JP2021086228A - 移動制御装置、移動制御システム並びに移動制御方法及び移動制御用プログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】例えば狭い施設内を飛行させる場合や、当該施設内での細かい飛行制御を行う場合でも、正確な当該飛行制御が可能な移動制御装置等を提供する。【解決手段】ドローンDRが飛行すべき領域にあるマーカMKの位置を示す位置情報を当該マーカMKから受信する送受信部22と、ドローンDRの現在位置を示す位置データを取得するGPS受信部20Aと、上記位置情報及び位置データに基づいて、ドローンDRの自動飛行を制御する制御部21と、を備える。【選択図】図2

Description

本願は、移動制御装置、移動制御システム並びに移動制御方法及び移動制御用プログラムの技術分野に属する。より詳細には、飛翔体、地上を移動する車両又は船舶等の移動体の移動を制御する移動制御装置及び移動制御方法並びに移動制御システム及び当該移動制御用のプログラムの技術分野に属する。
近年、いわゆるドローン等の小型の飛翔体を飛翔させて種々の情報を収集する技術等に関する様々な研究/開発が行われている。このような従来技術を開示している先行技術文献としては、例えば下記特許文献1が挙げられる。この特許文献1には、ドローンにカメラを搭載して撮影を行う際の撮影範囲の設定方法について種々記載されている。
特開2017−46328号公報
しかしながら上記特許文献1には、上記撮影範囲の設定方法は記載されているが、その撮影範囲が狭い施設内である場合や、当該施設内での細かい飛行制御を行う場合については考慮されていない。
一方、近年では、上記施設内でも、意図した通りにドローンを飛行させることが求められている。より具体的に、例えば、地図データが用意されていない屋内施設内で、予め設定されている飛行ルートに沿ってドローンを自動で飛行させることや、工事現場等の狭く且つ限られた空間及び時間における当該工事現場の監視等の用途において、ドローンを自動で飛行させることが求められている。
そこで本願は、上記の要請に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、例えば狭い施設内を飛行させる場合や、当該施設内での細かい飛行制御を行う場合でも、正確な当該飛行制御が可能な移動制御装置及び移動制御方法並びに移動制御システム及び当該移動制御用のプログラムを提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、移動体が移動すべき領域にあるマーカ装置の位置を示す位置情報を当該マーカ装置から受信する受信手段と、前記移動体の現在位置を示す現在位置情報を取得する取得手段と、前記受信した位置情報及び前記取得された現在位置情報に基づいて、前記領域における前記移動体の移動を制御する制御手段と、を備える。
上記の課題を解決するために、請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の移動制御装置と、前記マーカ装置と、を備える。
上記の課題を解決するために、請求項7に記載の発明は、受信手段と、取得手段と、制御手段と、を備える移動制御装置において実行される移動制御方法であって、移動体が移動すべき領域にあるマーカ装置の位置を示す位置情報を前記受信手段により当該マーカ装置から受信する受信工程と、前記移動体の現在位置を示す現在位置情報を前記取得手段により取得する取得工程と、前記受信した位置情報及び前記取得された現在位置情報に基づいて、前記領域における前記移動体の移動を前記制御手段により制御する制御工程と、を含む。
上記の課題を解決するために、請求項8に記載の発明は、コンピュータを、移動体が移動すべき領域にあるマーカ装置の位置を示す位置情報を当該マーカ装置から受信する受信手段、前記移動体の現在位置を示す現在位置情報を取得する取得手段、及び、前記受信した位置情報及び前記取得された現在位置情報に基づいて、前記領域における前記移動体の移動を制御する制御手段、として機能させる。
