JP2019052865A - 飛行経路設定装置、飛行装置、及び飛行経路設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】飛行装置の飛行高度の変化を制限する飛行経路設定装置、飛行装置、及び飛行経路設定方法を提供する。【解決手段】飛行経路設定装置１は、地表の高さを示す情報と、地表に存在する物体の高さを示す情報とを含む三次元地図情報を記憶する記憶部１２と、飛行装置の水平方向における飛行経路である水平飛行経路を取得する取得部１３１と、水平飛行経路上の複数の位置それぞれにおいて、三次元地図情報に基づいて飛行装置が飛行する高さを示す飛行高度を特定した立体的な三次元飛行経路を設定する経路設定部１３２と、三次元飛行経路について飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正する経路修正部１３３と、三次元飛行経路を飛行装置に送信する送信制御部１３４と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、飛行経路設定装置、飛行装置、及び飛行経路設定方法に関する。

遠隔操作又は自動操縦の少なくともいずれか一方により飛行させることができる小型の航空機（以下、飛行装置という）が実用化されている。ユーザは、水平方向の地図データを表示した画面を参照しながら水平方向の飛行ルートを指定し、垂直方向の地図データを表示した画面を参照しながら垂直方向の飛行ルートを指定することで、飛行装置の飛行ルートを指定する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１７−１１７０１８号公報

飛行装置が飛行する飛行高度の変化量が大きいと、飛行装置の挙動が不安定になりやすい。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、垂直方向の地図データに沿って垂直方向の飛行ルートを指定すると、飛行装置の高度の変化量が大きくなってしまうことが懸念される。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、飛行装置の飛行高度の変化を制限する技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様である飛行経路設定装置は、地表の高さを示す情報と、前記地表に存在する物体の高さを示す情報とを含む三次元地図情報を記憶する記憶部と、飛行装置の水平方向における飛行経路である水平飛行経路を取得する取得部と、前記水平飛行経路上の複数の位置それぞれにおいて、前記三次元地図情報に基づいて前記飛行装置が飛行する高さを示す飛行高度を特定した立体的な三次元飛行経路を設定する経路設定部と、前記三次元飛行経路について前記飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、前記制限条件を満たす経路に修正する経路修正部と、前記三次元飛行経路を前記飛行装置に送信する送信制御部と、を備える。

前記経路修正部は、前記許容範囲が所定の距離内の前記飛行高度の変化が所定の変化範囲内である前記制限条件を満たさない経路を、当該制限条件を満たす経路に修正してもよい。例えば、前記経路修正部は、前記許容範囲が前記所定の距離内の前記飛行高度の下降量が下降閾値以下である前記制限条件を満たさない経路を、当該制限条件を満たす経路に修正する。例えば、前記経路修正部は、前記許容範囲を前記所定の距離内の前記飛行高度の上昇量が上昇閾値以下である前記制限条件を満たさない経路を、当該制限条件を満たす経路に修正する。

前記経路修正部は、前記三次元飛行経路の経路長が長いほど前記所定の距離を長くしてもよい。

前記経路修正部は、前記制限条件を満たす経路に修正するときに、前記飛行装置と前記飛行経路設定装置との通信に関する通信品質が所定の品質条件を満たさない経路を、前記品質条件を満たす経路に修正してもよい。

前記経路修正部は、前記制限条件を満たす経路に修正するときに、前記飛行高度が予め定められた高度上限を超える経路を、前記高度上限を超えない経路に修正してもよい。

前記経路修正部は、前記飛行装置の前記三次元飛行経路上に、前記飛行装置の飛行の障害となる物体が検出されると、前記三次元飛行経路を前記物体を回避する三次元飛行経路に修正してもよい。

前記経路修正部は、前記飛行装置が現在飛行中の位置で待機しているときに、前記飛行装置の保持する電力が当該位置から前記三次元飛行経路上に設定された目標地まで飛行させるときに必要な所要電力から定まる余裕電力以下になると、設定された前記三次元飛行経路を、前記障害となる物体を回避する三次元飛行経路に修正してもよい。

前記取得部は、現在時刻と、前記三次元飛行経路上の目標地に到着する予定の時刻を示す到着予定時刻とをさらに取得し、前記経路修正部は、前記飛行装置が現在飛行中の位置で待機しているときに、前記現在時刻と、前記到着予定時刻と、当該位置から前記目標地まで飛行させるときに必要な所要時間とから定まる猶予時間が、前記所要時間以下になると、設定された前記三次元飛行経路を、前記物体を回避する三次元飛行経路に修正してもよい。

