JP2018165869A - 管制システム及び管制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体に配置された個別端末装置が保有する演算能力の増加を抑制しつつ、移動体同士の衝突等の事故の発生を、有効に防止する。【解決手段】複数の移動体ＵＶj,kに配置された個別端末装置２００j,kが、当該移動体ＵＶj,kの現在位置を含む移動情報を検出し、検出結果を含む第１同報送信データを同報送信する。引き続き、ノード装置３００jが受信した第１同報送信データに基づき、衝突の可能性があると判断された移動体の少なくとも一方に対する管制情報を含む第２同報送信データが生成されると、ノード装置３００jが当該第２同報送信データを同報送信する。そして、第２同報送信データに含まれる管制情報に、個別端末装置２００j,kが配置された移動体の今後の予定移動態様からの変更指定が含まれていると、個別端末装置２００j,kが、当該変更指定に従った移動態様の変更又は提示を制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、管制システム及び管制方法に係り、特に、移動体の衝突事故を回避するための管制システム及び管制方法に関する。

近年、移動体の衝突事故を回避するために様々な方法が提案されている。こうした提案技術の一つとして、他航空機（以下、単に「他機」ともいう）の飛行位置、機体速度等をモニタリングし、自航空機（以下、単に「自機」ともいう）との衝突を、自律的に回避をする技術がある（特許文献１参照；以下、「従来例」という）。

この従来例の技術では、放送型自動従属監視（ＡＤＳ−Ｂ：Automatic Dependent Surveillance - Broadcast）等のデータリンク手法を利用して、自機と他機との間で飛行位置等の情報共有を実現するようになっている。ここで、ＡＤＳ−Ｂを利用すると、最高で毎秒の情報発信が可能であり、リアルタイム性が非常に高いデータリンクを行うことができる。また、ＡＤＳ−Ｂを利用すると、２５０［ＮＭ（nautical mile）］（≒４６３［ｋｍ］）、高度差約４００００［ｆｅｅｔ］（≒１２［ｋｍ］）の範囲内の航空機との情報が共有されるため、山岳地域や海上においても、広範囲にわたる航空機の位置情報の把握が可能である。

特開２０１３−０６０１２３号公報

上述した従来例では、広範囲にわたる他機との間で位置情報等の情報共有を行い、情報共有内容に基づいて、自機において、自律的に、衝突を回避するための移動経路を算出する。そして、自機が、算出された移動経路に沿った移動を行うように移動制御を行う。このため、自機が保有することが必要な演算能力として、特に、新たな移動経路の算出のための演算能力として、高い演算能力が求められている。

ところで、いわゆるドローン等の無人航空機が、広く普及しつつある。こうした無人航空機は、物流や、災害現場の調査等への応用が期待される。このため、今後、無人航空機の存在密度が高くなっていくことが予想されている。特に、広域災害が発生した場合には、調査、物資の運搬のために、災害現場付近における無人航空機の存在密度が、通常よりも非常に高くなることが予想される。

また、無人航空機同士だけでなく、有人航空機（災害現場においては、主にヘリコプタ）と無人航空機との衝突も懸念されている。

さて、災害現場付近を飛行する無人航空機や有人航空機が、従来例のように、自機において、自律的に、衝突を回避するための移動経路を算出することにすると、新たな移動経路の算出のために自機が保有することが必要な演算能力として、従来例の想定の場合よりも、非常に高い演算能力が要求されることになる。こうした要請を満たす演算能力を保有することを、特に軽量化が求められるドローン等の小型の無人航空機に対して求めることは困難である。

このため、無人又は有人の航空機の存在密度が非常に高くなることが予想される災害現場周辺においても、適切に衝突事故を有効に防止することができる技術が望まれている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つである。

本発明の管制システムは、複数の移動体のそれぞれに配置された個別端末装置と；複数の前記個別端末装置との間でデータ通信を行うノード装置と；を備え、前記個別端末装置は、前記個別端末装置が配置された移動体の現在位置を含む移動情報を検出する移動情報検出部と；前記検出された移動情報を含む第１同報送信データを同報送信するとともに、前記ノード装置から同報送信された管制情報を含む第２同報送信データを受信する第１無線通信部と；前記管制情報に、前記個別端末装置が配置された移動体の今後の予定移動態様からの変更指定が含まれていた場合に、前記変更指定に従った移動態様の変更、又は、前記個別端末装置が配置された移動体の操作者への提示を制御する移動制御部と；を備え、前記ノード装置は、前記複数の個別端末装置のそれぞれから同報送信された複数の第１同報送信データを受信するとともに、前記第２同報送信データを同報送信する第２無線通信部を備える、ことを特徴とする管制システムである。

この管制システムでは、個別端末装置における移動情報検出部が、当該個別端末装置が配置された移動体の現在位置を含む移動情報を検出する。引き続き、第１無線通信部が、検出された移動情報、及び、自身が配置された移動体の識別情報を含む第１同報送信データを同報送信する。

こうして個別端末装置から同報送信された第１同報送信データは、ノード装置において、第２無線通信部により受信される。そして、第２無線通信部により受信された複数の個別端末装置のそれぞれから送信された第１同報送信データに基づいて、管制対象となる移動体の識別情報を指定した管制情報が生成されると、当該管制情報に対応する管制情報、及び、当該管制対象となる移動体の識別情報を含む第２同報送信データを、第２無線通信部が同報送信する。

