JP2019031204A - 無人航空機、管理サーバ、制御装置、および制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無人航空機同士の衝突を従来よりも確実に回避する。【解決手段】自律飛行が可能な無人航空機（１）は、当該無人航空機（１）の飛行方向を示す情報を取得する方向センサ（３７）と、当該無人航空機（１）を制御する主制御部（１０）とを備えている。主制御部（１０）は、無人航空機（１）の飛行方向に応じて、無人航空機（１）の飛行を許容する１つの高度帯を設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、自律飛行が可能な無人航空機等に関する。

特許文献１には、無人航空機（無人回転翼機）の飛行時における、自機と周辺物との衝突を回避することを一目的とした技術が開示されている。具体的には、特許文献１には、距離センサの検出結果を用いて、上記衝突を回避する技術が開示されている。

国際公開公報ＷＯ２０１６／１４８３０３Ａ１号

但し、無人航空機における衝突回避技術には、なお改善の余地がある。本発明の一態様は、無人航空機同士の衝突を従来よりも確実に回避することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る無人航空機は、自律飛行が可能な無人航空機であって、上記無人航空機の飛行方向を示す情報を取得する飛行方向取得部と、上記無人航空機を制御する制御装置と、を備えており、上記制御装置は、上記飛行方向に応じて、上記無人航空機の飛行を許容する１つの高度帯を設定する。

また、本発明の一態様に係る制御装置は、自律飛行が可能な無人航空機を制御する制御装置であって、上記無人航空機には、当該無人航空機の飛行方向を示す情報を取得する飛行方向取得部が設けられており、上記制御装置は、上記飛行方向に応じて、上記無人航空機の飛行を許容する１つの高度帯を設定する高度設定部を備えている。

本発明の一態様に係る無人航空機によれば、無人航空機同士の衝突を従来よりも確実に回避できる。また、本発明の一態様に係る制御装置によっても同様の効果を奏する。

実施形態１の無人航空機の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図１の方向・高度対応データについて説明するための図である。 図１の無人航空機における飛行制御の処理の流れを例示する図である。 図１の無人航空機の飛行ルートの一例を示す図である。 実施形態２の無人航空機の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 図５の無人航空機における飛行制御の処理の流れを例示する図である。 図５の無人航空機の飛行ルートの一例を示す図である。 実施形態３の管理システムの構成を概略的に示す機能ブロック図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、図８の管理システムにおける運行管理の処理の流れを例示する図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、図８の管理システムにおいて、少なくとも１つの無人航空機に方向・高度対応データを更新させる処理を説明するための図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について説明する。以降の各実施形態において、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、以下では、公知技術と同様の事項については説明を省略する。

（無人航空機１の構成）
図１は、実施形態１の無人航空機１の構成を概略的に示す機能ブロック図である。無人航空機１は、例えば、自律飛行が可能な無人回転翼機（例：ドローンまたはマルチコプター）である。無人航空機１は、後述する管理システム１０００の管理下にある複数の無人航空機のうちの１つである。当該複数の無人航空機は、所定のサービス（例：荷物搬送、農薬散布、または遭難者探索等）を提供するために使用される。

無人航空機１は、主制御部１０（制御装置）、通信部２１、ＧＰＳ（Global Positioning system）受信部２２、センサ群３５、記憶部４０、および駆動部５０を備える。主制御部１０は、無人航空機１の各部の動作を統括的に制御する。主制御部１０は、自律飛行制御部１１、衝突予測・回避制御部１２、および飛行高度判定部１３（高度設定部）を備える。記憶部４０には、自律飛行プログラム４１、衝突予測・回避プログラム４２、および方向・高度対応データ４３が格納されている。

通信部２１は、無人航空機１が外部装置との通信を行うための通信インターフェースである。通信部２１は、例えば、不図示の無線通信ネットワークを介して、後述する管理サーバ１００の通信部７１と通信を行う（図８を参照）。

ＧＰＳ受信部２２（位置情報取得部，飛行方向取得部）は、人工衛星等から電波として送信されるＧＰＳ信号を受信し、各時刻における無人航空機１の位置を示す位置情報を取得する。位置情報には、無人航空機１の現在の位置（現在地）を示す情報が含まれる。位置情報は、緯度および経度によって規定される二次元平面座標上の点の位置を示す座標であってよい。

センサ群３５は、無人航空機１に設けられる１つ以上のセンサを総称的に表す。センサ群３５は、無人航空機１の高度を検出する高度センサ３６と、当該無人航空機１が飛行する方向（方角，方位）（以下、飛行方向）を検出する方向センサ３７（飛行方向取得部）とを含む。一例として、高度センサ３６として気圧センサを、方向センサ３７として地磁気センサを、それぞれ用いることができる。

