JP2025129791A - Relay system, relay method, and relay program - Google Patents
Relay system, relay method, and relay programInfo
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Abstract
【課題】中継飛行体を利用した無線通信中継による通信性能を向上させる。
【解決手段】作業対象エリアにおいて計測作業または他作業を実行する現場装置と拠点システムとの間で無線通信を中継する中継飛行体と、前記中継飛行体の飛行を制御、または飛行制御指令を出力する中継飛行体制御部と、空域エリア毎に通信強度と通信速度の少なくともいずれかを含む通信状態を判定する空域通信状態判定部と、備え、前記中継飛行体制御部は、前記現場装置と前記拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ前記通信状態が所定条件を満たす空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。
【選択図】図1
The present invention aims to improve communication performance by using a relay aircraft for wireless communication relay.
[Solution] A relay system comprising a relay aircraft that relays wireless communications between a base system and on-site equipment that performs measurement work or other work in a work area; a relay aircraft control unit that controls the flight of the relay aircraft or outputs flight control commands; and an airspace communication status determination unit that determines the communication status, including at least one of communication strength and communication speed, for each airspace area, wherein the relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area that is capable of wireless communication with both the on-site equipment and the base system and where the communication status meets specified conditions, or outputs the flight control command to fly the relay aircraft through the airspace area.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、中継システム、中継方法および中継プログラムに関する。 The present invention relates to a relay system, a relay method, and a relay program.
特許文献1には、調査作業を行う無人飛行体と操作端末との間の通信の遮断を低減し、操作端末からの無人飛行体の遠隔操作の範囲を広げる技術が開示されている。特に、操作端末と作業飛行体の間で通信を中継する中継飛行体の状態を制御することが開示されている。 Patent Document 1 discloses technology that reduces communication interruptions between an unmanned aerial vehicle performing survey work and an operating terminal, thereby expanding the range of remote control of the unmanned aerial vehicle from the operating terminal. In particular, it discloses controlling the state of a relay aerial vehicle that relays communications between the operating terminal and the work aerial vehicle.
近年、災害や事故などの緊急事態が発生した場合に、現場に部隊を派遣して、または飛行体を現場上空に飛行させて、現場の情報収集を迅速に行うことが求められる。その際、現場の部隊または飛行体とデータ取得拠点の間で指令情報や計測データを送受信するために無線通信を維持することが重要となる。無人飛行体などを操作端末や操作拠点から遠く離れた空域で遠隔操縦により飛行させようとする場合には、例えば特許文献1のように、中継飛行体を飛行させて、無人飛行体と操作端末の間の無線通信を中継させる技術が提案されている。しかしながら、特許文献1記載のシステムでは、依然として以下のような問題が残されていた。 In recent years, when an emergency such as a disaster or accident occurs, there is a need to quickly gather information from the scene by dispatching troops to the scene or flying an aircraft above the scene. In such cases, it is important to maintain wireless communication to send and receive command information and measurement data between the troops or aircraft on the scene and the data acquisition site. When attempting to fly an unmanned aircraft or similar device remotely in an airspace far from the operating terminal or operating site, technology has been proposed, such as in Patent Document 1, in which a relay aircraft is flown to relay wireless communication between the unmanned aircraft and the operating terminal. However, the system described in Patent Document 1 still has the following problems.
緊急時の現場の情報収集を行う場合には、現場の計測データを現場からデータ解析を行う拠点へできるだけ迅速に伝送することが求められる。そのため、中継飛行体により通信を中継する場合にも、大容量の計測データの無線伝送が可能な中継飛行体の運用が求められるが、中継飛行体の飛行する空域の通信環境に起因して、所望の通信速度を維持することができない場合がある。
または、無人航空機を現場上空に飛行させている場合には、仮に、無人飛行体と操縦装置(または操縦拠点)の間の飛行制御通信が途切れてしまうと、無人飛行体を安全に飛行継続させることができないため、無線通信の安定接続状態を維持することが求められる。そのため、中継飛行体により通信を中継する場合にも、通信が途切れない中継飛行体の運用が求められるが、中継飛行体の飛行する空域の通信環境に起因して、所望の通信強度を維持することができない場合がある。
または、有人航空機、有人車両、またはその他の部隊を現場に派遣する場合には、遠隔の指令拠点において、現場状況の把握と部隊への指令を常時行えるように、無線通信の安定接続状態を維持することが求められる。そのため、中継飛行体により通信を中継する場合にも、通信が途切れない中継飛行体の運用が求められるが、中継飛行体の飛行する空域の通信環境に起因して、所望の通信強度を維持することができない場合がある。
When collecting information from an emergency scene, it is necessary to transmit measurement data from the scene to a base where the data is analyzed as quickly as possible. Therefore, even when relaying communications using a relay aircraft, it is necessary to operate a relay aircraft that is capable of wirelessly transmitting large volumes of measurement data. However, there are cases where the desired communication speed cannot be maintained due to the communication environment in the airspace in which the relay aircraft flies.
Alternatively, when an unmanned aerial vehicle is flying above a site, if flight control communication between the unmanned aerial vehicle and the control device (or control base) is interrupted, the unmanned aerial vehicle cannot continue to fly safely, so it is necessary to maintain a stable connection of wireless communication. Therefore, even when communication is relayed by a relay aircraft, it is necessary to operate the relay aircraft so that communication is not interrupted, but there are cases where the desired communication strength cannot be maintained due to the communication environment of the airspace in which the relay aircraft flies.
Alternatively, when manned aircraft, manned vehicles, or other units are dispatched to a site, a remote command center is required to maintain a stable wireless communication connection so that it can constantly grasp the situation at the site and issue commands to the units. Therefore, even when communications are relayed by a relay aircraft, it is required to operate the relay aircraft so that communications are not interrupted. However, there are cases where it is not possible to maintain the desired communication strength due to the communication environment in the airspace in which the relay aircraft flies.
本発明は上記のような問題点の少なくともいずれかを考慮してなされたものであり、中継飛行体を利用して遠隔地との無線通信を中継する際の通信性能を向上させることができる中継システムを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of at least one of the above problems, and aims to provide a relay system that can improve communication performance when relaying wireless communications with remote locations using a relay aircraft.
上記目的を達成するため、作業対象エリアにおいて計測作業または他作業を実行する現場装置と拠点システムとの間で無線通信を中継する中継飛行体と、中継飛行体の飛行を制御、または飛行制御指令を出力する中継飛行体制御部と、空域エリア毎に通信強度と通信速度の少なくともいずれかを含む通信状態を判定する空域通信状態判定部と、備え、 中継飛行体制御部は、現場装置と拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ通信状態が所定条件を満たす空域エリアを中継飛行体が飛行するように、中継飛行体の飛行を制御、または空域エリアを飛行させる飛行制御指令を出力する、中継システムを備える。 To achieve the above objective, the system comprises a relay aircraft that relays wireless communications between a base system and on-site devices performing measurement or other work in the target work area; a relay aircraft control unit that controls the flight of the relay aircraft or outputs flight control commands; and an airspace communication status determination unit that determines the communication status, including at least one of communication strength and communication speed, for each airspace area. The relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area that is capable of wireless communication with both the on-site device and the base system and where the communication status satisfies predetermined conditions, or outputs flight control commands to fly through the airspace area.
本発明によれば、中継飛行体を利用した無線通信中継による通信性能を向上させることができる。 This invention makes it possible to improve communication performance through wireless communication relay using relay aircraft.
本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明は、以下のような構成を備える。
[項目1]
作業対象エリアにおいて計測作業または他作業を実行する現場装置と拠点システムとの間で無線通信を中継する中継飛行体と、
前記中継飛行体の飛行を制御、または飛行制御指令を出力する中継飛行体制御部と、
空域エリア毎に通信強度と通信速度の少なくともいずれかを含む通信状態を判定する空域通信状態判定部と、備え、
前記中継飛行体制御部は、前記現場装置と前記拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ前記通信状態が所定条件を満たす空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。
[項目2]
項目1に記載の中継システムであって、
前記中継飛行体制御部は、前記現場装置と前記拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ前記空域通信状態判定部により判定した通信強度が所定値以上強い空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。
[項目3]
項目1又は2に記載の中継システムであって、
前記現場装置が計測した計測データのデータ量が所定値よりも多い、または多いことが予想される場合に、
前記中継飛行体制御部は、前記現場装置と前記拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ前記空域通信状態判定部により判定した通信速度が所定値以上速い空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。
[項目4]
項目1乃至3のいずれかに記載の中継システムであって、
前記空域通信状態判定部により判定した通信強度または通信速度またはその組み合わせが所定条件を満たさない場合に、
前記中継飛行体制御部は、前記中継飛行体の高度を上昇させるように、前記中継飛行体の飛行を制御、または高度を上昇させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。
[項目5]
項目1乃至4のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体と前記現場装置の間の無線通信距離、または前記中継飛行体と前記拠点システムの間の無線通信距離が所定距離以上長くなった場合、若しくは所定距離以上長くなることが予想される場合に、
前記中継飛行体制御部は、前記中継飛行体の高度を上昇させるように、前記中継飛行体の飛行を制御、または高度を上昇させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。
[項目6]
項目1乃至5のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体による無線通信中継を行う前における前記現場装置と前記拠点システムの間の通信強度または通信速度が所定値よりも低くなった場合に、前記中継飛行体による無線通信中継を開始する、中継システム。
[項目7]
項目1乃至6のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体による無線通信中継を行う前における前記現場装置と前記拠点システムの間の通信速度が、前記現場装置が計測する計測データのデータ量に応じた基準速度よりも小さいと予想される場合に、前記中継飛行体による無線通信中継を開始させる、又は無線通信中継を開始させる前記中継飛行体の機体数を判定する、中継システム。
[項目8]
項目1乃至7のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体による無線通信中継を行う前において、前記現場装置の移動予定位置に基づく将来の前記現場装置と前記拠点システム間の距離が所定距離よりも長いと予想される場合に、前記中継飛行体による無線通信中継を開始させる、または無線通信中継を開始させる前記中継飛行体の機体数を判定する、中継システム。
[項目9]
項目1乃至8のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体による無線通信中継を行う前において、地上の通信設備または電力設備を含む地上インフラ設備の異常情報を取得した場合に、前記中継飛行体による無線通信中継を開始させ、
前記中継飛行体制御部は、異常のある前記地上インフラ設備の上空周辺の空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。
[項目10]
項目1乃至9のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体と前記現場装置の間の通信強度または通信速度を含む第1通信状態と、前記中継飛行体と前記拠点システムの間の通信強度または通信速度を含む第2通信状態の少なくともいずれかを監視する中継通信状態監視部を備える、中継システム。
[項目11]
項目1乃至10のいずれかに記載の中継システムであって、
前記第1通信状態と前記第2通信状態における通信強度と通信速度のいずれかが所定条件を満たさない場合に、追加の前記中継飛行体である第2の中継飛行体を飛行させて、複数機の前記中継飛行体による無線通信中継を行う、中継システム。
[項目12]
項目1乃至11のいずれかに記載の中継システムであって、
前記第1通信状態と前記第2通信状態の少なくともいずれかに応じて、前記第2の中継飛行体の飛行エリアを判定し、前記第2の中継飛行体が前記飛行エリアを飛行するように、前記第2の中継飛行体の飛行を制御、または前記飛行エリアを飛行させる飛行制御指令を出力する、中継システム。
[項目13]
項目1乃至12のいずれかに記載の中継システムであって、
前記第1通信状態の通信強度が所定値よりも低い場合に、前記中継飛行体と前記現場装置の間の空域エリアに前記第2の中継飛行体を飛行させて、前記中継飛行体と前記第2の中継飛行体によるシリーズ中継を行い、
または、前記第2通信状態の通信強度が所定値よりも低い場合に、前記中継飛行体と前記拠点システムの間の空域エリアに前記第2の中継飛行体を飛行させて、前記中継飛行体と前記第2の中継飛行体によるシリーズ中継を行う、中継システム。
[項目14]
項目1乃至13のいずれかに記載の中継システムであって、
前記第1通信状態の通信速度が所定値よりも低い場合に、前記中継飛行体と前記現場装置の間の空域エリアに前記第2の中継飛行体を飛行させて、前記中継飛行体と前記第2の中継飛行体によるパラレル中継を行い、
または、前記第2通信状態の通信速度が所定値よりも低い場合に、前記中継飛行体と前記拠点システムの間の空域エリアに前記第2の中継飛行体を飛行させて、前記中継飛行体と前記第2の中継飛行体によるパラレル中継を行う、中継システム。
[項目15]
項目1乃至14のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体と前記現場装置の間の距離が所定距離よりも長い場合、または今後前記所定距離よりも長くなることが予想される場合に、追加の前記中継飛行体である第2の中継飛行体を飛行させて、複数機の前記中継飛行体による無線通信中継を行う、中継システム。
[項目16]
項目1乃至15のいずれかに記載の中継システムであって、
前記第1通信状態と前記第2通信状態における通信強度と通信速度が所定条件を満たし、かつ、前記現場装置と前記拠点システムが直接通信可能な距離範囲内にある場合に、前記現場装置と前記拠点システム間の無線通信を、前記中継飛行体による中継を利用した無線通信から、前記中継飛行体を介さない無線通信に切り替える、中継システム。
[項目17]
項目1乃至16のいずれかに記載の中継システムであって、
前記現場装置と前記拠点システム間の無線通信を、前記中継飛行体による中継を利用した無線通信から、前記中継飛行体を介さない無線通信に切り替える場合に、前記拠点システムと直接通信可能な距離範囲内に前記現場装置を移動させる、または前記距離範囲内に前記現場装置を移動させる移動指令を出力する、または前記距離範囲内に前記現場装置を搭載した作業飛行体を移動させる飛行ミッションを出力する、中継システム。
[項目18]
項目1乃至17のいずれかに記載の中継システムであって、
前記現場装置と前記拠点システムが直接通信可能な距離範囲内に前記現場装置を移動させることが可能な場合に、前記拠点システムと直接通信可能な距離範囲内に前記現場装置を移動させる、または前記距離範囲内に前記現場装置を移動させる移動指令を出力する、または前記距離範囲内に前記現場装置を搭載した作業飛行体を移動させる飛行ミッションを出力する、中継システム。
[項目19]
項目1乃至18のいずれかに記載の中継システムであって、
前記現場装置が通信衛星との通信が可能である場合に、前記現場装置と前記拠点システム間の無線通信を、前記中継飛行体による中継を利用した無線通信から、前記通信衛星による中継を利用した無線通信に切り替える、中継システム。
[項目20]
項目1乃至19のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体による無線通信中継の飛行を開始する場合に、前記中継飛行体の飛行エリアを制限する中継用飛行ジオフェンスを生成する、中継システム。
[項目21]
項目1乃至20のいずれかに記載の中継システムであって、
前記現場装置は、計測飛行体に搭載されており、
前記中継用飛行ジオフェンスの少なくとも一部は、前記計測飛行体に対して生成された計測用飛行ジオフェンスで囲われたエリア内に生成される、中継システム。
[項目22]
項目1乃至21のいずれかに記載の中継システムであって、
生成した前記中継用飛行ジオフェンスの情報を、前記中継用飛行ジオフェンスを生成した空域の管制を行う空域管制システムに送信する、中継システム。
[項目23]
項目1乃至22のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体は、前記現場装置から受信する計測データを記録する計測データ記録部を備え、
前記中継飛行体を前記拠点システムよりも前記現場装置に近い位置に移動させ、または前記中継飛行体と前記現場装置の間の前記通信状態が所定条件を満たす状態となった場合に、前記中継飛行体は、前記現場装置から前記計測データを受信して、前記計測データ記録部へ前記計測データを記録する、中継システム。
[項目24]
項目1乃至23のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体は、前記現場装置から受信する計測データを記録する計測データ記録部を備え、
前記中継飛行体と前記拠点システムの間の通信状態が所定条件を満たさず、かつ前記中継飛行体と前記現場装置の間の前記通信状態が所定条件を満たす場合に、前記現場装置から前記中継飛行体に前記計測データを伝送し、前記計測データ記録部に受信した前記計測データを記録する、中継システム。
[項目25]
項目1乃至24のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体と前記拠点システムの間の通信状態が所定条件を満たす空域エリアに前記中継飛行体を移動させ、前記空域エリアにおいて前記計測データ記録部に記録した前記計測データを前記中継飛行体から前記拠点システムへ伝送する、中継システム。
[項目26]
項目1乃至25のいずれかに記載の中継システムであって、
前記中継飛行体と通信衛星の間の通信状態が所定条件を満たす空域エリアに前記中継飛行体を移動させ、前記空域エリアにおいて前記計測データ記録部に記録した前記計測データを、前記通信衛星を介して前記中継飛行体から前記拠点システムへ伝送する、中継システム。
[項目27]
項目1乃至26のいずれかに記載の中継システムであって、
前記現場装置は、飛行体、車両、船舶、その他の移動体、持ち運び可能なモバイル端末装置のいずれかに搭載される、中継システム。
[項目28]
作業対象エリアにおいて計測作業または他作業を実行する現場装置と拠点システムの間の無線通信を中継飛行体を用いて中継する中継方法であって、
コンピュータが、
空域エリア毎に通信強度と通信速度の少なくともいずれかを含む通信状態を判定する空域通信状態判定ステップと、
前記現場装置と前記拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ前記通信状態が所定条件を満たす空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる飛行制御指令を出力する飛行制御ステップと、
を実行する、中継方法。
[項目28]
作業対象エリアにおいて計測作業または他作業を実行する現場装置と拠点システムの間の無線通信を中継飛行体を用いて中継する中継プログラムであって、
コンピュータに、
空域エリア毎に通信強度と通信速度の少なくともいずれかを含む通信状態を判定する空域通信状態判定命令と、
前記現場装置と前記拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ前記通信状態が所定条件を満たす空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる飛行制御指令を出力する飛行制御命令と、
を実行させる、中継プログラム。
The present invention will be described below by listing the contents of the embodiments. The present invention has the following configuration.
[Item 1]
a relay aircraft that relays wireless communications between a site device that performs measurement work or other work in a work area and a base system;
a relay aircraft control unit that controls the flight of the relay aircraft or outputs flight control commands;
an airspace communication status determination unit that determines a communication status including at least one of communication strength and communication speed for each airspace area;
The relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area where wireless communication with both the on-site device and the base system is possible and where the communication status meets specified conditions, or outputs the flight control command to fly through the airspace area.
[Item 2]
Item 1, a relay system according to the present invention,
The relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area where wireless communication with both the on-site device and the base system is possible and where the communication strength determined by the airspace communication status determination unit is stronger than a predetermined value, or outputs the flight control command to fly the relay aircraft through the airspace area.
[Item 3]
3. The relay system according to item 1 or 2,
When the amount of measurement data measured by the field device is greater than a predetermined value or is expected to be greater than a predetermined value,
The relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area where wireless communication with both the on-site device and the base system is possible and where the communication speed determined by the airspace communication status determination unit is faster than a predetermined value, or outputs the flight control command to fly the relay aircraft through the airspace area.
[Item 4]
4. The relay system according to any one of items 1 to 3,
When the communication strength or communication speed or a combination thereof determined by the airspace communication state determination unit does not satisfy a predetermined condition,
A relay system in which the relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft to increase the altitude of the relay aircraft, or outputs the flight control command to increase the altitude.
[Item 5]
5. The relay system according to any one of items 1 to 4,
When the wireless communication distance between the relay aircraft and the on-site device, or the wireless communication distance between the relay aircraft and the base system, becomes longer than a predetermined distance, or is expected to become longer than a predetermined distance,
A relay system in which the relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft to increase the altitude of the relay aircraft, or outputs the flight control command to increase the altitude.
[Item 6]
6. The relay system according to any one of items 1 to 5,
A relay system that starts wireless communication relay by the relay aircraft when the communication strength or communication speed between the field device and the base system before wireless communication relay by the relay aircraft becomes lower than a predetermined value.
[Item 7]
7. The relay system according to any one of items 1 to 6,
A relay system that starts wireless communication relaying by the relay aircraft or determines the number of relay aircraft that will start wireless communication relaying when the communication speed between the field device and the base system before wireless communication relaying by the relay aircraft is expected to be lower than a reference speed corresponding to the amount of measurement data measured by the field device.
[Item 8]
8. The relay system according to any one of items 1 to 7,
A relay system that, before performing wireless communication relay by the relay aircraft, starts wireless communication relay by the relay aircraft or determines the number of relay aircraft that will start wireless communication relay if the future distance between the field device and the base system based on the planned movement position of the field device is predicted to be longer than a predetermined distance.
[Item 9]
9. The relay system according to any one of items 1 to 8,
If abnormality information of ground infrastructure facilities including ground communication facilities or power facilities is acquired before the wireless communication relay by the relay aircraft is performed, the wireless communication relay by the relay aircraft is started;
The relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area surrounding the ground infrastructure facility where an abnormality exists, or outputs the flight control command to fly through the airspace area.
[Item 10]
10. The relay system according to any one of items 1 to 9,
A relay system comprising a relay communication status monitoring unit that monitors at least one of a first communication status including communication strength or communication speed between the relay aircraft and the field device, and a second communication status including communication strength or communication speed between the relay aircraft and the base system.
[Item 11]
11. The relay system according to any one of items 1 to 10,
A relay system in which, when either the communication strength or the communication speed in the first communication state or the second communication state does not satisfy a specified condition, an additional relay aircraft, a second relay aircraft, is flown to perform wireless communication relay using multiple relay aircraft.
[Item 12]
12. The relay system according to any one of items 1 to 11,
A relay system that determines the flight area of the second relay aircraft depending on at least one of the first communication state and the second communication state, and controls the flight of the second relay aircraft so that the second relay aircraft flies in the flight area, or outputs a flight control command to fly the second relay aircraft in the flight area.
[Item 13]
13. The relay system according to any one of items 1 to 12,
When the communication strength of the first communication state is lower than a predetermined value, the second relay aircraft is flown in an airspace area between the relay aircraft and the on-site device, and a series relay is performed by the relay aircraft and the second relay aircraft;
Alternatively, a relay system in which, when the communication strength of the second communication state is lower than a predetermined value, the second relay aircraft is flown in the airspace area between the relay aircraft and the base system, and a series relay is performed by the relay aircraft and the second relay aircraft.
[Item 14]
14. The relay system according to any one of items 1 to 13,
When the communication speed of the first communication state is lower than a predetermined value, the second relay aircraft is flown in an airspace area between the relay aircraft and the on-site device, and a parallel relay is performed by the relay aircraft and the second relay aircraft;
Alternatively, a relay system in which, when the communication speed of the second communication state is lower than a predetermined value, the second relay aircraft is flown in an airspace area between the relay aircraft and the base system, and parallel relay is performed by the relay aircraft and the second relay aircraft.
[Item 15]
15. The relay system according to any one of items 1 to 14,
A relay system in which, when the distance between the relay aircraft and the on-site device is longer than a predetermined distance, or when it is expected that the distance will become longer than the predetermined distance in the future, an additional relay aircraft, a second relay aircraft, is flown to perform wireless communication relay using multiple relay aircraft.
[Item 16]
16. The relay system according to any one of items 1 to 15,
A relay system that switches wireless communication between the field device and the base system from wireless communication using relay by the relay aircraft to wireless communication that does not go through the relay aircraft when the communication strength and communication speed in the first communication state and the second communication state satisfy specified conditions and the field device and the base system are within a distance range where they can communicate directly.
[Item 17]
17. The relay system according to any one of items 1 to 16,
A relay system that, when switching wireless communication between the field device and the base system from wireless communication using relay by the relay aircraft to wireless communication not via the relay aircraft, moves the field device within a distance range where direct communication with the base system is possible, outputs a movement command to move the field device within said distance range, or outputs a flight mission to move a work aircraft carrying the field device within said distance range.
[Item 18]
18. The relay system according to any one of items 1 to 17,
A relay system that, when it is possible to move the field device within a distance range where the field device and the base system can directly communicate, moves the field device within that distance range, outputs a movement command to move the field device within that distance range, or outputs a flight mission to move a work aircraft carrying the field device within that distance range.
[Item 19]
19. The relay system according to any one of items 1 to 18,
A relay system that switches wireless communication between the field device and the base system from wireless communication using relay by the relay aircraft to wireless communication using relay by the communication satellite when the field device is capable of communicating with a communication satellite.
[Item 20]
20. The relay system according to any one of items 1 to 19,
A relay system that generates a relay flight geofence to limit the flight area of the relay aircraft when the relay aircraft begins flying a wireless communication relay.
[Item 21]
21. The relay system according to any one of items 1 to 20,
the in-situ device is mounted on a measurement aircraft;
A relay system in which at least a portion of the relay flight geofence is generated within an area enclosed by the measurement flight geofence generated for the measurement aircraft.
[Item 22]
22. The relay system according to any one of items 1 to 21,
A relay system that transmits information about the generated relay flight geofence to an airspace control system that controls the airspace in which the relay flight geofence was generated.
[Item 23]
23. The relay system according to any one of items 1 to 22,
the relay aircraft is equipped with a measurement data recording unit that records the measurement data received from the on-site device;
A relay system in which the relay aircraft receives the measurement data from the field device and records the measurement data in the measurement data recording unit when the relay aircraft is moved to a position closer to the field device than the base system, or when the communication state between the relay aircraft and the field device satisfies a predetermined condition.