実施形態の移動制御装置の概要構成を示すブロック図である。 実施例の飛行管理システムの構成を示すブロック図である。 実施例の飛行管理処理を示すフローチャートであり、(a)は当該飛行管理処理の全体を示すフローチャートであり、(b)は当該飛行管理処理に含まれる飛行処理を示すフローチャートである。 実施例の自動飛行ルートを例示する平面図であり、(a)はマーカとの関係における自動飛行ルートを例示する平面図であり、(b)は対象物の位置を含む自動飛行ルートを例示する図である。
次に、本願を実施するための形態について、図1を用いて説明する。なお図1は、実施形態の移動制御装置Sの概要構成を示すブロック図である。
図1に示すように、実施形態の移動制御装置Sは、受信手段22と、取得手段20Aと、制御手段21と、を備える。
この構成において受信手段22は、移動体が移動すべき領域にあるマーカ装置の位置を示す位置情報を当該マーカ装置から受信する。また取得手段20Aは、上記移動体の現在位置を示す現在位置情報を取得する。
これらにより制御手段21は、マーカ装置から受信した位置情報及び取得手段20Aにより取得された現在位置情報に基づいて、移動すべき領域における移動体の移動を制御する。
以上説明したように、実施形態の移動制御装置Sの構成によれば、移動すべき領域にあるマーカ装置から、その位置を示す位置情報を受信し、その位置情報及び移動体の現在位置を示す現在位置情報に基づいて移動体の移動を制御するので、例えば、狭い施設内を移動させる場合や、当該施設内での細かい移動制御を行う場合でも、マーカ装置の例えば設置位置等の状態に応じて正確に移動制御を行うことができる。
次に、上述した実施形態に対応する具体的な実施例について、図2乃至図4を用いて説明する。なお以下に説明する実施例は、例えば、いわゆるドローンに代表される無人小型航空機の飛行を自動で行わせる飛行管理システムに本願を適用した場合の実施例である。
また、図2は実施例の飛行管理システムの構成を示すブロック図であり、図3は実施例の飛行管理処理を示すフローチャートであり、図4は実施例の自動飛行ルートを例示する平面図である。このとき図2及び図4では、図1に示した実施形態の移動制御装置Sにおける各構成部材に対応する実施例の構成部材それぞれについて、当該移動制御装置Sにおける各構成部材と同一の部材番号を用いている。
図2に示すように、実施例の飛行管理システムSSは、実施形態の飛翔体及び実施例の無人小型航空機の一例としてのドローンDRと、当該ドローンDRを自動で飛行させるべき飛行ルートの下の例えば地上にそれぞれ設置され、且つドローンDRとの無線によるデータの授受がそれぞれ可能な複数のマーカMK1、マーカMK2、マーカMK3、…、マーカMKn(nは自然数。以下、同様。)と、により構成されている。なお以下の説明において、複数のマーカMK1、マーカMK2、マーカMK3、…、マーカMKnに共通の事項を説明する場合、これらを纏めて「マーカMK」と称する。このとき、ドローンDRは、後述するように、各マーカMKの設置位置を含む後述する予め設定された自動飛行ルートRに沿った自動飛行が可能とされている。そしてドローンDRは、当該自動飛行中において、例えば後述するカメラ20Cによる画像の撮像及び当該撮像した結果に相当する画像データの図示しない管理装置への送信が可能とされている。なお、当該管理装置は、例えばいわゆるスマートフォンやタブレット型携帯端末、或いはパーソナルコンピュータとして実現可能である。
次に、実施例のドローンDRは、GPS(Global Positioning System)受信部20A、各種センサ20B及び上記カメラ20Cを含むセンサ部20と、CPU(Central Processing System)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等からなる制御部21と、送受信部22と、により構成されており、これらセンサ部20、制御部21及び送受信部22は、バス23により相互にデータの授受が可能に接続されている。このとき、GPS受信部20Aが実施形態の取得手段20Aの一例に相当し、送受信部22が実施形態の受信手段の一例に相当し、制御部21が実施形態の制御手段21の一例に相当する。そして、GPS受信部20A、送受信部22及び制御部21により、実施形態の移動制御装置Sの一例を構成している。