なお、ＧＰＳ受信部２２が三次元測位の機能を備えている場合には、位置情報は三次元空間座標上の点の位置を示す座標として表現される。この場合、当該位置情報から、無人航空機１の高度を取得できる。

また、ＧＰＳ受信部２２は、位置情報によって示される無人航空機１の位置の時間変化に基づいて、飛行方向を導出してもよい。飛行方向取得部は、無人航空機１の飛行方向を示す情報（飛行方向情報）を取得する機能部であればよい。

駆動部５０は、モータ５１と回転翼５２とを備える。モータ５１によって回転翼５２を駆動（回転）させることで、無人航空機１を飛行させることができる。主制御部１０によってモータ５１の動作を制御することで、無人航空機１の運転状態を制御（設定）できる。例えば、無人航空機１を、所定の高度帯に位置させたまま、所定の飛行方向に飛行させることができる。

記憶部４０には、自律飛行プログラム４１、衝突予測・回避プログラム４２、および方向・高度対応データ４３が格納されている。自律飛行制御部１１は、記憶部４０から自律飛行プログラム４１を読み出し、無人航空機１に自律飛行を行わせる。自律飛行プログラム４１は、無人航空機１に自律飛行を行わせるための公知のプログラムである。

衝突予測・回避制御部１２は、記憶部４０から衝突予測・回避プログラム４２を読み出し、無人航空機１に、自機と周辺物との衝突予測および衝突回避（以下、衝突予測・回避）を行わせる。衝突予測・回避プログラム４２は、無人航空機１に衝突予測・回避を行わせるための公知のプログラムである。

飛行高度判定部１３は、無人航空機１の飛行方向に応じて、当該無人航空機１の飛行を許容する１つの高度帯（以下、飛行許容高度帯）を判定（設定，選択）する。一例として、飛行高度判定部１３は、方向・高度対応データ４３を参照し、飛行許容高度帯を選択する。当該構成によれば、簡単な処理によって、飛行方向に応じた飛行許容高度帯を設定できる。

図２は、方向・高度対応データ４３について説明するための図である。実施形態１では、図２の（ａ）および（ｂ）に示されるように、「北」、「北東」、「東」、「南東」、「南」、「南西」、「西」、および「北西」の８通りの飛行方向のそれぞれに対して、個別の飛行許容高度帯があらかじめ設定されている。

但し、飛行方向と飛行許容高度帯との対応関係は、８通りに限定されない。例えば、当該対応関係は、４通りまたは１６通りに設定されてもよい。当該対応関係の個数は、特に限定されない。当該対応関係は、異なる飛行方向に対して、異なる飛行許容高度帯が割り当てるように設定されていればよい。

図２の（ｃ）に示されるように、方向・高度対応データ４３は、上記の８通りの飛行方向のそれぞれに対する高度帯（飛行許容高度帯）との対応関係を示すデータである。実施形態１では、方向・高度対応データ４３が、飛行方向と高度帯との対応関係を示すテーブル（以下、方向・高度対応テーブル）である場合を例示する。後述するように、方向・高度対応データ４３は、通信部７１・２１を介して、管理サーバ１００から無人航空機１に供給されてよい。

図２の（ｂ）に示されるように、
・「北」には第１高度帯（１番目に高い（最も高い）高度帯）が、
・「北東」には第２高度帯（２番目に高い高度帯）が、
・「東」には第３高度帯（３番目に高い高度帯）が、
・「南東」には第４高度帯（４番目に高い高度帯）が、
・「南」には第５高度帯（５番目に高い高度帯）が、
・「南西」には第６高度帯（６番目に高い高度帯）が、
・「西」には第７高度帯（７番目に高い高度帯）が、
・「北西」には第８高度帯（８番目に高い（最も低い）高度帯）が、
各飛行方向に対応する飛行許容高度帯として割り当てられている。

各高度帯（第１高度帯〜第８高度帯）は、管理システム１０００の管理下にある複数の無人航空機１が異なる高度帯を飛行する場合に、無人航空機１同士の衝突が生じないように設定されている。つまり、各高度帯は、異なる高度帯を飛行する無人航空機１同士が、高さ方向において十分に離間されるように設定されている。

なお、方向・高度対応データ４３（飛行方向と高度帯との対応関係を示すデータ）は、方向・高度対応テーブルに限定されない。つまり、飛行方向に応じた飛行許容高度帯を設定する方法は、方向・高度対応テーブルを用いたものに限定されない。