[Item 24]
24. The relay system according to any one of items 1 to 23,
the relay aircraft is equipped with a measurement data recording unit that records the measurement data received from the on-site device;
A relay system that transmits the measurement data from the field device to the relay aircraft and records the received measurement data in the measurement data recording unit when the communication status between the relay aircraft and the base system does not satisfy a specified condition and the communication status between the relay aircraft and the field device satisfies a specified condition.
[Item 25]
25. The relay system according to any one of items 1 to 24,
A relay system that moves the relay aircraft to an airspace area where the communication status between the relay aircraft and the base system satisfies specified conditions, and transmits the measurement data recorded in the measurement data recording unit in the airspace area from the relay aircraft to the base system.
[Item 26]
26. A relay system according to any one of items 1 to 25,
A relay system that moves the relay aircraft to an airspace area where the communication status between the relay aircraft and a communication satellite satisfies specified conditions, and transmits the measurement data recorded in the measurement data recording unit in the airspace area from the relay aircraft to the base system via the communication satellite.
[Item 27]
27. The relay system according to any one of items 1 to 26,
A relay system in which the on-site device is mounted on an aircraft, vehicle, ship, other moving body, or portable mobile terminal device.
[Item 28]
A relay method for relaying wireless communication between a field device that performs measurement work or other work in a work area and a base system using a relay aircraft, comprising:
The computer
an airspace communication state determination step of determining a communication state including at least one of communication strength and communication speed for each airspace area;
a flight control step of controlling the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area where wireless communication with both the on-site device and the base system is possible and where the communication state satisfies a predetermined condition, or outputting a flight control command to fly the relay aircraft through the airspace area;
Execute the relay method.
[Item 28]
A relay program that relays wireless communication between a field device that performs measurement work or other work in a work area and a base system using a relay aircraft,
On the computer,
an airspace communication state determination command for determining a communication state including at least one of communication strength and communication speed for each airspace area;
a flight control command that controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area where wireless communication with both the on-site device and the base system is possible and where the communication state satisfies a predetermined condition, or outputs a flight control command that causes the relay aircraft to fly through the airspace area;
A relay program that executes the above.
以下では、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、例を表すに過ぎず、その用途、目的又は規模等に応じて、他の既知の要素や代替手段を採用可能である。 The following describes in detail preferred embodiments of the present invention, with reference to the accompanying drawings. In this specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted. Furthermore, the embodiments described below are merely examples, and other known elements or alternative means may be adopted depending on the application, purpose, scale, etc.
<A.一実施形態>
[A-1.構成]
(A-1-1.概要)
図1は、本発明の一実施形態に係る中継システム1(以下「航空データセンシングシステム1」「システム1」ともいう。)の全体構成図である。図1に示されるように、中継システム1は、作業飛行体1000、データ取得拠点システム2000、中継飛行体3000、通信衛星4000、航空交通管制システム5000、空間情報データ活用システム6000を備えている。
A. One embodiment
[A-1. composition]
(A-1-1. Overview)
1 is an overall configuration diagram of a relay system 1 (hereinafter also referred to as "aviation data sensing system 1" or "system 1") according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the relay system 1 includes a work aircraft 1000, a data acquisition base system 2000, a relay aircraft 3000, a communication satellite 4000, an air traffic control system 5000, and a spatial information data utilization system 6000.
作業飛行体1000は、有人または無人の航空機、またはその他の飛行体であり、光学カメラ、赤外線カメラ、LiDARを含むのレーザーセンサなどのセンサを搭載し、当該センサを用いて上空から計測対象地域の情報を計測データとして取得する。また作業飛行体1000は、計測データを飛行中にデータ取得拠点システム2000へ無線伝送する。なお、作業飛行体1000は、計測対象地域の情報取得に限らず、気象データや環境データの取得、不審船などの追跡、その他の作業を実行する飛行体であっても良い。さらに、作業飛行体1000は、必ずしも飛行体である必要はなく、前記したセンサ等が車両、船舶、その他の移動体、持ち運び可能なモバイル端末装置のいずれかに実装された現場装置であっても良い。 The work aircraft 1000 is a manned or unmanned aircraft or other aircraft, and is equipped with sensors such as optical cameras, infrared cameras, and laser sensors including LiDAR, and uses these sensors to acquire information about the measurement area from the sky as measurement data. The work aircraft 1000 also wirelessly transmits the measurement data to the data acquisition base system 2000 during flight. Note that the work aircraft 1000 is not limited to acquiring information about the measurement area, and may also be an aircraft that acquires weather data or environmental data, tracks suspicious vessels, or performs other tasks. Furthermore, the work aircraft 1000 does not necessarily have to be an aircraft, but may also be a field device in which the above-mentioned sensors are mounted on a vehicle, ship, other moving object, or a portable mobile terminal device.
データ取得拠点システム2000は、作業飛行体1000が無人の飛行体である場合には作業飛行体1000と制御指令情報(飛行制御指令および計測制御指令)の送受信を行って作業飛行体1000の飛行と計測の遠隔操縦を行い、作業飛行体1000が有人の飛行体である場合には作業飛行体1000と制御状態情報(飛行制御状態および計測制御状態)の送受信を行って作業飛行体1000の状態を監視する機能を有するシステムである。また、データ取得拠点システム2000は、無線通信を介して作業飛行体1000で取得される計測データを受信する機能を有する。なお、データ取得拠点システム2000は、固定型の建設物に限らず、移動可能な車両や船舶などに実装することもできる。 The data acquisition base system 2000 is a system that has the function of remotely controlling the flight and measurement of the work aircraft 1000 by sending and receiving control command information (flight control commands and measurement control commands) with the work aircraft 1000 if the work aircraft 1000 is an unmanned aircraft, and of monitoring the status of the work aircraft 1000 by sending and receiving control status information (flight control status and measurement control status) with the work aircraft 1000 if the work aircraft 1000 is a manned aircraft. The data acquisition base system 2000 also has the function of receiving measurement data acquired by the work aircraft 1000 via wireless communication. Note that the data acquisition base system 2000 is not limited to fixed buildings, but can also be implemented in mobile vehicles, ships, etc.
中継飛行体3000は、有人または無人の航空機、またはその他の飛行体であり、作業飛行体1000とデータ取得拠点システム2000の間で送受信される作業飛行体1000の制御関連情報(制御指令、制御状態情報、リアルタイム映像等)と、作業飛行体1000により取得した計測データの通信を中継する飛行体である。さらに、中継飛行体3000が無人の飛行体である場合には、データ取得拠点システム2000と制御指令情報(飛行制御指令)の送受信を行い、中継飛行体3000が有人の飛行体である場合にはデータ取得拠点システム2000と制御状態情報(飛行制御状態および計測制御状態)の送受信を行う機能を有する。 The relay aircraft 3000 is a manned or unmanned aircraft or other aircraft that relays control-related information (control commands, control status information, real-time video, etc.) of the work aircraft 1000 transmitted and received between the work aircraft 1000 and the data acquisition base system 2000, as well as communication of measurement data acquired by the work aircraft 1000. Furthermore, if the relay aircraft 3000 is an unmanned aircraft, it has the function of transmitting and receiving control command information (flight control commands) with the data acquisition base system 2000, and if the relay aircraft 3000 is a manned aircraft, it has the function of transmitting and receiving control status information (flight control status and measurement control status) with the data acquisition base system 2000.
通信衛星4000は、作業飛行体1000、中継飛行体3000、及びデータ取得拠点システム2000とそれぞれ無線通信で接続されている。通信衛星4000は、当該無線通信を介して、飛行体(作業飛行体1000、中継飛行体3000を含む)と、データ取得拠点システム2000の間で送受信される前述した制御関連情報と計測データを中継する機能を有する。 The communications satellite 4000 is connected via wireless communication to the work aircraft 1000, relay aircraft 3000, and data acquisition base system 2000. The communications satellite 4000 has the function of relaying the aforementioned control-related information and measurement data transmitted and received between the aircraft (including the work aircraft 1000 and relay aircraft 3000) and the data acquisition base system 2000 via this wireless communication.
航空交通管制システム5000は、例えば航空交通管制システム(Air Traffic Management(以下、「ATM」という))、又は無人航空機運航管理システム(UAS Traffic Management(以下、「UTM」という))、又は運航管理サブシステム(UASSP)で構成される。航空交通管制システム5000は、管制対象となる空域を飛行する作業飛行体1000および中継飛行体3000と無線通信を行い、制御関連情報と計測データの送受信を行う。また、データ取得拠点システム2000と有線又は無線で通信可能に接続されて、作業飛行体1000および中継飛行体3000との間で送受信した制御関連情報と計測データをデータ取得拠点システム2000とやり取りする機能を有していても良い。 The air traffic control system 5000 may be configured, for example, as an air traffic management system (hereinafter referred to as "ATM"), an unmanned aircraft system traffic management system (hereinafter referred to as "UTM"), or an air traffic management subsystem (UASSP). The air traffic control system 5000 communicates wirelessly with the work aircraft 1000 and relay aircraft 3000 flying in the airspace subject to control, sending and receiving control-related information and measurement data. It may also be connected to the data acquisition base system 2000 via wired or wireless communication, and have the function of exchanging control-related information and measurement data sent and received between the work aircraft 1000 and relay aircraft 3000 with the data acquisition base system 2000.
空間情報データ活用システム6000は、データ取得拠点システム2000と有線又は無線通信で接続されており、作業飛行体1000で取得した計測データをデータ取得拠点システム2000から受信する。空間情報データ活用システム6000は、受信した計測データをデータ処理することで、ユーザが計測対象地域の状態を把握しやすいデータに加工して、ユーザ端末などに加工済データを提供する。例えば、計測データが光学カメラまたは赤外線カメラで計測した画像である場合には、複数の画像をつなぎ合わせた広域画像、または複数の画像を正射変換してつなぎ合わせた広域オルソ画像、または広域画像や広域オルソ画像を地理情報と統合した地図画像を生成する。また、計測データがレーザーセンサで取得した点群データである場合には、点群データを加工してDigital Surface Model(DSM)やDigital Elevation Model(DEM)などで表現した三次元空間データ、または三次元空間データを地理情報と統合した地図画像を生成する。 The spatial information data utilization system 6000 is connected to the data acquisition base system 2000 via wired or wireless communication and receives measurement data acquired by the work aircraft 1000 from the data acquisition base system 2000. The spatial information data utilization system 6000 processes the received measurement data to convert it into data that makes it easier for the user to understand the condition of the measurement area, and provides the processed data to a user terminal, etc. For example, if the measurement data is images measured with an optical camera or infrared camera, it generates a wide-area image stitched together from multiple images, a wide-area orthoimage stitched together from multiple images after orthogonal transformation, or a map image integrating the wide-area image or wide-area orthoimage with geographic information. Furthermore, if the measurement data is point cloud data acquired by a laser sensor, it processes the point cloud data to generate three-dimensional spatial data expressed in a digital surface model (DSM) or digital elevation model (DEM), or a map image integrating the three-dimensional spatial data with geographic information.
なお、図1に示した中継システム1の各構成要素(作業飛行体1000、データ取得拠点システム2000、中継飛行体3000、通信衛星4000、航空交通管制システム5000、空間情報データ活用システム6000)の間の有線または無線通信は、インターネット回線等の通信ネットワーク又はLTE等の通信方法を介して、それぞれ相互に通信可能に接続されていてもよい。各無線通信は、専用無線通信網を構成してもよいし、既存の無線インフラを利用してもよい。なお、上述した制御関連情報を送受信する制御用通信(例えば、Command and Control link)と、計測データを送受信する計測データ用通信(例えば、ペイロードリンク)は、それぞれ別の通信周波数帯域又は別の通信経路が割り当てられ、別の無線通信リンクにより通信される。 Note that wired or wireless communications between the components of the relay system 1 shown in FIG. 1 (work aircraft 1000, data acquisition base system 2000, relay aircraft 3000, communications satellite 4000, air traffic control system 5000, and spatial information data utilization system 6000) may be interconnected via a communications network such as the Internet or a communications method such as LTE. Each wireless communication may constitute a dedicated wireless communications network or may utilize existing wireless infrastructure. Note that the control communications (e.g., command and control link) for transmitting and receiving the above-mentioned control-related information and the measurement data communications (e.g., payload link) for transmitting and receiving measurement data are each assigned separate communication frequency bands or separate communication paths, and communicated via separate wireless communications links.
(A-1-2.データ取得拠点システムの概要)
次に、データ取得拠点システム2000の主要機能の概要と、他システムとの接続関係を説明する。図2は、データ取得拠点システムの主要機能を示す構成図である。データ取得拠点システム2000は、通信インフラマネジメントシステム2100と、機体運航オペレートシステム2200と、計測データ管理システム2300と、運航マネジメントシステム2400と、空域監視システム2500を有する。
(A-1-2. Overview of the data acquisition base system)
Next, an overview of the main functions of the data acquisition base system 2000 and its connection relationships with other systems will be described. Figure 2 is a configuration diagram showing the main functions of the data acquisition base system. The data acquisition base system 2000 has a communication infrastructure management system 2100, an aircraft flight operation system 2200, a measurement data management system 2300, an flight management system 2400, and an airspace monitoring system 2500.
通信インフラマネジメントシステム2100は、データ取得拠点システム2000と、中継システム1の他のシステム(作業飛行体1000、中継飛行体3000、通信衛星4000、航空交通管制システム5000、空間情報データ活用システム6000)との間で送受信される制御関連情報、計測データの伝送に利用する通信手段を管理するシステムである。具体的には、複数の通信設備を備え、複数異種の通信設備を利用した各通信手段を切り替える機能を有する。また、通信インフラマネジメントシステム2100は、既存インフラの通信強度(通信安定性)に加えて通信速度を監視し、データ送受信に求められる安定性と迅速性に応じて、適した通信手段を判定して当該通信手段への切り替えを実行する。送信処理は、例えばパラレル送信・又は切替送信であってよい。また、通信インフラマネジメントシステム2100は、人によりメモリを物理的に運送することでデータを送信するとよい旨の判断をした場合には、その旨を適宜の表示部に表示させ、管理者にメモリの物理的な運送を要請してもよい。 The communication infrastructure management system 2100 is a system that manages the communication means used to transmit control-related information and measurement data exchanged between the data acquisition base system 2000 and other systems in the relay system 1 (the work aircraft 1000, the relay aircraft 3000, the communication satellite 4000, the air traffic control system 5000, and the spatial information data utilization system 6000). Specifically, it is equipped with multiple communication facilities and has the function of switching between communication means using multiple different types of communication facilities. The communication infrastructure management system 2100 also monitors the communication speed as well as the communication strength (communication stability) of the existing infrastructure, and determines and switches to the appropriate communication means based on the stability and speed required for data transmission and reception. The transmission process may be, for example, parallel transmission or switched transmission. Furthermore, if the communication infrastructure management system 2100 determines that data should be transmitted by physically transporting the memory by a person, it may display this information on an appropriate display unit and request the administrator to physically transport the memory.
機体運航オペレートシステム2200は、遠隔操縦の対象となる飛行体(作業飛行体、中継飛行体を含む)の飛行ミッションを生成し、飛行体のリアルタイムの飛行状態(位置、速度を含む)を取得して、制御目標値を飛行体に制御指令として送信することで、飛行体を制御するシステムである。飛行ミッションは、例えば、作業飛行体1000または中継飛行体3000の移動経路および移動速度を含む移動計画であり、移動経路は、例えば、旅客機等との干渉を予め避けるために高度150m以下の空域に生成される。飛行ミッションは、移動計画の情報に加えて計測センサによる計測計画の情報を含んでいても良い。機体運航オペレートシステム2200は、飛行体を自動運転させるために、通信インフラマネジメントシステム2100を介して飛行体に制御信号を送信する。 The aircraft operation system 2200 is a system that generates flight missions for aircraft (including work aircraft and relay aircraft) to be remotely controlled, acquires the aircraft's real-time flight status (including position and speed), and controls the aircraft by transmitting control target values as control commands to the aircraft. A flight mission is, for example, a movement plan including the movement route and movement speed of the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000, and the movement route is generated in an airspace at an altitude of 150 m or less to avoid interference with passenger aircraft, for example. In addition to movement plan information, the flight mission may also include information on a measurement plan obtained by measurement sensors. The aircraft operation system 2200 transmits control signals to the aircraft via the communication infrastructure management system 2100 to operate the aircraft automatically.
取得データ管理システム2300は、作業飛行体1000により取得した計測データを管理するシステムである。具体的には、通信インフラマネジメントシステムを介して取得した膨大な計測データに対して、計測データに欠陥データが含まれているか否かの判定と、計測データの記録と、計測データの外部システムへの送信判定を行う。 The acquired data management system 2300 is a system that manages the measurement data acquired by the work aircraft 1000. Specifically, it determines whether the vast amount of measurement data acquired via the communications infrastructure management system contains defective data, records the measurement data, and determines whether to send the measurement data to an external system.
運航マネジメントシステム2400は、作業飛行体1000と中継飛行体3000の運航の意思決定と指示を行うシステムである。運航マネジメントシステム2400は、例えばセンシングおよび飛行を含む作業飛行体1000の作業に関する計画を立案し、機体運航オペレートシステムに当該計画を送信し、機体運航オペレートシステム2200に当該計画に従って飛行ミッションなどを生成させる。また、運航マネジメントシステム2400は、複数の飛行体の計画を立案し、それぞれの飛行体を制御する機体運航オペレートシステム2200に当該計画の情報を送信してよい。 The flight management system 2400 is a system that makes decisions and gives instructions regarding the operation of the work aircraft 1000 and relay aircraft 3000. The flight management system 2400 prepares plans for the work of the work aircraft 1000, including sensing and flight, transmits the plans to the aircraft flight operating system, and causes the aircraft flight operating system 2200 to generate flight missions and the like in accordance with the plans. The flight management system 2400 may also prepare plans for multiple aircraft and transmit information about the plans to the aircraft flight operating system 2200 that controls each aircraft.
空域監視システム2500は、データ取得拠点システム2000の操縦対象である飛行体が飛行している空域をリアルタイムで監視するシステムである。空域監視システム2500は、レーダーやソナーなどの飛行体検出装置により前記空域を飛行する飛行体を検出する機能を有し、あるいは通信インフラマネジメントシステム2100を介して前述した航空交通管制システム5000からの情報を取得する。すなわち、空域監視システム2500は、飛行体が飛行している空域における環境や他機等の情報を計測又は取得し、運航マネジメントシステム2400または機体運航オペレートシステム2200に情報を送信する。運航マネジメントシステム2400または機体運航オペレートシステム2200は、空域監視システム2500からの情報に基づいて、飛行体の作業計画や飛行ミッションに問題がある場合には、作業計画や飛行ミッションを変更する。 The airspace monitoring system 2500 is a system that monitors in real time the airspace through which the aircraft controlled by the data acquisition base system 2000 is flying. The airspace monitoring system 2500 has the function of detecting aircraft flying in the airspace using aircraft detection devices such as radar or sonar, or acquires information from the air traffic control system 5000 described above via the communication infrastructure management system 2100. In other words, the airspace monitoring system 2500 measures or acquires information on the environment in the airspace through which the aircraft is flying, as well as information on other aircraft, and transmits the information to the flight management system 2400 or the aircraft flight operation system 2200. Based on the information from the airspace monitoring system 2500, the flight management system 2400 or the aircraft flight operation operation system 2200 changes the flight plan or flight mission if there is a problem with the aircraft's work plan or flight mission.
(A-1-3.作業飛行体の概要)
次に、作業飛行体1000について説明する。図3は、作業飛行体の主要な機能を示す機能ブロック図である。本明細書において、「飛行体」とは、動力手段(電力、原動機等)、操縦方式(無線であるか有線であるか、及び、完全自律飛行型であるか部分手動操縦型であるか等)を問わず、また、有人か無人かを問わず、飛行機能を有する飛行体全般を指すこととする。また、飛行体は、無人航空機(Unmanned Aerial Vehicle:UAV)、航空機、マルチコプター(Multi Copter)、RPAS(Remote Piloted Aircraft Systems)、又はUAS(Unmanned Aircraft Systems)等と称呼されることがある。
(A-1-3. Overview of the Work Aircraft)
Next, the work aircraft 1000 will be described. Figure 3 is a functional block diagram showing the main functions of the work aircraft. In this specification, the term "aircraft" refers to any aircraft with flight capabilities, regardless of the power source (electric power, prime mover, etc.), the control method (wireless or wired, fully autonomous flight type or partially manual flight type, etc.), and whether manned or unmanned. Aircraft may also be referred to as unmanned aerial vehicles (UAVs), aircraft, multicopters, RPAS (remote piloted aircraft systems), or UAS (unmanned aircraft systems), etc.
作業飛行体1000は、有人または無人の航空機、またはその他の飛行体であり、計測データを飛行中にデータ取得拠点システム2000へ無線伝送する。作業飛行体1000は、固定翼機の他、回転翼機であってもよいし、固定翼および回転翼を備える垂直離着陸機(VTOL、Vertical Take-Off and Landing aircraft)であってもよい。作業飛行体1000は、飛行部1100と、計測部1200と、制御通信部1300と、計測データ通信部1400と、通信状態判定部1500と、計測データ処理部1600と、データ記録部1700を備える。また、作業飛行体1000が有人飛行体である場合は、上記に加えて、飛行体に登場する操縦者が操作する操縦装置(操縦指令入力部、表示部、音声出力部等を有する)を備える。 The work aircraft 1000 is a manned or unmanned aircraft or other aircraft that wirelessly transmits measurement data to the data acquisition base system 2000 during flight. The work aircraft 1000 may be a fixed-wing aircraft, a rotary-wing aircraft, or a vertical take-off and landing aircraft (VTOL) equipped with fixed and rotary wings. The work aircraft 1000 comprises a flight unit 1100, a measurement unit 1200, a control communication unit 1300, a measurement data communication unit 1400, a communication status determination unit 1500, a measurement data processing unit 1600, and a data recording unit 1700. Furthermore, if the work aircraft 1000 is a manned aircraft, it also comprises a control device (having a control command input unit, display unit, audio output unit, etc.) operated by a pilot appearing on the aircraft.
(A-1-3-1.飛行部1100)
飛行部1100は、作業飛行体1000を飛行させる機能部であり、自己位置計測部1110、姿勢計測部1120、飛行制御部1130、遠隔操縦用カメラ1140、遠隔操縦用マイク1150を備える。
(A-1-3-1. Flight section 1100)
The flying unit 1100 is a functional unit that flies the work aircraft 1000, and is equipped with a self-position measurement unit 1110, an attitude measurement unit 1120, a flight control unit 1130, a remote control camera 1140, and a remote control microphone 1150.
自己位置計測部1110は、機体の位置(絶対位置)を測定する。自己位置計測部1110は、特に限定されないが、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)、GPS(Global Positioning System)等を用いて、現時点での自己位置を測定する。自己位置の測定方法として、例えば、RTK-GNSS(Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite System)を用いることもできる。位置情報は、少なくとも平面視での2次元での座標情報(例えば緯度、経度)を含み、好ましくは高度情報を含む3次元での座標情報を含む。なお、自己位置計測部1110は、機体の位置に限らず、速度や加速度の情報を測定しても良い。 The self-location measurement unit 1110 measures the position (absolute position) of the aircraft. The self-location measurement unit 1110 measures its current position using, for example, but not limited to, GNSS (Global Navigation Satellite System), GPS (Global Positioning System), etc. As a method for measuring its position, for example, RTK-GNSS (Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite System) can also be used. The position information includes at least two-dimensional coordinate information in a planar view (e.g., latitude and longitude), and preferably three-dimensional coordinate information including altitude information. Note that the self-location measurement unit 1110 is not limited to measuring the position of the aircraft, and may also measure speed and acceleration information.
姿勢計測部1120は、機体の姿勢(向き)を測定する。自己位置計測部1110は、例えば、地磁気センサ、GNSSコンパス等を用いて、現時点での機体の向きを測定する。姿勢情報は、少なくともZ軸まわりの平面視での姿勢角(方位)を含み、好ましくはX軸、Y軸、及びZ軸の3軸まわりの姿勢情報を含む。なお、姿勢計測部1120は、機体の姿勢に限らず、角速度や角加速度の情報を測定しても良い。 The attitude measurement unit 1120 measures the attitude (orientation) of the aircraft. The self-location measurement unit 1110 measures the current orientation of the aircraft using, for example, a geomagnetic sensor, a GNSS compass, etc. Attitude information includes at least the attitude angle (azimuth) in a planar view around the Z axis, and preferably includes attitude information around three axes: the X axis, the Y axis, and the Z axis. Note that the attitude measurement unit 1120 may measure information on angular velocity and angular acceleration in addition to the attitude of the aircraft.
飛行制御部1130は、作業飛行体1000を飛行動作させる機構および機能部であり、作業飛行体1000を浮上させて所望の方向に移動するための推力を機体に発生させる。飛行制御部1130は、フライトコントローラとも呼ばれる処理ユニットを有する。処理ユニットは、プログラマブルプロセッサ(例えば、中央処理ユニット(CPU)、MPU又はDSP)等の1つ以上のプロセッサを有することができる。処理ユニットは、メモリ(記憶部)にアクセス可能である。メモリは、1つ以上のステップを行うために処理ユニットが実行可能であるロジック、コード、及び/又はプログラム命令を記憶している。 The flight control unit 1130 is a mechanism and function that controls the flight operation of the work aircraft 1000, generating thrust for the aircraft to lift the work aircraft 1000 and move it in a desired direction. The flight control unit 1130 has a processing unit, also called a flight controller. The processing unit may have one or more processors, such as a programmable processor (e.g., a central processing unit (CPU), MPU, or DSP). The processing unit has access to memory (storage unit). The memory stores logic, code, and/or program instructions that the processing unit can execute to perform one or more steps.
