JP2024121827A - 飛行ルート設定方法、飛行制御方法、保守点検方法、飛行ルート設定システムおよびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＵＡＶの飛行ルート設定において、飛行高度に関わらず、撮影対象を捉えることができるように、電柱周囲に飛行経由地点（ウェイポイント）を定める。【解決手段】ＵＡＶ飛行システム１００は、飛行ルート設定装置１０、管理サーバ５０を備える。飛行ルート設定装置１０は、取得した電柱位置情報に基づいて、地図上に電柱ＰＳを表示する。そして、オペレータによる地図上での飛行通過点を指定する入力操作に応じて、地図上飛行通過点Ｔ１～Ｔ７を設定する。飛行ルート設定装置１０は、地図上飛行通過点Ｔ１～Ｔ７および設定された飛行高度から、飛行経由地点（ウェイポイント）を演算し、無人飛行機（ＵＡＶ）８０の飛行ルートＦＬを設定する。飛行高度を基準飛行高度から変更すると、変更された飛行高度に応じて、離隔距離を変更する。具体的には、逆円錐モデルの円錐面に沿って、飛行高度に応じた離隔距離を定める。【選択図】 図８

Description

本発明は、無人航空機の飛行ルート設定に関する。

一般に「ドローン」と呼ばれる無人航空機（Unmanned Aerial Vehicle, 以下ＵＡＶという）は、単なる映像シーンの撮影だけでなく、遠隔地への物資配送、建物や構造物の点検など、その利用範囲が広がっている。それに応じて、オペレータによる有視界範囲内での機体操作だけではなく、飛行ルートを事前に設定し、ＵＡＶを自動飛行制御することが必要である。

ＵＡＶを電柱周囲で飛行させる場合、電柱上方に飛行可能な空間領域を規定している（特許文献１参照）。そこでは、配電線用電柱の腕金幅または配電線幅に基づいて、飛行可能な空間領域を定めている。

特許第６６９７７０３号公報

電柱には、配電線だけでなく、電話線や光ケーブルなどの通信線が架設されていることが多く、また、通信関連機器などが電柱に設置されている。このような通信線、通信関連機器を保守点検の目的で撮影する場合、道路沿いなどに並ぶ電柱に沿ってＵＡＶを移動させる。その間、異常個所や劣化箇所などを発見し、また、正常であることを確認できるように、撮影方向、解像度、画角などを定めて撮影を行わなければならない。

一方で、気象状況、電柱近くの建物や施設などへの飛行の影響を鑑みれば、電柱周囲におけるＵＡＶの飛行高度を、より細かく調整する必要性がある。

したがって、飛行高度に関わらず、撮影対象を捉えることができるように、電柱周囲に飛行経由地点（ウェイポイント）を定めることが求められる。

本発明では、電力供給や通信ネットワーク形成などのために市街地、山間部を問わず、あらゆる地域に多数設置されている電柱に着目し、電柱を利用した飛行ルート設定に、技術的動向が向けられている。

本発明の一態様である飛行ルート設定方法は、コンピュータによって、無人飛行機（Unmanned Aerial Vehicle、以下ＵＡＶと表す）の飛行ルートを設定する方法であって、コンピュータによって実行される。サーバ、ＰＣ、携帯端末など、コンピュータの物理的構成は問わない。また、クラウドコンピューティングなどによるアプリケーションソフトウェアの提供によって、端末を利用しながら飛行ルートを設定する構成も可能である。

さらに、コンピュータの信号処理回路（例えば、情報処理回路、飛行ルート設定回路、制御回路など）をそれぞれ機能させるプログラムを実行させることによって、飛行ルートを設定することも可能であり、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアいずれの形態においても、飛行ルートを設定することができる。ＵＡＶの形態は任意であり、マルチコプター、固定翼機、気球などが含まれる。

本発明の飛行ルート設定方法では、電柱の地理情報と、あらかじめ設定されている、あるいはオペレータによって設定される飛行高度と、電柱を起点として定められる離隔距離とに基づいて、３次元空間での飛行経由地点を求め、設定された飛行経由地点に基づいて、飛行ルートを設定する。

例えば、画面に対するオペレータの地図上（２次元平面上）での飛行経由地点の入力操作の後、ＵＡＶの地図上飛行経由地点を設定し、設定された地図上飛行経由地点に基づいて、ＵＡＶの飛行ルートを設定することができる。

ここでの「飛行ルート」は、３次元空間上での飛行ルートを表す。例えば、地図上飛行経由地点の標高を含めた地理的情報、定められた飛行高度に基づいて、地図上飛行経由地点から３次元空間における飛行経由地点（ウェイポイント）を演算する。そして、一連の求められたウェイポイントを繋ぐラインを定めることにより、３次元空間上での飛行ルートを設定することができる。

「電柱」は、電線が架設される柱状の構造物として構成され、その態様は様々である。例えば、配電線が架設される電柱、電話線や光ケーブルなどの通信線が架設される電柱、配電線と通信線の両方が架設される電柱などが含まれる。

「離隔距離」は、ＵＡＶを電柱周囲に飛行させることを想定して定められる距離であり、飛行可能な３次元空間領域に対し、水平方向に沿った２次元平面上に規定される距離を表し、電柱あるいは電柱に架設される電線を中心（基準）にして定められる。