本発明の第２の態様の飛行装置は、地表の高さを示す情報と、前記地表に存在する物体の高さを示す情報とを含む三次元地図情報を記憶する記憶部と、飛行装置の水平方向における飛行経路である水平飛行経路を取得する取得部と、前記水平飛行経路上の複数の位置それぞれにおいて、前記三次元地図情報に基づいて前記飛行装置が飛行する高さを示す飛行高度を特定した立体的な三次元飛行経路を設定する経路設定部と、前記三次元飛行経路について前記飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、前記制限条件を満たす経路に修正する経路修正部と、前記三次元飛行経路に沿って前記飛行装置を飛行させる飛行制御部と、を備える。

本発明の第３の態様の飛行経路設定方法は、地表の高さを示す情報と、前記地表に存在する物体の高さを示す情報とを含む三次元地図情報を記憶するステップと、飛行装置の水平方向における飛行経路である水平飛行経路を取得するステップと、前記水平飛行経路上の複数の位置それぞれにおいて、前記三次元地図情報に基づいて前記飛行装置が飛行する高さを示す飛行高度を特定した立体的な三次元飛行経路を設定するステップと、前記三次元飛行経路について前記飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、前記制限条件を満たす経路に修正するステップと、前記三次元飛行経路を前記飛行装置に送信するステップと、を有する。

本発明によれば、飛行装置の飛行高度の変化を制限することができるという効果を奏する。

飛行管理システムの概要を説明するための図である。 三次元飛行経路を模式的に表した図である。 第１の実施の形態に係る飛行経路設定装置の機能構成を示す図である。 高度変化の許容範囲を満たさない経路を修正することを説明するための図である。 修正された三次元飛行経路における水平方向の飛行経路を模式的に示す図である。 修正された三次元飛行経路における垂直方向の飛行経路を模式的に示す図である。 谷間を回避する経路に修正することを説明するための図である。 三次元飛行経路を設定する処理のフローチャートである。 障害となる物体が検出されたときの処理のフローチャートである。

＜第１の実施の形態＞
図１は、飛行管理システムの概要を説明するための図である。飛行管理システムは、飛行経路設定装置１と、飛行装置２と、携帯電話網の基地局３とを備える。飛行経路設定装置１は、飛行装置２が飛行する飛行経路を設定し、基地局３を介して、設定した飛行経路を飛行装置２に送信する。

飛行装置２は、３つ以上の回転翼（以下、プロペラということがある）を搭載した回転翼機であるが、これに限定するものではない。飛行装置２は、受信した飛行経路に沿って飛行する。携帯電話網の基地局３は、飛行経路設定装置１と飛行装置２との通信を中継する。携帯電話網は、例えばＬＴＥ回線である。

飛行経路設定装置１は、ユーザの端末に入力された水平飛行経路を取得する。図１において白丸で示す位置Ｐ０、位置Ｐ１、位置Ｐ２、位置Ｐ３、及び位置Ｐ４は、ユーザが設定した目標地を示す。図１において、位置Ｐ０から位置Ｐ１に至る水平飛行経路を飛行経路Ｌ０１で示す。以下同様に、図１において、位置Ｐ１から位置Ｐ２に至る水平飛行経路を飛行経路Ｌ１２、位置Ｐ２から位置Ｐ３に至る水平飛行経路を飛行経路Ｌ２３、位置Ｐ３から位置Ｐ４に至る水平飛行経路を飛行経路Ｌ３４で示す。飛行経路設定装置１は、飛行経路Ｌ０１から飛行経路Ｌ３４までを繋いだ水平飛行経路を取得する。

飛行経路設定装置１は、地表の高さを示す情報と、地表に存在する物体の高さを示す情報とを含む三次元地図情報に基づいて、飛行装置が飛行する高さを示す飛行高度を特定した立体的な三次元飛行経路を設定する。具体的には、飛行経路設定装置１は、地表の高さと、地表に存在する物体の高さと、飛行装置が地表又は物体の上空を飛行するときの高さとを加えた高さを飛行装置２の飛行高度として特定した三次元飛行経路を設定する。図１において、地表の起伏を示す等高線を太実線で示す。等高線に示す数値は、地表の標高である。標高の単位はメートルである。

図２は、三次元飛行経路を模式的に表した図である。図２において、横軸は図１で示した水平飛行経路の経路長を示し、縦軸は飛行装置の飛行高度を示す。図２における地表Ｇは、地表の高さを示す。図２において白丸で示す位置Ｐ０から位置Ｐ４は、図１における位置Ｐ０から位置Ｐ４に対応している。図２において飛行経路Ｌ０１から飛行経路Ｌ３４は、図１における飛行経路Ｌ０１から飛行経路Ｌ３４に対応している。