処理ユニットは、作業飛行体1000の機体の状態を制御するように構成された制御モジュールを含んでいる。例えば、制御モジュールは、6自由度(並進運動x、y及びz、並びに回転運動θx、θy及びθz)を有する作業飛行体1000の空間的配置、姿勢角角度、角速度、角加速度、角躍度速度及び/又は加速度を調整する。すなわち、飛行制御部1130は、作業飛行体1000に浮上、前進、旋回、着陸等の各動作を行わせ、離陸から飛行中、着陸までの作業飛行体1000の姿勢角制御及び飛行動作を制御する。 The processing unit includes a control module configured to control the airframe state of the work aircraft 1000. For example, the control module adjusts the spatial configuration, attitude angle, angular velocity, angular acceleration, angular jerk rate, and/or acceleration of the work aircraft 1000, which has six degrees of freedom (translational motion x, y, and z, and rotational motion θx, θy, and θz). That is, the flight control unit 1130 controls the work aircraft 1000 to perform various operations such as liftoff, forward movement, turning, and landing, and controls the attitude angle control and flight operations of the work aircraft 1000 from takeoff to flight and landing.
飛行制御部1130は、例えば機体運航オペレートシステム2200から取得した自律飛行プログラムに基づいて、作業飛行体1000の飛行を制御することができる。また飛行制御部1130は、計測対象地域、飛行許可/禁止エリア、これに対応する飛行ジオフェンスの情報、2次元又は3次元の地図データを含む地図情報、作業飛行体1000の現在の位置情報、姿勢情報(機首方位情報)、速度情報、及び加速度情報等の各種情報及びこれらの任意の組み合わせに基づいてモータを制御することにより、作業飛行体1000の飛行を制御することができる。 The flight control unit 1130 can control the flight of the work aircraft 1000 based on, for example, an autonomous flight program obtained from the aircraft flight operating system 2200. The flight control unit 1130 can also control the flight of the work aircraft 1000 by controlling the motors based on various information, such as the measurement target area, flight permitted/prohibited areas, corresponding flight geofence information, map information including two-dimensional or three-dimensional map data, the current position information of the work aircraft 1000, attitude information (heading information), speed information, and acceleration information, as well as any combination of these.
遠隔操縦用カメラ1140は、作業飛行体の進行方向などの機体周辺の映像を撮影するカメラである。また、遠隔操縦用マイク1150は、作業飛行体の周辺の音声を収音するマイクである。遠隔操縦用カメラ1140と遠隔操縦用マイク1150で取得された映像と音声は、制御通信部1300により、リアルタイムに中継飛行体などを介してデータ取得拠点システム2000の機体運航オペレートシステム2200に伝送される。 The remote control camera 1140 is a camera that captures images of the surroundings of the work vehicle, such as the direction of travel of the vehicle. The remote control microphone 1150 is a microphone that picks up audio from around the work vehicle. The images and audio captured by the remote control camera 1140 and remote control microphone 1150 are transmitted in real time by the control communication unit 1300 to the vehicle operation system 2200 of the data acquisition base system 2000 via a relay vehicle or the like.
(A-1-3-2.計測部1200)
計測部1200は、計測センサ1210により計測対象地域の情報を取得する機能部である。計測部1200は、計測センサ1210、センサ姿勢制御部1220、センサ制御部1230を備える。
(A-1-3-2. Measurement unit 1200)
The measurement unit 1200 is a functional unit that acquires information about a measurement target area using a measurement sensor 1210. The measurement unit 1200 includes the measurement sensor 1210, a sensor attitude control unit 1220, and a sensor control unit 1230.
計測センサ1210は、例えば、光学画像を取得する光学カメラ、赤外線画像を取得する赤外線カメラ、点群データを取得するLiDARなどのレーザーセンサなどで構成される。計測センサ1210は、計測対象地域の上空から計測対象地域の地表面の光学画像、赤外線画像、点群データなどを計測データとして取得する。 The measurement sensor 1210 is composed of, for example, an optical camera that acquires optical images, an infrared camera that acquires infrared images, and a laser sensor such as LiDAR that acquires point cloud data. The measurement sensor 1210 acquires optical images, infrared images, point cloud data, and other measurement data of the ground surface of the measurement area from above the measurement area.
センサ姿勢制御部1220は、計測センサを支持するジンバルなどの姿勢変更装置を操作して、作業飛行体1000の機体に対する計測センサ1210の3軸まわりの少なくともいずれかの姿勢角度を制御する。センサ姿勢制御部1220は、機体の水平姿勢に対するピッチ角度および所定の基準方向に対するヨー角度のいずれか又は両方を制御してもよい。センサ姿勢制御部1220は、計測対象地域を予めに設定された飛行経路から撮影できるように、センサ姿勢変更装置を調整して計測センサ1210の向きを制御する。 The sensor attitude control unit 1220 controls at least one of the attitude angles of the measurement sensor 1210 around the three axes relative to the body of the work aircraft 1000 by operating an attitude change device such as a gimbal that supports the measurement sensor. The sensor attitude control unit 1220 may control either or both the pitch angle relative to the horizontal attitude of the body and the yaw angle relative to a predetermined reference direction. The sensor attitude control unit 1220 adjusts the sensor attitude change device to control the orientation of the measurement sensor 1210 so that the measurement target area can be photographed from a predetermined flight path.
センサ制御部1230は、計測センサ1210のデータ取得のタイミングやズーム量等の計測センサ1210の計測パラメータを制御する。センサ制御部1230は、予めに設定されているデータ取得タイミングやズーム量等の計測条件に従って撮影がなされるように計測センサ1210を制御する。例えば、計測センサが光学カメラである場合には、画像取得タイミング、シャッタースピード、解像度などを制御しても良い。 The sensor control unit 1230 controls the measurement parameters of the measurement sensor 1210, such as the timing of data acquisition by the measurement sensor 1210 and the zoom amount. The sensor control unit 1230 controls the measurement sensor 1210 so that images are captured according to measurement conditions such as the data acquisition timing and zoom amount that have been set in advance. For example, if the measurement sensor is an optical camera, the sensor control unit 1230 may control the image acquisition timing, shutter speed, resolution, etc.
(A-1-3-3.制御通信部1300)
制御通信部1300は、電波通信が可能な電波通信モジュールを含む。制御通信部1300は、通信ネットワークNWを介した無線通信、またはWi-Fi、2.4GHz、5.6~5.8GHzの周波数帯域を用いた直接無線通信を利用して、データ取得拠点システム2000、中継飛行体3000、通信衛星4000、又は航空交通管制システム5000と無線通信を行い制御関連情報の送受信を行う。制御通信部1300は、通信ネットワークNWとして、例えばLTE(Long Term Evolution)等の通信規格を利用した通信ネットワークNWを利用することができる。制御通信部1300により送受信される制御関連情報には、例えば、飛行制御部1130に対する飛行制御指令、センサ姿勢制御部1220に対するセンサ姿勢制御指令、センサ制御部1230に対するセンサ制御指令、自己位置計測部1110で計測された自己位置などの計測情報、姿勢計測部1120で計測された機体姿勢の計測情報が含まれる。
(A-1-3-3. Control communication unit 1300)
The control communication unit 1300 includes a radio wave communication module capable of radio wave communication. The control communication unit 1300 transmits and receives control-related information via wireless communication via a communication network NW or direct wireless communication using Wi-Fi, 2.4 GHz, or 5.6-5.8 GHz frequency bands with the data acquisition base system 2000, relay aircraft 3000, communication satellite 4000, or air traffic control system 5000. The control communication unit 1300 can use a communication network NW that uses a communication standard such as LTE (Long Term Evolution) as the communication network NW. The control-related information transmitted and received by the control communication unit 1300 includes, for example, flight control commands to the flight control unit 1130, sensor attitude control commands to the sensor attitude control unit 1220, sensor control commands to the sensor control unit 1230, measurement information such as the aircraft's position measured by the aircraft's position measurement unit 1110, and aircraft attitude measurement information measured by the attitude measurement unit 1120.
更に、制御通信部1300は、後述する通信状態判定部1500により判定された通信強度と通信速度の通信状態情報を制御関連情報として、データ取得拠点システム2000、中継飛行体3000、通信衛星4000、又は航空交通管制システム5000に送信する。 Furthermore, the control communication unit 1300 transmits the communication status information, including the communication strength and communication speed, determined by the communication status determination unit 1500 (described below), as control-related information to the data acquisition base system 2000, relay aircraft 3000, communication satellite 4000, or air traffic control system 5000.
(A-1-3-4.計測データ通信部1400)
計測データ通信部1400も同様に、電波通信が可能な電波通信モジュールを含み、通信ネットワークNWを介した無線通信、またはWi-Fi、2.4GHz、5.6~5.8GHzの周波数帯域を用いた直接無線通信を利用して、データ取得拠点システム2000、中継飛行体3000、通信衛星4000、又は航空交通管制システム5000と無線通信を行い計測データの送受信を行う。制御通信部1300は、通信ネットワークNWとして、例えばLTE(Long Term Evolution)等の通信規格を利用した通信ネットワークNWを利用することができる。計測データ通信部1400により送受信される計測データには、例えば、光学カメラで計測された光学画像、赤外線カメラで計測された赤外線画像、LiDARなどのレーザーセンサで計測された点群データが含まれる。
(A-1-3-4. Measurement data communication unit 1400)
Similarly, the measurement data communication unit 1400 includes a radio wave communication module capable of radio wave communication, and transmits and receives measurement data by wireless communication with the data acquisition base system 2000, relay aircraft 3000, communication satellite 4000, or air traffic control system 5000 using wireless communication via a communication network NW or direct wireless communication using Wi-Fi, 2.4 GHz, or 5.6-5.8 GHz frequency bands. The control communication unit 1300 can use a communication network NW that uses a communication standard such as LTE (Long Term Evolution) as the communication network NW. The measurement data transmitted and received by the measurement data communication unit 1400 includes, for example, optical images measured with an optical camera, infrared images measured with an infrared camera, and point cloud data measured with a laser sensor such as LiDAR.
制御関連情報は、計測データよりもデータ量が少ないが、飛行制御や計測制御に影響するため、通信遅延が少ないリアルタイム通信が求められる。一方で、計測データは、制御関連情報よりもデータ量が多く、通信速度の速い通信手段で送信することが求められるが、通信のリアルタイム性は必ずしも高く無くて良く、一時的に通信が途切れても大きな問題とはならない。そのため、上記したように制御関連情報と計測データはそれぞれ異なる通信部(制御通信部1300、計測データ通信部1400)を介して、独立した通信手段により送受信される。 Control-related information has a smaller data volume than measurement data, but because it affects flight control and measurement control, real-time communication with minimal communication delays is required. On the other hand, measurement data has a larger data volume than control-related information and requires transmission via a communication method with a high communication speed, but the real-time nature of communication does not necessarily need to be high, and temporary communication interruptions do not pose a major problem. For this reason, as described above, control-related information and measurement data are sent and received via independent communication methods via different communication units (control communication unit 1300, measurement data communication unit 1400).
(A-1-3-5.通信状態判定部1500)
通信状態判定部1500は、制御通信部1300や計測データ通信部1400による自機(作業飛行体1000)と外部(データ取得拠点システム2000、中継飛行体3000、通信衛星4000、又は航空交通管制システム5000)との間の通信状態を空域エリア毎に判定する。通信状態判定部1500は、通信強度判定部1510と、通信速度判定部1520を備える。
(A-1-3-5. Communication Status Determination Unit 1500)
The communication status determination unit 1500 determines the communication status between the aircraft itself (the work aircraft 1000) and the outside (the data acquisition base system 2000, the relay aircraft 3000, the communication satellite 4000, or the air traffic control system 5000) for each airspace area via the control communication unit 1300 and the measurement data communication unit 1400. The communication status determination unit 1500 includes a communication strength determination unit 1510 and a communication speed determination unit 1520.
通信強度判定部1510は、自機と各外部システムとの間の通信強度を空域エリア毎に判定する。例えばdBなどの単位で定義される通信強度の状態量を計測又は算出することで判定する。通信速度判定部1520は、自機と各外部システムとの間の通信速度を空域エリア毎に判定する。例えばbpsなどの単位で定義される通信速度の状態量を計測又は算出することで判定する。 The communication strength determination unit 1510 determines the communication strength between the device itself and each external system for each airspace area. For example, this is done by measuring or calculating the state quantity of the communication strength defined in units such as dB. The communication speed determination unit 1520 determines the communication speed between the device itself and each external system for each airspace area. For example, this is done by measuring or calculating the state quantity of the communication speed defined in units such as bps.
(A-1-3-6.計測データ処理部1600)
計測データ処理部1600は、計測部1200により計測された計測データに対してデータ処理を行う。計測データ処理部1600は、比較的処理負荷の大きなデータ処理を実行できるように、例えば、ワークステーションなどで構成される。
(A-1-3-6. Measurement data processing unit 1600)
The measurement data processing unit 1600 processes the measurement data measured by the measurement unit 1200. The measurement data processing unit 1600 is configured as, for example, a workstation so that it can execute data processing with a relatively large processing load.
計測データ処理部1600で実行可能なデータ処理は、例えば、計測データが光学カメラまたは赤外線カメラで計測した画像である場合には、複数の画像をつなぎ合わせた広域画像、または複数の画像を正射変換してつなぎ合わせた広域オルソ画像、または広域画像や広域オルソ画像を地理情報と統合した地図画像などの生成処理である。あるいは、計測データがレーザーセンサで取得した点群データである場合には、点群データを加工してDigital Surface Model(DSM)やDigital Elevation Model(DEM)などで表現した三次元空間データ、または三次元空間データを地理情報と統合した地図画像の生成処理である。 Data processing that can be performed by the measurement data processing unit 1600 includes, for example, generating a wide-area image by stitching together multiple images, a wide-area orthoimage by stitching together multiple images after orthogonal transformation, or a map image by integrating a wide-area image or wide-area orthoimage with geographic information when the measurement data is images measured with an optical camera or infrared camera. Alternatively, when the measurement data is point cloud data acquired with a laser sensor, generating three-dimensional spatial data expressed as a Digital Surface Model (DSM) or Digital Elevation Model (DEM) by processing the point cloud data, or a map image by integrating the three-dimensional spatial data with geographic information.
(A-1-3-7.データ記録部1700)
データ記録部1700は、計測部1200により計測された計測データなどを作業飛行体1000内部の記録媒体に記録する機能部である。記録媒体は、例えば、SDカードやRAM等の分離可能な媒体を含んでいてもよい。データ記録部1700は、計測データ記録部1710と、通信状態記録部1720と、処理後データ記録部1730を備える。
(A-1-3-7. Data recording unit 1700)
The data recording unit 1700 is a functional unit that records measurement data measured by the measurement unit 1200 and other data on a recording medium inside the work aircraft 1000. The recording medium may include a separable medium such as an SD card or RAM. The data recording unit 1700 includes a measurement data recording unit 1710, a communication status recording unit 1720, and a post-processing data recording unit 1730.
計測データ記録部1710は、計測部1200により計測された計測データを記録する。通信状態記録部1720は、通信状態判定部1500で判定された通信強度と通信速度の各情報を記録する。処理後データ記録部1730は、計測データ処理部1600により生成された処理後データを記録する。 The measurement data recording unit 1710 records the measurement data measured by the measurement unit 1200. The communication status recording unit 1720 records the communication strength and communication speed information determined by the communication status determination unit 1500. The processed data recording unit 1730 records the processed data generated by the measurement data processing unit 1600.
(A-1-4.中継飛行体の概要)
次に、中継飛行体3000について説明する。図4は、中継飛行体の主要な機能を示す機能ブロック図である。中継飛行体3000は、有人または無人の航空機、またはその他の飛行体である。中継飛行体3000は、作業飛行体1000とデータ取得拠点システム2000の間で送受信される作業飛行体1000の制御関連情報(制御指令または制御状態情報)と、作業飛行体1000により取得した計測データの通信を中継する。また、データ取得拠点システム2000との間で、自機(中継飛行体3000)の制御に関する情報を送受信する。中継飛行体3000は、固定翼機の他、回転翼機であってもよいし、固定翼および回転翼を備える垂直離着陸機(VTOL、Vertical Take-Off and Landing aircraft)であってもよい。
(A-1-4. Overview of the relay aircraft)
Next, the relay aircraft 3000 will be described. FIG. 4 is a functional block diagram showing the main functions of the relay aircraft. The relay aircraft 3000 is a manned or unmanned aircraft, or other aircraft. The relay aircraft 3000 relays control-related information (control commands or control status information) of the work aircraft 1000 transmitted and received between the work aircraft 1000 and the data acquisition base system 2000, as well as communication of measurement data acquired by the work aircraft 1000. The relay aircraft 3000 also transmits and receives information related to the control of its own aircraft (the relay aircraft 3000) to and from the data acquisition base system 2000. The relay aircraft 3000 may be a fixed-wing aircraft, a rotary-wing aircraft, or a vertical take-off and landing aircraft (VTOL) equipped with fixed and rotary wings.
中継飛行体3000は、飛行部3100と、制御通信部3300と、通信状態判定部3500と、計測データ処理部3600と、データ記録部3700を備える。また、中継飛行体3000が有人飛行体である場合は、上記に加えて、飛行体に登場する操縦者が操作する操縦装置(操縦指令入力部、表示部、音声出力部等を有する)を備える。 The relay aircraft 3000 comprises a flight unit 3100, a control communication unit 3300, a communication status determination unit 3500, a measurement data processing unit 3600, and a data recording unit 3700. Furthermore, if the relay aircraft 3000 is a manned aircraft, it also comprises a control device (having a control command input unit, display unit, audio output unit, etc.) operated by a pilot appearing on the aircraft.
飛行部3100は、自己位置計測部3110、姿勢計測部3120、飛行制御部3130、遠隔操縦用カメラ3140、遠隔操縦用マイク3150を備える。なお、飛行部3100は、作業飛行体1000の飛行部1100と同様の機能とすることができる。制御通信部3300は、作業飛行体1000の制御通信部1300と同様の機能とすることができる。 The flight unit 3100 is equipped with a self-position measurement unit 3110, an attitude measurement unit 3120, a flight control unit 3130, a remote control camera 3140, and a remote control microphone 3150. The flight unit 3100 may have the same functions as the flight unit 1100 of the work aircraft 1000. The control communication unit 3300 may have the same functions as the control communication unit 1300 of the work aircraft 1000.
中継通信部3400は、制御情報中継通信部3410と、計測データ中継通信部3420を備えている。制御情報中継通信部3410は、作業飛行体1000とデータ取得拠点システム2000の間で送受信される作業飛行体1000の制御関連情報(制御指令、制御状態情報、リアルタイム映像、音声を含む)の中継通信を行う。例えば、データ取得拠点システム2000から作業飛行体1000に対する制御指令を受信して作業飛行体1000に転送し、作業飛行体1000から作業飛行体1000の制御状態に関する情報を受信してデータ取得拠点システム2000に転送する。計測データ中継通信部3420は、作業飛行体1000により取得した計測データを中継してデータ取得拠点システム2000に伝送する。 The relay communication unit 3400 is equipped with a control information relay communication unit 3410 and a measurement data relay communication unit 3420. The control information relay communication unit 3410 relays control-related information (including control commands, control status information, real-time video, and audio) for the work aircraft 1000 transmitted and received between the work aircraft 1000 and the data acquisition base system 2000. For example, it receives control commands for the work aircraft 1000 from the data acquisition base system 2000 and forwards them to the work aircraft 1000, and receives information regarding the control status of the work aircraft 1000 from the work aircraft 1000 and forwards it to the data acquisition base system 2000. The measurement data relay communication unit 3420 relays measurement data acquired by the work aircraft 1000 and transmits it to the data acquisition base system 2000.
通信状態判定部3500は、制御通信部3300、中継通信部3400(制御情報中継通信部3410、計測データ中継通信部3420)による中継飛行体3000と外部システム(データ取得拠点システム2000、作業飛行体1000、通信衛星4000、又は航空交通管制システム5000)との間の通信状態を空域エリア毎に判定する。通信状態判定部3500は、通信強度判定部3510と、通信速度判定部3520を備える。通信強度判定部3510と通信速度判定部3520は、作業飛行体1000の通信強度判定部1510と通信速度判定部1520と同様の機能とることができる。例えば、通信状態判定部3500は、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の通信強度及び通信速度、さらに中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間の通信強度及び通信速度をそれぞれ判定する。 The communication status determination unit 3500 determines the communication status between the relay aircraft 3000 and an external system (data acquisition base system 2000, work aircraft 1000, communication satellite 4000, or air traffic control system 5000) for each airspace area via the control communication unit 3300 and relay communication unit 3400 (control information relay communication unit 3410, measurement data relay communication unit 3420). The communication status determination unit 3500 is equipped with a communication strength determination unit 3510 and a communication speed determination unit 3520. The communication strength determination unit 3510 and the communication speed determination unit 3520 can have the same functions as the communication strength determination unit 1510 and the communication speed determination unit 1520 of the work aircraft 1000. For example, the communication status determination unit 3500 determines the communication strength and communication speed between the relay aircraft 3000 and the working aircraft 1000, and also the communication strength and communication speed between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system 2000.
計測データ処理部3600は、計測データ中継通信部3420を介して受信した計測データに対してデータ処理を行う。計測データ処理部3600は、比較的処理負荷の大きなデータ処理を実行できるように、例えば、ワークステーションなどで構成される。計測データ処理部3600で実行可能なデータ処理は、作業飛行体1000の計測データ処理部1600と同様である。 The measurement data processing unit 3600 performs data processing on the measurement data received via the measurement data relay communication unit 3420. The measurement data processing unit 3600 is configured, for example, as a workstation so that it can execute data processing that has a relatively large processing load. The data processing that can be executed by the measurement data processing unit 3600 is the same as that executed by the measurement data processing unit 1600 of the work aircraft 1000.
データ記録部3700は、計測データ中継通信部3420を介して受信した計測データなどを作業飛行体3000内部の記録媒体に記録する機能部である。記録媒体は、例えば、SDカードやRAM等の分離可能な媒体を含んでいてもよい。データ記録部3700は、中継計測データ記録部3710と、通信状態記録部3720と、処理後データ記録部3730を備える。 The data recording unit 3700 is a functional unit that records measurement data received via the measurement data relay communication unit 3420 on a recording medium inside the work aircraft 3000. The recording medium may include, for example, a separable medium such as an SD card or RAM. The data recording unit 3700 includes a relay measurement data recording unit 3710, a communication status recording unit 3720, and a processed data recording unit 3730.
中継計測データ記録部3710は、計測データ中継通信部3420を介して受信した計測データを記録する。通信状態記録部3720は、通信状態判定部3500で判定された通信強度と通信速度の各情報を記録する。処理後データ記録部3730は、計測データ処理部3600により生成された処理後データを記録する。 The relay measurement data recording unit 3710 records the measurement data received via the measurement data relay communication unit 3420. The communication status recording unit 3720 records the communication strength and communication speed information determined by the communication status determination unit 3500. The processed data recording unit 3730 records the processed data generated by the measurement data processing unit 3600.
(A-1-5.航空交通管制システムの概要)
次に、航空交通管制システム5000について説明する。図5は、航空交通管制システムの機能構ブロック図である。航空交通管制システム5000は、管制通信部5100と、中継情報通信部5200と、運航管制部5300を備える。
(A-1-5. Overview of the Air Traffic Control System)
Next, an air traffic control system 5000 will be described. Fig. 5 is a functional block diagram of the air traffic control system. The air traffic control system 5000 includes a control communication unit 5100, a relay information communication unit 5200, and an operation control unit 5300.
管制通信部5100は、電波通信が可能な電波通信モジュール備え、管制対象空域内の交通管制に必要な情報を、航空交通管制システム5000の管制対象空域を飛行する航空機との間で送受信する機能部である。 The control communication unit 5100 is equipped with a radio wave communication module capable of radio wave communication, and is a functional unit that transmits and receives information necessary for traffic control within controlled airspace between aircraft flying in the controlled airspace of the air traffic control system 5000.
中継情報通信部5200は、電波通信が可能な電波通信モジュール備え、作業飛行体1000、中継飛行体3000、データ取得拠点システム2000との間で、送受信される制御関連情報または計測データを中継する機能部である。中継情報通信部5200は、制御情報中継通信部5210と、計測データ中継通信部5220を有する。 The relay information communication unit 5200 is equipped with a radio wave communication module capable of radio wave communication, and is a functional unit that relays control-related information or measurement data sent and received between the work aircraft 1000, the relay aircraft 3000, and the data acquisition base system 2000. The relay information communication unit 5200 has a control information relay communication unit 5210 and a measurement data relay communication unit 5220.
制御情報中継通信部5210は、作業飛行体1000とデータ取得拠点システム2000の間で送受信される作業飛行体1000の制御関連情報(制御指令または制御状態情報)の中継通信を行う。また、制御情報中継通信部5210は、中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間で送受信される中継飛行体3000の制御関連情報(制御指令または制御状態情報)の中継通信を行っても良い。計測データ中継通信部5220は、作業飛行体1000で計測される計測データを中継して、データ取得拠点システム2000に送信する。 The control information relay communication unit 5210 relays control-related information (control commands or control status information) of the work aircraft 1000 transmitted and received between the work aircraft 1000 and the data acquisition base system 2000. The control information relay communication unit 5210 may also relay control-related information (control commands or control status information) of the relay aircraft 3000 transmitted and received between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system 2000. The measurement data relay communication unit 5220 relays measurement data measured by the work aircraft 1000 and transmits it to the data acquisition base system 2000.