例えば、方向・高度対応データ４３には、飛行方向の方位角と高度（高度帯）との対応関係を示す所定の数式（計算式）が格納されていてもよい。この場合、飛行高度判定部１３は、当該数式を用いて、飛行方向に応じた飛行許容高度帯を設定してもよい。

上記数式は、無人航空機１の設計者によってあらかじめ設定されてよい。一例として、無人航空機１の高度をＨ（単位：ｍ）、無人航空機１の飛行方向を示す方位角をθ（単位：°）とすると、以下の式（１）
Ｈ＝θ×α＋β…（１）
によって、方位角θに応じた高度Ｈを設定できる。つまり、飛行方向に応じた飛行許容高度帯が設定できる。高度Ｈは、方位角θの関数として、Ｈ（θ）と表記されてもよい。

式（１）において、方位角θは、真北を指す場合に０°であり、真東を指す場合に９０°であるとする。このように、方位角θは時計回りに角度が増加するものとする。αは、比例係数（単位：ｍ／°）である。一例として、α＝０．１である。また、βは方位角が真北を指す場合における、無人航空機１の高度（単位：ｍ）である。式（１）によれば、方位角θが大きくなるにつれて、より高い高度Ｈが設定される。

一例として、０°≦θ≦９０°の範囲において、式（１）を用いる場合を考える。無人航空機１の飛行方向が北（θ＝０°）である場合、当該無人航空機１の高度は、Ｈ（０°）＝βとなる。また、無人航空機１の飛行方向が北東（θ＝４５°）である場合、当該無人航空機１の高度は、Ｈ（４５°）＝４５α＋βである。また、無人航空機１の飛行方向が東（θ＝９０°）である場合、当該無人航空機１の高度は、Ｈ（９０°）＝９０α＋βである。

αの値を適切に設定することにより、Ｈ（０°）とＨ（４５°）とＨ（９０°）とを十分に相違させることができる。つまり、無人航空機１の飛行方向に応じて、異なる飛行許容高度帯を設定できる。

（無人航空機１における飛行制御の処理の一例）
図３は、無人航空機１における飛行制御の処理の流れＳ１〜Ｓ３の一例を示すフローチャートである。図４は、無人航空機１の飛行ルートの一例を示す図である。図４に示されるように、無人航空機１は、地点Ａ（出発地）を出発し、あらかじめ設定された地点Ｂ（方向転換地点）を経由して、地点Ｃ（目的地）へと向かう。方向転換地点とは、無人航空機１が飛行方向を転換（変更）する地点である。

はじめに、無人航空機１が、地点Ａにおいて静止している場合（出発前）を考える。主制御部１０は、飛行開始に先立ち、地点Ａにおいて南西方向を飛行方向として設定する。この場合、飛行高度判定部１３は、方向・高度対応データ４３を参照し、南西方向に対応する飛行許容高度帯が第６高度帯であると判定する。

続いて、自律飛行制御部１１は、地点Ａにおいて無人航空機１をホバリングさせて、無人航空機１を第６高度帯へと移動（浮上）させる。無人航空機１のホバリングが完了すると、自律飛行制御部１１は、無人航空機１を南西方向に飛行させる。

飛行高度判定部１３は、ＧＰＳ受信部２２から位置情報を取得する。無人航空機１が飛行中である場合、飛行高度判定部１３は、無人航空機１が方向反転地点に到達したか否か（つまり、現在地が方向反転地点であるか否か）を判定する（Ｓ１）。無人航空機１が方向反転地点に到達していない場合（Ｓ１でＮＯ）、Ｓ１に戻る。

無人航空機１が方向反転地点に到達した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、主制御部１０は、飛行方向を変更する。つまり、主制御部１０は、あらかじめ設定された所定の飛行方向を、新たな飛行方向に設定する。実施形態１では、所定の飛行方向（新たな飛行方向）が、東方向であるとする。

飛行高度判定部１３は、方向・高度対応データ４３を参照し、所定の飛行方向に対応する飛行許容高度帯を判定する（Ｓ２）。図４の例では、飛行高度判定部１３は、東方向（地点Ｂにおいて新たに設定された飛行方向）に対応する飛行許容高度帯が第３高度帯であると判定する。

続いて、自律飛行制御部１１は、地点Ｂにおいて無人航空機１をホバリングさせて、無人航空機１を第３高度帯へと移動（浮上）させる。無人航空機１のホバリングが完了すると、自律飛行制御部１１は、無人航空機１を東方向に飛行させる（Ｓ３）。そして、Ｓ１に戻り、無人航空機１の飛行が完了するまで（例：無人航空機１が地点Ｃ（目的地）に到達するまで）、同様の処理が繰り返される。

