JP2018103638A - 無人航空機の遠隔操縦システム、および無人航空機の遠隔操縦方法 - Google Patents

Abstract

【課題】遠隔地の無人航空機を簡易な構成で操縦可能とする無人航空機の遠隔操縦システム、および無人航空機の遠隔操縦方法を提供する【解決手段】ユーザ端末２００と、通信網Ｎを介して前記ユーザ端末と通信可能な中継装置３０１と、前記中継装置の電波圏内に配置された無人航空機１００と、を備え、前記無人航空機の操縦指示を内容とするパケットデータを送信するステップと、通信網を介して前記パケットデータを受信するステップと、受信した前記パケットデータから前記無人航空機の操縦信号を生成する操縦信号生成ステップと、前記操縦信号を前記無人航空機に送信する操縦信号送信ステップと、を実行する無人航空機の遠隔操縦システム、およびこれらステップを含む無人航空機の遠隔操縦方法により解決する。【選択図】図１

Description

本発明は、無人航空機の遠隔操縦技術に関する。

産業用無人ヘリコプターに代表される小型の無人航空機は、機体が高価で入手困難なうえ、安定して飛行させるためには操作に熟練が必要とされるものであった。しかし近年、無人航空機の姿勢制御や自律飛行に用いられるセンサ類およびソフトウェアの改良、低価格化が進み、これにより無人航空機の操作性が飛躍的に向上した。特に小型のマルチコプターについては、ヘリコプターに比べてローター構造が簡単であり、設計およびメンテナンスが容易であることから、趣味目的だけでなく、広範な産業分野における種々のミッションへの応用が試行されている。

下記特許文献１および特許文献２には、トレーナ機能を備えるラジオコントロール送信機が開示されている。トレーナ機能は、飛行機やヘリコプターのラジオコントロール模型など、操縦ミスが機体の破損や事故を招くおそれがあるラジオコントロール模型の操縦訓練に使用される機能である。

特開２０１１−７２３７６号公報 特開２０１１−７２３７７号公報

無人航空機の飛行範囲は通常、ラジオコントロール送信機などの操縦装置の電波圏内に制限される。遠隔地にある無人航空機を操縦する手段としては、例えば、無人航空機の飛行経路や速度、高度などのパラメータを予め設定しておき、無人航空機を目的地に自律的に飛行させる機能であるオートパイロット機能や、軍用無人航空機で採用されているような衛星通信による遠隔操縦が考えられる。しかし、オートパイロット機能を利用する場合、遠隔地における無人航空機の飛行動作を操縦者が望むように臨機応変に変更することはできない。また、衛星通信による遠隔操縦では、装置が大掛かりとなり、高コストなシステムとなる。

上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、遠隔地の無人航空機を簡易な構成で操縦可能とする無人航空機の遠隔操縦システム、および無人航空機の遠隔操縦方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の無人航空機の遠隔操縦システムは、ユーザ端末と、通信網を介して前記ユーザ端末と通信可能な中継装置と、前記中継装置の電波圏内に配置された無人航空機と、を備え、前記ユーザ端末は、前記無人航空機の操縦指示を内容とするパケットデータを前記中継装置に送信する操縦指示送信手段を有しており、前記中継装置は、前記ユーザ端末から受信した前記操縦指示から前記無人航空機の操縦信号を生成する操縦信号生成手段と、生成した前記操縦信号を前記無人航空機に送信する操縦信号送信手段と、を有していることを特徴とする。

通信網を介してユーザ端末と中継装置とを接続し、ユーザ端末から受信した操縦指示に基づいて中継装置が無人航空機に操縦信号を送信することにより、無人航空機の操縦者は、ユーザ端末を通信網に接続可能な場所であれば、どこからでも遠隔地の無人航空機を操縦することが可能となる。また、通信網と無人航空機との間に中継装置が介在していることにより、最終的に無人航空機に送信される信号の形式を中継装置で調節することができる。そのため、本発明の方法で用いる無人航空機には、遠隔操縦のための特別な設定や改変を施すことなく、一般的な機体を採用することができる。

また、上記課題を解決するため、本発明の無人航空機の遠隔操縦システムは、ユーザ端末と、通信網を介して前記ユーザ端末と通信可能な中継装置と、前記中継装置に接続されたラジオコントロール送信機である第１送信機と、前記第１送信機の電波圏内に配置された無人航空機と、を備え、前記第１送信機は、他のラジオコントロール送信機である第２送信機を該第１送信機に接続して、該第２送信機で行われた操縦操作を示す信号である操作信号を受信し、該操作信号に基づく操縦信号を無人航空機に送信する機能であるトレーナ機能を有しており、前記ユーザ端末は、前記無人航空機の操縦指示を内容とするパケットデータを前記中継装置に送信する操縦指示送信手段を有しており、前記中継装置は、前記ユーザ端末から受信した前記操縦指示から前記操作信号を生成する操作信号生成手段を有しており、前記第１送信機は、前記トレーナ機能を利用することにより、前記中継装置から入力された前記操作信号に基づく操縦信号を前記無人航空機に送信することを特徴とする。

