目標装置（５）から送信される無線信号を飛翔体（３）上の少なくとも３つの送受信機（３３）を介してそれぞれ受信し、かつ少なくとも３つの送受信機（３３）によりそれぞれ受信された無線信号の位相を位相センサ（３４）により感知する。続いて、飛翔体（３）は３組の位相の位相差にもとづき、目標装置（５）に対する飛翔体（３）の方位を計算し、かつ計算して得られた方位、及び遠隔操作装置（４）から受信した指向信号にもとづき、飛翔体（３）の移動を制御する。これにより、飛翔体（３）は使用者の指示する方向へ正確に向くことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は飛翔体に関し、特に飛翔体の位置決め制御方法に関する。

図１を参照されたい。関連技術における飛翔体システムの概略図である。図１に示すように、関連技術の飛翔体１２は通常、遠隔操作装置１０上の制御レバー１００、１０２を採用することで制御をおこなっている。具体的には、使用者は制御レバー１００、１０２を操作して飛翔体１２が特定の方向へ移動し、及び特定の方位へ方向変換するよう制御できる。

遠隔操作装置１０は主に、飛翔体１２を軸方向原点として操作をおこなっており、使用者が操作時に直感性が不十分である。飛翔体１２を使用して自撮りをおこなう場合を例にすると、飛翔体１２が使用者に向いているとき、飛翔体１２の方向はちょうど、使用者の方向と逆である（飛翔体１２の左方向は使用者の右方向である）。使用者が飛翔体１２を使用者の右方向へ移動させるよう制御したい場合、実際には左に制御レバー１００を操作しなければならず、このような操作は使用者の操作ミスの確率を大幅に増やしている。

図２を参照すると、関連技術における飛翔体の指向操作の概略図である。上述の問題に鑑み、当分野では指向操作により飛翔体１２を制御する方法が提示されている。具体的には、使用者は指向操作をおこなうことができる遠隔操作装置１０を持ち、かつ目標装置１４をさらに装着しなければならない。目標装置１４は、飛翔体１２へ超音波信号を継続して送信し、飛翔体１２は超音波信号にもとづき飛翔体１２と目標装置１４との間の距離（即ち、使用者との間の距離）、及び目標装置１４に対する飛翔体１２の方位を判断できる。

図２に示すように、使用者が遠隔操作装置１０により指向操作をおこない、かつ第１位置Ｓ１を指向するとき、飛翔体１２は指向操作にもとづき第１位置Ｓ１まで移動する。使用者が遠隔操作装置１０を移動させ、かつ第２位置Ｓ２を指向するとき、飛翔体１２は、第１位置Ｓ１から第２位置Ｓ２まで移動する。使用者が遠隔操作装置１０を移動させ、かつ第３位置Ｓ３を指向するとき、飛翔体１２は第３位置Ｓ３へ移動する。しかも、飛翔体１２は移動過程において、目標装置１４に正面が向くよう保ち、かつ目標装置１４との間に追随距離Ｆ（例えば、３メートル）を保つことができる。これにより、使用者は自身を軸心原点（即ち、目標装置１４を軸心原点とする）として、飛翔体１２が移動するよう直感的に操作できる。

関連技術において、飛翔体１２は主に、目標装置１４から送信される超音波信号を内部の２つの送受信機１２１、１２２によりそれぞれ受信し、かつ受信時間にもとづき、目標装置１４に対する飛翔体１２の距離及び方位を判断する。
例を挙げると、超音波信号の伝送速度が約３４０メートル／秒であり、このため目標装置１４が０秒目に超音波信号を送信し、送受信機１２１、１２２が０，０１秒目に超音波装置を受信したとすると、飛翔体１２と目標装置１４との間の距離は、（０．０１−０）×３４０＝３．４メートルと計算できる。

また、飛翔体１２が目標装置に正面を向けている場合、２つの送受信機１２１、１２２と目標装置１４との間の距離は等しいので、２つの送受信機１２１、１２２が超音波信号を受信する時間は同一である。但し、飛翔体１２が目標装置に正面を向けていない場合、２つの送受信機１２１、１２２が超音波信号を受信する時間には受信時間差（例えば、０，０１０秒と０．０１３秒）がある。関連技術においては、主に、受信時間差（例えば、上述の０．０１３秒−０．０１０秒＝０．００３秒）により飛翔体１２の偏移角度を計算し、これにより目標装置１４に対する飛翔体１２の方位を知る。

しかしながら、超音波信号はその他信号の干渉を非常に受けやすく、かつ超音波の指向性が強すぎるので、飛翔体１２と目標装置１４との間に障害物（例えば、人体）がある場合、超音波信号の伝達に影響する。また、関連技術は主に２つの送受信機１２１、１２２の超音波信号に対する受信時間差で飛翔体１２の方位を計算しているが、超音波信号の伝送速度は極めて速く、飛翔体１２のプロセッサの演算能力が不足する場合、このような計算方法では相当大きな誤差が生じ、飛翔体１２の位置決めが正確でなくなってしまう。

