JP2019182423A - 無人航空機制御システム、その制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】有線無人航空機の落下時に、安全な地点に落下させるよう無人航空機に接続されたケーブルの長さを調節することで安全な場所に誘導することが可能な仕組みを提供すること。【解決手段】基地局とケーブルで接続された無人航空機と情報処理装置とがネットワークを介して接続された無人航空機制御システムであって、前記基地局の広さと前記ケーブルの長さを比較する比較手段と、前記比較手段により前記ケーブルの長さが基地局の広さよりも長いと判定された場合、前記ケーブルの長さが前記基地局の広さよりも短くなるよう制御するケーブル調整手段と、を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

無人航空機と遠隔操作端末との間の通信方式を、通信状況に応じて決定することの可能な無人航空機制御システム、その制御方法、及びプログラムに関する。

従来、人が搭乗していない航空機である無人航空機が存在する。無人航空機は、大型なものから小型なものまで様々であるが、特に近年では遠隔操縦可能な小型の無人航空機（通称：ドローン）が注目されている（以下、小型の無人航空機を単に無人航空機と称する。）。

無人航空機は、クワッドコプターやマルチコプターとも呼ばれ、複数の回転翼を備えており、この回転翼の回転数を増減させることで、無人航空機の前進・後退・旋回・ホバリング等を行う。

こうした無人航空機は、プロポと呼ばれる遠隔操作端末からの動作指示に応じて動作するほか、モニタや入力装置が一体となった操作卓から制御することも可能である。また、ネットワークに接続可能なネットワークカメラをお天気カメラや監視カメラとして利用することが行われており、ネットワークカメラで無人航空機を撮影することも可能となっている。

無人航空機は、無人で飛行することから、本体に異常が発生して制御不能となってしまった場合など、墜落や周りに危害を与える危険性があり、また、高価な無人航空機は回収して再度利用することから、できるだけ安全な場所に落下させることが求められている。

特許文献１には、無人飛行隊の安定飛行に影響を及ぼす可能性のある緊急時にパラシュートを拡開させることが開示されている。

特許文献２には、飛行体が給電又は通信用のケーブルを介して接続され、当該ケーブルが浮揚体に吊支された飛行体が開示されている。

特開２００６−８２７７５号公報 特開２０１６−１７９７４２号公報

特許文献１では、ラジコンヘリ本体の降下速度を緩和することが可能であるが、どこに着陸するかは予測できず、安全でない（危険な）場所に落下してしまう可能性がある。

出願人は、特許文献２で開示されたケーブルの長さを調節する仕組みを持たせることで、パラシュートを利用して降下する無人航空機が危険な場所に落下しないようにすることができることに着目した。

そこで、本発明では、有線無人航空機の落下時に、安全な地点に落下させるよう無人航空機に接続されたケーブルの長さを調節することで安全な場所に誘導することが可能な仕組みを提供することを課題とする。

基地局とケーブルで接続された無人航空機と情報処理装置とがネットワークを介して接続された無人航空機制御システムであって、前記基地局の広さと前記ケーブルの長さを比較する比較手段と、前記比較手段により前記ケーブルの長さが基地局の広さよりも長いと判定された場合、前記ケーブルの長さが前記基地局の広さよりも短くなるよう制御するケーブル調整手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、有線無人航空機の落下時に、安全な地点に落下させるよう無人航空機に接続されたケーブルの長さを調節することで安全な場所に誘導することが可能な仕組みを提供することができる。

本発明の実施形態における、無人航空機制御システムのシステム構成の一例を示す図である。 無人航空機１０１のハードウェア構成の一例を示す図である。 ネットワークカメラ１０３のハードウェア構成の一例を示す図である。 無人航空機制御システムの機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態における第１の制御処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における異常検知処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるカメラの撮影制御の一例を示す図である。 本発明の実施形態における位置情報の一例を示す図である。 本発明の実施形態における第２の制御処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における落下地点の予測方法の一例を示す図である。 本発明の実施形態におけるアラート情報の一例を示す図である。 本発明の実施形態における第３の制御処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における無人航空機の誘導方法の一例を示す図である。 本発明の実施形態における第４の制御処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における無人航空機制御システムの処理イメージの一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。まず、第一の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態における無人航空機制御システムのシステム構成を示す図である。

本実施形態の無人航空機制御システムは、無人航空機１０１、プロポ１０２、ネットワークカメラ１０３、中継用ＢＯＸ１０４、制御用コンピュータ１０５、および操作卓１０６が、ネットワーク１１０や無線ＬＡＮ（移動体通信網を含む）１２０を介して通信接続可能に接続されている。尚、図１のシステム構成は一例であり、用途や目的に応じて様々な構成例がある。

ドローンとも呼ばれる無人航空機１０１は、プロポ１０２により遠隔操縦が可能な無人の航空機である。プロポ１０２からの指示に応じて、複数の回転翼を動作させて飛行する。

この回転翼の回転数を増減させることで、無人航空機の前進・後退・旋回・ホバリング等を行う。尚、図１に示す無人航空機１０１の回転翼は４枚であるが、これに限らない。３枚であっても、６枚であっても、８枚であってもよい。