例えば、電柱頂部に対し、変直方向に垂直な平面に沿って離隔距離を定めることができる。離隔距離は、電柱中心を真中として電柱を横断する線分の距離間隔として定めることが可能である。言い換えれば、離隔距離の半分の距離を境界ラインとして、ＵＡＶの地図上飛行経由地点の指標とすることができる。

離隔距離は、様々な手法で定めることができる。例えば、電線に対して定められる３次元空間上での安全離隔距離に基づいて定めることができる。あるいは、２次元地図上において、ＵＡＶの飛行上問題とならない範囲で、電柱（の中心）から所定距離離れた位置を、離隔距離として定めることが可能である。一方、例えば保守点検などの目的でＵＡＶを電柱周囲に沿って飛行させる場合、解像度などの要件を満たしながら撮影対象（通信線、配電線などの電線、また、通信／配電関連機器といった電柱に設置または電柱傍に設置される装置など）を捉えることができる範囲内で、離隔距離を定めることが可能である。

電柱周囲に地図上飛行経由地点が定められた場合、３次元空間上における電柱周囲の飛行経由地点（ウェイポイント、以下では、電柱周囲飛行経由地点という）を、離隔距離に基づいて求めることができる。例えば、電柱位置情報に基づいて、電柱設置場所の標高に関する情報（地理的情報など）を取得し、電柱設置場所の標高に関する情報、飛行高度、および飛行高度に応じた離隔距離とに基づいて、電柱周囲飛行経由地点の３次元位置情報（３次元座標）を求めることができる。

電柱周囲に地図上飛行経由地点を指定する場合、電柱周囲の施設、建物などの状況を考慮し、ＵＡＶの飛行高度を設定変更可能にしてもよい。例えば、オペレータの所望する飛行高度に設定可能な画面（ここでは、飛行高度設定画面という）を、画面全体あるいはその一部画像エリアに表示することが可能である。オペレータの地図上飛行経由地点入力操作後に行われる飛行高度設定操作に応じて、飛行高度を設定するように構成することができる。

本発明では、飛行ルートを設定するとき、相対的に低い飛行高度と比べ、相対的に高い飛行高度に対し、より長い離隔距離を設定する。飛行高度が高いほど、離隔距離が長くなるように、設定された飛行高度に応じて離隔距離を設定することができる。また、電柱に対して定められる撮影角度に従って、飛行高度に応じた離隔距離を定めることができる。

例えば、電柱に架設される通信線、または電柱に設置される通信関連機器の地面からの高さと、電柱頂部に対して定められる離隔距離とに従って規定される逆円錐モデルの円錐面に沿って、飛行高度に応じた離隔距離を定めることができる。

また、電柱に架設される通信線、または電柱に設置される通信関連機器をカメラで捉えることが可能なように、飛行高度に応じた離隔距離を、前記通信線または前記通信関連機器の地面からの高さと、電柱頂部に対して定められる離隔距離とに基づいて定めることができる。

以上説明した飛行ルート設定方法によって設定された飛行ルートに基づいて、無人飛行機（Unmanned Aerial Vehicle）を飛行制御することを特徴とするＵＡＶ飛行制御方法を提供することができる。また、本発明の飛行ルート設定方法によって設定された飛行ルートに基づいて、無人飛行機（Unmanned Aerial Vehicle）を飛行させ、電柱に架設される通信線および／または通信関連機器を撮影することを特徴とする保守点検方法を提供することができる。

一方、上記発明の他の一態様である飛行ルート設定装置は、電柱の地理情報と、あらかじめ設定されている、あるいはオペレータによって設定される飛行高度、電柱を起点として定められる離隔距離とに基づいて、３次元空間での飛行経由地点を求め、設定された飛行経由地点に基づいて、飛行ルートを設定する飛行ルート設定部を備え、前記飛行ルート設定部が、相対的に低い飛行高度と比べ、相対的に高い飛行高度に対し、より長い離隔距離を設定する。

本発明の他の一態様であるプログラムは、コンピュータにおいて、電柱の地理情報と、あらかじめ設定されている、あるいはオペレータによって設定される飛行高度、電柱を起点として定められる離隔距離とに基づいて、３次元空間での飛行経由地点を求めるステップと、飛行経由地点に基づいて、飛行ルートを設定するステップとを実行させるプログラムであって、飛行経由地点の設定ステップにおいて、相対的に低い飛行高度と比べ、相対的に高い飛行高度に対し、より長い離隔距離を設定するステップとを実行させる。そして、上記プログラムに設定された飛行ルートを取得するステップと、取得した飛行ルートに基づいて、無人飛行機（Unmanned Aerial Vehicle）を飛行制御するステップとを実行させるプログラムを提供することができる。

例えば、オペレータの電柱に関する入力操作に応じて、電柱位置情報を取得し、取得された電柱位置情報に基づいて、画面に表示される地図上に、電柱のイメージを表示することができる。

「オペレータの電柱に関する入力操作」に関し、その手法は様々であり、例えば、電柱名称、電柱設置エリア探索するための入力操作が行われる。電柱位置情報は、例えば電力会社が所有するデータベースから取得することが可能である。地図表示の仕方は様々であり、例えばタブレット、スマートフォンなどの携帯型端末、ノート型パソコンやスタンドアローン型ＰＣのモニタ画面において、地図表示することができる。

例えば、電柱を起点にして定められる飛行時の離隔距離を示すインジケータを、電柱のイメージと合わせて表示することができる。ここでの「インジケータ」は、オペレータが地図上において電柱周りに定められる２次元平面上での離隔距離を認識可能にするイメージとして構成される。電柱イメージと識別可能であって、離隔距離を、認識あるいは想起できるイメージであればよい。

