JP2021131598A - Unmanned aerial vehicle control system and monitoring control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無人航空機を無線により制御する無人航空機制御システムに関する。 The present invention relates to an unmanned aerial vehicle control system that wirelessly controls an unmanned aerial vehicle.
近年のロボット技術の進展は実に目覚しく、様々な社会課題の解決にロボットが利用されることも多くなっている。このようなロボットの多くは、無人航空機や自律運転車両等の無人移動体である。無人移動体は、遠隔操縦や自律制御のための制御指令データや、無人移動体に搭載したカメラ等で撮影した映像データを伝送するために、通信システムを具備する必要がある。このとき、無人移動体がレール等に沿った所定の経路を移動する機械でない場合には、移動に適した無線通信が利用されることが多い。 The progress of robot technology in recent years has been remarkable, and robots are often used to solve various social issues. Most of such robots are unmanned moving objects such as unmanned aerial vehicles and autonomous driving vehicles. The unmanned moving body needs to be equipped with a communication system in order to transmit control command data for remote control and autonomous control, and video data taken by a camera or the like mounted on the unmanned moving body. At this time, if the unmanned moving body is not a machine that moves along a predetermined route along a rail or the like, wireless communication suitable for the movement is often used.
例えば、特許文献1には、移動基地局と端末局が、近距離通信を準備するための長距離通信機能と、データ伝送用の近距離通信機能を備え、長距離通信機能を用いた通信により、近距離通信を行うタイミングをスケジューリングする発明が開示されている。また、特許文献2には、無人飛行体を用いた中継システムにおいて、中継の通信品質、予定の中継時間、無人飛行体の電源の状態(電力供給可能量)に基づいて、無人飛行体の中継位置を探索する発明が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a mobile base station and a terminal station are provided with a long-range communication function for preparing short-range communication and a short-range communication function for data transmission, and communication using the long-range communication function is used. , The invention of scheduling the timing of short-range communication is disclosed. Further, in Patent Document 2, in a relay system using an unmanned aircraft, the relay of the unmanned aircraft is relayed based on the communication quality of the relay, the scheduled relay time, and the state of the power supply of the unmanned aircraft (power supply capacity). An invention for searching for a position is disclosed.
無人航空機は、空撮、農薬散布、工事現場での測量、橋梁の点検、遭難者の捜索、物資輸送など、様々な用途で利用されている。無人航空機の飛行について、航空機の航行の安全、並びに地上及び水上の人及び物件の安全が損なわれないように、様々な基準が設けられている。例えば、安全を確保するために必要な体制に関する基準として、飛行させようとする経路及びその周辺の障害物件等を事前に確認し、適切な飛行経路を特定すること、飛行経路全体を見渡せる位置に、無人航空機の飛行状況及び周囲の気象状況の変化等を常に監視できる補助者を配置し、補助者は、無人航空機を飛行させる者が安全に飛行させることができるよう必要な助言を行うこと等の基準が設けられている。 Unmanned aerial vehicles are used for various purposes such as aerial photography, spraying pesticides, surveying at construction sites, inspection of bridges, search for victims, and transportation of goods. Various standards have been established for the flight of unmanned aerial vehicles so that the safety of aircraft navigation and the safety of people and properties on the ground and on the water are not compromised. For example, as a standard for the system necessary to ensure safety, confirm the route to be flown and the obstacles in the vicinity in advance, identify the appropriate flight route, and position it so that you can see the entire flight route. , Assign an assistant who can constantly monitor the flight status of the unmanned aerial vehicle and changes in the surrounding weather conditions, etc., and the assistant should give necessary advice so that the person flying the unmanned aerial vehicle can fly safely. Standards are set.
また、無人航空機を直接肉眼で確認できない状態で飛行(いわゆる「目視外飛行」)させる場合には、直接肉眼で確認できる状態で飛行(いわゆる「目視内飛行」)させる場合よりも厳しい基準に適合させる必要がある。目視外飛行を行う場合の基準としては、例えば、無人航空機の機体に関して以下のような基準が設けられている。
(a)自動操縦システムを装備し、機体に設置されたカメラ等により機体の外の様子を監視できること。
(b)地上において、無人航空機の位置及び異常の有無を把握できること(不具合発生時に不時着した場合を含む。)
(c)不具合発生時に危機回避機能(フェールセーフ機能)が正常に動作すること。
In addition, when an unmanned aerial vehicle is flown in a state where it cannot be directly confirmed with the naked eye (so-called "out-of-sight flight"), it conforms to stricter standards than when it is flown in a state where it can be directly confirmed with the naked eye (so-called "in-visual flight"). I need to let you. As standards for non-visual flight, for example, the following standards are set for the airframe of an unmanned aerial vehicle.
(A) Equipped with an autopilot system, the outside of the aircraft can be monitored by cameras installed on the aircraft.
(B) Being able to grasp the position of the unmanned aerial vehicle and the presence or absence of abnormalities on the ground (including the case of a crash landing when a problem occurs)
(C) The crisis avoidance function (fail-safe function) operates normally when a problem occurs.