本発明の主な目的は、飛翔体が受信した無線信号にもとづき目標装置に対する飛翔体の方位を直接計算することで、さらには飛翔体を位置決めする飛翔体の位置決め制御方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、飛翔体が飛翔しているとき、目標装置から送信される無線信号を飛翔体上の少なくとも３つの送受信機を介してそれぞれ受信し、かつ少なくとも３つの送受信機によりそれぞれ受信された無線信号の位相を位相センサにより感知する。続いて、飛翔体は３組の位相の位相差にもとづき、目標装置に対する飛翔体の方位を計算し、かつ計算した得られた方位、及び遠隔操作装置から受信した指向信号にもとづき、飛翔体の移動を制御する。これにより、飛翔体が使用者の指示する方向へ正確に向くことができるようになる。

先行技術と比較して、本発明の達成できる技術効果は、複数の送受信機が同一の無線信号をそれぞれ受信した位相の位相差により、目標装置に対する飛翔体の方位を直接計算し、さらには飛翔体が目標装置に正確に正面を向けるようにできることである。しかも、飛翔体が正確に位置決めされることができるので、使用者が飛翔体の移動及び方向変換を指示するとき、使用者が指示する位置まで飛翔体が移動し、かつ使用者が指示する方向と角度へ方向変換するよう正確に制御できる。

関連技術における飛翔体システムの概略図である。 関連技術における飛翔体の指向操作の概略図である。 本発明の第１の具体的実施例における飛翔体システムの構成図である。 本発明の第１の具体的実施例における飛翔体の外観の概略図である。 本発明の第１の具体的実施例における位置決め制御のフロー図である。 本発明の第１の具体的実施例における位相差の概略図である。 本発明の第２の具体的実施例における位相差の概略図である。 本発明の第１の具体的実施例における飛翔体の移動の概略図である。 本発明の第２の具体的実施例における飛翔体の移動の概略図である。 本発明の第２の具体的実施例における位置決め制御のフロー図である。 本発明の第１の具体的実施例における相対位置の概略図である。

ここに、本発明の好適な実施例につき、図式を踏まえて以下のように詳細に説明する。
まず、図３を参照されたい。本発明の第１の具体的実施例における飛翔体システムの構成図である。本発明は主に、飛翔体の位置決め制御方法（以下、明細書においては方法という）を開示し、方法は主に図３に示すような飛翔体システム２に運用される。具体的には、飛翔体システム２は主に、飛翔体３（例えば、モータ駆動飛翔体、熱気球、回転翼飛翔体または主翼飛翔体など）、遠隔操作装置４、及び目標装置５を含む。方法により、使用者は遠隔操作装置４を使用して飛翔体３に対して指向操作をおこない、かつ飛翔体３が目標装置５を軸心原点として飛翔するようにできる。

飛翔体３は、プロセッサ３１、駆動装置３２、複数の送受信機３３、位相センサ３４、メモリ３５、及びビデオカメラ３６を含み、ここで、プロセッサ３１は駆動装置３２、複数の送受信機３３、位相センサ３４、メモリ３５、及びビデオカメラ３６に電気的に接続されている。駆動装置３２は、飛翔体３の移動（水平移動及び垂直移動）と方向変換を制御することに用いられる。メモリ３５は、データを記憶することに用いられる。ビデオカメラ３６は、映像を取り込むことに用いられる。プロセッサ３１は、これらの機器を制御することで飛翔体３を制御することに用いられる。

複数の送受信機３３は、遠隔操作装置４、及び目標装置５から送信される無線信号をそれぞれ、受信する。位相センサ３４は、複数の送受信機３３によりそれぞれ受信された無線信号の位相を感知することに用いられる。本発明において、飛翔体３は主に、複数の送受信機３３によりそれぞれ受信された無線信号の位相の位相差をプロセッサ３１により計算し、さらには位相差にもとづき目標装置５（通常は使用者に装着され、またはビデオカメラ３６の撮影対象上に装着される）に対する飛翔体３の方位を計算する。これにより、飛翔体３に対して位置決めをおこなうことができ、さらには使用者が遠隔操作装置４を介して飛翔体３に対して制御をおこなうことに有利である。

遠隔操作装置４は、処理モジュール４１、ヒューマンマシンインターフェース４２、送受信機モジュール４３、磁力計モジュール４４、ジャイロスコープモジュール４５、及び加速度計モジュール４６を含み、ここで、処理モジュール４１はヒューマンマシンインターフェース４２、送受信機モジュール４３、磁力計モジュール４４、ジャイロスコープモジュール４５、及び加速度計モジュール４６に電気的に接続されている。本発明において、使用者は遠隔操作装置４を持ち、かつ指向操作を直接おこなう。実施例において、遠隔操作装置４が使用者の指向操作を受け入れるとき、地磁気変化を磁力計モジュール４４を介して感知して遠隔操作装置４の現在の方位角（例えば、北東方向または南西方向向き）生成し、遠隔操作装置４の傾斜角をジャイロスコープモジュール４５（例えば、三軸ジャイロスコープ）を介して感知し、かつ遠隔操作装置４の移動加速度を加速度計モジュール４６（例えば、三軸加速度計）を介して感知する。

