JP2025041262A - 飛行システム、制御装置および飛行体の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】飛行体により検出すべき情報を適切に検出することが可能な飛行システム、制御装置および飛行体の制御方法を提供する。
【解決手段】空中を飛行する飛行体１と、飛行位置と姿勢を含む飛行体１の飛行情報を取得する、飛行情報取得部と、飛行情報取得部により取得された飛行情報にもとづいて、飛行体１を制御する、飛行制御部と、飛行体１に備えられ、飛行体１の飛行中に検出対象物４から対象物情報を検出する検出部と、を備える。検出対象物４が複数の検出対象領域５を含み、検出部が、基準軸ｒｅｆＡを有し、基準軸ｒｅｆＡに沿って検出対象領域５から対象物情報を検出する。飛行制御部は、検出部が、複数の検出対象領域５から対象物情報を検出する時に、複数の検出対象領域５の各々に対して予め定められた検出方向と、検出部の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が、予め定められた第１の範囲内となるように、飛行体１を制御する。
【選択図】図５

Description

本開示は、飛行体を制御する飛行システム、制御装置および飛行体の制御方法に関する。

近年、トンネル、橋梁などのインフラ構造物の点検に、無人飛行体の遠隔操作または自律飛行が活用されている。無人飛行体としてのドローンを自律飛行させる場合には、ドローンに開始位置、経由位置および目的位置（終点）などを表す経路情報を与えて、ドローンがＧｌоｂａｌ Ｐоｓｉｔｉоｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＰＳ）などの自己位置を推定する機能などを用いて飛行する。

ドローンが自律飛行している際に、ドローンに搭載したセンサーにより検出された画像またはセンサー情報を、リアルタイムにオペレータが確認しながら調査を行う場合もあるが、あらかじめドローンの飛行経路を設定して、ドローンを自律飛行させたあとに、センサーにより検出された画像またはセンサー情報をオペレータがオフラインで確認する場合もある。オフラインでセンサーにより検出された画像やセンサー情報を用いる場合、ドローンの自律飛行には、予め設定された経路に沿った飛行が求められる。

特許文献１に記載された無人飛行体の飛行経路制御システムは、３次元空間における空間飛行経路を生成し、２次元平面地図に投影した、無人飛行体の飛行位置が、生成された空間飛行経路を２次元平面地図に投影した２次元経路に沿うように、無人飛行体を制御している。

特開２０１９－１２０９８６号公報

実際の飛行では風などの外乱や自己位置推定の誤差などで飛行体の飛行位置が飛行経路から外れる。特許文献１の飛行経路制御システムでは、無人飛行体の飛行位置が飛行経路から外れた場合、制御システムは、飛行体の飛行方向および姿勢を補正しながら飛行経路に沿うように飛行体を飛行させる。しかしながら、飛行体の飛行方向または姿勢が変化すると、測定対象と飛行体との位置関係が変化し、本来の検出すべき情報が検出できないことがある。

本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、飛行体により検出すべき情報を適切に検出することが可能な飛行システム、制御装置および飛行体の制御方法を提供することである。

本開示に係る飛行体の飛行システムは、空中を飛行する飛行体と、飛行位置と姿勢を含む飛行体の飛行情報を取得する、飛行情報取得部と、飛行情報取得部により取得された飛行情報に基づいて、飛行体を制御する、飛行制御部と、飛行体に備えられ、飛行体の飛行中に検出対象物から対象物情報を検出する検出部と、を備える。検出対象物が複数の検出対象領域を含み、検出部が、基準軸を有し、基準軸に沿って複数の検出対象領域から対象物情報を検出する。飛行制御部は、検出部が、複数の検出対象領域から対象物情報を検出する時に、複数の検出対象領域の各々に対して予め定められた検出方向と、検出部の基準軸とがなす角度が、予め定められた第１の範囲内となるように、飛行体を制御する。

本開示によれば、飛行中、複数の検出対象領域の各々に設定された検出方向と、検出部の基準軸とがなす角度が、予め定められた範囲内となる。それにより、検出対象領域に対する検出部の姿勢が一定となり、飛行体により検出すべき情報を適切に検出することが可能となる。

実施の形態１に係る飛行システムの構成を示す図である。 飛行体の平面図である。 飛行体の側面図である。 飛行体の従来の制御方法について説明するための図である。 実施の形態１の制御例１に係る飛行体１の制御方法について説明するための図である。 実施の形態１において飛行位置が第２の範囲から外れた場合の動作を示す模式的平面図である。 実施の形態１の制御例１に係る動作フローを示すフローチャートである。 実施の形態１の制御例２に係る飛行体の飛行方向と検出部の基準軸を示す図である。 実施の形態１の制御例２に係る動作フローを示すフローチャートである。 実施の形態２の制御例１について説明するための模式的平面図である。 実施の形態２の制御例１における飛行体１の飛行方向を示す模式的平面図である。 実施の形態２の制御例１に係る動作フローを示すフローチャートである。 実施の形態２の制御例２について説明するための模式的平面図である。 実施の形態２の制御例２に係る動作フローを示すフローチャートである。 実施の形態２の制御例３に係る飛行体の飛行方向を示す模式的平面図である。 飛行体が、第２の範囲の境界面近傍を飛行している時の経由位置を示す模式的平面図である。 実施の形態２の制御例３に係る動作フローを示すフローチャートである。 制御部の少なくとも一部の機能がソフトウェアで実現される例を示す図である。

実施の形態１．
＜飛行システムの構成＞
以下、本開示の実施の形態に係る飛行システム、制御装置および飛行体の制御方法について図面を参照しながら説明する。実施の形態１に係る飛行システムの構成について図１を用いて説明する。図１は、本開示の実施の形態１に係る飛行システム１００の構成を示す図である。飛行システム１００は、飛行体１、飛行管制部２および飛行情報処理部３を備える。

飛行体１は、複数のプロペラ１１１、複数のモーター１１２、慣性センサー１２、姿勢制御部１３、モーター制御部１４および検出部１５を含む。複数のプロペラ１１１は、複数のモーター１１２にそれぞれ対応し、各モーター１１２は、対応するプロペラ１１１を回転駆動する。これにより、飛行体１を飛行させるための推力が発生される。各モーター１１２には、図示しないバッテリーから電力が供給される。バッテリーは、飛行体１に配置されてもよく、地上に配置されてもよい。バッテリーが地上に配置される場合、バッテリーと飛行体１とが電力ケーブルを介して互いに接続されてもよい。飛行体１の構造の詳細は後述する。

各プロペラ１１１は、回転軸の位置および向きが飛行体１に対して一定になるように設けられる。この場合、複数のプロペラ１１１の回転数差により飛行体１の飛行方向が調整される。飛行体１の飛行方向の変更に伴い、飛行体１の姿勢が変化する。

慣性センサー１２は、飛行体１の姿勢および飛行速度を第１の飛行情報として検出する。姿勢制御部１３は、慣性センサー１２により検出された第１の飛行情報に基づいて、各モーター１１２の回転数を決定する。複数のモーター１１２の回転数がそれぞれ調整されることにより、飛行体１の姿勢が調整される。モーター制御部１４は、各モーター１１２の回転数が、姿勢制御部１３により決定された回転数となるように、各モーター１１２を制御する。

検出部１５は、飛行体１の飛行中に検出対象物４から対象物情報を検出する。検出部１５は、カメラ等の画像センサーでもよいし、ＬｉＤＡＲ等の距離センサーでもよいし、その他のセンサーでもよい。対象物情報は、検出対象物４の特徴を表す情報である。検出部１５が画像センサーである場合、検出部１５は、検出対象物４の画像データを対象物情報として検出する。検出部１５が距離センサーである場合、検出部１５は、検出対象物４までの距離情報を対象物情報として検出する。

検出対象物４は、複数の検出対象領域５を含む。各検出対象領域５には、検出部１５により対象物情報を検出すべき方向が検出方向として予め定められる。検出対象物４は単体の構造物であってもよく、複数の構造物であってもよい。また、検出対象物４は、構造物でない自然物（例えば、地表、森林、河川など）であってもよい。複数の検出対象領域５を含む仮想面を検出面６とする。検出面６は、各検出対象領域５に設定された代表点を接点とするような包絡面であってもよい。