第２同報送信データにおいて指定された識別情報に対応する移動体に配置された個別端末装置の第１無線通信部が、当該第２同報送信データを受信すると、移動制御部が、当該管制情報に含まれる今後の予定移動態様からの変更指定に従って、自身が配置された移動体の移動態様の変更又は提示を制御する。例えば、今後の予定移動態様からの変更指定が、移動経路の変更指定であったとき、移動体が自律航行する移動体であった場合には、移動制御部が、移動経路の変更指定に従って、移動体の駆動機構の制御を行い、移動経路を変更させる。また、移動体が、人手による操作に応じて航行する移動体であった場合には、移動制御部は、移動経路の変更指定を、操作者に提示する。

したがって、本発明の管制システムによれば、移動体に配置された個別端末装置が保有する演算能力の増加を抑制しつつ、移動体同士の衝突等の衝突事故の発生を、有効に防止することができる。

なお、本明細書において「衝突」には、移動体同士の衝突に加えて、移動体と固定物との衝突も含むものとする。

本発明の管制システムでは、前記複数の移動体と前記ノード装置との通信が、ＡＤＳ−Ｂに準拠して行われる構成とすることができる。この場合には、上述したＡＤＳ−Ｂの特性を活用して、ノード装置が、広範囲にわたって存在する移動体のそれぞれの位置情報を含む第１同報送信データを受信できるとともに、複数の個別端末装置が、ノード装置から送信された、管制情報を含む第２同報送信データを受信することができる。

なお、本発明の管制システムでは、移動体を、航空機、船舶、人、車両、移動可能なＩｏＴ機能実装装置、移動可能なロボット、又は、人の動作を補助する補助装置（例えば、介護用の動作支援装置）等とすることができる。

また、本発明の管制システムでは、前記ノード装置が、前記複数の第１同報送信データに基づいて、前記移動体同士の衝突の可能性があると判断した場合に、前記衝突の可能性がある移動体の少なくとも一方に対する前記変更指定を含む管制情報を生成した後、第２同報送信データを生成する管制情報生成部を更に備える構成とすることができる。この場合には、ノード装置が備える第１無線通信部による無線通信可能な範囲に存在する複数の移動体のそれぞれから送信された第１同報送信データに基づいて、管制情報生成部が管制情報を生成する。このため、簡易な構成で、ノード装置が、無線通信可能な範囲に存在する移動体に対して、移動体同士の衝突等の衝突事故の発生を有効に防止することができる管制を行うことができる。

また、本発明の管制システムでは、前記ノード装置と通信可能なセンタ装置を更に備え、前記ノード装置が、前記センタ装置との通信に利用される第１通信部と；前記第１通信部を利用して、前記複数の個別端末装置のそれぞれから同報送信された複数の第１同報送信データを前記センタ装置へ転送するとともに、前記センタ装置から前記管制情報を受信した場合に、前記第２同報送信データを生成する第２同報送信データ生成部と；を更に備え、前記センタ装置は、前記ノード装置との通信に利用される第２通信部と；前記ノード装置からの転送データに基づいて、前記移動体同士の衝突の可能性があると判断した場合に、前記衝突の可能性がある移動体の少なくとも一方に対する前記変更指定を含む管制情報を生成した後、前記生成された管制情報を、前記第２通信部を利用して前記ノード装置へ送信する管制情報生成部を備える構成とすることができる。

この場合には、センタ装置が備える管制情報生成部が、複数のノード装置のそれぞれを経由して受信した、複数のノード装置のそれぞれが管轄する領域が結合された非常に広範囲な領域に存在する複数の移動体のそれぞれから送信された第１同報送信データに基づいて管制情報を生成する。このため、複数のノード装置のそれぞれが管轄する領域を超えて、例えば、日本全国にわたる領域内に存在する移動体に対して、移動体同士の衝突等の衝突事故の発生を有効に防止することができる。

また、本発明の管制システムでは、前記複数の個別端末装置及び前記ノード装置との無線通信を確保できる上空に位置する飛行体に配置された中継装置を更に備え、前記中継装置は、前記複数の個別端末装置と前記ノード装置との間で、前記第１同報送信データ及び前記第２同報送信データの送受信を中継する構成とすることができる。このため、ノード装置と個別端末装置との間に、山、建物等の無線通信の妨げになる障害物が存在していても、複数の個別端末装置とノード装置との間における第１同報送信データ及び第２同報送信データの送受信を確保することができる。

本発明の管制方法は、複数の移動体のそれぞれに配置された個別端末装置と；複数の前記個別端末装置との間でデータ通信を行うノード装置と；を備える管制システムにおいて使用される管制方法であって、前記個別端末装置が配置された移動体の現在位置を含む移動情報を検出し、前記検出された移動情報を含む第１同報送信データを、前記個別端末装置が同報送信する第１同報送信工程と；前記複数の個別端末装置のそれぞれから同報送信された複数の第１同報送信データに基づいて、前記移動体同士の衝突の可能性があると判断された場合に生成された、前記衝突の可能性がある移動体の少なくとも一方に対する管制情報を含む第２同報送信データを、前記ノード装置が同報送信する第２同報送信工程と；前記管制情報に、前記個別端末装置が配置された移動体の今後の予定移動態様からの変更指定が含まれていた場合に、前記個別端末装置が、前記変更指定に従った移動態様の変更、又は、前記個別端末装置が配置された移動体の操作者への提示を制御する制御工程と；を備えることを特徴とする管制方法である。