また、無人航空機１０１は、無線で飛行するものと有線で飛行するものとがあり、本発明ではどちらの方式で飛行しても構わないものとする。

有線で飛行する場合は、発着地点１３０からケーブル１３１を介して有線接続される。この場合、発着地点１３０には、無人航空機１０１に対して給電や通信用の給電部や通信部が設けられる。また、ケーブル１３１を巻き取ったり、引っ張ったりすることで無人航空機１０１を移動させるためのケーブル制御部が設けられている。

ケーブル１３１は、無人航空機１０１が自由に飛行できるよう十分な長さを有しており、また、リール状に巻き取り可能に制御されることで、無人航空機１０１の飛行範囲を限定することも可能である。

プロポ１０２は、無人航空機１０１を操縦するための送信機（遠隔操作端末）である。プロポーショナル・システム（比例制御システム）であるので、プロポ１０２が有する操作部の移動量に比例して、無人航空機１０１の回転翼の回転数を制御することができる。尚、プロポ１０２は、いわゆるスマートフォンやタブレット端末といった携帯端末であってもよい。

ネットワークカメラ１０３は、無人航空機１０１を撮影可能な位置に設置され、（無人航空機１０１がネットワークカメラ１０３に撮影可能な位置を飛行する。）無人航空機１０１または他の撮影対象を撮影する。

例えば、ビルの屋上などに設置されお天気カメラとして利用することもできるし、建物の出入り口や街中に設置され監視カメラとして利用することもできる。同一のシステム内に複数台設置し複数台接続することができる。

ネットワークカメラ１０３は、レンズおよびカメラを内蔵し、その撮影方向を可変させるため、カメラのレンズの向きを左右に動かすパン、上下に動かすチルト、そして、望遠にしたり広角にしたりするズームの機能を有し、遠隔地から操作（ＰＴＺ制御）できるようになっている。

中継ＢＯＸ１０４は、ネットワークカメラ１０３や無人航空機１０１に対して電源を供給したり、操作卓１０６からの制御信号を伝えたりする機能を有する。

制御用コンピュータ１０５（情報処理装置）や操作卓１０６は、ネットワークカメラ１０３が設置された場所と物理的に距離が離れた遠隔地に設置されていてもよいし、例えば同一の敷地内等の物理的な距離はそれほど離れていない近距離に設置されていてもよい。

また、複数の無人航空機１０１やネットワークカメラ１０３をまとめて管理する集中管理センターに設定することも可能である。

制御用コンピュータは、複数の無人航空機１０１やネットワークカメラ１０３を制御するための操作卓１０６の制御回線を接続する機器であり、操作卓１０６は、無人航空機１０１やネットワークカメラ１０３を制御するための機器である。

ネットワーク１１０および無線ＬＡＮ１２０は、本無人航空機制御システムの各機器を通信可能に接続するネットワークであって、各機器は、ネットワークで接続されていても無線ＬＡＮで接続されていても、移動体通信網で接続されていても本システムは実施可能なものである。

図２は、無人航空機１０１のハードウェア構成を示す図である。尚、図２に示す無人航空機１０１のハードウェア構成は一例であり、用途や目的に応じて様々な構成例がある。

フライトコントローラ２００は無人航空機１０１の飛行制御を行うためのマイクロコントローラであり、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、周辺バスインタフェース２０４（以下、周辺バスＩ／Ｆ２０４という。）を備えている。

ＣＰＵ２０１は、システムバスに接続される各デバイスを統括的に制御する。また、ＲＯＭ２０２あるいは周辺バスＩ／Ｆ３０４に接続される外部メモリ２８０には、ＣＰＵ２０１の制御プログラムであるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）やオペレーティングシステムプログラムが記憶されている。

また外部メモリ２８０（記憶手段）には、無人航空機１０１の実行する機能を実現するために必要な各種プログラム等が記憶されている。ＲＡＭ２０３（記憶手段）は、ＣＰＵ２０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。

ＣＰＵ２０１は、処理の実行に際して必要なプログラム等をＲＡＭ２０３にロードして、プログラムを実行することで各種動作を実現するものである。

周辺バスＩ／Ｆ２０４は、各種周辺デバイスと接続するためのインタフェースである。周辺バスＩ／Ｆ２０４には、ＰＭＵ２１０、ＳＩＭアダプタ２２０、無線ＬＡＮ用ＢＢユニット２３０、移動体通信用ＢＢユニット２４０、ＧＰＳユニット２５０、センサ２６０、ＧＣＵ２７０、外部メモリ２８０が接続されている。

ＰＭＵ２１０はパワーマネジメントユニットであり、無人航空機１０１が備えるバッテリからＥＳＣ２１１への電源供給を制御することができる。ＥＳＣ２１１は、エレクトロニックスピードコントローラであり、ＥＳＣ２１１に接続されるモータ２１２の回転数を制御することができる。ＥＳＣ２１１によってモータ２１２を回転させることで、モータ２１２に接続されるプロペラ２１３（回転翼）を回転させる。

尚、ＥＳＣ２１１、モータ２１２、プロペラ２１３のセットは、プロペラ２１３の数に応じて複数備えられている。例えば、クアッドコプターであれば、プロペラ２１３の数は４枚であるので、このセットが４つ必要となる。