運航管制部5300は、管制対象空域内の交通管制を行うために必要な情報を取得及び指令を生成する機能部である。運航管制部5300は、航空機状態取得部5310と、管制指令生成部5320を備える。航空機状態取得部5310は、作業飛行体1000や中継飛行体3000やその他の管制対象空域内を飛行する飛行体の飛行状態(位置、高度、速度、加速度、飛行予定経路、着陸予定位置など)やその他の機体状態(飛行可能距離、機体異常有無、有人/無人の識別情報など)に関する情報を取得する。管制指令生成部5320は、取得した管制対象空域内の飛行体の状態情報に基づいて、各飛行体に対する管制指令を生成する。ここで、管制指令とは、例えば、飛行予定経路の変更指令、着陸予定位置の変更指令などである。 The flight control unit 5300 is a functional unit that acquires information and generates commands necessary for traffic control within the controlled airspace. The flight control unit 5300 includes an aircraft status acquisition unit 5310 and a control command generation unit 5320. The aircraft status acquisition unit 5310 acquires information regarding the flight status (position, altitude, speed, acceleration, planned flight path, planned landing position, etc.) and other aircraft status (flight distance, presence or absence of aircraft abnormalities, manned/unmanned identification information, etc.) of the work aircraft 1000, relay aircraft 3000, and other aircraft flying within the controlled airspace. The control command generation unit 5320 generates control commands for each aircraft based on the acquired status information of the aircraft within the controlled airspace. Here, control commands include, for example, commands to change the planned flight path or the planned landing position.
(A-1-6.通信インフラマネジメントシステム2100の概要)
次に、通信インフラマネジメントシステム2100について説明する。図6は、通信インフラマネジメントシステムの機能構ブロック図である。通信インフラマネジメントシステム2100は、通信手段候補取得部2110と、通信状態判定部2120と、通信手段判定部2130と、中継飛行体利用判定部2140と、制御通信部2150と、計測データ通信部2160と、を備える。
(A-1-6. Overview of communication infrastructure management system 2100)
Next, the communication infrastructure management system 2100 will be described. Fig. 6 is a functional block diagram of the communication infrastructure management system. The communication infrastructure management system 2100 includes a candidate communication means acquisition unit 2110, a communication status determination unit 2120, a communication means determination unit 2130, a relay aircraft usage determination unit 2140, a control communication unit 2150, and a measurement data communication unit 2160.
(A-1-6-1.通信手段候補取得部2110)
通信手段候補取得部2110は、データ取得拠点システム2000と作業飛行体1000との間で直接通信を行う際の通信手段の候補、及び、他の外部システム(中継飛行体3000、通信衛星4000、航空交通管制システム5000)を介して作業飛行体1000と通信を行う際の通信手段の候補に関する情報を取得する。以下、図7a~図10bに、通信手段候補取得部2110が取得する通信手段候補の一例を説明する。
(A-1-6-1. Communication method candidate acquisition unit 2110)
The communication means candidate acquisition unit 2110 acquires information regarding candidate communication means for direct communication between the data acquisition base system 2000 and the work aircraft 1000, and candidate communication means for communication with the work aircraft 1000 via other external systems (relay aircraft 3000, communication satellite 4000, air traffic control system 5000). An example of the communication means candidates acquired by the communication means candidate acquisition unit 2110 is described below in Figures 7a to 10b.
まず、中継飛行体を介した通信手段を説明する。図7aは、中継飛行体を介した通信手段の一例を示す図である。本図に示す通信手段の候補例では、データ取得拠点システム2000の通信インフラマネジメントシステム2100が中継飛行体3000を介して作業飛行体1000と通信を行う例を示しており、特に、通信インフラマネジメントシステム2100に設けられた直接通信用の無線通信設備(無線通信アンテナなどを含む)を利用して中継飛行体3000の間で直接無線通信を行う例を示している。なお、当該直接無線通信には、例えば、2.4GHz帯や5.7GHz帯の無線通信帯域を利用することができるが、これに限られず、周波数が3kHz~30kHz帯の超長波、30kHz~300kHz帯の長波、300kHz~3MHz帯の中波、3MHz~30MHz帯の短波、30MHz~300MHz帯の超短波、300MHz~3GHz帯の極超短波、3GHz~30GHz帯のマイクロ波、30GHz~300GHz帯のミリ波、300GHz~3THz帯のサブミリ波を利用した無線通信を適用できる。 First, we will explain the communication means via a relay aircraft. Figure 7a is a diagram showing an example of a communication means via a relay aircraft. The candidate example of communication means shown in this figure shows an example in which the communication infrastructure management system 2100 of the data acquisition base system 2000 communicates with the work aircraft 1000 via the relay aircraft 3000, and in particular, shows an example in which direct wireless communication is performed between the relay aircraft 3000 using wireless communication equipment for direct communication (including wireless communication antennas, etc.) installed in the communication infrastructure management system 2100. For direct wireless communication, wireless communication bands such as the 2.4 GHz band and the 5.7 GHz band can be used, but are not limited to these. Wireless communication using frequencies such as very long waves in the 3 kHz to 30 kHz band, long waves in the 30 kHz to 300 kHz band, medium waves in the 300 kHz to 3 MHz band, short waves in the 3 MHz to 30 MHz band, ultra-short waves in the 30 MHz to 300 MHz band, ultra-short waves in the 300 MHz to 3 GHz band, microwaves in the 3 GHz to 30 GHz band, millimeter waves in the 30 GHz to 300 GHz band, and submillimeter waves in the 300 GHz to 3 THz band can also be used.
図7bは、中継飛行体を介した通信手段の他の一例を示す図である。本図に示す通信手段の候補例では、データ取得拠点システム2000の通信インフラマネジメントシステム2100が中継飛行体3000を介して作業飛行体1000と通信を行う例を示しており、特に、通信インフラマネジメントシステム2100と中継飛行体3000の間の通信が、インターネット回線と公衆無線設備を介して行われる。公衆の無線通信設備(航空機通信用の基地局、無線通信アンテナなどを含む)をと中継飛行体3000の間の無線通信は、上記した各種帯域の無線を適宜利用することができる。 Figure 7b shows another example of a communication means via a relay aircraft. The candidate example of communication means shown in this figure shows an example in which the communication infrastructure management system 2100 of the data acquisition base system 2000 communicates with the work aircraft 1000 via the relay aircraft 3000, and in particular, communication between the communication infrastructure management system 2100 and the relay aircraft 3000 is performed via an Internet line and public wireless equipment. Wireless communication between public wireless communication equipment (including base stations for aircraft communications, wireless communication antennas, etc.) and the relay aircraft 3000 can appropriately use wireless in the various bands described above.
次に、通信衛星4000を介した通信手段を説明する。図8aは、通信衛星を介した通信手段の一例を示す図である。本図に示す通信手段の候補例では、データ取得拠点システム2000の通信インフラマネジメントシステム2100が通信衛星4000を介して作業飛行体1000と通信を行う例を示しており、特に、通信インフラマネジメントシステム2100に設けられた通信衛星との直接通信用の無線通信設備(無線通信アンテナなどを含む)を利用して通信衛星4000との間で直接無線通信を行う例を示している。なお、当該直接無線通信には、例えば、2.4GHz帯や5.7GHz帯の無線通信帯域を利用することができるが、これに限られない。 Next, communication means via a communication satellite 4000 will be described. Figure 8a is a diagram showing an example of communication means via a communication satellite. The candidate example of communication means shown in this figure shows an example in which the communication infrastructure management system 2100 of the data acquisition base system 2000 communicates with the work aircraft 1000 via a communication satellite 4000, and in particular shows an example in which direct wireless communication is performed with the communication satellite 4000 using wireless communication equipment (including a wireless communication antenna, etc.) for direct communication with the communication satellite installed in the communication infrastructure management system 2100. Note that this direct wireless communication can use wireless communication bands such as, but are not limited to, the 2.4 GHz band or the 5.7 GHz band.
図8bは、通信衛星を介した通信手段の他の一例を示す図である。本図に示す通信手段の候補例では、データ取得拠点システム2000の通信インフラマネジメントシステム2100が通信衛星4000を介して作業飛行体1000と通信を行う例を示しており、特に、通信インフラマネジメントシステム2100と通信衛星4000の間の通信が、インターネット回線と公衆無線設備(衛星通信用の基地局、無線通信アンテナなどを含む)を介して行われる。 Figure 8b shows another example of a communication means via a communication satellite. The candidate example of communication means shown in this figure shows an example in which the communication infrastructure management system 2100 of the data acquisition base system 2000 communicates with the work aircraft 1000 via a communication satellite 4000, and in particular, communication between the communication infrastructure management system 2100 and the communication satellite 4000 is carried out via an Internet line and public wireless equipment (including satellite communication base stations, wireless communication antennas, etc.).
次に、作業航空機と直接無線通信を行う際の通信手段を説明する。図9aは、作業飛行体と直接通信を行う際の通信手段の一例を示す図である。本図に示す通信手段の候補例では、データ取得拠点システム2000の通信インフラマネジメントシステム2100が、直接、作業飛行体1000と通信を行う例を示しており、特に、通信インフラマネジメントシステム2100に設けられた直接通信用の無線通信設備(無線通信アンテナなどを含む)を利用して作業飛行体1000との間で直接無線通信を行う例を示している。なお、当該直接無線通信には、例えば、2.4GHz帯や5.7GHz帯の無線通信帯域を利用することができるが、これに限られない。 Next, we will explain the communication means used when conducting direct wireless communication with a work aircraft. Figure 9a is a diagram showing an example of a communication means used when conducting direct communication with a work aircraft. The candidate example of communication means shown in this figure shows an example in which the communication infrastructure management system 2100 of the data acquisition base system 2000 communicates directly with the work aircraft 1000, and in particular, shows an example in which direct wireless communication is conducted with the work aircraft 1000 using wireless communication equipment for direct communication (including wireless communication antennas, etc.) installed in the communication infrastructure management system 2100. Note that this direct wireless communication can use wireless communication bands such as the 2.4 GHz band or the 5.7 GHz band, but is not limited to these.
図9bは、作業飛行体と直接通信を行う際の通信手段の他の一例を示す図である。本図に示す通信手段の候補例では、データ取得拠点システム2000の通信インフラマネジメントシステム2100が、直接、作業飛行体1000と通信を行う例を示しており、特に、通信インフラマネジメントシステム2100と作業飛行体1000の間の通信が、インターネット回線と公衆無線設備(航空機通信用の基地局、無線通信アンテナなどを含む)を介して行われる。 Figure 9b shows another example of a communication means for direct communication with a work aircraft. The candidate example of communication means shown in this figure shows an example in which the communication infrastructure management system 2100 of the data acquisition base system 2000 communicates directly with the work aircraft 1000, and in particular, communication between the communication infrastructure management system 2100 and the work aircraft 1000 is carried out via an Internet line and public wireless equipment (including base stations for aircraft communications, wireless communication antennas, etc.).
次に、航空交通管制システム5000を介して無線通信を行う際の通信手段を説明する。図10aは、航空交通管制システムを介した通信手段の一例を示す図である。本図に示す通信手段の候補例では、データ取得拠点システム2000の通信インフラマネジメントシステム2100が航空交通管制システム5000を介して作業飛行体1000と通信を行う例を示しており、特に、通信インフラマネジメントシステム2100に設けられた無線通信設備(無線通信アンテナなどを含む)を利用して、通信インフラマネジメントシステム2100と航空交通管制システム5000との間で無線通信を行う例を示している。なお、当該無線通信には、例えば、2.4GHz帯や5.7GHz帯の無線通信帯域を利用することができるが、これに限られない。 Next, we will explain the communication means used when performing wireless communication via the air traffic control system 5000. Figure 10a is a diagram showing an example of communication means via the air traffic control system. The candidate example of communication means shown in this figure shows an example in which the communication infrastructure management system 2100 of the data acquisition base system 2000 communicates with the work aircraft 1000 via the air traffic control system 5000, and in particular, shows an example in which wireless communication is performed between the communication infrastructure management system 2100 and the air traffic control system 5000 using wireless communication equipment (including wireless communication antennas, etc.) installed in the communication infrastructure management system 2100. Note that the wireless communication can use wireless communication bands such as the 2.4 GHz band or the 5.7 GHz band, but is not limited to these.
図10bは、航空交通管制システム5000を介した通信手段の他の一例を示す図である。本図に示す通信手段の候補例では、データ取得拠点システム2000の通信インフラマネジメントシステム2100が航空交通管制システム5000を介して作業飛行体1000と通信を行う例を示しており、特に、通信インフラマネジメントシステム2100と航空交通管制システム5000の間の通信が、インターネット回線と公衆無線設備(基地局、無線通信アンテナなどを含む)を介して行われる。 Figure 10b is a diagram showing another example of a communication means via the air traffic control system 5000. The candidate example of communication means shown in this figure shows an example in which the communication infrastructure management system 2100 of the data acquisition base system 2000 communicates with the work aircraft 1000 via the air traffic control system 5000, and in particular, communication between the communication infrastructure management system 2100 and the air traffic control system 5000 is performed via an Internet line and public wireless equipment (including base stations, wireless communication antennas, etc.).
図7a~図10bに示した通り、データ取得拠点システム2000の通信インフラマネジメントシステム2100と作業飛行体1000の間で通信を行う通信手段には複数の候補が存在する。通信手段候補取得部2110では、このような複数の通信手段候補の情報を取得する。 As shown in Figures 7a to 10b, there are multiple candidate communication means for communication between the communication infrastructure management system 2100 of the data acquisition base system 2000 and the work aircraft 1000. The candidate communication means acquisition unit 2110 acquires information on these multiple candidate communication means.
(A-1-6-2.通信状態判定部2120)
通信状態判定部2120は、通信強度判定部2121と、通信速度判定部2122を備え、通信手段候補取得部2110で取得した複数の通信手段候補のそれぞれについて、空域エリア毎に通信状態(通信強度と通信速度)を判定する。また、通信状態の判定は、LTE(Long Term Evolution)、WiFi、2.4GHz、3.2GHz、5.7GHzなどの複数の通信チャネルごとに判定される。通信強度判定部2111は、自機と各外部システムとの間の通信強度を空域エリア毎に判定する。例えばdBなどの単位で定義される通信強度の状態量を計測又は算出することで判定する。通信速度判定部2112は、自機と各外部システムとの間の通信速度を空域エリア毎に判定する。例えばbpsなどの単位で定義される通信速度の状態量を計測又は算出することで判定する。なお、空域エリア毎の通信状態(通信強度と通信速度)は、作業飛行体1000または中継飛行体3000の通信状態判定部1500、3500、または同一空域を飛行する他の飛行体や他の通信状態計測手段により計測された現在または過去の通信状態の情報を取得することができる。例えば、通信状態判定部2120は、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の通信強度及び通信速度、さらに中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間の通信強度及び通信速度をそれぞれ判定することができる。
(A-1-6-2. Communication Status Determination Unit 2120)
The communication status determination unit 2120 includes a communication strength determination unit 2121 and a communication speed determination unit 2122, and determines the communication status (communication strength and communication speed) for each of the multiple communication means candidates acquired by the communication means candidate acquisition unit 2110 for each airspace area. The communication status is determined for each of multiple communication channels, such as LTE (Long Term Evolution), WiFi, 2.4 GHz, 3.2 GHz, and 5.7 GHz. The communication strength determination unit 2111 determines the communication strength between the device itself and each external system for each airspace area. For example, this determination is made by measuring or calculating a state quantity of communication strength defined in units such as dB. The communication speed determination unit 2112 determines the communication speed between the device itself and each external system for each airspace area. For example, this determination is made by measuring or calculating a state quantity of communication speed defined in units such as bps. The communication status (communication strength and communication speed) for each airspace area can be obtained by acquiring information on current or past communication status measured by the communication status determination unit 1500, 3500 of the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000, or by other aircraft flying in the same airspace or other communication status measurement means. For example, the communication status determination unit 2120 can determine the communication strength and communication speed between the relay aircraft 3000 and the work aircraft 1000, and also the communication strength and communication speed between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system 2000.
例えば、図8aと図8bに示したような通信衛星4000を介した通信手段である場合には、通信強度判定部2111と通信速度判定部2112は、通信インフラマネジメントシステムと通信衛星4000間の通信強度と通信速度、及び通信衛星4000と作業飛行体1000間の通信強度と通信速度をそれぞれ計測し、最も通信強度と通信速度の悪い値を当該通信手段の通信強度と通信速度として判定する。 For example, in the case of a communication means via a communication satellite 4000 as shown in Figures 8a and 8b, the communication strength determination unit 2111 and communication speed determination unit 2112 measure the communication strength and communication speed between the communication infrastructure management system and the communication satellite 4000, and the communication strength and communication speed between the communication satellite 4000 and the work aircraft 1000, respectively, and determine the poorest communication strength and communication speed as the communication strength and communication speed of the communication means.
(A-1-6-3.通信手段判定部2130)
通信手段判定部2130は、通信状態判定部2120により判定した各通信手段候補に対する通信状態と、制御通信と計測データ通信に求められる通信性能の基準情報に基づいて、制御通信手段と計測データ通信手段をそれぞれ判定する機能部である。なお、通信手段判定部2130は、通信経路のみならず、制御通信と計測データ通信のそれぞれに利用する通信周波数帯域を、それぞれ別々の周波数帯域から割り当てても良い。通信手段判定部2130は、制御通信手段判定部2131と、計測データ通信手段判定部2132を備える。
(A-1-6-3. Communication means determination unit 2130)
The communication means determination unit 2130 is a functional unit that determines the control communication means and the measurement data communication means based on the communication state for each communication means candidate determined by the communication state determination unit 2120 and standard information on the communication performance required for the control communication and the measurement data communication. Note that the communication means determination unit 2130 may allocate not only the communication path but also the communication frequency bands to be used for the control communication and the measurement data communication from different frequency bands. The communication means determination unit 2130 includes a control communication means determination unit 2131 and a measurement data communication means determination unit 2132.
制御通信手段判定部2131は、各通信手段候補の中から、制御関連情報(制御指令、制御状態情報、リアルタイム映像等)を送受信するための制御通信を行う通信手段を判定する。制御関連情報は、作業飛行体1000などの飛行制御や計測制御の遠隔操縦に必要な情報であるため、飛行体の安全運航や計測作業を確実に実行するためには、通信が途切れずに安定していることや、通信遅延が少ない通信のリアルタイム性が求められる。そのため、通信速度よりも通信強度が高いことをより優先した基準で通信手段が判定される。 The control communication means determination unit 2131 determines, from among the candidate communication means, the communication means to perform control communication for sending and receiving control-related information (control commands, control status information, real-time video, etc.). Control-related information is information necessary for remote operation of flight control and measurement control of the work aircraft 1000, etc., so in order to ensure the safe operation of the aircraft and the execution of measurement work, stable communication without interruption and real-time communication with little communication delay are required. For this reason, the communication means is determined based on criteria that prioritize high communication strength over communication speed.
計測データ通信手段判定部2132は、各通信手段候補の中から、計測データ(作業飛行体1000や中継飛行体3000においてデータ処理が行われる場合には処理後データ)を受信するための制御通信を行う通信手段を判定する。計測データ等の通信は、制御通信とは異なり飛行制御や計測制御に直接関係しないため、通信の安定性やリアルタイム性の通信性能の要求は比較的高くない。一方で、計測データや処理後データは、制御関連情報よりもデータ量が多いため、大量のデータを高速に伝送することが求められる。そのため、通信強度よりも通信速度が高いことをより優先した基準で通信手段が判定される。 The measurement data communication means determination unit 2132 determines, from among the candidate communication means, the communication means to perform control communication for receiving measurement data (or processed data if data processing is performed in the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000). Unlike control communication, communication of measurement data, etc. is not directly related to flight control or measurement control, so the requirements for communication stability and real-time communication performance are relatively low. On the other hand, measurement data and processed data have larger data volumes than control-related information, so high-speed transmission of large amounts of data is required. Therefore, the communication means is determined based on criteria that prioritize high communication speed over communication strength.
制御通信手段判定部2131と計測データ通信手段判定部2132は、一つの通信手段を利用することを判定することに限らず、例えば複数の通信手段によるパラレル送信、又は複数の通信手段を切り替える切替送信であってよい。また、通信インフラマネジメントシステム2100は、人によりメモリを物理的に運送することでデータを送信するとよい旨の判断をした場合には、その旨を適宜の表示部に表示させ、管理者にメモリの物理的な運送を要請してもよい。 The control communication means determination unit 2131 and the measurement data communication means determination unit 2132 are not limited to determining the use of a single communication means, but may, for example, perform parallel transmission using multiple communication means, or switch transmission by switching between multiple communication means. Furthermore, if the communication infrastructure management system 2100 determines that data should be transmitted by physically transporting the memory by a person, it may display this on an appropriate display unit and request the administrator to physically transport the memory.
(A-1-6-4.中継飛行体利用判定部2140)
中継飛行体利用判定部2140は、中継位置判定部2141と、中継機追加要否判定部2142と、中継機不要判定部2143を有する。中継飛行体利用判定部2140は、通信手段判定部2130により、作業飛行体1000とデータ取得拠点システム2000の間の通信手段として、図7aや図7bに示したような中継飛行体3000を介した通信を選択した場合に、中継飛行体3000により通信を中継させる位置を判定すると共に、中継飛行体3000の追加の有無や中継飛行体3000の不要判定を行う。
(A-1-6-4. Relay Aircraft Usage Determination Unit 2140)
The relay aircraft usage determination unit 2140 has a relay position determination unit 2141, a relay aircraft addition necessity determination unit 2142, and a relay aircraft unnecessary determination unit 2143. When the communication means determination unit 2130 selects communication via the relay aircraft 3000 as shown in Figures 7a and 7b as the communication means between the work aircraft 1000 and the data acquisition base system 2000, the relay aircraft usage determination unit 2140 determines the position where the communication will be relayed by the relay aircraft 3000, and determines whether or not to add a relay aircraft 3000 or whether or not the relay aircraft 3000 is unnecessary.
まず、中継位置判定部2141の機能について説明する。中継位置判定部2141は、中継飛行体3000の飛行エリアを判定する機能部である。中継位置判定部2141は、予め空域エリアに設定された無線通信可能な空域エリア、またはデータ取得拠点システム2000及び作業飛行体1000からの距離が通信可能な所定距離以内である無線通信可能な空域エリアであり、かつ通信状態判定部2120により判定した通信状態が所定条件を満たす空域エリアを中継飛行体を飛行させる空域エリア(つまり中継位置)と判定する。 First, the function of the relay position determination unit 2141 will be explained. The relay position determination unit 2141 is a functional unit that determines the flight area of the relay aircraft 3000. The relay position determination unit 2141 determines, as an airspace area (i.e., a relay position) in which to fly the relay aircraft, an airspace area that is set in advance as an airspace area where wireless communication is possible, or an airspace area where wireless communication is possible within a predetermined distance from the data acquisition base system 2000 and the working aircraft 1000, and where the communication status determined by the communication status determination unit 2120 satisfies predetermined conditions.
前述した通信状態が所定条件を満たす空域エリアは、通信状態判定部2120により判定した通信強度が所定強度以上強い空域エリアとすることができる。このように、通信強度が所定強度以上強い空域エリアを中継位置として判定することにより、中継飛行体3000による無線通信中継を途切れずに安定して行うことができるようになるため、特に作業飛行体1000の飛行制御や計測制御を安定して実行させることができる。 The airspace area where the communication state described above meets the specified conditions can be determined as an airspace area where the communication strength determined by the communication state determination unit 2120 is stronger than a specified strength. In this way, by determining an airspace area where the communication strength is stronger than a specified strength as a relay location, wireless communication relay by the relay aircraft 3000 can be performed stably and without interruption, and flight control and measurement control of the work aircraft 1000 in particular can be performed stably.
また、前述した通信状態が所定条件を満たす空域エリアは、通信状態判定部2120により判定した通信速度が所定速度以上速い空域エリアとすることができる。特に、作業飛行体1000により計測された計測データのデータ量が所定値よりも多い場合、または所定値よりも多くなることが予想される場合に、通信状態判定部2120により判定した通信速度が所定速度以上速い空域エリアを中継飛行体3000の飛行エリアと判定することができる。このように中継飛行体3000の飛行エリアを判定することで、計測データのデータ量が多く、計測データのデータ通信の通信負荷が大きい場合であっても、中継飛行体3000を介して高速に計測データの伝送が可能となる。 Furthermore, an airspace area in which the above-mentioned communication state satisfies a predetermined condition can be determined to be an airspace area in which the communication speed determined by the communication state determination unit 2120 is faster than a predetermined speed. In particular, if the amount of measurement data measured by the working aircraft 1000 is greater than a predetermined value, or is expected to be greater than the predetermined value, the airspace area in which the communication speed determined by the communication state determination unit 2120 is faster than a predetermined speed can be determined to be the flight area of the relay aircraft 3000. By determining the flight area of the relay aircraft 3000 in this way, it is possible to transmit measurement data at high speed via the relay aircraft 3000, even if the amount of measurement data is large and the communication load for data communication of the measurement data is heavy.