通信網を介してユーザ端末と中継装置とを接続し、ユーザ端末から受信した操縦指示に基づいて中継装置が無人航空機に操縦信号を送信することにより、無人航空機の操縦者は、ユーザ端末を通信網に接続可能な場所であれば、どこからでも遠隔地の無人航空機を操縦することが可能となる。また、一般に流通しているラジオコントロール送信機のトレーナ機能を応用してラジオコントロール送信機から操縦信号を送信することにより、既存の資産を活かして低コストかつ短期間で無人航空機の遠隔操縦環境を整えることができる。特に、本発明のシステムで用いる無人航空機には、ラジオコントロール送信機とペアリングされた一般的な機体を採用することができ、遠隔操縦のための特別な機能を持たせる必要がない。すなわち、現在ラジオコントロール送信機で操縦されているあらゆる無人航空機を本発明のシステムで遠隔操縦することが可能となる。

また、前記無人航空機は複数の回転翼を有するマルチコプターであり、前記無人航空機は、離陸後、前記操縦信号を待機している間は、空中におけるそのときの飛行位置を自動的に維持可能であることが好ましい。

通信網を介して遠隔地にある無人航空機を操縦するときには、現地で直接操縦する場合に比べ、操縦者の操作から無人航空機の応答までのタイムラグが大きくなることが見込まれる。その場合でも、無人航空機が自動的に現在の飛行位置を維持可能であることにより、操縦者は無人航空機の姿勢や飛行位置の調節に翻弄されることなく、タイムラグの程度を確認しながら落ち着いて操縦を行うことができる。

また、本発明の無人航空機の遠隔操縦システムは、前記無人航空機の飛行状態を直接的または間接的に把握可能な画像を撮影する撮影装置と、前記画像を表示する表示装置と、をさらに備え、前記表示装置は前記ユーザ端末の一部を構成しており、前記画像は通信網を介して前記ユーザ端末に転送されることが好ましい。

ユーザ端末が表示装置を備え、操縦者が無人航空機の飛行状態を手元で確認しながらユーザ端末を操作することにより、操縦者は、有視界飛行時における手動操縦と同じような感覚で遠隔地にある無人航空機を操縦することが可能となる。

また、前記ユーザ端末は、操縦者からの入力を受け付けるインタフェースとしてラジオコントロール送信機を有していることが好ましい。

ユーザ端末のユーザインタフェースがラジオコントロール送信機であることにより、操縦者は、普段の操縦時と同じ操縦操作で無人航空機の操縦指示を生成し、送信することができる。これにより、操縦者に対して遠隔操縦のための特別な訓練を施すことなく無人航空機の遠隔操縦を行うことができる。さらに、操縦者が操作するラジオコントロール送信器が第１送信機に対応したトレーナ機能を備えている場合、操縦者側で生成された操作信号を単にパケットに分割して転送し、それを中継装置で復元するだけで、第１送信機による無人航空機の操縦を実現することができる。

また、前記通信網は移動体通信網であることが好ましい。

中継装置を移動体通信網に接続可能とすることにより、移動体通信網のサービスエリア内であればどこでも無人航空機を飛行させることが可能となる。

また、上記課題を解決するため、本発明の無人航空機の遠隔操縦方法は、前記無人航空機の操縦指示を内容とするパケットデータを送信するパケットデータ送信ステップと、通信網を介して前記パケットデータを受信するパケットデータ受信ステップと、受信した前記パケットデータから前記無人航空機の操縦信号を生成する操縦信号生成ステップと、前記操縦信号を前記無人航空機に送信する操縦信号送信ステップと、を含むことを特徴とする。

無人航空機の操縦者が通信網を介して中継装置にアクセスし、中継装置から無人航空機に操縦信号を送信することにより、操縦者は、通信網に接続可能な場所であれば、どこからでも遠隔地の無人航空機を操縦することが可能となる。また、通信網と無人航空機との間に中継装置が介在していることにより、最終的に無人航空機に送信される信号の形式を中継装置で調節することができる。そのため、本発明の方法で用いる無人航空機には、遠隔操縦のための特別な設定や改変を施すことなく、一般的な機体を採用することができる。

また、本発明の無人航空機の遠隔操縦方法は、ラジオコントロール送信機である第１送信機を備え、前記第１送信機は、他のラジオコントロール送信機である第２送信機を該第１送信機に接続して、該第２送信機で行われた操縦操作を示す信号である操作信号を受信し、該操作信号に基づく操縦信号を無人航空機に送信する機能であるトレーナ機能を有しており、前記操縦信号生成ステップでは、受信した前記パケットデータから前記操作信号が生成され、該操作信号に基づいて前記操縦信号が生成されており、前記第１送信機は、前記トレーナ機能を利用することにより、前記操作信号の入力をうけ、該操作信号に基づく操縦信号を前記無人航空機に送信する構成としてもよい。