図２において、位置Ｐ０における地表の高さを標高ｅ０で示す。同様に、図２において、位置Ｐ１における地表の高さを標高ｅ１で、位置Ｐ２における地表の高さを標高ｅ２で、位置Ｐ３における地表の高さを標高ｅ３で、位置Ｐ４における地表の高さを標高ｅ４で示す。図２において、飛行装置が地表又は物体の上空を飛行するときの高さを設定高度ｈ１で示す。なお、設定高度ｈ１は、飛行装置が飛行するための安全性を確保するため、地表から所定の高度以上を飛行するように設定されるものである。図２において、物体Ｏ１から物体Ｏ４の高さを地上高ＧＣ１で、物体Ｏ５の高さを地上高ＧＣ２で示す。

飛行経路設定装置１は、例えば、標高ｅ０と、設定高度ｈ１とを加えた高さを位置Ｐ０における飛行高度として特定する。また、飛行経路設定装置１は、標高ｅ１と、地上高ＧＣ１と、設定高度ｈ１とを加えた高さを飛行高度として特定する。飛行経路設定装置１は、水平飛行経路上の複数の位置それぞれにおいて、三次元地図情報に基づいて飛行装置２が飛行する高さを示す飛行高度を特定した三次元飛行経路を設定する。

飛行装置２の挙動は、飛行高度の変化量が大きいほど不安定になりやすい。飛行装置２がプロペラの回転数を変化させて飛行高度を変更する回転翼機の場合、特に、プロペラの回転数を低下させる下降時において、飛行装置２の挙動は不安定になりやすい。

そこで、飛行経路設定装置１は、三次元飛行経路について飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正する。このようにすることで、飛行経路設定装置１は、飛行装置２の飛行高度の変化を制限することができるので、飛行装置の挙動が不安定になることを抑制することができる。以下、飛行経路設定装置１の機能構成について具体的に説明する。

図３は、第１の実施の形態に係る飛行経路設定装置１の機能構成を示す図である。飛行経路設定装置１は、通信部１１と、記憶部１２と、制御部１３とを備える。通信部１１は、飛行装置２と情報を送受信するための通信モジュールである。

記憶部１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む記憶媒体である。記憶部１２は、地表の高さを示す情報と、地表に存在する物体の高さを示す情報とを含む三次元地図情報を記憶する。なお、以下の説明において、地表の高さを標高、地表に存在する物体の高さを地上高ということがある。また、記憶部１２は、制御部１３を機能させるための各種のプログラムを格納する。

制御部１３は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１３は、記憶部１２に記憶されているプログラムを実行することによって、取得部１３１、経路設定部１３２、経路修正部１３３、及び送信制御部１３４の機能を実現する。

取得部１３１は、飛行装置２の水平方向における飛行経路である水平飛行経路を取得する。例えば、取得部１３１は、通信部１１を介して、ユーザが使用する通信端末に入力された水平飛行経路を取得する。取得部１３１は、ユーザが使用する通信端末に入力された飛行装置２が飛行する高さを設定するための設定高度を取得してもよい。

経路設定部１３２は、水平飛行経路上の複数の位置それぞれにおいて、三次元地図情報に基づいて飛行装置２が飛行する高さを示す飛行高度を特定した立体的な三次元飛行経路を設定する。具体的には、経路設定部１３２は、地表の高さと、地表に存在する物体の高さと、設定高度とを加えた高さを飛行高度として特定する。

経路修正部１３３は、三次元飛行経路について飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正する。例えば、経路修正部１３３は、許容範囲が所定の距離内の飛行高度の変化が所定の変化範囲内である制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正する。経路修正部１３３は、所定の距離を三次元飛行経路の経路長の長さに応じて定めてもよい。具体的には、経路修正部１３３は、三次元飛行経路の経路長が長いほど所定の距離を長くする。また、所定の距離は、飛行管理システムを運営する事業者が実験などによって予め定めてもよい。以下、高度変化の許容範囲を満たさない経路を修正することを具体的に説明する。

図４は、高度変化の許容範囲を満たさない経路を修正することを説明するための図である。例えば、経路修正部１３３は、許容範囲が所定の距離内の飛行高度の下降量が下降閾値以下である制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正する。具体的には、経路修正部１３３は、飛行経路Ｌ０１中の黒丸で示す位置ａ１から位置ａ１’に至る経路において、所定の距離ｌ１内の飛行高度の下降量ｄ１が、下降閾値ｄ０以下か否かを判定する。経路修正部１３３は、下降量ｄ１が下降閾値ｄ０より大きいと判定すると、位置ａ１から位置ａ１’に至る経路を、所定の距離ｌ１内の飛行高度の下降量が下降閾値ｄ０以下である制限条件を満たす経路に修正する。

また、経路修正部１３３は、許容範囲を所定の距離内の前記飛行高度の上昇量が上昇閾値以下である制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正してもよい。具体的には、経路修正部１３３は、飛行経路Ｌ２３中の白丸で示す位置Ｐ２から黒丸で示す位置ｂに至る経路において、所定の距離ｌ１内の飛行高度の上昇量ｕ１が、上昇閾値ｕ０以下か否かを判定する。経路修正部１３３は、上昇量ｕ１が上昇閾値ｕ０より大きいと判定すると、位置Ｐ２から位置ｂに至る経路を、所定の距離ｌ１内の飛行高度の上昇量が上昇閾値ｕ０以下である制限条件を満たす経路に修正する。