検出部１５は、基準軸ｒｅｆＡ（後述の図４参照）を有し、その基準軸ｒｅｆＡに沿って複数の検出対象領域５の各々から対象物情報を検出する。基準軸ｒｅｆＡは、検出部１５による検出範囲の基準として設定される。例えば、検出部１５による検出範囲の中心を通る直線が基準軸ｒｅｆＡに設定される。本実施の形態では、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと、複数の検出対象領域５の各々に予め定められた検出方向とがなす角度が、予め定められた第１の範囲内になるように、飛行体１が制御される。検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと、複数の検出対象領域５の各々に予め定められた検出方向とが、厳密に一致していなくても、これらのずれが特定の範囲内であれば、検出対象領域５から対象物情報を適切に取得することが可能である。そこで、第１の範囲は、検出部１５により検出対象領域５から対象物情報を適切に取得可能なように定められる。

飛行体１は、記憶部１６、移動・速度指令値生成部１７および位置測位処理部１８をさらに含む。記憶部１６は、検出部１５により検出された対象物情報を記憶する。なお、飛行体１が通信手段を備え、検出部１５により検出された対象物情報を外部に送信し、外部の記憶手段に対象物情報が保存されてもよい。移動・速度指令値生成部１７および位置測位処理部１８については後述する。

飛行管制部２は、飛行計画部２１、判定部２２および経路誘導生成部２３を含む。飛行計画部２１は、飛行計画を決定する。飛行計画は、飛行体１の飛行経路、飛行体１の飛行位置の適正範囲である第２の範囲、検出対象領域５の検出順序および検出対象領域５の検出方向を含む。飛行経路は、飛行の開始位置、目的位置、経由位置および飛行方向を含む。飛行経路は、複数の検出対象領域５の位置および検出方向、検出部１５により検出可能な範囲（以下、検出可能範囲と呼ぶ。）、ならびに検出部１５による複数の検出対象領域５の検出の順序に基づいて、決定される。また、飛行計画部２１は、後述の飛行情報処理部３から飛行体１の第２の飛行情報を取得し、取得した第２の飛行情報に基づいて、目的位置および経由位置を補正する。

第２の範囲は、検出面６に対して垂直方向の判定範囲（以下、垂直方向判定範囲と呼ぶ。）および検出面６に対して平行方向の判定範囲（以下、平行方向判定範囲と呼ぶ。）を含む。垂直方向判定範囲および平行方向判定範囲は、検出部１５が各検出対象領域５から対象物情報を適切に検出可能なように、複数の検出対象領域５の位置および検出方向、ならびに検出可能範囲に基づいて、決定される。具体的には、各検出対象領域５が検出部１５の検出可能範囲に含まれるように、垂直方向判定範囲および平行方向判定範囲が決定される。例えば、検出部１５が画像センサー（撮像部）であり、検出対象領域５を撮像することにより、検出対象領域５の画像データを検出対象物情報として検出する場合、検出部１５は、予め定められた画角、および予め定められた焦点深度を有する。検出部１５の基準軸ｒｅｆＡは、例えば、画角の中心に位置する。検出部１５の画角の範囲内にあり、かつ検出部１５からの距離が検出部１５の焦点深度の範囲内にある領域が、検出可能範囲に相当する。この場合、垂直方向判定範囲および平行方向判定範囲は、撮像部の画角および焦点深度に基づいて決定される。

判定部２２は、飛行体１の飛行位置が、飛行計画部２１により決定された第２の範囲内にあるか否かを判定する。経路誘導生成部２３は、飛行計画部２１により決定された飛行計画に基づいて、飛行指令値を生成する。また、判定部２２により飛行体１の飛行位置が第２の範囲内にないと判定された場合、経路誘導生成部２３は、飛行体１の飛行位置が第２の範囲内になるように飛行指令値を生成する。飛行指令値の詳細については後述する。飛行管制部２は飛行体１に設けられていてもよく、飛行体１とは別個に設けられていてもよい。

飛行情報処理部３は、センサー部３１と飛行情報変換部３２とを有する。センサー部３１は、飛行体１の位置および姿勢を含む飛行情報を第２の飛行情報として取得する。第２の飛行情報は、請求項における飛行情報の例である。センサー部３１は、例えば、Ｇｌоｂａｌ Ｐоｓｉｔｉоｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＰＳ）である。センサー部３１がＧＰＳである場合、飛行情報処理部３が飛行体１に設けられていてもよい。センサー部３１は、Ｕｌｔｒａ－Ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）方式を利用したセンサーであってもよい。この場合、飛行情報処理部３が飛行体１とは別個に設けられてもよい。

飛行情報変換部３２は、センサー部３１により取得された第２の飛行情報を飛行管制部２で使用可能な形式に変換する。例えば、センサー部３１により取得された第２の飛行情報が絶対位置情報である場合、飛行情報変換部３２は、絶対位置情報を飛行管制部２で使用している座標系の位置情報に変換する。変換された第２の飛行情報は、飛行体１の位置測位処理部１８と飛行管制部２の飛行計画部２１および判定部２２とに入力される。

位置測位処理部１８は、飛行情報変換部３２によって変換された後の第２の飛行情報を移動・速度指令値生成部１７が使用可能な形式に変換する。例えば、飛行情報変換部３２により変換された後の第２の飛行情報が飛行管制部２で使用している座標系の位置情報である場合、位置測位処理部１８は、飛行管制部２で使用している座標系の位置情報を飛行体１の移動・速度指令値生成部１７で使用している座標系の位置情報に変換する。

移動・速度指令値生成部１７は、経路誘導生成部２３で生成された飛行指令値および位置測位処理部１８により変換された後の第２の飛行情報に基づいて、飛行体１の制御に必要な移動・速度指令値を生成する。位置測位処理部１８からの第２の飛行情報は、飛行管制部２からの飛行指令値が飛行方向の変更を伴う場合のみ必要となる。姿勢制御部１３が、移動・速度指令値生成部１７により生成された移動・速度指令値、および慣性センサー１２により取得された第１の飛行情報に基づいて、各モーター１１２の回転数を決定する。

このようにして、飛行管制部２は、センサー部３１により取得された第２の飛行情報に基づいて、飛行体１を制御する。飛行管制部２が請求項における制御装置の例であり、飛行計画部２１が請求項における飛行情報取得部の例であり、飛行管制部２の飛行計画部２１および経路誘導生成部２３が請求項における飛行制御部の例である。なお、第２の飛行情報を取得可能な構成であれば、飛行情報取得部の構成はこれに限定されない。また、第２の飛行情報に基づいて飛行体１を制御可能な構成であれば、飛行制御部の構成はこれに限定されない。

図２および図３を参照しながら飛行体１の構造例について説明する。図２は、飛行体１の平面図、図３は飛行体１の側面図である。飛行体１は、本体部１０および複数のアーム部１１３をさらに備える。本体部１０から外方に突出するように、本体部１０に複数のアーム部１１３が取り付けられる。複数のモーター１１２は、複数のアーム部１１３の先端にそれぞれ取り付けられる。各プロペラ１１１は、各モーター１１２に取り付けられる。図２および図３の例では、複数のプロペラ１１１、複数のモーター１１２および複数のアーム部１１３がそれぞれ４個であるが、プロペラ１１１、モーター１１２およびアーム部１１３の数が互いに同じであれば、プロペラ１１１、モーター１１２およびアーム部１１３の数は、４個よりも少なくてもよいし、多くてもよい。検出部１５は、本体部１０に対する検出軸の位置が一定になるように、本体部１０に取り付けられる。

本体部１０を基準に、前後方向に対応する前後軸、横方向に対応する横軸、上下方向に対応する上下軸が定められる。前後軸周りにおける本体部１０の回転角（ロール角）、横軸周りにおける本体部１０の回転角（ピッチ角）、および上下軸周りにおける本体部１０の回転角（ヨー角）により、飛行体１の姿勢が表される。

＜従来の飛行体の制御方法＞
次に、検出面６が平面である場合の飛行体１の制御方法について説明する。はじめに従来の制御方法について説明する。図４は、飛行体１の従来の制御方法について説明するための図である。図４（ａ）は模式的平面図であり、図４（ｂ）は模式的側面図である。図４の例では、複数の検出対象領域５が直線状に並ぶように配置されている。各検出対象領域５の検出方向は、検出面６に対して垂直である。複数の検出対象領域５の検出方向は互いに等しい。

位置Ｓ０と位置Ｅ０とを結ぶ直線ｄ０上の経路が、飛行開始時点で予定される飛行体１の飛行経路（以下、予定飛行経路と呼ぶ。）である。位置Ｓ０は飛行開始位置であり、位置Ｅ０は目的位置である。また、本例では、飛行管制部２は、目的位置（位置Ｅ０）を一定として飛行体１を制御する。