無人航空機の操縦者が通信網を介して中継装置に接続し、第１送信機を使って無人航空機に操縦信号を送信することにより、操縦者は、通信網に接続可能な場所であれば、どこからでも遠隔地の無人航空機を操縦することが可能となる。また、一般に流通しているラジオコントロール送信機のトレーナ機能を応用してラジオコントロール送信機から操縦信号を送信することにより、既存の資産を活かして低コストかつ短期間で無人航空機の遠隔操縦環境を整えることが可能となる。特に、本発明の方法で用いる無人航空機には、ラジオコントロール送信機とペアリングされた一般的な機体を採用することができ、遠隔操縦のための特別な機能を持たせる必要がない。すなわち、現在ラジオコントロール送信機で操縦されているあらゆる無人航空機を本発明の方法で遠隔操縦することが可能となる。

また、前記無人航空機は複数の回転翼を有するマルチコプターであり、前記無人航空機は、離陸後、前記操縦信号を待機している間は、空中におけるそのときの飛行位置を自動的に維持可能であることが好ましい。

通信網を介して遠隔地にある無人航空機を操縦するときには、現地で直接操縦する場合に比べ、操縦者の操作から無人航空機の応答までのタイムラグが大きくなることが見込まれる。その場合でも、無人航空機が自動的に現在の飛行位置を維持可能であることにより、操縦者は無人航空機の姿勢や飛行位置の調節に翻弄されることなく、タイムラグの程度を確認しながら落ち着いて操縦を行うことができる。

また、本発明の無人航空機の遠隔操縦方法は、前記無人航空機の飛行状態を直接的または間接的に把握可能な画像を撮影する撮影ステップと、通信網を介して前記画像を前記無人航空機の操縦者に転送する画像転送ステップと、をさらに含むことが好ましい。

無人航空機の操縦者が無人航空機の飛行状態を手元で確認しながら操縦指示を出すことにより、操縦者は、有視界飛行時における手動操縦と同じような感覚で遠隔地にある無人航空機を操縦することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる無人航空機の遠隔操縦システムおよび無人航空機の遠隔操縦方法によれば、遠隔地の無人航空機を簡易な構成で操縦することが可能となる。

第１実施形態にかかる遠隔操縦システムの全体構成を示すブロック図である。 ユーザ端末の機能構成を示すブロック図である。 第１実施形態にかかる中継装置の機能構成を示すブロック図である。 マルチコプターの機能構成を示すブロック図である。 第１実施形態にかかる遠隔操縦システムの時間軸に沿った処理の流れを示す図である。 第２実施形態にかかる遠隔操縦システムの全体構成を示すブロック図である。 第２実施形態にかかる中継装置およびプロポの機能構成を示すブロック図である。 第２実施形態にかかる遠隔操縦システムの時間軸に沿った処理の流れを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
（全体構成）
図１は本実施形態にかかる遠隔操縦システムＳ１の全体構成を示すブロック図である。遠隔操縦システムＳ１は、主に、通信網Ｎを介して通信可能に接続されたユーザ端末２００と中継装置３０１、および、中継装置３０１の電波圏内に配置された無人航空機であるマルチコプター１００により構成されている。

本実施形態では、通信網Ｎにはインターネットが用いられている。ユーザ端末２００は、マルチコプター１００の操縦指示ｉを内容とするパケットデータを通信網Ｎ経由で中継装置３０１に送信し、中継装置３０１はユーザ端末２００から受信した操縦指示ｉに基づいて、マルチコプター１００の飛行動作を制御する信号である操縦信号ｃを生成し、送信する。ここで、操縦指示ｉは、操縦者によるユーザ端末２００の操作内容を示すデータであってもよく、または操縦信号ｃと同一内容の信号であってもよい。また、本実施形態の操縦信号ｃは、ラジオコントロール模型の操縦信号として一般的に用いられているＰＰＭ（Pulse Position Modulation）方式の信号であることを想定しているが、マルチコプター１００側の受信器に対応した信号であれば他の形式や方式の信号であってもよい。

（ユーザ端末の構成）
図２はユーザ端末２００の機能構成を示すブロック図である。本実施形態のユーザ端末２００は、中央処理装置であるＣＰＵ２１０、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置からなるメモリ２２０、操縦者からの入力を受け付けるインタフェースである入力装置２５０、ユーザ端末２００を通信網Ｎに接続するためのＬＡＮアダプタ２３０、および、後述するカメラ５００で撮影された画像を表示する表示手段であるモニタ２４０を備えている。

入力装置２５０の具体例としては、一般的なキーボードやマウス、トラックボール、タッチパネル、ジョイスティックなどが考えられる。ＬＡＮアダプタ２３０は、ＬＡＮ経由で通信網Ｎに接続するための通信用ＩＣやＮＩＣ（Network Interface Card）である。ユーザ端末２００のＬＡＮへの接続方法は有線接続には限られず、例えば最寄りのＷｉ−ｆｉ（Wireless Fidelity）アクセスポイントに無線接続する方法であってもよい。メモリ２２０には操縦指示ｉの送信プログラムＳＰが登録されている。送信プログラムＳＰは、ＬＡＮアダプタ２３０とともに、操縦指示ｉを中継装置３０１に送信する操縦指示送信手段を構成している。すなわち、操縦者は、ユーザ端末２００をインターネットへ接続可能な環境であれば、どこからでも中継装置３０１に対して操縦指示ｉを送信することができる。