しかしながら、無人航空機の目視外飛行において、飛行経路全体を見渡せる位置に補助者を容易に配置できないケースがある。例えば、森林の上空で目視外飛行を行う場合は、地上からは上空が樹木に遮られてしまうので、上空を飛行する無人航空機及び周辺の状況を監視することができない。また、大型の橋梁を目視外飛行で点検する場合は、陸上からでは橋梁の下部や橋脚の裏側が死角になる。このため、飛行経路全体を見渡せる位置に補助者を配置するには、船をチャーターしたり、より多くの補助者を配置したりする必要があり、手間やコストが大きくなるという問題がある。また、目視外飛行を行う無人航空機の経路によっては、自由空間損失に加えて遮蔽損失が増大する可能性があり、監視及び制御を行うためのデータの無線伝送を安定した環境下で行えない恐れがある。 However, in the non-visual flight of an unmanned aerial vehicle, there are cases where an assistant cannot be easily placed at a position overlooking the entire flight path. For example, when flying out of sight over a forest, the sky is blocked by trees from the ground, so it is not possible to monitor the unmanned aerial vehicle flying over it and the surrounding conditions. In addition, when inspecting a large bridge by non-visual flight, the lower part of the bridge and the back side of the pier become blind spots from land. Therefore, in order to arrange the assistants at a position where the entire flight path can be seen, it is necessary to charter the ship or arrange more assistants, which causes a problem that labor and cost increase. In addition, depending on the route of the unmanned aerial vehicle that flies out of sight, the shielding loss may increase in addition to the free space loss, and there is a risk that wireless transmission of data for monitoring and control cannot be performed in a stable environment. There is.
本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、無人航空機を目視外飛行させる場合であっても、補助者なしで又は補助者を最小限に抑えながら、無人航空機の飛行を監視または制御することを可能にすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and even when an unmanned aerial vehicle is flown out of sight, the unmanned aerial vehicle is unmanned aerial vehicle without an assistant or with a minimum of assistants. The purpose is to be able to monitor or control the flight of the aircraft.
上記の目的を達成するために、本発明では、無人航空機制御システム及び監視制御装置を以下のように構成した。
すなわち、本発明の第1の側面では、複数の無人航空機を備えた無人航空機制御システムにおいて、所定のルートを飛行する第1の無人航空機と、第1の無人航空機の飛行を監視又は制御するための監視制御装置と、第1の無人航空機との間及び監視制御装置との間に遮蔽物が無いエリアを飛行する第2の無人航空機とを備え、第2の無人航空機は、第1の無人航空機を被写体とした動画を撮影し、撮影データを監視制御装置へ無線送信し、監視制御装置は、第2の無人航空機から受信した撮影データを表示することを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the present invention, the unmanned aerial vehicle control system and the monitoring control device are configured as follows.
That is, in the first aspect of the present invention, in an unmanned aircraft control system including a plurality of unmanned aircraft, in order to monitor or control the flight of a first unmanned aircraft flying a predetermined route and a first unmanned aircraft. The second unmanned aerial vehicle is equipped with a second unmanned aerial vehicle that flies in an unobstructed area between the first unmanned aerial vehicle and between the first unmanned aerial vehicle and the first unmanned aerial vehicle. It is characterized in that a moving image of an aircraft is captured, the captured data is wirelessly transmitted to a monitoring control device, and the monitoring control device displays the captured data received from the second unmanned aerial vehicle.
本発明の第2の側面では、複数の無人航空機を備えた無人航空機制御システムにおいて、所定のルートを飛行する第1の無人航空機と、第1の無人航空機の飛行を監視又は制御するための監視制御装置と、第1の無人航空機との間及び監視制御装置との間に遮蔽物が無いエリアを飛行する第2の無人航空機とを備え、第2の無人航空機は、第1の無人航空機と監視制御装置の間の通信を中継することを特徴とする。 In the second aspect of the present invention, in an unmanned aerial vehicle control system including a plurality of unmanned aerial vehicles, monitoring for monitoring or controlling the flight of a first unmanned aerial vehicle flying a predetermined route and a first unmanned aerial vehicle. A second unmanned aerial vehicle is provided with a second unmanned aerial vehicle flying in an unobstructed area between the control device and the first unmanned aerial vehicle and between the monitoring and control device, and the second unmanned aerial vehicle is the first unmanned aerial vehicle. It is characterized by relaying communication between monitoring and control devices.
ここで、第1の無人航空機は、飛行中にセンシングデータ(撮影データを含む)を取得して無線送信し、第2の無人航空機は、第1の無人航空機から受信したセンシングデータを監視制御装置へ無線送信し、監視制御装置は、第1の無人航空機から第2の無人航空機を介して受信したセンシングデータを表示する構成であってもよい。 Here, the first unmanned aerial vehicle acquires sensing data (including shooting data) during flight and transmits it wirelessly, and the second unmanned aerial vehicle monitors and controls the sensing data received from the first unmanned aerial vehicle. The monitoring and control device may be configured to wirelessly transmit to and display sensing data received from the first unmanned aerial vehicle via the second unmanned aerial vehicle.
また、監視制御装置は、第1の無人航空機の動作を制御する制御信号を無線送信し、第2の無人航空機は、監視制御装置から受信した制御信号を第1の無人航空機へ無線送信し、第1の無人航空機は、監視制御装置から第2の無人航空機を介して受信した制御信号に基づいて動作する構成であってもよい。 Further, the monitoring control device wirelessly transmits a control signal for controlling the operation of the first unmanned aerial vehicle, and the second unmanned aerial vehicle wirelessly transmits the control signal received from the monitoring control device to the first unmanned aerial vehicle. The first unmanned aerial vehicle may be configured to operate based on a control signal received from the monitoring control device via the second unmanned aerial vehicle.