（無人航空機１の効果）
特許文献１の技術では、無人航空機同士の衝突を回避するという着想については考慮されていなかった。このため、特許文献１の技術では、無人航空機同士の衝突を回避することが困難であった。

他方、無人航空機１によれば、無人航空機１に対して、当該無人航空機１の飛行方向に応じた１つの飛行許容高度帯を設定できる。従って、複数の無人航空機１のそれぞれが異なる飛行方向に飛行している場合、無人航空機１のそれぞれに、異なる高度帯を飛行させることができる。また、同じ飛行方向に飛行する無人航空機１のみに、同じ高度帯を飛行させることができる。

このため、１つの無人航空機１（第１無人航空機）が他の無人航空機１（第２無人航空機）に近い位置を飛行している場合でも、第１無人航空機と第２無人航空機との衝突が生じる可能性を低減できる。すなわち、無人航空機１同士の衝突を従来よりも確実に回避できる。

また、無人航空機１における「飛行方向に応じた飛行許容高度帯の設定」という処理（以下、高度帯設定処理）は、従来の無人航空機に設けられている検出装置（例：ＧＰＳ受信部２２または方向センサ３７）の検出結果を用いて実行できる。このため、従来の無人航空機に対して特別な検出装置を付加することなく、無人航空機１を実現できる。すなわち、無人航空機１を低コストで実現できる。

さらに、高度帯設定処理は、比較的単純な処理であるため、従来の他の衝突回避技術とも容易に併用できる。無人航空機１では、飛行方向と飛行許容高度帯とが対応付けられているため、複数の無人航空機１のそれぞれについて、移動予測を容易化できる。その結果、従来の衝突回避技術による衝突回避も容易化される。

〔実施形態２〕
図５は、実施形態２の無人航空機２の構成を概略的に示す機能ブロック図である。無人航空機２の主制御部を、主制御部２０（制御装置）と称する。主制御部２０は、主制御部１０に、特定エリア判定部２４を付加した構成である。また、無人航空機２では、記憶部４０に、特定エリアデータ４４がさらに格納されている。

特定エリアデータ４４は、あらかじめ設定された特定エリアを示すデータである。特定エリアとは、緯度および経度によって規定される二次元平面座標上のエリアである。一例として、特定エリアが矩形である場合、特定エリアは、当該矩形の４つの頂点の位置によって規定される。この場合、特定エリアデータ４４は、特定エリアの４つの頂点の位置を示す座標を含んでいてよい。

また、特定エリアが円形である場合、特定エリアは、円の中心位置と半径とによって規定される。この場合、特定エリアデータ４４は、円の中心位置を示す座標と、当該円の半径の値を示す情報とを含んでいてよい。

（無人航空機２における飛行制御の処理の一例）
図６は、無人航空機２における飛行制御の処理の流れＳ１１〜Ｓ１８の一例を示すフローチャートである。Ｓ１６〜Ｓ１８は、上述の処理Ｓ１〜Ｓ３と同様であるため、説明を省略する。

図７は、無人航空機２の飛行ルートの一例を示す図である。実施形態２では、無人航空機２を地点Ａ→Ｃへと移動させ、その後、当該無人航空機２を地点Ｃ→Ａへとさらに移動させる場合を例示する。つまり、無人航空機２に、地点Ａへの往復を行わせる場合を例示する。なお、往路と復路とは、別の経路であるとする。例えば、復路において、地点Ｃ→Ｄ（後述）までの経路では、無人航空機２の飛行方向は北西方向に設定されている。

図７に示されるように、無人航空機２は、まず、実施形態１と同様に、地点Ａ→Ｂ→Ｃへと向かう（往路）。実施形態２において、地点Ａは特定エリア外であり、地点Ｂ・Ｃは特定エリア内であるとする。このため、往路における地点Ａ・Ｂ間には、特定エリアの境界点の１つである地点Ｄが存在する。従って、無人航空機２は、往路において、地点Ａ→Ｄ→Ｂ→Ｃの順で、各地点を移動する。

また、地点Ｃ・Ａ間には、特定エリアの境界点の１つである地点Ｅ（地点Ｄとは別の境界点）が存在する。従って、無人航空機２は、復路において、地点Ｃ→Ｅ→Ａの順で、各地点を移動する。

飛行高度判定部１３は、ＧＰＳ受信部２２から位置情報を取得する。そして、特定エリア判定部２４は、特定エリアデータ４４を読み出す（Ｓ１１）。続いて、特定エリア判定部２４は、無人航空機２が特定エリア内に位置（進入）しているかを判定する。つまり、特定エリア判定部２４は、現在地が特定エリア内であるか否かを判定する（Ｓ１２）。