インジケータのイメージとしての態様は様々であり、例えば、円を表すイメージ、離隔距離内に収まるエリアを色分け、濃淡差などで視覚的に識別化させる環状のイメージを表示することが可能である。インジケータの表示の一態様として、画面に表示される電柱のイメージを同心円状に囲むイメージを表示することが可能である。

オペレータが地図上飛行経由地点を指定する入力操作を行うとき、地図上に表示されるインジケータを指標にして、飛行経由地点を指定するようにすればよい。例えば、円状イメージとして表示されるインジケータに対し、オペレータが、クリック操作などにより、円上または円内へ入力操作（地図上飛行経由地点入力操作）することによって、離隔距離に応じた地図上飛行経由地点を設定することが可能である。この場合、電柱に対する入力操作に応じて、インジケータの所定の円上位置に地図上飛行経由地点を定めるようにすることも可能である。

一方、電柱に架設される電線に対して定められる安全離隔距離を満たさないなど、ＵＡＶの飛行が事実上制限される地図上のエリアに対し、オペレータの地図上飛行経由地点入力操作があった場合、その入力操作によって指定された地図上の位置を、地図上飛行経由地点として定めないように構成することが可能である。

本発明によれば、飛行高度に関わらず、撮影対象を捉えることができるように、電柱周囲に飛行経由地点（ウェイポイント）を定めることが求められる。

本実施形態であるＵＡＶ飛行システムの構成例を示すブロック図である。 本実施形態におけるＵＡＶの内部構成例を示すブロック図である。 電柱の構成を側面側から示した図である。 飛行ルート設定のフローを示した図である。 端末に表示される飛行ルート設定画面の一例を示す図である。 地図の画像を拡大表示したときの飛行ルート設定画面を部分的に示した図である。 地図上での飛行ルートが設定されたときの飛行ルート設定画面を示した図である。 飛行高度と安全離隔距離との関係を示した図である。

以下、図面を参照して、本実施形態であるＵＡＶ飛行システムについて説明する。

図１は、本実施形態であるＵＡＶ飛行システムの構成を例示するブロック図である。

ＵＡＶ飛行システム１００は、飛行ルート設定装置１０、管理サーバ５０を備え、ＵＡＶ８０の飛行ルート設定、飛行制御を行うシステムとして構成される。ここでは、ＵＡＶ飛行システム１００がクラウドコンピュータとして構成されている。

ＵＡＶ飛行システム１００は、ＵＡＶ８０を飛行制御するコントローラ３０、オペレータが飛行ルート設定時に入力操作を行う端末４０、地図情報サーバ６０などの外部サーバに対し、一般公衆電話網、無線通信網などのネットワークを通じて相互通信可能に接続されている。

飛行ルート設定装置１０は、ここではサーバによって構成され、制御部１２、飛行ルート設定部１４、情報処理部１６、通信部１８、メモリ２０を備え、通信部１８を介して、コントローラ３０、端末４０、管理サーバ５０と相互通信する。メモリ２０には、飛行ルート設定を実行するプログラムなどが記憶されている。飛行ルート設定部１４は、オペレータの入力操作に応じて飛行ルートを設定する。

管理サーバ５０は、ＵＡＶ８０の飛行事業者が管理するサーバであり、ここでは、後述する通信線、通信関連機器を保守点検する事業者によって運用されている。管理サーバ５０には、電柱の位置情報、ＵＡＶ８０に関する情報（種類、仕様など）が、それぞれ記憶領域５４、５６に格納されている。飛行ルート設定装置１０のＵＡＶ情報メモリ２２、電柱位置情報メモリ２４には、管理サーバ５０から送られてくる電柱位置情報、ＵＡＶ情報がそれぞれ格納される。

端末４０は、スマートフォン、タブレットなどの携帯端末、あるいは、スタンドアローン型、ノート型のＰＣ（Personal Computer）などによって構成される。飛行ルート設定装置１０は、飛行ルート設定のアプリケーションソフトウェアを端末４０に対して提供可能であり、端末４０は、ダウンロードしたアプリケーションソフトウェアによって、飛行ルート設定機能を備える。

端末４０は、制御部４２、表示部４４を備え、通信部４６を介して飛行ルート設定装置１０と互いに通信可能である。また、制御部４２は、Ｉ／Ｆ４７を介して、入力操作部４８に対するオペレータの入力操作を検知する。表示部４８は、ＬＣＤなどの表示装置を備え、飛行ルート設定に関する設定画面を表示可能である。

端末４０の入力操作部４８は、端末４０の形態に応じた構造および操作検知手段を備えている。例えば、端末４０がＰＣの場合、入力操作部４８は、キーボード、マウス、あるいは、ドラック操作やポインタ位置を変更可能な入力操作部材（トラックボールなど）を備えた入力装置として構成される。また、端末４０がスマートフォン、タブレットなどの形態である場合、入力操作部４８は、画面入力位置を検知するタッチスクリーンなどによって構成される。

コントローラ３０は、制御部３２、表示部３４、通信部３６、入力操作部３９を備え、無線通信によってＵＡＶ８０を飛行制御する。また、コントローラ３０は、通信部３６を介して飛行ルート設定装置１０と相互通信可能であり、飛行ルート設定装置１０から送られてくる飛行ルート情報に関するデータが、メモリ３８に記憶される。制御部３２は、取得した飛行ルート情報に基づいて、ＵＡＶ８０を飛行制御する。なお、飛行ルート設定装置１０で作成された飛行ルート情報に関するデータを、ＵＳＢメモリなどの記録媒体に記憶させ、コントローラ３０に接続させてデータを読み出すように構成してもよい。