また、第1の無人航空機が無線通信に使用する周波数又は変調方式と、第2の無人航空機と監視制御装置との無線通信に使用する周波数又は変調方式が異なる構成であってもよい。 Further, the frequency or modulation method used for wireless communication by the first unmanned aerial vehicle and the frequency or modulation method used for wireless communication between the second unmanned aerial vehicle and the monitoring control device may be different.
また、第2の無人航空機は、第1の無人航空機との間の距離と、監視制御装置との間の距離とが等しくなる方向に移動する構成であってもよい。 Further, the second unmanned aerial vehicle may be configured to move in a direction in which the distance to the first unmanned aerial vehicle and the distance to the monitoring control device are equal to each other.
また、第2の無人航空機は、第1の無人航空機との無線通信の受信品質と、監視制御装置との無線通信の受信品質とが等しくなる方向に移動する構成であってもよい。 Further, the second unmanned aerial vehicle may be configured to move in a direction in which the reception quality of the wireless communication with the first unmanned aerial vehicle and the reception quality of the wireless communication with the monitoring control device are equal to each other.
また、第1の無人航空機は、飛行中にセンシングデータを取得して無線送信し、第2の無人航空機は、第1の無人航空機を被写体とした動画を撮影し、第1の無人航空機から受信したセンシングデータと共に撮影により得られた撮影データを監視制御装置へ無線送信し、監視制御装置は、第1の無人航空機から第2の無人航空機を介して受信したセンシングデータを表示すると共に、第2の無人航空機から受信した撮影データを表示する構成であってもよい。 In addition, the first unmanned aerial vehicle acquires sensing data during flight and transmits it wirelessly, and the second unmanned aerial vehicle shoots a moving image of the first unmanned aerial vehicle as a subject and receives it from the first unmanned aerial vehicle. The imaging data obtained by imaging together with the sensed data is wirelessly transmitted to the monitoring and control device, and the monitoring and control device displays the sensing data received from the first unmanned aerial vehicle via the second unmanned aerial vehicle and the second. It may be configured to display the shooting data received from the unmanned aerial vehicle.
本発明の第3の側面では、無人航空機の飛行を監視又は制御するための監視制御装置において、無人航空機との無線通信、及び、無人航空機を被写体とした動画を撮影する別の無人航空機との無線通信を行うためのアンテナと、別の無人航空機からアンテナにより受信したデータを表示するモニターと、操作者による操作に応じて、無人航空機の動作を制御する制御信号を発生させる無人航空機制御部とを備え、制御信号を、無人航空機との直接の無線通信、又は、別の無人航空機を介した間接の無線通信のいずれか一方もしくは両方により無人航空機へ送信することを特徴とする。 In the third aspect of the present invention, in a monitoring control device for monitoring or controlling the flight of an unmanned aircraft, wireless communication with the unmanned aircraft and with another unmanned aircraft that captures a moving image of the unmanned aircraft as a subject. An antenna for wireless communication, a monitor that displays data received from another unmanned aircraft by the antenna, and an unmanned aircraft control unit that generates control signals that control the operation of the unmanned aircraft in response to operations by the operator. The control signal is transmitted to the unmanned aircraft by either direct wireless communication with the unmanned aircraft or indirect wireless communication via another unmanned aircraft.