ここで、地球上で無線通信を行う際には、通信を行う二点間の障害物の状態を考慮して中継位置を判断することが求められるため、図14を用いて通信障害が発生する状況とその対応策を説明する。図14は、無線通信の障害状態を示す概念図である。本図では、データ取得拠点システム2000と作業飛行体1000の間で、中継飛行体3000が無線通信を中継する際の位置関係を示している。本図に示す通り、地球は略球体であるため、無線通信の距離が長くなると、無線通信の経路上に山地や地物が存在するようになり、無線通信の障害となる。このような場合には、中継飛行体3000の飛行位置の高度を上昇させることにより、作業飛行体と中継飛行体の間、および中継飛行体とデータ取得拠点システムの間で通信を遮る障害物がなくなるため、通信状態が改善される。 When conducting wireless communications on Earth, it is necessary to determine the relay location taking into account the presence of obstacles between the two communication points. Therefore, Figure 14 will be used to explain situations in which communication failures occur and how to deal with them. Figure 14 is a conceptual diagram illustrating a wireless communication failure state. This figure shows the positional relationship when the relay aircraft 3000 relays wireless communications between the data acquisition base system 2000 and the work aircraft 1000. As shown in this figure, since the Earth is approximately spherical, as the wireless communication distance increases, mountains and other natural features may appear on the wireless communication path, interfering with wireless communications. In such cases, increasing the flight altitude of the relay aircraft 3000 eliminates obstacles blocking communication between the work aircraft and the relay aircraft, and between the relay aircraft and the data acquisition base system, thereby improving communication conditions.
そのため、中継位置判定部2141は、通信状態判定部2120により判定した通信強度または通信速度またはこれらの両方が所定条件を満たさない場合に、現在の中継飛行体の高度よりもより高い位置を中継位置と判定する。または、通信強度または通信速度が低くなるほど中継航空機の高度を上昇させるように中継位置を判定しても良い。 Therefore, if the communication strength or communication speed, or both, determined by the communication status determination unit 2120 do not satisfy predetermined conditions, the relay position determination unit 2141 determines that the relay position is a position higher than the current altitude of the relay aircraft. Alternatively, the relay position may be determined so that the lower the communication strength or communication speed, the higher the altitude of the relay aircraft.
あるいは、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の無線通信距離、または中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間の無線通信距離が所定距離以上長くなった場合、若しくは所定距離以上長くなることが予想される場合に、中継位置判定部2141は、現在の中継飛行体の高度よりもより高い位置を中継位置と判定する。または、無線通信距離が所定距離以上長くなるほど、中継航空機の高度を上昇させるように中継位置を判定しても良い。 Alternatively, if the wireless communication distance between the relay aircraft 3000 and the working aircraft 1000, or the wireless communication distance between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system 2000, becomes longer than a predetermined distance, or is expected to become longer than a predetermined distance, the relay position determination unit 2141 determines that the relay position is a position higher than the current altitude of the relay aircraft. Alternatively, the relay position may be determined so that the altitude of the relay aircraft increases as the wireless communication distance becomes longer than a predetermined distance.
次に、中継機追加要否判定部2142の機能について説明する。中継機追加要否判定部2142は、中継飛行体3000による無線通信中継を行う前において、中継飛行体3000を出動させて無線通信中継を実施するか否かを判定する機能部である。 Next, we will explain the function of the repeater addition necessity determination unit 2142. The repeater addition necessity determination unit 2142 is a functional unit that determines whether or not to dispatch the relay aircraft 3000 to perform wireless communication relay before performing wireless communication relay by the relay aircraft 3000.
例えば、中継機追加要否判定部2142は、中継飛行体3000による無線通信中継を行う前において、通信状態判定部2120により判定したデータ取得拠点システム2000と作業飛行体1000の間の通信強度または通信速度が所定値よりも低くなった場合に、中継飛行体3000による無線通信中継を開始することを判定する。 For example, the relay addition necessity determination unit 2142 determines to start wireless communication relay by the relay aircraft 3000 when the communication strength or communication speed between the data acquisition base system 2000 and the work aircraft 1000 determined by the communication status determination unit 2120 becomes lower than a predetermined value before wireless communication relay by the relay aircraft 3000 is performed.
または、中継機追加要否判定部2142は、中継飛行体3000による無線通信中継を行う前において、通信状態判定部2120により判定した通信状態判定部2120により判定したデータ取得拠点システム2000と作業飛行体1000の間の通信速度が、作業飛行体1000により計測された計測データのデータ量に応じた基準速度よりも小さいと予想される場合に、中継飛行体3000による無線通信中継を開始することを判定する。あるいは、計測データのデータ量が非常に多く、1台の中継飛行体3000では伝送に時間が掛かりすぎることが予想される場合に、複数台の中継飛行体3000による中継が必要となる。そのため、中継機追加要否判定部2142は、このように計測データのデータ量に応じて無線通信中継を開始させる前記中継飛行体の機体数を判定する。
ここで、前記基準速度は、計測データでデータ量が多いほど通信速度が高く、計測データでデータ量が少ないほど通信速度が低くなるように設定される。
Alternatively, the relay unit addition necessity determination unit 2142 determines to start wireless communication relay by the relay aircraft 3000 when the communication speed between the data acquisition base system 2000 and the working aircraft 1000, as determined by the communication status determination unit 2120 before wireless communication relay by the relay aircraft 3000, is expected to be lower than a reference speed corresponding to the amount of measurement data measured by the working aircraft 1000. Alternatively, when the amount of measurement data is so large that it is expected that transmission by a single relay aircraft 3000 will take too long, relaying by multiple relay aircraft 3000 is required. Therefore, the relay unit addition necessity determination unit 2142 determines the number of relay aircraft for starting wireless communication relay in this way according to the amount of measurement data.
Here, the reference speed is set so that the communication speed increases as the amount of measurement data increases, and decreases as the amount of measurement data decreases.
または、中継機追加要否判定部2142は、中継飛行体3000による無線通信中継を行う前において、飛行予定経路などの作業飛行体1000の移動予定位置に関する情報に基づいて、将来の作業飛行体1000とデータ取得拠点システム2000の間の距離を算出し、算出した距離が所定距離よりも長いと予想される場合に、中継飛行体3000による無線通信中継を開始することを判定する。あるいは、算出した距離が非常に長く、1台の中継飛行体3000では中継できないことが予想される場合には、複数台の中継飛行体3000による中継が必要となる。そのため、中継機追加要否判定部2142は、このように算出した距離に応じて無線通信中継を開始させる前記中継飛行体の機体数を判定する。 Alternatively, before wireless communication relay by the relay aircraft 3000, the relay aircraft addition necessity determination unit 2142 calculates the future distance between the working aircraft 1000 and the data acquisition base system 2000 based on information regarding the planned movement location of the working aircraft 1000, such as the planned flight route, and determines to start wireless communication relay by the relay aircraft 3000 if the calculated distance is expected to be longer than a predetermined distance. Alternatively, if the calculated distance is very long and it is expected that relaying by a single relay aircraft 3000 is not possible, relaying by multiple relay aircraft 3000 will be necessary. Therefore, the relay aircraft addition necessity determination unit 2142 determines the number of relay aircraft for which wireless communication relay should be started based on the distance calculated in this manner.
通信状態は正常であっても、地上の通信に関するインフラである通信設備や電力設備を含む地上インフラ設備に異常が発生した場合には、通信異常が発生する可能性が高い。そのため、中継機追加要否判定部2142は、中継飛行体3000による無線通信中継を行う前において、地上の通信設備または電力設備を含む地上インフラ設備の異常情報を取得した場合に、中継飛行体3000による無線通信中継を開始することを判定する。また、この場合には、中継位置判定部2141は、異常のある地上インフラ設備の上空周辺の空域エリアを中継飛行体の飛行エリアと判定する。 Even if the communication status is normal, if an abnormality occurs in ground infrastructure equipment, including communication equipment and power equipment, which are infrastructure related to ground communications, there is a high possibility of a communication abnormality occurring. Therefore, if the repeater addition necessity determination unit 2142 acquires abnormality information in ground infrastructure equipment, including ground communication equipment or power equipment, before wireless communication relay by the relay aircraft 3000, it determines to start wireless communication relay by the relay aircraft 3000. In addition, in this case, the relay position determination unit 2141 determines that the airspace area surrounding the abnormal ground infrastructure equipment is the flight area of the relay aircraft.
ここまでは、無線通信中継を行う前において、中継飛行体3000による無線通信中継を開始させる判定方法について説明したが、以下では、中継機追加要否判定部2142が、中継飛行体3000による無線通信中継を実行中に、中継飛行体3000を更に追加出動させて複数の中継飛行体(3000、3001)を利用した無線通信中継を実施するか否かを判定する機能について説明する。 So far, we have explained the method for determining whether to start wireless communication relay by the relay aircraft 3000 before wireless communication relay is performed. Below, we will explain the function of the relay aircraft addition necessity determination unit 2142, which determines whether to dispatch an additional relay aircraft 3000 and perform wireless communication relay using multiple relay aircraft (3000, 3001) while wireless communication relay by the relay aircraft 3000 is being performed.
中継機追加要否判定部2142は、中継飛行体3000による無線通信中継を実行中において、通信状態判定部2120により判定された、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の通信強度及び通信速度を含む第1通信状態と、中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間の通信強度及び通信速度を含む第2通信状態に応じて、中継飛行体3000を更に追加出動させて複数の中継飛行体を利用した無線通信中継を実施するか否かを判定する。 While wireless communication relay is being performed by the relay aircraft 3000, the relay aircraft addition necessity determination unit 2142 determines whether to dispatch an additional relay aircraft 3000 and perform wireless communication relay using multiple relay aircraft, based on the first communication state determined by the communication state determination unit 2120, which includes the communication strength and communication speed between the relay aircraft 3000 and the working aircraft 1000, and the second communication state determined by the communication state determination unit 2120, which includes the communication strength and communication speed between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system 2000.
例えば、第1通信状態と第2通信状態における通信強度と通信速度のいずれかが所定条件を満たさない場合に、追加中継飛行体3001を飛行させて、複数機の中継飛行体による無線通信中継を実施することを判定する。 For example, if either the communication strength or communication speed in the first communication state or the second communication state does not meet a predetermined condition, it is determined that an additional relay aircraft 3001 should be flown and wireless communication relay should be performed by multiple relay aircraft.
また、中継機追加要否判定部2142により、中継飛行体3000を更に追加出動させて複数の中継飛行体を利用した無線通信中継を実施すると判定した場合に、中継位置判定部2141は、第1通信状態と第2通信状態に応じて、追加中継飛行体3001の飛行エリアを判定する。ここで、図20を用いて、追加中継飛行体3001の飛行エリアの判定方法を説明する。図20は、追加の中継飛行体を飛行させる際の飛行エリアの設定位置を説明する図である。 Furthermore, when the relay unit addition necessity determination unit 2142 determines that an additional relay aircraft 3000 should be dispatched to perform wireless communication relay using multiple relay aircraft, the relay position determination unit 2141 determines the flight area of the additional relay aircraft 3001 based on the first communication state and the second communication state. Here, a method for determining the flight area of the additional relay aircraft 3001 will be explained using Figure 20. Figure 20 is a diagram explaining the setting position of the flight area when flying an additional relay aircraft.
例えば、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の第1通信状態の通信強度が所定値よりも低い場合に、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の空域エリアに追加中継飛行体3001を飛行させて、中継飛行体3000と追加中継飛行体3001を直列中継させるシリーズ中継(直列中継)を行う。また、中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間の第2通信状態の通信強度が所定値よりも低い場合に、中継飛行体3000とデータ取得拠点システムの間の空域エリアに追加中継飛行体3001を飛行させて、中継飛行体3000と追加中継飛行体3001によるシリーズ中継を行う。このようなシリーズ中継により個々の無線通信距離が短くなり、より通信強度を高く維持することができる。 For example, if the communication strength of the first communication state between the relay aircraft 3000 and the working aircraft 1000 is lower than a predetermined value, an additional relay aircraft 3001 is flown in the airspace area between the relay aircraft 3000 and the working aircraft 1000, and a series relay (series relay) is performed in which the relay aircraft 3000 and the additional relay aircraft 3001 are relayed in series. Also, if the communication strength of the second communication state between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system 2000 is lower than a predetermined value, an additional relay aircraft 3001 is flown in the airspace area between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system, and a series relay is performed between the relay aircraft 3000 and the additional relay aircraft 3001. Such series relay shortens the individual wireless communication distance, allowing communication strength to be maintained at a higher level.
他の例として、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の第1通信状態の通信速度が所定値よりも低い場合に、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の空域エリアに追加中継飛行体3001を飛行させて、中継飛行体3000と追加中継飛行体3001によるパラレル中継を行う。また、中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間の第2通信状態の通信速度が所定値よりも低い場合に、中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間の空域エリアに追加中継飛行体3001を飛行させて、中継飛行体3000と追加中継飛行体3001によるパラレル中継を行う。このようなパラレル中継により、データ取得拠点システム2000と作業飛行体1000の間で、単位時間あたりに伝送できるデータ量を向上させることができる。 As another example, when the communication speed of the first communication state between the relay aircraft 3000 and the work aircraft 1000 is lower than a predetermined value, an additional relay aircraft 3001 is flown in the airspace area between the relay aircraft 3000 and the work aircraft 1000, and parallel relay is performed by the relay aircraft 3000 and the additional relay aircraft 3001. Also, when the communication speed of the second communication state between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system 2000 is lower than a predetermined value, an additional relay aircraft 3001 is flown in the airspace area between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system 2000, and parallel relay is performed by the relay aircraft 3000 and the additional relay aircraft 3001. Such parallel relay can improve the amount of data that can be transmitted per unit time between the data acquisition base system 2000 and the work aircraft 1000.
中継飛行体3000による無線通信中継を実行中に追加中継飛行体3001の出動要否を判定する方法として、通信状態判定部2120により判定された通信情報に替えて、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の距離に応じて追加中継飛行体3001の出動要否を判定することもできる。例えば、中継機追加要否判定部2142は、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の距離が所定距離よりも長い場合、または作業飛行体1000の飛行予定経路などの情報から今後、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の距離が所定距離よりも長くなることが予想される場合に、追加の前記中継飛行体である第2の中継飛行体を飛行させて、複数機の前記中継飛行体による無線通信中継を行う。 As a method for determining whether an additional relay aircraft 3001 needs to be dispatched while wireless communication relay by the relay aircraft 3000 is being performed, the need for dispatch of an additional relay aircraft 3001 can also be determined based on the distance between the relay aircraft 3000 and the work aircraft 1000, instead of the communication information determined by the communication status determination unit 2120. For example, if the distance between the relay aircraft 3000 and the work aircraft 1000 is longer than a predetermined distance, or if information such as the planned flight path of the work aircraft 1000 indicates that the distance between the relay aircraft 3000 and the work aircraft 1000 will become longer than a predetermined distance in the future, the relay aircraft addition necessity determination unit 2142 flies an additional relay aircraft, a second relay aircraft, to perform wireless communication relay by multiple relay aircraft.
次に、中継機不要判定部2143の機能について説明する。中継機不要判定部2143は、通信状態やその他の状態に応じて、現在の中継飛行体による無線通信中継から、中継飛行体を介さない無線通信に切り替える判定を行う。例えば、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の第1通信状態と、中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間の第2通信状態における通信強度と通信速度が所定条件を満たし、かつ、作業飛行体1000とデータ取得拠点システム2000が直接通信可能な距離範囲内にある場合に、作業飛行体1000とデータ取得拠点システム2000の間の無線通信を、中継飛行体による中継を利用した無線通信から、中継飛行体を介さない無線通信に切り替える中継不要判定を行う。 Next, the function of the relay no-go determination unit 2143 will be described. The relay no-go determination unit 2143 determines whether to switch from the current wireless communication relay by a relay aircraft to wireless communication that does not involve a relay aircraft, depending on the communication state and other conditions. For example, when the communication strength and communication speed in the first communication state between the relay aircraft 3000 and the work aircraft 1000 and the second communication state between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system 2000 satisfy predetermined conditions, and the work aircraft 1000 and the data acquisition base system 2000 are within a distance range where direct communication is possible, a relay no-go determination is made to switch the wireless communication between the work aircraft 1000 and the data acquisition base system 2000 from wireless communication that uses relay by a relay aircraft to wireless communication that does not involve a relay aircraft.
また、中継機不要判定部2143は、中継不要判定を行い、中継飛行体を介さない無線通信に切り替える際に、作業飛行体1000の飛行エリアを設定する機能を有していても良い。例えば、作業飛行体1000とデータ取得拠点システム2000間の無線通信を、中継飛行体3000による中継を利用した無線通信から、中継飛行体3000を介さない無線通信に切り替える場合に、データ取得拠点システム2000と直接通信可能な距離範囲内の飛行エリアを作業飛行体1000の飛行エリアとして設定して、作業飛行体を当該飛行エリアに移動させる。 Furthermore, the relay no-go determination unit 2143 may have a function to set the flight area of the work aircraft 1000 when determining that a relay is not required and switching to wireless communication that does not involve a relay aircraft. For example, when switching wireless communication between the work aircraft 1000 and the data acquisition base system 2000 from wireless communication that uses relaying by the relay aircraft 3000 to wireless communication that does not involve the relay aircraft 3000, a flight area within a distance range that allows direct communication with the data acquisition base system 2000 is set as the flight area of the work aircraft 1000, and the work aircraft is moved to that flight area.
また、中継機不要判定部2143は、中継不要判定を行い、中継飛行体を介さない無線通信に切り替える前であっても、データ取得拠点システム2000と直接通信可能な距離範囲内の飛行エリア内に前記作業飛行体を移動させることが可能である場合には、データ取得拠点システム2000と直接通信可能な距離範囲内の飛行エリアを作業飛行体1000の飛行エリアとして設定して、作業飛行体を当該飛行エリアに移動させ、前記飛行エリアに作業飛行体1000が移動した後に、中継不要判定を行い、中継飛行体を介さない無線通信に切り替えても良い。 Furthermore, the relay no-repeater determination unit 2143 may determine that a relay is not required and, even before switching to wireless communication that does not involve a relay aircraft, if it is possible to move the work aircraft within a flight area within a distance range where direct communication with the data acquisition base system 2000 is possible, set the flight area within the distance range where direct communication with the data acquisition base system 2000 is possible as the flight area of the work aircraft 1000, move the work aircraft to that flight area, and after the work aircraft 1000 has moved to that flight area, determine that a relay is not required and switch to wireless communication that does not involve a relay aircraft.
また、中継機不要判定部2143による中継不要判定は、現在の中継飛行体による無線通信中継から、中継飛行体を介さないデータ取得拠点システム2000と作業飛行体1000の直接通信に切り替える判断に限らず、現在の中継飛行体による無線通信中継から、通信衛星による無線通信中継に切り替える判定であっても良い。例えば、作業飛行体1000が通信衛星4000との通信が可能である場合に、中継機不要判定部2143による中継不要判定により、作業飛行体1000とデータ取得拠点システム2000の間の無線通信を、中継飛行体3000による中継を利用した無線通信から、通信衛星4000による中継を利用した無線通信に切り替える判定を行う。 Furthermore, the relay-no-necessity determination unit 2143's relay-no-necessity determination is not limited to a determination to switch from the current wireless communication relay by the relay aircraft to direct communication between the data acquisition base system 2000 and the work aircraft 1000 without using a relay aircraft, but may also be a determination to switch from the current wireless communication relay by the relay aircraft to wireless communication relay by a communication satellite. For example, if the work aircraft 1000 is capable of communicating with the communication satellite 4000, the relay-no-necessity determination unit 2143 determines to switch the wireless communication between the work aircraft 1000 and the data acquisition base system 2000 from wireless communication using a relay by the relay aircraft 3000 to wireless communication using a relay by the communication satellite 4000.
(A-1-6-5.制御通信部2150)
制御通信部2150は、制御関連情報の送受信に利用する通信を制御通信手段判定部2131により判断された通信手段に切り替える。
(A-1-6-5. Control communication unit 2150)
The control communication unit 2150 switches the communication used for transmitting and receiving control-related information to the communication means determined by the control communication means determination unit 2131.
(A-1-6-6.計測データ通信部2160)
計測データ通信部2160は、計測データの受信に利用する通信を計測データ通信手段判定部2132により判断された通信手段に切り替える。また、取得データ管理システム2300のデータ送信判定部2330の判定結果に従って、計測データ記録部2310に記録された計測データを空間情報データ活用システム6000などに送信する。
(A-1-6-6. Measurement data communication unit 2160)
The measurement data communication unit 2160 switches the communication used to receive the measurement data to the communication means determined by the measurement data communication means determination unit 2132. Also, in accordance with the determination result of the data transmission determination unit 2330 of the acquired data management system 2300, the measurement data recorded in the measurement data recording unit 2310 is transmitted to the spatial information data utilization system 6000 or the like.
(A-1-7.機体運航オペレートシステム2200の概要)
次に、機体運航オペレートシステム2200について説明する。図11は、機体運航オペレートシステムの機能ブロック図である。機体運航オペレートシステム2200は、遠隔操縦の対象となる飛行体(作業飛行体、中継飛行体を含む)の飛行エリア等を設定し、飛行制御するための機能を有する。機体運航オペレートシステム2200は、飛行エリア設定部2210と、飛行ジオフェンス設定部2220と、飛行ミッション設定部2230と、遠隔操縦部2240と、飛行制御指令部2250を備える。
(A-1-7. Overview of Aircraft Flight Operating System 2200)
Next, the vehicle flight operating system 2200 will be described. Fig. 11 is a functional block diagram of the vehicle flight operating system. The vehicle flight operating system 2200 has functions for setting flight areas and the like for air vehicles (including work air vehicles and relay air vehicles) to be remotely controlled, and for flight control. The vehicle flight operating system 2200 includes a flight area setting unit 2210, a flight geofence setting unit 2220, a flight mission setting unit 2230, a remote control unit 2240, and a flight control command unit 2250.
(A-1-7-1.飛行エリア設定部2210)
飛行エリア設定部2210は、予め設定された作業飛行体1000の飛行計画に関する情報などに応じて、作業飛行体1000の飛行エリアを設定する。また、前述した中継機不要判定部2143により、中継不要判定を行う前、または中継不要判定を行った後において、作業飛行体1000の飛行エリアを設定する場合には、中継機不要判定部2143から当該飛行エリアの情報を取得し、当該飛行エリアを作業飛行体の飛行エリアとして設定する。
(A-1-7-1. Flight area setting unit 2210)
The flight area setting unit 2210 sets the flight area of the working aircraft 1000 according to information related to the previously set flight plan of the working aircraft 1000. In addition, when setting the flight area of the working aircraft 1000 before or after the relay no longer required determination is made by the relay no longer required determination unit 2143 described above, the flight area setting unit 2210 obtains information about the flight area from the relay no longer required determination unit 2143 and sets the flight area as the flight area of the working aircraft.
また、飛行エリア設定部2210は、中継飛行体利用判定部2140の各種判定結果に応じて、中継飛行体3000の飛行エリアを設定する。例えば、中継位置判定部2141により判定された中継飛行体3000または追加中継飛行体3001を飛行させる空域エリア(中継位置)の情報を取得して、当該空域エリアを中継飛行体3000または追加中継飛行体3001の飛行エリアとしてそれぞれ設定する。 In addition, the flight area setting unit 2210 sets the flight area of the relay aircraft 3000 according to the various determination results of the relay aircraft usage determination unit 2140. For example, it obtains information on the airspace area (relay position) in which the relay aircraft 3000 or additional relay aircraft 3001 will fly, as determined by the relay position determination unit 2141, and sets that airspace area as the flight area of the relay aircraft 3000 or additional relay aircraft 3001, respectively.
(A-1-7-2.飛行ジオフェンス設定部2220)
飛行ジオフェンス設定部2220は、操作対象となる作業飛行体や中継飛行体の飛行エリアを制限する飛行ジオフェンスを生成する機能部である。飛行ジオフェンス設定部2220は、前記飛行エリア設定部2210により生成されていた飛行エリアの位置に応じて、当該飛行エリアを含む位置に飛行ジオフェンスを設定する。ここで、飛行ジオフェンスは、他飛行体と干渉せずに安全に飛行可能な空域エリアを覆う位置に仮想のフェンスとして設定されるものであり、手動操縦または自動操縦の飛行指令が飛行ジオフェンスの外側に移動する指令である場合、または強風などの外乱により飛行ジオフェンスの外側に飛行体が移動する恐れがある場合に、飛行ジオフェンスの内側に飛行体が留まるように、飛行体に飛行位置を制限する。また、当該飛行ジオフェンスは、操作対象となる作業飛行体や中継飛行体が飛行を開始する前までに生成される。
(A-1-7-2. Flight geofence setting unit 2220)
The flight geofence setting unit 2220 is a functional unit that generates a flight geofence that restricts the flight area of a work aircraft or relay aircraft to be operated. The flight geofence setting unit 2220 sets a flight geofence at a position that includes the flight area generated by the flight area setting unit 2210, depending on the position of the flight area. Here, the flight geofence is set as a virtual fence at a position that covers an airspace area where the aircraft can safely fly without interfering with other aircraft. When a manual or automatic flight command is issued to move outside the flight geofence, or when there is a risk that the aircraft will move outside the flight geofence due to external disturbances such as strong winds, the flight geofence restricts the flight position of the aircraft so that it remains inside the flight geofence. Furthermore, the flight geofence is generated before the work aircraft or relay aircraft to be operated begins flight.