ＳＩＭアダプタ２２０は、ＳＩＭカード２２１を挿入するためのカードアダプタである。ＳＩＭカード２２１の種類は特に問わない。移動体通信網を提供する通信事業者に応じたＳＩＭカード２２１であればよい。

無線ＬＡＮ用ＢＢユニット２３０は、無線ＬＡＮを介して通信を行うためのベースバンドユニットである。無線ＬＡＮ用ＢＢユニット２３０は、送信したいデータや信号からベースバンド信号を生成して変復調回路へ送出することができる。更に、受信したベースバンド信号から元のデータや信号を得ることができる。

また、無線ＬＡＮ用ＲＦユニット２３１は、無線ＬＡＮを介して通信を行うためのＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ユニットである。無線ＬＡＮ用ＲＦユニット２３１は、無線ＬＡＮ用ＢＢユニット２３０から送出されたベースバンド信号を無線ＬＡＮの周波数帯に変調してアンテナから送信することができる。更に、無線ＬＡＮの周波数帯の信号を受信すると、これをベースバンド信号に復調することができる。

移動体通信用ＢＢユニット２４０は、移動体通信網を介して通信を行うためのベースバンドユニットである。移動体通信用ＢＢユニット２４０は、送信したいデータや信号からベースバンド信号を生成して変復調回路へ送出することができる。更に、受信したベースバンド信号から元のデータや信号を得ることができる。

また、移動体通信用ＲＦユニット２４１は、移動体通信網を介して通信を行うためのＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ユニットである。移動体通信用ＲＦユニット２４１は、移動体通信用ＢＢユニット２４０から送出されたベースバンド信号を移動体通信網の周波数帯に変調してアンテナから送信することができる。更に、移動体通信網の周波数帯の信号を受信すると、これをベースバンド信号に復調することができる。

ＧＰＳユニット２５０は、グローバルポジショニングシステムにより、無人航空機１０１の現在位置を取得することの可能な受信機である。ＧＰＳユニット２５０は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し、現在位置を推定することができる。

センサ２６０は、無人航空機１０１の傾き、向き、速度や周りの環境を計測するためのセンサである。無人航空機１０１はセンサ２６０として、ジャイロセンサ、加速度センサ、気圧センサ、磁気センサ、超音波センサ等を備えている。これらのセンサから取得したデータに基づいて、ＣＰＵ２０１が無人航空機１０１の姿勢や移動を制御する。

ＧＣＵ２７０はジンバルコントロールユニットであり、カメラ２７１とジンバル２７２の動作を制御するためのユニットである。無人航空機１０１が飛行することにより機体に振動が発生したり、機体が不安定になったりするため、カメラ２７１で撮像した際にブレが発生しないよう、ジンバル２７２によって無人航空機１０１の振動を吸収し水平を維持する。また、ジンバル２７２によってカメラ２７１の遠隔操作を行うことも可能である。

本発明の無人航空機１０１が後述する各種処理を実行するために用いられる各種プログラム等は外部メモリ２８０に記録されており、必要に応じてＲＡＭ２０３にロードされることによりＣＰＵ２０１によって実行されるものである。さらに、本発明に係わるプログラムが用いる定義ファイルや各種情報テーブルは外部メモリ２８０に格納されている。

図３は、ネットワークカメラ１０２のハードウェアの構成を示す構成図である。

ＣＰＵ３０１は、システムバス３０４に接続される各デバイスやコントローラを統括的に制御する。

また、ＲＯＭ３０２あるいは外部メモリ３０５には、ＣＰＵ３０１の制御プログラムであるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ ／ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）やオペレーティングシステムプログラム（以下、ＯＳ）や、画像処理サーバ１０８の実行する機能を実現するために必要な後述する各種プログラム等が記憶されている。ＲＡＭ３０３は、ＣＰＵ３０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。

ＣＰＵ３０１は、処理の実行に際して必要なプログラム等をＲＡＭ３０３にロードして、プログラムを実行することで各種動作を実現するものである。

メモリコントローラ（ＭＣ）３０６は、ブートプログラム、各種のアプリケーション、フォントデータ、ユーザファイル、編集ファイル、各種データ、画像データ等を記憶するハードディスク（ＨＤ）やＰＣＭＣＩＡカードスロットにアダプタを介して接続されるコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリやスマートメディア（登録商標）等の外部メモリ３０５へのアクセスを制御する。

カメラ部３０７は、画像処理部３０８と接続されており、監視対象に対して向けられたレンズを透過して得られた光をＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光セルによって光電変換を行った後、ＲＧＢ信号や補色信号を画像処理部３０８に対して出力する。

画像処理部３０８は、ＲＧＢ信号や捕色信号に基づいて、ホワイトバランス調整、ガンマ処理、シャープネス処理を行い、更に、ＹＣ信号処理を施して輝度信号Ｙとクロマ信号（以下、ＹＣ信号）を生成し、ＹＣ信号を所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧフォーマット、あるいはＭｏｔｉｏｎＪＰＥＧフォーマット等）で圧縮し、この圧縮されたデータは、画像データとして外部メモリ３０５へ一時保管される。