無人航空機２が特定エリア内に位置していない場合（Ｓ１２でＮＯ）、自律飛行制御部１１は、通常（従来）の無人航空機と同様に、無人航空機２を飛行させる（Ｓ１３）。つまり、自律飛行制御部１１は、上述の高度帯設定処理を伴わない公知の自律飛行アルゴリズムおよび衝突予測・回避アルゴリズムを用いて、無人航空機２を飛行させる。そして、Ｓ１２に戻る。

例えば、往路において地点Ａ→Ｄに向かう途中の無人航空機２は、特定エリア外に位置している。このため、往路において、無人航空機２が地点Ｄに到達するまでは、当該無人航空機２は、従来の無人航空機と同様に飛行する。

また、復路において地点Ｅ→Ａに向かう途中の無人航空機２は、特定エリア外に位置している。このため、復路において、無人航空機２が地点Ｅを通過した後は、当該無人航空機２は、従来の無人航空機と同様に飛行する。

無人航空機２が特定エリア内に位置している場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、飛行高度判定部１３は、方向・高度対応データ４３を参照し、所定の飛行方向（例：現在の飛行方向）に対応する飛行許容高度帯を判定する（Ｓ１４）。例えば、往路において無人航空機２が地点Ｄに到達した時点において、当該無人航空機２が南西方向に飛行している場合を考える。この場合、飛行高度判定部１３は、南西方向（現在の飛行方向）に対応する飛行許容高度帯が第６高度帯であると判定する。

続いて、自律飛行プログラム４１は、Ｓ１３において判定した飛行許容高度帯へと無人航空機２を移動させる。無人航空機２のホバリングが完了すると、自律飛行プログラム４１は、無人航空機１を上記所定の飛行方向に飛行させる（Ｓ１５）。その後、Ｓ１６に進み、実施形態１と同様の処理を行う。なお、Ｓ１６でＮＯの場合、Ｓ１２に戻る。また、Ｓ１８の完了後にも、Ｓ１２に戻る。

図７の例の場合、往路の地点Ｄにおいて、自律飛行プログラム４１は、無人航空機２をホバリングさせて、無人航空機１を第６高度帯へと移動（浮上）させる。その後、自律飛行プログラム４１は、無人航空機２が地点Ｂ（方向転換地点）に到達するまで、無人航空機２を南西方向（地点Ｄへの到達時と同じ飛行方向）に飛行させる。

（無人航空機２の効果）
以上のように、無人航空機２の主制御部２０は、当該無人航空機２の位置が特定エリア内にある場合にのみ、高度帯設定処理を行う。それゆえ、特定エリア内においてのみ、飛行方向に応じた飛行許容高度帯に、無人航空機２を飛行させることができる。

従って、（ｉ）特定エリア内においてのみ高度帯設定処理を用いた衝突回避技術を利用し、かつ、（ｉｉ）特定エリア外では公知の衝突回避技術を利用できる。このように、無人航空機２によれば、エリア毎に異なる衝突回避技術を利用できる。

なお、特定エリアの個数は、１つに限定されず、複数であってもよい。複数の特定エリアのそれぞれが重なり合わない限り、任意の個数の特定エリアが設定されてよい。

〔実施形態３〕
図８は、実施形態３の管理システム１０００の構成を概略的に示す機能ブロック図である。管理システム１０００は、１つ以上の無人航空機３と、当該無人航空機３とを管理する管理サーバ１００（制御装置）とを含む。管理システム１０００は、管理サーバ１００を用いて、無人航空機３の運行管理を行う。

実施形態３では、管理サーバ１００が５つの無人航空機３を管理する場合を例示する。以下、５つの無人航空機３のそれぞれを、無人航空機３Ａ〜３Ｅとも表す。なお、管理サーバ１００によって管理される無人航空機３の個数は、５つに限定されず、任意である。

実施形態３では、１つの管理サーバ１００を用いる例を説明するが、管理サーバ１００の有する各機能が、個別のサーバ（複数のサーバ）にて実現されてもよい。複数のサーバを適用する場合、各サーバは、同じ事業者によって管理されてもよいし、異なる事業者によって管理されてもよい。

無人航空機３の主制御部を、主制御部３０（制御装置）と称する。主制御部３０は、主制御部１０に、更新部３４を付加した構成である。なお、主制御部２０に更新部３４を付加して、主制御部３０を構成してもよい。

管理サーバ１００は、主制御部６０、通信部７１、および記憶部８０を備える。主制御部６０は、管理サーバ１００の各部の動作を統括的に制御する。主制御部６０は、通信制御部６１および無人航空機管理制御部６２を備える。記憶部８０には、通信制御プログラム８１と無人航空機管理データ８２と方向・高度対応データ８３とが格納されている。