本発明によれば、無人航空機を目視外飛行させる場合であっても、補助者なしで又は補助者を最小限に抑えながら、無人航空機の飛行を監視または制御することが可能となる。 According to the present invention, even when an unmanned aerial vehicle is made to fly out of sight, it is possible to monitor or control the flight of the unmanned aerial vehicle without an assistant or with a minimum of assistants.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係る無人航空機制御システムの概略的な構成を示してある。図1に示すように、無人航空機制御システム1は、目視外飛行を行う無人航空機を含む目視外飛行サブシステム10と、目視内飛行を行う無人航空機を含む目視内飛行サブシステム20と、無人航空機の遠隔的な制御及び監視を行う遠隔制御・監視サブシステム30とを備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an unmanned aerial vehicle control system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the unmanned aerial vehicle control system 1 includes a
目視外飛行サブシステム10は、図2に構成例を示すように、アンテナ101と、RF部102と、送信ベースバンド(BB)信号処理部103と、受信ベースバンド(BB)信号処理部104と、主制御部105と、GNSS(Global Navigation Satellite System;全球測位衛星システム)受信機106と、ビデオカメラ107と、フライト制御部108とを搭載した、無人航空機100として構成される。以下の説明において、無人航空機100は目視外飛行サブシステム10と実質的に同義であり、用語の使い分けに特段の意図があるわけではない。
As shown in FIG. 2, the
アンテナ101は、電波の送信及び受信を行う。RF部102は、ベースバンドから無線周波数帯への周波数変換、無線周波数帯からベースバンドへの周波数変換、信号増幅等の処理を行う。送信BB信号処理部103は、誤り訂正符号化、変調等の処理を行う。受信BB信号処理部104は、復調、誤り訂正復号等の処理を行う。主制御部105は、データの管理や制御等を行う。GNSS受信機106は、無人航空機100の位置を検出する。ビデオカメラ107は、ビデオ動画を撮影する。フライト制御部108は、無人航空機100の飛行を制御(すなわち、姿勢、進行方向、飛行速度等を制御)する。
The
目視内飛行サブシステム20は、図3に構成例を示すように、アンテナ201と、RF部202と、送信ベースバンド(BB)信号処理部203と、受信ベースバンド(BB)信号処理部204と、主制御部205と、GNSS受信機206と、ビデオカメラ207と、フライト制御部208とを搭載した、無人航空機200として構成される。以下の説明において、無人航空機200は目視内飛行サブシステム20と実質的に同義であり、用語の使い分けに特段の意図があるわけではない。
The in-
アンテナ201は、電波の送信及び受信を行う。RF部202は、ベースバンドから無線周波数帯への周波数変換、無線周波数帯からベースバンドへの周波数変換、信号増幅等の処理を行う。送信BB信号処理部203は、誤り訂正符号化、変調等の処理を行う。受信BB信号処理部204は、復調、誤り訂正復号等の処理を行う。主制御部205は、データの管理や制御等を行う。GNSS受信機206は、無人航空機200の位置を検出する。ビデオカメラ207は、ビデオ動画を撮影する。フライト制御部208は、無人航空機200の飛行を制御(すなわち、姿勢、進行方向、飛行速度等を制御)する。
The
遠隔制御・監視サブシステム30は、図4に構成例を示すように、アンテナ301と、RF部302と、送信ベースバンド(BB)信号処理部303と、受信ベースバンド(BB)信号処理部304と、主制御部305と、GNSS受信機306と、モニター307と、インターフェース部308と、無人航空機制御部309とを備えた、監視制御装置300として構成される。以下の説明において、監視制御装置300は遠隔制御・監視サブシステム30と実質的に同義であり、用語の使い分けに特段の意図があるわけではない。
As shown in FIG. 4, the remote control /
アンテナ301は、電波の送信及び受信を行う。RF部302は、ベースバンドから無線周波数帯への周波数変換、無線周波数帯からベースバンドへの周波数変換、信号増幅等の処理を行う。送信BB信号処理部303は、誤り訂正符号化、変調等の処理を行う。受信BB信号処理部304は、復調、誤り訂正復号等の処理を行う。主制御部305は、データの管理や制御等を行う。GNSS受信機306は、監視制御装置300の位置を検出する。モニター307は、無人航空機100,200で撮影されたビデオ動画や無人航空機100,200の位置などを表示する。インターフェース部308は、プロポ(コントローラ)等の無人航空機制御部309を接続する。無人航空機制御部309は、操作者から受け付けた操作に応じて、無人航空機100の動作を制御するための制御信号を発生させる。
The
監視制御装置300は、無人航空機100と無人航空機200の双方と無線通信することができる。また、監視制御装置300は、無人航空機100との直接の無線通信だけでなく、無人航空機200を介した間接の無線通信を行うこともできる。なお、無人航空機100が無線通信に使用する周波数及び変調方式と、無人航空機200と監視制御装置300との無線通信に使用する周波数及び変調方式とが、互いに異なるものとする。これは、両者の周波数及び変調方式が同じだと、電波干渉により通信障害が発生するおそれがあるので、これを防ぐためである。なお、本例では、周波数と変調方式の両方を互いに異ならせているが、その一方だけを異ならせるようにしても構わない。
The monitoring and
以下、本例の無人航空機制御システムにおける目視外飛行時の動作について、図2、図3、図4、図5を用いて説明する。
ここで、図5に示すように、無人航空機100は、監視制御装置300を設置した場所からは樹木に遮られて目視することができない森林の上空を移動するものとする。一方、無人航空機200は、監視制御装置300を設置した場所から目視できる範囲内で上空を移動するものとする。すなわち、無人航空機200は、監視制御装置300との間に遮蔽物が無いエリアのみを飛行する一方で、無人航空機100は、監視制御装置300との間に遮蔽物があるエリアも飛行する。
Hereinafter, the operation of the unmanned aerial vehicle control system of this example during non-visual flight will be described with reference to FIGS. 2, 3, 4, and 5.