続いて、本実施例において、遠隔操作装置４は、処理モジュール４１により計算をおこない、方位角にもとづき遠隔操作装置４の指向方位角を計算、生成し、傾斜角及び／または移動速度により遠隔操作装置４の指向仰角を計算し、かつ指向方位角及び指向仰角にもとづき使用者の指向操作に対応する指向信号を計算する。送受信機モジュール４３は、指向信号を対外的に送信することに用いられる。

ヒューマンマシンインターフェース４２（例えば、つまみ、ボタン、制御レバー、または上述の任意の組み合わせ）は、使用者の操作を受け入れることに用いられ、これにより操作内容（例えば、飛翔体３が時計回りに２０°回転し、使用者へ１０センチ近接するよう制御するなど）にもとづき指向信号を補正し、飛翔体３が角度に対応した回転をおこなうよう制御する。他の実施例において、ヒューマンマシンインターフェース４２はさらに、スクリーン、スピーカ、指示ランプなどの信号表示ユニットを含んでもよく、これにより飛翔体３の関連情報を使用者へフィードバックするようにする。

処理モジュール４１は、磁力計モジュール４４、ジャイロスコープモジュール４５、及び加速度計モジュール４６の感知情報、並びにヒューマンマシンインターフェース４２の操作情報にもとづき指向信号を生成し、かつ送受信機モジュール４３により対外的送信する。しかも、処理モジュール４１はさらに、外部から伝送された飛翔体３の関連情報を送受信機モジュール４３を介して受信し、かつヒューマンマシンインターフェース４２により表示する。

好適には、遠隔操作装置４のケースは使用者が片手で操作しやすく、及び持ちやすい形状に設計されている。これにより、使用者は遠隔操作装置４を順調に操作して任意の方向へ指向し、これにより飛翔体３が指定の方向、または指定の位置へ移動するよう直覚的に操作できる。

目標装置５は主に、処理ユニット５１、及び処理ユニット５１に電気的に接続された送受信機ユニット５２を含む。
好適には、目標装置５は使用者により装着される。ここでいう使用者とは、遠隔操作装置４を握っている使用者、または飛翔体３の撮影対象（例えば、飛翔体３の自撮りモードを実行する）でもよい。目標装置５は、自身の位置情報（即ち、使用者の所在位置）を処理ユニット５１により計算し、位置情報にもとづき無線信号を生成し、かつ送受信機ユニット５２により無線信号を対外的に送信できる。飛翔体３は無線情報を受信した後、目標装置５の位置を識別でき、これにより目標装置５を軸心原点として位置決め、移動、及び方向変換をおこなう。

言及するに値するのは、本実施例において、複数の送受信機３３、送受信機モジュール４３、及び送受信機ユニット５２はいずれも、無線電波送受信機であり、指向信号、及び無線信号はいずれも、無線通信信号であり、ここで、目標装置５から送信される無線信号は波長λを有する。

本発明の主な技術効果は、飛翔体３の複数の送受信機３３が少なくとも、第１送受信機３３１、第２送受信機３３２、及び第３送受信機３３３を含み、飛翔体３は、少なくとも３つの送受信機３３によりそれぞれ受信された無線通信信号の位相の位相差を介して、目標装置５に対する飛翔体３の方位を直接計算することができることである。このようにして、飛翔体３及び目標装置５はいずれもＧＰＳ位置決め装置を設ける必要がなく、ブルートゥース（登録商標）またはその他の無線伝送方法で外部から位置決め信号を受信する必要もない。これにより、飛翔体システム２の製造コストを効果的に低減するとともに、飛翔体３の位置決め正確度を高めることができる。

図４を同時に参照されたい。本発明の第１の具体的実施例における飛翔体の外観の概略図である。上述のように、追加の位置決め装置を使用しない状況で飛翔体３に位置決めをおこなうために、本発明の飛翔体３内部には３つの送受信機３３が少なくとも配置されている必要がある。図４に示すように、第１送受信機３３１から第２送受信機３３２までの間の距離をＤ（例えば３０センチ、但し限定しない）と設定し、第１送受信機と第２送受信機３３２の中間点（図９に示すような中間点３３４）から第３送受信機３３３までの間の距離をＬと設定する。