通信部７１は、管理サーバ１００が外部装置（例：無人航空機３）との通信を行うための通信インターフェースである。通信制御部６１は、記憶部８０から通信制御プログラム８１を読み出し、通信部７１の動作を制御する。無人航空機管理制御部６２は、無人航空機３の管理（制御）を行う。

無人航空機管理制御部６２は、記憶部４０から無人航空機管理データ８２を読み出し、無人航空機３を制御する。具体的には、無人航空機管理制御部６２は、通信部７１・２１を介して、無人航空機３の主制御部３０に指令を与える。無人航空機管理データ８２は、無人航空機３の管理に用いられる各種のデータ（例：運行記録）を含む。また、無人航空機管理制御部６２は、主制御部３０から無人航空機３の運転条件に関するデータを取得し、当該データを無人航空機管理データ８２に格納することもできる。

方向・高度対応データ８３は、管理サーバ１００において保持されている方向・高度対応データである。管理サーバ１００は、例えば無人航空機管理データ８２に応じて、方向・高度対応データ８３を更新できる。無人航空機管理制御部６２は、主制御部３０の更新部３４に、方向・高度対応データ８３を与える。

更新部３４は、無人航空機管理制御部６２から取得した方向・高度対応データ８３を用いて、飛行中の無人航空機３に格納されている方向・高度対応データ４３を更新する。例えば、更新部３４は、無人航空機３の飛行中に、方向・高度対応データ８３を、現行の方向・高度対応データ４３に上書き保存する。

（管理システム１０００における運行管理の処理の一例）
図９は、管理システム１０００における運行管理の処理を例示するフローチャートである。以下に述べるように、管理サーバ１００は、少なくとも１つの無人航空機３に、飛行方向に応じた高度帯の設定（つまり、方向・高度対応データ４３の内容）を更新させる。

図９において、（ａ）には管理サーバ１００における処理の流れＳ２１〜Ｓ２４が、（ｂ）には無人航空機３における処理の流れＳ３１〜Ｓ３２が、それぞれ示されている。図１０は、管理サーバ１００が少なくとも１つの無人航空機３に方向・高度対応データ４３を更新させる処理を説明するための図である。

まず、管理サーバ１００における処理について述べる。無人航空機管理制御部６２は、無人航空機管理データ８２を読み出し、少なくとも１つの無人航空機３の方向・高度対応データ４３を更新する必要があるか否かを判定する（Ｓ２１）。

一例として、無人航空機管理データ８２には、それぞれの無人航空機３の方向・高度対応データ４３の更新情報が含まれているとする。当該更新情報は、方向・高度対応データ４３のタイプスタンプ（方向・高度対応データ４３の最新更新時刻を示す情報）であってもよい。

あるいは、更新情報は、方向・高度対応データ４３のバージョン番号を示す情報であってもよい。バージョン番号は、方向・高度対応データ４３が１回更新されるごとに、より大きい番号が付与されるものとする。この点については、管理サーバ１００の方向・高度対応データ８３（以下、基準更新情報）のバージョン番号も同様である。

無人航空機管理制御部６２は、それぞれの無人航空機３の方向・高度対応データ４３の更新情報を、基準更新情報と照合する。全てのそれぞれの無人航空機３の方向・高度対応データ４３の更新情報が基準更新情報と一致している場合、無人航空機管理制御部６２は、複数の無人航空機３のうちのいずれの方向・高度対応データ４３を更新する必要がないと判定する。

他方、少なくとも１つの無人航空機３の方向・高度対応データ４３の更新情報が基準更新情報と一致していない場合、無人航空機管理制御部６２は、少なくとも１つの無人航空機３の方向・高度対応データ４３を更新する必要があると判定する。例えば、少なくとも１つの無人航空機３の方向・高度対応データ４３の最新更新時刻が、方向・高度対応データ８３の最新更新時刻よりも前の時刻である場合、無人航空機管理制御部６２は、少なくとも１つの無人航空機３の方向・高度対応データ４３を更新する必要があると判定する。

あるいは、少なくとも１つの無人航空機３の方向・高度対応データ４３のバージョン番号が、方向・高度対応データ８３のバージョン番号よりも小さい場合、無人航空機管理制御部６２は、少なくとも１つの無人航空機３の方向・高度対応データ４３を更新する必要があると判定する。