Here, as shown in FIG. 5, the unmanned
また、無人航空機100が移動する経路は、目視外自動飛行ルートとして、無人航空機100に事前登録されているものとする。同様に、無人航空機200には、監視制御装置300から目視可能な範囲で目視外自動飛行ルート全体を見渡せるように考慮された目視内自動飛行ルートが、事前登録されているものとする。すなわち、目視内自動飛行ルートとして、無人航空機200が無人航空機100との間及び監視制御装置300との間に遮蔽物の無いエリアの飛行を維持できるようなルートが設定されている。
Further, it is assumed that the route on which the unmanned
まず、監視制御装置300において、操作者が無人航空機100の離陸を開始させる操作を行うと、無人航空機制御部309から離陸開始の制御信号が発生される。離陸開始の制御信号は、インターフェース部308を介して主制御部305に入力される。主制御部305は、入力された離陸開始の制御信号を、GNSS受信機306から取得した監視制御装置300の位置情報とともに、送信データとして送信BB信号処理部303に出力する。送信BB信号処理部303は、これらの送信データに対して符号化及び変調を行って、送信信号を生成する。生成された送信信号は、RF部302により無線周波数帯への周波数変換及び増幅が行われた後、アンテナ301から電波として発射される。
First, in the
無人航空機100において、監視制御装置300からの電波がアンテナ101で受信されると、その受信信号がRF部102によりベースバンドへの周波数変換及び増幅されて、受信BB信号処理部104に出力される。受信BB信号処理部104は、入力された信号に対して復調及び復号を行って、送信データを復元する。主制御部105は、復元された送信データから離陸開始の制御信号を抽出し、フライト制御部108に送信する。フライト制御部108は、離陸開始の制御信号に従って、無人航空機100の離陸を開始させる。
In the unmanned
このとき、無人航空機200においても、監視制御装置300からの電波がアンテナ201で受信され、その受信信号がRF部202によりベースバンドへの周波数変換及び増幅されて、受信BB信号処理部204に出力される。受信BB信号処理部204は、入力された信号に対して復調及び復号を行って、送信データを復元する。主制御部105は、復元された送信データから監視制御装置300の位置情報を抽出し、メモリに記憶しておく。
At this time, also in the
次に、無人航空機100において、フライト制御部108は、主制御部105を介してGNSS受信機106から取得した無人航空機100の位置情報に基づいて、事前登録された目視外自動飛行ルートに沿って無人航空機100を移動させる。また、主制御部105は、無人航空機100の位置情報とともに、ビデオカメラ107による撮影データを、送信BB信号処理部103に随時転送する。これらの送信データは、送信BB信号処理部103により符号化及び変調が行われた後、RF部102により無線周波数帯への周波数変換及び増幅が行われて、アンテナ101から電波として発射される。
Next, in the unmanned
無人航空機200において、無人航空機100からの電波がアンテナ201で受信されると、RF部202によりベースバンドへの周波数変換及び増幅が行われた後、受信BB信号処理部204により復調及び復号が行われ、送信データが復元される。主制御部205は、復元された送信データから無人航空機100の位置情報を抽出し、GNSS受信機206から取得した無人航空機200の位置情報と比較する。そして、主制御部205は、無人航空機100と無人航空機200の離間距離が所定の閾値を超えたことを検出した時点で、離陸を開始する制御信号を発生させて、フライト制御部208に送信する。フライト制御部208は、離陸開始の制御信号に従って、無人航空機200の離陸を開始させる。その後、フライト制御部208は、主制御部205を介してGNSS受信機206から取得した無人航空機200の位置情報に基づいて、事前登録された目視内自動飛行ルートに沿って無人航空機200を移動させる。
In the
また、主制御部205は、無人航空機200の位置情報とともに、ビデオカメラ207による撮影データを、送信BB信号処理部203に随時転送する。なお、ビデオカメラ207は、無人航空機100の位置情報に基づいて、無人航空機100及びその周辺のリアルタイム映像を撮影するように制御される。つまり、ビデオカメラ207による撮影データは、無人航空機100を被写体とした動画データである。これらの送信データは、送信BB信号処理部203により符号化及び変調が行われた後、RF部202により無線周波数帯への周波数変換及び増幅が行われて、アンテナ201から電波として発射される。
Further, the
監視制御装置300において、無人航空機100からの電波がアンテナ301で受信されると、RF部302によりベースバンドへの周波数変換及び増幅が行われた後、受信BB信号処理部304により復調及び復号が行われ、送信データが復元される。主制御部305は、復元された送信データから無人航空機100の位置情報及び撮影データを抽出し、これらをモニター307に表示させる。
In the monitoring and
同様に、監視制御装置300において、無人航空機200からの電波がアンテナ301で受信されると、RF部302によりベースバンドへの周波数変換及び増幅が行われた後、受信BB信号処理部304により復調及び復号が行われ、送信データが復元される。主制御部305は、復元された送信データから無人航空機200の位置情報及び撮影データを抽出し、これらをモニター307に表示させる。
Similarly, in the
なお、本例では、モニター307が1台で構成されているため、モニター307の表示領域を複数のウインドウに分割し、無人航空機100から得たデータと無人航空機200から得たデータとを別々のウインドウに表示している。なお、操作者の指示に応じて、無人航空機100から得たデータの表示と無人航空機200から得たデータの表示とを切り替えるようにしてもよい。また、モニター307を複数台にして、これらのデータを別々のモニター307に表示してもよい。また、位置情報の表示は、無人航空機100及び無人航空機200の位置を地図上に表示する方式が視覚的に分かり易いが、他の表示方式であってもよい。例えば、無人航空機100と監視制御装置300の間の距離、無人航空機200と監視制御装置300の間の距離、無人航空機100と無人航空機200の間の距離などを、テキストで表示する方式であってもよい。
In this example, since the
以降、無人航空機200のフライト制御部208において、無人航空機100から受信した無人航空機100の位置情報と、GNSS受信機206から取得した無人航空機200の位置情報と、主制御部205に記録された監視制御装置300の位置情報とを比較する。そして、フライト制御部208は、無人航空機100と無人航空機200の間の距離と、無人航空機200と監視制御装置300の間の距離が等しくなる方向に、無人航空機200を移動させるよう制御する。すなわち、無人航空機100が遠方に移動しても、監視制御装置300を設置した場所から目視可能なエリア内で、無人航空機200が無人航空機100を追尾させる。これにより、無人航空機100及びその周辺をビデオカメラ207で捉えやすい位置に、無人航空機200を維持することが可能となる。なお、ビデオカメラ207のズーム性能に応じて、無人航空機100側又は監視制御装置300にシフトした位置に、無人航空機200を移動させてもよい。
After that, in the
