JP2019056562A - 制御装置、無人航空機、制御処理方法および制御処理用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】航空写真測量における標定点の設置を効率的に行う。【解決手段】航空写真測量を行うための画像を撮影するカメラを備えた航空機を飛行させながら前記カメラによって対象物の撮影を行うに際して、前記撮影時に標定用のターゲットを備えた複数の無人航空機を前記カメラの撮影範囲内において静止させ、前記標定用のターゲットが標定点として写った航空写真を得る。その結果、航空写真測量における標定点の設置を効率的に行うことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、航空機から撮影された写真を用いた測量の技術に関する。

無人航空機（ＵＡＶ(Unmanned Aerial Vehicle)）を航空写真測量に用いる技術が知られている。この技術では、ＵＡＶから地表等の測量対象を撮影した写真画像を利用して測量対象の三次元モデルを作成する。この処理では、まず撮影対象が重複した複数の写真画像を用いて標定を行い、ＵＡＶ搭載のカメラの外部標定要素（位置と姿勢）を求め、この外部標定要素を用いて三次元モデルの作成に係る処理が行なわれる。この技術については、例えば特許文献１に記載されている。

特開２０１４―６１４８号公報

ＵＡＶ等の無人航空機による地形等の写真測量では、測量の基となる写真の精度が標定点設置によって大きく変化する。しかし、標定点設置には設置の手間が発生し、作業上の問題となる。さらに、測量対象となる現場にて土木工事等が行われていれば、地上への標定点設置が困難な場合もある。そこで本発明は、標定点設置を効率化できる技術の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、航空写真測量を行うための画像を撮影するカメラを備えた航空機を飛行させながら前記カメラによって対象物の撮影を行うに際して、前記撮影時に標定用のターゲットを備えた複数の無人航空機を前記カメラの撮影範囲内において静止させ、前記標定用のターゲットが標定点として写った航空写真を得る撮影方法である。

請求項２に記載の発明は、標定点として利用される無人航空機に備えられる制御装置であって、航空写真測量用の写真撮影のために標定点が必要な領域の位置情報を受け付けることが可能な標定点情報受付部と、前記標定点が必要な領域の位置情報に基づき、前記無人航空機の操縦を行う機体操縦部とを備える制御装置である。

請求項３に記載の発明は、前記機体操縦部は、特定のタイミングにおいて前記無人航空機を静止させる制御を行う請求項２に記載の制御装置である。請求項４に記載の発明は、前記静止のタイミングが予め指定されている請求項３に記載の制御装置である。請求項５に記載の発明は、前記静止のタイミングが外部から指示される請求項４に記載の制御装置である。請求項６に記載の発明は、前記静止が前記写真撮影に同期して行われる請求項３〜５のいずれか一項に記載の制御装置である。

請求項７に記載の発明は、前記機体操縦部は、Ｎを１以上の自然数として、第Ｎの位置での第Ｎ回目の静止、前記第Ｎ回目の停止の後の第Ｎ＋１の位置への移動、前記第Ｎ＋１の位置での第Ｎ＋１回目の静止を繰り返す操縦を行う請求項２〜６のいずれか一項に記載の制御装置である。

請求項８に記載の発明は、前記静止時に前記無人航空機を標定点として航空写真撮影が行われる請求項３〜７のいずれか一項に記載の制御装置である。請求項９に記載の発明は、前記静止は、前記航空写真撮影における撮影範囲に前記無人航空機が位置する場合に行われる請求項８に記載の制御装置である。

請求項１０に記載の発明は、請求項２〜９のいずれか一項に記載の制御装置と、航空写真測量の標定点となる標定用ターゲットとを備えた無人航空機である。

請求項１１に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて実行させる航空写真測量のプログラムであって、コンピュータを航空写真測量を行うための画像を撮影するカメラを備えた航空機を飛行させながら前記カメラによって対象物の撮影を行うに際して、前記撮影時に標定用のターゲットを備えた複数の無人航空機を前記カメラの撮影範囲内において静止させ、前記標定用のターゲットが標定点として写った航空写真を得る制御を行う制御部として機能させる航空写真測量用のプログラムである。

本発明によれば、標定点設置を効率的に行うことが可能となる技術が得られる。例えば、標定点となり得る複数の小型航空機に対して、写真測量における撮影領域までの経路を設定することにより自動で標定点が必要な位置まで飛行させる。そして、この複数の小型航空機により標定点を設置することで、標定点設置が困難な土木工事現場等であっても、標定点設定が従来手法より効率的に実現できる。

実施形態の概念図である。 写真撮影用ＵＡＶのブロック図である。 標定点用ＵＡＶのブロック図である。 写真撮影用ＵＡＶに備えられる制御装置のブロック図である。 標定点用ＵＡＶに備えられる制御装置のブロック図である。 処理の一例を示すフローチャートである。 実施形態の概念図である。 処理の一例を示すフローチャートである。 処理の一例を示すフローチャートである。 処理の一例を示すフローチャートである。

