JP2020115140A - 移動体の位置計測システム - Google Patents
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Abstract
Description
また、無人機(無人航空機)の運用においても、GPSを利用した自機位置計測が広く用いられている。そのため、無人機のGPS機器が偽のGPS信号によるなりすましやジャミングを受けた場合、無人機が正確な自機位置を把握できなくなり、最悪の場合には迷走や墜落に至るおそれがある。
前記発信局は、前記位置取得手段により取得された前記移動体の情報に基づいて得られた前記移動体の位置を、固有の反射スペクトル、スペクトル変化パターン、色相変化パターン、輝度変化パターン及び温度変化パターンの少なくとも1つにより前記移動体にデータ送信する発信器を有することを特徴とする。
前記位置取得手段は、互いに異なる位置に固定された少なくとも2つの定点カメラであり、
前記発信局は、
前記少なくとも2つの定点カメラの各々により取得された前記移動体の画像に基づいて、当該定点カメラから見た前記移動体の方位を取得する方位取得手段と、
前記少なくとも2つの定点カメラの各々の座標及び当該定点カメラから見た前記移動体の方位に基づいて、前記移動体の位置を算出する位置算出手段と、
を有することを特徴とする。
前記少なくとも2つの定点カメラが、移動経路上の前記移動体を捕捉可能なように配列されていることを特徴とする。
前記発信局が、移動経路上の前記移動体と通信可能なように複数設けられていることを特徴とする。
前記移動体が航空機であって、
位置情報を含むGPS信号をGPS衛星から受信するGPS受信機と、
当該移動体の自機位置を前記GPS信号に基づいて補正しつつ計測する慣性航法装置と、
を有し、
前記GPS信号に含まれる位置情報の信頼性が低いと判定された場合に、当該位置計測システムによる前記移動体の位置計測を行うことを特徴とする。
前記移動体が無人航空機であることを特徴とする。
これにより、固有の反射スペクトルやスペクトル変化パターン、色相変化パターン、輝度変化パターン、温度変化パターンを利用して移動体に必要な情報を伝達し、自機位置を取得させることができる。
したがって、移動体の位置を、外部信号に依らずに好適に計測することができる。
<位置計測システムの構成>
まず、本発明の第1実施形態における位置計測システム100の構成について説明する。
図1は、位置計測システム100の概念図であり、図2は、位置計測システム100における無人機10の概略の機能構成を示すブロック図であり、図3は、位置計測システム100における標識20の構成例を説明するための図である。
なお、GPS以外の衛星測位システムを利用してもよく、その場合にはGPS受信機14を当該システムに対応した機器に替える必要があるのは勿論である。
標識データ180は、複数の標識20の各々について、その識別子と当該標識20の座標情報とが対応付けられて記憶されたデータである。識別子とは、複数の標識20の各々を識別するための各標識20固有の情報(例えば識別番号)である。
これら複数の標識20は、それぞれが固有の識別情報を有している。標識20の「識別情報」とは、当該標識20の識別子に対応しており、この識別子を上空からの撮像により認識・取得可能な形式に符号化(コード化)したものである。
または、図3(b)に示すように、一定周期でスペクトルの変化するパネルを標識20に設けて、そのスペクトル変化パターンを識別情報として用いてもよい。
または、図3(c)に示すように、一定周期で色相の変化する照明を標識20に設けて、その色相変化パターンを識別情報として用いてもよい。この場合、光学センサ13は可視光を捉えられる比較的に安価なもので足りるが、夜間の計測ができない。
または、図3(d)に示すように、一定周期で輝度の変化する照明等を標識20に設けて、その輝度変化パターンを識別情報として用いてもよい。
あるいは、図3(e)に示すように、一定周期で温度の変化するパネルを標識20に設けて、その温度変化パターンを識別情報として用いてもよい。この場合、光学センサ13には赤外線を捉えられるものが必要であるが、夜間の計測が可能である。
また、これらの識別情報を組み合わせて1つの標識20に用いてもよい。例えば、色相変化パターンを昼間用の識別情報とし、反射スペクトルを夜間用の識別情報として1つの標識20に具備させてもよい。この場合、2種類の識別情報は、同一の標識20を示す1つの識別子に対応しているのは勿論である。
なお、色相又は温度の変化パターンを利用する場合には、例えば一定の消灯時間(温度の無変化時間)によってパターンの開始と終了を区切ればよい。
続いて、第1実施形態の位置計測システム100において、飛行中の無人機10が自機位置を取得する位置計測方法について説明する。
図4は、この位置計測方法の流れを示すフローチャートである。
この位置計測では、図4に示すように、まず制御部19は、光学センサ13で地上又は海上の標識20を撮像し(ステップS1)、この標識20の識別情報を取得するとともに、当該標識20の方位(無人機10から見た方位)を計測して取得する(ステップS2)。
具体的に、制御部19は、パターン等の識別情報に対応する予め設定されたデコード情報を用い、このパターン等に符号化された識別子を取得する。
そして、制御部19は、少なくとも2つの標識20についての座標情報とその方位を参照し、この少なくとも2つの方位ベクトルの交点として、無人機10の自機位置を算出する(ステップS5)。算出した自機位置は慣性航法装置15が出力する慣性航法位置の補正に用いられる。