また、本例の無人航空機制御システムでは、無人航空機100と監視制御装置300の間で直接の無線通信を行うが、無人航空機200により通信を中継することもできる。このため、無人航空機100は、監視制御装置300との無線通信が可能なエリア(又は無線通信の品質が良好なエリア)を飛行している場合は、監視制御装置300との直接の無線通信と、無人航空機200を介した間接の無線通信とを行うことができる。つまり、無線通信回線の冗長化を実現することができる。また、無人航空機100は、監視制御装置300との無線通信が不可能なエリア(又は無線通信の品質が悪いエリア)を飛行している場合には、無人航空機200を介して監視制御装置300との無線通信を間接的に行うことができる。また、無線通信エリアを実質的に拡大することができる。
Further, in the unmanned aerial vehicle control system of this example, direct wireless communication is performed between the unmanned
なお、各サブシステム(無人航空機100、無人航空機200、監視制御装置300)において被干渉レベルが同一とは限らないため、各サブシステムで受信品質を測定し、サブシステム間の受信品質が等しくなるように制御してもよい。すなわち、例えば、無人航空機100と無人航空機200との間の受信品質が無人航空機200と監視制御装置300との間の受信品質よりも低ければ、無人航空機100に近づく方向へ無人航空機200を移動させて、それぞれの無線回線の受信品質が均一になるように制御する構成であってもよい。また、本例では、無人航空機200が移動する目視内自動飛行ルートは線状に指定されているが、目視が可能な空間内を自動で飛行する構成であってもよい。
Since the interference level is not always the same in each of the subsystems (unmanned
更に、監視制御装置300は、操作者による操作に応じて、目視外自動飛行ルートに沿って飛行中の無人航空機100の動作を制御してもよい。すなわち、無人航空機100の自動航行に対して、強制的に操作介入できるようにしてもよい。このとき、無人航空機100に対する制御信号は、無人航空機100との直接の無線通信、又は、無人航空機200を介した間接の無線通信の一方もしくは両方により、無人航空機100へ送信される。また、監視制御装置300は、操作者による操作に応じて、目視内自動飛行ルートに沿って飛行中の無人航空機200の動作も制御できるようにしてもよい。すなわち、無人航空機200の自動航行に対しても、強制的に操作介入できるようにしてもよい。
Further, the
以上のように、本例の無人航空機制御システムは、目視外自動飛行ルートを飛行する無人航空機100と、無人航空機100の飛行を監視又は制御するための監視制御装置300と、無人航空機100との間及び監視制御装置300との間に遮蔽物が無いエリアを飛行する無人航空機200とを備える。無人航空機200は、無人航空機100を被写体とした動画を撮影し、撮影データを監視制御装置300へ無線送信し、監視制御装置300は、無人航空機200から受信した撮影データを表示する。
As described above, the unmanned aerial vehicle control system of this example includes an unmanned
このような構成によれば、無人航空機100を地上の監視制御装置300から確認できない場合であっても、上空の適切な場所から無人航空機200が無人航空機100及び周辺の様子を撮影して、監視制御装置300に表示させることができる。したがって、無人航空機100の飛行状況や周囲の気象状況の変化等の監視を、補助者なしで又は補助者を最小限に抑えながら実現することができる。また、飛行経路全体を見渡せる位置に補助者を配置できない場合や、安全の確保が可能な場所に補助者を配置できない場合でも、支障なく無人航空機100の飛行を監視することができる。
According to such a configuration, even if the unmanned
また、本例の無人航空機制御システムでは、無人航空機200は、無人航空機100及び監視制御装置300の双方と無線通信が可能なエリアを飛行して、無人航空機100と監視制御装置300の間の通信を中継する。より具体的には、無人航空機100は、飛行中に動画を撮影して得られた撮影データを無線送信し、無人航空機200は、無人航空機100から受信した撮影データを監視制御装置300へ無線送信し、監視制御装置300は、無人航空機100から無人航空機200を介して受信した撮影データを表示する。また、監視制御装置300は、無人航空機100の動作を制御する制御信号を無線送信し、無人航空機200は、監視制御装置300から受信した制御信号を無人航空機100へ無線送信し、無人航空機100は、監視制御装置300から無人航空機200を介して受信した制御信号に基づいて動作する。
Further, in the unmanned aerial vehicle control system of this example, the unmanned
このような構成によれば、監視制御装置300が無人航空機100と直接の無線通信を行えない場合であっても、無人航空機200を介して間接的に無人航空機100との無線通信を行うことができる。したがって、自由空間損失や遮蔽損失による無線通信回線の品質の低下を抑えることができるので、無人航空機100の飛行の制御や無人航空機100による撮影データの確認などを安定した通信環境下で実施することが可能となる。なお、無人航空機100に各種のセンサを搭載しておき、そのセンサにより得られたデータ(例えば、温度や湿度等)を、監視制御装置300に対して直接又は間接の無線通信により送信してもよい。
According to such a configuration, even when the
また、本例の監視制御装置300は、無人航空機100との無線通信、及び、無人航空機100を被写体とした動画を撮影する無人航空機200との無線通信を行うためのアンテナ301と、無人航空機200からアンテナ301により受信したデータを表示するモニター307と、操作者による操作に応じて、無人航空機100の動作を制御する制御信号を発生させる無人航空機制御部308とを備え、制御信号を、無人航空機100との直接の無線通信、又は、無人航空機200を介した間接の無線通信のいずれか一方又は両方により無人航空機100へ送信する。
Further, the
このような構成によれば、監視制御装置300の操作者は、無人航空機100を目視外飛行させる場合であっても、無人航空機200により撮影された無人航空機100の映像を見ながら、無人航空機100の飛行を制御することができる。また、無人航空機100が監視制御装置300の無線通信エリアから外れた場合でも、無人航空機200を介した間接的な無線通信により、無人航空機100の飛行の制御を安定的に継続することができる。
According to such a configuration, even when the operator of the
以上、本発明について一実施形態に基づいて説明したが、本発明はここに記載された無人航空機制御システムに限定されるものではなく、他の無人航空機制御システムに広く適用することができることは言うまでもない。
また、本発明は、例えば、上記の処理に関する技術的手順を含む方法や、上記の処理をプロセッサにより実行させるためのプログラム、そのようなプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
Although the present invention has been described above based on one embodiment, it goes without saying that the present invention is not limited to the unmanned aerial vehicle control system described here, and can be widely applied to other unmanned aerial vehicle control systems. stomach.