１．第１の実施形態
（概要）
図１には、写真測量における写真撮影を行う写真撮影用ＵＡＶ１００と写真測量のために標定点を形成する標定点用ＵＡＶ２００が示されている。この例では、写真撮影用ＵＡＶ１００は、標定点用ＵＡＶ２００が飛行する更に上空を飛行し、標定点用ＵＡＶ２００を含む区域を上空から撮影する。この撮影時に、標定点用ＵＡＶ２００は静止し、標定用ターゲット（標定用の対空標識）として機能する。本実施形態における写真撮影用ＵＡＶ１００の撮影のタイミングおよび標定点用ＵＡＶ２００の静止のタイミングは、予め設定されている。この設定されたスケジュールに従って、標定用ＵＡＶ２００は移動→静止→移動→静止・・・・を繰り返し行い、写真撮影用ＵＡＶ１００は、上空からの写真撮影を行う。

写真撮影用ＵＡＶ１００は、カメラ１０１を備え、飛行しながら複数枚の航空写真の撮影を行う。そして、標定点用ＵＡＶ２００は、後述する標定点表示２０１を備えており、この標定点表示２０１により標定点を形成する。そのため、標定点用ＵＡＶ２００は、一回の撮影において必要な標定点数以上の機体数を用いる。

例えば、絶対標定では最低○点の標定点が必要である場合、標定点用ＵＡＶ２００を○機以上用意する。写真撮影用ＵＡＶ１００は、飛行しながら１秒毎や２秒毎に撮影を繰り返し行う。この際、各撮影画像中に予め決められた数以上の標定点用ＵＡＶ２００が写っている必要がある。例えば、後述する第２および４の実施形態で示すような標定点用ＵＡＶ２００の運用の場合は、撮影範囲にない標定点用ＵＡＶ２００もあるので、その分を見越して標定点用ＵＡＶ２００を用意する必要がある。

なお、撮影用ＵＡＶ１００の代わりに有人航空機で利用し、標定点設置を無人航空機で行う形態も可能である。また、標定点設置は空中に限定されず、標定点用ＵＡＶ２００を地上に着陸（地上で静止）させた状態で写真撮影用ＵＡＶ１００からの撮影を行う形態も可能である。以上の写真撮影用ＵＡＶ１００と標定点用ＵＡＶ２００についての説明は、後述する第２〜４の実施形態においても同じである。

（写真撮影用ＵＡＶの構成）
写真撮影に用いる写真撮影用ＵＡＶ１００は、予め定めた飛行ルートを自律飛行するものであるが、無線操縦による飛行制御も可能である。

図２は、写真撮影用ＵＡＶ１００のブロック図である。写真撮影用ＵＡＶ１００は、カメラ１０１、ＧＮＳＳを利用したＧＮＳＳ位置特定装置（ＧＮＳＳ受信機）１０２、ＩＭＵ（慣性計測装置）１０３、高度計１０４、制御装置１０５、記憶装置１０６、通信装置１０７を備えている。

カメラ１０１は、飛行中に空撮を行う。この例では、カメラ１０１により地上の撮影を行う。利用する画像は、静止画像であり、通常は特定のタイミング（例えば１秒毎）で静止画像の撮影を繰り返し行う。なお、動画を撮影し、動画を構成するフレーム画像を抜き出し静止画像を得る形態も可能である。撮影の対象は、地上に限定されず、橋梁や建物等の人工構造物であってもよい。

ＧＮＳＳ位置特定装置１０２は、ＧＰＳ衛星に代表される航法衛星からの航法信号を受信し、それに基づき測位（位置の特定）を行う。ＧＮＳＳ位置特定装置１０２によりＧＮＳＳ位置特定装置１０２（ＧＮＳＳ位置特定装置１０２のアンテナの位置）の地図座標系における位置（経度・緯度・高度）が特定される。地図座標系というのは、地図データを扱う際に利用されるグローバルな座標系である。通常ＧＮＳＳ位置特定装置（例えば、汎用のＧＰＳ受信機）で得られる位置のデータは、地図座標系におけるものとして得られる。

ＧＮＳＳ位置特定装置１０２で行われる測位は、実装コストは安価だが低精度である単独測位または実装コストは高価だが高精度である相対測位である。どちらであっても本発明の利用は可能であるが、写真測量では写真撮影地点と移動体により設置される標定点の位置関係の計測精度の高さが品質に影響するため、相対測位等の計測精度の高い態様のものが望ましい。精度の高い相対測位の技術としては、例えば、ＲＴＫ（Real Time Kinematic）測位を利用した高精度（誤差数cm以下）な位置の測定が挙げられる。ＲＴＫ測位に関しては、例えば国土地理院のホームページ(http://terras.gsi.go.jp/geo_info/GNSS_iroiro.html)に記載されている。

ＲＴＫ測位では、写真測量を行う現場に固定基準局（ＧＮＳＳもしくはＧＮＳＳ装置付きＴＳ（トータルステーション）等）を用意し、固定基準局と写真撮影用ＵＡＶ１００と標定点用ＵＡＶ２００とが通信を行いながら、測位を行う。この測位により、写真撮影用ＵＡＶ１００と標定点用ＵＡＶ２００間における位置関係が、高い精度で実現される。

また、ＧＮＳＳ位置特定装置１０２は、時計の機能を有し、写真測量データは、撮影が行われた時刻の情報と共に飛行ログに記憶される。以上のＧＮＳＳ位置特定装置１０２についての説明は、ＧＮＳＳ位置特定装置２０２に関しても同じである。