図５は、修正された三次元飛行経路における水平方向の飛行経路を模式的に示す図である。図５において、経路修正部１３３が、勾配が急峻な位置を飛行する経路を、勾配が緩やかな位置を飛行する経路に修正した飛行経路Ｌ０１’を示す。

図６は、修正された三次元飛行経路における垂直方向の飛行経路を模式的に示す図である。また、図６に示すように、飛行経路Ｌ０１’において、位置ａ２から位置ａ２’に至る経路の飛行高度の下降量ｄ１’は、下降閾値ｄ０より小さい。このように、経路修正部１３３は、飛行高度の下降量を制限することができる。そのため、経路修正部１３３は、飛行装置２がプロペラの回転数を低下させる下降時において、飛行装置２の挙動が不安定になることを低減させることができる。

同様に、図５において、地上高ＧＣ２である物体Ｏ５を垂直方向に迂回する経路を、水平方向に迂回する経路に修正した飛行経路Ｌ２３’を示す。図５に示すように、飛行経路Ｌ２３’は、物体Ｏ５を水平方向に迂回する飛行経路である。また、図６に示すように、飛行経路Ｌ２３’において、位置Ｐ２から位置ｃに至る経路に飛行高度の変化はないので、位置Ｐ２から位置ｃに至る経路の飛行高度の上昇量は上昇閾値ｕ０より小さい。

このように、経路修正部１３３は、飛行装置２の飛行高度の上昇量を制限することにより、飛行装置２の不必要な上昇を抑制することができる。したがって、経路修正部１３３は、飛行装置２の不必要な上昇により生じる不必要な下降を低減させることができるので、飛行装置２の挙動が不安定になることを低減させることができる。

例えば、経路修正部１３３は、三次元飛行経路の高度変化の割合を表す勾配が所定の勾配範囲である制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正する。具体的には、経路修正部１３３は、勾配範囲外である勾配が、所定の斜面長さ以上継続する経路を、勾配範囲内又は斜面長さ未満となる経路に修正する。また、経路修正部１３３は、複数の勾配範囲を定め、勾配範囲に応じた斜面長さを設定してもよい。

勾配範囲は、飛行装置２の挙動を安定させることができる安定範囲である。安定範囲は、飛行装置２の性能によって定めればよいが、飛行管理システムを運営する事業者が適宜定めてもよい。安定範囲の具体的な値は、例えば俯角４５度から仰角４５度までであるが、これに限定するものではない。このようにすることで、経路修正部１３３は、飛行装置２の急降下又は急上昇を抑制することができるので、飛行装置２が不安定になることを低減することができる。

経路修正部１３３は、制限条件を満たす経路に修正するときに、飛行装置２と飛行経路設定装置１との通信に関する通信品質が所定の品質条件を満たさない経路を、品質条件を満たす経路に修正してもよい。通信品質は、例えば携帯電話網に用いられる電波の電波強度、電波干渉度、スループット等の通信速度等である。品質条件は、例えば電波強度が所定の電波強度以上、電波干渉度が所定の電波干渉度以下、スループット等の通信速度が所定の通信速度以上等である。所定の電波強度と、所定の電波干渉度と、所定の通信速度とは、飛行装置２と飛行経路設定装置１との通信を維持させるための安定閾値として適宜定めればよい。安定閾値は、飛行装置２の種別、基地局３と通信する飛行装置２と端末との数などによって、飛行管理システムを運営する事業者が適宜設定すればよい。

例えば、経路修正部１３３は、飛行装置２と飛行経路設定装置１との通信に関する電波強度が、所定の電波強度未満である経路を、所定の電波強度以上の経路に修正する。このように、経路修正部１３３は、設定された三次元飛行経路を、飛行装置２と飛行経路設定装置１との通信に関する電波強度が一定以上の位置である三次元飛行経路に修正することができる。そのため、経路修正部１３３は、飛行装置２と飛行経路設定装置１との通信を維持することができる。

例えば、経路修正部１３３は、制限条件を満たす経路に修正するときに、飛行高度が予め定められた高度上限を超える経路を、高度上限を超えない経路に修正する。高度上限は、飛行装置２が飛行可能な飛行高度の上限である。高度上限は、飛行管理システムを運営する事業者が、飛行装置２の種別又は性能、法制度などに基づいて適宜設定すればよい。このようにすることで、経路修正部１３３は、飛行装置２の飛行高度を飛行装置２が飛行可能な飛行高度内に収めることができる。