図４（ａ）に示すように、飛行体１が、位置Ｓ０と位置Ｅ０とを結ぶ直線ｄ０に沿って飛行する場合、飛行体１の飛行方向が一定のため、飛行体１の姿勢も一定となる。これにより、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向も一定となる。この場合、検出面６は平面であるので、各検出対象領域５に対する基準軸ｒｅｆＡの角度も一定である。

風などの外乱で、飛行体１が予定飛行経路から外れた位置Ｋ１に流された場合について説明する。位置Ｅ０が固定されているため、飛行管制部２は、飛行体１の飛行方向が、位置Ｋ１から位置Ｅ０に向かう方向ｄ１となるように制御する。この時、飛行体１の姿勢が変化するので、検出対象領域５に対する検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの角度も変化する。位置Ｋ１においては、予定飛行経路からのずれが小さいため検出対象領域５に対する検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの角度の変化も小さい。

飛行体１が、予定飛行経路からさらに離れた位置Ｋ２に流された場合について説明する。位置Ｅ０が固定されているため、飛行管制部２は、飛行体１の飛行方向が、位置Ｋ２から位置Ｅ０に向かう方向ｄ２となるように制御する。この時、飛行体１の姿勢の変化も大きくなり、検出対象領域５に対する検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの角度の変化も大きくなる。

さらに、飛行体１が、位置Ｋ３に流された場合、飛行体１の姿勢の変化がさらに大きくなり、検出対象領域５に対する検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの角度の変化がさらに大きくなる。

図４（ｂ）には、飛行体１が位置Ｓ０，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３にある時の側方から見た飛行体１と検出対象領域５との関係が示される。図４（ｂ）に示すように、側方から見ても、飛行体１が予定飛行経路から外れるほど、飛行体１の姿勢の変化が大きくなり、検出対象領域５に対する検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの角度の変化が大きくなる。

各検出対象領域５から適切に対象物情報を検出するためには、各検出対象領域５に対して適切な方向から対象物情報を検出する必要がある。すなわち、検出対象領域５に対する検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの角度が一定の範囲内にある必要がある。図４の例のように、目的位置が一定であると、飛行体１が予定飛行経路から外れた場合に検出対象領域５に対する検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの角度の変化が大きくなり、検出対象領域５から適切に対象物情報を検出できない。

＜実施の形態１の制御例１＞
次に、実施の形態１の制御例１に係る飛行体１の制御方法について説明する。図５は、実施の形態１の制御例１に係る飛行体１の制御方法について説明するための図である。図５（ａ）は模式的平面図であり、図５（ｂ）は模式的側面図である。図４の例と同様に、位置Ｓ０は飛行開始位置であり、位置Ｅ０は目的位置である。

上記のように、飛行管制部２（図１）の飛行計画部２１は、垂直方向判定範囲および平行方向判定範囲を第２の範囲として決定する。図５の例では、判定面ＬＹ１と判定面ＬＹ２との間の領域が垂直方向判定範囲に設定される。判定面ＬＹ１、ＬＹ２の各々は、検出面６と平行である。判定面ＬＹ２と検出面６との間の距離は、判定面ＬＹ１と検出面６との間の距離よりも大きい。また、判定面ＬＺ１と判定面ＬＺ２との間の領域が平行方向判定範囲に設定される。判定面ＬＺ１、ＬＺ２の各々は、検出面６に対して垂直である。判定面ＬＺ１の高さは、判定面ＬＺ２の高さよりも高い。飛行管制部２の判定部２２は、第２の飛行情報に含まれる、飛行体１の飛行位置が垂直方向判定範囲内にあるか否かを判定するとともに、第２の飛行情報に含まれる飛行体１の飛行位置が平行方向判定範囲内にあるか否かを判定する。以下の説明において、飛行体１の飛行位置が第２の範囲内にあるとは、飛行体１の飛行位置が垂直方向判定範囲内にありかつ平行方向判定範囲内にあることを意味する。

各検出対象領域５には、検出方向５ｖｎが予め定められる。ｎは自然数で、複数の検出対象領域５の各々に割り当てられる。図５の例では、複数の検出対象領域５の検出方向５ｖｎは互いに同じであり、検出面６に垂直な方向である。但し、図５では、５ｖ１および５ｖ２の表記は、省略されている。

本実施の形態では、第２の飛行情報に含まれる飛行体１の飛行位置が、飛行管制部２の判定部２２により、第２の範囲内と判定された場合、飛行管制部２は、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと検出対象領域５の各々に設定された検出方向５ｖｎとがなす角度が予め定められた第１の範囲内となるように飛行体１の飛行方向を制御する。第１の範囲は、検出部１５が検出対象領域５から対象物情報を適切に検出可能な角度範囲に定められる。実施の形態１の制御例１においては、飛行体１の飛行位置が第２の範囲内にある場合、飛行方向が方向ｄ０で一定となるように飛行体１が制御される。

図１を参照しながら、具体的な制御の流れを説明する。飛行情報処理部３により取得された飛行体１の飛行位置を含む第２の飛行情報が、飛行管制部２の判定部２２および飛行体１の位置測位処理部１８へ入力される。判定部２２は、第２の飛行情報に含まれる飛行体１の飛行位置が、第２の範囲内であるか判定する。飛行体１の飛行位置が第２の範囲内にあると判定された場合、経路誘導生成部２３は、飛行体１の飛行方向を方向ｄ０とする飛行指令値を生成する。生成された飛行指令値は飛行体１の移動・速度指令値生成部１７に入力される。

移動・速度指令値生成部１７は、経路誘導生成部２３により生成された飛行指令値と位置測位処理部１８で処理された第２の飛行情報とに基づいて、飛行体１の制御に必要な移動・速度指令値を生成する。生成された移動・速度指令値は姿勢制御部１３に入力される。なお、位置測位処理部１８からの第２の飛行情報は、目的位置を指定して飛行方向を変更する場合に必要であるので、本制御例１では、飛行体１が位置測位処理部１８を備えなくてもよい。

姿勢制御部１３は、移動・速度指令値生成部１７により生成された移動・速度指令値と、慣性センサー１２により検出された第１の飛行情報に含まれる姿勢とに基づいて、各モーター１１２の回転数を決定する。

飛行体１は、飛行方向が一定となるように制御されるため、飛行体１の本体部１０の姿勢が一定となる。それにより、本体部１０に取り付けられた検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの向きも一定となる。したがって、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと検出面６上の、複数の検出対象領域５の検出方向５ｖｎとがなす角度も一定となる。

図５を参照しながら、風などの外乱により流されて当初の予定飛行経路から外れた場合について具体的に説明する。風などの外乱により飛行体１が、第２の範囲内の位置Ｋ１に流されたとする。飛行位置Ｋ１が、判定部２２により第２の範囲内にあると判定された場合、飛行管制部２は、飛行体１の飛行方向が方向ｄ０で一定となるように制御する。位置Ｋ１での検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向は、開始位置Ｓ０における検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向から変化しない。

次に、風などの外乱により飛行体１が、予定飛行経路からさらに離れた、位置Ｋ２に流された場合について説明する。位置Ｋ２も判定部２２により第２の範囲内にあると判定され、飛行管制部２は、飛行体１の飛行方向が方向ｄ０で一定となるように制御する。飛行方向一定のため、飛行体１の姿勢も一定となる。位置Ｋ２での検出部１５の基準軸ｒｅｆＡは開始位置Ｓ０における検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向から変化しない。

さらに風などの外乱により飛行体１が、第２の範囲内の位置Ｋ３に流された場合について説明する。位置Ｋ３も第２の範囲内にあると判定されるため、飛行管制部２は、飛行体１の飛行方向が方向ｄ０で一定となるように制御する。位置Ｋ３での検出部１５の基準軸ｒｅｆＡも開始位置Ｓ０における検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向から変化しない。

＜飛行位置が第２の範囲から外れた場合の動作＞
次に、飛行体１の飛行位置が、第２の範囲から外れていると判定部２２により判定された場合について図６を用いて説明する。図６は、飛行体１の飛行位置が第２の範囲から外れた場合の動作を示す模式的平面図である。

飛行体１の飛行位置が第２の範囲から外れていると判定された場合、検出部１５による検出対象領域５からの対象物情報の検出が中断される。飛行位置Ｋ４において、第２の範囲から外れたと判定されたとする。飛行管制部２は、第２の範囲内の位置Ｋ４１を戻り位置として設定し、飛行体１を戻り位置まで飛行するように制御する。飛行体１が、戻り位置Ｋ４１まで戻った後、検出部１５による検出対象領域５からの対象物情報の検出が再開される。なお、検出部１５により検出された対象物情報と当該対象物情報検出時の飛行体１の位置に関する情報とが関連づけられていれば、飛行体１が戻り位置まで飛行している間も検出部１５による検出が継続されていてもよい。