通信Ｉ／Ｆコントローラ（通信Ｉ／ＦＣ）３０９は、ネットワークを介して、外部機器と接続・通信するものであり、ネットワークでの通信制御処理を実行しており、外部メモリ３０５に記憶された画像データは、通信Ｉ／Ｆコントローラ３０９によって外部機器へ送信される。

図４は、無人航空機制御システムの機能構成の一例を示す図である。制御用コンピュータ１０５（情報処理装置）の有する機能として説明する。

無人航空機制御システムは、異常検知部４１１、無人航空機撮影制御部４１２、落下地点取得部４１３、アラート出力部４１４、無人航空機制御部４１５、パラシュート検知部４１６、およびケーブル牽引部４１７の各機能を有する。

異常検知部４１１は、無人航空機の異常を検知する。異常を検知すると、その時の状況を後から確認できるよう、無人航空機撮影制御部４１２が、無人航空機の位置を特定し、無人航空機の撮影を行う。

落下地点取得部４１３は、異常検知部４１３により異常が検知されると、最悪の事態に備え、落下する場合には、どの地域に落下するのかを取得する。

アラート出力部４１４は、落下地点取得部４１３が取得した落下地点に応じたアラートを決定し出力する制御を行う。危険な地域に落下する場合は大きな音で警告したり、山間部などに落下する場合には、後から回収しやすいよう、ライトを目立つように点灯（点滅）させる。

無人航空機制御部４１５は、落下する場合に、安全地帯に落下させるべく、プロペラの出力を制御することなどで安全な場所に誘導できるよう無人航空機を制御する機能を有する。

パラシュート検知部４１６は、落下にともないパラシュート（落下傘）が開いているかどうかを検知する。第４の制御処理では、パラシュートが開いていることを条件に、ケーブルの牽引処理を開始することもできる。

ケーブル牽引部４１７は、無人航空機が落下する場合に、接続されたケーブルの長さを調整することで、安全地帯に落下させるためにケーブルの牽引を行う機能を有する。

図５は、本発明の実施形態における第１の制御処理の一例を示すフローチャートである。

第１の制御処理は、 無人航空機に異常が発生すると、当該無人航空機を撮影可能なネットワークカメラが無人航空機を撮影するよう制御するものである。

主に制御用コンピュータ１０５のＣＰＵによって処理される。ステップＳ５０１で、無心航空機の異常検知処理が行われ、異常が検知されるまで処理をループする。

ステップＳ５０２で異常が検知されると、ステップＳ５０３に進み、異常を検知した無人航空機の位置情報を位置情報取得手段が取得しステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０４では、設置されるネットワークカメラの中から当該異常を発生した無人航空機を撮影可能なネットワークカメラをネットワークカメラ特定手段が特定する。無人航空機の位置情報とネットワークカメラが設置された位置情報とから、無人航空機を撮影可能なネットワークカメラを特定する。

なお、ネットワークカメラが予め無人航空機を撮影可能に設置されている場合などは、当該ネットワークカメラが撮影可能なネットワークカメラとなる。

ステップＳ５０５で、異常のが検知された無人航空機を撮影可能なネットワークカメラがあると判定された場合には、ステップＳ５０６に進み、一方、撮影可能なネットワークカメラがないと判定された場合には、ステップＳ５０７に進み処理を終了する。

ステップＳ５０６では、撮影可能なネットワークカメラに無人航空機を撮影させる。撮影可能なネットワークカメラが複数台数ある場合には、複数台に撮影させるようにしてもよいし、一番近いネットワークカメラに撮影させるようにしてもよい。

ステップＳ５０７では、撮影できなくても、一番近いカメラに撮影させるようにするが、本処理を省略しても構わない。

図６は、本発明の実施形態における異常検知処理の一例を示すフローチャートである。

本処理は、無人航空機が飛行を初めることに伴って処理が開始される。無人航空機によって処理されてもよいし、制御用コンピュータ１０５によって処理されてもよい。

ステップＳ６０１では飛行が終了するまで繰り返し処理が行われる。ステップＳ６０２では、無人航空機の角度センサが正常かどうかの判定を行い、異常であれば、ステップＳ６０３に進み異常フラグをセットし、ステップＳ６０４に進む。異常フラグは不図示のテーブルによって管理してもよいし、メモリ上に一時的に記憶するようにしてもよい（他の異常フラグも同様）。

ステップＳ６０４では、無人航空機のプロペラが正常かどうかの判定を行い、異常であれば、ステップＳ６０５に進み異常フラグをセットし、ステップＳ６０６に進む。なお、異常であるかどうかは、異常の信号を受信するようにしてもよいし、所定数（例えば２基以上）停止している場合を異常としてもよい。

ステップＳ６０６では、無人航空機の高度が正常かどうかを判定し、異常であればステップＳ６０７に進み異常フラグをセットし、ステップＳ６０８に進む。なお、異常であるかどうかは、高度が思い通りにならず高度の低下が継続する場合を異常としてもよい。

ステップＳ６０８では、異常フラグが所定以上（例えば２つ以上）あるかどうかの判定を行い、所定以上の異常フラグがあった場合は、ステップＳ６０９に進み、無人航空機を異常として認識し、無人航空機制御システムに通知する。