ＩＭＵ１０３は、飛行中に写真撮影用ＵＡＶ１００に加わる加速度を計測する。ＩＭＵ１０３の出力は、飛行中における写真撮影用ＵＡＶ１００の姿勢制御に利用される。また、ＩＭＵ１０３の出力から飛行中における写真撮影用ＵＡＶ１００の姿勢に関する情報が得られる。高度計１０４は、気圧を測定し、写真撮影用ＵＡＶ１００の高度を計測する。以上の説明は、ＩＭＵ２０３及び高度計２０４に関しても同じである。

制御装置１０５は、後述する標定点用ＵＡＶ２００との間での信号の送受信に加え、写真撮影用ＵＡＶ１００に係る各種の制御を行う。写真撮影用ＵＡＶ１００に係る各種の制御には、飛行制御、カメラ１０１の撮影に係る制御、記憶装置１０６に記憶するデータの管理に関する制御、通信装置１０７の動作に関する制御が含まれる。

記憶装置１０６は、予め定めた飛行経路を飛ぶための飛行計画および飛行ログを記憶する。飛行ログは、飛行中の位置（経度、緯度、高度）とその計測時刻のデータを記憶したデータである。飛行中の位置の測定は、０．５秒毎や１秒毎といった特定の時間間隔（勿論、不規則なタイミングの場合も有り得る）で行われ、刻々と計測された位置のデータは、測定時刻と関連付けされて飛行ログに記憶される。また、カメラ１０１による撮影の時刻と画像データ、ＩＭＵ１０３で計測された写真撮影用ＵＡＶ１００の姿勢に関するデータ、高度計１０４が計測した高度のデータも飛行ログと関連付けされた状態で記憶装置１０６に記憶される。以上の説明は、記憶装置２０６に関しても同じである。

通信装置１０７は、無線通信機能を備える。通信装置１０７は、無線通信機能により、写真撮影用ＵＡＶ１００と操作機器（地上で写真撮影用ＵＡＶ１００の操作を行う者が操作するコントローラ）との間における操作信号の送受信、標定点用ＵＡＶ２００との間で行う制御信号の送受信、標定点用ＵＡＶ２００と固定基準局との間で行う位置測位のための通信、および飛行中の写真撮影用ＵＡＶ１００が撮影した画像データや測位データの他の機器への送信を行う。

通信装置１０７は、無線通信機能の他に有線通信機能を備える。通信装置１０７は、有線通信機能を用いて、飛行していない状態（着地している状態）における写真撮影用ＵＡＶ１００、標定点用ＵＡＶ２００および他の機器との間の通信を行う。例えば、飛行の操作に係る信号の受信（操作コントローラからの制御信号の受信）、飛行計画のデータの受信、ログデータの他の機器への送信等が通信装置１０７によって行われる。なお、通信装置１０７が光通信機能を有していてもよい。

（標定点用ＵＡＶの構成）
標定点用ＵＡＶ２００は写真撮影用ＵＡＶ１００による写真撮影の際に、標定点として用いられるものである。また、標定点用ＵＡＶ２００は予め定めた飛行ルートを自律飛行するものであるが、無線操縦による飛行制御も可能である。

図３は、標定点用ＵＡＶ２００のブロック図である。標定点用ＵＡＶ２００は、標定点表示２０１、ＧＮＳＳを利用したＧＮＳＳ位置特定装置（ＧＮＳＳ受信機）２０２、ＩＭＵ（慣性計測装置）２０３、高度計２０４、制御装置２０５、記憶装置２０６、通信装置２０７を備えている。これらの装備は、本実施形態で用いられる全ての標定点用ＵＡＶ２００において共通である。

標定点表示２０１は、写真測量における標定点となり得るものであり、対空標識としての機能も併せ持つ。標定点表示２０１としては、例えば、円形マークなどを付した板があげられる。標定点表示２０１は写真撮影用ＵＡＶ１００の撮影角度に合わせて角度を変化させることができる構造を持つ場合、写真測量対象を斜めから撮影し易くなる。また、標定点表示２０１は平面な板状に限定されず、立体的な球状であってもよい。立体的な球状であるならば、写真撮影用ＵＡＶ１００に合わせて角度を変化させる構造がなくとも写真測量対象を斜めから撮影し易いが、写真撮影用ＵＡＶ１００が標定点および対空標識として球状の標定点表示２０１を識別できることが条件である。

標定点表示２０１は、他の標定点用ＵＡＶ２００の標定点表示と識別できる表示を備える。標定点表示２０１は、上空から標定点用ＵＡＶ２００を見下ろした際に見え易いように、標定点用ＵＡＶ２００の上部に配置されている。標定点表示２０１としては、色彩と図形の組み合わせでコードを表示するカラーコードターゲットが利用できる。カラーコードターゲットに関する技術は、例えば特開２０１１−０５３０３１号公報や特開２０１１−０５３０３０号公報に記載されている。その他、数字や文字、２次元バーコードや模様の表示、各種図形の組み合わせ、色彩の組み合わせ等を標定点表示２０１として利用できる。

画像中に複数写った標定点表示２０１を識別することで、標定点とその位置の情報をリンクさせ、画像中における複数の標定点とその地図座標系における位置の関係が特定される。これは、通常の地上に設置される標定用ターゲット（対空標識）を用いる場合と同じである。

制御装置２０５は、後述する標定点情報の受付、標定点設置用機体の選定、写真撮影用ＵＡＶ１００との間での信号の送受信に加え、標定点用ＵＡＶ２００に係る各種の制御を行う。標定点用ＵＡＶ２００に係る各種の制御には、飛行制御、記憶装置２０７に記憶するデータの管理に関する制御、通信装置２０７の動作に関する制御が含まれる。