＜動作フロー＞
図７を参照しながら実施の形態１の制御例１の動作フローについて説明する。図７は、実施の形態１の制御例１に係る動作フローを示すフローチャートである。

ステップＳＴ１において、飛行管制部２は、飛行の開始位置Ｓ０、目的位置Ｅ０、検出対象領域５の検出順序、検出方向および飛行方向（姿勢）を決定する。例えば、複数の検出対象領域５の一端に位置する検出対象領域５付近に開始位置Ｓ０が設定され、他端に位置する検出対象領域５付近に目的位置Ｅ０が設定される。

次にステップＳＴ２において、飛行管制部２は、垂直方向判定範囲および平行方向判定範囲を決定する。

次にステップＳＴ３において、飛行管制部２が飛行体１に飛行方向を指令する。飛行方向は、開始位置Ｓ０から目的位置Ｅ０へ向かう方向で、実施の形態１においては検出面６と平行である。

次にステップＳＴ４において、飛行管制部２が飛行体１に飛行を開始させ、ステップＳＴ５において、検出部１５が検出対象領域５からの対象物情報の検出を開始する。飛行体１の飛行中に、検出部１５により複数の検出対象領域５から対象物情報が順次検出される。飛行管制部２は、各検出対象領域５の検出方向と、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が、第１の範囲内になるように、飛行体１の飛行を制御する。

ステップＳＴ６において、飛行情報処理部３は、第２の飛行情報を取得する。次にステップＳＴ７において、飛行管制部２は、ステップＳＴ６で取得された第２の飛行情報に基づいて、その時点での飛行位置が第２の範囲内にあるか否かを判定する。飛行位置が第２の範囲内にある場合（ステップＳＴ７ ＹＥＳ）、飛行管制部２は、ステップＳＴ８に進み、飛行位置が目的位置に達したか（ＬＸＥ０を通過したか）否かを判定する。

飛行位置が目的位置に達している場合（ステップＳＴ８ ＹＥＳ）、飛行管制部２は、飛行体１に飛行を終了させる。飛行位置が目的位置に達していない場合（ステップＳＴ８ ＮО）、飛行管制部２がステップＳＴ６に戻る。ステップＳＴ７において、飛行体１の飛行位置が第２の範囲内にない場合（ステップＳＴ７ ＮО）、飛行管制部２は検出部１５による検出対象領域５からの対象物情報の検出を中断し（ステップＳＴ９）、飛行管制部２がステップＳＴ１０に進む。

ステップＳＴ１０において、飛行管制部２は、第２の範囲内の位置を戻り位置として設定し、戻り位置に向かって飛行するように飛行体１を制御する。次にステップＳＴ１１において、飛行管制部２は、飛行体１が戻り位置に達したか否かを判定する。飛行体１が戻り位置に達するまで、飛行管制部２は、ステップＳＴ１０、ＳＴ１１を繰り返す。飛行体１が戻り位置に達すると、飛行管制部２は、ステップＳＴ１２に進み、飛行体１の飛行方向（姿勢）をステップＳＴ３で設定した方向（姿勢）に設定して、検出部１５による検出対象領域５からの対象物情報の検出を再開する。

＜実施の形態１の制御例１の効果＞
実施の形態１に係る飛行システムおよびその制御方法においては、空中を飛行する飛行体１の飛行情報が飛行情報処理部３により取得される。飛行情報処理部３により取得された飛行情報に基づいて、飛行管制部２により飛行体１が制御される。飛行体１に設けられた検出部１５により飛行体１の飛行中に検出対象物４から対象物情報が検出される。検出部１５が複数の検出対象領域５の各々から対象物情報を検出する時に、複数の検出対象領域５の各々に対して予め定められた検出方向と、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が、予め定められた第１の範囲内となるように、飛行体１が制御される。

このような構成により、複数の検出対象領域５に対する検出部１５の姿勢を適切に維持しながら対象物情報を検出することができる。それにより、飛行体１により取得すべき対象物情報を適切に取得することが可能となる。

また、実施の形態１の制御例１においては、飛行管制部２は、複数の検出対象領域５の位置および検出方向、ならびに検出部１５による複数の検出対象領域５の検出の順序に基づいて、飛行体１の飛行経路を決定し、決定した飛行経路に沿って飛行するように飛行体１を制御する。これにより、各検出対象領域５に対する検出部１５の姿勢を適切に維持しながら飛行体１を飛行させることができる。

また、実施の形態１においては、飛行体１の飛行位置の適正範囲が第２の範囲として定められる。飛行システム１００は、飛行情報処理部３により取得された飛行情報に基づいて、飛行体１の飛行位置が第２の範囲内にあるか否かを判定する第１の判定部２２をさらに備え、判定部２２により飛行体１の飛行位置が第２の範囲内にないと判定された場合、飛行管制部２は、飛行体１の飛行位置が第２の範囲内になるように、飛行体１を制御する。これにより、検出部１５と各検出対象領域５との距離が、対象物の検出に適した範囲内に保たれる。その結果、飛行体１により取得すべき対象物情報適切に取得することができる。

また、実施の形態１においては、検出部１５は、検出対象領域５を撮像することにより検出対象領域５の画像データを対象物情報として検出する撮像部を含む。撮像部は、予め定められた画角および予め定められた焦点深度を有し、第２の範囲は、撮像部の画角および焦点深度に基づいて定められる。これにより、飛行体１が、第２の範囲内を飛行していれば、検出対象領域５全体が、検出部１５の検出範囲に入り、検出部１５により検出対象領域５から対象物情報が取得される。

また、実施の形態１に係る飛行システムにおいては、複数の検出対象領域５の検出方向は、互いに等しい。これにより、飛行管制部２は、検出部１５が複数の検出対象領域５の各々から対象物情報を検出する時に、飛行体１の飛行方向を一定方向となるように制御することができ、制御負荷を軽減できる。

飛行体１は、複数のプロペラを備えた無人飛行体であり、複数のプロペラ１１１の回転軸の位置は、飛行体１に対して固定されており、飛行管制部２は、複数のプロペラ１１１の回転数差で飛行体１の飛行方向を制御する。これにより、有人飛行体では近寄れないような狭小な検出対象物からも検出部１５により検出対象領域５から対象物情報が取得される。

＜実施の形態１の制御例２＞
本実施の形態の制御例２について、上記制御例１と異なる点を中心に説明する。制御例２においては、各検出対象領域５の検出方向と、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が、第１の範囲内となるように、飛行管制部２が、目的位置を補正し、補正した目的位置に向かうように飛行体１の飛行方向を制御する。例えば、第２の飛行情報に含まれる飛行体１の飛行位置が第２の範囲内にあると判定された場合、飛行管制部２は、飛行体１の飛行方向が一定となるように飛行体１の飛行位置に基づいて目的位置を変更する。図８を参照しながら、風などの外乱により流されて当初の予定飛行経路から外れた場合について具体的に説明する。図８において、飛行開始時の目的位置Ｅ０を通り検出面５と垂直な線をＬＸＥ０とする。

飛行体１が位置Ｋ１に流されたとする。飛行体１の飛行位置Ｋ１が、判定部２２により第２の範囲内にあると判定された場合、飛行管制部２は、位置Ｋ１を通り、方向ｄ０と平行な直線と直線ＬＸＥ０との交点Ｅ１を新しい目的位置として設定し、飛行体１へ指令する。飛行体１は、飛行方向一定で飛行を継続することとなる。飛行体１の本体部１０の姿勢に変化はないため、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向は、開始位置Ｓ０における検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向から変化しない。

次に、風などの外乱により飛行体１が予定飛行経路からさらに離れた位置Ｋ２に流された場合について説明する。位置Ｋ２も判定部２２により第２の範囲内にあると判定され、飛行管制部２は、位置Ｋ２を通り、方向ｄ０と平行な直線と直線ＬＸＥ０との交点Ｅ２を新しい目的位置として設定し、飛行体１へ指令する。飛行体１は、飛行方向一定で飛行を継続することとなる。飛行体１の本体部１０の姿勢に変化はないため、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向は、開始位置Ｓ０における検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向から変化しない。

さらに風などの外乱により飛行体１が、位置Ｋ３に流された場合について説明する。飛行位置Ｋ３も第２の範囲内にあると判定され、飛行管制部２は、位置Ｋ３を通り、方向ｄ０と平行な直線とＬＸＥ０との交点Ｅ３を新しい目的位置として設定し、飛行体１へ指令する。飛行体１は、飛行方向一定で飛行を継続することとなる。飛行体１の本体部１０の姿勢に変化はないため、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向は、開始位置Ｓ０における検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向から変化しない。