ここで、作業飛行体1000による計測作業等を行っている途中から、中継飛行体3000による無線通信中継を開始する場合において、中継飛行体3000専用の飛行許可エリアを新に確保するためには、空域内の他の航空機と干渉しないことを確認するために、航空交通管制システムとの調停を行う必要があり、当該調停に時間を要する場合がある。そのため、既に生成されている作業飛行体の飛行ジオフェンスで覆われたエリア内に中継飛行体の飛行ジオフェンスを生成することで、航空交通管制システムとの調停を省略、または調停に掛かる時間を短縮、またはより安全なエリアに中継飛行体の飛行ジオフェンスを設定することができる。 Here, if wireless communication relaying by the relay aircraft 3000 is started while measurement work, etc. is being performed by the work aircraft 1000, in order to secure a new flight-permitted area exclusively for the relay aircraft 3000, arbitration with the air traffic control system is required to ensure that there is no interference with other aircraft in the airspace, and this arbitration may take time. Therefore, by generating a flight geofence for the relay aircraft within an area covered by an already generated flight geofence for the work aircraft, arbitration with the air traffic control system can be omitted, the time required for arbitration can be shortened, or the flight geofence for the relay aircraft can be set in a safer area.
飛行ジオフェンス設定部2220は、作業飛行体または中継飛行体の飛行ジオフェンスを生成した場合には、当該飛行ジオフェンスを設定した空域の管制を行う航空交通管制システム5000に、当該飛行ジオフェンスの情報を送信する。 When the flight geofence setting unit 2220 generates a flight geofence for a work aircraft or relay aircraft, it transmits information about the flight geofence to the air traffic control system 5000, which controls the airspace in which the flight geofence is set.
(A-1-7-3.飛行ミッション設定部2230)
飛行ミッション設定部2230は、前記飛行ジオフェンス設定部2220により生成された飛行ジオフェンスで覆われた空域エリア内の位置に飛行予定経路を飛行ミッション情報として生成する。なお、飛行ミッションは、飛行予定経路に限らず、飛行予定経路上の各位置における飛行速度の目標情報を含んでも良い。また、飛行予定経路上の各位置における計測センサの計測予定情報を含んでいても良い。
(A-1-7-3. Flight mission setting unit 2230)
The flight mission setting unit 2230 generates, as flight mission information, a planned flight route at a position within the airspace area covered by the flight geofence generated by the flight geofence setting unit 2220. Note that the flight mission is not limited to the planned flight route, and may include target information on flight speed at each position on the planned flight route. It may also include planned measurement information for measurement sensors at each position on the planned flight route.
(A-1-7-4.遠隔操縦部2240)
遠隔操縦部2240は、機体運航オペレートシステム2200のユーザである操縦者が、データ取得拠点システム2000から操縦対象となる作業飛行体1000または中継飛行体3000を遠隔操縦するための機能部である。遠隔操縦部2240は、表示部2241と、音声出力部2242と、操縦指令入力部2243を備える。
(A-1-7-4. Remote control unit 2240)
The remote control unit 2240 is a functional unit that allows a pilot, who is a user of the aircraft flight operating system 2200, to remotely control the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000 to be operated from the data acquisition base system 2000. The remote control unit 2240 includes a display unit 2241, an audio output unit 2242, and a control command input unit 2243.
表示部2241は、操縦者に対して制御対象である作業飛行体、中継飛行体、またはその他の移動体の飛行制御状態(移動制御状態)や計測制御状態を含む制御状態情報を表示する。表示部2241に表示される飛行制御状態には、作業飛行体や中継飛行体に搭載された遠隔操縦用カメラで撮影されたリアルタイム映像が含まれる。更に、表示部2241には、操縦者が操縦指令入力部2243を介して入力した操縦指令の情報が表示されても良い。音声出力部2242は、作業飛行体や中継飛行体に搭載された遠隔操縦用マイクで収音されたリアルタイム音声を出力される。 The display unit 2241 displays control status information to the pilot, including the flight control status (movement control status) and measurement control status of the work aircraft, relay aircraft, or other moving object being controlled. The flight control status displayed on the display unit 2241 includes real-time video captured by a remote control camera mounted on the work aircraft or relay aircraft. Furthermore, the display unit 2241 may also display information on pilot commands input by the pilot via the pilot command input unit 2243. The audio output unit 2242 outputs real-time audio picked up by a remote control microphone mounted on the work aircraft or relay aircraft.
操縦指令入力部2243は、制御対象である作業飛行体、中継飛行体、またはその他の移動体に対する、操縦者の操縦指令入力を受け付ける。例えば、操縦対象の飛行制御部に対する飛行指令(三次元の任意の向きへの移動指令、3軸まわりの人の方向への姿勢変更指令など)や、計測部に対する計測指令(計測センサの計測開始、または計測停止、計測センサの計測パラメータ変更指令など)を入力する。 The control command input unit 2243 accepts control command inputs from the pilot for the work aircraft, relay aircraft, or other moving object being controlled. For example, it inputs flight commands to the flight control unit of the controlled object (such as a command to move in any direction in three dimensions, or a command to change attitude around three axes toward a person), and measurement commands to the measurement unit (such as a command to start or stop measurement by a measurement sensor, or a command to change the measurement parameters of a measurement sensor).
このような遠隔操縦部2240の構成により、操縦者はこのような制御対象から撮影したリアルタイム映像やリアルタイム音声、機体の制御状態情報を確認しながら、制御対象を遠隔操縦することができる。 With this configuration of the remote control unit 2240, the operator can remotely control the controlled object while checking real-time video and audio captured from the controlled object, as well as information about the aircraft's control status.
(A-1-7-5.飛行制御指令部2250)
次に、飛行制御指令部2250について説明する。飛行制御指令部2250は、飛行エリア設定部2210により設定された飛行エリアに基づいて、作業飛行体1000、中継飛行体、または追加中継飛行体を、当該飛行エリア内で飛行させる飛行制御指令を生成する。または飛行ミッション設定部2230により生成された飛行ミッションに基づいて、作業飛行体1000、中継飛行体、または追加中継飛行体を、当該飛行ミッションに追従させる飛行制御指令を生成する。または、操縦指令入力部2243により入力された操縦指令の情報に基づいて、作業飛行体1000、中継飛行体、または追加中継飛行体に対する飛行制御指令(または計測制御指令)を生成する。
(A-1-7-5. Flight control command unit 2250)
Next, the flight control command unit 2250 will be described. Based on the flight area set by the flight area setting unit 2210, the flight control command unit 2250 generates flight control commands to fly the work aircraft 1000, relay aircraft, or additional relay aircraft within the flight area. Alternatively, based on the flight mission generated by the flight mission setting unit 2230, the flight control command unit 2250 generates flight control commands to cause the work aircraft 1000, relay aircraft, or additional relay aircraft to follow the flight mission. Alternatively, based on the information of the piloting command input by the piloting command input unit 2243, the flight control command unit 2250 generates flight control commands (or measurement control commands) for the work aircraft 1000, relay aircraft, or additional relay aircraft.
または、中継位置判定部2141により、判定された中継位置の情報に基づいて、中継飛行体、または追加中継飛行体が当該中継位置を飛行するように、飛行制御指令を生成する。または、中継機不要判定部2143により、中継不要判定を行い、中継飛行体を介さない無線通信に切り替える際に、作業飛行体1000の飛行エリアを設定する場合には、当該飛行エリア内を飛行させる飛行制御指令を生成する。 Alternatively, the relay position determination unit 2141 generates a flight control command to have the relay aircraft or additional relay aircraft fly through the relay position based on the determined relay position information. Alternatively, the relay no-repeater determination unit 2143 determines that relaying is not required, and when switching to wireless communication that does not involve a relay aircraft, if a flight area for the work aircraft 1000 is set, a flight control command to fly within that flight area is generated.
データ取得拠点システム2000により、制御対象である作業飛行体1000や中継飛行体3000を自動操縦する場合には、飛行制御指令部2250は、作業飛行体1000や中継飛行体3000に対して生成した飛行制御指令を作業飛行体1000や中継飛行体3000に通信インフラマネジメントシステムを介して送信することで、作業飛行体1000や中継飛行体3000を遠隔で自動操縦する。 When the data acquisition base system 2000 automatically pilots the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000, which are the objects of control, the flight control command unit 2250 remotely and automatically pilots the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000 by transmitting the flight control commands generated for the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000 to the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000 via the communication infrastructure management system.
また、遠隔操縦部2240により、制御対象である作業飛行体1000や中継飛行体3000を手動操縦する場合には、飛行制御指令部2250は、作業飛行体1000や中継飛行体3000に対して生成した飛行制御指令を、遠隔操縦部2240の表示部2241に出力する。 Furthermore, when the remote control unit 2240 manually controls the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000, which are the objects to be controlled, the flight control command unit 2250 outputs the flight control commands generated for the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000 to the display unit 2241 of the remote control unit 2240.
また、制御対象である作業飛行体1000や中継飛行体3000が操縦者が搭乗する有人機である場合には、飛行制御指令部2250は、作業飛行体1000や中継飛行体3000に対して生成した飛行制御指令を、作業飛行体1000や中継飛行体3000に設けられた操縦装置の表示部に出力する。 Furthermore, if the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000 to be controlled is a manned aircraft with a pilot on board, the flight control command unit 2250 outputs the flight control commands generated for the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000 to the display unit of the control device provided on the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000.
このように、飛行制御指令部2250は、遠隔自動操縦、遠隔手動操縦、有人機の各種飛行体に対する指令を生成することで、制御対象である作業飛行体1000や中継飛行体3000の飛行を直接制御、または操縦者に対して飛行制御指令を出力(画面表示、音声出力などを含む)する。 In this way, the flight control command unit 2250 generates commands for various types of aircraft, including remotely controlled automatic aircraft, remotely controlled manually, and manned aircraft, to directly control the flight of the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000 that are the objects of control, or to output flight control commands to the pilot (including screen display, audio output, etc.).
(A-1-8.取得データ管理システム2300の概要)
次に、取得データ管理システム2300について説明する。図12は、取得データ管理システムの機能ブロック図である。取得データ管理システム2300は、作業飛行体1000により取得した計測データを管理するシステムであり、計測データ記録部2310と、欠陥データ判定部2320と、データ送信判定部2330を備える。
(A-1-8. Overview of Acquired Data Management System 2300)
Next, we will explain the acquired data management system 2300. Figure 12 is a functional block diagram of the acquired data management system. The acquired data management system 2300 is a system that manages measurement data acquired by the work aircraft 1000, and includes a measurement data recording unit 2310, a defect data determination unit 2320, and a data transmission determination unit 2330.
計測データ記録部2310は、通信インフラマネジメントシステムを介して取得した計測データを記録媒体に記録する機能部である。または作業飛行体1000や中継飛行体3000の計測データ処理部で計測データがデータ処理されている場合には、通信インフラマネジメントシステムを介して取得した処理後データを記録媒体に記録する。欠陥データ判定部2320は、計測データまたは処理後データに欠陥が含まれていないかを判定し、判定結果を計測データ記録部2310に記録、または表示装置などを介してユーザに通知する。データ送信判定部2330は、計測データ記録部2310に記録された各データから、空間情報データ活用システム又はその他の外部システムに伝送するデータを判定する機能部である。 The measurement data recording unit 2310 is a functional unit that records measurement data acquired via the communications infrastructure management system on a recording medium. Alternatively, if the measurement data has been processed by the measurement data processing unit of the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000, it records the processed data acquired via the communications infrastructure management system on a recording medium. The defect data determination unit 2320 determines whether the measurement data or processed data contains any defects, and records the determination result in the measurement data recording unit 2310 or notifies the user via a display device or the like. The data transmission determination unit 2330 is a functional unit that determines which data to transmit to the spatial information data utilization system or other external systems from each piece of data recorded in the measurement data recording unit 2310.
(A-1-9.ハードウェア構成)
図13は、データ取得拠点システム等のハードウェア構成図である。ここで、本発明における中継システム1を構成するデータ取得拠点システム2000、航空交通管制システム5000、空間情報データ活用システム6000は、サーバ装置やPCなどの情報処理装置である。図示するように、データ取得拠点システム2000、航空交通管制システム5000、空間情報データ活用システム6000は、入力装置100と、出力装置200と、処理装置300と、主記憶装置400と、補助記憶装置500と、通信装置600と、これらの各装置を電気的に接続するバス700と、を有する。
(A-1-9. Hardware configuration)
13 is a hardware configuration diagram of a data acquisition base system, etc. Here, the data acquisition base system 2000, air traffic control system 5000, and spatial information data utilization system 6000 constituting the relay system 1 of the present invention are information processing devices such as a server device or a PC. As shown in the figure, the data acquisition base system 2000, air traffic control system 5000, and spatial information data utilization system 6000 each include an input device 100, an output device 200, a processing device 300, a main memory device 400, an auxiliary memory device 500, a communication device 600, and a bus 700 that electrically connects these devices.
入力装置100は、各システムのユーザが情報や指示を入力するための装置である。具体的には、入力装置100は、例えばタッチパネル、キーボード、マウスあるいはマイクロフォンのような音声入力装置である。 The input device 100 is a device used by the user of each system to input information and instructions. Specifically, the input device 100 is, for example, a touch panel, a keyboard, a mouse, or an audio input device such as a microphone.
出力装置200は、データ取得拠点システム2000、航空交通管制システム5000、空間情報データ活用システム6000における情報表示部などから情報を出力する装置である。具体的には、出力装置200は、表示装置(アイウェア、AR、VRのディスプレイ装置などを含む)やプリンタあるいはスピーカである。 The output device 200 is a device that outputs information from the information display unit in the data acquisition base system 2000, the air traffic control system 5000, and the spatial information data utilization system 6000. Specifically, the output device 200 is a display device (including eyewear, AR, VR display devices, etc.), a printer, or a speaker.
処理装置300は、例えば演算処理を行う装置である。具体的には、処理装置300は、例えば、CPU、マイクロプロセッサ、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、あるいはその他の演算できる半導体デバイス等である。 The processing device 300 is, for example, a device that performs arithmetic processing. Specifically, the processing device 300 is, for example, a CPU, microprocessor, GPU (Graphics Processing Unit), FPGA (Field Programmable Gate Array), or other semiconductor device capable of performing calculations.
主記憶装置400は、読み出した各種情報を一時的に格納するRAMや処理装置300で実行されるプログラムやアプリケーションプログラムおよびその他の様々な情報等を格納するROMといったメモリ装置である。補助記憶装置500は、デジタル情報を記憶可能なHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)あるいはフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置である。 The main memory device 400 is a memory device such as RAM, which temporarily stores various read information, and ROM, which stores programs executed by the processing device 300, application programs, and various other information. The auxiliary memory device 500 is a non-volatile memory device such as an HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or flash memory, which can store digital information.
通信装置600は、外部装置との間で無線あるいは有線による情報通信を行う装置である。 The communication device 600 is a device that communicates information with external devices wirelessly or via a wired connection.
(A-1-10.フローチャート)
次に、中継システム1の動作フローについて説明する。図15は、中継システムの動作を示すフローチャート図である。まず、通信状態判定部2120により、通信状態の判定を行う(ステップ101)。ここで、通信状態判定部2120は、通信状態として通信強度と通信速度をそれぞれ取得する。なお、通信状態は、自機の計測装置により計測しても良いし、作業飛行体1000や中継飛行体3000から計測結果を取得しても良い。
(A-1-10. Flowchart)
Next, the operation flow of the relay system 1 will be described. FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the relay system. First, the communication status determination unit 2120 determines the communication status (step 101). Here, the communication status determination unit 2120 acquires the communication strength and communication speed as the communication status. The communication status may be measured by a measurement device on the aircraft itself, or measurement results may be acquired from the work aircraft 1000 or relay aircraft 3000.
次いで、通信手段判定部2130により、複数の通信手段候補のなかから通信手段を判定する(ステップ102)。当該通信手段の候補には、図7に示すような中継飛行体による通信中継、図8に示すような通信衛星による通信中継、図10にしめすような航空交通管制システムを介した通信中継を含めることができる。 Next, the communication means determination unit 2130 determines the communication means from among multiple communication means candidates (step 102). The communication means candidates can include communication relay by a relay aircraft as shown in Figure 7, communication relay by a communication satellite as shown in Figure 8, and communication relay via an air traffic control system as shown in Figure 10.
次いで、通信手段判定部2130により、中継飛行体を利用した通信中継が必要か否かを判定し、中継飛行体が必要と判定した場合に処理ステップ104に遷移させ、他方、中継飛行体が不要と判定した場合に処理ステップ105に遷移させる(ステップ103)。 Next, the communication means determination unit 2130 determines whether communication relay using a relay aircraft is necessary, and if it determines that a relay aircraft is necessary, the process transitions to processing step 104. On the other hand, if it determines that a relay aircraft is not necessary, the process transitions to processing step 105 (step 103).
次いで、中継飛行体利用判定部2140、制御通信部2150、計測データ通信部2160、機体運航オペレートシステム2200などにより、中継飛行体の飛行エリアの判定、飛行制御指令の生成等を行い、中継飛行体による無線通信中継を実行する(ステップ104)。 Next, the relay aircraft usage determination unit 2140, control communication unit 2150, measurement data communication unit 2160, aircraft flight operating system 2200, etc. determine the flight area of the relay aircraft, generate flight control commands, etc., and perform wireless communication relay by the relay aircraft (step 104).
次いで、中継飛行体利用判定部2140により、中継飛行体の中継位置の変更、追加の中継飛行体の出動、中継飛行体による計測データの一時蓄積などを含む、中継飛行体による中継方法変更要否を判定する(ステップ105)。 Next, the relay aircraft usage determination unit 2140 determines whether or not it is necessary to change the relay method used by the relay aircraft, including changing the relay position of the relay aircraft, dispatching additional relay aircraft, or temporarily storing measurement data from the relay aircraft (step 105).
次いで、中継飛行体利用判定部2140により、中継飛行体の中継方法の変更が必要であると判定した場合には処理ステップ107に遷移させ、中継飛行体の中継方法の変更が不要であると判定した場合には処理ステップ108に遷移させる(ステップ106)。 Next, if the relay aircraft usage determination unit 2140 determines that a change in the relay aircraft's relay method is necessary, the process proceeds to processing step 107; if it determines that a change in the relay aircraft's relay method is not necessary, the process proceeds to processing step 108 (step 106).
次いで、中継飛行体利用判定部2140、制御通信部2150、計測データ通信部2160、機体運航オペレートシステム2200などにより、中継飛行体の中継方法を変更する(ステップ107)。 Next, the relay method of the relay aircraft is changed by the relay aircraft usage determination unit 2140, control communication unit 2150, measurement data communication unit 2160, aircraft operation operating system 2200, etc. (step 107).
次いで、中継機不要判定部2143により、中継飛行体による無線通信中継の要否判定を行う(ステップ108)。 Next, the repeater unnecessary determination unit 2143 determines whether wireless communication relay by a relay aircraft is necessary (step 108).
次いで、中継機不要判定部2143により、中継飛行体による無線通信中継が不要と判定された場合には処理ステップ110に遷移させ、中継飛行体による無線通信中継が必要と判定された場合には本フローチャートの処理を終了する(ステップ109)。 Next, if the relay device unnecessary determination unit 2143 determines that wireless communication relay by a relay aircraft is not necessary, the process proceeds to processing step 110; if it determines that wireless communication relay by a relay aircraft is necessary, the process of this flowchart ends (step 109).
次いで、通信インフラマネジメントシステム2100により、中継飛行体による無線通信中継から、中継飛行体を介さない無線通信への切り替えを行う(ステップ110)。本ステップの実施後、本フローチャートの処理を終了する。 Next, the communication infrastructure management system 2100 switches from wireless communication relay using the relay aircraft to wireless communication without the relay aircraft (step 110). After this step is performed, the processing of this flowchart ends.
(A-1-11.通信手段判定の詳細フロー)
次に、通信手段判定の詳細フローについて説明する。図16は、通信手段判定部2130による通信手段判定を行う際のフローチャート図である。
(A-1-11. Detailed flow of communication means determination)
Next, a detailed flow of communication means determination will be described below. Fig. 16 is a flow chart showing the process performed by the communication means determination unit 2130 to determine the communication means.
まず、通信手段判定部2130は、現在の作業飛行体1000との制御通信で利用している通信手段の通信状態が第1の所定条件を満たすか否かを判定し、第1の所定条件を満たしている場合には処理ステップ205に遷移させ、他方、第1の所定条件を満たしていない場合には処理ステップ202に遷移させる(ステップ201)。ここで、第1の所定条件は、制御通信に求められる通信状態の条件であり、例えば、通信強度(dB)が比較的強く通信が途切れにくい状態であることと、通信遅延が少ないことが求めれる。なお、制御関連情報はデータ量が比較的少ないため、通信速度の要求レベルは低くても良い。 First, the communication means determination unit 2130 determines whether the communication state of the communication means currently being used for control communication with the work aircraft 1000 satisfies a first predetermined condition. If the first predetermined condition is satisfied, the process transitions to processing step 205. On the other hand, if the first predetermined condition is not satisfied, the process transitions to processing step 202 (step 201). Here, the first predetermined condition is the communication state condition required for control communication, and for example, requires that the communication strength (dB) is relatively strong and communication is unlikely to be interrupted, and that there is little communication delay. Note that because the data volume of control-related information is relatively small, the required communication speed level may be low.
次いで、通信手段判定部2130は、ステップ201において第1の所定条件を満たしていない場合に、中継飛行体を利用する通信手段以外の通信手段候補で第1の所定条件を満たす通信手段があるか否かを判定し、第1の所定条件を満たす他通信手段がある場合には、処理ステップ203に遷移させ、他方、第1の所定条件を満たす他通信手段がない場合には、処理ステップ204に遷移させる(ステップ202)。 Next, if the first predetermined condition is not met in step 201, the communication means determination unit 2130 determines whether there is a communication means candidate other than the communication means using the relay aircraft that meets the first predetermined condition, and if there is another communication means that meets the first predetermined condition, transitions to processing step 203.On the other hand, if there is no other communication means that meets the first predetermined condition, transitions to processing step 204 (step 202).
次いで、通信手段判定部2130は、ステップ201において第1の所定条件を満たす他通信手段がある場合に、作業飛行体1000との制御通信用の通信手段を、第1の所定条件を満たす他通信手段に切り替える(ステップ203)。 Next, if there is another communication means that satisfies the first predetermined condition in step 201, the communication means determination unit 2130 switches the communication means for control communication with the work aircraft 1000 to the other communication means that satisfies the first predetermined condition (step 203).
次いで、通信手段判定部2130は、ステップ201において第1の所定条件を満たす他通信手段がない場合に、中継飛行体3000を飛行させて、作業飛行体1000との制御通信用の通信手段を、中継飛行体3000を利用した通信手段に切り替える(ステップ204)。 Next, if there is no other communication means that meets the first predetermined condition in step 201, the communication means determination unit 2130 flies the relay aircraft 3000 and switches the communication means for control communication with the work aircraft 1000 to the communication means using the relay aircraft 3000 (step 204).
次いで、ステップ201において第1の所定条件を満たしていると判定された場合、もしくはステップ204において制御通信中継用の中継飛行体を出動させた場合に、通信手段判定部2130は、データ伝送用通信手段の判定に移行する。具体的には、通信手段判定部2130は、現在の作業飛行体1000とのデータ伝送で利用している通信手段の通信状態が第2の所定条件を満たすか否かを判定し、第2の所定条件を満たしている場合には本図の制御フローを終了させ、他方、第2の所定条件を満たしていない場合には処理ステップ206に遷移させる(ステップ205)。ここで、第2の所定条件は、計測データや処理後データの通信伝送に求められる通信状態の条件であり、例えば、通信速度(bps)が比較的高速で、データ量が大きい計測データ等を素早く伝送できることが求められる。なお、計測データ等は、一時的に通信が途切れても大きな問題とはならないため、通信強度の要求レベルは低くても良い。また、第2の所定条件として規定される通信速度は、伝送される計測データのデータ量に応じて決定されても良い(データ量が多いほど高い通信速度が要求される)。 Next, if it is determined in step 201 that the first predetermined condition is met, or if a relay aircraft for control communication relay is dispatched in step 204, the communication means determination unit 2130 proceeds to determine the communication means for data transmission. Specifically, the communication means determination unit 2130 determines whether the communication status of the communication means currently being used for data transmission with the work aircraft 1000 meets the second predetermined condition. If the second predetermined condition is met, the control flow in this figure is terminated. On the other hand, if the second predetermined condition is not met, the control flow transitions to processing step 206 (step 205). Here, the second predetermined condition is the communication status required for the communication transmission of measurement data and processed data. For example, a relatively high communication speed (bps) is required to enable the rapid transmission of large amounts of measurement data, etc. Note that, since temporary communication interruptions do not pose a major problem for measurement data, the required communication strength level may be low. Additionally, the communication speed specified as the second predetermined condition may be determined according to the amount of measurement data being transmitted (the greater the amount of data, the higher the communication speed required).
次いで、ステップ205において第2の所定条件を満たしていない場合に、中継飛行体以外の通信手段で第2の所定条件を満たす他通信手段があるか否かを判定し、第2の所定条件を満たす他通信手段がある場合に処理ステップ207に遷移させ、他方、第2の所定条件を満たす他通信手段がない場合に処理ステップ208に遷移させる(ステップ206)。 Next, if the second predetermined condition is not met in step 205, a determination is made as to whether there is any other communication means other than the relay aircraft that meets the second predetermined condition. If there is any other communication means that meets the second predetermined condition, the process transitions to processing step 207. On the other hand, if there is no other communication means that meets the second predetermined condition, the process transitions to processing step 208 (step 206).