（写真撮影用ＵＡＶの制御装置の構成）
図４は、制御装置１０５のブロック図である。本実施形態における制御装置１０５は、飛行経路受付部３０１、位置情報受付部３０２、機体操縦部３０３を備えている。

図４に示される制御装置１０５の各機能部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）に代表されるＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路により構成される。また、一部の機能を専用のハードウェアで構成し、他の一部を汎用のマイコンにより構成することも可能である。

各機能部を専用のハードウェアで構成するのか、ＣＰＵにおけるプログラムの実行によりソフトウェア的に構成するのかは、要求される演算速度、コスト、消費電力等を勘案して決定される。なお、機能部を専用のハードウェアで構成することとソフトウェア的に構成することは、特定の機能を実現するという観点からは、等価である。以上の制御装置の構成についての説明は、制御装置２０５に関しても同じである。

飛行経路受付部３０１は、写真撮影用ＵＡＶ１００が飛行しながら、写真撮影を行う撮影地点の位置情報とその撮影地点を巡る飛行経路を受け付ける。受け付ける位置情報や飛行経路は、地図座標系上で予め与えられる。予め与えられる飛行経路のデータとしては、例えば、通過点とその位置における速度が予め指定されたデータ、通過点とその通過時刻が予め指定されたデータ、時刻と速度ベクトルの関係が予め指定されたデータ等が挙げられる。

位置情報受付部３０２は、ＧＮＳＳ位置特定装置１０２が特定した写真撮影用ＵＡＶ１００の位置情報を受け付ける。以上の説明は、位置情報受付部４０２に関しても同じである。

機体操縦部３０３は、飛行経路受付部３０１が受け付けた撮影地点を巡る飛行経路と位置情報受付部３０２から得られる現在の位置情報から移動のベクトルを決定することで、写真撮影用ＵＡＶ１００を受け付けた飛行経路に沿って移動させる操縦操作を行う。また、ＧＮＳＳ位置特定装置１０２により特定される標定点用ＵＡＶ２００との位置関係を撮影毎に一定にするための、位置制御を行う。

（標定点用ＵＡＶの制御装置の構成）
図５は、制御装置２０５のブロック図である。制御装置２０５は、飛行経路受付部４０１、位置情報受付部４０２、機体操縦部４０３を備えている。

飛行経路受付部４０１は、標定点用ＵＡＶ２００が一回の飛行で巡ることになる、写真撮影用ＵＡＶ１００の撮影地点に対応する撮影領域の位置情報とその撮影領域を巡る飛行経路を受け付ける。受け付ける位置情報や飛行経路は、地図座標系における位置（経度・緯度・高度）および地図座標系上で予め示されるものである。ここで、写真撮影用ＵＡＶ１００が、一回の飛行で撮影する写真に対応する標定点の数と各標定点が必要な撮影領域についても併せて受け付けることができる。

機体操縦部４０３は、飛行経路受付部４０１が受け付けた撮影領域を巡る飛行経路と位置情報受付部４０２から得られる現在の位置情報から移動のベクトルを決定することで、機体を受け付けた飛行経路に沿って移動させる。また、ＧＮＳＳ位置特定装置２０２により特定される写真撮影用ＵＡＶ１００との位置関係を撮影毎に一定にするための、位置制御を行う。

（処理の一例）
本実施形態における処理の一例を図６に示す。まず、写真撮影用ＵＡＶ１００に写真撮影用ＵＡＶ１００が一回の飛行で巡ることになる撮影地点の位置情報とその撮影地点を巡る飛行経路を与える。この撮影地点の位置情報や飛行経路は、例えば、各撮影地点の位置情報を地図座標系で与え、飛行経路を各撮影地点の地図座標系における位置を沿うものとして与える。そして、標定点用ＵＡＶ２００には、標定点用ＵＡＶ２００が一回の飛行で巡ることになる、写真撮影用ＵＡＶ１００の撮影地点に対応する撮影領域（範囲）の位置情報とその撮影範囲を巡る飛行経路を与える（ステップＳ１０１）。

次に、写真撮影用ＵＡＶ１００に備えられているカメラ１０１の撮影タイミング（撮影間隔）を設定する。設定する撮影タイミングは、２秒毎や４秒毎といった特定の時間間隔で設定されるが、不規則な時間間隔の設定も有り得る。不規則な時間間隔の設定による撮影とは、例えば、２秒毎の撮影間隔で５回撮影した後、１０秒間隔で１回撮影し、その後３秒間隔で撮影する、といったものである（ステップＳ１０２）。

次に、写真撮影用ＵＡＶ１００は、ステップＳ１０１で取得した撮影地点および飛行経路の情報を用いて、最初の撮影地点へ移動する。なお、写真撮影用ＵＡＶ１００の移動は、撮影開始時から撮影終了までは、終始一定の速度または各時間ごとに定められた速度（時刻Ａ_１から時刻Ｂ_１までは速度ｖ_１、時刻Ａ_２から時刻Ｂ_２までは速度ｖ_２）での飛行となる。また、写真撮影用ＵＡＶ１００の撮影開始時刻は、後述する標定点用ＵＡＶ２００の静止する時間の設定上、予め定めておく（ステップＳ１０３）。