コントローラ３０は、ここではＵＡＶ８０の飛行制御専用コントローラとして構成され、詳細な飛行情報などを入力可能な入力操作部３９を備えている。ただし、コントローラ３０を、スマートフォン、タブレットなどの端末、すなわちコンピュータで構成し、飛行制御のアプリケーションソフトウェアをダウンロードさせてＵＡＶ８０を飛行制御するようにしてもよい。

サーバ６０は、地図アプリケーションソフトウェアをＡＰＩによって提供可能なプラットフォームのサーバであり、飛行ルート設定装置１０に対し、地図検索サービスのアプリケーションソフトウェアを提供可能である。また、サーバ６０は、緯度、経度、標高（または水面からの高さ）の３次元位置情報が含まれる地理情報データベース（ＤＢ）を備えている。

飛行ルート設定装置１０の情報処理部１６は、サーバ６０から提供される地図検索サービスのアプリケーションソフトウェアを利用して、ウェブマップを展開した飛行ルート設定画面用データを作成する表示処理を実行する。また、情報処理部１６は、電柱位置情報メモリ２４に格納された電柱位置情報などに基づき、飛行ルート設定用画面に対して様々なイメージ、キャラクタなどを重ねた表示画面のデータを作成する表示処理を実行可能である。

ＵＡＶ８０は、ここではマルチコプター（例えばクアッドロータ式マルチコプター）によって構成されている。ただし、固定翼機、小型ヘリコプターなど他のＵＡＶの形態によって構成することも可能である。

図２は、ＵＡＶ８０の内部構成例を例示するブロック図である。

ＵＡＶ８０は、制御部８１、撮像部８２、ＧＰＳ受信部８３、通信部８４を備え、撮像部８２は複数のカメラを備えている。制御部８１は、撮像部８２から送られてくる撮像データ（ここでは動画像データ）を、通信部８４を経由してコントローラ３０へ送信する。撮像部８２のカメラは、その画角などが設置位置（撮影方向）に応じて定められている。ここでは、機体に対して上下、左右方向および斜め下方向を撮影可能なように、複数のカメラが図示しないジンバルに支持されて設置されている。

また、ＵＡＶ８０は、センサ部８５、ロータ駆動部８６、電源部８７、メモリ８８、姿勢制御部８９を備える。センサ部８５は、ジャイロセンサ、気圧センサ、加速度センサなどの飛行制御に必要な各種センサを備え、姿勢制御部８９は、ＧＰＳ受信部から送られてくるＵＡＶの現在位置情報（緯度、経度、高度）およびセンサ部８５からの検出信号などに基づいて、機体を自動的に姿勢制御する。すなわち、外乱などによるピッチング、ヨーイング、ローリングをコントロールする。

コントローラ３０は、飛行経由地点（ウェイポイント）を含む飛行ルート情報およびＵＡＶ８０から送られてくるＧＰＳ信号などに基づいて、ＵＡＶ８０へ飛行制御信号を送信する。ＵＡＶ８０の制御部８１は、メモリ８８に格納された飛行制御信号に基づいて、ロータ駆動部８６を制御する。これによって、ＵＡＶ８０は、設定された飛行ルートに基づいた一連の飛行（離陸、上昇、経由地点通過、着陸）を行う。

なお、クラウドコンピューティング方式を採用する代わりに、飛行ルート設定装置１０を、ＰＣなどのコンピュータによって構成してもよい。この場合、後述する各処理機能を備えた信号処理回路および表示部を設けたハードウェア、プログラムによって各機能を実現する論理回路を形成するファームウェアを備えるように、飛行ルート設定装置を構成することが可能である。

あるいは、端末４０自身が、図示しないメモリにあらかじめ組み込まれたアプリケーションソフトウェアによって、飛行ルート設定できるように構成してもよい。また、コントローラ３０に対し、飛行ルート設定機能をもたせるアプリケーションソフトウェアを組み込み（あるいは提供し）、ネットワーク経由で取得、またはＵＳＢメモリなどの記録媒体から取得した飛行ルート情報に関するデータに基づいて、ＵＡＶ８０を飛行制御するようにしてもよい。

本実施形態では、電柱に架設された通信線、あるいは電柱（または電柱傍）に設置される通信関連機器を保守点検するため、ＵＡＶ８０による空撮が行われる。そして、オペレータ（保守点検作業者など）が、端末４０を利用して、ＵＡＶ８０の飛行ルートを設定する。

図３は、電柱を側面側から見た概略的構成図である。

図３に示す電柱ＰＳは、ここでは三相交流電力を供給するために架設された配電線を支持する電柱であり、高圧配電線ＨＰＬ、低圧配電線ＬＰＬの下方に、光ケーブル、ＣＡＴＶケーブルなどの通信線ＣＬが架設されている。また、電話線を架設した共架柱も存在する。電柱ＰＳは、これらの配電線および通信線を支持する。また、図示しない変圧器が電柱ＰＳに設置されるとともに、図示しないクロージャ（端子函）などの通信関連機器が、電柱ＰＳの周囲に設けられている。

