JP2022067779A - 安全管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】風に対する飛行体の安全性を向上することができるようにする。【解決手段】安全管理システムは、風速の予測値を取得する取得部を備える。安全管理システムは、風速の予測値が閾値を超えた場合に飛行体についての警告を報知する報知部を備えることができる。安全管理システムは、風速の予測値として、上昇流の予測値を取得することができる。安全管理システムは、周囲の風向風速に基づいて上昇流の予測値を補正することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、安全管理システムに関する。

強風が吹いているときにドローンを退避させることが行われている（特許文献１参照）。

特許6733948号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では強風が吹いた後に退避を行うことになり、突発的な強風の対応が十分でない。

本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、風に対する飛行体の安全性を向上することのできる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、安全管理システムであって、風速の予測値を取得する取得部と、前記風速の予測値が閾値を超えた場合に飛行体についての警告を報知する報知部と、を備えることを特徴とする。

その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、風に対する飛行体の安全性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る安全管理システム２０の全体構成例を示す図である。 風向風速の計算を説明する図である。 周囲の格子点の風向風速を説明する図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る安全管理システム２０の全体構成例を示す図である。本実施形態の安全管理システム２０は、気象情報提供サーバ１０及びドローン３０と通信可能に接続される。安全管理システム２０と気象情報提供サーバ１０との間は、たとえばインターネットにより接続され、インターネットは、公衆電話回線網や携帯電話回線網、無線通信路、イーサネット（登録商標）などにより構築される。安全管理システム２０とドローン３０との間は、例えば、ＷｉＦｉやＬＴＥ（Long Term Evolution）などの無線通が行われうる。なお、安全管理システム２０とドローン３０との間についても、インターネットにより接続されるようにしてもよい。

安全管理システム２０は、コンピュータにより実現することができる。安全管理システム２０は、例えば、ワークステーションやパーソナルコンピュータのような汎用コンピュータとしてもよいし、あるいはクラウド・コンピューティングによって論理的に実現されてもよい。安全管理システム２０は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、記憶装置、通信インタフェース、入力装置、出力装置などを備えることができる。記憶装置は、各種のデータやプログラムを記憶する、例えばハードディスクドライブやソリッドステートドライブ、フラッシュメモリなどである。通信インタフェースは、通信ネットワークに接続するためのインタフェースであり、例えばイーサネット（登録商標）に接続するためのアダプタ、公衆電話回線網に接続するためのモデム、無線通信を行うための無線通信機、シリアル通信のためのＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタやＲＳ２３２Ｃコネクタなどである。入力装置は、データを入力する、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、ボタン、マイクロフォンなどである。出力装置は、データを出力する、例えばディスプレイやプリンタ、スピーカなどである。なお、安全管理システム２０は、上述したもの以外の構成を有していてもよい。

安全管理システム２０は、位置取得部２１１、ＧＰＶ取得部２１２、予測値計算部２１３、比較部２１４、報知部２１５、位置情報記憶部２３１、設定値記憶部２３２を備える。位置取得部２１１、ＧＰＶ取得部２１２、予測値計算部２１３、比較部２１４、報知部２１５は、安全管理システム２０が備えるＣＰＵが記憶装置に記憶されているプログラムをメモリに読み出して実行することにより実現され、位置情報記憶部２３１、設定値記憶部２３２は、安全管理システム２０が備えるメモリ及び記憶装置が提供する記憶領域の一部として実現される。

位置取得部２１１は、ドローン３０の位置情報３１を取得する（Ｓ４０１）。位置情報３１は例えば緯度及び軽度を含むことができる。位置情報３１には、高度を含めるようにしてもよい。ドローン３０は、例えば、ＧＰＳセンサーを備えるようにし、ＧＰＳセンサーから位置情報３１を取得して、定期的に安全管理システム２０に送信するようにすることができる。ドローン３０を目視飛行させている場合には、プロポや制御装置などの位置情報２０を安全管理システム２０に送信するようにしてもよい。位置取得部２１１は、取得した位置情報３１を取得日時に対応付けて位置情報記憶部２３１に登録することができる（Ｓ４０２）。