これにより、例えばGPS受信機14がジャミングや偽信号のなりすましを受けるなどして慣性航法装置15による自機位置計測の信頼性が損なわれた場合であっても、好適に無人機10の自機位置を計測することができる。
一方、例えば無人機10の目的地への到着等により位置計測を終了させると判定した場合には(ステップS6;Yes)、制御部19は、位置計測を終了させる。
これにより、スペクトルや色相、輝度、温度の変化パターンを利用して無人機10に必要な情報(標識20の座標)を伝達し、自機位置を取得させることができる。
したがって、無人機10の位置を、外部信号に依らずに好適に計測することができる。
ひいては、GPS受信機14がジャミングやなりすましを受けた場合であっても、慣性航法装置15単体よりも高精度の自機位置計測を行うことができる。
<位置計測システムの構成>
続いて、本発明の第2実施形態における位置計測システム200の構成について説明する。なお、上記第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図5は、位置計測システム200の概念図であり、図6は、位置計測システム200の概略の機能構成を示すブロック図であり、図7は、位置計測システム200における位置発信局50からの位置情報の発信形態例を説明するための図である。
なお、複数の定点カメラ40は、各々に制御部が設けられてその動作が自律的に制御されることとしてもよいし、例えばいずれかの位置発信局50に動作制御されることとしてもよい。また、複数の定点カメラ40は、無人機10の飛行航路に沿って配列されていなくともよく、飛行航路上の無人機10を捕捉可能なように配列されていればよい。
各位置発信局50は、通信部51と、制御部52とを備えている。
具体的には、例えば図7(a)に示すような特殊な反射スペクトルを有するパネルを通信部51の発信器とし、この反射スペクトルにより座標情報をデータ送信するものが挙げられる。この場合、光学センサ13にはスペクトルを捉えられるものが必要であるが、夜間の計測が可能であり、また変化を伴わないので1回の計測には画像1枚の撮像時間で足りる。
または、図7(b)に示すように、一定周期でスペクトルの変化するパネルを通信部51の発信器とし、そのスペクトル変化パターンにより座標情報をデータ送信してもよい。
または、図7(c)に示すように、一定周期で色相の変化する照明を発信器とし、その色相変化パターンにより座標情報をデータ送信してもよい。この場合、光学センサ13は可視光を捉えられる比較的に安価なもので足りるが、夜間の計測ができない。
または、図7(d)に示すように、一定周期で輝度の変化する照明等を発信器とし、その輝度変化パターンにより座標情報をデータ送信してもよい。
あるいは、図7(e)に示すように、一定周期で温度の変化するパネルを発信器とし、その温度変化パターンにより座標情報をデータ送信してもよい。この場合、光学センサ13には赤外線を捉えられるものが必要であるが、夜間の計測が可能である。
また、これらのデータ送信形態を組み合わせてデータ送信可能な発信器としてもよい。例えば、色相変化パターンを昼間用のデータ送信形態とし、温度変化パターンを夜間用のデータ送信形態としてもよい。
続いて、第2実施形態の位置計測システム200において、飛行中の無人機30が自機位置を取得する位置計測方法について説明する。
図8は、この位置計測方法の流れを示すフローチャートである。
この位置計測では、図8に示すように、まず定点カメラ40により、飛行中の無人機30が撮像される(ステップT1)。
そして、撮像された無人機30の画像情報とその撮像方位の情報が、この定点カメラ40の座標情報を付されて各位置発信局50に送信される(ステップT2)。
具体的に、制御部52は、まず、無人機30の画像情報とその撮像方位の情報から、定点カメラ40から見た無人機30の方位を算出する。それから、制御部52は、少なくとも2つの定点カメラ40についての座標情報と当該定点カメラ40から見た無人機30の方位とを参照し、この少なくとも2つの方位ベクトルの交点として、無人機30の位置を算出する。
なお、定点カメラ40から見た無人機30の方位は、この定点カメラ40に設けられた制御部で予め算出され、この方位と当該定点カメラ40の座標情報とが位置発信局50に送信されることとしてもよい。
具体的には、まず位置発信局50の制御部52が、算出した無人機30の位置情報(座標情報)を、光学センサ13で取得可能な情報(固有のスペクトル、又はスペクトル・色相・輝度・温度の変化パターン)に符号化し、この情報を発信するように通信部51の発信器を動作等させる。そして、無人機30の制御部19が、光学センサ13により位置発信局50の発信器を撮像することにより、この情報が無人機30に取得される。その後、制御部19は、取得した情報に対応する予め設定されたデコード情報を用い、この情報に符号化された位置情報(座標情報)を取得する。取得された位置情報は慣性航法装置15が出力する慣性航法位置の補正に用いられる。
これにより、例えばGPS受信機14がジャミングや偽信号のなりすましを受けるなどして慣性航法装置15による自機位置計測の信頼性が損なわれた場合であっても、好適に無人機30の自機位置を計測することができる。
なお、このデータ送信時には、各位置発信局50が無人機30に向けてデータ送信を行うこととしてもよいし、それぞれのデータ送信可能範囲(距離)に基づいて、無人機30にデータ送信可能な位置発信局50のみがデータ送信を行うこととしてもよい。
一方、例えば無人機30の目的地への到着等により位置計測を終了させると判定された場合には(ステップT5;Yes)、位置計測が終了される。