The present invention also provides, for example, a method including a technical procedure related to the above processing, a program for executing the above processing by a processor, a storage medium for storing such a program in a computer-readable manner, and the like. Is also possible.
なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。更に、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。 It should be noted that the scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but also includes all embodiments that provide an effect equal to that of the object of the present invention. Moreover, the scope of the invention can be defined by any desired combination of specific features of all disclosed features.
本発明は、無人航空機を無線により制御する無人航空機制御システムに利用することが可能である。 The present invention can be used in an unmanned aerial vehicle control system that wirelessly controls an unmanned aerial vehicle.
1:無人航空機制御システム、 10:目視外飛行サブシステム、 20:目視内飛行サブシステム、 30:遠隔制御・監視サブシステム、 100:無人航空機、 101:アンテナ、 102:RF部、 103:送信BB信号処理部、 104:受信BB信号処理部、 105:主制御部、 106:GNSS受信機、 107:ビデオカメラ、 108:フライト制御部、 200:無人航空機、 201:アンテナ、 202:RF部、 203:送信BB信号処理部、 204:受信BB信号処理部、 205:主制御部、 206:GNSS受信機、 207:ビデオカメラ、 208:フライト制御部、 300:監視制御装置、 301:アンテナ、 302:RF部、 303:送信BB信号処理部、 304:受信BB信号処理部、 305:主制御部、 306:GNSS受信機、 307:モニター、 308:インターフェース部、 309:無人航空機制御部 1: Unmanned aircraft control system, 10: Non-visual flight subsystem, 20: In-visual flight subsystem, 30: Remote control / monitoring subsystem, 100: Unmanned aircraft, 101: Antenna, 102: RF section, 103: Transmission BB Signal processing unit, 104: Received BB signal processing unit, 105: Main control unit, 106: GNSS receiver, 107: Video camera, 108: Flight control unit, 200: Unmanned aircraft, 201: Antenna, 202: RF unit, 203 : Transmission BB signal processing unit, 204: Reception BB signal processing unit, 205: Main control unit, 206: GNSS receiver, 207: Video camera, 208: Flight control unit, 300: Surveillance control device, 301: Antenna, 302: RF unit, 303: Transmit BB signal processing unit, 304: Receive BB signal processing unit, 305: Main control unit, 306: GNSS receiver, 307: Monitor, 308: Interface unit, 309: Unmanned aircraft control unit
Claims (9)
所定のルートを飛行する第1の無人航空機と、
前記第1の無人航空機の飛行を監視又は制御するための監視制御装置と、
前記第1の無人航空機との間及び前記監視制御装置との間に遮蔽物が無いエリアを飛行する第2の無人航空機とを備え、
前記第2の無人航空機は、前記第1の無人航空機を被写体とした動画を撮影し、撮影データを前記監視制御装置へ無線送信し、
前記監視制御装置は、前記第2の無人航空機から受信した撮影データを表示することを特徴とする無人航空機制御システム。 In an unmanned aerial vehicle control system with multiple unmanned aerial vehicles
The first unmanned aerial vehicle flying a given route,
A monitoring control device for monitoring or controlling the flight of the first unmanned aerial vehicle, and
A second unmanned aerial vehicle flying in an unobstructed area between the first unmanned aerial vehicle and the monitoring and control device is provided.
The second unmanned aerial vehicle shoots a moving image of the first unmanned aerial vehicle as a subject, and wirelessly transmits the shooting data to the monitoring control device.
The monitoring control device is an unmanned aerial vehicle control system characterized by displaying shooting data received from the second unmanned aerial vehicle.
所定のルートを飛行する第1の無人航空機と、
前記第1の無人航空機の飛行を監視又は制御するための監視制御装置と、
前記第1の無人航空機との間及び前記監視制御装置との間に遮蔽物が無いエリアを飛行する第2の無人航空機とを備え、
前記第2の無人航空機は、前記第1の無人航空機と前記監視制御装置の間の通信を中継することを特徴とする無人航空機制御システム。 In an unmanned aerial vehicle control system with multiple unmanned aerial vehicles
The first unmanned aerial vehicle flying a given route,
A monitoring control device for monitoring or controlling the flight of the first unmanned aerial vehicle, and
A second unmanned aerial vehicle flying in an unobstructed area between the first unmanned aerial vehicle and the monitoring and control device is provided.
The second unmanned aerial vehicle is an unmanned aerial vehicle control system characterized by relaying communication between the first unmanned aerial vehicle and the monitoring control device.