ＧＰＶ取得部２１２は、気象予測に係るＧＰＶデータ１１を取得する（Ｓ４１１）。ＧＰＶデータ１１は、例えば、気象庁（気象業務支援センター）や気象会社が運用する気象情報提供サーバ１０から配信される。ＧＰＶ取得部２１２は、例えば、ＦＴＰによりＧＰＶデータ１１を受信することができる。ＧＰＶデータ１１は格子点ごとかつ高度ごとに提供され、地上に関する予測に係るＧＰＶデータ１１には、海面更正気圧、地上気圧、風（２要素）、気温、相対湿度、積算降水量、雲量（４要素）が含まれ、上空の予測に係るＧＰＶデータ１１には、高度、風（２要素）、気温、上昇流、相対湿度が含まれる。風の予測に係る２要素は、風向及び風速をＵＶベクトルの２つのベクトルで表したものである。上昇流（Ｐａ／ｓ）は、鉛直ｐ速度である。ＧＰＶデータ１１は、全球数値予報モデルＧＰＶであってもよいし、メソ数値予報モデルＧＰＶ（ＭＳＭ）であってもよいし、局地数値予報モデルＧＰＶ（ＬＦＭ）であってもよい。また、その他のモデルを用いたＧＰＶであってもよい。ＧＰＶ取得部２１２は、位置情報３１に対応する緯度経度の地上の風向風速の予測値（風の２要素）を取得するとともに、上空（本実施形態では、例えば、１０００ｈＰａの気圧面など、最も高度の低い上空であるものとする。）における風向風速の予測値（風の２要素）を取得する。なお、ＧＰＶ取得部２１２は、位置情報３１を指定したリクエストを気象情報提供サーバ１０に送信して、当該地点における風向及び風速の予測値を取得するようにすることができる。ここで、位置情報３１には高度を指定して、緯度、経度及び高度における風向及び風速の予測値を取得するようにすることができる。

ＧＰＶデータ１１は予測値計算部２１３に与えられ（Ｓ４１２）、また、位置情報記憶部２３１に記憶されている位置情報も予測値計算部２１３に与えられ（Ｓ４１３）、これらに基づいて、予測値計算部２１３は、地上の上昇流の予測値を計算する。予測値計算部２１３は、例えば、上空の上昇流の予測値を地上の上昇流の予測値とみなすようにしてもよい。また、予測値計算部２１３は、上空の各気圧面の上昇流の予測値を線形外挿して地上の上昇流の予測値を計算するようにしてもよい。また、予測値計算部２１３は、上空の各気圧面の上昇流の予測値に基づいて近似曲線を求め、当該近似曲線に基づいて地上（地上０ｍ、地上２ｍ、あるいは地上１０ｍ等ＧＰＶのモデルに合わせた高度とすることができる。）又はドローン３０の高度の上昇流の予測値を算出するようにしてもよい。

また、予測値計算部２１３は、地上の風速（又はＵＶベクトル）と上空の風速（又はＵＶベクトル）とを内挿して、ドローン３０の高度における風速を求めるようにすることができる。

また、予測値計算部２１３は、上昇流の予測値を表す第１ベクトルと、水平方向の風速の予測値を表すベクトルとを合成した合成ベクトルに基づいて、風速の予測値を算出することができる。例えば、予測値計算部２１３は、ドローン３０の位置（及び高度）における上昇流と風向風速とを合成して３次元の合成ベクトルとし、この合成ベクトルの方向及び長さを風向及び風速として計算することができる。図２は、風向風速の計算を説明する図である。予測値計算部２１３は、ドローン３０の位置（及び高度）における上昇流の予測値をＰベクトルとして表し、水平面における風向風速の予測値を表すＵＶベクトルと合成した合成ベクトルを算出することができる。合成ベクトルの長さを風速（以下、合成風速の予測値という。）として用いることで、３次元空間においてドローン３０に影響する風の強さを表すことができる。