このように、風などの外乱により、飛行開始時の予定飛行経路から外れても、飛行体１の飛行位置が第２の範囲内にあると判定された場合、目的位置が変更され、飛行方向が一定となるように制御される。これにより飛行体１の本体部１０の姿勢も一定となり、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと検出対象領域５の検出方向５ｖｎとがなす角度が、予め定められた第１の範囲内にある状態で飛行が継続される。

＜動作フロー＞
図９を参照しながら実施の形態１の制御例２の動作フローについて、図７の動作フローと異なる点を説明する。図９は、実施の形態１の制御例２の動作フローを説明するフローチャートである。制御例１の動作フロー（図７）では、ステップＳＴ８において、飛行位置が目的位置に達していない場合、飛行管制部２がステップＳＴ６に戻る。それに対して、制御例２では、ステップＳＴ８において飛行位置が目的位置に達していない場合、飛行管制部２が、ステップＳＴ１３に進む。ステップＳＴ１３において、飛行管制部２は、飛行体１の飛行方向が一定となるように、飛行位置に基づいて、目的位置を変更し、ステップＳＴ６に戻る。

＜実施の形態１の制御例２の効果＞
実施の形態１の制御例２においても、制御例１と同様に、検出部１５が複数の検出対象領域５の各々から対象物情報を検出する時に、複数の検出対象領域５の各々に対して予め定められた検出方向と、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が、予め定められた第１の範囲内となるように、飛行体１が制御される。これにより、複数の検出対象領域５に対する検出部１５の姿勢を適切に維持しながら対象物情報を検出することができる。それにより、飛行体１により取得すべき対象物情報を適切に取得することが可能となる。

また、実施の形態１の制御例２においては、飛行管制部２により飛行体１の目的位置が取得され、複数の検出対象領域５の各々に対して予め定められた検出方向と、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が第１の範囲内となるように、取得された目的位置が補正され、補正された目的位置に向かうように飛行体１の飛行方向が制御される。これにより、飛行体１は、飛行方向が一定となるように制御されるため制御負荷を軽減可能である。

実施の形態２．
以下、実施の形態２に係る飛行システム１００について、実施の形態１との相違点を中心に説明する。実施の形態２に係る飛行システム１００の構成は、図１に示した構成と同じである。実施の形態１では、複数の検出対象領域５が、検出対象物４の平面上に配置されており、複数の検出対象領域５の検出方向が互いに等しい。それに対して、実施の形態２では、複数の検出対象領域５が、検出対象物４の曲面上に配置されており、複数の検出対象領域５のうち少なくとも２つの検出対象領域５の検出方向が互いに異なる。

＜実施の形態２の制御例１＞
図１０は、実施の形態２の制御例１について説明するための模式的平面図である。本例では、理解を容易にするため、飛行体１および各検出対象領域５が共通の平面（水平面）上にあると仮定し、二次元上でのこれらの関係を説明する。図１０の例では、検出対象物４が略円弧状の外面を有し、その外面上に複数の検出対象領域５が周方向に沿って配置される。検出面６は、略円弧状の外面に設定される。検出面６と間隔をおいて周方向に沿うように、飛行体１の予定飛行経路が設定される。予定飛行経路は、開始位置Ｓ０と経由位置Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３とを含む。経由位置Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、飛行体１が経由すべき位置である。隣り合う経由位置間の距離が、隣り合う経由位置間の飛行経路の長さと同等となるように、検出面６の曲率が大きいほど隣り合う経由位置間の距離も大きく設定可能である。

図１０においては、経由位置Ｗ０を通り検出面６に垂直な直線をＬＸＷ０、経由位置Ｗ１を通り検出面６に垂直な直線をＬＸＷ１、経由位置Ｗ２を通り検出面６に垂直な直線をＬＸＷ２、経由位置Ｗ３を通り検出面６に垂直な直線をＬＸＷ３とする。

複数の経由位置は、例えば、複数の検出対象領域５の位置に基づいて決定される。図１０の例では、検出対象領域５１が検出されるように経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１とが設定され、検出対象領域５２が検出されるように経由位置Ｗ１と経由位置Ｗ２とが設定され、検出対象領域５３が検出されるように経由位置Ｗ２と経由位置Ｗ３とが設定される。

各経由位置から次の経由位置までの区間における飛行速度および飛行方向等が予め設定されてもよい。なお、図６の例では、経由位置が設定されないが、検出面６が平面である場合にも、飛行開始位置と飛行終了位置との間に１または複数の経由位置が設定されてもよい。また、図１０の例では、隣り合う経由位置の間の各区間に対応して１つの検出対象領域５が設けられるが、各区間に対応して複数の検出対象領域５が設けられていてもよいし、対応する検出対象領域５が存在しない区間があってもよい。

図１１は、実施の形態２の制御例１における飛行体１の飛行方向を示す模式的平面図である。飛行体１が、経由位置Ｗ１と経由位置Ｗ２との間の区間で、検出面６に垂直でかつ検出対象領域５を通る直線ＬＸＷ１１上の位置Ｋ１１を飛行しているとする。本例において、各検出対象領域５の検出方向は、その検出対象領域５が設けられた検出面６の部分に垂直な方向である。また、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡは、飛行体１の進行方向に対して垂直である。制御例１では、飛行体１は、飛行方向ｄ１１が、直線ＬＸＷ１１と垂直な方向となるように制御される。

例えば、複数の検出対象領域５が、共通の水平面上で一定の曲率を有する第１の円に沿って配置される場合、平面視において第１の円の少なくとも一部に相当するように検出面６が設定される。その場合、飛行体１は、第１の円と同心でかつ第１の円よりも大きい半径を有する第２の円に沿って飛行する。飛行体１の飛行速度は、第２の円の中心軸周りの飛行体１の角速度と、飛行体１のヨー速度（ヨーレート）とが一致するように決定される。

このように飛行体１が制御されることで、飛行体１は、曲面状の検出面６に沿って曲線状に飛行し、検出面６に対して一定の向きを保って飛行する。これにより、検出部１５による各検出対象領域５からの対象物情報の検出時に、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと、検出対象領域５の検出方向とがなす角度が、第１の範囲内となる。風などの外乱により飛行体１が、第２の範囲の外に流された場合、実施の形態１と同様の方法で第２の範囲内に飛行体１が戻される。

＜動作フロー＞
図１２を参照しながら実施の形態２の制御例１の動作フローについて、図７の動作フローと異なる点を説明する。図１２は、実施の形態２の制御例１の動作フローを示すフローチャートである。実施の形態１の制御例１（図７）では、ステップＳＴ３において、飛行管制部２は、飛行位置に関わらず飛行方向が一定となるように飛行体１を制御する。それに対して、本実施の形態の制御例１では、ステップＳＴ３の代わりにステップＳＴ３ａが実施され、ステップＳＴ３ａにおいて、飛行管制部２は、飛行位置に基づいて飛行体１の飛行方向、飛行速度およびヨー角を指令する。

実施の形態１の制御例１（図７）では、ステップＳＴ８において、飛行位置が目的位置に達していない場合、飛行管制部２がステップＳＴ６に戻る。それに対して、本実施の形態の制御例１では、飛行管制部２がステップＳＴ１３ａに進む。ステップＳＴ１３ａにおいて、飛行管制部２は、飛行体１の飛行方向が一定となるように、飛行位置に基づいて飛行方向、飛行速度およびヨー角を指令し、ステップＳＴ６に戻る。

他のステップは、実施の形態１の制御例１と同様である。

＜実施の形態２の制御例１の効果＞
実施の形態２に係る飛行システムにおいても、実施の形態１と同様に、検出部１５が複数の検出対象領域５の各々から対象物情報を検出する時に、複数の検出対象領域５の各々に対して予め定められた検出方向と、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が、予め定められた第１の範囲内となるように、飛行体１が制御される。これにより、複数の検出対象領域５に対する検出部１５の姿勢を適切に維持しながら対象物情報を検出することができる。それにより、飛行体１により取得すべき対象物情報を適切に取得することが可能となる。

また、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、判定部２２により飛行体１の飛行位置が第２の範囲内にないと判定された場合、飛行管制部２は、飛行体１の飛行位置が第２の範囲内になるように、飛行体１を制御する。これにより、検出部１５と各検出対象領域５との距離が、対象物の検出に適した範囲内に保たれる。その結果、飛行体１により取得すべき対象物情報を適切に取得することができる。