以上の構成においてGPS受信部20Aは、制御部21の制御の下、GPSに含まれる図示しない航法衛星から受信する航法電波に基づき、ドローンDRの現在位置を示す位置データを生成し、当該生成した位置データを制御部21に出力する。この現在位置は、例えば、緯度及び経度並びに高度を使って表されるドローンDRの現在位置である。またカメラ20Cは、制御部21の制御の下、その撮像範囲にある対象物を撮像し、当該撮像結果を含む画像データを生成して制御部21に出力する。このとき、上記撮像範囲は、通常はドローンDRの飛行方向前方及び下方である場合が多いが、ドローンDRの飛行方向後方や上方が撮像範囲に含まれていてもよい。また上記対象物とは、例えば、ドローンDRの周囲にある地上の施設や地形、或いは当該地上で活動している人等の対象物である。更に各種センサ20Bは、制御部21の制御の下、ドローンDRに備えられた図示しないプロペラの回転状態やドローンDR自体の速度及び姿勢等を検出し、当該検出結果を含むセンサデータを生成して制御部21に出力する。一方、送受信部22は、制御部21の制御の下、各マーカMKとの間の無線によるデータの授受を制御する。これらにより制御部21は、送受信部22を介して各マーカMKから受信した後述の位置情報及び諸元情報等に基づき、ドローンDRの自動飛行を制御する。
他方、実施例の各マーカMKは、その外形は、例えば持ち運びが可能な程度の大きさ及び重さを有する円盤状又は円筒形状とされている。そして、実施例の各マーカMKは、それぞれに同様の構成を備えている。よって以下の説明では、各マーカMKを代表して、マーカMK1について、その構成及び機能を説明する。
即ち図2に示すように、実施例のマーカMK1は、CPU、ROM及びRAM等からなる制御部1と、SSD(Solid State Drive)やROM等からなる記録部2と、送受信部3と、図示しないインジケータと、により構成されている。この構成において、記録部2には、実施例のマーカデータが不揮発性に記録される。このとき、実施例のマーカデータには、マーカMK1が置かれた地点の位置を示す上記位置情報、マーカMK1を他のマーカMKから識別するためのマーカ番号、各マーカMKが設置された位置を含む自動飛行ルートRにおけるドローンDRの経由順序を示す順序データ、及び、マーカMK1の設置位置におけるドローンの飛行諸元を示す諸元データが含まれている。このとき、上記マーカMK1の設置位置とは、緯度及び経度並びに高度によって示されるマーカMK1の設置位置である。また、上記マーカ番号については、例えばマーカMK1のマーカ番号は「1」である。更に、上記順序データについては、例えばマーカMK1の場合は「1番目」がルートRにおける経由順序である。更にまた、上記諸元データには、例えば、マーカMK1の設置位置におけるドローンDRの速度、高度、針路及び当該設置位置においてドローンDRが実行すべき動作(例えば、カメラ20Cの撮像結果に相当する画像データの管理装置への伝送や、当該画像データの記録等)を示す情報が含まれている。なお、各マーカMKの記録部2に記録されるべきマーカデータは、ドローンDRの飛行前に、後述するマーカデータ設定処理として、送受信部3を介して記録部2に記録される。
以上の構成において送受信部3は、制御部1の制御の下、マーカMKとの間でマーカデータの送受信が可能な位置にあるドローンDRとの間の当該マーカデータの授受を制御する。また記録部2は、制御部1の制御の下、上記マーカデータを制御部1に出力する。これにより制御部1は、上記マーカデータの記録部2への登録、及び記録部2から読み出したマーカデータのドローンDRへの送信を含む実施例の飛行管理処理を実行する。なお、各マーカMKの動作状態等は、上記インジケータにより表示される。
次に、各マーカMKとドローンDRとの共働により実現される、実施例の飛行管理処理について、具体的に図2乃至図4を用いて説明する。
先ず、実施例の飛行管理処理の全体について、図3(a)を用いて説明する。当該飛行管理処理としては、初めに、各マーカMKに対応する上記マーカデータの当該各マーカMKへの設定処理であるマーカデータ設定処理が実行される(ステップS1)。このマーカデータ設定処理では、例えば実施例の飛行管理システムSSの管理者が操作する上記管理装置により、ドローンDRが自動飛行する予定の自動飛行ルートRにおけるマーカMKごとのマーカデータが、対応するマーカMKごとにその記録部2に記録される。この場合に上記管理装置は、各マーカMKの送受信部3を介して、そのマーカMKに対応するマーカデータを当該マーカMKに送信し、その記録部2に不揮発性に記録させる。このマーカデータには、マーカMKごとに、それに対応する上記位置情報、上記マーカ番号、上記順序データ及び上記諸元データが含まれている。なお以下の説明では、上記順序データにより示される自動飛行ルートRにおける経由順序と、マーカ番号とは一致しており、当該自動飛行ルートRの最後には、最初のマーカMKの設置位置上空まで戻ってくる飛行ルートとされているものとする。