ユーザ端末２００の具体例としては、一般的なノート型パソコンやタブレットコンピュータを好適に用いることができる。図２に示す各機能が一装置に集約されており、また持ち運びも容易であるからである。一方、本発明のユーザ端末は、インターネットなどの通信網Ｎを介して中継装置３０１に操縦指示ｉを送信可能であれば、その物理的な形態は問わない。例えば図２に示す各機能を有する別々の装置を組み合わせてユーザ端末２００としてもよい。

また、ユーザ端末２００の入力装置２５０として別体のラジオコントロール送信機を採用することもできる。この場合、例えば公知のトレーナ機能を利用してラジオコントロール送信機をユーザ端末２００本体に接続すればよい。ラジオコントロール送信機を入力装置２５０とすることにより、操縦者は、普段と同じ操縦操作でマルチコプター１００の操縦指示ｉを生成し、送信することができる。これにより、操縦者に対して遠隔操縦のための特別な訓練を施すことなく、より容易にマルチコプター１００の遠隔操縦を実現することができる。

さらに、ユーザ端末２００が接続する通信網Ｎはインターネットには限定されない。中継装置３０１に操縦指示ｉを送信可能であれば、ＬＡＮアダプタ２３０に代えて、例えば３ＧやＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）などの移動体通信網への接続モジュールを備えてもよい。これにより操縦者は、移動体通信網のサービスエリア内であればどこからでも中継装置３０１に対して操縦指示ｉを送信することが可能となる。

（中継装置の構成）
図３は中継装置３０１の機能構成を示すブロック図である。本実施形態の中継装置３０１は、中央処理装置であるＣＰＵ３１０、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置からなるメモリ３２０、ユーザ端末２００から通信網Ｎ経由で操縦指示ｉを受信するＬＡＮアダプタ３３０、マルチコプター１００に操縦信号ｃを送信する高周波モジュール３５１とアンテナ３５２、および、マルチコプター１００の飛行状態を撮影する撮影装置であるカメラ５００が接続された入出力Ｉ／Ｆ３４０を備えている。

メモリ３２０には変換・転送プログラムＣＰ１が登録されている。変換・転送プログラムＣＰ１は、ユーザ端末２００から受信したパケット形式の操縦指示ｉをマルチコプター１００の操縦信号ｃに変換する操縦信号生成手段である。また、本実施形態の変換・転送プログラムＣＰ１は、高周波モジュール３５１、アンテナ３５２とともに、変換後の操縦信号ｃをマルチコプター１００へ転送する操縦信号送信手段を構成している。なお、本実施形態の中継装置３０１は、操縦信号ｃを２．４ＧＨｚ帯の周波数ホッピング方式で無線送信することを想定しているが、操縦信号ｃの変調方式はマルチコプター１００側の受信器に対応した方式であれば特にその種類は問わない。

遠隔操縦システムＳ１では、通信網Ｎとマルチコプター１００との間に中継装置３０１が介在していることにより、最終的にマルチコプター１００に送信される信号の形式や方式を中継装置３０１で調節することができる。これにより、遠隔操縦システムＳ１で用いるマルチコプター１００には、遠隔操縦のための特別な設定や改変を施す必要がなく、一般的な機体を採用することが可能とされている。

さらに、変換・転送プログラムＣＰ１は、カメラ５００が撮影したマルチコプター１００の画像ｐを通信網Ｎ経由でユーザ端末２００へ転送する。なお、本発明でいう「画像」とは、動画および静止画を含む総称である。操縦者は転送された画像ｐをモニタ２４０に表示することで、マルチコプター１００の様子を手元で確認しながらユーザ端末２００を操作することができる。これにより操縦者は、有視界飛行時における手動操縦と同じような感覚で遠隔地にあるマルチコプター１００を操縦することができる。

本実施形態のカメラ５００は、マルチコプター１００を地上から第三者視点で撮影しており、操縦者はその画像ｐからマルチコプター１００の飛行状態を直接的に把握することができる。その他にも、例えば、カメラ５００をマルチコプター１００の機体に搭載し、ＦＰＶ（First Person View：一人称視点）による撮影画像ｐをユーザ端末２００へ送ってもよい。操縦者はＦＰＶで撮影された画像ｐから、マルチコプター１００の飛行状態を間接的に把握することができる。

中継装置３０１のＬＡＮへの接続方法は有線接続には限られず、例えば最寄りのＷｉ−ｆｉアクセスポイントに無線接続する方法であってもよい。また、中継装置３０１が接続する通信網Ｎはインターネットには限定されない。ユーザ端末２００からの操縦指示ｉを受信可能であれば、ＬＡＮアダプタ３３０に代えて、例えば３ＧやＬＴＥ、ＷｉＭＡＸなどの移動体通信網への接続モジュールを備えることもできる。中継装置３０１を移動体通信網に接続することにより、移動体通信網のサービスエリア内であればどこであってもマルチコプター１００を飛行させることが可能となる。