そして、最初の撮影地点への写真撮影用ＵＡＶ１００が到着後、撮影を行う。なお、以降の撮影はステップＳ１０２において設定された撮影タイミングに基づき、撮影を行う（ステップＳ１０４）。すなわち、本実施形態では、予め定められた速度で移動する写真撮影用ＵＡＶ１００が設定された時間間隔で撮影を行うことで、速度と時間の積により計算可能な撮影の予定された対象（地点）の撮影を実現する。

次に、写真撮影用ＵＡＶ１００は、ステップＳ１０１で取得した撮影地点の情報を照会し、予定された撮影地点が残っていれば、ステップＳ１０３に処理が戻り、次の撮影地点向かう。残っていなければ、写真撮影用ＵＡＶ１００は帰還または回収され、処理を終える（ステップＳ１０５）。

写真撮影用ＵＡＶ１００がステップＳ１０２からＳ１０５の処理を行っている間に、標定点用ＵＡＶ２００は、後述するステップＳ１０６からＳ１０９の処理を行う。まず、標定点用ＵＡＶ２００では、移動予定先となる写真撮影用ＵＡＶ１００の撮影領域内において、静止する時間（時刻）が設定される。例えば、静止する時間（時刻）を、時刻Ｃ（○時○分○.○秒）〜時刻Ｄ（○時○分○.○秒）として設定する。ここで、時刻Ｃは到着時刻、時刻Ｄは移動開始時刻となり、時刻ＣとＤの間は標定点用ＵＡＶ２００が指定された地点で静止していることになる。

標定点用ＵＡＶ２００の静止する時間（時刻）は、写真撮影用ＵＡＶ１００が撮影地点に到着する時間（時刻）を基準に決定される。すなわち、標定点用ＵＡＶ２００が指定地点で静止している時間を、写真撮影用ＵＡＶ１００が撮影地点に到着する時間（時刻）の前後０．５秒や１秒等の時間間隔として見込んだ上で、標定点用ＵＡＶ２００の静止する時間（時刻）を設定する（ステップＳ１０６）。

次に、標定点用ＵＡＶ２００は、ステップＳ１０１で取得した撮影領域と飛行経路を基に写真撮影用ＵＡＶ１００の撮影領域内へ、ステップＳ１０６で設定された時刻までに移動する（ステップＳ１０７）。そして、ステップＳ１０６で設定された時刻まで、静止する（ステップＳ１０８）。

静止する時間が経過後、次の撮影範囲の存在を照会し、予定された撮影地点が残っていれば、ステップＳ１０７に処理が戻り、次の撮影領域向かう。残っていなければ、標定点用ＵＡＶ２００は帰還または回収され、処理を終える（ステップＳ１０９）。

２．第２の実施形態
（概要）
本発明は、２編隊以上からなる標定点用ＵＡＶ２００を用いて、写真撮影ＵＡＶ１００の撮影範囲で標定点となる編隊と次の撮影範囲へ移動する編隊とに分けることにより、標定点設置のための時間を短縮し、より効率的に標定点設置可能な実施形態も提供できる。図７には、本実施形態の概要を示す。

本実施形態における標定点用ＵＡＶ２００は、一回の撮影において必要な標定点数以上の機体数を１編隊として、２編隊以上とできる機体数を用いる。編隊を構成する機体数については、後述の第４の実施形態においても同様である。

（写真撮影用ＵＡＶおよび標定点用ＵＡＶの構成）
第１の実施形態と同様、写真撮影用ＵＡＶ１００の構成は図２のようになり、標定点用ＵＡＶは図３のようになる。

（写真撮影用ＵＡＶの制御装置の構成）
本実施形態における制御装置１０５は、図４における、飛行経路受付部３０１、位置情報受付部３０２、機体操縦部３０３、機体位置信号生成部３０４を備えている。

機体位置信号生成部３０４は、写真撮影用ＵＡＶ１００の位置を標定点用ＵＡＶ２００に認識させる機体位置信号を生成する。写真撮影用ＵＡＶ１００の位置情報は、ＧＮＳＳ位置特定装置１０２により、取得したものを機体位置信号に付与する。

（標定点用ＵＡＶの制御装置の構成）
本実施形態における制御装置２０５は、図５における、飛行経路受付部４０１、位置情報受付部４０２、機体操縦部４０３、撮影範囲判定部４０４を備えている。

撮影範囲判定部４０４は、写真撮影用ＵＡＶ１００より受信した機体位置信号に付与された写真撮影用ＵＡＶ１００の位置情報と飛行経路受付部が取得する写真撮影用ＵＡＶ１００の撮影領域の情報から、備えられている標定点用ＵＡＶ２００が写真撮影用ＵＡＶ１００の撮影範囲内にあるか判定する。例えば、写真撮影用ＵＡＶ１００および標定点用ＵＡＶ２００の位置が高度を除いた二次元空間（ｘ₁₀₀,ｙ₁₀₀）および（ｘ₂₀₀,ｙ₂₀₀）で与えられるものとすれば、写真撮影用ＵＡＶ１００の撮影範囲は、写真撮影用ＵＡＶ１００の位置（ｘ₁₀₀,ｙ₁₀₀）が中心となる平面領域で表されるため、この平面領域内に標定点用ＵＡＶ２００の位置（ｘ₂₀₀,ｙ₂₀₀）が入っているのならば、撮影領域内とする判定ができる。

（処理の一例）
本実施形態における処理の一例を図８に示す。なお、図６と同名の処理は、特に記載がなければ、原則、同様の処理を行うものとする。そして、標定点用ＵＡＶ２００は、２編隊からなるものとする。