前記第1の無人航空機は、飛行中にセンシングデータを取得して無線送信し、
前記第2の無人航空機は、前記第1の無人航空機から受信したセンシングデータを前記監視制御装置へ無線送信し、
前記監視制御装置は、前記第1の無人航空機から前記第2の無人航空機を介して受信したセンシングデータを表示することを特徴とする無人航空機制御システム。 In the unmanned aerial vehicle control system according to claim 2.
The first unmanned aerial vehicle acquires sensing data during flight and transmits it wirelessly.
The second unmanned aerial vehicle wirelessly transmits the sensing data received from the first unmanned aerial vehicle to the monitoring control device.
The monitoring control device is an unmanned aerial vehicle control system, characterized in that it displays sensing data received from the first unmanned aerial vehicle via the second unmanned aerial vehicle.
前記監視制御装置は、前記第1の無人航空機の動作を制御する制御信号を無線送信し、
前記第2の無人航空機は、前記監視制御装置から受信した制御信号を前記第1の無人航空機へ無線送信し、
前記第1の無人航空機は、前記監視制御装置から前記第2の無人航空機を介して受信した制御信号に基づいて動作することを特徴とする無人航空機制御システム。 In the unmanned aerial vehicle control system according to claim 2.
The monitoring control device wirelessly transmits a control signal for controlling the operation of the first unmanned aerial vehicle.
The second unmanned aerial vehicle wirelessly transmits a control signal received from the monitoring control device to the first unmanned aerial vehicle.
The first unmanned aerial vehicle is an unmanned aerial vehicle control system characterized in that it operates based on a control signal received from the monitoring control device via the second unmanned aerial vehicle.
前記第1の無人航空機が無線通信に使用する周波数又は変調方式と、前記第2の無人航空機と前記監視制御装置との無線通信に使用する周波数又は変調方式が異なることを特徴とする無人航空機制御システム。 In the unmanned aerial vehicle control system according to claim 2.
Unmanned aerial vehicle control characterized in that the frequency or modulation method used for wireless communication by the first unmanned aerial vehicle and the frequency or modulation method used for wireless communication between the second unmanned aerial vehicle and the monitoring control device are different. system.
前記第2の無人航空機は、前記第1の無人航空機との間の距離と、前記監視制御装置との間の距離とが等しくなる方向に移動することを特徴とする無人航空機制御システム。 In the unmanned aerial vehicle control system according to claim 2.
The second unmanned aerial vehicle is an unmanned aerial vehicle control system characterized in that the distance to the first unmanned aerial vehicle and the distance to the monitoring control device are equal to each other.
前記第2の無人航空機は、前記第1の無人航空機との無線通信の受信品質と、前記監視制御装置との無線通信の受信品質とが等しくなる方向に移動することを特徴とする無人航空機制御システム。 In the unmanned aerial vehicle control system according to claim 2.
The second unmanned aerial vehicle is characterized in that it moves in a direction in which the reception quality of wireless communication with the first unmanned aerial vehicle and the reception quality of wireless communication with the monitoring control device are equal to each other. system.
前記第1の無人航空機は、飛行中にセンシングデータを取得して無線送信し、
前記第2の無人航空機は、前記第1の無人航空機を被写体とした動画を撮影し、前記第1の無人航空機から受信したセンシングデータと共に前記撮影により得られた撮影データを前記監視制御装置へ無線送信し、
前記監視制御装置は、前記第1の無人航空機から前記第2の無人航空機を介して受信したセンシングデータを表示すると共に、前記第2の無人航空機から受信した撮影データを表示することを特徴とする無人航空機制御システム。 In the unmanned aerial vehicle control system according to claim 2.
The first unmanned aerial vehicle acquires sensing data during flight and transmits it wirelessly.
The second unmanned aerial vehicle shoots a moving image of the first unmanned aerial vehicle as a subject, and wirelessly sends the shooting data obtained by the shooting together with the sensing data received from the first unmanned aerial vehicle to the monitoring control device. Send and
The monitoring and control device is characterized in that it displays sensing data received from the first unmanned aerial vehicle via the second unmanned aerial vehicle and displays imaging data received from the second unmanned aerial vehicle. Unmanned aerial vehicle control system.
前記無人航空機との無線通信、及び、前記無人航空機を被写体とした動画を撮影する別の無人航空機との無線通信を行うためのアンテナと、
前記別の無人航空機から前記アンテナにより受信したデータを表示するモニターと、
操作者による操作に応じて、前記無人航空機の動作を制御する制御信号を発生させる無人航空機制御部とを備え、
前記制御信号を、前記無人航空機との直接の無線通信、又は、前記別の無人航空機を介した間接の無線通信のいずれか一方もしくは両方により前記無人航空機へ送信することを特徴とする監視制御装置。 In a surveillance control device for monitoring or controlling the flight of an unmanned aerial vehicle
An antenna for wireless communication with the unmanned aerial vehicle and wireless communication with another unmanned aerial vehicle that shoots a moving image of the unmanned aerial vehicle as a subject.
A monitor that displays data received by the antenna from the other unmanned aerial vehicle, and
It is provided with an unmanned aerial vehicle control unit that generates a control signal for controlling the operation of the unmanned aerial vehicle in response to an operation by the operator.
A monitoring and control device comprising transmitting the control signal to the unmanned aerial vehicle by either direct wireless communication with the unmanned aerial vehicle or indirect wireless communication via the other unmanned aerial vehicle, or both. ..
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