また、実施の形態２の制御例１に係る飛行システムにおいては、複数の検出対象領域５の前記検出方向は、互いに異なる。このような場合、複数の検出対象領域５は、曲面の検出面６上に配置されることになる。検出面６が曲面の場合においても、複数の検出対象領域５の各々に対して予め定められた検出方向と、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が、予め定められた第１の範囲内となるように、飛行体１は制御される。これにより、検出面６が曲面であっても複数の検出対象領域５に対する検出部１５の姿勢を適切に維持しながら対象物情報を検出できる。それにより、飛行体１により取得すべき対象物情報を適切に取得することが可能となる。

＜実施の形態２の制御例２＞
図１３を参照しながら、検出面６が、曲面である場合の飛行経路の他の決定方法について、上記制御例１と異なる点を中心に説明する。図１３は、実施の形態２の制御例２について説明するための模式的平面図である。

第２の実施の形態の制御例２では、第１の経由位置から第２の経由位置まで飛行体１が飛行する期間に、飛行体１が直線的にかつ一定の姿勢で飛行しつつ、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと経由位置間対象領域の検出方向とがなす角度が、第１の範囲内になるように、飛行体１が制御される。ここで、第１および第２の経由位置とは、通過する順序が互いに連続する経由位置である。経由位置間対象領域とは、飛行体１が第１の経由位置から第２の経由位置まで飛行する期間に検出部１５により検出すべき検出対象領域５である。

第１の経由位置から第２の経由位置まで飛行体１が直線的にかつ一定の姿勢で飛行する期間には、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向は一定である。その基準軸ｒｅｆＡと、経由位置間対象領域の検出方向とがなす角度が、第１の範囲内となるように、飛行管制部２が、第１の経由位置と第２の経由位置とを決定する。

図１３の例では、複数の経由位置間の各区間を飛行体１が飛行する期間に、１つの検出対象領域５が検出される。この場合、複数の経由位置間の各区間において、直線的にかつ一定の姿勢で飛行するように飛行体１が制御される。

開始位置Ｓ０と経由位置Ｗ０とを結んだ直線の方向を方向ｄ０、経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１とを結んだ直線の方向を方向ｄ１、経由位置Ｗ１と経由位置Ｗ２とを結んだ直線の方向を方向ｄ２、経由位置Ｗ２と経由位置Ｗ３とを結んだ直線の方向を方向ｄ３とする。飛行体１が、開始位置Ｓ０と経由位置Ｗ０との間に対応する区間を飛行している時、開始位置Ｓ０が第１の経由位置、経由位置Ｗ１が第２の経由位置となる。同様に、経由位置Ｗ１と経由位置Ｗ２との間に対応する区間では、経由位置Ｗ１が第１の経由位置、経由位置Ｗ２が第２の経由位置となり、経由位置Ｗ２と経由位置Ｗ３との間に対応する区間では、経由位置Ｗ２が第１の経由位置、経由位置Ｗ３が第２の経由位置となる。

飛行体１が、開始位置Ｓ０と経由位置Ｗ０の間の区間を飛行している時には、飛行管制部２は、飛行方向が方向ｄ０で一定となるように飛行体１を制御する。同様に、経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１の間の区間、経由位置Ｗ１と経由位置Ｗ２の間の区間、経由位置Ｗ２と経由位置Ｗ３の間の区間を飛行している時には、飛行管制部２は、飛行方向が、それぞれ方向ｄ１、方向ｄ２、方向ｄ３で一定となるように飛行体１を制御する。飛行体１が、連続する２つの経由位置の間の区間を飛行している間は、飛行体１の飛行方向を、当該２つの経由位置を結んだ直線と平行な方向とする。風などの外乱により飛行体１が、第２の範囲の外に流された場合、実施の形態１と同様の方法で第２の範囲内に戻される。

飛行体１が、経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１との間の区間を飛行中に、飛行体１の飛行位置が風などの外乱により経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１と結ぶ直線から外れた位置Ｋ１１に移動したとする。飛行管制部２は、経由位置Ｗ１へ向かうように飛行体１の飛行方向を変更するのではなく、飛行体１の飛行方向が方向ｄ１のまま一定となるように飛行体１を制御する。飛行方向が一定となるように制御することで、経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１との間の区間において、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと当該区間に対応する検出対象領域５の検出方向とがなす角度が、第１の範囲内となる。検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと検出対象領域５の検出方向とがなす角度が第１の範囲内となるため、検出部１５により経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１との間の区間に対応する検出対象領域５から対象物情報が適切に検出される。

飛行体１が、経由位置Ｗ１と経由位置Ｗ２との間の区間を飛行中に、風などの外乱により経由位置Ｗ１と経由位置Ｗ２とをむすぶ直線から飛行位置が位置Ｋ１１に移動した場合、飛行管制部２は、経由位置Ｗ２へ向かうように飛行方向を変更するのではなく、飛行体１の飛行方向がｄ２のまま一定となるように飛行体１を制御する。飛行体１が、経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１との間の区間を飛行している場合と同様に、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと検出対象領域５の検出方向とがなす角度が、第１の範囲内となる。

飛行体１が、経由位置Ｗ２と経由位置Ｗ３との間の区間を飛行中に、風などの外乱により経由位置Ｗ２と経由位置Ｗ３とをむすぶ直線から飛行位置が、位置Ｋ２１に移動した場合も、飛行管制部２は、経由位置Ｗ３へ向かうように飛行方向を変更するのではなく、飛行体１の飛行方向がｄ３のまま一定となるように飛行体１を制御する。飛行体１が、経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１との間の区間を飛行している場合と同様に、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと検出対象領域５の検出方向とがなす角度が、第１の範囲内となる。

＜動作フロー＞
図１４を参照しながら実施の形態２の制御例２の動作フローについて、図７の動作フローと異なる点を説明する。図１４は実施の形態２の制御例２における動作フローを示すフローチャートである。実施の形態１の制御例１の動作フロー（図７）では、検出面６が平面のため、ステップＳＴ３において、飛行体１の飛行方向は方向ｄ０で一定である。それに対して、本実施の形態の制御例２では、ステップＳＴ３の代わりにステップＳＴ３ｂが実施され、ステップＳＴ４ｂにおいて、飛行管制部２は、飛行体１の飛行位置に基づいて、飛行位置の前の経由位置と後ろの経由位置とを結んだ直線と平行な方向に飛行方向を指令する。

また、実施の形態１の制御例１では、ステップＳＴ８において飛行位置が目的位置に達していない場合、ステップＳＴ６に戻る。それに対して、実施の形態２の制御例２では、ステップＳＴ１３ｂに進む。ステップＳＴ１３ｂにおいて、飛行管制部２は、飛行体１の飛行方向が一定となるように、飛行位置に基づいて目的位置を変更し、ステップＳＴ６に戻る。

＜実施の形態２の制御例２の効果＞
実施の形態２の制御例２においても、制御例１と同様に、検出部１５が複数の検出対象領域５の各々から対象物情報を検出する時に、複数の検出対象領域５の各々に対して予め定められた検出方向と、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が、予め定められた第１の範囲内となるように、飛行体１が制御される。これにより、複数の検出対象領域５に対する検出部１５の姿勢を適切に維持しながら対象物情報を検出することができる。それにより、飛行体１により取得すべき対象物情報を適切に取得することが可能となる。

なお、複数の検出対象領域５が共通の水平面上に配置されている場合で説明したが、複数の検出対象領域５が、３次元的に配置されていてもよい。

＜実施の形態２の制御例３＞
図１５を参照しながら検出面６が、曲面である場合の飛行経路のさらに他の決定方法について、上記制御例２と異なる点を中心に説明する。図１５は、実施の形態２の制御例３を説明するための模式的平面図である。制御例３でも、制御例２と同様に、第１の経由位置から第２の経由位置まで飛行体１が飛行する期間に、飛行体１が直線的にかつ一定の姿勢で飛行しつつ、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと経由位置間対象領域の検出方向とがなす角度が、第１の範囲内になるように、飛行体１が制御される。

第２の実施の形態の制御例３では、第１の経由位置から第２の経由位置まで飛行体１が飛行する期間に、第２の飛行情報に含まれる飛行位置が第２の範囲内にあると判定された場合、飛行管制部２は、飛行体１の飛行方向が、隣り合った経由位置の間の区間毎に予め定められた飛行方向で一定となるように飛行体１の飛行位置に基づいて当該区間の後端の経由位置あるいは目的位置を変更（補正）する。