好適な実施例において、３つの送受信機３３は二等辺三角形（第１送受信機３３１から第３送受信機３３３までの距離は、第２送受信機３３２から第３送受信機３３３までの距離に相対する）または正三角形であるが、限定しない。しかも、本発明において、無線信号の波長λは、第１送受信機３３１から第２送受信機３３２までの間の距離Ｄの２倍に等しく、またはやや大きく、即ちλ≧２Ｄである。

上述のように、本発明は、３つの送受信機３３によりそれぞれ受信された無線信号の位相の位相差により位置決めをおこなうものである。第１送受信機３３１、及び第２送受信機３３２により得られる位相の位相差がゼロであり、かつ中間点３３４、及び第３送受信機３３３により得られる位相の位相差もゼロであるとき、飛翔体３は目標装置５に既に正面を向けていることを表す。飛翔体３が目標装置５に正面を向けているとき、飛翔体３の正面に搭載されたビデオカメラ３６も既に目標装置５に対向しており（即ち、使用者に対向している）、このとき使用者は飛翔体３が自撮りをおこなうよう制御できる。

次に、本発明の方法について詳細に説明をおこなう。言及に値するのは、本発明の各実施例に示す方法は、図２に示す飛翔体システム２により実現されるということである。さらに、飛翔体３のメモリ３５はさらにコンピュータプログラムを記憶し、コンピュータプログラムはコンピュータが実行できるプログラムコードを含む。プロセッサ３１がコンピュータプログラムを実行した後、本発明の方法に限定された各ステップを実行するよう飛翔体３を制御できる。

図５を参照すると、本発明の第１の具体的実施例における位置決め制御のフロー図である。まず、飛翔体システム２が起動した後、目標装置５により無線信号が継続して送信され、かつ飛翔体３は目標装置５から送信される無線信号を３つの送受信機３３を介してそれぞれ受信する（ステップＳ１０）。具体的には、目標装置５は、放送の方法（Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）を介して無線信号を対外的に送信する。続いて、飛翔体３は、３つの送受信機３３によりそれぞれ受信された無線信号の位相を、位相センサ３４を介して感知し（ステップＳ１２）、しかも、位相センサ３４により得られた位相にもとづき、プロセッサ３１を介して位相差を計算する。さらに具体的には、上述の位相差には第１送受信機３３１と第２送受信機３３２との第１位相差、及び中間点３３４と第３送受信機３３３との第２位相差を含む。

続いて、プロセッサ３１は位相差にもとづき目標装置５に対する飛翔体３の方位を計算する（ステップＳ１４）。本実施例において、方位とは、飛翔体３の第１送受信機３３１から第２送受信機３３２までの平面と目標装置５の方向との挟角、及び中間点３３４から第３送受信機３３３までの平面と目標装置５の方向との挟角である。
無線信号を受信したとき、飛翔体３はさらに、３つの送受信機３３のすべて、またはそのうちの１つにより、遠隔操作装置４から送信される指向信号を受信する。しかも、飛翔体３のプロセッサ３１は、方位及び指向信号にもとづき、飛翔体３の移動を制御する（ステップＳ１６）。

具体的には、プロセッサ３１は、上述の位相差にもとづき飛翔体３の方位を計算し、かつ計算して得られた方位にもとづき飛翔体３の移動（または、方向変換）を自動的に制御し、飛翔体３が目標装置５に正面を向けるようにできる。同時に、使用者が遠隔操作装置４を操作して指向信号を送信し、しかも指向信号中に飛翔体３の回転を制御する信号が含まれている場合、プロセッサ３１は、指向信号にもとづき飛翔体３の方位を微調整する。実施例において、飛翔体３は主に、使用者に自撮り機能を提供するために用いられ、従って、上述の移動または方向変換は、飛翔体３を移動または方向変換させて目標装置５に正面が向くようにでき、または飛翔体３上のビデオカメラレンズ（未図示）を移動または方向変換させて目標装置５に正面が向くようにでき、これらに限定されない。

ステップＳ１６の後、プロセッサ３１は、３つの送受信機３３が無線信号の受信を停止するか否かを判断し（ステップＳ１８）、例えば、目標装置５をオフにするか否か、または飛翔体３と目標装置５／遠隔操作装置４との間の接続を切断するか否かである。無線信号の受信を停止する場合、プロセッサ３１は今回の位置決め制御方法を終了する。無線信号の受信を継続する場合、プロセッサ３１はステップＳ１０からステップＳ１６を繰り返して、飛翔体３に対する位置決めを継続し、かつ飛翔体３が移動するよう制御する。

図６Ａ及び図６Ｂを同時に参照されたい。それぞれ、本発明の第１の具体的実施例、及び第２の具体的実施例における位相差の概略図である。まず、図６Ａに示すように、飛翔体３が目標装置５に正面を向けていない場合、第１送受信機３３１（図６Ａにおいてｄ１で表示）から目標装置５までの間の距離は、第２送受信機３３２（図６Ａにおいてｄ２で表示）から目標装置５までの間の距離と異なる。従って、第１送受信機３３１及び第２送受信機３３２が目標装置５から送信される無線信号をそれぞれ受信するとき、受信された無線信号は異なる位相を有する。図６Ａにおける実施例において、第１送受信機３３１が受信した無線信号の位相は４／４πであり、第２送受信機３３２が受信した無線信号の位相は６／４πであり、両者の位相差は２／４πである。