ところで、これら移動体通信網は、地上での利用を前提に設計されていることから、上空では通信が不安定になるという技術的な制約があり、現在でも上空における通信品質は実用レベルに至っていない。一方、本実施形態の遠隔操縦システムＳ１の通信網Ｎとして移動体通信網を用いる場合、移動体通信網には地上に設置可能な中継装置３０１が接続される。そして、マルチコプター１００への操縦信号ｃは中継装置３０１により送信される。そのため、移動体通信網の広域性による利益を享受しつつ、その技術的な制約を回避し、マルチコプター１００と安定した通信を行うことが可能である。

（マルチコプターの構成）
図４はマルチコプター１００の機能構成を示すブロック図である。マルチコプター１００の機能は、主に、フライトコントローラＦＣ、複数の回転翼であるロータ１４２、これらロータ１４２の回転を制御するＥＳＣ１４１（Electric Speed Controller）、および、これらに電力を供給するバッテリー１９０により構成されている。

各ロータ１４２は、モータと、その出力軸に連結されたブレードとにより構成されている。ＥＳＣ１４１は、ロータ１４２のモータに接続されており、フライトコントローラＦＣから指示された速度でモータおよびブレードを回転させる。

フライトコントローラＦＣは、マイクロコントローラである制御装置１２０を備えている。制御装置１２０は、中央処理装置であるＣＰＵ１２１、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置からなるメモリ１２２、および、ＥＳＣ１４１を介して各ロータ１４２の回転数を制御するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ１２３を有している。

フライトコントローラＦＣはさらに、ＩＭＵ１３２（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）およびＧＰＳアンテナ１３３（以下、これらＩＭＵ１３２とＧＰＳアンテナ１３３を総称して「センサ等」ともいう。）を備えており、これらは制御装置１２０に接続されている。本実施形態におけるマルチコプター１００のＩＭＵ１３２は、主に３軸加速度センサおよび３軸角速度センサにより構成されており、これに加えて、気圧センサ（高度センサ）と地磁気センサ（方位センサ）とを含んでいる。制御装置１２０は、これらセンサ等により、機体の傾きや回転のほか、飛行中の緯度経度、高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得可能とされている。

制御装置１２０のメモリ１２２には、マルチコプター１００の飛行時における姿勢や基本的な飛行動作を制御するプログラムである飛行制御プログラムＦＣＰが記憶されている。飛行制御プログラムＦＣＰは、中継装置３０１からの操縦信号ｃに従い、センサ等から取得した情報を基に、個々のロータ１４２の回転数を調節し、機体の姿勢や位置の乱れを補正しながらマルチコプター１００を飛行させる。

マルチコプター１００は、上記センサ等および飛行制御プログラムＦＣＰを備えていることにより、離陸後、操縦信号ｃを待機している間も、空中におけるそのときの飛行位置を自動的に維持することができる。通信網Ｎを介して遠隔地にあるマルチコプター１００を操縦するときには、現地で直接操縦する場合に比べ、操縦者の操作からマルチコプター１００の応答までのタイムラグが大きくなることが見込まれる。この場合でも、マルチコプター１００が自動的に現在の飛行位置を維持可能であることにより、操縦者はマルチコプター１００の姿勢や飛行位置の調節に翻弄されることなく、タイムラグの程度を確認しながら落ち着いて操縦を行うことが可能とされている。

また、マルチコプター１００の操縦は、操縦者が中継装置３０１を介して逐次手動で行うほか、マルチコプター１００の飛行経路や速度、高度などのパラメータである飛行計画ＦＰを自律飛行プログラムＡＰＰに予め登録しておき、操縦者からの実行指示や所定の時刻を開始条件としてマルチコプター１００を自律的に飛行させることも可能である（以下、このような自律飛行のことを「オートパイロット」という。）。

このように、本実施形態におけるマルチコプター１００は高度な飛行制御機能を備えている。一方、本発明におけるマルチコプターは、複数の回転翼を備え、飛行位置を自動的に維持可能な機体であればよく、例えばセンサ等から一部のセンサが省略された機体や、オートパイロット機能を備えず手動操縦のみにより飛行可能な機体であってもよい。さらには、例えばワイヤで繋留されたマルチコプターを所定位置まで垂直に上昇させるだけでよい場合など、大雑把な操縦で事足りるときには、飛行位置の維持機能は省略することができる。その他、例えばオートパイロット機能による飛行のみを想定している場合には、無人固定翼機を採用することも考えられる。

（マルチコプターの遠隔操縦方法）
図５は、遠隔操縦システムＳ１の時間軸に沿った処理の流れを示す図である。以下、図５を参照して、遠隔操縦システムＳ１を用いたマルチコプター１００の遠隔操縦方法について説明する。