経路修正部１３３は、飛行装置２の三次元飛行経路上に、飛行装置２の飛行の障害となる物体が検出されると、三次元飛行経路を物体を回避する三次元飛行経路に修正してもよい。例えば、経路修正部１３３は、三次元飛行経路について、飛行装置２によりセンシングされたセンサ出力値に基づいて、飛行装置２が三次元飛行経路に沿って飛行すると飛行の障害となる物体が検出されると、物体を迂回する三次元飛行経路に修正する。具体的には、経路修正部１３３は、飛行装置２が三次元飛行経路に沿って飛行した場合、検出された物体に衝突するために、物体が飛行の障害となると判定すると、物体を迂回する三次元飛行経路に修正する。

経路修正部１３３は、物体が通信品質を低下させる電波を発生するので、物体が飛行の障害となると判定すると、物体を迂回する三次元飛行経路に修正してもよい。このように、経路修正部１３３は、設定された三次元飛行経路を飛行の障害となる物体を回避する三次元飛行経路に修正するので、飛行装置２を継続して飛行させることができる。

経路修正部１３３は、飛行装置２が三次元飛行経路に沿って飛行しているとき、飛行の障害となる移動物が検出されると、飛行装置２を現在飛行中の位置で待機させる待機指示を生成してもよい。例えば、経路修正部１３３は、飛行装置２がセンシングしたセンサ出力値に基づいて、飛行装置２が三次元飛行経路に沿って飛行した場合に移動物と衝突すると判定されたとき、待機指示を生成する。送信制御部１３４は、通信部１１を介して飛行装置２に待機指示を送信する。取得部１３１は、飛行装置２が現在飛行中の位置で待機している待機状態であることを示す情報を取得してもよい。

経路修正部１３３は、飛行の障害となる物体が検出され、かつ飛行装置２が待機状態のときに所定の待機時間が経過すると、設定された三次元飛行経路を、障害となる物体を回避する三次元飛行経路に修正してもよい。待機時間は、障害となる物体が移動物である場合、移動物が障害となると判定された位置から障害となると判定されない位置に移動するまでに必要と推定される推定時間である。例えば、経路修正部１３３は、センサ出力値に基づいて検出された移動物の種別に応じて推定時間を定める。具体的には、経路修正部１３３は、移動物の種別により推定される移動速度が速いほど推定時間を短く定める。なお、推定時間は、飛行管理システムを運営する事業者が適宜設定してもよい。

経路修正部１３３は、飛行の障害となる物体が検出され、かつ飛行装置２が待機状態のときに、飛行装置２の保持する電力に基づいて三次元飛行経路を修正してもよい。具体的には、経路修正部１３３は、飛行装置２が待機状態のときに、飛行装置２の保持する電力が、現在飛行中の位置から三次元飛行経路上に設定された目標地まで飛行させるときに必要な所要電力から定まる余裕電力以下か否かを判定する。経路修正部１３３は、電力が余裕電力以下であると判定すると、三次元飛行経路を、障害となる物体を回避する三次元飛行経路に修正してもよい。このようにすることで、経路修正部１３３は、飛行装置２の電力に余裕がある間に、飛行装置２を目標地まで飛行させることができる。

経路修正部１３３は、飛行の障害となる物体が検出され、かつ飛行装置２が待機状態のときに、現在時刻と、三次元飛行経路上の目標地に到着する予定の時刻を示す到着予定時刻とに基づいて三次元飛行経路を修正してもよい。具体的には、取得部１３１は、現在時刻と、到着予定時刻とを取得する。経路修正部１３３は、飛行装置２が待機状態であるときに、現在時刻と、到着予定時刻と、現在飛行中の位置から三次元飛行経路上に設定された目標地まで飛行させるときに必要な所要時間とから定まる猶予時間を特定する。そして、経路修正部１３３は、特定した猶予時間が所要時間以下になると、設定された三次元飛行経路を、障害となる物体を回避する三次元飛行経路に修正する。このようにすることで、経路修正部１３３は、到着予定時刻を過ぎないように飛行装置２を目標地まで飛行させることができる。

経路修正部１３３は、三次元地図情報に示される物体の高さが所定の迂回高さ以上である場合、設定された三次元飛行経路を、当該物体を水平方向において迂回する三次元飛行経路に修正してもよい。迂回高さは、飛行装置２の挙動が不安定になりやすい不安定高さである。不安定高さは、飛行管理システムを運営する事業者が実験などによって適宜設定すればよい。不安定高さの具体的な値は、例えば１０ｍである。