各マーカMKへのマーカデータの設定処理が完了すると、次に、各マーカMKの、それぞれが対応する自動飛行ルートR下の位置への設置が行われる(ステップS2)。ステップS2の設置は、例えば、対応する自動飛行ルートR下の位置に、各マーカMKを上記管理者が置いて回ることにより行われる。
各マーカMKの設置が完了すると、次に、当該各マーカMKとドローンDRとの間の上記マーカデータの授受により、当該ドローンDRを自動飛行ルートRに沿って自動飛行させる実施例の飛行処理が実行される(ステップS3)。そして、自動飛行ルートRを構成する最後のマーカMKの設置位置までの飛行が完了する等の理由により、実施例の飛行管理処理を終了するか否かを例えば上記管理装置上において確認し(ステップS4)、当該飛行管理処理を終了する場合は(ステップS4:YES)、ドローンDRを着陸させる等により実施例の飛行管理処理を終了する。一方ステップS4の確認において、ドローンでの飛行を継続する場合(ステップS4:NO)、上記ステップS3を継続し、自動飛行ルートRに沿った飛行を継続させる。
次に、上記ステップS3の飛行処理について、図3(b)を用いて説明する。なお以下の説明においては、自動飛行ルートRにおいて最初に経由すべき位置に設置されているマーカMK(即ち、自動飛行ルートRにおける経由順序が1番目であるマーカMK)は、マーカ番号が「1」であるマーカMK1であるとする。ステップS3の飛行処理において、ドローンRの制御部21は、その離陸後において、初めにマーカ番号を初期化し(ステップS30)、次に、マーカ番号1のマーカMK1からマーカデータを受信したか否かを、当該マーカデータに含まれているマーカ番号に基づいて確認する(ステップS31)。ステップS31の判定において、マーカMK1からのマーカデータが受信できない場合(ステップS31:NO)、制御部21は当該マーカデータが受信できるまで待機する。一方ステップS31の判定において、マーカMK1からのマーカデータが受信できた場合(ステップS31:YES)、制御部21は、当該マーカデータに含まれていた上記位置情報により示される位置に向けて、同じく当該マーカデータに含まれていた上記諸元データにより示される飛行諸元(即ち、速度、高度及び針路)での自動飛行を行うようにドローンDRの各部を制御すると共に、上記位置情報により示される位置に到達した後に、マーカMK1の設置位置においてドローンDRが実行すべき動作(上記諸元データにより示されている動作)を実行するように飛行制御を行う(ステップS32)。
ステップS32の飛行制御の後、制御部21は、ドローンDRが自動飛行ルートRにおける最後のマーカMKの設置位置に到達しているか否かを、例えば現在のマーカ番号に基づいて判定する(ステップS33)。ステップS33の判定において、最後のマーカMKの設置位置に到達していない場合(ステップS33:NO)、制御部21は、マーカ番号を例えば「1」だけ更新し(ステップS34)、その後、当該更新したマーカ番号に基づいて上記ステップS31及びステップS32の処理を実行する。一方、ステップS33の判定において、最後のマーカMKの設置位置に到達している場合(ステップS33:YES)、制御部21は、上記ステップS4に移行する。
以上の実施例の飛行管理処理が実行された場合、例えば図4(a)に平面図(設置された各マーカMKを上空から見下ろした平面図)に例示するように、矢印で示される自動飛行ルートRが予め設定されており、マーカMK1の設置位置からマーカMK2の設置位置及びマーカMK3の設置位置を経由してマーカMK4の設置位置まで飛行し、更にマーカMK1の設置位置まで戻ってくる飛行ルートとされているとすると、ドローンDRは、最初にマーカMK1からのマーカデータを受信して当該マーカMK1の設置位置の上空を当該マーカMK1からのマーカデータの諸元データにより示されている飛行諸元で飛行し、以下、順次、マーカMK2の設置位置の上空→マーカMK3の設置位置の上空→マーカMK4の設置位置の上空→マーカMK1の設置位置の上空と飛行することになる。そして制御部21は、各マーカMKの設置位置の上空で、当該各マーカMKから送信されたマーカデータの諸元データにより示されている動作を実行することになる。