なお、異常の検知方法はこれに限ったものではなく、無人航空機からの異常アラートを受信することにより判定しもよいし、無人航空機を撮影し画像処理の結果異常と判定してもよいし、また、ユーザにより異常である旨の入力を受付けるようにしてもよい。

図７は、本発明の実施形態におけるカメラの撮影制御の一例を示す図である。

本図は、ドローン１０１とネットワークカメラ１０３を上からと横からみた図を利用して、ネットワークカメラ１０３がドローン１０１を撮影するときの距離の算出方法を説明する。

無人航空機制御システムは、まず、ドローン１０１の位置情報およびネットワークカメラ１０３の位置情報を取得する。それぞれの位置情報は、図８に示すようなテーブルに記憶されているものを利用する。

図８は、本発明の実施形態における位置情報の一例を示す図である。

位置情報テーブルは、ドローンの位置情報テーブル８００およびネットワークカメラの位置情報テーブル８１０を記憶している。

ドローンの位置情報テーブル８００は、ドローンＮｏ８０１、緯度８０２、経度８０３、高度８０４、時刻８０５、および備考８０６の情報を記憶している。

ドローンＮｏ８０１は、無人航空機を一意に識別可能に付与されたものであり、緯度８０２、経度８０３、高度８０４は、無人航空機がＧＰＳなどによって取得した情報が記録され、時刻８０５は、位置情報を取得した時刻が記録される。

備考８０６には、備考が記録される。「１秒後」とは、ドローンＮｏがＮｏ．１である無人航空機の位置情報が２つあるので、その時間差が記録されている。

「電源ＯＦＦ」とは、ドローンＮｏがＮｏ．２である無人航空機の位置情報が取得されていないために電源がＯＦＦであると判定される。これら備考８０６は、システムが自動で入力するようにしてもよいし、ユーザにより手動で入力されるようにしてもよい。

ネットワークカメラの位置情報テーブル８１０は、カメラＮｏ８１１、経度８１２、緯度８１３、高度８１４が記憶されている。これらの情報はネットワークカメラが設置された時に入力されるものであるが、移動式のネットワークカメラなどの場合は、設置位置に応じて更新されるようにしてもよい。

カメラＮｏ８１１は、ネットワークカメラを一意に識別可能に命名されたものであり、緯度８１２、経度８１３、および高度８１４は、ネットワークカメラが設置された位置情報が記録されている。図８の説明に戻る。

本実施例では、緯度１秒は３０．８６ｍ、経度１秒は２５．３７ｍとして演算し、ドローンＮｏ「Ｎｏ．１」とカメラＮｏ「Ｎｏ．１」を利用するものとして説明する。

上から見た図で、ドローンＮｏ「Ｎｏ．１」とカメラＮｏ「Ｎｏ．１」を比較すると、経度で＋１秒の差、緯度で−１秒の差があるので、高度で２．３４ｍの差がある。

パン角度は、ｔａｎθ＝２５．３７ｍ／３０．８６ｍ θ＝３９．４°となるので、パン角度を３９．４°左旋回すればドローンが撮影できることになる。

また、ドローン１０１とネットワークカメラ１０３の距離は、
ｓｉｎ３９．４°＝３８．８６ｍ／Ａ Ａ＝４０．０１ｍが算出される。

次に横からみた図を利用して、撮影距離とチルト角度の算出方法について説明する。

ドローン１０１とネットワークカメラの高度の差が２．３４ｍなので、
ｔａｎθ＝２．３４ｍ／４０．０１ｍ よってθ＝３．４５°となり、ネットワークカメラのチルト角度を３．４５°下向き旋回すればドローン１０１を撮影することができる。

次にドローン１０１とネットワークカメラ１０３の撮影距離を算出する方法について説明する。

ｃｏｓθ＝４０．０１ｍ／Ｂ よってＢ＝４０．０９ｍとなり、ドローン１０１とネットワークカメラ１０３のよりは４０．０９ｍなので、ネットワークカメラのフォーカス位置を４０．０９ｍに移動させる。具体的には、４０．０９ｍに相当する電圧を印加してズームを動かす。

なお、ネットワークカメラによるドローンの撮影手法はこれに限ったものではなく、画像処理にてドローンを認識し、認識したドローンにフォーカスを合わせるようにしてもよい。図１５を利用して、実際にネットワークカメラがドローンを撮影するイメージを説明する。

図１５は、本発明の実施形態における無人航空機制御システムの処理イメージの一例を示す図である。

ドローン１５００から異常を検知すると、ドローン１５００を撮影可能なネットワークカメラ１５０１や１５１１が、撮影範囲１５０２や１５０２でドローン１５００を撮影するように制御する。

また、撮影可能でないネットワークカメラ１５２１であっても、ドローン１５００の方向１５２２を撮影するように制御するようになっている。

図９は、本発明の実施形態における第２の制御処理の一例を示すフローチャートである。

第２の制御処理は、無人航空機の異常を検知すると、落下地点に応じて異なるアラートを出力するように制御するものである。

主に制御用コンピュータ１０５のＣＰＵによって処理される。ステップＳ９０１で、無心航空機の異常検知処理が行われ、異常が検知されるまで処理をループする。

ステップＳ９０２で異常が検知されると、ステップＳ９０３に進み、パラシュート１３２が開かれる。なお、パラシュート１３２が開かれる処理は必須な処理ではない。

ステップＳ９０４では、無人航空機の落下地点を取得する。詳細については、図１０を利用して説明する。

ステップＳ９０５で、アラート決定手段は、落下地点に応じたアラートの種類およびレベルを判定する。判定には、図１１のアラート情報が利用される。アラート情報について説明する。