また、予測値計算部２１３は、周囲の格子点の風向風速を考慮して上昇流の予測値を補正することができる。図３は周囲の格子点の風向風速を説明する図である。格子点ｘ０がドローン３０の位置情報３１に係る緯度及び経度に対応する格子点であるとした場合に、格子点ｘ１～ｘ８における風向風速を考慮する。図３の矢印は、水平方向の風向風速を示すＵＶベクトルを合成した合成ベクトルである。予測値計算部２１３は、位置情報３１に対応する格子点ｘ０の周囲の格子点ｘ１～ｘ８の風向の予測値を取得し、格子点ｘ１～ｘ８のそれぞの風向及び風速が格子点ｘ０に向けて収束している収束度合を計算し、収束度合に応じて上昇流の予測値を補正することができる。格子点ｘ０に対して周囲の格子点ｘ１～ｘ８からの風が収束している場合には、格子点ｘ０において上昇流が発生するため、収束度合が高ければ上昇流を増加させるように補正することができる。収束度合は、例えば、風の緯度方向のＶ成分が格子点ｘ０の方向に向いていれば「＋」、逆方向に向いていれば「－」の符号を設定し、同様に風の経度方向のＵ成分が格子点ｘ０の方向に向いていれば「＋」、逆方向に向いていれば「－」の符号を設定し、それぞれのＵＶ成分の値を合計することにより算出することができる。例えば、図３の例において、格子点ｘ１～ｘ２のＶ成分は負の値（図３の下方向）であるが、格子点ｘ０に向かっているので、プラスの符号に変更する。逆に格子点ｘ６～ｘ８のＶ成分はいずれも正の値（図３の上方向）であり、これらは格子点ｘ０に向かっているので、プラスの符号のままとする。同様に、格子点ｘ３、ｘ５、ｘ８のＵ成分は負の値（図３の左方向）であるが、格子点ｘ０の方向に向いているのでプラスの符号に変更し、格子点ｘ１、ｘ４、ｘ６のＵ成分は正の値（図３の右方向）であり、格子点ｘ０の方向に向いているので、プラスの符号のままにする。予測値計算部２１３は、緯度方向のＶ成分については、格子点ｘ１～ｘ３ならびに格子点ｘ６～ｘ８を加算し、格子点ｘ０と緯度が同じである格子点ｘ４、ｘ５については加算しないようにする。同様に、予測値計算部２１３は、経度方向のＵ成分については、格子点ｘ０と経度が同じである格子点ｘ２、ｘ７については加算しないようにする。すなわち、予測値計算部２１３は、格子点ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ６、ｘ７、ｘ８の緯度方向のＶ成分を加算するとともに、格子点ｘ１、ｘ３、ｘ４、ｘ５、ｘ６、ｘ８の経度方向のＵ成分（符号は上述のように設定済み）を加算して、収束度合として算出することができる。予測値計算部２１３は、計算した収束度合が大きいほど上昇流がの予測値が大きくなるように補正を行うことができる。

設定値記憶部２３２は、閾値の設定値を記憶することができる。設定値記憶部２３２は、風速の設定値と、上昇流の設定値とを記憶する。設定値記憶部２３２は、合成風速の設定値を記憶するようにしてもよい。

予測値計算部２１３が計算した風速の予測値（ＵＶベクトルを合成した合成ベクトルの長さ）、上昇流の予測値、及び合成風速の予測値）の少なくともいずれかは比較部２１４に与えられ（Ｓ４１４）、また、設定値記憶部２３２に記憶されている各閾値が比較部２１４に与えられれ（Ｓ４１５）、比較部２１４は、設定値と予測値とを比較して警告の要否を判定する。比較部２１４は、予測値計算部２１３が計算したドローン３０の位置（及び高度）における風速の予測値（すなわち、ＧＰＶデータ１１に含まれているＵＶベクトルを合成した合成ベクトルの長さ）が、設定値記憶部２３２に記憶されている風速の設定値を超えたか否かにより警告の要否を判定することができる。また、比較部２１４は、予測値計算部２１３が計算したドローン３０の位置（及び高度）における上昇流の予測値が、設定値記憶部２３２に記憶されている上昇流の設定値を超えたか否かにより警告の要否を判定することができる。また、比較部２１４は、よそ公知計算部２１３が計算した合成風速の予測値が、設定値記憶部２３２に記憶されている合成風速の設定値を超えたか否かにより警告の要否を判定することができる。

報知部２１５は、風速の予測値が閾値を超えた場合（Ｓ４１６）に、ドローン３０に警告３２を報知することができる。風速の予測値には、一般的な風速（水平方向の風速）の予測値と、上昇流の速度の予測値と、合成風速との少なくともいずれかを含む。本実施形態では、比較部２１４により警告が必要と判断された場合が、風速の予測値が閾値を超えた場合である。警告３２には、風速（水平方向の風速）の予測値、上昇流の予測値、及び／又は合成風速を含めることができる。報知部２１５は、ドローン３０に警告３２を送信するようにしてもよいし、ドローン３０を操作しているプロポあるいは制御装置（コンピュータ）に送信するようにしてもよい。

ドローン３０は、警告３２を受信した場合には退避することができる。ドローン３０は自律的に退避場所に飛行することができる。ドローン３０は、出発地点に帰還するようにしてもよいし、予め設定された着陸可能な場所に飛行するようにしてもよい。

なお、予測値計算部２１３による予測対象時間は、任意に設定することができる。例えば、１０分値の予測値が取得できる場合に、１０分後を予測するようにしてもよいし、３０分値や１時間値の予測値が取得できる場合に、１０分値に内挿したうえで１０分後の予測をするようにしてもよいし、３０分後や１時間後の予測をするようにしてもよい。また、予測値計算部２１３は、例えば、複数の時点の予測を行うようにして、比較部２１３は、ドローン３０の退避にかかる時間に応じた時間後の予測値に基づいて警告の要否を判定するすることができる。