電柱ＰＳは、その形状や地面Ｇからの高さＨが、法規などに従って定められている。また、各家庭などへ電力供給するため、市街地、山間部を問わず、あらゆる地域に設置されている。さらに電柱ＰＳは、道路などに沿って設置され、その多くは長距離に渡り、略一定間隔で並んでいる。したがって、ＵＡＶ８０による空撮によって、電柱ＰＳに架設される通信線や通信関連機器の保守点検を行う場合、電柱ＰＳは、飛行ルート設定の有効な指標となり得る。

一方、ＵＡＶ８０を電柱ＰＳ周囲で飛行させる場合、衝突回避などの理由により、電柱ＰＳに対する離隔距離が定められている。ここでは、電柱に架設される電線に対して定められている安全離隔距離に基づいて、ＵＡＶ８０の離隔距離が定められる。

例えば、電柱頂点と略同じ高さＨを飛行経由地点（ウェイポイント）としてＵＡＶ８０が通過する場合、図３に示すように、電柱ＰＳに架設された高圧配電線ＨＰＬ３を中心とする安全離隔距離（符号ＪＰ参照）に基づいて、離隔距離Ｌを定めている。離隔距離Ｌは、ここでは電柱中心を真中にして横断する線分として規定されている。

オペレータは、電柱頂点と略同じ高さＨでＵＡＶ８０をできるだけ電柱側に近づけて飛行させる場合、電柱ＰＳから離隔距離Ｌだけ離れた位置（符号ＮＰ参照）を最接近距離として、通過（飛行）させなければならない。

本実施形態の飛行ルート設定装置１０は、保守点検対象エリアに従って電柱または電柱設置エリアを指定、選択すると、指定された電柱を地図上にイメージとして表示させる。これにより、オペレータは、地図上での飛行経由地点を、電柱位置に合わせて指定することが可能になる。

また、このとき、イメージとして表示される電柱に対して定められる離隔距離を示す円状のイメージを、離隔距離を表すインジケータとして表示する。インジケータは、安全離隔距離を満たすように地図上で飛行通過点を指定するためのガイド表示となり、これによって、安全離隔距離を踏まえた飛行ルート設定が可能となる。

図４は、飛行ルート設定のフローおよび飛行制御のフローを示した図である。以下、飛行ルート設定処理について詳述する。

端末４０において飛行ルート設定画面が表示されると、オペレータは、初めに、保守点検対象とする電柱情報を入力する。例えば、電柱名称、管轄営業署名、電柱に付されたコード、番号などを入力することによって、対象となる一連の電柱を探索することができる。端末４０は、オペレータによる電柱名称などの入力操作を受け付ける（図４（Ａ）のＳ１０１）。

図５は、電柱検索後の飛行ルート設定画面を示した図である。

端末４０の画面ＳＲ上には、飛行ルート設定の画像が、電柱検索用の画面エリアＡ１、基準飛行ルート設定用の画面エリアＡ２、飛行関連パラメータ設定用の画面エリアＡ３、地図表示用の画面エリアＡ４に分かれて表示されている。地図表示用の画面エリアＡ４には、検索された一連の電柱ＰＳが、地図上に重ねて表示される（図４（Ａ）のＳ１０２）。

ここでは、海岸ＫＬ沿いに沿った道路Ｒに沿って配置された保守点検対象の通信線が架設される電柱ＰＳが検索されたことにより、図５に示す地図が表示される。飛行ルート設定装置１０は、管理サーバ５０に記憶されている電柱位置情報、およびサーバ６０から提供される地図探索アプリケーションソフトウェアによって、地図の画像を画面エリアＡ４に表示するとともに、電柱位置情報に合わせて円状の電柱（のイメージ）ＰＳを重ねて表示している。ただし、電柱ＰＳのイメージを画面上で明確に認識させるため、地図上でのスケール（縮尺）と比べ、誇張したサイズをもつ円のイメージを表示している。

画面エリアＡ４に表示される地図の画像は、スケール変換可能であり、地図を拡大および縮小表示させることが可能であり、また、航空写真と地図の画像を切り替え表示することができる。なお、地図上での電柱の表示、非表示を切り替え可能に構成し、表示させる操作に応じて、電柱を地図上に表示するようにしてもよい。

オペレータは、画面エリアＡ２で標準飛行ルート設定に関する入力操作をした後、所定領域をクリック操作などすることにより、飛行ルート作成が可能になる。初めにオペレータは、離着陸地点を指定するための入力操作（クリック操作など）を行う。これにより、飛行ルートの離着陸地点が設定される。このとき、地図を航空写真に切り替えて離着陸地点を設定してもよい。図５では、符号Ｔ１で示す場所が、離着陸地点として指定されている。

オペレータは、離着陸地点の指定後、次にＵＡＶ８０が通過する３次元上の飛行経由地点（ウェイポイント）を、２次元の地図上で指定する（以下では、地図上で指定する飛行経由地点を、地図上飛行通過点という）。図５では、符号Ｔ２で示される海上の位置が、地図上飛行通過点として指定されている。そして、検索表示された電柱ＰＳに対しては、地図上飛行通過点を、以下で説明するように指定する。

図６は、画面エリアＡ４において地図の画像を拡大表示したときの飛行ルート設定画面を部分的に示した図である。

離隔距離を示すインジケータ表示を行う表示モードが設定されている場合、離隔距離に応じて円状のマークＭが、電柱ＰＳを中心としてその周囲に同心円状に表示される（図４（Ａ）のＳ１０２）。ここでは、２つの電柱ＰＳｍ、ＰＳｎに対して表示される円状のマークＭを図示している。マークＭのサイズ（径の大きさ）は、地図の拡大縮小（スケール変換）に応じて変化する。