次いで、ステップ206において第2の所定条件を満たす他通信手段がある場合に、作業飛行体1000とのデータ伝送で利用する通信手段を、第2の所定条件を満たす他通信手段に切り替える(ステップ207)。 Next, if there is another communication means that satisfies the second predetermined condition in step 206, the communication means used for data transmission with the work aircraft 1000 is switched to the other communication means that satisfies the second predetermined condition (step 207).
次いで、ステップ206において第2の所定条件を満たす他通信手段がない場合に、中継飛行体3000を飛行させて、作業飛行体1000とのデータ伝送で利用する通信手段を、中継飛行体3000を利用した通信手段に切り替える(ステップ208)。本ステップの実施後、本フローチャートの処理を終了する。 Next, if there are no other communication means that satisfy the second predetermined condition in step 206, the relay aircraft 3000 is flown, and the communication means used for data transmission with the work aircraft 1000 is switched to the communication means using the relay aircraft 3000 (step 208). After this step is performed, the processing of this flowchart ends.
(A-1-12.通信手段判定の他の詳細フロー)
図16では、通信状態に応じて制御通信と計測データ通信の通信手段を切り替える方法を説明したが、図17では、別の基準に基づいて通信手段を切り替える例を説明する。図17は、通信手段判定部による通信手段判定を行う際の他の一例を示すフローチャート図である。
(A-1-12. Other detailed flow of communication means determination)
While Fig. 16 describes a method for switching the communication means between the control communication and the measurement data communication depending on the communication state, Fig. 17 describes an example of switching the communication means based on another criterion. Fig. 17 is a flowchart showing another example of communication means determination by the communication means determination unit.
まず、通信手段判定部2130は、地上の通信インフラ等(通信アンテナ等を含む)の被害情報があるか否かを判定し、被害情報がない場合には処理ステップ305に遷移させ、被害情報がある場合には処理ステップ302に遷移させる(ステップ301)。 First, the communication means determination unit 2130 determines whether there is any damage information for terrestrial communication infrastructure (including communication antennas, etc.), and if there is no damage information, transitions to processing step 305; if there is damage information, transitions to processing step 302 (step 301).
次いで、通信手段判定部2130は、ステップ301において被害情報がある場合には、中継飛行体を利用する通信手段以外に、被害を受けておらず利用可能な通信インフラ設備を利用できる他通信手段があるか否かを判定し、利用可能な通信インフラ設備を利用できる他通信手段がある場合には、処理ステップ303に遷移させ、利用可能な通信インフラ設備を利用できる他通信手段がない場合には、処理ステップ304に遷移させる(ステップ302)。 Next, if damage information is found in step 301, the communication means determination unit 2130 determines whether there are other communication means other than the communication means using the relay aircraft that are not damaged and can use available communication infrastructure facilities.If there are other communication means that can use available communication infrastructure facilities, the process transitions to processing step 303; if there are no other communication means that can use available communication infrastructure facilities, the process transitions to processing step 304 (step 302).
次いで、通信手段判定部2130は、ステップ302において利用可能な通信インフラ設備を利用できる他通信手段があると判定した場合には、制御通信とデータ伝送の通信手段を当該利用可能な通信インフラ設備を利用できる他通信手段に切り替える(ステップ303)。 Next, if the communication means determination unit 2130 determines in step 302 that there is another communication means that can utilize the available communication infrastructure, it switches the communication means for control communication and data transmission to the other communication means that can utilize the available communication infrastructure (step 303).
また、通信手段判定部2130は、ステップ302において利用可能な通信インフラ設備を利用できる他通信手段がないと判定した場合には、中継飛行体3000の飛行を開始させて、中継飛行体3000を利用した制御通信とデータ伝送の無線通信中継に通信手段を切り替える(ステップ304)。 Furthermore, if the communication means determination unit 2130 determines in step 302 that there are no other communication means that can utilize available communication infrastructure facilities, it starts the flight of the relay aircraft 3000 and switches the communication means to wireless communication relay for control communication and data transmission using the relay aircraft 3000 (step 304).
次いで、通信手段判定部2130は、予め設定される作業飛行体又は中継飛行体の飛行予定経路の情報から予想される無線通信距離が通信可能距離以内か否かを判定し、無線通信距離が通信可能距離以内である場合には本フローチャートの処理を終了し、無線通信距離が通信可能距離よりも長い場合には、処理ステップ306に遷移させる(ステップ305)。ここで、無線通信距離は、作業飛行体と中継飛行体の間の通信距離である場合には、作業飛行体と中継飛行体の直線距離で算出し、作業飛行体または中継飛行体とデータ取得拠点システム(または航空交通管制システム)の間の通信距離である場合には、作業飛行体または中継飛行体から地上側の通信アンテナまでの距離を算出する。また、通信可能距離は、通信チャネル毎に予め通信可能な距離が設定されていても良い。 The communication means determination unit 2130 then determines whether the wireless communication distance predicted from the information on the planned flight path of the work aircraft or relay aircraft set in advance is within the communicable distance. If the wireless communication distance is within the communicable distance, the processing of this flowchart ends. If the wireless communication distance is longer than the communicable distance, the processing transitions to processing step 306 (step 305). Here, if the wireless communication distance is the communication distance between the work aircraft and relay aircraft, it is calculated as the straight-line distance between the work aircraft and relay aircraft. If the communication distance is the communication distance between the work aircraft or relay aircraft and the data acquisition base system (or air traffic control system), it is calculated as the distance from the work aircraft or relay aircraft to the ground-side communication antenna. Furthermore, the communicable distance may be set in advance for each communication channel.
次いで、ステップ305において無線通信距離が通信可能距離よりも長いと判定した場合に、既に中継飛行体による無線通信中継を実施中か否かを判定し、中継飛行体による無線通信中継を実施していない場合には、処理ステップ308に遷移させ、他方、中継飛行体による無線通信中継を実施している場合には、所定ステップ307に遷移させる(ステップ306)。 Next, if it is determined in step 305 that the wireless communication distance is longer than the possible communication distance, it is determined whether wireless communication relaying by a relay aircraft is already in progress. If wireless communication relaying by a relay aircraft is not in progress, the process transitions to processing step 308. On the other hand, if wireless communication relaying by a relay aircraft is in progress, the process transitions to predetermined step 307 (step 306).
次いで、ステップ306において中継飛行体による無線通信中継を実施していると判定した場合に、中継飛行体の高度を上昇させる(ステップ307)。このように、無線通信距離が所定の通信可能距離よりも長くなったときに、中継飛行体を上昇させることで、図14に示したように、中継飛行体と通信相手の通信アンテナの間の直線上に地上の障害物がない状態とすることができ、通信可能な距離を広げることができる。 Next, if it is determined in step 306 that wireless communication relaying is being performed by the relay aircraft, the altitude of the relay aircraft is increased (step 307). In this way, by raising the relay aircraft when the wireless communication distance becomes longer than the predetermined communication distance, it is possible to ensure that there are no ground obstacles in the line between the relay aircraft and the communication antenna of the communication partner, as shown in Figure 14, and it is possible to extend the communication distance.
次いで、ステップ306において中継飛行体による無線通信中継を実施していないと判定した場合に、中継飛行体を利用する以外の通信手段であって、作業飛行体から通信可能距離以内の通信アンテナを利用できる通信手段があるか否かを判定し、通信可能距離以内の通信アンテナを利用できる通信手段がある場合に、処理ステップ309に遷移させ、通信可能距離以内の通信アンテナを利用できる通信手段がない場合に、処理ステップ310に遷移させる(ステップ308)。 Next, if it is determined in step 306 that wireless communication relaying by a relay aircraft is not being performed, it is determined whether there is a communication means other than using a relay aircraft that can use a communication antenna within communication distance from the working aircraft.If there is a communication means that can use a communication antenna within communication distance, the process transitions to processing step 309; if there is no communication means that can use a communication antenna within communication distance, the process transitions to processing step 310 (step 308).
次いで、ステップ308において、通信可能距離以内の通信アンテナを利用できる通信手段があると判定した場合に、制御通信とデータ伝送の通信手段を、作業飛行体から通信可能距離以内の通信アンテナを利用できる通信手段へ切り替える(ステップ309)。 Next, in step 308, if it is determined that there is a communication means that can use a communication antenna within the communication distance, the communication means for control communication and data transmission is switched to a communication means that can use a communication antenna within the communication distance from the work aircraft (step 309).
次いで、ステップ308において、通信可能距離以内の通信アンテナを利用できる通信手段がないと判定した場合に、データ取得拠点システム2000と作業飛行体1000の間の無線通信距離に応じて、出動させる中継飛行体の数を判断する(ステップ310)。 Next, in step 308, if it is determined that there is no communication means that can use a communication antenna within the communication distance, the number of relay aircraft to be dispatched is determined based on the wireless communication distance between the data acquisition base system 2000 and the work aircraft 1000 (step 310).
次いで、ステップ310で判定した数の中継飛行体を飛行させて、複数の中継飛行体を利用して、制御通信とデータ伝送の中継を行う(ステップ311)。本ステップの実施後、本フローチャートの処理を終了する。 Next, the number of relay aircraft determined in step 310 is flown, and control communications and data transmissions are relayed using multiple relay aircraft (step 311). After this step is performed, the processing of this flowchart ends.
(A-1-13.中継飛行体による中継開始方法)
次に、中継飛行体による無線通信中継を実行する方法を説明する。図18は、中継飛行体による無線通信中継を実行する際のフローチャート図である。
(A-1-13. Method for starting relay using relay aircraft)
Next, a method for performing wireless communication relay by a relay aircraft will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、中継位置判定部2141または飛行エリア設定部2210により、中継飛行体の飛行エリアを判定する(ステップ401)。ここで、例えば、作業飛行体の飛行予定位置が、中継飛行体の固定の飛行エリアにおける無線通信中継が可能な距離範囲内に収まる場合には、作業飛行体の飛行予定位置に基づいて、中継飛行体の飛行エリア(中継位置)を固定エリアとして、中継飛行体の飛行開始前に予め計画することができる。他方、作業飛行体の飛行予定位置が、中継飛行体の固定飛行エリアにおける無線通信中継が可能な距離範囲内に収まらない場合には、作業飛行体の飛行予定位置に基づいて、現在の作業飛行体の飛行位置に応じて中継飛行体の飛行エリアをリアルタイム更新する。 First, the relay position determination unit 2141 or flight area setting unit 2210 determines the flight area of the relay aircraft (step 401). Here, for example, if the planned flight position of the work aircraft falls within the distance range where wireless communication relay is possible in the fixed flight area of the relay aircraft, the flight area (relay position) of the relay aircraft can be set as a fixed area based on the planned flight position of the work aircraft, and can be planned in advance before the relay aircraft begins flight. On the other hand, if the planned flight position of the work aircraft does not fall within the distance range where wireless communication relay is possible in the fixed flight area of the relay aircraft, the flight area of the relay aircraft is updated in real time according to the current flight position of the work aircraft based on the planned flight position of the work aircraft.
次いで、飛行ジオフェンス設定部2220により、中継飛行体の飛行ジオフェンスを生成する(ステップ402)。ここで、中継飛行体の飛行ジオフェンスは、作業飛行体の飛行ジオフェンスで覆われたエリア内に生成されるが、通信可能距離から逸脱するなど必要があれば、中継飛行体の飛行ジオフェンスは、作業飛行体の飛行ジオフェンスで覆われたエリア外に中継飛行体専用の飛行ジオフェンスとして生成される。 Next, the flight geofence setting unit 2220 generates a flight geofence for the relay aircraft (step 402). Here, the flight geofence for the relay aircraft is generated within the area covered by the flight geofence for the work aircraft, but if it is necessary, such as to deviate from the communication distance, the flight geofence for the relay aircraft is generated outside the area covered by the flight geofence for the work aircraft as a flight geofence dedicated to the relay aircraft.
次いで、飛行ミッション設定部2230により、中継飛行体の飛行ミッションを生成する(ステップ403)。ここで、中継飛行体の飛行ミッション(飛行経路、飛行速度などを含む)は、中継飛行体の飛行開始前に事前設定されても良いし、中継飛行体の飛行中にリアルタイム生成または更新されても良い。 Next, the flight mission setting unit 2230 generates a flight mission for the relay aircraft (step 403). Here, the flight mission of the relay aircraft (including flight path, flight speed, etc.) may be set in advance before the relay aircraft begins flight, or may be generated or updated in real time while the relay aircraft is flying.
次いで、飛行ジオフェンス設定部2220または飛行ミッション設定部2230により、生成した飛行ジオフェンスまたは飛行ミッションの情報を航空交通管制システム5000に送信する(ステップ404)。 Next, the flight geofence setting unit 2220 or flight mission setting unit 2230 transmits information about the generated flight geofence or flight mission to the air traffic control system 5000 (step 404).
(A-1-14.中継飛行体の飛行ジオフェンスの設定方法)
次に、中継飛行体を飛行させる際に、機体運航オペレートシステム2200により設定される中継飛行体の飛行ジオフェンスの設定方法を説明する。図19は、中継飛行体の飛行ジオフェンスの位置を説明する図である。
(A-1-14. Method for setting flight geofences for relay aircraft)
Next, we will explain how to set the flight geofence of the relay aircraft by the aircraft operation operating system 2200 when flying the relay aircraft. Figure 19 is a diagram explaining the position of the flight geofence of the relay aircraft.
機体運航オペレートシステム2200の飛行ジオフェンス設定部2220は、作業飛行体の飛行ジオフェンスが既に設定されている場合には、当該作業飛行体の飛行ジオフェンスで覆われた空域エリアの内側に、中継飛行体の飛行エリアとそれを覆う飛行ジオフェンスを設定する。このように、既に他航空機等との調停が完了している作業飛行体の飛行ジオフェンスの内側の空域に中継飛行体の飛行ジオフェンスを設定すれば、新たな調停が不要となる。 If a flight geofence for a work aircraft has already been set, the flight geofence setting unit 2220 of the aircraft operation system 2200 sets the flight area of the relay aircraft and the flight geofence covering it inside the airspace area covered by the flight geofence for the work aircraft. In this way, if the flight geofence for the relay aircraft is set in the airspace inside the flight geofence of the work aircraft for which reconciliation with other aircraft has already been completed, new reconciliation is not required.
一方、地上の通信アンテナからの通信距離が無線通信可能距離よりも長い場合などは、中継飛行体の飛行ジオフェンスは、作業飛行体の飛行ジオフェンスで覆われたエリア外に中継飛行体専用の飛行ジオフェンスとして生成される。 On the other hand, in cases where the communication distance from the ground-based communication antenna is longer than the wireless communication distance, the flight geofence for the relay aircraft will be generated as a flight geofence exclusively for the relay aircraft outside the area covered by the flight geofence for the work aircraft.
(A-1-15.中継飛行体による中継方法の変更)
次に、中継飛行体を利用した無線通信中継の方法を変更または更新する方法を説明する。図21は、追加の中継飛行体による無線通信の中継方法を変更する際のフローチャート図である。
(A-1-15. Change in relay method by relay aircraft)
Next, a method for changing or updating the method of wireless communication relay using a relay aircraft will be described. Figure 21 is a flowchart showing the process for changing the method of wireless communication relay using an additional relay aircraft.
まず、通信状態判定部2120により、データ取得拠点システムの地上通信設備と中継飛行体3000の間、又は作業飛行体1000と中継飛行体3000の間の通信強度が所定値よりも低いか否かを判定し、通信強度が所定値よりも低い場合には処理ステップ502に遷移させ、通信強度が所定値よりも高い場合には処理ステップ503に遷移させる(ステップ501)。 First, the communication status determination unit 2120 determines whether the communication strength between the ground communication equipment of the data acquisition base system and the relay aircraft 3000, or between the work aircraft 1000 and the relay aircraft 3000, is lower than a predetermined value. If the communication strength is lower than the predetermined value, the process transitions to processing step 502; if the communication strength is higher than the predetermined value, the process transitions to processing step 503 (step 501).
次いで、ステップ501により通信強度が所定値よりも低いと判定した場合に、中継位置判定部2141により、中継飛行体の飛行位置の高度を上昇させる、または中継飛行体の飛行位置を通信状態のより良い空域エリアに変更する(ステップ502)。 Next, if step 501 determines that the communication strength is lower than a predetermined value, the relay position determination unit 2141 increases the altitude of the relay aircraft's flight position or changes the relay aircraft's flight position to an airspace area with better communication conditions (step 502).
次いで、通信状態判定部2120により、中継飛行体とデータ取得拠点システム間の通信速度が所定値よりも低いか否かを判定し、通信速度が所定基準値よりも低い場合に、処理ステップ504に遷移させ、通信速度が所定値よりも高い場合に、本フローチャートの処理を終了する(ステップ503)。本ステップにおける所定基準値は、計測データのデータ量に応じて可変となる基準値であっても良い。例えば、計測データのデータ量が多いほど基準値となる通信速度を高く設定することができる。 The communication status determination unit 2120 then determines whether the communication speed between the relay aircraft and the data acquisition base system is lower than a predetermined value. If the communication speed is lower than the predetermined reference value, the process proceeds to processing step 504. If the communication speed is higher than the predetermined value, the process of this flowchart ends (step 503). The predetermined reference value in this step may be a reference value that varies depending on the amount of measurement data. For example, the greater the amount of measurement data, the higher the communication speed reference value can be set.
次いで、ステップ503において通信速度が所定値よりも低いと判定した場合に、通信状態判定部2120により、中継飛行体と作業飛行体の間の通信速度が所定値よりも低いか否かを判定する。当該判定により、通信速度が所定値よりも低い場合には、処理ステップ505に遷移させ、通信速度が所定値よりも高い場合には、処理ステップ506に遷移させる(ステップ504)。 Next, if it is determined in step 503 that the communication speed is lower than the predetermined value, the communication status determination unit 2120 determines whether the communication speed between the relay aircraft and the work aircraft is lower than the predetermined value. If the determination shows that the communication speed is lower than the predetermined value, the process transitions to processing step 505; if the communication speed is higher than the predetermined value, the process transitions to processing step 506 (step 504).
次いで、ステップ504において中継飛行体と作業飛行体の間の通信速度が所定値よりも低いと判定した場合に、中継飛行体利用判定部2140により、中継飛行体の飛行位置を調整して、中継飛行体をより作業飛行体に近い位置で飛行させる(ステップ505)。本ステップでは、より具体的には、中継飛行体3000をデータ取得拠点システム2000よりも作業飛行体1000に近い位置に移動させ、中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の通信状態が所定条件を満たす状態(中継飛行体3000と作業飛行体1000の間の通信速度がステップ504における所定値以上となる状態)となる位置まで中継飛行体を作業飛行体に近づけて飛行させる。 Next, if it is determined in step 504 that the communication speed between the relay aircraft and the working aircraft is lower than a predetermined value, the relay aircraft usage determination unit 2140 adjusts the flight position of the relay aircraft so that it flies closer to the working aircraft (step 505). More specifically, in this step, the relay aircraft 3000 is moved to a position closer to the working aircraft 1000 than the data acquisition base system 2000, and the relay aircraft is flown closer to the working aircraft to a position where the communication status between the relay aircraft 3000 and the working aircraft 1000 satisfies a predetermined condition (a state in which the communication speed between the relay aircraft 3000 and the working aircraft 1000 is equal to or greater than the predetermined value in step 504).
次いで、中継飛行体3000の計測データ中継通信部3420により、作業飛行体1000から計測データを受信して、中継飛行体3000のデータ記録部3700に計測データを記録する(ステップ506)。 Next, the measurement data relay communication unit 3420 of the relay aircraft 3000 receives the measurement data from the work aircraft 1000 and records the measurement data in the data recording unit 3700 of the relay aircraft 3000 (step 506).
次いで、中継飛行体3000が衛星通信を利用可能か否かを判定する(ステップ507)。例えば、通信状態判定部2120により測定した、通信衛星4000を介した中継飛行体3000からデータ取得拠点システム2000への通信経路における通信状態が第一の所定条件を満たしているか否かに応じて衛星通信を利用可能か否かを判定する。当該判定により、衛星通信を利用可能ではないと判定した場合に、処理ステップ508に遷移し、他方、衛星通信を利用可能であると判定した場合に、処理ステップ510に遷移する(ステップ507)。 Next, it is determined whether satellite communication is available for the relay aircraft 3000 (step 507). For example, whether satellite communication is available is determined based on whether the communication status on the communication path from the relay aircraft 3000 to the data acquisition base system 2000 via the communication satellite 4000, measured by the communication status determination unit 2120, satisfies a first predetermined condition. If this determination determines that satellite communication is not available, the process proceeds to processing step 508. On the other hand, if it determines that satellite communication is available, the process proceeds to processing step 510 (step 507).
次いで、ステップ507において衛星通信を利用可能ではないと判定した場合に、中継飛行体利用判定部2140により、中継飛行体の飛行位置を調整して、中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間の通信状態(通信強度と通信速度)が所定以上高い空域エリアへ中継飛行体を移動させる(ステップ508)。 Next, if it is determined in step 507 that satellite communication is not available, the relay aircraft usage determination unit 2140 adjusts the flight position of the relay aircraft and moves it to an airspace area where the communication conditions (communication strength and communication speed) between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system 2000 are higher than a predetermined level (step 508).
次いで、当該空域エリアにおいて、中継飛行体3000のデータ記録部3700に蓄積した計測データを計測データ中継通信部3420により、データ取得拠点システム2000へ伝送する(ステップ509)。 Next, in that airspace area, the measurement data accumulated in the data recording unit 3700 of the relay aircraft 3000 is transmitted to the data acquisition base system 2000 via the measurement data relay communication unit 3420 (step 509).
また、ステップ507において衛星通信を利用可能であると判定した場合に、中継飛行体利用判定部2140により、中継飛行体の飛行位置を調整して、中継飛行体3000と通信衛星4000間の衛星通信の通信状態(通信強度と通信速度)が第一の所定条件よりも高い基準の第二の所定基準を満たす空域エリアへ中継飛行体を移動させる(ステップ510)。 Furthermore, if it is determined in step 507 that satellite communication is available, the relay aircraft usage determination unit 2140 adjusts the flight position of the relay aircraft and moves it to an airspace area where the communication conditions (communication strength and communication speed) of satellite communication between the relay aircraft 3000 and the communication satellite 4000 satisfy second predetermined criteria, which are higher than the first predetermined criteria (step 510).
次いで、当該空域エリアにおいて、中継飛行体3000のデータ記録部3700に蓄積した計測データを計測データ中継通信部3420により、通信衛星を介してデータ取得拠点システム2000へ伝送する(ステップ511)。 Next, in that airspace area, the measurement data accumulated in the data recording unit 3700 of the relay aircraft 3000 is transmitted to the data acquisition base system 2000 via a communication satellite by the measurement data relay communication unit 3420 (step 511).
(A-1-16.中継飛行体の飛行位置判定の例)
次に、中継位置判定部2141による中継飛行体3000の飛行位置判定を説明する。図22は、中継位置判定部により中継飛行体の飛行位置を判定する際の判定結果の一例示す図である。
(A-1-16. Example of flight position determination of relay aircraft)
Next, we will explain the flight position determination of the relay flying object 3000 by the relay position determination unit 2141. Figure 22 is a diagram showing an example of the determination result when the flight position of the relay flying object is determined by the relay position determination unit.
本図では、マップ上に、データ取得拠点システム2000の位置と、作業飛行体1000と中継飛行体3000の現在の飛行位置が示されている。また、データ取得拠点システムを中心とした円弧は、データ取得拠点システムから無線通信可能な空域エリアを示しており、作業飛行体を中心とした円弧は、作業飛行体から無線通信可能な空域エリアを示している。つまり二つの円弧が重なったエリアがデータ取得拠点システムと作業飛行体の両方と無線通信可能な空域エリアを示している。また、楕円で示したエリアは、通信状態判定部2120により判定された通信状態良好エリアと通信状態悪いエリアをそれぞれ示している。 In this figure, the location of the data acquisition base system 2000 and the current flight positions of the work aircraft 1000 and relay aircraft 3000 are shown on a map. In addition, the arc centered on the data acquisition base system indicates the airspace area where wireless communication is possible from the data acquisition base system, and the arc centered on the work aircraft indicates the airspace area where wireless communication is possible from the work aircraft. In other words, the area where the two arcs overlap indicates the airspace area where wireless communication is possible with both the data acquisition base system and the work aircraft. In addition, the areas shown by ellipses indicate areas with good communication conditions and areas with poor communication conditions, respectively, as determined by the communication condition determination unit 2120.
中継位置判定部2141は、このような空域毎の情報に基づいて、作業飛行体とデータ取得拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ通信状態が所定条件を満たす空域エリア(通信状態良好エリア)を中継飛行体が飛行する飛行エリアとして判定し、機体運航オペレートシステム2200により、中継飛行体が当該飛行エリアをするように、中継飛行体の飛行を制御、または空域エリアを飛行させる飛行制御指令を出力する。また、通信状態判定部2120による空域エリア毎の通信状態の更新を行い、中継飛行体が通信状態悪いエリアを飛行している場合には、通信状態良好エリアを飛行させるように、中継飛行体の飛行を制御、または空域エリアを飛行させる飛行制御指令を出力する。 Based on this information for each airspace, the relay position determination unit 2141 determines, as the flight area in which the relay aircraft will fly, an airspace area where wireless communication with both the work aircraft and the data acquisition base system is possible and where the communication conditions meet predetermined conditions (areas with good communication conditions), and outputs a flight control command to control the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft will fly in that flight area, or to fly through the airspace area, via the aircraft flight operating system 2200. The communication condition determination unit 2120 also updates the communication condition for each airspace area, and if the relay aircraft is flying in an area with poor communication conditions, it outputs a flight control command to control the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft will fly through an area with good communication conditions, or to fly through the airspace area.