操縦者がマルチコプター１００を遠隔操縦するときには、まずカメラ５００による撮影を開始する（Ｓ１１０：撮影ステップ）。カメラ５００の始動方法は特に限定されず、ユーザ端末２００から中継装置３０１にカメラ５００の始動信号を送信してもよく、常時作動させておいてもよい。また、カメラ５００は、撮影方向が一定の固定カメラであってもよく、または、別途画像処理機能および駆動機構を備え、マルチコプター１００を自動的に追尾しながら撮影するカメラであってもよい。その他、ユーザ端末２００からカメラ５００の撮影方向を変更可能な構成としてもよい。

カメラ５００で撮影された画像ｐは、中継装置３０１の入出力Ｉ／Ｆ３４０から中継装置３０１に入力され、変換・転送プログラムＣＰ１により通信網Ｎ経由でユーザ端末２００に転送される（Ｓ１２０：画像転送ステップ）。ユーザ端末２００は中継装置３０１から受信した画像ｐをモニタ２４０に表示する（Ｓ１３０）。

操縦者はマルチコプター１００の飛行状況をモニタ２４０で確認しながら、マルチコプター１００への操縦指示ｉを入力装置２５０から入力する（Ｓ１４１）。ユーザ端末２００は、入力された操縦指示ｉをパケットに分割して中継装置３０１へ送信する（Ｓ１４２：パケットデータ送信ステップ）。

中継装置３０１は通信網Ｎを介して操縦指示ｉを受信し（Ｓ１５１：パケットデータ受信ステップ）、変換・転送プログラムＣＰ１が操縦指示ｉから操縦信号ｃを生成する（Ｓ１５２：操縦信号生成ステップ）。なお、操縦指示ｉと操縦信号ｃの内容が同一であるときは、変換・転送プログラムＣＰ１はパケットデータから単純に操縦指示ｉを抽出し、操縦信号ｃとする。変換・転送プログラムＣＰ１は、生成した操縦信号ｃを高周波モジュール３５１で変調し、アンテナ３５２からマルチコプター１００へ送信する（Ｓ１５３）。

マルチコプター１００は中継装置３０１から操縦信号ｃを受信し（Ｓ１６１）、操縦信号ｃに従って機体を飛行させる（Ｓ１６２：操縦信号送信ステップ）。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、先の実施形態と同一または同様の構成については、先の実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

（全体構成）
図６は本実施形態にかかる遠隔操縦システムＳ２の全体構成を示すブロック図である。遠隔操縦システムＳ２は、主に、通信網Ｎを介して通信可能に接続されたユーザ端末２００と中継装置３０２、中継装置３０２に接続されたラジオコントロール送信機であるプロポ４００、および、プロポ４００の電波圏内に配置されたマルチコプター１００により構成されている。

プロポ４００は、プロポ４００を第１送信機としたときに、他のラジオコントロール送信機である第２送信機を接続して、第２送信機で行われた操縦操作を示す信号である操作信号ｍを受信し、操作信号ｍに基づく操縦信号ｃをマルチコプターに送信する機能である公知のトレーナ機能ＴＦを有している。

本実施形態の通信網Ｎもインターネットである。ユーザ端末２００は、マルチコプター１００の操縦指示ｉを内容とするパケットデータを通信網Ｎ経由で中継装置３０２に送信する。中継装置３０２はユーザ端末２００から受信した操縦指示ｉに基づいて操作信号ｍを生成し、生成した操作信号ｍをプロポ４００に送信する。プロポ４００は受信した操作信号ｍからトレーナ機能ＴＦを使って操縦信号ｃを生成し、マルチコプター１００に送信する。ここで、操縦指示ｍは、操縦信号ｃと同一の信号であってもよい。

（ユーザ端末の構成）
本実施形態のユーザ端末２００の構成および機能は第１実施形態のユーザ端末２００と同一である。ここで、ユーザ端末２００の入力装置２５０として別体のラジオコントロール送信機を採用し、そのラジオコントロール送信器がプロポ４００に対応したトレーナ機能を備えている場合、操縦者側のラジオコントロール送信器の操作で生成された操作信号ｍを単にパケットに分割して転送し、それを中継装置３０２で復元してプロポ４００に入力するだけで、マルチコプター１００を操縦することができる。

（中継装置の構成）
図７は中継装置３０２およびプロポ４００の機能構成を示すブロック図である。本実施形態の中継装置３０２は、第１実施形態の中継装置３０１と同様に、ＣＰＵ３１０、メモリ３２０、ＬＡＮアダプタ３３０を備えており、入出力Ｉ／Ｆ３４０にはカメラ５００およびプロポ４００が接続されている。

メモリ３２０には変換・転送プログラムＣＰ２が登録されている。本実施形態の変換・転送プログラムＣＰ２は、ユーザ端末２００から受信したパケット形式の操縦指示ｉを操作信号ｍに変換する操作信号生成手段である。

遠隔操縦システムＳ２では、通信網Ｎとプロポ４００との間に中継装置３０２が介在していることにより、プロポ４００に入力される信号の形式や方式を中継装置３０２で調節することができる。これにより、遠隔操縦システムＳ２で用いるプロポ４００には、遠隔操縦のための特別な設定や改変を施す必要がなく、トレーナ機能ＴＦを備える一般的なラジオコントロール送信機を採用することができる。