従って、例えば図4(b)に例示するような対象物TGがある場合、制御部21は、各マーカMKの設置位置の上空から対象物TGをカメラ20Cで撮影して得られる画像データを上記管理装置に送信するといった処理を実行する。これにより、上記管理装置では、当該対象物TGの状況等をドローンDRの飛行中において確認することができる。
以上説明したように、実施例の飛行管理処理によれば、飛行すべき領域にあるマーカMKから、その位置を示す位置情報を受信し、その位置情報、及びドローンDRの現在位置を示す位置データに基づいてドローンDRの飛行を制御するので、例えば、狭い施設内を飛行させる場合や、当該施設内での細かい飛行制御を行う場合でも、マーカMKの例えば設置位置等の状態に応じて正確に飛行制御を行うことができる。
また、マーカMKの設置位置におけるドローンDRの飛行諸元を示す諸元データをマーカMKから受信するので、受信した位置情報及び諸元データ並びにドローンDRの現在位置に基づいて、ドローンDRが飛行すべき領域におけるドローンDRの飛行を詳細に制御することができる。
更に、飛行諸元に、それに対応するマーカMKの設置位置におけるドローンDRの速度、高度、針路及び動作の少なくともいずれか一つが含まれている場合には、各設置位置における飛行を正確に制御することができる。なお、上記諸元データとしてどのような内容を含ませるかについては、例えば上記管理者が任意に設定可能である。
更にまた、複数のマーカMKごとに自動飛行ルートRにおける経由順序が既定されており、各マーカMKから当該マーカMKについての経由順序を示す順序データがマーカデータとして送信され、当該順序データにより示される経由順序で各マーカMKの位置をドローンDRが飛行するように制御する場合には、既定の飛行順序に従ってドローンDRを正確に飛行させることができる。
なお、上述した実施例では、各マーカMKからは、そのマーカMKに対応するマーカデータがドローンDRに送信される場合について説明したが、これ以外に、例えば自動飛行ルートRにおける経由順序が最初の方である一又は複数のマーカMKが、当該自動飛行ルートRにおいて後の方に設置されている他のマーカMKに対応するマーカデータをドローンDRに送信するように構成してもよい。この場合には、ドローンDRにおいて受信された各マーカデータに基づいてドローンDRの飛行を順次(即ち経由順序に従って)制御することとすれば、例えばマーカMK間の距離が長いことに起因して、あるマーカMKからのマーカデータがドローンDRにおいて受信できない場合でも、他のマーカMKを介して必要なマーカデータを送受信し、ドローンDRの飛行を制御することができる。
また、複数のドローンDRの飛行状態を一元的に表示する場合において、選択された一のドローンDRの飛行のみを制御する場合に本願を適用して表示するように構成してもよい。
更に、上述した実施例では、マーカMKが地上に設置されている場合について本願を適用したが、これ以外に、空中に浮遊されているマーカMKを用いた飛行管理に本願を適用してもよい。
更にまた、上述した実施例では、自動飛行ルートRを飛行するドローンDRについての飛行管理に本願を適用したが、これ以外に、地上を移動する車両の移動の管理、或いは海上又は海中を移動する船型のドローンの移動の管理に対して本願を適用することも可能である。この場合、地上を移動する車両の移動の管理に本願を適用する場合は、実施例の場合と同様に地上にマーカMKを設置すればよい。これに対して、海上又は海中を移動する船型のドローンの移動の管理に本願を適用する場合には、海上の一定位置にマーカMKを浮かせておけばよい。
また、上述した実施例では、ドローンDRの制御部21により当該ドローンDR自体の自動飛行を制御する場合について説明したが、これ以外に、外部の管理装置とドローンDRとの間の無線による通信を介して、当該管理装置を用いてドローンDRの自動飛行を管理する場合に本願を適用することも可能である。この場合には、当該管理装置内に実施例の制御部21が備えられることになる。