図１１は、本発明の実施形態におけるアラート情報の一例を示す図である。

アラート情報記憶手段は、アラートの種類１１１１、危険レベル情報（危険情報）である、危険地帯情報１１１２、一般地帯情報１１１３、および安全地帯情報１１１４の情報を有する。これらの情報をレベル１〜レベル３として管理する。危険レベルはこれに限ったものではなく、レベル４・５・・とより多くのレベルを設定することも可能である。

無人航空機の落下地点に応じて、落下地点の危険レベルが決定される。例えば、落下地点が東京都港区であればレベル１、東京湾内であればレベル２、自社の敷地内であればレベル３という具体に設定することができる。

また、アラートの種類１１１１には、アラートの種類として、音による警告音、光による警告灯、および音楽などの種類を設定することができる。

また、アラートの種類やレベルを組み合わせて設定することも可能であり、レベル１の地域は警報音が大で警告灯が赤といった複数のアラートを通知することも可能である。これにより、大音量で落下地点にいる人に注意喚起させたり、警告灯を目立たせることで後から無人航空機を回収する際に目立たせたりすることが可能となる。図９の説明に戻る。

ステップＳ９０５では、取得したアラートの種類とレベルの判定を行い、アラート出力制御手段は、レベル１であればステップＳ９０６に進み、レベル２であればステップＳ９０７に進み、レベル３であればステップＳ９０８に進み、それぞれの設定に応じたアラートを出力し、処理を終了する。

図１０は、本発明の実施形態における落下地点の予測方法の一例を示す図である。

異常の検知されたドローンはドローンＮｏ８０１がＮｏ．１の無人航空機であるものとして＜横から見た図＞を利用して説明する。

１２：００の位置情報と、１秒後の位置情報を比較すると、緯度の差が−０．０８秒、経度の差は０、高度の差は−２．０ｍとなっている。

このことから方向は北から南に向かって落下していることがわかり、また、高度が−２．０ｍ変化していることから（緯度１秒は３０．８６ｍ、経度１秒は２５．３７ｍで演算すると）、落下角度は以下のように算出できる。

ｔａｎθ＝２．０ｍ／２．４７ｍより３９°
これを元に、ドローンの落下時間および落下地点について予想すると、高度情報から１秒間に２．０ｍ落下し、撮影エリアの標高が５．０ｍであった場合、ドローンが地面へ到着する時間を計算すると以下のように３．６７秒後ということになる。

（１２．３４ｍ−５．０ｍ）／２．０ｍ＝３．６７秒
これにより、ドローンの落下位置は、緯度「３５°３７′３１．７５″」経度「１３９°４４′２５．４５″」高度「５．０ｍ」と予想される。この落下地点の位置情報を利用して、危険レベル情報が決定される。

なお、パラシュートが利用されるときは、この限りではなく、風向きや風速情報などを外部から入手することで落下地点を予測することができる。

また、実際にドローンの落下状況から落下地点を予測するのではなく、天気予報や降灰の範囲の提供を行う降灰予報などの情報を利用することも可能である。

また、高度や風速などに応じた過去の落下情報を蓄積しておき、状況の一番近い履歴から落下地点を予測することも可能である。

図１２は、本発明の実施形態における第３の制御処理の一例を示すフローチャートである。

第３の制御処理は、無人航空機の異常を検知すると、落下地点が危険な場合には、安全地帯に誘導するように制御するようになっている。

主に制御用コンピュータ１０５のＣＰＵによって処理される。ステップＳ１２０１で、無心航空機の異常検知処理が行われ、異常が検知されるまで処理をループする。

ステップＳ１２０２で異常が検知されると、ステップＳ１２０３に進み、パラシュート１３２が開かれる。なお、パラシュート１３２が開かれる処理は必須な処理ではない。

ステップＳ１２０４で落下地点の取得を行い、ステップＳ１２０５で落下地点が危険地帯かどうかの判定を危険地帯判定手段が行う。危険地帯かどうかは、取得した落下地点と図１１の危険レベル情報とを利用して判定する。

ステップＳ１２０５で落下地点が危険地帯かどうかの判定を行い、危険地帯でない場合には、そのまま処理を終了し、危険地帯であった場合には、ステップＳ１２０６で安全地帯に無人航空機を安全地帯誘導手段が誘導して処理を終了する。安全地帯に誘導する方法については、図１３を利用して説明する。

図１３は、本発明の実施形態における無人航空機の誘導方法の一例を示す図である。

無人航空機制御システムでは、無人航空機に対してあらかじめ落下してもよい地域（安全地帯や危険地帯でない地域）を設定しておく。図の例では、緯度「３５°３７′３０．７５″」経度「１３９°４４′２４．４５″」が落下してもよい地域の中心座標として設定されている。