この管制方法では、第１同報送信工程において、複数の移動体のそれぞれに配置された個別端末装置が、当該移動体の現在位置を含む移動情報を検出し、検出された移動情報を含む第１同報送信データを同報送信する。引き続き、ノード装置が受信した第１同報送信データに基づき、移動体同士の衝突の可能性があると判断された場合に、衝突の可能性がある移動体の少なくとも一方に対する管制情報を含む第２同報送信データが生成されると、第２同報送信工程において、ノード装置が当該第２同報送信データを同報送信する。そして、ノード装置から同報送信された第２同報送信データに含まれる管制情報に、個別端末装置が配置された移動体の今後の予定移動態様からの変更指定が含まれていた場合に、制御工程において、個別端末装置が、当該変更指定に従った移動態様の変更又は提示を制御する。

したがって、本発明の管制方法によれば、移動体に配置された個別端末装置が保有する演算能力の増加を抑制しつつ、移動体同士の衝突等の衝突事故の発生を、有効に防止することができる。

以上説明したように、本発明の管制システム及び管制方法によれば、移動体に配置された個別端末装置が保有する演算能力の増加を抑制しつつ、移動体同士の衝突等の衝突事故の発生を、有効に防止することができる、という効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る管制システムの構成を示す図である。 図１の個別端末装置の構成を説明するためのブロック図である。 図２の個別端末装置が送受信する通信データのフォーマット例を示すための図である。 図１のノード装置の構成を説明するためのブロック図である。 図１のセンタ装置の構成を説明するためのブロック図である。 図５のセンタ装置における変更経路の算出アルゴリズムを示すための図である。 図１の管制システムにおけるデータの送受信を説明するためのシーケンス図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図７を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等な要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［構成］
図１に示されるように、一実施形態に係る管制システム１００は、個別端末装置２００_j,k（ｊ＝１，２，…；ｋ＝１，２，…）と、中継装置３００_jとを備えている。また、管制システム１００は、ノード装置４００_jと、センタ装置５００とを備えている。

ここで、個別端末装置２００_j,k（ｊ＝１，２，…；ｋ＝１，２，…）は、空域ＳＲ_jを飛行する移動体としての無人航空機ＵＶ_j,kに配置されている。また、中継装置３００_j及びノード装置４００_jは、空域ＳＲ_jごとに１台配置されている。さらに、ノード装置４００_jは、インターネット網等の通信網ＮＴＷを介して、センタ装置５００と通信可能となっている。

＜個別端末装置２００_j,kの構成＞
上記の個別端末装置２００_j,kは、図２に示されるように、移動情報検出部２１０と、ＡＤＳ−Ｂ通信部２２０と、移動制御部２３０を備えている。

上記の移動情報検出部２１０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）測位、マルチＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）測位等を行う資源を含む位置センサ、３次元ジャイロセンサ等を含む姿勢センサ、加速度センサ等を備えて構成されており、個別端末装置２００_j,kの現在位置、速度、移動方向等を検出する。そして、移動情報検出部２１０は、検出結果を、ＡＤＳ−Ｂ通信部２２０及び移動制御部２３０へ送る。

上記のＡＤＳ−Ｂ通信部２２０は、移動情報検出部２１０から送られた検出結果を受ける。引き続き、ＡＤＳ−Ｂ通信部２２０は、当該検出結果を反映した、ＡＤＳ−Ｂ形式の第１同報送信データを生成する。そして、ＡＤＳ−Ｂ通信部２２０は、生成された第１同報送信データを外部へ同報送信する。

また、ＡＤＳ−Ｂ通信部２２０は、外部から同報送信された、ＡＤＳ−Ｂ形式の第２同報送信データを受信する。そして、ＡＤＳ−Ｂ通信部２２０は、当該第２同報送信データを移動制御部２３０へ送る。

ここで、第１同報送信データ及び第２同報送信データのフォーマット、すなわち、ＡＤＳ−Ｂに準拠した通信データのフォーマットを説明する。当該フォーマットでは、図３に示されるように、通信データＣＭＤには、必須部分ＭＮＰと、利用者がメッセージ内容を定義可能なオプション部分ＯＰＰとが含まれている。ここで、必須部分ＭＮＰは、ＡＤＳ−Ｂにおいて定められている部分であり、通信データＣＭＤを送信した移動体（以下、「送信移動体」ともいう）の識別子、送信移動体の現在位置（３次元位置）、送信移動体の速度等が含まれている。また、オプション部分ＯＰＰには、移動経路を変更すべき移動体の識別子、及び、変更後の移動経路（以下、「変更経路」ともいう）の指定の情報（以下、単に「変更指定情報」ともいう）が含まれるようになっている。