これにより、スペクトルや色相・輝度・温度の変化パターンを利用して無人機30に必要な情報を伝達し、その自機位置を取得させることができる。
したがって、無人機30の位置を、外部信号に依らずに好適に計測することができる。
ひいては、GPS受信機14がジャミングやなりすましを受けた場合であっても、慣性航法装置15単体よりも高精度の自機位置計測を行うことができる。
また、符号化された特殊なデータ送信形態であるため、広域の電波送信に比べ、他者からの傍受を受けにくくすることができる。
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した2つの実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
但し、測距手段を無人機10又は定点カメラ40に設け、標識20又は定点カメラ40と無人機との距離を計測できるようにすれば、1つの位置算出に必要な標識20又は定点カメラ40は1つで足りる。
また、第2実施形態における定点カメラ40は、既知の座標に設けられていれば固定されていなくともよい。例えば、当該定点カメラ40に代えて、正確な位置検出が可能な無人航空機に搭載されたカメラを用いることとしてもよい。
さらに言えば、第2実施形態における定点カメラ40は、無人機(移動体)の位置に関する情報を取得できればよく、例えば当該定点カメラ40に代えてレーダーを用いることとしてもよい。レーダーを用いた場合には、定点カメラと異なり、1台だけで無人機(移動体)の位置を特定できる。
また、第2実施形態のおける位置発信局50からのデータ送信形態は、通信部51に無人機30のものと対応した指向性アンテナを設けて電波でデータ送信するものとしてもよい。この場合には、位置発信局50の制御部52が、指向性アンテナを無人機30の位置(方向)に向けたうえで、無人機30の位置情報を電波で送信すればよい。
10、30 無人機
13 光学センサ
14 GPS受信機
15 慣性航法装置
18 記憶部
180 標識データ
19 制御部
20 標識
31 送受信機
40 定点カメラ
50 位置発信局
51 通信部
52 制御部
Claims (6)
- 移動体と、既知の座標に設けられて前記移動体の位置に関する情報を取得する位置取得手段と、前記移動体にデータ送信する発信局とを備えて構成された移動体の位置計測システムであって、
前記発信局は、前記位置取得手段により取得された前記移動体の情報に基づいて得られた前記移動体の位置を、固有の反射スペクトル、スペクトル変化パターン、色相変化パターン、輝度変化パターン及び温度変化パターンの少なくとも1つにより前記移動体にデータ送信する発信器を有することを特徴とする移動体の位置計測システム。 - 前記位置取得手段は、互いに異なる位置に固定された少なくとも2つの定点カメラであり、
前記発信局は、
前記少なくとも2つの定点カメラの各々により取得された前記移動体の画像に基づいて、当該定点カメラから見た前記移動体の方位を取得する方位取得手段と、
前記少なくとも2つの定点カメラの各々の座標及び当該定点カメラから見た前記移動体の方位に基づいて、前記移動体の位置を算出する位置算出手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の移動体の位置計測システム。 - 前記少なくとも2つの定点カメラが、移動経路上の前記移動体を捕捉可能なように配列されていることを特徴とする請求項2に記載の移動体の位置計測システム。
- 前記発信局が、移動経路上の前記移動体と通信可能なように複数設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の移動体の位置計測システム。
- 前記移動体が航空機であって、
位置情報を含むGPS信号をGPS衛星から受信するGPS受信機と、
当該移動体の自機位置を前記GPS信号に基づいて補正しつつ計測する慣性航法装置と、
を有し、
前記GPS信号に含まれる位置情報の信頼性が低いと判定された場合に、当該位置計測システムによる前記移動体の位置計測を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の移動体の位置計測システム。 - 前記移動体が無人航空機であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の移動体の位置計測システム。
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JP2016177640A (ja) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 三菱電機株式会社 | 映像監視システム |
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- 2020-03-17 JP JP2020045885A patent/JP2020115140A/ja active Pending
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JP2016177640A (ja) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 三菱電機株式会社 | 映像監視システム |
JP2017144784A (ja) * | 2016-02-15 | 2017-08-24 | 株式会社トプコン | 飛行計画作成方法及び飛行体誘導システム |
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