経路修正部１３３は、三次元地図情報に示される物体の高さが所定の許容高さ未満である場合、設定された三次元飛行経路を、標高に設定高度を加えた高さを飛行高度として特定した三次元飛行経路に修正してもよい。許容高さは、飛行装置２の飛行を妨げない高さであり、飛行管理システムを運営する事業者が適宜設定すればよいが、経路修正部１３３が定めてもよい。例えば、経路修正部１３３は、設定高度に基づいて許容高さを定める。具体的には、経路修正部１３３は、設定高度が高いほど許容高さを高くする。このようにすることで、経路修正部１３３は、例えば地上高の低い住宅などの建物が集まる住宅街の上空を飛行する水平飛行経路が取得されたときに、飛行装置２の飛行高度の変化を低減することができる。

経路修正部１３３は、谷間に沿って飛行する経路を、谷間を回避する飛行経路に修正してもよい。具体的には、経路修正部１３３は、三次元飛行経路上の第１位置の進行方向前方にある第２位置における飛行高度が、第１位置における飛行高度より低く、かつ第２位置の進行方向前方にある第３位置における飛行高度より低い場合に、三次元飛行経路を修正する。例えば、経路修正部１３３は、第１位置から第２位置を通り第３位置に至る経路を、第１位置と第３位置とを結ぶ経路に修正する。図７は、谷間を回避する経路に修正することを説明するための図である。

図７においては、谷間に沿って飛行する三次元飛行経路が設定されていることを想定している。図７において、実線で示す三次元飛行経路Ｒ２は、谷間に沿って飛行する三次元飛行経路を示す。なお、図７において、谷間の地表を地表Ｇで示す。黒丸で示す第１位置Ｑ１、第２位置Ｑ２、及び第３位置Ｑ３は三次元飛行経路上の通過点を示す。経路修正部１３３は、第１位置Ｑ１の進行方向前方にある第２位置Ｑ２における飛行高度が、第１位置Ｑ１における飛行高度より低いか否かを判定する。また、経路修正部１３３は、第２位置Ｑ２における飛行高度が、第２位置Ｑ２の進行方向前方にある第３位置Ｑ３における飛行高度より低いか否かを判定する。

経路修正部１３３は、第２位置Ｑ２における飛行高度が、第１位置Ｑ１における飛行高度より低いと判定され、かつ第３位置Ｑ３における飛行高度より低いと判定された場合、第１位置から第２位置を通り第３位置に至る経路を、第１位置と第３位置とを結ぶ経路に修正する。具体的には、経路修正部１３３は、第１位置と第３位置とを結び、かつ第２位置Ｑ２を通らずに、第２位置Ｑ２より飛行高度の高い位置を通る経路に修正する。図７において、実線で示す経路Ｒ２１は第１位置Ｑ１から第２位置Ｑ２に至る経路であり、実線で示す経路Ｒ２２は第２位置Ｑ２から第３位置Ｑ３に至る経路である。図７において、点線で示す経路Ｒ３は、経路修正部１３３が修正した、第２位置Ｑ２を通らずに第１位置Ｑ１と第３位置Ｑ３とを結ぶ経路である。このようにすることで、経路修正部１３３は、飛行装置２の不必要な下降を低減することができるので、飛行装置２の挙動が不安定になることを抑制することができる。

経路修正部１３３は、設定された三次元飛行経路を飛行装置２が飛行するときに消費する消費電力の少ない三次元飛行経路に修正してもよい。例えば、経路修正部１３３は、制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正するときに、制限条件を満たさない経路での消費電力より、制限条件を満たす経路での消費電力が少ない場合、制限条件を満たす経路に修正する。

また、経路修正部１３３は、設定された三次元飛行経路を、物体を回避する三次元飛行経路に修正する場合、複数の物体を回避する経路のうち、消費電力の少ない経路に修正してもよい。なお、物体を回避する経路は、経路修正部１３３が算出することを想定しているが、経路設定部１３２が算出してもよい。このようにすることで、経路修正部１３３は、飛行装置２が消費する電力の少ない経路に修正することができるので、飛行装置２が飛行できる距離又は飛行できる時間を伸ばすことができる。

例えば、経路修正部１３３は、周辺環境が所定の環境条件を満たさない領域を飛行する経路を、環境条件を満たす領域を飛行する経路に修正する。周辺環境は、例えば、気温、湿度、気圧、風向、風速、日照量、降雨量、降雪量などである。環境条件は、飛行装置２の飛行に適さない領域を特定する不適条件である。不適条件は、飛行管理システムを運営する事業者が実験などによって適宜定めればよいが、経路修正部１３３が定めてもよい。

例えば、経路修正部１３３は、不適条件として特定された風速が所定の速度より速い領域を通る経路を、風速が所定の速度以下の領域を通る経路に修正する。例えば、経路修正部１３３は、不適条件として特定された降雨量が所定の雨量より多い領域を通る経路を、降雨量が所定の雨量以下の領域を通る経路に修正する。このようにすることで、経路修正部１３３は、設定された三次元飛行経路を飛行装置２の飛行に適さない領域を避けた三次元飛行経路に修正することができるので、飛行装置２の飛行が不安定になることを抑制することができる。