本実施形態では、ＡＤＳ−Ｂ通信部２２０が同報送信する第１同報送信データでは、オプション部分ＯＰＰには、意味のある情報は含まれない。一方、ＡＤＳ−Ｂ通信部２２０が受信する第２同報送信データでは、オプション部分ＯＰＰに変更指定情報が含まれるようになっている。

なお、本実施形態では、送信移動体の識別子として、国際民間航空機関（International Civil Aviation Organization：ＩＣＡＯ）により付与されるＩＣＡＯアドレスを採用している。無人航空機ＵＶ_j,kにもＩＣＡＯアドレスを採番・付与することで、無人航空機ＵＶ_j,kから発信されるＡＤＳ−Ｂ形式に準拠した同報情報を、有人航空機や航空管制システムが認識することが可能となっている。

また、本実施形態では、オープンな金融サービスを実現する有望な技術の１つとして注目されている「ブロックチェーン」を、無人航空機ＵＶ_j,kの飛行ログ管理に利用した、「ブロックチェーン飛行認証システム」を採用するようになっている。この「ブロックチェーン飛行認証システム」では、無人航空機にもＩＣＡＯアドレスを一意に割り当てる。そして、「ブロックチェーン飛行認証システム」では、２機以上の無人航空機が同一のＩＣＡＯアドレスを含む飛行申請が行われた場合には、当該飛行申請を却下するようになっている。

このため、飛行計画や飛行履歴などの情報をブロックチェーン上で各社が共有するようになれば、データ連携も容易となり、台帳の更新時に参加者間で合意を取ることで、内容の正当性と一貫性を確保することが可能となる。そして、コストの掛かる第三者機関（仲介役）を立ち上げずに偽装や改ざんを防ぐトレーサビリティー環境を整備することが可能となっており、高い透明性や信頼性をインターネット上で確保することができるようになっている。

図２に戻り、上記の移動制御部２３０は、内部に、移動経路を含む飛行計画を保持している。また、移動制御部２３０は、無人航空機ＵＶ_j,kの飛行駆動を行う駆動部ＤＶＰ_j,kと接続されており、無人航空機ＵＶ_j,kの飛行駆動を制御する。

移動制御部２３０は、移動情報検出部２１０から送られた検出結果を受ける。引き続き、移動制御部２３０は、当該検出結果を参照して、飛行計画に沿った飛行を行うための駆動指令を生成する。そして、移動制御部２３０は、生成された駆動指令を駆動部ＤＶＰ_j,kへ送る。この結果、駆動部ＤＶＰ_j,kは、当該駆動指令に従った飛行駆動を行う。

また、移動制御部２３０は、ＡＤＳ−Ｂ通信部２２０から送られた第２同報送信データを受ける。引き続き、移動制御部２３０は、当該第２同報送信データに、自身が配置された無人航空機に対する変更指定情報が含まれているか否かの変更判定を行う。かかる変更判定に際して、移動制御部２３０は、当該第２同報送信データのオプション部分ＯＰＰにおいて、自身が配置された無人航空機の識別子が指定されている変更指定情報が含まれているか否かを判定するようになっている。

変更判定の結果が否定的であった場合には、移動制御部２３０は、当該変更指定情報を無視し、現時点における飛行計画に沿った飛行駆動の制御を行う。一方、変更判定の結果が肯定的であった場合には、移動制御部２３０は、当該変更指定情報に従った変更を反映した飛行計画を作成し、内部の飛行計画を更新する。そして、更新された飛行計画に沿った飛行駆動の制御を行う。

＜中継装置３００_jについて＞
上記の中継装置３００_jは、個別端末装置２００_j,k及びノード装置４００_jとの通信が確保可能な上空に位置する無人航空機ＵＶＸ₁に配置される（図１参照）。この中継装置３００_jは、第１同報送信データを受けると、当該第１同報送信データをそのまま同報送信する。また、中継装置３００_jは、第２同報送信データを受けると、当該第２同報送信データをそのまま同報送信する。

なお、本実施形態では、第１同報送信データ及び第２同報送信データにはタイムスタンプ情報が含まれている。そして、中継装置３００_j及びノード装置４００_jの双方から同一のタイムスタンプ情報を含む第２同報送信データを受信した場合、個別端末装置２００_j,kは、一方の第２同報送信データを破棄するようになっている。また、個別端末装置２００_j,k及び中継装置３００_jの双方から同一のタイムスタンプ情報を含む第１同報送信データを受信した場合、ノード装置４００_jは、一方の第１同報送信データを破棄するようになっている。

＜ノード装置４００_jの構成＞
上記のノード装置４００_jは、図４に示されるように、ＡＤＳ−Ｂ通信部４１０と、通信部４２０と、通信制御部４３０とを備えている。

上記のＡＤＳ−Ｂ通信部４１０は、外部から同報送信された、ＡＤＳ−Ｂ形式の第１同報送信データを受信する。そして、ＡＤＳ−Ｂ通信部４１０は、当該第１同報送信データを通信制御部４３０へ送る。

また、ＡＤＳ−Ｂ通信部４１０は、通信制御部４３０から送られたＡＤＳ−Ｂ形式の第２同報送信データを受ける。そして、ＡＤＳ−Ｂ通信部４１０は、当該第２同報送信データを外部へ同報送信する。