オペレータは、マークＭの円上ラインに沿って、地図上での飛行通過点を、クリック操作などによって指定することができる。例えば、ＵＡＶ８０が道路Ｒに落下することを防止する、あるいは自動車の運転障害となるのを避けるため、道路Ｒから最も離れた位置（図６において“×”で示した位置）を地図上飛行通過点として指定することができる。オペレータは、表示された電柱すべて、あるいは一部に対し、地図上での飛行ルート設定の入力操作を行う。

このような地図上飛行通過点の指定を行う度に、地図上飛行通過点が設定される（図４（Ａ）のＳ１０３）。その結果、地図上での飛行ルートが設定される（図４（Ａ）のＳ１０４）。

その一方で、道路Ｒに沿って所定間隔で並ぶ電柱ＰＳに架設される電線に対しては、上述した安全離隔距離が定められている。したがって、電柱ＰＳｍ、ＰＳｎに沿ってＵＡＶ８０を飛行させる場合、安全離隔距離を満たさない上空エリアについては、ＵＡＶ８０を飛行させることができない。

本実施形態では、オペレータが、地図上飛行通過点として指定できない地図上での２次元エリア（図６では、符号ＤＴで示している）に対して入力操作を行った場合、その指定された位置を、地図上飛行通過点として設定しない。例えば、×点などを表示させないようにする。

ただし、端末４０の画面サイズが小さい、画面上での正確な位置指定入力操作が困難な状況などを考慮し、オペレータが、円状のマークＭ内部の位置をクリック操作などした場合、マークＭの所定位置（例えば、道路Ｒから最も離れた位置、あるいは図６の丸印で示す最も道路Ｒ寄りの位置）を指定されたとみなし、地図上飛行通過点を設定するように構成することもできる。

図７は、地図上での飛行ルートが設定されたときの飛行ルート設定画面を示した図である。地図上での飛行ルートＦＬは、指定された地図上飛行通過点を直線で結ぶラインによって表される。また、飛行通過点の順番を示す丸で囲む数字１～７が合わせて表示される。飛行通過点の順番は、オペレータによる地図上での飛行通過点の指定順に従う。このように指定順に沿って地図上での飛行ルートが設定されることにより、オペレータの入力操作感覚に合わせた飛行ルート設定が可能となる。

地図上での飛行ルートＦＬが設定されると、離着陸地点を含めた地図上飛行通過点の標高を含めた地理情報に基づき、各地図上飛行通過点の３次元位置情報（緯度、経度、高度）が求められ（演算され）、画面エリアＡ３に表示される（図４（Ａ）のＳ１０４）。画面エリアＡ２において基準飛行ルートが設定されている場合、３次元位置情報の緯度、経度、高度は、管理サーバ５０に記憶されている電柱位置情報と、サーバ６０によって取得可能な（標高を含めた）地理情報に基づいて演算され、求められる。

特に、電柱ＰＳ周囲の離隔距離に応じて定められた地図上飛行通過点の３次元位置情報は、電柱の標高、あらかじめ規定されている電柱高さＨ、設定されている飛行高度、離隔距離Ｌに基づいて演算される。画像エリアＡ３に対する表示に関しては、緯度、経度、標高としての高度をそのまま表示してもよい。例えば、２番目の飛行通過点（符号Ｔ２参照）は、海面高さとなるため、高度０ｍと表示することができる。また、３番目の飛行通過点（符号Ｔ３参照）は、電柱位置の標高としての高度１５ｍを表示することができる。

その一方で、ＵＡＶ８０の地図上通過点の飛行高度を、画像エリアＡ３に表示することも可能である。

例えば、電柱ＰＳ周囲に表示されるマークＭ以外の指定された飛行通過点の場合、ＵＡＶ８０に対してあらかじめ設定された飛行高度（例えば５０ｍ）を表示してもよい。また、電柱ＰＳ周囲のマークＭの円上に指定された地図上飛行通過点に対しては、各電柱の標高と、電柱高さＨ、設定された飛行高度（例えば、電柱高さＨに応じて定められる飛行高度）を表示してもよい。

一方、オペレータは、地図上で指定された地図上飛行通過点に対し、ＵＡＶ８０の飛行高度をそれぞれ設定変更することができる。また、オペレータは、飛行速度、ピッチなどＵＡＶ８０の機体姿勢に関しても、画面エリアＡ４において設定変更することが可能である。

特に、通信線（図３の符号ＣＬ参照）あるいは通信関連機器の保守点検を目的とするため、点検対象のため指定される電柱ＰＳに対し、できるだけ近く、低い距離を飛行し、撮影するのが望ましい。その一方で、気象状況などを勘案しながら、より安全な飛行ルート設定が求められる場合もある。

そのため、オペレータは、その周囲が飛行通過点となる電柱に対し、飛行高度の設定変更を行うことができる。例えば、オペレータは、地図上での３番目の飛行通過点（符号Ｔ３参照）の高度（網掛け部分参照）に関し、クリックして数値変更することにより、飛行高度を基準飛行高度から変更する（図４（Ａ）のＳ１０５）。このとき、設定された飛行高度に応じて、電柱に対する離隔距離も変更される。これに伴い、地図上飛行通過点の３次元位置情報も、同時に変更される。なお、飛行高度の設定変更を行わず、基準となる飛行高度（ｈ）をそのまま設定してもよい。