経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１との間の区間を飛行中に、飛行体１の飛行位置が風などの外乱により位置Ｋ１１にずれたとする。飛行管制部２は、経由位置Ｗ１へ向かうように飛行体１の飛行方向を変更するのではなく、飛行体１の飛行方向が方向ｄ１のままとなるように、経由位置をＷ１から、直線ＬＸＷ１と飛行位置Ｋ１１とを通り、方向ｄ１と平行な直線との交点Ｗ１１へ変更する。このように経由位置を変更することで、経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１との間に対応する区間において、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡの方向は一定となる。同区間に対応した検出対象物４上に配置された検出対象領域５に予め設定された方向５ｖｎと検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が第１の範囲内となる。図１５の例では、ｎは１１、２１、３１を表す。

経由位置を変更後に、飛行体１がその経由位置に到達すると、飛行管制部２は、次の経由位置を変更する。具体的には、飛行体１が変更後の経由位置Ｗ１１に到達すると、飛行管制部２は、変更後の経由位置Ｗ１１から次の経由位置に向かう方向が、変更前の経由位置Ｗ１から変更前の経由位置Ｗ２に向かう方向ｄ２と同じになるように、次の経由位置をＷ２からＷ２１に変更する。

飛行体１が、経由位置Ｗ１１と経由位置Ｗ２１と間の区間を飛行中に、風などの外乱により飛行位置がさらにＫ２１にずれた場合、飛行管制部２は、経由位置を経由位置Ｗ２１から、直線ＬＸＷ２と位置Ｋ２１とを通り方向ｄ２と平行な直線との交点Ｗ２２へ変更する。 飛行体１が変更後の経由位置Ｗ２２に到達すると、飛行管制部２は、変更後の経由位置Ｗ２２から次の経由位置に向かう方向が、変更前の経由位置Ｗ２から変更前の経由位置Ｗ３に向かう方向ｄ３と同じになるように、次の経由位置をＷ３からＷ３１に変更する。

飛行体１が、経由位置Ｗ２２と経由位置Ｗ３１との間の区間を飛行中に、風などの外乱により飛行位置がさらにＫ３１にずれた場合も同様に、飛行管制部２は、経由位置を、経由位置Ｗ３から直線ＬＸＷ３と位置Ｋ３１とを通り方向ｄ３と平行な直線との交点Ｗ３１へ変更する。これにより、飛行体１が、経由位置Ｗ１と経由位置Ｗ２との間に対応した区間を飛行する間も、経由位置Ｗ２と経由位置Ｗ３の間に対応した区間を飛行する間も経由位置Ｗ０と経由位置Ｗ１との間の区間を飛行している間と同様に検出対象領域５の検出方向５ｖｎと検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が第１の範囲内となる。

上記のように、飛行方向を区間毎に定められた方向に一定となるように経由位置を変更する場合、飛行体１が、第２の範囲の境界面の近傍を飛行している場合、飛行位置は第２の範囲内にあるものの、飛行位置から決定される経由位置が第２の範囲から外れてしまう場合がある。図１６を参照しながら説明する。図１６は、飛行体１が、第２の範囲の境界面近傍を飛行している時の経由位置を示す図である。飛行体１が経由位置Ｗ１と経由位置Ｗ２との間の区間を飛行中に、風などの外乱により飛行位置がＫ１２にずれたとする。位置Ｋ１２は、第２の範囲内であるが、直線ＬＸＷ２と位置Ｋ１２を通り方向ｄ２と平行な直線との交点Ｗ２２は第２の範囲外となる。

そこで、経由位置の適正範囲が第３の範囲として定められ、判定部２２は、補正後の経由位置が第３の範囲内にあるか否かを判定してもよい。この場合、補正後の経由位置が第３の範囲内にないと判定された場合、飛行管制部２は、飛行体１の飛行位置が第２の範囲内、かつ経由位置が第３の範囲内になるように、飛行体１を制御する。判定部２２は、請求項における第３の判定部の例である。第３の範囲は、第２の範囲と同じであってもよく、第２の範囲と異なってもよい。

具体的には、補正後の経由位置が第３の範囲内にない場合、飛行管制部２は、検出部１５による検出対象領域５からの対象物情報の検出を中断してもよい。位置Ｋ１２を通り、検出面５と垂直な直線をＬＸＷ１２とする。飛行管制部２は、飛行体１の飛行位置をＫ１２からＬＸＷ１２上の位置Ｋ１３へ移動するように指令する。飛行体１がＫ１３へ移動した後、飛行管制部２は、経由位置を直線ＬＸＷ２とＫ１３を通り方向ｄ２と平行な直線との交点Ｗ２３へ変更し、検出部１５による検出対象領域５からの対象物情報の検出を再開する。

なお、複数の検出対象領域５が共通の水平面上に配置されている場合で説明したが、複数の検出対象領域５が、３次元的に配置されていてもよい。

＜動作フロー＞
図１７を参照しながら実施の形態２の制御例３の動作フローについて、図７の動作フローと異なる点を説明する。図１７は実施の形態２の制御例３における動作フローを示すフローチャートである。実施の形態１の制御例１の動作フロー（図７）では、検出面６が平面のため、ステップＳＴ３において、飛行体１の飛行方向は方向ｄ０で一定である。それに対して、本実施の形態の制御例３では、ステップＳＴ３の代わりにステップＳＴ３ｃが実施され、ステップＳＴ３ｃにおいて、飛行管制部２は、飛行体１の飛行位置に基づいて飛行方向が、飛行計画時における第１の経由位置から第２の経由位置へと向かう方向となるように第２の経由位置を変更する。

また、実施の形態１の制御例１では、ステップＳＴ７において、飛行体１の飛行位置が判定される。それに対して、本実施の形態の制御例３では、ステップＳＴ７ａが実施され、ステップＳＴ７ａにおいて、飛行管制部２は、飛行体１の飛行位置に加えて、飛行位置から決定される経由位置も第２の範囲内にあるか否かを判定する。なお、本例では第３の範囲が第２の範囲と同じである。両方とも第２の範囲内に入っている場合のみステップＳＴ８に進み、少なくとも一方が第２の範囲から外れている場合、ステップＳＴ９に進む。

また、実施の形態１の制御例１では、ステップＳＴ８において、飛行位置が目的位置に達していない場合、ステップＳＴ６に戻る。それに対して、本実施の形態の制御例３では、ステップＳＴ１３ｃに進む。ステップＳＴ１３ｃにおいて、飛行管制部２は、飛行体１の飛行方向が一定となるように飛行位置に基づいて目的位置を変更し、ステップＳＴ６に戻る。

＜実施の形態２の制御例３の効果＞
実施の形態２の制御例３においても、制御例１と同様に、検出部１５が複数の検出対象領域５の各々から対象物情報を検出する時に、複数の検出対象領域５の各々に対して予め定められた検出方向と、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が、予め定められた第１の範囲内となるように、飛行体１が制御される。これにより、複数の検出対象領域５に対する検出部１５の姿勢を適切に維持しながら対象物情報を検出することができる。それにより、飛行体１により取得すべき対象物情報を適切に取得することが可能となる。

また、実施の形態２の制御例３においては、実施の形態１の制御例２と同様に、飛行管制部２により飛行体１の目的位置が取得され、複数の検出対象領域５の各々に対して予め定められた検出方向と、検出部１５の基準軸ｒｅｆＡとがなす角度が第１の範囲内となるように、取得された目的位置を補正され、補正された目的位置に向かうように飛行体の飛行方向が制御される。これにより、飛行体１は、飛行方向が一定となるように制御されるため制御負荷を軽減可能である。

実施の形態２の制御例３においては、目的位置の適正範囲が第３の範囲として定められる。飛行システムは、補正後の目的位置が第３の範囲内にあるか否かを判定する第３の判定部２２をさらに備え、判定部２２により補正後の目的位置が第３の範囲内にないと判定された場合、飛行管制部２は、飛行体１の飛行位置が第２の範囲内になるように、飛行体１を制御する。これにより、飛行体１の飛行位置が第２の範囲内に保たれる。したがって、検出部１５が、対象物情報の検出に適した距離を有する場合も本来の検出すべき対象物情報を取得できる。

他の実施の形態．
検出面６が平面とある曲率をもった曲面と両方を含んでもよい。その場合、飛行体１が検出面６の平面の部分に沿って飛行している期間には、飛行体１は実施の形態１のいずれかの制御方法に基づいて制御され、飛行体１が検出面６の曲面の部分に沿って飛行している期間には、飛行体１は実施の形態２のいずれかの制御方法に基づいて制御される。

検出面６が複雑な形状をしていても検出部１５の基準軸ｒｅｆＡと複数の検出対象領域５の検出方向５ｖｎとがなす角度が予め定められた第１の範囲内となるように飛行体１が制御されることにより、飛行体１により取得すべき対象物情報を適切に取得することが可能となる。