（プロポの構成）
プロポ４００はヘリコプター模型用の市販のラジオコントロール送信器である。プロポ４００の制御装置４１０は、ＣＰＵや、ＲＡＭおよびＲＯＭからなるメモリ、メモリに登録された設定情報やトレーナ機能ＴＦを含む制御プログラム、操縦信号ｃを変調して無線送信する高周波モジュールとアンテナ、などにより構成されている。プロポ４００にはその他にも、操縦スティックや液晶表示部なども設けられているが、遠隔操縦システムＳ２ではこれらは使用しない。

トレーナ機能ＴＦは本来、飛行機やヘリコプターのラジオコントロール模型など、操縦ミスが機体の破損や事故を招くおそれがあるラジオコントロール模型の操縦訓練に使用される機能である。トレーナ機能ＴＦの通常の使用方法としては、まず、トレーナ側のラジオコントロール送信機である第１送信機に、トレーニー側のラジオコントロール送信機である第２送信機を接続する。この状態で第２送信機を操作すると、その操作内容を示す操作信号ｍ（または第２送信機で生成された操縦信号ｃ）が第１送信機に入力される。第１送信機は、第２送信機から入力された信号に基づいてラジオコントロール模型に操縦信号ｃを送信する。第１送信機は、トレーナ機能ＴＦのモードを切り替えることで、ラジオコントロール模型の操縦に割り込むことができる。

遠隔操縦システムＳ２では、プロポ４００のトレーナ機能ＴＦを応用し、中継装置３０２からプロポ４００に操作信号ｍを入力して、プロポ４００からマルチコプター１００に操縦信号ｃを送信する。これにより、既存の資産を活かして低コストかつ短期間にマルチコプター１００の遠隔操縦環境を整えることができる。特に、遠隔操縦システムＳ２で用いるマルチコプター１００には、プロポ４００とペアリングされた一般的な機体を採用することができ、マルチコプター１００に遠隔操縦のための特別な機能を持たせる必要がない。すなわち、現在ラジオコントロール送信機で操縦されているあらゆる無人航空機を遠隔操縦システムＳ２で遠隔操縦することができる。

なお、本実施形態においても、中継装置３０２が接続する通信網Ｎはインターネットには限定されず、中継装置３０２を移動体通信網に接続することもできる。中継装置３０２を移動体通信網に接続可能とする利点は第１実施形態の中継装置３０１と同様である。

（マルチコプターの遠隔操縦方法）
図８は、遠隔操縦システムＳ２の時間軸に沿った処理の流れを示す図である。以下、図８を参照して、遠隔操縦システムＳ２を用いたマルチコプター１００の遠隔操縦方法について説明する。

操縦者がマルチコプター１００を遠隔操縦するときには、まずカメラ５００による撮影を開始する（Ｓ２１０：撮影ステップ）。カメラ５００で撮影された画像ｐは、中継装置３０２の入出力Ｉ／Ｆ３４０から中継装置３０２に入力され、変換・転送プログラムＣＰ２により通信網Ｎ経由でユーザ端末２００に転送される（Ｓ２２０：画像転送ステップ）。ユーザ端末２００は中継装置３０２から受信した画像ｐをモニタ２４０に表示する（Ｓ２３０）。

操縦者はマルチコプター１００の飛行状況をモニタ２４０で確認しながら、マルチコプター１００への操縦指示ｉを入力装置２５０から入力する（Ｓ２４１）。ユーザ端末２００は、入力された操縦指示ｉをパケットに分割して中継装置３０２へ送信する（Ｓ２４２：パケットデータ送信ステップ）。

中継装置３０２は通信網Ｎを介して操縦指示ｉを受信し（Ｓ２５１：パケットデータ受信ステップ）、変換・転送プログラムＣＰ２が操縦指示ｉから操作信号ｍを生成する（Ｓ２５２）。なお、操縦指示ｉと操作信号ｍの内容が同一であるときは、変換・転送プログラムＣＰ２はパケットデータから単純に操縦指示ｉを抽出し、操作信号ｍとする。変換・転送プログラムＣＰ２は、生成した操作信号ｍをプロポ４００へ送信する（Ｓ２５３）。

プロポ４００は中継装置３０２から操作信号ｍを受信すると（Ｓ２６１）、トレーナ機能ＴＦを使って操作信号ｍから操縦信号ｃを生成し（Ｓ２６２：操縦信号生成ステップ）、マルチコプター１００に送信する（Ｓ２６３）。なお、操作信号ｍと操縦信号ｃの内容が同一であるときは、プロポ４００は単純に操作信号ｍを操縦信号ｃとしてマルチコプター１００に転送する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができる。