送信制御部１３４は、通信部１１を介して三次元飛行経路を飛行装置２に送信する。以上説明したように、経路修正部１３３が、三次元飛行経路について高度変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正することで、飛行装置２の高度変化を低減することができる。そのため、経路修正部１３３は、飛行装置２の挙動が不安定になることを抑制することができる。

図８は、三次元飛行経路を設定する処理のフローチャートである。図８を参照しながら、飛行経路設定装置１が三次元飛行経路を設定する処理の流れについて説明する。まず、取得部１３１は、水平飛行経路を取得する（ステップＳ１）。経路設定部１３２は、取得部１３１が取得した水平飛行経路上の複数の位置それぞれにおいて、三次元地図情報に基づいて飛行装置２が飛行する高さを示す飛行高度を特定した立体的な三次元飛行経路を設定する（ステップＳ２）。

経路修正部１３３は、設定された三次元飛行経路について、飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路があるか否かを判定する（ステップＳ３）。経路修正部１３３は、制限条件を満たさない経路がないと判定すると（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ５に進む。経路修正部１３３は、制限条件を満たさない経路があると判定すると（ステップＳ３でＹｅｓ）、制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正する（ステップＳ４）。

続いて、経路修正部１３３は、修正した三次元飛行経路について、品質条件を満たさない経路があるか否かを判定する（ステップＳ５）。経路修正部１３３は、品質条件を満たさない経路がないと判定すると（ステップＳ５でＮｏ）、ステップＳ７に進む。経路修正部１３３は、品質条件を満たさない経路があると判定すると（ステップＳ５でＹｅｓ）、品質条件を満たさない経路を、品質条件を満たす経路に修正する（ステップＳ６）。送信制御部１３４は、三次元飛行経路を飛行装置２に送信する。

図９は、障害となる物体が検出されたときの処理のフローチャートである。図９を参照しながら、飛行経路設定装置１が障害となる物体が検出されたときの処理の流れについて説明する。まず、経路修正部１３３は、三次元飛行経路上に障害となる物体が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。

経路修正部１３３は、障害となる物体が検出されていないと判定すると（ステップＳ１１でＮｏ）、処理を終了する。経路修正部１３３は、障害となる物体が検出されたと判定すると（ステップＳ１１でＹｅｓ）、設定された三次元飛行経路を障害となる物体を回避する三次元飛行経路に修正する（ステップＳ１２）。送信制御部１３４は、修正された三次元飛行経路を飛行装置２に送信する（ステップＳ１３）。

［第１の実施の形態に係る飛行経路設定装置１の効果］
以上説明したように、飛行経路設定装置１の経路修正部１３３は、飛行装置２の飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正する。このようにすることで、経路修正部１３３は、飛行装置２の飛行高度の変化を低減することができるので、飛行装置２の挙動が不安定になることを抑制することができる。

＜第２の実施の形態＞
以上の説明においては、飛行経路設定装置１が三次元飛行経路を修正したが、飛行装置２が三次元飛行経路を修正してもよい。第２の実施の形態に係る飛行装置２は、第１の実施の形態に係る飛行経路設定装置１と同様の構成を備える。具体的には、飛行装置２は、図示しない、通信部、記憶部、制御部、及び飛行機構を備える。また、飛行装置２の制御部は、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部、経路設定部、経路修正部、及び飛行制御部（不図示）としての機能を実現する。なお、飛行経路設定装置１と同名の機能構成部は、飛行経路設定装置１と同様の機能を有するので説明を省略する。

飛行機構は、プロペラ、プロペラを回転させるモーター及び方向舵等を含む。飛行機構は、飛行制御部の制御に基づいてこれらの機構を動作させることで、飛行速度及び飛行方向を変化させることができる。飛行制御部は、経路修正部が修正した三次元飛行経路に沿って飛行するように飛行機構を制御する。

［第２の実施の形態に係る飛行装置２の効果］
飛行装置２の経路修正部は、飛行経路設定装置１の経路修正部１３３と同様、飛行装置２の飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、制限条件を満たす経路に修正する。このようにすることで、飛行装置２の経路修正部は、飛行装置２の飛行高度の変化を低減することができるので、飛行装置２の挙動が不安定になることを抑制することができる。

また、飛行装置２が経路修正部を備えることにより、飛行経路設定装置１と通信ができない場合であっても、飛行装置２の経路修正部が三次元飛行経路を修正することができる。そのため、飛行装置２の経路修正部は、飛行装置２の安定性を高めることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１ 飛行経路設定装置
２ 飛行装置
３ 基地局
１１ 通信部
１２ 記憶部
１３ 制御部
１３１ 取得部
１３２ 経路設定部
１３３ 経路修正部
１３４ 送信制御部