本発明の発明者の実験により、無線信号の波長λが第１送受信機３３１と第２送受信機３３２との間の距離Ｄの２倍に等しく、またはやや大きいとき、両者により得られる無線信号の位相差を最も取りやすいことが明らかになった。従って、本発明においては、目標装置５から送信される無線信号の波長λは２倍のＤに等しく、またはやや大きいと予め設定する。言及に値するのは、本発明においては遠隔操作装置により送信される指向信号を使用せずに、飛翔体３に対して位置決めをおこなうので、指向信号は実際には任意の波長を採用でき、２倍のＤに等しく、またはやや大きい必要はない。

続いて、プロセッサ３１が第１送受信機３３１と第２送受信機３３２との位相差を計算するとき、下述の第１公式により目標装置５に対する飛翔体３の方位を計算できる（即ち、第１公式（数１）に基づき、図５におけるステップＳ１４を実行する）。

上述の第１公式中、θは第１送受信機３３１から第２送受信機３３２までの平面（数２）と目標装置５の方向との挟角であり、φ_２は第２送受信機３３２が無線信号を受信した位相（例えば、上述の６／４π）であり、φ_１は第１送受信機３３１が無線信号を受信した位相（例えば、上述の４／４π）であり、λは無線信号の波長であり、Ｄは第１送受信機３３１と第２送受信機３３２との間の距離であり、ここで、λ≧２Ｄである。

本発明において、プロセッサ３１は、上述の計算結果にもとづき飛翔体３が回転するようを制御し、第１送受信機３３１の位相φ_１と第２送受信機３３２の位相φ_２との位相差をゼロにできる。プロセッサ３１が、飛翔体３を回転するよう制御し、かつ上述の位相差をゼロにするとき、第１送受信機３３１から第２送受信機３３２までの平面（数３）は目標装置５に既に対向していることを表している。

続いて、図６Ｂに示すように、飛翔体３が目標装置５に正面を向けていないとき、第３送受信機３３３（図６Ｂにおいてｄ３で表示）から目標装置５までの間の距離は、第１送受信機３３１（図６Ｂにおいてｄ１で表示）から目標装置５までの間の距離、及び第２送受信機３３２（図６Ｂにおいてｄ２で表示）から目標装置５までの間の距離のいずれとも異なる。図６Ｂの実施例において、中間点３３４（図６Ｂにおいてｄ０で表示）及び第３送受信機３３３で比較する。

図６Ｂの実施例において、第３送受信機３３３により受信された無線信号の位相は７．９／２πであり、無線信号の中間点３３４での位相は５／２πであり、両者の位相差は２．９／２πである。

続いて、プロセッサ３１が無線信号の第３送受信機３３３及び中間点３３４での位相の位相差を計算するとき、下述の第２公式で目標装置５に対する飛翔体３の他の方位を計算できる（即ち、第２公式（数４）に基づき、図５におけるステップＳ１４を実行する）。

上述の第２公式中、αは中間点３３４から第３送受信機３３３までの平面（数５）と目標装置５の方向との挟角であり、φ_１は第１送受信機３３１が無線信号を受信した位相であり、φ_２は第２送受信機３３２が無線信号を受信した位相であり、φ_３は第３送受信機３３３が無線信号を受信した位相であり、λは無線信号の波長であり、Ｌは中間点３３４から第３送受信機３３３までの間の距離である。

２つの送受信機（例えば、第１送受信機３３１と第２送受信機３３２）の位相の位相差によって、目標装置５に対する１つの平面空間の方位に対してのみ校正できるが、複数の送受信機３３の数量が３つ以上のとき、目標装置５に対する１つの立体空間の方位を校正でき、さらには飛翔体３に対していっそう正確な空間位置決めをおこなうことができる。従って、本発明において、複数の送受信機３３の数量は少なくとも３つを限度とする。

続いて、図７Ａ及び図７Ｂを同時に参考にされたい。それぞれ本発明の第１の具体的実施例及び第２の具体的実施例における飛翔体の移動の概略図である。本発明の飛翔体３は、少なくとも３つの送受信機３３を含むが、説明しやすくするために、図７Ａ及び図７Ｂの実施例では、第１送受信機３３１と第２送受信機３３２のみを例とし、移動の説明をおこなう。