図８は、飛行高度と離隔距離との関係を示した図である。

図８に示すように、ＵＡＶ８０が、電柱の高さＨに沿って飛行する場合、地図上飛行通過点の飛行高度ｈは、安全離隔距離に基づいて定められている（符号ＪＰ参照）。一方、ＵＡＶ８０の飛行高度ｈを、電柱の高さＨより上方に設定変更する場合、図８に示す逆円錐状幾何学モデルの円錐面に沿って、飛行経由地点（ウェイポイント）の飛行高度ｈが設定される（図８の△印参照）。この場合、ＵＡＶ８０の電柱ＰＳ周囲に定められる離隔距離Ｌ’は、安全離隔距離Ｌよりも長くなる。

ＵＡＶ８０の飛行高度ｈを高く設定するほど、飛行経由地点（ウェイポイント）は、水平方向に沿って電柱ＰＳから離れた位置に定められる。すなわち、電柱ＰＳの鉛直方向に沿った中心ラインＯＬからの距離が大きくなる。これは、通信線ＣＬ（あるいは通信関連機器）の地面Ｇからの高さＫが、あらかじめ定められた高さに設置され、この高さＫの場所をカメラが捉えるようにＵＡＶ８０を飛行させる必要があることに基づいている。

そこで、電柱高さＨでの飛行経由地点（図３の符号ＮＰ参照）を、安全離隔距離に基づいて定め、電柱中心ラインＯＬに対する角度（以下、撮影角度という）θに合わせて画角などの撮影条件を設定すれば、その撮影角度θに基づいた幾何学モデルとなる逆円錐の円錐面に沿って飛行経由地点を位置変更することで、ＵＡＶ８０の撮影時の画角調整をすることなく、通信線ＣＬまたは通信関連機器を適切に捉えて撮影することが可能となる。

したがって、オペレータは、地図上飛行通過点における飛行高度を、３次元空間を意識することなく、画像エリアＡ３を見ながら容易に適宜変更、設定することができる。ここでは、電柱ＰＳの周囲に表示されるマークＭは、設定変更された飛行高度に合わせてサイズ変更を行わず、飛行高度に関係なく同じサイズでマークＭが表示される。

オペレータの入力操作に従って、地図上での飛行通過点（特に電柱傍の地図上飛行通過点）の飛行高度の設定変更作業が行われると、３次元空間における飛行ルートが設定される（図４（Ａ）のＳ１０６）。すなわち、地図上飛行通過点に基づいた３次元地理情報、飛行高度、設定された飛行高度に応じた離隔距離に基づいて、飛行経由地点（ウェイポイント）の３次元位置座標（緯度、経度、高度）が演算され、図７に示した地図上での飛行ルートＦＬに合わせて、３次元空間上での飛行ルートが決定される。飛行順で隣り合う飛行経由地点の飛行高度が異なる場合、直線で結ぶラインに沿ったルート形成を行えばよい。電柱間で隣り合う飛行経由地点に対しても同様である。なお、飛行高度の設定変更を行わない構成の場合、撮影対象となる保守点検エリアの電柱に対して定められた離隔距離に基づく飛行高度、それら電柱までの飛行経路の飛行経由地点の飛行高度（ｈ）を基準となる飛行高度情報などに基づいて設定すればよい。指定された各飛行経由地点（ウェイポイント）の３次元座標が演算され、３次元空間での飛行ルートが設定される。

コントローラ３０は、設定された飛行ルートの情報を取得し、取得した飛行ルートに沿ってＵＡＶ８０を飛行させるように、ＵＡＶ８０を飛行制御する（図４（Ｂ）のＳ２０１、Ｓ２０２）。なお、ＵＡＶ８０の飛行制御については、特許文献１、３などに記載されているように従来公知であり、詳細な説明省略する。

このように本実施形態によれば、飛行ルート設定装置１０によって、オペレータの入力操作をメインとする飛行ルート設定が行われるとともに、その飛行ルート設定を支援するＧＵＩが、電柱の表示、および電柱に対する離隔距離を示すマークＭのガイド表示によって実現される。その結果、通信線あるいは通信関連機器に対して適切な位置を飛行経由地点としてＵＡＶ８０が飛行し、通信線の不良個所などを容易に発見することができる。

特に、離隔距離に応じたマークＭを、地図上飛行通過点指定のガイドとしてインジケータ表示することにより、オペレータは、その円状マークＭの任意の位置を指定すること、および地図上において詳細な飛行通過点を定めることができる。

すなわち、ＵＡＶ８０に対し、単に電柱の鉛直方向に沿った大雑把な位置を地図上での飛行通過点として定めるのではなく、通信線などの撮影に適した角度からの撮影を行い、また、電柱の設置状況、電柱周囲の環境（ビルなど建物の存在）に合わせて、細かく地図上での飛行通過点を設定することで、適宜撮影に有効な飛行ルートを設定することができる。

特に、画像エリアＡ２に表示される地図のスケール変換に合わせてマークＭのサイズも拡大縮小するため、オペレータの所望する電柱周りの飛行経由地点（ウェイポイント）を、２次元の地図上において正確に指定することが可能である。すなわち、ＵＡＶ８０の３次元空間における飛行ルートを、オペレータの意図通りに、２次元の地図上できめ細かく指定することが可能となる。