まず、写真撮影用ＵＡＶ１００と標定点用ＵＡＶ２００に対しては、ステップＳ１０１の処理と同様に飛行経路を設定する。しかし、本実施形態は、２編隊からなる標定点用ＵＡＶ２００を用いて、交互に写真撮影ＵＡＶ１００の撮影範囲で標定点となることを想定するため、ステップＳ１０１の処理設定に加え、２編隊のうち、１編隊が必ず写真撮影用ＵＡＶ１００の撮影範囲内におり、１編隊が次の撮影範囲へ移動できるような飛行計画（写真撮影用ＵＡＶ１００による最初の撮影時における各編隊の位置）として設定する（ステップＳ２０１）。

次いで、写真撮影用ＵＡＶ１００において撮影タイミングが設定され（ステップＳ２０２）、移動が開始される（ステップＳ２０３）。そして、撮影地点に到着後、標定点用ＵＡＶ２００に機体位置信号を送信し（ステップＳ２０４）、その後に撮影を行う（ステップＳ２０５）。撮影終了後には、次の撮影対象があれば、ステップＳ２０３以下の処理が再度行われ、次の撮影対象がなければ、処理は終了となる（ステップＳ２０６）。

一方、標定点用ＵＡＶ２００では、静止時間が設定され（ステップＳ２０７）、その後、撮影範囲に移動する（ステップＳ２０８）。静止時間は、写真撮影用ＵＡＶ１００から行われる複数枚の撮影画像の撮影範囲に止まる時間以上の期間として設定される。この期間は、写真撮影用ＵＡＶ１００の飛行速度、撮影範囲の大きさ、撮影間隔によって異なるので撮影条件に合わせて調整する。

標定点用ＵＡＶ２００は、撮影範囲に到着後、そこに止まり、写真撮影用ＵＡＶ１００から送信される機体位置信号を待つ。そして、写真撮影用ＵＡＶ１００から送信される機体位置信号を受信（ステップ２０９）したら、写真撮影用ＵＡＶ１００の最も近い未来の撮影における撮影範囲を認識し、自機が写真撮影用ＵＡＶ１００の行う最も近い未来の撮影における撮影範囲内であるか判定を行う（ステップＳ２１０）。最も近い未来の撮影範囲内であるならば、標定点用ＵＡＶ２００は静止を継続し、標定点となる（ステップＳ２１１）。最も近い未来の撮影における撮影範囲内でないならば、標定点用ＵＡＶ２００はステップＳ２１２の次の撮影範囲が存在するかの判定にまわり（ステップＳ２１２）、次の撮影範囲が存在すれば次の撮影範囲へ移動する。

３．第３の実施形態
（概要）
第１および２の実施形態は、写真撮影用ＵＡＶ１００による撮影と標定点用ＵＡＶ２００による標定点設置のタイミングを設定された時間によって合わせる方法である。時間設定以外の方法としては、写真撮影用ＵＡＶ１００と標定点用ＵＡＶ２００との間で、信号の送受信を行うことによって、撮影と標定点設置のタイミングを合わせる方法が挙げられる。

撮影と標定点設置のタイミングをお互いの時間設定で合わせていた場合、タイムスケジュールによって、連続的に処理されるため、飛行時の強風、飛来物や障害物等により、写真撮影用ＵＡＶ１００または標定点用ＵＡＶ２００に時間的な遅れが発生すると、以降は撮影と標定点形成のタイミングに差異が生じてしまい、写真計測精度の低下を招く。しかし、本実施形態のような信号の送受信等で、撮影と標定点設置のタイミングを合わせるのならば、飛行時の強風、飛来物や障害物等により、写真撮影用ＵＡＶ１００または標定点用ＵＡＶ２００に時間的な遅れが発生したとしても、撮影ごとにタイミングを合わせるため、撮影と標定点設置のタイミングに差異が生じにくい。

（写真撮影用ＵＡＶおよび標定点用ＵＡＶの構成）
第１の実施形態と同様、写真撮影用ＵＡＶ１００の構成は図２のようになり、標定点用ＵＡＶは図３のようになる。なお、写真撮影用ＵＡＶ１００や標定点用ＵＡＶ２００に、障害物検出用のレーザースキャナを備えることで、飛行経路上の障害物等の回避ができるＵＡＶとしてもよい。

（写真撮影用ＵＡＶの制御装置の構成）
本実施形態における制御装置１０５は、図４における、飛行経路受付部３０１、位置情報受付部３０２、機体操縦部３０３、標定点認識部３０５、撮影終了信号生成部３０６を備えている。

標定点認識部３０５は、後述する標定点用ＵＡＶ２００から送られる静止確認信号を受信すると、撮影領域内に標定点用ＵＡＶ２００が存在することを認識する。そして、写真計測用の写真画像として必要な標定点が規定数以上、撮影領域内に存在するかを判定し、規定数以上の標定点が認識された場合、写真測量用の写真をカメラ１０１に撮影させる。

撮影終了信号生成部３０６は、写真計測用の写真をカメラ１０１で撮影終了後に、その撮影で標定点となっていた標定点用ＵＡＶ２００に対し、撮影終了を認識させる撮影終了信号を生成する。なお、撮影終了信号は一回の撮影終了毎に生成される。