上記の通信部４２０は、ネットワークＮＴＷを介して、センタ装置５００との通信を行う。この通信部４２０は、通信制御部４３０から送られた、送信移動体の識別子及び移動情報を受ける。そして、通信部４２０は、当該送信移動体の識別子及び移動情報をセンタ装置５００へ送信する。

また、通信部４２０は、センタ装置５００から送信された管制情報を受信する。そして、通信部４２０は、当該管制情報を通信制御部４３０へ送る。

なお、センタ装置５００から送信される管制情報には、管制対象となる無人航空機の識別子及び変更経路の指定が含まれている。

上記の通信制御部４３０は、ＡＤＳ−Ｂ通信部４１０から送られた第１同報送信データを受ける。引き続き、通信制御部４３０は、当該第１同報送信データに含まれる送信移動体の識別子及び移動情報を抽出する。そして通信制御部４３０は、抽出された情報を通信部４２０へ送る。

また、通信制御部４３０は、通信部４２０から送られた管制情報を受ける。引き続き、通信制御部４３０は、オプション部分ＯＰＰに当該管制情報を含めた第２同報送信データを生成する。そして、通信制御部４３０は、生成された第２同報送信データをＡＤＳ−Ｂ通信部４１０へ送る。

＜センタ装置５００の構成＞
上記のセンタ装置５００は、図５に示されるように、通信部５１０と、管制情報生成部５２０とを備えている。

上記の通信部５１０は、ノード装置４００_jから送信された送信移動体の識別子及び移動情報を、ネットワークＮＴＷを介して受信する。そして、通信部５１０は、当該送信移動体の識別子及び移動情報を管制情報生成部５２０へ送る。

また、通信部５１０は、管制情報生成部５２０から送られた管制情報を受ける。そして、通信部５１０は、当該管制情報をノード装置４００_jへ送信する。

上記の管制情報生成部５２０は、通信部５１０から送られた送信移動体の識別子及び移動情報を受ける。引き続き、管制情報生成部５２０は、当該送信移動体の識別子及び移動情報に基づいて、無人航空機ＵＶ_j,k同士の衝突の可能性があるか否かの衝突判定を行う。この衝突判定の結果が否定的であった場合には、管制情報生成部５２０は、無人航空機ＵＶ_j,k同士の衝突を回避するための変更経路の算出を行わずに、次の送信移動体の識別子及び移動情報を受けるのを待つ。

一方、衝突判定の結果が肯定的であった場合には、管制情報生成部５２０は、衝突の可能性がある２台の少なくとも一方に対して指定する変更経路を算出する。引き続き、管制情報生成部５２０は、算出された変更経路、及び、変更指定の対象となっている無人航空機の識別子を含む管制情報を生成する。そして、管制情報生成部５２０は、生成された管制情報を通信部５１０へ送る。

なお、本実施形態では、管制情報生成部５２０は、無人航空機同士の衝突を回避するための変更経路の算出アルゴリズムとして、セル・オートマトン（Cellular Automaton：ＣＡ）理論を採用した飛行空域管理を行うようになっている。かかる飛行空域管理では、管制情報生成部５２０は、飛行空域を細かい「セル」に分割し、無人航空機ごとにセルの利用計画を割り当てる。ここで、管制情報生成部５２０は、単独のセル内には、同一時間に複数の無人航空機が存在することがないように、飛行空域管理を行う。こうした飛行空域管理を実現できるように、管制情報生成部５２０は、変更経路を算出するようになっている。

図６には、ＣＡ理論を採用した飛行空域管理による変更経路の一例が、模式的に示されている。図６においては、実線矢印により変更前経路が示され、破線矢印により変更経路（回避経路）が示されている。また、図６においては、２台の無人航空機ＵＶ_j,k1，ＵＶ_j,k2の双方が変更前経路に沿って飛行した場合に、同一時間に共に存在することが予測されるセルが斜線ハッチにより示されている。さらに、小さな黒丸を散布することにより、変更経路に沿ったセルが示されている。そして、図６においては、無人航空機ＵＶ_j,k1に対して、変更経路を指定した管制情報が発行された場合の例が示されている。

なお、図６においては、２次元表現がなされているが、実際には３次元空間における飛行空域管理がなされることは、勿論である。

また、管制情報生成部５２０は、３次元自然地形情報及び３次元人工物形状情報を保持している。ここで、人工物には、ビルディング等の建屋、高速道路等の建造物が含まれている。そして、管制情報生成部５２０は、無人航空機と、自然物又は人工物との衝突の可能性があると判断される場合には、当該衝突を回避するための変更経路も算出するようになっている。

［動作］
次に、上記のように構成された管制システム１００の動作について、図７を主に参照して説明する。なお、図７には、説明の簡易化のため、２台の無人航空機ＵＶ_j,k1，ＵＶ_j,k2に関する場合の例が示されている。以下、２台の無人航空機ＵＶ_j,k1，ＵＶ_j,k2同士の衝突回避のための動作に主に着目して説明する。

図７に示されるように、無人航空機ＵＶ_j,k1に配置された個別端末装置２００_j,k1が、その時点の移動情報を含む（第１同報送信データ）₁を同報送信する。当該（第１同報送信データ）₁は、無人航空機ＵＶ_j,k2に配置された個別端末装置２００_j,k2、及び、ノード装置４００_jにより受信される。