上記実施の形態では、飛行位置が第２の範囲内にあるか否か判定され、判定結果に基づいて飛行体１が制御されるが、本発明はこれに限らない。例えば、風などの外乱の影響が小さい場合、飛行体１の飛行位置の予定飛行経路からのずれは小さい。そこで、風速を測定し、予め定められた風速よりも小さい場合、飛行管制部２は、飛行体１の飛行位置のずれは小さいものとして、飛行位置が第２の範囲内にあるか判定せずに飛行体１を制御してもよい。この場合、飛行管制部２の制御負荷が軽減される。

図１８は、飛行体１の姿勢制御部１３、モーター制御部１４および移動・速度指令値生成部１７、ならびに飛行管制部２の経路誘導生成部２３の少なくとも一部の機能がソフトウェアで実現される例を示す図である。図１８の例では、飛行体１の姿勢制御部１３、モーター制御部１４および移動・速度指令値生成部１７、ならびに経路誘導生成部２３が、処理装置（プロセッサ）９１および記憶装置（メモリ）９２を備える。処理装置９１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）であり、記憶装置９２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、姿勢制御部１３、モーター制御部１４、移動・速度指令値生成部１７および経路誘導生成部２３の機能を実現することができる。処理装置９１としては、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が用いられてもよい。また、記憶装置９２としては、ＲＯＭ（Read only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard disk drive）等が用いられてもよい。

１００ 飛行システム、 １ 飛行体、 １０ 本体部、１１１ プロペラ、
１１２ モーター、 １２ 慣性センサー、 １３ 姿勢制御部、
１４ モーター制御部、 １５ 検出部、 １６ 記憶部、
１７ 移動・速度指令値生成部、 １８ 位置測位処理部、
２ 飛行管制部、 ２１ 飛行計画部、 ２２ 判定部、 ２３ 経路誘導生成部、
３ 飛行情報処理部、 ３１ センサー部、 ３２ 飛行情報変換部、
４ 検出対象物、 ５ 検出対象領域、 ６ 検出面

Claims (13)

1. 空中を飛行する飛行体と、
   飛行位置を含む前記飛行体の飛行情報を取得する飛行情報取得部と、
   前記飛行情報取得部により取得された前記飛行情報に基づいて、前記飛行体を制御する飛行制御部と、
   前記飛行体に設けられ、前記飛行体の飛行中に検出対象物から対象物情報を検出する検出部と、
   を備え、
   前記検出対象物は、複数の検出対象領域を含み、
   前記検出部は、基準軸を有し、前記基準軸に沿って前記複数の検出対象領域から対象物情報を検出し、
   前記飛行制御部は、前記検出部が、前記複数の検出対象領域の各々から前記対象物情報を検出する時に、前記複数の検出対象領域の各々に対して予め定められた検出方向と、前記検出部の前記基準軸とがなす角度が、予め定められた第１の範囲内となるように、前記飛行体を制御することを特徴とする飛行システム。
2. 前記飛行制御部は、前記飛行体の目的位置を取得し、前記角度が前記第１の範囲内となるように、前記目的位置を補正し、補正した目的位置に向かうように前記飛行体を制御する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の飛行システム。
3. 前記飛行制御部は、前記複数の検出対象領域の位置および前記検出方向、ならびに前記検出部による前記複数の検出対象領域の検出の順序に基づいて、前記飛行体の飛行経路を決定し、決定した飛行経路に沿って飛行するように前記飛行体を制御する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の飛行システム。
4. 前記飛行体の飛行位置の適正範囲が第２の範囲として定められ、
   前記飛行システムは、
   前記飛行体の飛行位置が前記第２の範囲内にあるか否かを判定する第１の判定部をさらに備え、
   前記第１の判定部により前記飛行体の飛行位置が前記第２の範囲内にないと判定された場合、前記飛行制御部は、前記飛行体の飛行位置が前記第２の範囲内になるように、前記飛行体を制御する、
   ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の飛行システム。
5. 前記検出部は、前記検出対象領域を撮像することにより前記検出対象領域の画像データを前記対象物情報として検出する撮像部を含み、
   前記撮像部は、予め定められた画角および予め定められた焦点深度を有し、
   前記第２の範囲は、前記撮像部の画角および前記焦点深度に基づいて定められる、
   ことを特徴とする、請求項４に記載の飛行システム。
6. 前記複数の検出対象領域の前記検出方向は、互いに等しい、
   ことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の飛行システム。
7. 前記複数の検出対象領域のうち少なくとも２つの検出対象領域の前記検出方向は、互いに異なる、
   ことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の飛行システム。
8. 前記飛行制御部は、前記複数の検出対象領域のうち少なくとも１つの検出対象領域を含むように設定された曲面状の検出面に沿って、前記飛行体が曲線状に飛行するように、前記飛行体を制御する、
   ことを特徴とする、請求項７に記載の飛行システム。
9. 前記飛行制御部は、前記複数の検出対象領域の位置に基づいて、前記飛行体が経由すべき複数の経由位置を設定し、
   前記複数の経由位置は、第１の経由位置と、前記第１の経由位置の次に前記飛行体が経由すべき第２の経由位置とを含み、
   前記複数の検出対象領域は、前記飛行体が前記第１の経由位置から前記第２の経由位置まで飛行する期間に前記検出部により検出すべき経由位置間対象領域を含み、
   前記飛行制御部は、前記第１の経由位置から前記第２の経由位置まで前記飛行体が飛行する期間に、前記飛行体が直線的にかつ一定の姿勢で飛行しつつ、前記検出部の前記基準軸と前記経由位置間対象領域の前記検出方向とがなす角度が、前記第１の範囲内になるように、前記飛行体を制御する、
   ことを特徴とする、請求項７に記載の飛行システム。
10. 前記飛行制御部は、前記飛行体の前記経由位置を取得し、前記経由位置の適正範囲が第３の範囲として定められ、
    前記飛行システムは、
    前記補正後の経由位置が前記第３の範囲内にあるか否かを判定する第３の判定部をさらに備え、
    前記第３の判定部により前記補正後の経由位置が前記第３の範囲内にないと判定された場合、前記飛行制御部は、前記飛行体の飛行位置が前記第２の範囲内、かつ補正後の経由位置が前記第３の範囲内になるように、前記飛行体を制御する、
    ことを特徴とする、請求項９に記載の飛行システム。
11. 前記飛行体は、複数のプロペラを備えた無人飛行体であり、
    前記複数のプロペラの回転軸の位置は、前記飛行体に対して固定されており、
    前記飛行制御部は、前記複数のプロペラの回転数差で前記飛行体の飛行方向を制御する、
    ことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の飛行システム。
12. 空中を飛行する飛行体を制御する制御装置であって、
    飛行位置を含む前記飛行体の飛行情報を取得する飛行情報取得部と、
    前記飛行情報取得部により取得された前記飛行情報に基づいて、前記飛行体を制御する飛行制御部と、
    を備え、
    前記飛行体は、前記飛行体の飛行中に検出対象物から対象物情報を検出する検出部を有し、
    前記検出対象物は、複数の検出対象領域を含み、
    前記検出部は、基準軸を有し、前記基準軸に沿って前記複数の検出対象領域から対象物情報を検出し、
    前記飛行制御部は、前記検出部が、前記複数の検出対象領域の各々から前記対象物情報を検出する時に、前記複数の検出対象領域の各々に対して予め定められた検出方向と、前記検出部の前記基準軸とがなす角度が、予め定められた第１の範囲内となるように、前記飛行体を制御することを特徴とする制御装置。
13. 空中を飛行する飛行体の制御方法であって、
    前記飛行体の飛行位置と姿勢を含む、前記飛行体の飛行情報を取得する飛行情報取得ステップと、
    取得された前記飛行情報に基づいて、前記飛行体を制御する飛行制御ステップと、
    前記飛行体に設けられた検出部により、前記飛行体の飛行中に検出対象物から対象物情報を検出する検出ステップと、
    を備え、
    前記検出対象物が、複数の検出対象領域を含み、
    前記検出部は、基準軸を有し、
    前記検出ステップは、前記検出部が、前記基準軸に沿って前記複数の検出対象領域から対象物情報を検出することを含み、
    前記飛行制御ステップは、前記検出部が、前記複数の検出対象領域の各々から前記対象物情報を検出する時に、前記複数の検出対象領域の各々に対して予め定められた検出方向と、前記検出部の前記基準軸とがなす角度が、予め定められた第１の範囲内となるように、前記飛行体を制御することを含むことを特徴とする飛行体の制御方法。

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