（標定点用ＵＡＶの制御装置の構成）
本実施形態における制御装置２０５は、図５における、飛行経路受付部４０１、位置情報受付部４０２、機体操縦部４０３、撮影範囲判定部４０４、静止確認信号生成部４０５、撮影終了認識部４０６を備えている。

静止確認信号生成部４０５は、標定点用ＵＡＶ２００が撮影領域内の任意地点に到着した場合、写真撮影用ＵＡＶ１００に標定点用ＵＡＶ２００の到着を知らせる静止確認信号を生成する。この静止確認信号は、撮影領域内に到着した標定点用ＵＡＶ２００が送信するものとしてあるため、静止確認信号を受信すれば、写真撮影用ＵＡＶ１００は、標定点用ＵＡＶ２００が撮影領域内に存在することを推定する。しかし、静止確認信号に標定点用ＵＡＶ２００の位置情報が付与されていれば、撮影領域内に標定点用ＵＡＶ２００が存在することが、写真撮影用ＵＡＶ１００側でも確認できる。すなわち、静止確認信号に標定点用ＵＡＶ２００の位置情報を付与することで、写真領域内における標定点の存在についての信頼性向上が期待できる。

撮影終了認識部４０６は、写真撮影用ＵＡＶ１００から送られる撮影終了信号を受信すると、該当する撮影領域内での撮影が終了したことを認識する。

（処理の一例）
本実施形態における処理の一例を図９に示す。なお、実施の形態の概要は図１となる。

まず、写真撮影用ＵＡＶ１００と標定点用ＵＡＶ２００へ飛行経路を設定する。その設定方法はステップＳ１０１と同様である（ステップＳ３０１）。次に、写真撮影用ＵＡＶ１００は、ステップＳ３０１で取得した撮影地点および飛行経路の情報を用いて、撮影地点へ移動する（ステップＳ３０２）。

そして、写真撮影用ＵＡＶ１００は、撮影地点へ到着すると標定点用ＵＡＶ２００から送信される静止確認信号が写真撮影のために必要な規定数以上受信するのを待つ（ステップＳ３０３）。すなわち、ステップＳ３０３では、標定に必要な機数の標定用ＵＡＶ２００が撮影範囲内で静止しているか否か、が判定される。次に、写真撮影用ＵＡＶ１００は、規定数以上の静止確認信号を受信されると、計測対象の撮影を行う（ステップＳ３０４）。次に、写真撮影用ＵＡＶ１００は、撮影が終了すると、標定点用ＵＡＶ２００へ撮影終了信号を送信する（ステップＳ３０５）。

最後に、写真撮影用ＵＡＶ１００は、ステップＳ３０１で取得した撮影地点の情報から、次の撮影地点があるか判断し、次の撮影地点があれば、ステップＳ３０２へ戻り、次の撮影地点がなければ、処理を終える（ステップＳ３０６）。

写真撮影用ＵＡＶ１００がステップＳ３０２からＳ３０６の処理を行っている間に、標定点用ＵＡＶ２００は、後述するステップＳ３０７からＳ３１１の処理を行う。標定点用ＵＡＶ２００は、ステップＳ３０１で取得した撮影範囲とそれを巡る飛行経路に基づき、撮影範囲へ移動する（ステップＳ３０７）。

撮影範囲に到着後、標定点用ＵＡＶ２００は、機体を静止させ（ステップＳ３０８）、写真撮影用ＵＡＶ１００へ静止確認信号を送信する（ステップＳ３０９）。そして、標定点用ＵＡＶ２００は、写真撮影用ＵＡＶ１００から撮影終了信号を受信するまで、その撮影範囲内で静止させる（ステップＳ３１０）。撮影終了信号を受信した標定点用ＵＡＶ２００は、次の撮影範囲があれば、ステップＳ３１１からステップＳ３０７へ戻り、次の撮影地点がなければ、処理を終える（ステップＳ３０６）。

４．第４の実施形態
（概要）
写真撮影用ＵＡＶ１００による撮影と標定点用ＵＡＶ２００による標定点形成のタイミング合わせを信号の送受信により行い、２編隊以上の標定点用ＵＡＶ２００を用いて、標定点形成を効率的に行う実施形態でもよい。

（ＵＡＶ等の構成）
写真撮影用ＵＡＶ１００、標定点用ＵＡＶ２００および本実施形態における制御装置１０５の構成は、第３の実施形態と同様である。

（標定点用ＵＡＶの制御装置の構成）
本実施形態における制御装置２０５は、図５における、飛行経路受付部４０１、位置情報受付部４０２、機体操縦部４０３、撮影範囲判定部４０４、静止確認信号生成部４０５、撮影終了認識部４０６、標定点設置用機体選定部４０７を備えている。

標定点設置用機体（編隊）選定部４０７は、複数の標定点用ＵＡＶ２００から成る２以上の編隊の中から標定点となる編隊を選定し、選定された編隊を構成する機体に標定点設置用の機体としての設定を付与する。なお、標定点設置用の機体としての設定は、写真撮影用ＵＡＶ１００からの送信される撮影終了信号の受信後に解除される。また、標定点となる機体（編隊）は、標定点設用の機体としての設定が付与されていない機体（編隊）の中から選定される。

標定点用機体選定部４０７は、各標定点用ＵＡＶ２００が持つ通信装置２０７により、通信を行いながら処理を行うが、ここで行われる処理を外部データ処理装置に行わせ、処理結果を標定点用ＵＡＶ２００へ送信してもよい。もちろん、写真撮影用ＵＡＶ１００に備えられる制御装置１０５の機能部として、機体選定処理を行ってもよい。