Claims (12)

1. 地表の高さを示す情報と、前記地表に存在する物体の高さを示す情報とを含む三次元地図情報を記憶する記憶部と、
   飛行装置の水平方向における飛行経路である水平飛行経路を取得する取得部と、
   前記水平飛行経路上の複数の位置それぞれにおいて、前記三次元地図情報に基づいて前記飛行装置が飛行する高さを示す飛行高度を特定した立体的な三次元飛行経路を設定する経路設定部と、
   前記三次元飛行経路について前記飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、前記制限条件を満たす経路に修正する経路修正部と、
   前記三次元飛行経路を前記飛行装置に送信する送信制御部と、
   を備える飛行経路設定装置。
2. 前記経路修正部は、前記許容範囲が所定の距離内の前記飛行高度の変化が所定の変化範囲内である前記制限条件を満たさない経路を、当該制限条件を満たす経路に修正する、
   請求項１に記載の飛行経路設定装置。
3. 前記経路修正部は、前記許容範囲が前記所定の距離内の前記飛行高度の下降量が下降閾値以下である前記制限条件を満たさない経路を、当該制限条件を満たす経路に修正する、
   請求項２に記載の飛行経路設定装置。
4. 前記経路修正部は、前記許容範囲を前記所定の距離内の前記飛行高度の上昇量が上昇閾値以下である前記制限条件を満たさない経路を、当該制限条件を満たす経路に修正する、
   請求項２又は３に記載の飛行経路設定装置。
5. 前記経路修正部は、前記三次元飛行経路の経路長が長いほど前記所定の距離を長くする、
   請求項２から４のいずれか一項に記載の飛行経路設定装置。
6. 前記経路修正部は、前記制限条件を満たす経路に修正するときに、前記飛行装置と前記飛行経路設定装置との通信に関する通信品質が所定の品質条件を満たさない経路を、前記品質条件を満たす経路に修正する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の飛行経路設定装置。
7. 前記経路修正部は、前記制限条件を満たす経路に修正するときに、前記飛行高度が予め定められた高度上限を超える経路を、前記高度上限を超えない経路に修正する、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の飛行経路設定装置。
8. 前記経路修正部は、前記飛行装置の前記三次元飛行経路上に、前記飛行装置の飛行の障害となる物体が検出されると、前記三次元飛行経路を前記物体を回避する三次元飛行経路に修正する、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の飛行経路設定装置。
9. 前記経路修正部は、前記飛行装置が現在飛行中の位置で待機しているときに、前記飛行装置の保持する電力が当該位置から前記三次元飛行経路上に設定された目標地まで飛行させるときに必要な所要電力から定まる余裕電力以下になると、設定された前記三次元飛行経路を、前記障害となる物体を回避する三次元飛行経路に修正する、
   請求項８に記載の飛行経路設定装置。
10. 前記取得部は、現在時刻と、前記三次元飛行経路上の目標地に到着する予定の時刻を示す到着予定時刻とをさらに取得し、
    前記経路修正部は、前記飛行装置が現在飛行中の位置で待機しているときに、前記現在時刻と、前記到着予定時刻と、当該位置から前記目標地まで飛行させるときに必要な所要時間とから定まる猶予時間が、前記所要時間以下になると、設定された前記三次元飛行経路を、前記物体を回避する三次元飛行経路に修正する、
    請求項８に記載の飛行経路設定装置。
11. 地表の高さを示す情報と、前記地表に存在する物体の高さを示す情報とを含む三次元地図情報を記憶する記憶部と、
    飛行装置の水平方向における飛行経路である水平飛行経路を取得する取得部と、
    前記水平飛行経路上の複数の位置それぞれにおいて、前記三次元地図情報に基づいて前記飛行装置が飛行する高さを示す飛行高度を特定した立体的な三次元飛行経路を設定する経路設定部と、
    前記三次元飛行経路について前記飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、前記制限条件を満たす経路に修正する経路修正部と、
    前記三次元飛行経路に沿って前記飛行装置を飛行させる飛行制御部と、
    を備える飛行装置。
12. 地表の高さを示す情報と、前記地表に存在する物体の高さを示す情報とを含む三次元地図情報を記憶するステップと、
    飛行装置の水平方向における飛行経路である水平飛行経路を取得するステップと、
    前記水平飛行経路上の複数の位置それぞれにおいて、前記三次元地図情報に基づいて前記飛行装置が飛行する高さを示す飛行高度を特定した立体的な三次元飛行経路を設定するステップと、
    前記三次元飛行経路について前記飛行高度の変化の許容範囲を定める制限条件を満たさない経路を、前記制限条件を満たす経路に修正するステップと、
    前記三次元飛行経路を前記飛行装置に送信するステップと、
    を有する飛行経路設定方法。

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