以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば、本実施形態では、回転翼機であるドローン３０を想定していたが、回転翼機に限らず飛行体であればよい。また、有人の飛行体であってもよい。

＜開示事項＞
なお、本開示には、以下のような構成も含まれる。
［項目１］
風速の予測値を取得する取得部と、
前記風速の予測値が閾値を超えた場合に飛行体についての警告を報知する報知部と、
を備えることを特徴とする安全管理システム。
［項目２］
項目１に記載の安全管理システムであって、
前記風速の予測値は、鉛直方向上方への上昇流の予測値であること、
を特徴とする安全管理システム。
［項目３］
項目１に記載の安全管理システムであって、
前記飛行体の位置情報を取得する位置情報取得部をさらに備え、
前記取得部は、前記上昇流の予測値と水平方向の風速の予測値とを含むＧＰＶ形式のＧＰＶデータを配信するサーバから前記ＧＰＶデータを取得し、
前記上昇流の予測値を表す第１ベクトルと、前記水平方向の風速の予測値を表す第２ベクトルとを合成した合成ベクトルに基づいて、前記風速の予測値を算出する予測値計算部をさらに備えること、
を特徴とする安全管理システム。
［項目４］
項目１に記載の安全管理システムであって、
前記飛行体の位置情報を取得する位置情報取得部をさらに備え、
前記取得部は、前記上昇流の予測値と水平方向の風速の予測値とを含むＧＰＶ形式のＧＰＶデータを配信するサーバから前記ＧＰＶデータを取得し、
前記予測値計算部は、前記位置情報が示す第１の格子点の周囲の第２の格子点の風向の予測値を取得し、前記第２の格子点のそれぞの風向が前記第１の格子点に向けて収束している収束度合を計算し、前記収束度合に応じて前記上昇流の予測値を補正すること、
を特徴とする安全管理システム。

また、次のような構成も含まれる。
風速の予測値を取得する取得部と、
前記風速の予測値が閾値を超えた場合に退避する制御部と、
を備える飛行体。
また、当該飛行体は、上述した安全管理システムの各項目に係る機能を備えることができる。

また、次のような構成も含まれる。
飛行体を制御する制御装置であって、
風速の予測値を取得する取得部と、
前記風速の予測値が閾値を超えた場合に飛行体を退避させる制御部と、
を備える制御装置。
また、当該制御装置は、上述した安全管理システムの各項目に係る機能を備えることができる。

１０ 気象情報提供サーバ
２０ 安全管理システム
３０ ドローン
２１１ 位置取得部
２１２ ＧＰＶ取得部
２１３ 予測値計算部
２１４ 比較部
２１５ 報知部
２３１ 位置情報記憶部
２３２ 設定値記憶部

Claims (4)

1. 風速の予測値を取得する取得部と、
   前記風速の予測値が閾値を超えた場合に飛行体についての警告を報知する報知部と、
   を備えることを特徴とする安全管理システム。
2. 請求項１に記載の安全管理システムであって、
   前記風速の予測値は、鉛直方向上方への上昇流の予測値であること、
   を特徴とする安全管理システム。
3. 請求項１に記載の安全管理システムであって、
   前記飛行体の位置情報を取得する位置情報取得部をさらに備え、
   前記取得部は、前記上昇流の予測値と水平方向の風速の予測値とを含むＧＰＶ形式のＧＰＶデータを配信するサーバから前記ＧＰＶデータを取得し、
   前記上昇流の予測値を表す第１ベクトルと、前記水平方向の風速の予測値を表す第２ベクトルとを合成した合成ベクトルに基づいて、前記風速の予測値を算出する予測値計算部をさらに備えること、
   を特徴とする安全管理システム。
4. 請求項１に記載の安全管理システムであって、
   前記飛行体の位置情報を取得する位置情報取得部をさらに備え、
   前記取得部は、前記上昇流の予測値と水平方向の風速の予測値とを含むＧＰＶ形式のＧＰＶデータを配信するサーバから前記ＧＰＶデータを取得し、
   前記予測値計算部は、前記位置情報が示す第１の格子点の周囲の第２の格子点の風向の予測値を取得し、前記第２の格子点のそれぞの風向が前記第１の格子点に向けて収束している収束度合を計算し、前記収束度合に応じて前記上昇流の予測値を補正すること、
   を特徴とする安全管理システム。

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