図７Ａの実施例において、飛翔体３は目標装置５に正面が向いていないので、第１送受信機３３１と目標装置５との間の距離は、第２送受信機３３２と目標装置５との間の距離と異なる。このようにして、第１送受信機３３１により受信された無線信号の位相は、第２送受信機３３２により受信された無線信号の位相と異なり、かつ第１送受信機３３１から第２送受信機３３２までの平面（数６）と目標装置５との間には挟角θを有する。このとき、飛翔体３のプロセッサ３１は、第１送受信機３３１と第２送受信機３３２との位相差にもとづき、飛翔体３が回転するように制御できる（本実施例は反時計回りに回転する）。

続いて、図７Ｂに示すように、プロセッサ３１は飛翔体３が反時計回りに回転するよう制御し、第１送受信機３３１が第２送受信機３３２と同一の位相を有するようにするとき（即ち、位相差がゼロ）、飛翔体３は目標装置５に既に正面が向いており、つまり、飛翔体３は既に位置決めが完了したことを表している。

上述の位置決め方法は、中間点３３４と第３送受信機３３３に同様に運用できるが、ここでは説明しない。飛翔体３の位置決めが完了後、使用者は飛翔体３が自撮りをおこなうよう効果的に制御し、または飛翔体３がこの方位から移動を開始するよう制御し、飛翔体３が使用者の指示する方位と角度へ正確に向くことができるようにする。

続いて、図８を参照されたい。本発明の第２の具体的実施例における位置決め制御のフロー図である。図５に示す第１の具体的実施例と相似しており、本実施例においては、飛翔体３は同様に、目標装置５から送信される無線信号を３つの送受信機３３を介してそれぞれ受信し（ステップＳ３０）、３つの送受信機３３によりそれぞれ受信された無線信号の位相を位相センサ３４を介して感知し（ステップＳ３２）、及び３つの送受信機３３の位相差にもとづき、目標装置５に対する飛翔体３の方位をプロセッサ３１を介して計算する（ステップＳ３４）。

本実施例において、プロセッサ３１はさらに、ステップＳ３４において計算して得られた方位にもとづき、飛翔体３に対する目標装置５の水平方位角及び垂直仰角（後述）を計算する（ステップＳ３６）。しかも、水平方位角、垂直仰角、及び遠隔操作装置４から受信された指向信号にもとづき、飛翔体３の移動方向及び終点座標を決定する（ステップＳ３８）。最後に、プロセッサ３１は、飛翔体３が終点座標まで移動方向へ移動するよう制御し（ステップＳ４０）、使用者の指向操作に一致するようにする。このようにして、飛翔体３は目標装置５を軸心原点として位置決めをおこなうことを維持し、かつ使用者の指向操作にもとづき移動でき、飛翔体３、遠隔操作装置４、及び目標装置５の三者が効果的にインタラクションできるようにする。

ステップＳ４０の後、プロセッサ３１は、無線信号の受信を停止するか否かを判断する（ステップＳ４２）。無線信号の受信を停止する場合、プロセッサ３１は今回の位置決め制御方法を終了する。無線信号を引き続き受信する場合、プロセッサ３１はステップＳ３０からステップＳ４０を繰り返し、飛翔体３に対して引き続き位置決めをおこない、かつ飛翔体３が移動するよう制御する。

続いて、図９を同時に参照されたい。本発明の第１の具体的実施例における相対位置の概略図である。先に示したように、プロセッサ３１は図５のステップＳ１４及び図８のステップＳ３４において、第１送受信機３３１から第２送受信機３３２までの平面（数７）と目標装置５の方向との挟角θ、及び中間点３３４から第３送受信機３３３までの平面（数８）と目標装置５の方向との挟角αを計算できる。図９に示すように、プロセッサ３１は図８のステップＳ３６において、主に下述の第３公式（数９）及び第４公式（数１０）にもとづき飛翔体３に対する目標装置５の水平方位角Ａ及び垂直仰角Ｂをそれぞれ計算する。

上述の第３公式中、Ａは水平方位角、Ｄは第１送受信機３３１から第２送受信機３３２までの間の距離、Ｌは中間点３３４から第３送受信機３３３までの間の距離、φ_１は第１送受信機３３１が無線信号を受信した位相、φ_２は第２送受信機３３２が無線信号を受信した位相、φ_３は第３送受信機３３３が無線信号を受信した位相である。

具体的には、図９に示す複数の送受信機３３に対する目標装置５の位置から、次式（数１１）と求めることがき、前述の方位の計算により、cosθとcosαの値を既に知ることができており、従って、演算後に、上述の第３公式を得ることができる。

上述の第４公式中、Ｂは垂直仰角、Ｄは第１送受信機３３１から第２送受信機３３２までの間の距離、Ｌは中間点３３４から第３送受信機３３３までの間の距離、φ_１は第１送受信機３３１が無線信号を受信した位相、φ_２は第２送受信機３３２が無線信号を受信した位相、φ_３は第３送受信機３３３が無線信号を受信した位相であり、λは無線信号の波長である。