一方、安全離隔距離の観点から隣り合う電柱間において定められる飛行禁止エリア（図６の符号ＤＴ参照）に対しては、オペレータの入力操作が反映されないため、誤った３次元空間上での飛行経由地点に基づく飛行ルート設定を防ぐことができる。

なお、電柱ＰＳに対する離隔距離は、安全離隔距離に基づいて設定することに限定されない。また、ＵＡＶ８０の飛行高度設定変更に伴う飛行経由地点（ウェイポイント）の変更についても、同じである。電柱高さＨにおける飛行高度に関し、安全離隔距離以上の距離を、電柱中心の離隔距離として定め、その離隔距離に応じたサイズのマークを地図上に表示し、飛行ルートを設定してもよい。例えば、道路沿いに並ぶ電柱に架設される各電線に対して定められる安全離隔距離を参照しながらＵＡＶ８０の飛行可能空間を定め、図８に示す離隔距離Ｌ’を、電柱頂点高さＨでの離隔距離として定め、地図上にマークとして表示することが可能である。

また、通信線あるいは通信関連機器の保守点検以外の目的でＵＡＶ８０を飛行させることも可能である。例えば、災害や事故などが発生した場合、道路状況や建物の状況などを把握するため、ＵＡＶ８０を電柱位置情報に基づいて飛行させることができる。この場合、ガイド表示のマークＭに対し、道路中心側にある円上の位置を指定してもよい。あるいは、ＵＡＶ８０を道路中心側に沿って飛行させることにより、道路から比較的離れた場所の災害状況などを把握することもできる。いずれにおいても、仮に電柱が震災などで倒壊しても、電柱位置情報を取得することにより、ＵＡＶ８０を飛行させることが可能である。さらには、通信線以外の電柱に架設される電線の保守、点検を目的とすることも可能である。

１０ 飛行ルート設定装置
３０ コントローラ
４０ 端末
５０ 管理サーバ
８０ ＵＡＶ
１００ ＵＡＶ飛行システム
Ｍ マーク（インジケータ）
ＰＳ 電柱
Ｔ１～Ｔ７ 地図上飛行通過点（地図上飛行経由地点）

Claims (10)

1. コンピュータによって、無人飛行機（Unmanned Aerial Vehicle、以下ＵＡＶと表す）の飛行ルートを設定する方法であって、
   電柱の地理情報と、あらかじめ設定されている、あるいはオペレータによって設定される飛行高度と、電柱を起点として定められる離隔距離とに基づいて、３次元空間での飛行経由地点を求め、
   設定された飛行経由地点に基づいて、飛行ルートを設定する方法であって、
   相対的に低い飛行高度と比べ、相対的に高い飛行高度に対し、より長い離隔距離を設定することを特徴とする飛行ルート設定方法。
2. 飛行高度が高いほど、離隔距離が長くなるように、設定された飛行高度に応じて離隔距離を設定することを特徴とする請求項１に記載の飛行ルート設定方法。
3. 電柱に対して定められる撮影角度に従って、飛行高度に応じた離隔距離を定めることを特徴とする請求項１に記載の飛行ルート設定方法。
4. 電柱に架設される通信線、または電柱に設置される通信関連機器の地面からの高さと、電柱頂部に対して定められる離隔距離とに従って規定される逆円錐モデルの円錐面に沿って、飛行高度に応じた離隔距離を定めることを特徴とする請求項１に記載の飛行ルート設定方法。
5. 電柱に架設される通信線、または電柱に設置される通信関連機器をカメラで捉えることが可能なように、飛行高度に応じた離隔距離を、前記通信線または前記通信関連機器の地面からの高さと、電柱頂部に対して定められる離隔距離とに基づいて定めることを特徴とする請求項１に記載の飛行ルート設定方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の飛行ルート設定方法によって設定された飛行ルートに基づいて、無人飛行機（Unmanned Aerial Vehicle）を飛行制御することを特徴とするＵＡＶ飛行制御方法。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載の飛行ルート設定方法によって設定された飛行ルートに基づいて、無人飛行機（Unmanned Aerial Vehicle）を飛行させ、電柱に架設される通信線および／または通信関連機器を撮影することを特徴とする保守点検方法。
8. 電柱の地理情報と、あらかじめ設定されている、あるいはオペレータによって設定される飛行高度、電柱を起点として定められる離隔距離とに基づいて、３次元空間での飛行経由地点を求め、設定された飛行経由地点に基づいて、飛行ルートを設定する飛行ルート設定部を備え、
   前記飛行ルート設定部が、相対的に低い飛行高度と比べ、相対的に高い飛行高度に対し、より長い離隔距離を設定することを特徴とする飛行ルート設定システム。
9. コンピュータにおいて、
   電柱の地理情報と、あらかじめ設定されている、あるいはオペレータによって設定される飛行高度、電柱を起点として定められる離隔距離とに基づいて、３次元空間での飛行経由地点を求めるステップと、
   設定された飛行経由地点に基づいて、飛行ルートを設定するステップとを実行させるプログラムであって、
   飛行経由地点を求めるステップにおいて、相対的に低い飛行高度と比べ、相対的に高い飛行高度に対し、より長い離隔距離を設定することを特徴とするプログラム。
10. コンピュータにおいて、
    請求項９に記載されたプログラムにより設定された飛行ルートを取得するステップと、
    取得した飛行ルートに基づいて、無人飛行機（Unmanned Aerial Vehicle）を飛行制御するステップと
    を実行させることを特徴とするプログラム。

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