（第１同報送信データ）₁を受信した個別端末装置２００_j,k2は、（第１同報送信データ）₁の受信に応じた処理を行うことなく、実行中の処理を継続する。一方、（第１同報送信データ）₁を受信したノード装置４００_jは、当該（第１同報送信データ）₁に含まれる送信移動体の識別子及び移動情報を抽出する。そして、ノード装置４００_jは、抽出結果を、（移動情報）₁としてセンタ装置５００へ送信する。

また、個別端末装置２００_j,k2が、その時点の移動情報を含む（第１同報送信データ）₂を同報送信する。当該（第１同報送信データ）₂は、個別端末装置２００_j,k1、及び、ノード装置４００_jにより受信される。

（第１同報送信データ）₂を受信した個別端末装置２００_j,k1は、（第１同報送信データ）₂の受信に応じた処理を行うことなく、実行中の処理を継続する。一方、（第１同報送信データ）₂を受信したノード装置４００_jは、当該（第１同報送信データ）₂に含まれる送信移動体の識別子及び移動情報を抽出する。そして、ノード装置４００_jは、抽出結果を、（移動情報）₂としてセンタ装置５００へ送信する。

なお、個別端末装置２００_j,k1からの（第１同報送信データ）₁の送信、及び、個別端末装置２００_j,k2からの（第１同報送信データ）₂の送信は、周期的に行われるようになっている。

（移動情報）₁及び（移動情報）₂を受信したセンタ装置５００は、（移動情報）₁の時間変化、及び、（移動情報）₂の時間変化に基づいて、衝突回避処理を実行する。この衝突回避処理では、センタ装置５００が、まず、上述したアルゴリズムにより、２台の無人航空機ＵＶ_j,k1，ＵＶ_j,k2同士が衝突する可能性があるか否かの衝突判定を行う。この衝突判定の結果が否定的であった場合には、センタ装置５００は、無人航空機ＵＶ_j,k1，ＵＶ_j,k2同士の衝突を回避するための変更経路の算出を行わずに、次の（移動情報）₁又は（移動情報）₂の受信を待つ。

一方、衝突判定の結果が肯定的であった場合には、センタ装置５００は、無人航空機ＵＶ_j,k1，ＵＶ_j,k2の少なくとも一方に対して指定する変更経路を算出する。なお、以下の説明においては、無人航空機ＵＶ_j,k1のみの変更経路が算出されたものとする。

引き続き、センタ装置５００は、算出された変更経路、及び、無人航空機ＵＶ_j,k1の識別子を含む管制情報を生成する。そして、センタ装置５００は、生成された管制情報をノード装置４００_jへ送信する。

なお、本実施形態では、「経路の変更」には、飛行経路の変更の他に、ホバリングによる空中待機及び高度変更も含まれるようになっている。

センタ装置５００から送信された管制情報を受信すると、ノード装置４００_jは、オプション部分ＯＰＰに当該管制情報を含む（第２同報送信データ）を生成する。そして、ノード装置４００_jは、生成された（第２同報送信データ）を同報送信する。こうして同報送信された（第２同報送信データ）は、個別端末装置２００_j,k1，２００_j,k2により受信される。

当該（第２同報送信データ）を受信した個別端末装置２００_j,k2は、当該（第２同報送信データ）には、自身が配置された無人航空機ＵＶ_j,k2を指定した管制情報が含まれていないので、実行中の処理を継続する。一方、当該（第２同報送信データ）を受信した個別端末装置２００_j,k1は、当該（第２同報送信データ）には、自身が配置された無人航空機ＵＶ_j,k1を指定した管制情報が含まれているので、当該管制情報を反映した新たな飛行計画を作成し、内部の飛行計画を更新する。そして、個別端末装置２００_j,k1は、更新された飛行計画に沿った飛行駆動の制御を行う。

また、センタ装置５００は、管制情報の発行後の（移動情報）₁の時間変化、及び、（移動情報）₂の時間変化を監視する。かかる監視結果に基づいて、センタ装置５００は、衝突回避が図られたことを確認する。

なお、センタ装置５００は、個別端末装置２００_j,k1，２００_j,k2と固定物との衝突の可能性があるか否かを、個別端末装置２００_j,k1，２００_j,k2が固定物に接近しつつあるか否かにより判定する。この判定の結果が肯定的であった場合、センタ装置５００は、固定物を避ける変更経路を算出する。以後、上述した個別端末装置２００_j,k1，２００_j,k2同士の衝突回避の場合と同様の処理が行われる。

以上説明したように、無人航空機ＵＶ_j,kに配置された個別端末装置２００_j,kにおける移動情報検出部２１０が、無人航空機ＵＶ_j,kの現在位置を含む移動情報を検出する。引き続き、個別端末装置２００_j,kにおけるＡＤＳ−Ｂ通信部２２０が、検出された移動情報、及び、無人航空機ＵＶ_j,kの識別子を含む第１同報送信データを同報送信する。