Ｓ１，Ｓ２ 遠隔操縦システム
Ｎ インターネット(通信網)
１００ マルチコプター(無人航空機)
ＦＣ フライトコントローラ
ＦＣＰ 飛行制御プログラム
１３２ ＩＭＵ
１３３ ＧＰＳアンテナ
１４２ ロータ（回転翼）
２００ ユーザ端末
ＳＰ 送信プログラム（操縦指示送信手段）
２３０ ＬＡＮアダプタ（操縦指示送信手段）
２４０ モニタ（表示装置）
２５０ 入力装置
３０１，３０２ 中継装置
ＣＰ１ 変換・転送プログラム（操縦信号生成手段、操縦信号送信手段）
ＣＰ２ 変換・転送プログラム（操作信号生成手段）
３３０ ＬＡＮアダプタ
３５１ 高周波モジュール（操縦信号送信手段）
３５２ アンテナ（操縦信号送信手段）
４００ プロポ（第１送信機）
ＴＦ トレーナ機能
５００ カメラ（撮影装置）
ｉ 操縦指示
ｍ 操作信号
ｃ 操縦信号
ｐ 画像

Claims (10)

1. ユーザ端末と、
   通信網を介して前記ユーザ端末と通信可能な中継装置と、
   前記中継装置の電波圏内に配置された無人航空機と、を備え、
   前記ユーザ端末は、前記無人航空機の操縦指示を内容とするパケットデータを前記中継装置に送信する操縦指示送信手段を有しており、
   前記中継装置は、前記ユーザ端末から受信した前記操縦指示から前記無人航空機の操縦信号を生成する操縦信号生成手段と、生成した前記操縦信号を前記無人航空機に送信する操縦信号送信手段と、を有していることを特徴とする無人航空機の遠隔操縦システム。
2. ユーザ端末と、
   通信網を介して前記ユーザ端末と通信可能な中継装置と、
   前記中継装置に接続されたラジオコントロール送信機である第１送信機と、
   前記第１送信機の電波圏内に配置された無人航空機と、を備え、
   前記第１送信機は、他のラジオコントロール送信機である第２送信機を該第１送信機に接続して、該第２送信機で行われた操縦操作を示す信号である操作信号を受信し、該操作信号に基づく操縦信号を無人航空機に送信する機能であるトレーナ機能を有しており、
   前記ユーザ端末は、前記無人航空機の操縦指示を内容とするパケットデータを前記中継装置に送信する操縦指示送信手段を有しており、
   前記中継装置は、前記ユーザ端末から受信した前記操縦指示から前記操作信号を生成する操作信号生成手段を有しており、
   前記第１送信機は、前記トレーナ機能を利用することにより、前記中継装置から入力された前記操作信号に基づく操縦信号を前記無人航空機に送信することを特徴とする無人航空機の遠隔操縦システム。
3. 前記無人航空機は複数の回転翼を有するマルチコプターであり、
   前記無人航空機は、離陸後、前記操縦信号を待機している間は、空中におけるそのときの飛行位置を自動的に維持可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無人航空機の遠隔操縦システム。
4. 前記無人航空機の飛行状態を直接的または間接的に把握可能な画像を撮影する撮影装置と、
   前記画像を表示する表示装置と、をさらに備え、
   前記表示装置は前記ユーザ端末の一部を構成しており、
   前記画像は通信網を介して前記ユーザ端末に転送されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無人航空機の遠隔操縦システム。
5. 前記ユーザ端末は、操縦者からの入力を受け付けるインタフェースとしてラジオコントロール送信機を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無人航空機の遠隔操縦システム。
6. 前記通信網は移動体通信網であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無人航空機の遠隔操縦システム。
7. 通信網を介した無人航空機の遠隔操縦方法であって、
   前記無人航空機の操縦指示を内容とするパケットデータを送信するパケットデータ送信ステップと、
   通信網を介して前記パケットデータを受信するパケットデータ受信ステップと、
   受信した前記パケットデータから前記無人航空機の操縦信号を生成する操縦信号生成ステップと、
   前記操縦信号を前記無人航空機に送信する操縦信号送信ステップと、を含むことを特徴とする無人航空機の遠隔操縦方法。
8. ラジオコントロール送信機である第１送信機を備え、
   前記第１送信機は、他のラジオコントロール送信機である第２送信機を該第１送信機に接続して、該第２送信機で行われた操縦操作を示す信号である操作信号を受信し、該操作信号に基づく操縦信号を無人航空機に送信する機能であるトレーナ機能を有しており、
   前記操縦信号生成ステップでは、受信した前記パケットデータから前記操作信号が生成され、該操作信号に基づいて前記操縦信号が生成されており、
   前記第１送信機は、前記トレーナ機能を利用することにより、前記操作信号の入力をうけ、該操作信号に基づく操縦信号を前記無人航空機に送信することを特徴とする無人航空機の遠隔操縦方法。
9. 前記無人航空機は複数の回転翼を有するマルチコプターであり、
   前記無人航空機は、離陸後、前記操縦信号を待機している間は、空中におけるそのときの飛行位置を自動的に維持可能であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の無人航空機の遠隔操縦方法。
10. 前記無人航空機の飛行状態を直接的または間接的に把握可能な画像を撮影する撮影ステップと、
    通信網を介して前記画像を前記無人航空機の操作者に転送する画像転送ステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の無人航空機の遠隔操縦方法。

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