複数の無人航空機３のうちのいずれの方向・高度対応データ４３を更新する必要がない場合（Ｓ２１でＮＯ）、Ｓ２１に戻る。他方、少なくとも１つの無人航空機３の方向・高度対応データ４３を更新する必要がある場合（Ｓ２１でＮＯ）、無人航空機管理制御部６２は、複数の無人航空機３のうち、特定の無人航空機３のみに対して、方向・高度対応データ４３を更新するか否かを判定する（Ｓ２２）。

図１０の（ａ）には、飛行中の複数の無人航空機３のうち、無人航空機３Ｂ（特定の無人航空機３の一例）のみに対して、方向・高度対応データ４３を更新させる場合が示されている。このような場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、無人航空機管理制御部６２は、無人航空機３Ｂ（具体的には、更新部３４）に、方向・高度対応データ８３を送信する（Ｓ２３）。そして、Ｓ２１に戻る。

この場合、無人航空機３Ｂのみ、方向・高度対応データ４３が更新される。他方、無人航空機３Ａおよび３Ｃ〜３Ｅについては、現行の方向・高度対応データ４３が保持される。なお、特定の無人航空機３の個数は、１つに限定されず、複数であってもよい。例えば、特定の無人航空機３として、無人航空機３Ａ・３Ｂ（２つの無人航空機３）が選択されてもよい。

図１０の（ｂ）には、飛行中の全ての無人航空機３（無人航空機３Ａ〜３Ｅ）に対して、方向・高度対応データ４３を更新させる場合が示されている。このような場合（Ｓ２３でＮＯ）、無人航空機管理制御部６２は、全ての無人航空機３のそれぞれ（具体的には、それぞれの更新部３４）に、方向・高度対応データ８３を送信する（Ｓ２４）。そして、Ｓ２１に戻る。この場合、全ての無人航空機３において方向・高度対応データ４３が更新される。

続いて、無人航空機３（複数の無人航空機３のうちの任意の１つ）における処理について述べる。更新部３４は、管理サーバ１００（具体的には、無人航空機管理制御部６２）から、方向・高度対応データ８３を受信したか否かを判定する（Ｓ３１）。更新部３４が方向・高度対応データ８３を受信しなかった場合（Ｓ３１でＮＯ）、Ｓ３１に戻る。

更新部３４が方向・高度対応データ８３を受信した場合（Ｓ３１でＹＥＳ）、当該更新部３４は、方向・高度対応データ８３を用いて、方向・高度対応データ４３を更新する（Ｓ３２）。そして、Ｓ３１に戻る。

（管理システム１０００の効果）
複数の無人航空機３の運行状況次第では、飛行中の無人航空機３に対して、方向・高度対応データ４３（飛行方向に応じた高度帯の設定）を変更する必要が生じた場合が考えられる。このような場合であっても、管理サーバ１００によって、無人航空機３に、方向・高度対応データ４３を更新させることができる。すなわち、無人航空機３を回収することなく（無人航空機を飛行させたまま）、無人航空機３の方向・高度対応データ４３を更新できる。それゆえ、無人航空機３の運行管理を、より効率的に行うことができる。

また、管理サーバ１００によれば、複数の無人航空機３のそれぞれに対して、個別に方向・高度対応データ４３を設定できる。このため、例えば、複数の無人航空機３のうち、大型の無人航空機３（例：無人航空機３Ａ〜３Ｂ）に対して、小型の無人航空機３（例：無人航空機３Ｃ〜３Ｅ）に比べて高い高度に、各飛行方向に応じた飛行許容高度帯（第１高度帯〜第８高度帯）を設定できる。つまり、大型の無人航空機３と小型の無人航空機３とで、同一の飛行方向に対して、異なる飛行許容高度帯を設定できる。

さらに、大型の無人航空機３のうちの特定の航空機（例：無人航空機３Ａ）、および、小型の無人航空機３のうちの特定の航空機（例：無人航空機３Ｃ）について、個別に方向・高度対応データ４３を設定することもできる。

なお、管理サーバ１００を、１つ以上の無人航空機３を制御する制御装置として用いることもできる。あるいは、１つの無人航空機３を無線通信によって操作するためのリモートコントローラ（リモコン）を、当該無人航空機３を制御する制御装置として用いることもできる。このように、無人航空機３の外部に制御装置を設けた場合には、当該無人航空機３から主制御部３０を取り除くことができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
無人航空機１〜３および管理サーバ１００の制御ブロック（特に主制御部１０〜３０および主制御部６０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、無人航空機１〜３および管理サーバ１００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも１つの記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る無人航空機（１）は、自律飛行が可能な無人航空機であって、上記無人航空機の飛行方向を示す情報を取得する飛行方向取得部（例：方向センサ３７）と、上記無人航空機を制御する制御装置（主制御部１０）と、を備えており、上記制御装置は、上記飛行方向に応じて、当該無人航空機の飛行を許容する１つの高度帯を設定する。