こうして個別端末装置２００_j,kから同報送信された第１同報送信データは、ノード装置４００_jにおいて、ＡＤＳ−Ｂ通信部４１０により受信される。そして、ＡＤＳ−Ｂ通信部４１０により受信された複数の個別端末装置２００_j,kのそれぞれからの第１同報送信同報データに基づいて、管制対象となる無人航空機の識別子を指定した管制情報が生成されると、当該管制情報に対応する管制情報、及び、当該管制対象となる無人航空機の識別子を含む第２同報送信データを、ＡＤＳ−Ｂ通信部４１０が同報送信する。

第２同報送信データにおいて指定された識別子に対応する無人航空機に配置された個別端末装置のＡＤＳ−Ｂ通信部２２０が、当該第２同報送信データを受信すると、移動制御部２３０が、当該管制情報に含まれる今後の予定移動態様からの変更指定に従って、自身が配置された無人航空機の移動態様の変更を制御する。そして、移動制御部２３０が、移動経路の変更指定に従って、当該無人航空機の駆動部ＤＶＰ_j,kの制御を行い、移動経路を変更させる。

したがって、本実施形態の管制システム１００によれば、無人航空機に配置された個別端末装置が保有する演算能力の増加を抑制しつつ、無人航空機同士の衝突等の衝突事故の発生を、有効に防止することができる。

また、本実施形態では、個別端末装置２００_j,kとノード装置４００_jとの通信が、ＡＤＳ−Ｂに準拠して行われる。このため、上述したＡＤＳ−Ｂの特性を活用して、ノード装置４００_jが、広範囲にわたって存在する無人航空機ＵＶ_j,kの位置情報を含む第１同報送信データを受信できるとともに、複数の個別端末装置２００_j,kが、ノード装置４００_jから送信された、管制情報を含む第２同報送信データを受信することができる。

また、本実施形態では、ノード装置４００_jと通信可能なセンタ装置５００が用意されている。そして、ノード装置４００_jが、センタ装置５００との通信に利用される通信部４２０と；通信部４２０を利用して、複数の個別端末装置２００_j,kのそれぞれから同報送信された複数の第１同報送信データをセンタ装置５００へ転送するとともに、センタ装置５００から管制情報を受信した場合に、当該管制情報を含む第２同報送信データを生成する通信制御部４３０と；を更に備える構成としている。また、センタ装置５００が、ノード装置４００_jとの通信に利用される通信部５１０と；ノード装置４００_jからの転送データに基づいて、無人航空機同士の衝突の可能性があると判断した場合に、衝突の可能性がある無人航空機の少なくとも一方に対する変更指定を含む管制情報を生成した後、生成された管制情報を、通信部５１０を利用してノード装置４００_jへ送信する管制情報生成部５２０を備える構成としている。

この結果、本実施形態では、管制情報生成部５２０が、複数のノード装置４００_jのそれぞれを経由して受信した、複数のノード装置４００_jのそれぞれが管轄する空域ＳＲ_jが結合された非常に広範囲な領域に存在する複数の無人航空機のそれぞれから送信された第１同報送信データに基づいて管制情報を生成する。このため、複数のノード装置４００_jのそれぞれが管轄する個々の空域ＳＲ_j領域を超えて、例えば、日本全国にわたる領域内に存在する無人航空機に対して、無人航空機同士の衝突等の衝突事故の発生を有効に防止することができる。

また、本実施形態では、複数の個別端末装置２００_j,k及びノード装置４００_jとの無線通信を確保できる上空に位置する無人航空機ＵＶＸ_jに配置された中継装置３００_jを更に備え、中継装置３００_jが、複数の個別端末装置２００_j,kとノード装置４００_jとの間で、第１同報送信データ及び前記第２同報送信データの送受信を中継する構成としている。このため、ノード装置４００_jと個別端末装置２００_j,kとの間に、山、建物等の無線通信の妨げになる障害物が存在していても、個別端末装置２００_j,kとノード装置４００_jとの間における第１同報送信データ及び第２同報送信データの送受信を確保することができる。

［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形を行うことができる。

例えば、上記の実施形態では、無人航空機の管制を行うようにした。これに対し、無人航空機以外の移動体の管制を行うようにしてもよい。また、無人航空機、及び、無人航空機以外の移動体の混成移動体群の管制を行うようにしてもよい。なお、無人航空機以外の移動体としては、有人航空機、船舶、人、車両、移動可能なＩｏＴ機能実装装置、移動可能なロボット、又は、人の動作を補助する補助装置（例えば、介護用の動作支援装置）等が挙げられる。

また、上記の実施形態では、第１同報送信データ及び第２同報送信データの授受のためにＡＤＳ−Ｂに準拠した無線通信を行うようにした。これに対し、ＡＤＳ−Ｂに準拠した無線通信と同様の機能を果たすことができる無線通信の方式を、第１同報送信データ及び第２同報送信データの授受のための無線通信の方式として採用してもよい。

また、上記の実施形態では、セルごとに、一のセル（単独セル）内には、同一時間に複数の無人航空機が存在することがないように、飛行空域管理を行うようにした。これに対し、単独セルと、当該単独セルの周辺のセルとから構成されるセルブロックごとに、一のセルブロック内には、同一時間に複数の無人航空機が存在することがないように、飛行空域管理を行うようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、自律的な移動を行う無人航空機の管制を行うようにした。これに対し、人手による操作に応じて航行する移動体の管制を行うようにしてもよい。この場合には、移動制御部は、移動経路の変更指定の操作者への提示の制御を行う。