図１０で取得した落下予想地点（緯度「３５°３７′３１．７５″」経度「１３９°４４′２５．４５″」高度「５．０ｍ」）と、落下エリアの差を求めると、緯度−１．００秒、経度−１．００秒となっており、緯度１秒は３０．８６ｍ、経度１秒は２５．３７ｍで演算すると、緯度−３８．８６ｍ、経度−２５．３７ｍとなる。

目的地点への角度は、ｔａｎθ＝２５．３７ｍ／３０．８６ｍで算出され、θ＝３９．４２°となる。

この角度で落下させると安全地帯に落下させることが可能となるので、稼働可能なドローンのプロペラの出力を可変させて落下エリアに向かわせる処理を行う。プロペラの出力を変化させることでドローンの姿勢が変化し、３９．４２°に相当する信仰角度にすることが可能となる。

ドローン１３００を利用して説明する。ドローン１３００には、プロペラ１３０１〜プロペラ１３０４の４枚のプロペラを装備しているものとする。

プロペラ１３０２を回転させることで出力を上げると、ドローンの姿勢が傾き、矢印１３０５の方向に進む。このとき、プロペラ１３０１とプロペラ１３０４の出力が同じ場合、４５°の角度で移動することになる。

実施例のように３９．４２°の角度で移動させたい場合は、プロペラ１３０１とプロペラ１３０４の出力具合を調整する。

プロペラ１３０１の出力を１００とした場合、プロペラ１３０４の出力を７８にするとドローン本体の姿勢が傾き、３９．４２°の角度で移動する。なお、本実施形態は、プロペラが正常に動作する場合に処理されるものとする。

また、誘導の方法としては、ケーブル１３１の接続された無人航空機であった場合には、ケーブルを引っ張ることで安全地帯に誘導することも可能である。その場合は、ステップＳ１２０３でパラシュートが開かれていることが安全面からは望ましい。

図１４は、本発明の実施形態における第４の制御処理の一例を示すフローチャートである。

第４の制御処理は、無人航空機の異常を検知すると、無人航空機が安全な地域に落下できるようケーブルの長さを調整するよう制御するものである。

主に制御用コンピュータ１０５のＣＰＵによって処理される。ステップＳ１４０１で、無心航空機の異常検知処理が行われ、異常が検知されるまで処理をループする。

ステップＳ１４０２で異常が検知されると、ステップＳ１４０３に進み、パラシュート１３２が開かれる。

ステップＳ１４０４で安全地帯を取得する。安全地帯は、図１３に示すように＜落下してもよい地域＞が設定さているものを取得してもよいし、図１５に示すように、当該無人航空機に対応する基地局１５３０の中心から所定の半径内とするようにしてもよい。

ステップＳ１４０５では、無人航空機のケーブルの長さが、基地局１５０３から所定の距離に収まっているかどうかを判定し、ケーブルの長さが安全地帯に収まると判定された場合はステップＳ１４０７に進み、一方、収まらないと判定された場合は、ステップＳ１４０６に進む。ケーブル１５３２について図１５を利用して説明する。

基地局１５０３には、無人航空機（ドローン）１５００に対して、給電や通信を行うためのケーブル１５３２が接続されている。ケーブルは巻取り装置１５３１によって、巻き取ることが可能となっており、また、基地局１５０３からドローン１５００までのケーブルの長さを取得することも可能である。

パラシュート１５３４が利用されている場合、ケーブルで引っ張ることで、安全に安全地帯に誘導することができるが、安全地帯から離れている場合、ケーブルの距離調整間に合わない場合はあるので、ケーブル巻取りの速度を上げる必要がある一方、高度が低い場合、高速でケーブルを引っ張ると危険が伴う場合があるので、速度を下げることが望ましい。図１４の説明に戻る。

ステップＳ１４０６では、巻き取るケーブルの長さを決定するケーブル調整処理と、巻取り装置１５３１を利用してケーブルの長さを安全地帯に収まる長さになるように調整するケーブル牽引処理が行われる。

ステップＳ１４０７では、無人航空機の位置情報から高度を取得し、ステップＳ１４０８に進む。ステップＳ１４０８では、無人航空機が着地するまで処理を繰り返す。

ステップＳ１４０９では、ケーブルの長さが安全地域内に収まったかどうかを判定し、安全地帯内に収まっていないと判定された場合は、ステップｓ１４１１に進み、ケーブルをより高速に牽引し、一方、収まっていると判定された場合は、ステップＳ１４１０に進み、ケーブルを低速で牽引する。

なお、高速・低速とは、それまでと比べて高速・低速といった相対的な速度でも構わないし、それぞれの速度が決まっていてその速度で牽引するような絶対的な速度でも構わない。また、ケーブルの長さが安全地帯内に収まっている場合と収まっていない場合とで、速度に差を持たせる制御も本発明に含まれるものとする。

また、ステップＳ１４０９の処理に加え、高度情報取得手段により無人航空機の高度を取得し、高さが所定の高さより高いか低いかによって、ケーブルを牽引する速度を異ならせるようにすることもできる。なお、ステップＳ１４０９によるケーブルの長さが安全地帯内かどうかの判定と、高さが所定の高さかどうかの判定は、どちらか一方を実行するようにしてもよいし、両方実行するようにしてもよい。