具体的には、図９に示す複数の送受信機３３に対する目標装置５の位置から、次式（数１２）と求めることができ、前述の方位の計算により、cosθとcosαの値を既に知ることができており、従って、演算後に、上述の第４公式を得ることができる。

上述の第３公式及び第４公式により、プロセッサ３１はポジショナ（例えば、ＧＰＳポジショナ）を備えていない状況で、飛翔体３と目標装置５との相対位置を正確に計算し、飛翔体３の移動が使用者の指向操作に一致するようにできる。

先に述べたように、プロセッサ３１は図８のステップＳ３８において、主に、水平方位角、垂直仰角、及び指向信号にもとづき飛翔体３の移動方向及び終点座標を決定する。本実施例において、指向信号には主に、遠隔操作装置４が使用者の指向操作を受け入れた後に生成する指向方位角及び指向仰角を含む。

具体的には、遠隔操作装置４が使用者の指向操作を受け入れるとき、主に、地磁気変化を磁力計モジュール４４を介して感知して、遠隔操作装置４の現在の方位角を生成する。しかも、遠隔操作装置４は、遠隔操作装置４の傾斜角をジャイロスコープモジュール４５を介して感知し、かつ遠隔操作装置４の移動加速度を加速度計モジュール４６を介して感知する。しかも、遠隔操作装置４は、内部の処理モジュール４１を介して、方位角度にもとづき指向方位角を計算し、傾斜角、及び／または移動加速度にもとづき指向仰角を計算し、指向方位角及び指向仰角にもとづき指向信号を生成した後、指向信号を内部の送受信機モジュール４３を介して対外的に送信する。

上述のステップＳ３８において、プロセッサ３１は主に、遠隔操作装置４から指向信号を受信し、かつ指向方位角と水平方位角Ａとの方位角差にもとづき、及び指向仰角と垂直仰角Ｂとの仰角差にもとづき、飛翔体３の移動方向及び終点座標を計算する。このようにして、飛翔体３はＧＰＳポジショナを備えていない状況で、目標装置５から送信される無線信号により位置決めし、かつ遠隔操作装置４から送信される指向信号にもとづき移動し、さらには使用者及び撮影対象と正確にインタラクションできる。

以上に述べたものは本発明の好適な具体例のみであり、これにより本発明の特許請求の範囲を制限するものではなく、本発明の内容を運用してなされたすべての等価の変更は、いずれも同様に、本発明の範囲内に含まれることを特に説明する。

１０ 遠隔操作装置
１００、１０２ 制御バー
１２ 飛翔体
１２１、１２２ 送受信機
１４ 目標装置
Ｓ１ 第１位置
Ｓ２ 第２位置
Ｓ３ 第３位置
Ｆ 追随距離
２ 飛翔体システム
３ 飛翔体
３１ プロセッサ
３２ 駆動装置
３３ 送受信機
３３１ 第１送受信機
３３２ 第２送受信機
３３３ 第３送受信機
３３４ 中間点
３４ 位相センサ
３５ メモリ
３６ ビデオカメラ
４ 遠隔操作装置
４１ 処理モジュール
４２ ヒューマンマシンインターフェース
４３ 送受信機モジュール
４４ 磁力計モジュール
４５ ジャイロスコープモジュール
４６ 加速度計モジュール
５ 目標装置
５１ 処理ユニット
５２ 送受信ユニット
Ｄ 第１間隔距離
Ｌ 第２間隔距離
Ｓ１０〜Ｓ１８ 位置決めステップ
Ｓ３０〜Ｓ４２ 位置決めステップ
θ 次式（数１３）と目標装置の方向との挟角

α 次式（数１４）と目標装置の方向との挟角

Ａ 目標装置の水平方位角
Ｂ 目標装置の垂直仰角

Claims (12)

1. 少なくとも３つの送受信機（３３）を配置した飛翔体（３）に運用される飛翔体の位置決め制御方法であって、
   ａ）目標装置（５）から送信される無線信号セットを前記少なくとも３つの送受信機（３３）を介してそれぞれ受信することと、
   ｂ）前記少なくとも３つの送受信機（３３）によりそれぞれ受信された前記無線信号の位相を位相センサ（３４）により感知することと、
   ｃ）前記少なくとも３つの送受信機（３３）によりそれぞれ受信された前記無線信号の位相の位相差にもとづき、前記目標装置（５）に対する前記飛翔体（３）の方位を計算することと、
   ｄ）遠隔操作装置（４）から送信される指向信号を受信することと、
   ｅ）前記方位及び前記指向信号にもとづき、前記飛翔体（３）の移動を制御することと、を含む飛翔体の位置決め制御方法。
2. 前記少なくとも３つの送受信機（３３）は無線通信送受信機であり、前記無線信号は無線通信信号である請求項１に記載の飛翔体の位置決め制御方法。
3. 前記少なくとも３つの送受信機（３３）は第１送受信機（３３１）と、第２送受信機（３３２）と、第３送受信機（３３３）とを含み、前記無線信号の波長は前記第１送受信機（３３１）と前記第２送受信機（３３２）との間の距離の２倍以上である請求項２に記載の飛翔体の位置決め制御方法。
4. 前記少なくとも３つの送受信機（３３）は二等辺三角形または正三角形に配置されている請求項３に記載の飛翔体の位置決め制御方法。
5. ｆ）前記無線信号の受信を停止するか否かを判断するステップと、
   ｇ）前記無線信号の受信を停止する前に、前記ステップａから前記ステップｆを繰り返すステップと、をさらに含む請求項３に記載の飛翔体の位置決め制御方法。
6. 前記ステップｃは次式（数１５）に基づき前記方位を計算し、ここで、θは前記第１送受信機（３３１）から前記第２送受信機（３３２）までの平面と前記目標装置（５）の方向との挟角であり、φ_２は前記第２送受信機（３３２）が前記無線信号を受信した位相であり、φ_１は前記第１送受信機（３３１）が前記無線信号を受信した位相であり、λは前記無線信号の波長であり、Ｄは前記第１送受信機（３３１）と前記第２送受信機（３３２）との間の距離である請求項３に記載の飛翔体の位置決め制御方法。
   