上記の構成によれば、無人航空機の飛行方向に応じた１つの高度帯（１つの飛行許容高度帯，例：第１高度帯〜第８高度帯のいずれか）を設定できる。それゆえ、無人航空機に飛行許容高度帯のみを飛行させることができるので、無人航空機同士の衝突を従来よりも確実に回避できる。

本発明の態様２に係る無人航空機は、上記態様１において、上記無人航空機の位置を示す情報を取得する位置情報取得部（ＧＰＳ受信部２２）をさらに備えており、上記制御装置は、上記無人航空機の上記位置が、あらかじめ設定された特定エリア内にある場合に、上記飛行方向に応じた上記高度帯を設定してもよい。

上記の構成によれば、特定エリア内においてのみ、飛行許容高度帯を設定できる。

本発明の態様３に係る無人航空機は、上記態様１または２において、上記制御装置が、上記飛行方向と上記高度帯との対応関係を示すデータ（例：方向・高度対応データ４３）を用いて、上記飛行方向に応じた上記高度帯を設定し、上記制御装置は、上記無人航空機の飛行中に上記データを更新してもよい。

上記の構成によれば、無人航空機を回収することなく（無人航空機を飛行させたまま）、当該無人航空機の飛行許容高度帯の設定を変更できる。

本発明の態様４に係る管理サーバ（１００）は、上記態様１から３のいずれか１つに係る無人航空機を管理する管理サーバであって、上記制御装置は、上記飛行方向と上記高度帯との対応関係を示すデータを用いて、上記飛行方向に応じた上記高度帯を設定し、上記管理サーバは、飛行中である上記無人航空機に、上記データを更新させてよい。

上記の構成によれば、無人航空機を回収することなく、当該無人航空機の飛行許容高度帯の設定を変更できる。それゆえ、無人航空機をより効率的に管理できる。

本発明の態様５に係る制御装置は、自律飛行が可能な無人航空機を制御する制御装置であって、上記無人航空機には、当該無人航空機の飛行方向を示す情報を取得する飛行方向取得部が設けられており、上記制御装置は、上記飛行方向に応じて、当該無人航空機の飛行を許容する１つの高度帯を設定する高度設定部（飛行高度判定部１３）を備えている。

本発明の各態様に係る制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記制御装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記制御装置をコンピュータにて実現させる制御装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成できる。

１、２、３、３Ａ〜３Ｅ 無人航空機
１０、２０、３０ 主制御部（制御装置）
１３ 飛行高度判定部（高度設定部）
２２ ＧＰＳ受信部（位置情報取得部，飛行方向取得部）
３７ 方向センサ（飛行方向取得部）
４３ 方向・高度対応データ（飛行方向と高度帯との対応関係を示すデータ）
１００ 管理サーバ（制御装置）

Claims (6)

1. 自律飛行が可能な無人航空機であって、
   上記無人航空機の飛行方向を示す情報を取得する飛行方向取得部と、
   上記無人航空機を制御する制御装置と、を備えており、
   上記制御装置は、上記飛行方向に応じて、上記無人航空機の飛行を許容する１つの高度帯を設定することを特徴とする無人航空機。
2. 上記無人航空機の位置を示す情報を取得する位置情報取得部をさらに備えており、
   上記制御装置は、
   上記無人航空機の上記位置が、あらかじめ設定された特定エリア内にある場合に、
   上記飛行方向に応じた上記高度帯を設定することを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
3. 上記制御装置は、上記飛行方向と上記高度帯との対応関係を示すデータを用いて、上記飛行方向に応じた上記高度帯を設定し、
   上記制御装置は、上記無人航空機の飛行中に上記データを更新することを特徴とする請求項１または２に記載の無人航空機。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の無人航空機を管理する管理サーバであって、
   上記制御装置は、上記飛行方向と上記高度帯との対応関係を示すデータを用いて、上記飛行方向に応じた上記高度帯を設定し、
   上記管理サーバは、飛行中である上記無人航空機に、上記データを更新させることを特徴とする管理サーバ。
5. 自律飛行が可能な無人航空機を制御する制御装置であって、
   上記無人航空機には、当該無人航空機の飛行方向を示す情報を取得する飛行方向取得部が設けられており、
   上記制御装置は、上記飛行方向に応じて、上記無人航空機の飛行を許容する１つの高度帯を設定する高度設定部を備えていることを特徴とする制御装置。
6. 請求項５に記載の制御装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記高度設定部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。

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