また、本体を引きずり傷が付いてしまうのを防止するために、無人航空機が落下５ｍ手前になったらケーブルの巻取りを中止してもよいし、着陸したらケーブルの巻取りを中止するようにすることも有効である。

以上、実施例を利用して本発明について説明したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、１つの機器からなる装置に適用してもよい。

なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接、或いは遠隔から供給するものを含む。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合も本発明に含まれる。

したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現（実行可能と）するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどがある。また、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などもある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、若しくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。

また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、ダウンロードした鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

なお、前述した実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０１ 無人航空機
１０２ プロポ
１０３ ネットワークカメラ
１０５ 制御用コンピュータ
１３１ ケーブル
１３２ パラシュート

Claims (12)

1. 基地局とケーブルで接続された無人航空機と情報処理装置とがネットワークを介して接続された無人航空機制御システムであって、
   前記基地局の広さと前記ケーブルの長さを比較する比較手段と、
   前記比較手段により前記ケーブルの長さが基地局の広さよりも長いと判定された場合、前記ケーブルの長さが前記基地局の広さよりも短くなるよう制御するケーブル調整手段と、
   を有することを特徴とする無人航空機制御システム。
2. 前記基地局に設けられた、前記無人航空機に接続されたケーブルを引っ張る牽引装置を制御するケーブル牽引手段を更に有し、
   前記ケーブル牽引手段は、前記ケーブルの長さが前記基地局の広さよりも長い場合は、前記基地局の広さよりも短い場合よりも早い速度でケーブルを牽引するよう制御することを特徴とする請求項１記載の無人航空機制御システム。
3. 前記無人航空機の高度情報を取得する高度情報取得手段を更に有し、
   前記ケーブル牽引手段は、前記高度情報取得手段で取得した当該無人航空機の高度が所定の高度よりも高い場合は、所定の高度より低い場合よりも高速で前記ケーブルを牽引するよう制御することを特徴とする請求項２記載の無人航空機制御システム。
4. 前記ケーブル牽引手段は、前記無人航空機の高度が所定の高さよりも低くなった場合には、牽引を中止するよう制御することを特徴とする請求項２または３記載の無人航空機制御システム。
5. 前記ケーブル牽引手段は、前記無人航空機が着陸した場合には、牽引を中止するよう制御することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の無人航空機制御システム。
6. 前記無人航空機の異常を検知する異常検知手段を更に有し、
   前記比較手段は、前記異常検知手段により当該無人航空機に異常が検知されたことに伴い比較を行うことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の無人航空機制御システム。
7. 前記異常検知手段は、前記無人航空機にパラシュートが開かれたことにより異常を検知することを特徴とする請求項６記載の無人航空機制御システム。
8. 基地局とケーブルで接続された無人航空機とネットワークを介して接続された情報処理装置であって、
   前記基地局の広さと前記ケーブルの長さを比較する比較手段と、
   前記比較手段により前記ケーブルの長さが基地局の広さよりも長いと判定された場合、前記ケーブルの長さが前記基地局の広さよりも短くなるよう制御するケーブル調整手段と、
   を有することを特徴とする情報処理装置。
9. 基地局とケーブルで接続された無人航空機と情報処理装置とがネットワークを介して接続された無人航空機制御システムの制御方法であって、
   前記基地局の広さと前記ケーブルの長さを比較する比較ステップと、
   前記比較ステップにより前記ケーブルの長さが基地局の広さよりも長いと判定された場合、前記ケーブルの長さが前記基地局の広さよりも短くなるよう制御するケーブル調整ステップと、
   を有することを特徴とする無人航空機制御システムの制御方法。
10. 基地局とケーブルで接続された無人航空機とネットワークを介して接続された情報処理装置の制御方法であって、
    前記基地局の広さと前記ケーブルの長さを比較する比較ステップと、
    前記比較ステップにより前記ケーブルの長さが基地局の広さよりも長いと判定された場合、前記ケーブルの長さが前記基地局の広さよりも短くなるよう制御するケーブル調整ステップと、
    を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。
11. 基地局とケーブルで接続された無人航空機と情報処理装置とがネットワークを介して接続された無人航空機制御システムで読み取り可能なプログラムであって、
    前記無人航空機制御システムを、
    前記基地局の広さと前記ケーブルの長さを比較する比較手段と、
    前記比較手段により前記ケーブルの長さが基地局の広さよりも長いと判定された場合、前記ケーブルの長さが前記基地局の広さよりも短くなるよう制御するケーブル調整手段と、
    を有することを特徴とする無人航空機制御システムとして機能させるためのプログラム。
12. 基地局とケーブルで接続された無人航空機とネットワークを介して接続された情報処理装置で読み取り可能なプログラムあって、
    前記情報処理装置を、
    前記基地局の広さと前記ケーブルの長さを比較する比較手段と、
    前記比較手段により前記ケーブルの長さが基地局の広さよりも長いと判定された場合、前記ケーブルの長さが前記基地局の広さよりも短くなるよう制御するケーブル調整手段と、
    を有することを特徴とする情報処理装置として機能させるためのプログラム。
    
    
    

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