   
7. 前記ステップｃは次式（数１６）に基づき前記方位を計算し、ここで、αは前記第１送受信機（３３１）と前記第２送受信機（３３２）の中間点（３３４）から前記第３送受信機（３３３）までの平面と前記目標装置５の方向との挟角であり、φ_１は前記第１送受信機（３３１）が前記無線信号を受信した位相であり、φ_２は前記第２送受信機（３３２）が前記無線信号を受信した位相であり、φ_３は前記第３送受信機（３３３）が前記無線信号を受信した位相であり、λは前記無線信号の波長であり、Ｌは前記中間点（３３４）から前記第３送受信機（３３３）までの間の距離である請求項６に記載の飛翔体の位置決め制御方法。
   

   
8. ｈ）前記方位にもとづき、前記飛翔体（３）に対する前記目標装置（５）の水平方位角（Ａ）及び垂直仰角（Ｂ）を計算するステップと、
   ｉ）前記水平方位角（Ａ）、前記垂直仰角（Ｂ）、及び前記指向信号にもとづき前記飛翔体（３）の移動方向及び終点座標を計算するステップと、
   ｊ）前記飛翔体（３）が終点座標まで前記移動方向へ移動するよう制御するステップと、をさらに含む請求項７に記載の飛翔体の位置決め制御方法。
9. 前記ステップｈは次式（数１７）にもとづき前記水平方位角を計算し、ここで、Ａは前記水平方位角、Ｄは前記第１送受信機（３３１）から第２送受信機（３３２）までの間の距離、Ｌは前記中間点（３３４）から前記第３送受信機（３３３）までの間の距離、φ_１は前記第１送受信機（３３１）が前記無線信号を受信した位相、φ_２は前記第２送受信機（３３２）が前記無線信号を受信した位相、φ_３は前記第３送受信機（３３３）が前記無線信号を受信した位相である請求項８に記載の飛翔体の位置決め制御方法。
   

   
10. 前記ステップｈは、次式（数１８）にもとづき前記垂直仰角を計算し、ここで、Ｂは前記垂直仰角、Ｄは前記第１送受信機（３３１）から前記第２送受信機（３３２）までの間の距離、Ｌは前記中間点（３３４）から前記第３送受信機（３３３）までの間の距離、φ_１は前記第１送受信機（３３１）が前記無線信号を受信した位相、φ_２は前記第２送受信機（３３２）が前記無線信号を受信した位相、φ_３は前記第３送受信機（３３３）が前記無線信号を受信した位相であり、λは前記無線信号の波長である請求項９に記載の飛翔体の位置決め制御方法。
    

    
11. 前記遠隔操作装置（４）は、方位角を感知するための磁力計モジュール（４４）と、傾斜角を感知するためのジャイロスコープモジュール（４５）と、及び移動加速度を感知するための加速度計モジュール（４６）とを含み、前記遠隔操作装置（４）は前記方位角にもとづき指向方位角を生成し、かつ前記傾斜角または前記移動加速度にもとづき指向仰角を生成し、かつ前記指向方位角及び前記指向仰角にもとづき前記指向信号を生成し、しかも前記ステップｉにおいて、前記指向方位角と前記水平方位角度との方位角差、及び前記指向仰角と前記垂直仰角との仰角差にもとづき前記移動方向及び前記終点座標を計算する請求項８に記載の飛翔体の位置決め制御方法。
12. 前記遠隔操作装置（４）は、ヒューマンマシンインターフェース（４２）をさらに含み、操作を受け入れるときに、前記指向信号を修正することで前記飛翔体（３）が角度に対応した回転をおこなうよう制御する請求項１１に記載の飛翔体の位置決め制御方法。

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