更に、図3に示したフローチャートに相当するプログラムを、光ディスク等の記録媒体に記録しておき、或いはインターネット等のネットワークを介して取得しておき、これを汎用のマイクロコンピュータ等に読み出して実行することにより、当該マイクロコンピュータ等を実施例に係る制御部21として機能させることも可能である。
21 制御手段(制御部)
22 受信手段(送受信部)
20A 取得手段(GPS受信部)
S 移動制御装置
R 飛行ルート
DR ドローン
MK1、MK2、MK3、MKn マーカ

Claims (8)

  1. 移動体が移動すべき領域にあるマーカ装置の位置を示す位置情報を当該マーカ装置から受信する受信手段と、
    前記移動体の現在位置を示す現在位置情報を取得する取得手段と、
    前記受信した位置情報及び前記取得された現在位置情報に基づいて、前記領域における前記移動体の移動を制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする移動制御装置。
  2. 請求項1に記載の移動制御装置において、
    前記領域には複数の前記マーカ装置があり、
    一又は複数の前記マーカ装置から、他の前記マーカ装置の位置を示す前記位置情報が送信されており、
    前記受信手段は、各前記マーカ装置から送信された前記位置情報をそれぞれ受信し、
    前記制御手段は、各前記受信した位置情報及び前記取得された現在位置情報に基づいて前記領域における前記移動を制御することを特徴とする移動制御装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の移動制御装置において、
    前記受信手段は、前記マーカ装置の位置における前記移動体の移動諸元を示す諸元情報を当該マーカ装置から更に受信し、
    前記制御手段は、前記受信した位置情報及び諸元情報、並びに前記取得された現在位置情報に基づいて、前記領域における前記移動体の移動を制御することを特徴とする移動制御装置。
  4. 請求項3に記載の移動制御装置において、
    前記移動諸元には、当該移動諸元に対応する前記マーカ装置の位置における前記移動体の速度、高度、針路及び動作態様の少なくともいずれか一つが含まれていることを特徴とする移動制御装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の移動制御装置において、
    前記領域内にある複数の前記マーカ装置ごとに、当該領域内の前記移動体の移動経路における経由順序が予め設定されており、
    各前記マーカ装置から前記マーカ装置についての前記経由順序を示す順序情報が送信されており、
    前記受信手段は、各前記マーカ装置から送信された順序情報をそれぞれ受信し、
    前記制御手段は、前記受信された順序情報により示される前記経由順序で各前記マーカ装置の位置を前記移動体が移動するように制御することを特徴とする移動制御装置。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の移動制御装置と、
    前記マーカ装置と、
    を備えることを特徴とする移動制御システム。
  7. 受信手段と、取得手段と、制御手段と、を備える移動制御装置において実行される移動制御方法であって、
    移動体が移動すべき領域にあるマーカ装置の位置を示す位置情報を前記受信手段により当該マーカ装置から受信する受信工程と、
    前記移動体の現在位置を示す現在位置情報を前記取得手段により取得する取得工程と、
    前記受信した位置情報及び前記取得された現在位置情報に基づいて、前記領域における前記移動体の移動を前記制御手段により制御する制御工程と、
    を含むことを特徴とする移動制御方法。
  8. コンピュータを、
    移動体が移動すべき領域にあるマーカ装置の位置を示す位置情報を当該マーカ装置から受信する受信手段、
    前記移動体の現在位置を示す現在位置情報を取得する取得手段、及び、
    前記受信した位置情報及び前記取得された現在位置情報に基づいて、前記領域における前記移動体の移動を制御する制御手段、
    として機能させることを特徴とする移動制御用プログラム。
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