また、上記の実施形態では、センタ装置が管制情報生成部を備えるようにした。これに対し、ノード装置が管制情報生成部を備えるようにしてもよい。この場合には、ノード装置が備えるＡＤＳ−Ｂ通信部による無線通信可能な範囲に存在する無人航空機のそれぞれから送信された第１同報送信データに基づいて、管制情報生成部が管制情報を生成する。このため、簡易な構成で、ノード装置が、無線通信可能な範囲に存在する無人航空機に対して、無人航空機同士の衝突等の衝突事故の発生を有効に防止することができる管制を行うことができる。

以上説明したように、本発明は、移動体の移動に関する管制を行う管制システム及び管制方法に適用することができる。

１００…管制システム、２００_j,k…個別端末装置、２１０…移動情報検出部、２２０…ＡＤＳ−Ｂ通信部（第１無線通信部）、２３０…移動制御部、３００…中継装置、４００_j…ノード装置、４１０…ＡＤＳ−Ｂ通信部（第２無線通信部）、４２０…通信部（第１通信部）、４３０…通信制御部（第２同報送信データ生成部）、５００…センタ装置、５１０…通信部（第２通信部）、５２０…管制情報生成部、ＳＲ_j…空域、ＵＶ_j,k，ＵＶＸ_j…無人航空機（移動体、飛行体）、ＮＴＷ…ネットワーク、ＤＶＰ…駆動部、ＣＭＤ…通信データ、ＭＮＰ…必須部分、ＯＰＰ…オプション部分。

Claims (6)

1. 複数の移動体のそれぞれに配置された個別端末装置と；
   複数の前記個別端末装置との間でデータ通信を行うノード装置と；を備え、
   前記個別端末装置は、
   前記個別端末装置が配置された移動体の現在位置を含む移動情報を検出する移動情報検出部と；
   前記検出された移動情報を含む第１同報送信データを同報送信するとともに、前記ノード装置から同報送信された管制情報を含む第２同報送信データを受信する第１無線通信部と；
   前記管制情報に、前記個別端末装置が配置された移動体の今後の予定移動態様からの変更指定が含まれていた場合に、前記変更指定に従った移動態様の変更、又は、前記個別端末装置が配置された移動体の操作者への提示を制御する移動制御部と；を備え、
   前記ノード装置は、前記複数の個別端末装置のそれぞれから同報送信された複数の第１同報送信データを受信するとともに、前記第２同報送信データを同報送信する第２無線通信部を備える、
   ことを特徴とする管制システム。
2. 前記複数の移動体と前記ノード装置との通信は、ＡＤＳ−Ｂに準拠して行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の管制システム。
3. 前記ノード装置は、前記複数の第１同報送信データに基づいて、前記移動体同士の衝突の可能性があると判断した場合に、前記衝突の可能性がある移動体の少なくとも一方に対する前記変更指定を含む管制情報を生成した後、前記第２同報送信データを生成する管制情報生成部を更に備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の管制システム。
4. 前記ノード装置と通信可能なセンタ装置を更に備え、
   前記ノード装置は、
   前記センタ装置との通信に利用される第１通信部と；
   前記第１通信部を利用して、前記複数の個別端末装置のそれぞれから同報送信された複数の第１同報送信データを前記センタ装置へ転送するとともに、前記センタ装置から前記管制情報を受信した場合に、前記第２同報送信データを生成する第２同報送信データ生成部と；を更に備え、
   前記センタ装置は、
   前記ノード装置との通信に利用される第２通信部と；
   前記ノード装置からの転送データに基づいて、前記移動体同士の衝突の可能性があると判断した場合に、前記衝突の可能性がある移動体の少なくとも一方に対する前記変更指定を含む管制情報を生成した後、前記生成された管制情報を、前記第２通信部を利用して前記ノード装置へ送信する管制情報生成部を備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の管制システム。
5. 前記複数の個別端末装置及び前記ノード装置との無線通信を確保できる上空に位置する飛行体に配置された中継装置を更に備え、
   前記中継装置は、前記複数の個別端末装置と前記ノード装置との間で、前記第１同報送信データ及び前記第２同報送信データの送受信を中継する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の管制システム。
6. 複数の移動体のそれぞれに配置された個別端末装置と；複数の前記個別端末装置との間でデータ通信を行うノード装置と；を備える管制システムにおいて使用される管制方法であって、
   前記個別端末装置が配置された移動体の現在位置を含む移動情報を検出し、前記検出された移動情報を含む第１同報送信データを、前記個別端末装置が同報送信する第１同報送信工程と；
   前記複数の個別端末装置のそれぞれから同報送信された複数の第１同報送信データに基づいて、前記移動体同士の衝突の可能性があると判断された場合に生成された、前記衝突の可能性がある移動体の少なくとも一方に対する管制情報を含む第２同報送信データを、前記ノード装置が同報送信する第２同報送信工程と；
   前記管制情報に、前記個別端末装置が配置された移動体の今後の予定移動態様からの変更指定が含まれていた場合に、前記個別端末装置が、前記変更指定に従った移動態様の変更、又は、前記個別端末装置が配置された移動体の操作者への提示を制御する制御工程と；
   を備えることを特徴とする管制方法。

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