（処理の一例）
本実施形態における処理の一例を図１０に示す。なお、実施の形態の構成は図７に示す。

写真撮影用ＵＡＶ１００と標定点用ＵＡＶ２００へ飛行経路設定を行うステップＳ４０１と写真撮影用ＵＡＶ１００のフローであるステップＳ４０２からステップＳ４０６は、第３の実施形態のステップＳ３０１とステップＳ３０２からステップＳ３０６までと同様である（ステップＳ４０１〜ステップＳ４０６）。

写真撮影用ＵＡＶ１００がステップＳ４０２からＳ４０６の処理を行っている間に、標定点用ＵＡＶ２００は、後述するステップＳ４０７からＳ４１３の処理を行う。

標定点用ＵＡＶ２００は、ステップＳ３０１で取得した撮影範囲について標定点設置用の編隊を選定する。標定点設置用の編隊を構成する機体には、標定点設置用機体としての設定を付与する（ステップＳ４０７）。次に、各標定点用ＵＡＶ２００において、標定点設置用機体としての設定が付与されているか、判定する（ステップＳ４０８）。そして、標定点設置用機体としての設定が付与されている標定点用ＵＡＶ２００は、標定点を設置する撮影範囲へ移動する（ステップＳ４０９）。また、標定点設置用機体としての設定が付与されていない標定点用ＵＡＶ２００は、後述するステップＳ４１３の処理を行う。

標定点を設置するための標定点用ＵＡＶ２００は、撮影範囲に到着後、機体を静止させ（ステップＳ４１０）、写真撮影用ＵＡＶ１００へ静止確認信号を送信する（ステップＳ４１１）。その後、写真撮影用ＵＡＶ１００から撮影終了信号を受信するまで、その撮影範囲内で静止させる。なお、撮影終了信号を受信すると、標定点設置用機体としての設定が解除され、他の撮影範囲においても、標定点設置用の機体とすることができる（ステップＳ４１２）。

ステップＳ４１２で標定点設置用機体としての設定が解除された標定点用ＵＡＶ２００とステップＳ４０７で標定点設置用機体として選定されなかった標定点用ＵＡＶ２００、すなわち、標定点設置用機体としての設定が付与されていない標定点用ＵＡＶ２００は、次の撮影範囲が有れば、ステップＳ４０７以下の処理を繰り返し、次の撮影範囲が無ければ、処理を終える（ステップＳ４１３）。

なお、ステップＳ４０７において標定点設置用の機体としての設定が付与された標定点用ＵＡＶ２００は、写真撮影範囲への移動と静止を行うため、標定点設置用の機体としての設定が付与されなかった標定点用ＵＡＶ２００と比較して、時間遅れが発生する。よって、次の標定点設置用の機体選定では、標定点設置用の機体としての設定が付与された標定点用ＵＡＶ２００よりも、設定が付与されなかった標定点用ＵＡＶ２００が、次の撮影では優先的に選定される。

Claims (11)

1. 航空写真測量を行うための画像を撮影するカメラを備えた航空機を飛行させながら前記カメラによって対象物の撮影を行うに際して、
   前記撮影時に標定用のターゲットを備えた複数の無人航空機を前記カメラの撮影範囲内において静止させ、前記標定用のターゲットが標定点として写った航空写真を得る撮影方法。
2. 標定点として利用される無人航空機に備えられる制御装置であって、
   航空写真測量用の写真撮影のために標定点が必要な領域の位置情報を受け付けることが可能な標定点情報受付部と、
   前記標定点が必要な領域の位置情報に基づき、前記無人航空機の操縦を行う機体操縦部と
   を備える制御装置。
3. 前記機体操縦部は、特定のタイミングにおいて前記無人航空機を静止させる制御を行う請求項２に記載の制御装置。
4. 前記静止のタイミングが予め指定されている請求項３に記載の制御装置。
5. 前記静止のタイミングが外部から指示される請求項４に記載の制御装置。
6. 前記静止が前記写真撮影に同期して行われる請求項３〜５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 前記機体操縦部は、
   Ｎを１以上の自然数として、
   第Ｎの位置での第Ｎ回目の静止、
   前記第Ｎ回目の停止の後の第Ｎ＋１の位置への移動、
   前記第Ｎ＋１の位置での第Ｎ＋１回目の静止を繰り返す操縦を行う請求項２〜６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 前記静止時に前記無人航空機を標定点として航空写真撮影が行われる請求項３〜７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 前記静止は、前記航空写真撮影における撮影範囲に前記無人航空機が位置する場合に行われる請求項８に記載の制御装置。
10. 請求項２〜９のいずれか一項に記載の制御装置と、
    航空写真測量の標定点となる標定用ターゲットと
    を備えた無人航空機。
11. コンピュータに読み取らせて実行させる航空写真測量のプログラムであって、
    コンピュータを
    航空写真測量を行うための画像を撮影するカメラを備えた航空機を飛行させながら前記カメラによって対象物の撮影を行うに際して、前記撮影時に標定用のターゲットを備えた複数の無人航空機を前記カメラの撮影範囲内において静止させ、前記標定用のターゲットが標定点として写った航空写真を得る制御を行う制御部として機能させる航空写真測量用のプログラム。

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