(A-1-17.計測データの回収方法のバリエーション)
次に、作業飛行体により計測された計測データをデータ取得拠点システムで回収する方法の複数バリエーションについて、図23~25を用いて説明する。
(A-1-17. Variations in measurement data collection methods)
Next, several variations of the method for collecting measurement data measured by a work aircraft using a data acquisition base system will be described using Figures 23 to 25.
図23aと23bは、無線通信により作業飛行体から計測データを回収する一例を示す図である。図23aに示す例は、中継飛行体3000を介して、データ取得拠点システム2000と作業飛行体1000が無線通信を行っている場合に、中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間の計測データ伝送用の通信の通信状態が悪化した場合を示している。このような場合には、図21のフローチャートの処理ステップ505及び処理ステップ506に記載のように、作業飛行体1000から中継飛行体3000への計測データの伝送を優先的に実行して、中継飛行体3000内の記録装置に計測データを蓄積する。その後、図21のフローチャートの処理ステップ508に記載のように、中継飛行体をデータ取得拠点システム2000と計測データ用の通信状態が良い空域エリアまで移動させて、図21のフローチャートの処理ステップ509や図23bに示すように、中継飛行体3000内の記録装置に蓄積した計測データを中継飛行体3000からデータ取得拠点システム2000へ伝送する。 Figures 23a and 23b are diagrams showing an example of collecting measurement data from a work aircraft via wireless communication. The example shown in Figure 23a shows a case where the communication conditions for transmitting measurement data between the data acquisition base system 2000 and the work aircraft 1000 deteriorate when the data acquisition base system 2000 and the work aircraft 1000 are communicating wirelessly via the relay aircraft 3000. In such a case, as described in processing steps 505 and 506 of the flowchart in Figure 21, transmission of measurement data from the work aircraft 1000 to the relay aircraft 3000 is prioritized, and the measurement data is stored in a recording device within the relay aircraft 3000. Thereafter, as shown in processing step 508 of the flowchart in Figure 21, the relay aircraft is moved to an airspace area with good communication conditions for measurement data with the data acquisition base system 2000, and as shown in processing step 509 of the flowchart in Figure 21 and in Figure 23b, the measurement data accumulated in the recording device within the relay aircraft 3000 is transmitted from the relay aircraft 3000 to the data acquisition base system 2000.
図23に示した計測データの回収方法によると、中継飛行体3000とデータ取得拠点システム2000の間の計測データ伝送用の通信の状態が悪化した場合であっても、計測データの伝送が可能な作業飛行体1000と中継飛行体3000の間で計測データの伝送を優先的に行うことで、通信状態が悪い環境においても計測データの伝送作業を迅速に進めることができる。 According to the measurement data collection method shown in Figure 23, even if the communication conditions for transmitting measurement data between the relay aircraft 3000 and the data acquisition base system 2000 deteriorate, measurement data transmission is prioritized between the work aircraft 1000 and the relay aircraft 3000, which are capable of transmitting measurement data, allowing measurement data transmission work to proceed quickly even in an environment with poor communication conditions.
次に、図24aと24bは、中継飛行体から直接記録媒体を取り出すことで計測データを回収する一例を示す図である。図24aに示す例は、特に、作業飛行体による取得データのデータ量が膨大である場合を示しており、このような場合には、中継飛行体3000は、作業飛行体1000との間の通信速度が最も速い空域エリアに移動すると共に、作業飛行体1000から中継飛行体3000への計測データの伝送を優先的に実行して、中継飛行体3000内の記録装置に計測データを蓄積する。その後、図24bに示すように、中継飛行体3000をデータ取得拠点システム2000の位置に着陸させて、中継飛行体3000内の記録媒体を取り出して、記録媒体から計測データを直接取り出す。 Next, Figures 24a and 24b show an example of retrieving measurement data by directly removing the recording medium from the relay aircraft. The example shown in Figure 24a particularly illustrates a case where the amount of data acquired by the work aircraft is enormous. In such a case, the relay aircraft 3000 moves to an airspace area with the fastest communication speed with the work aircraft 1000, and prioritizes transmission of measurement data from the work aircraft 1000 to the relay aircraft 3000, storing the measurement data in a recording device within the relay aircraft 3000. Then, as shown in Figure 24b, the relay aircraft 3000 lands at the location of the data acquisition base system 2000, removes the recording medium within the relay aircraft 3000, and directly retrieves the measurement data from the recording medium.
図24に示した計測データの回収方法によると、作業飛行体1000で取得した計測データのデータ量が膨大となる場合であっても、作業飛行体1000と中継飛行体3000の間で計測データの伝送を優先的に行い、中継飛行体3000からデータ取得拠点システム2000へのデータ伝送を、着陸して記録媒体を直接輸送する方法で行うことにより、計測データのデータ量が膨大であっても計測データの伝送作業を迅速に進めることができる。 According to the measurement data collection method shown in Figure 24, even if the amount of measurement data acquired by the work aircraft 1000 is enormous, the transmission of the measurement data between the work aircraft 1000 and the relay aircraft 3000 is prioritized, and data transmission from the relay aircraft 3000 to the data acquisition base system 2000 is performed by landing and directly transporting the recording medium, thereby allowing the measurement data transmission work to proceed quickly even if the amount of measurement data is enormous.
次に図25aと25bは、作業飛行体及び中継飛行体から直接記録媒体を取り出すことで計測データを回収する一例を示す図である。図25aに示す例は、特に、作業飛行体による取得データのデータ量が膨大である場合を示しており、このような場合には、中継飛行体3000は、作業飛行体1000との間の通信速度が最も速い空域エリアに移動すると共に、作業飛行体1000内の記録媒体に計測データの全データ量の50%を記録し、計測データの全データ量の残り50%を中継飛行体3000内の記録装置に蓄積する。その後、図25bに示すように、作業飛行体1000と中継飛行体3000の両方をデータ取得拠点システム2000の位置に着陸させて、作業飛行体1000内の記録媒体と中継飛行体3000内の記録媒体を両方取り出して、各記録媒体から計測データを直接取り出す。 Next, Figures 25a and 25b show an example of retrieving measurement data by directly removing recording media from the work aircraft and relay aircraft. The example shown in Figure 25a particularly illustrates a case where the amount of data acquired by the work aircraft is enormous. In such a case, the relay aircraft 3000 moves to an airspace area with the fastest communication speed with the work aircraft 1000, records 50% of the total measurement data on the recording media within the work aircraft 1000, and stores the remaining 50% of the total measurement data in the recording device within the relay aircraft 3000. Then, as shown in Figure 25b, both the work aircraft 1000 and the relay aircraft 3000 land at the location of the data acquisition base system 2000, removes both the recording media within the work aircraft 1000 and the recording media within the relay aircraft 3000, and directly retrieves the measurement data from each recording media.
図25に示した計測データの回収方法によると、作業飛行体1000で取得した計測データのデータ量が膨大となる場合であっても、作業飛行体1000と中継飛行体3000の間で計測データを50%づつ分担して記録し、中継飛行体3000からデータ取得拠点システム2000へのデータ伝送を、着陸して記録媒体を直接輸送する方法で行うことにより、計測データのデータ量が膨大であっても計測データの伝送作業をより迅速に進めることができる。 According to the measurement data collection method shown in Figure 25, even if the amount of measurement data acquired by the work aircraft 1000 is enormous, the measurement data can be recorded by the work aircraft 1000 and the relay aircraft 3000, with each recording 50% of the data. Data transmission from the relay aircraft 3000 to the data acquisition base system 2000 is performed by landing and directly transporting the recording medium, allowing the measurement data transmission work to proceed more quickly even if the amount of measurement data is enormous.
(A-1-18.中継飛行体の要否判定)
次に、中継飛行体の飛行中における、中継飛行体を利用した無線通信中継の不要判定について説明する。図26は、中継飛行体による無線通信中継を実行中における中継飛行体の要否を判定する際のフローチャート図を示す。
(A-1-18. Determining whether a relay aircraft is necessary)
Next, a description will be given of a process for determining whether or not wireless communication relay using a relay aircraft is necessary while the relay aircraft is flying. Fig. 26 shows a flowchart for determining whether or not a relay aircraft is necessary while wireless communication relay is being performed by the relay aircraft.
まず、通信状態判定部2120での判定結果に基づいて、中継機不要判定部2143により、中継飛行体と作業飛行体の間の第1の通信状態と、中継飛行体とデータ取得拠点システムの間の第2の通信状態における各通信強度と通信速度が所定条件よりも良いか否かの判定を行い、所定条件よりも良いと判定した場合に処理ステップ602に遷移し、所定条件よりも悪いと判定した場合に処理ステップ607に遷移する(ステップ601)。 First, based on the judgment result of the communication state judgment unit 2120, the relay no-required judgment unit 2143 judges whether the communication strength and communication speed in the first communication state between the relay aircraft and the work aircraft and the second communication state between the relay aircraft and the data acquisition base system are better than the specified conditions. If it is judged to be better than the specified conditions, it transitions to processing step 602, and if it is judged to be worse than the specified conditions, it transitions to processing step 607 (step 601).
次いで、ステップ601において所定条件よりも良いと判定した場合に、中継機不要判定部2143により、作業飛行体がデータ取得拠点システムの通信設備と直接通信可能な距離を飛行可能であるか否かを判定し、飛行可能であると判定した場合に処理ステップ603に遷移し、飛行可能ではないと判定した場合に処理ステップ607に遷移する(ステップ602)。本ステップでは、作業飛行体がデータ取得拠点システムの通信設備と直接通信可能な距離を飛行可能であるか否かを判定する例を説明したが、作業飛行体とデータ取得拠点システムとの間で通信手段を複数冗長化(例えば3冗長化)する中継システムにおいては、データ取得拠点システムとの通信手段の3冗長化が回復したか否かを判定する。 Next, if it is determined in step 601 that the condition is better than the predetermined condition, the relay no-repeater determination unit 2143 determines whether the work aircraft can fly a distance that allows direct communication with the communication equipment of the data acquisition base system, and if it is determined that flight is possible, it transitions to processing step 603, and if it is determined that flight is not possible, it transitions to processing step 607 (step 602). In this step, an example of determining whether the work aircraft can fly a distance that allows direct communication with the communication equipment of the data acquisition base system has been described, but in a relay system that provides multiple redundancies of communication means between the work aircraft and the data acquisition base system (e.g., triple redundancy), it is determined whether triple redundancy of communication means with the data acquisition base system has been restored.
次いで、ステップ602において飛行可能(または3冗長化回復した)であると判定した場合に、中継機不要判定部2143により、作業飛行体1000にミッション優先飛行が可能である旨の通知を行うことを判定し、通信インフラマネジメントシステムを介して作業飛行体1000へ当該通知を行う(ステップ603)。ここで、ミッション優先飛行とは、作業飛行体1000が中継飛行体3000と通信可能な飛行エリアに関わらず、作業飛行体1000に割り当てられた作業タスクの実行を優先したミッションを優先した飛行を意味し、例えば、作業飛行体1000に割り当てられた作業タスクが対象エリアの航空撮影である場合には、当該航空撮影を最も効率よく実施できる飛行ミッションでの飛行を意味する。 Next, if it is determined in step 602 that flight is possible (or triple redundancy has been restored), the relay aircraft no-requirement determination unit 2143 determines to notify the work aircraft 1000 that mission priority flight is possible, and notifies the work aircraft 1000 via the communication infrastructure management system (step 603). Here, mission priority flight means flight that prioritizes the mission to execute the work task assigned to the work aircraft 1000, regardless of the flight area in which the work aircraft 1000 can communicate with the relay aircraft 3000. For example, if the work task assigned to the work aircraft 1000 is aerial photography of the target area, it means flight with a flight mission that can most efficiently execute the aerial photography.
次いで、中継機不要判定部2143により、中継飛行体の運用が不要であることの通知を行う(ステップ604)。ここで、当該通知は、機体運航オペレートシステム2200の表示部2241に出力することで、遠隔操縦を行うユーザに通知を行うことができる。また、ユーザへの通知に替えて、飛行制御指令部2250から中継飛行体に対して帰還指令を出力して、中継飛行体の帰還動作を自動で行っても良い。 Next, the relay aircraft unnecessary determination unit 2143 notifies the user that operation of the relay aircraft is unnecessary (step 604). This notification can be output to the display unit 2241 of the aircraft flight operating system 2200 to notify the user who is remotely controlling the aircraft. Alternatively, instead of notifying the user, a return command can be output from the flight control command unit 2250 to the relay aircraft, causing the relay aircraft to automatically return.
次いで、中継機不要判定部2143により、作業飛行体に対してデータ取得拠点システム2000と無線通信可能な距離範囲内となる空域エリアを飛行させることを判定し、機体運航オペレートシステム2200の飛行エリア設定部2210により、当該空域エリアを作業飛行体の飛行エリアとして設定する(ステップ605)。設定された飛行エリアに基づいて、飛行ジオフェンスと飛行ミッションが機体運航オペレートシステム2200により生成される。 Next, the repeater unnecessary determination unit 2143 determines that the work aircraft should fly in an airspace area within the distance range where wireless communication with the data acquisition base system 2000 is possible, and the flight area setting unit 2210 of the aircraft flight operating system 2200 sets that airspace area as the flight area for the work aircraft (step 605). Based on the set flight area, a flight geofence and flight mission are generated by the aircraft flight operating system 2200.
次いで、制御通信部2150と計測データ通信部2160により、制御通信と計測データ通信の少なくともいずれかを中継飛行体を利用しない無線通信に切り替える(ステップ606)。 Next, the control communication unit 2150 and the measurement data communication unit 2160 switch at least one of the control communication and measurement data communication to wireless communication that does not use a relay aircraft (step 606).
次いで、ステップ601において所定条件よりも悪いと判定した場合に、またはステップ602において飛行可能ではないと判定した場合に、通信衛星4000を介した作業飛行体1000とデータ取得拠点システム2000の間の通信状態が所定条件よりも良いか否かを判定し、所定条件よりも良い場合に処理ステップ608に遷移し、所定条件よりも悪い場合に処理ステップ612に遷移する(ステップ607)。 Next, if it is determined in step 601 that the conditions are worse than the predetermined conditions, or if it is determined in step 602 that flight is not possible, it is determined whether the communication conditions between the work aircraft 1000 and the data acquisition base system 2000 via the communication satellite 4000 are better than the predetermined conditions, and if they are better than the predetermined conditions, the process transitions to processing step 608; if they are worse than the predetermined conditions, the process transitions to processing step 612 (step 607).
次いで、処理ステップ607において所定条件よりも良いと判定した場合に、中継機不要判定部2143により、作業飛行体1000にミッション優先飛行が可能である旨の通知を行うことを判定し、通信インフラマネジメントシステムを介して作業飛行体1000へ当該通知を行う(ステップ608)。ここで、ミッション優先飛行とは、作業飛行体1000が中継飛行体3000と通信可能な飛行エリア内を優先して飛行するのではなく、中継飛行体3000と通信可能な飛行エリアを無視した、作業飛行体1000に割り当てられた作業タスクの実行を優先したミッションを優先した飛行を意味し、例えば、作業飛行体1000に割り当てられた作業タスクが対象エリアの航空撮影である場合には、当該航空撮影を最も効率よく実施できる飛行ミッションでの飛行を意味する。 Next, if it is determined in processing step 607 that the conditions are better than the specified conditions, the relay aircraft no-requirement determination unit 2143 determines to notify the work aircraft 1000 that mission priority flight is possible, and notifies the work aircraft 1000 via the communication infrastructure management system (step 608). Here, mission priority flight does not mean that the work aircraft 1000 prioritizes flight within a flight area where it can communicate with the relay aircraft 3000, but rather that it prioritizes flight that prioritizes the execution of the work task assigned to the work aircraft 1000, ignoring the flight area where it can communicate with the relay aircraft 3000. For example, if the work task assigned to the work aircraft 1000 is aerial photography of the target area, it means flying in a flight mission that can most efficiently carry out the aerial photography.
次いで、中継機不要判定部2143により、中継飛行体の運用が不要であることの通知を行う(ステップ609)。ここで、当該通知は、機体運航オペレートシステム2200の表示部2241に出力することで、遠隔操縦を行うユーザに通知を行うことができる。また、ユーザへの通知に替えて、飛行制御指令部2250から中継飛行体に対して帰還指令を出力して、中継飛行体の帰還動作を自動で行っても良い。 Next, the relay aircraft unnecessary determination unit 2143 notifies the user that operation of the relay aircraft is unnecessary (step 609). Here, this notification can be output to the display unit 2241 of the aircraft flight operating system 2200 to notify the user who is remotely controlling the aircraft. Alternatively, instead of notifying the user, a return command can be output from the flight control command unit 2250 to the relay aircraft, causing the relay aircraft to automatically perform its return operation.
次いで、中継機不要判定部2143により、作業飛行体に対して通信衛星4000との無線通信の通信状態が所定条件よりも良い空域エリアを飛行させることを判定し、機体運航オペレートシステム2200の飛行エリア設定部2210により、当該空域エリアを作業飛行体の飛行エリアとして設定する(ステップ610)。設定された飛行エリアに基づいて、飛行ジオフェンスと飛行ミッションが機体運航オペレートシステム2200により生成される。 Next, the repeater unnecessary determination unit 2143 determines that the work aircraft should fly in an airspace area where the wireless communication conditions with the communication satellite 4000 are better than specified conditions, and the flight area setting unit 2210 of the aircraft flight operating system 2200 sets that airspace area as the flight area for the work aircraft (step 610). Based on the set flight area, a flight geofence and flight mission are generated by the aircraft flight operating system 2200.
次いで、制御通信部2150と計測データ通信部2160により、制御通信と計測データ通信の少なくともいずれかを中継飛行体に替えて、通信衛星を介した無線通信に切り替える(ステップ606)。 Next, the control communication unit 2150 and the measurement data communication unit 2160 switch at least one of the control communication and measurement data communication to wireless communication via the communication satellite instead of the relay aircraft (step 606).
次いで、ステップ607において所定条件よりも悪いと判定した場合に、中継飛行体3000を介した無線通信中継を継続する(ステップ612)。 Next, if it is determined in step 607 that the conditions are worse than the predetermined conditions, wireless communication relay via the relay aircraft 3000 continues (step 612).
なお、本フローチャートに示した通信手段の切替方法は、制御通信または計測データ通信に現在利用している通信手段の切替方法に限らず、バックアップのための冗長系の通信手段の状態監視と通信手段の切替に適用することもできる。 Note that the communication means switching method shown in this flowchart is not limited to switching the communication means currently used for control communication or measurement data communication, but can also be applied to monitoring the status of redundant communication means for backup purposes and switching communication means.
(A-1-19.複数通信手段による通信冗長系)
次に、複数の通信手段を用いて通信の冗長化を行う例を説明する。複数の通信手段を用いて通信の冗長化を行う場合の冗長化の一例を示す説明図である。図27に示す例では、通信衛星を介した通信手段を実際に利用するメイン通信手段とし、地上LTE回線と中継飛行体を介した通信手段を第1の冗長系とし、直接通信(2.4GHzの周波数帯を利用)と中継飛行体を介した通信手段を第2の冗長系とした多重冗長化の例を示している。
(A-1-19. Redundant communication system using multiple communication means)
Next, an example of communication redundancy using multiple communication means will be described. This is an explanatory diagram showing an example of redundancy when communication redundancy is performed using multiple communication means. The example shown in Figure 27 shows an example of multiple redundancy in which communication means via a communication satellite is the main communication means actually used, communication means via a terrestrial LTE line and a relay aircraft is the first redundant system, and direct communication (using the 2.4 GHz frequency band) and communication means via a relay aircraft is the second redundant system.
なお、図27に示すような通信手段の冗長化は、制御通信用の通信手段に適用しても良いし、計測データ通信用の通信手段に適用しても良いし、その両方に適用しても良い。また、通信手段の冗長化を計測データ通信用の通信手段に適用する場合には、計測データのデータ量に対して十分に通信速度が高い通信手段を選択して冗長化することが望ましい。なお、中継飛行体と作業飛行体の間の無線通信に利用される電波周波数帯と、中継飛行体とデータ取得拠点システムの間の無線通信に利用される電波周波数帯は別々の周波数帯であっても良い。 Note that the redundancy of communication means as shown in Figure 27 may be applied to communication means for control communication, communication means for measurement data communication, or both. Furthermore, when applying redundancy to communication means for measurement data communication, it is desirable to select and implement redundancy in communication means with a sufficiently high communication speed relative to the amount of measurement data. Note that the radio frequency band used for wireless communication between the relay aircraft and the work aircraft and the radio frequency band used for wireless communication between the relay aircraft and the data acquisition base system may be different frequency bands.
(A-1-20.複数の作業飛行体または現場装置を運用する実施形態)
次に、複数の作業飛行体または現場装置を運用する実施形態について説明する。図28は、本発明の一実施形態に係る中継システム1の変形例における全体構成図である。本図では、複数の作業飛行体(1001、1002)とモバイル端末装置7000が、共通の中継飛行体3000を介して、データ取得拠点システム2000と制御情報と計測データ等を送受信する例を示している。
(A-1-20. Embodiments for Operating Multiple Work Aircraft or Field Devices)
Next, an embodiment in which multiple work aircraft or field devices are operated will be described. Figure 28 is a diagram showing the overall configuration of a modified relay system 1 according to an embodiment of the present invention. This diagram shows an example in which multiple work aircraft (1001, 1002) and a mobile terminal device 7000 transmit and receive control information, measurement data, etc. to and from a data acquisition base system 2000 via a common relay aircraft 3000.
ここで、データ取得拠点システムは、複数の作業飛行体(1001、1002)とモバイル端末装置7000に対して移動または計測に関する指令を制御情報として送信すると共に、現場の複数の作業飛行体(1001、1002)とモバイル端末装置7000から計測データを受信する。本発明における作業飛行体は有人でも無人でもどちらも適用可能であるが、本図に示すような複数の作業飛行体(1001、1002)を運用する実施形態においては、作業飛行体を無人機で構成する方が費用面で望ましい。 Here, the data acquisition base system transmits movement or measurement-related commands as control information to the multiple work aircraft (1001, 1002) and mobile terminal device 7000, and receives measurement data from the multiple work aircraft (1001, 1002) on-site and the mobile terminal device 7000. The work aircraft in this invention can be either manned or unmanned, but in an embodiment operating multiple work aircraft (1001, 1002) as shown in this figure, it is more cost-effective to configure the work aircraft as an unmanned aircraft.
また、中継飛行体3000は、複数機飛行させることも可能であるが、本図に示すように1台の中継飛行体3000により複数の作業飛行体1000と通信中継することが望ましい。その場合、中継飛行体3000には複数の作業飛行体1000から大容量の計測データを中継することになるため、大型の中継装置が必要となる。また、大容量な計測データをデータ取得拠点システムに伝送する際の伝送に時間を要するため、中継飛行体3000の計測データ処理部3600としてワークステーションを搭載して、中継飛行体の中で計測データのデータ処理を実行することが望ましい。その際、中継飛行体3000を大型の中継装置やワークステーションを搭載可能な有人機で構成することが望ましい。 Furthermore, while it is possible to fly multiple relay aircraft 3000, it is preferable to have a single relay aircraft 3000 relay communications with multiple work aircraft 1000, as shown in this diagram. In this case, the relay aircraft 3000 will need to relay large amounts of measurement data from multiple work aircraft 1000, requiring a large relay device. Furthermore, because transmitting large amounts of measurement data to the data acquisition base system takes time, it is preferable to equip the relay aircraft 3000 with a workstation as the measurement data processing unit 3600 and perform data processing of the measurement data within the relay aircraft. In this case, it is preferable to configure the relay aircraft 3000 as a manned aircraft that can be equipped with a large relay device and workstation.
また、大容量の計測データをデータ取得拠点システムに伝送する際の伝送に時間を要するため、中継飛行体3000からデータ取得拠点システム2000に伝送する計測データの一部を通信衛星4000を介した通信手段、または航空交通管制システム5000を介した通信手段により分散して伝送することで、大容量の計測データをデータ取得拠点システムに伝送する際の伝送時間を短縮することができる。 In addition, since it takes time to transmit large amounts of measurement data to the data acquisition base system, by distributing and transmitting a portion of the measurement data transmitted from the relay aircraft 3000 to the data acquisition base system 2000 via communication means via the communication satellite 4000 or communication means via the air traffic control system 5000, the transmission time required to transmit large amounts of measurement data to the data acquisition base system can be shortened.
[A-2.本実施形態の効果]
本実施形態によれば、中継飛行体を利用した無線通信中継による通信性能を向上させることができる。
[A-2. Effects of this embodiment]
According to this embodiment, it is possible to improve communication performance by using a relay aircraft for wireless communication relay.
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various configurations can be adopted based on the contents of this specification.
上記実施形態に関連した説明した一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア並びにソフトウェア及びハードウェアの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。本実施形態に係る中継システム1の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、PC等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えば通信ネットワークNWを介して配信されてもよい。 The series of processes described in connection with the above embodiment may be implemented using software, hardware, or a combination of software and hardware. A computer program for implementing each function of the relay system 1 according to this embodiment can be created and installed on a PC or the like. A computer-readable recording medium on which such a computer program is stored can also be provided. Examples of recording media include magnetic disks, optical disks, magneto-optical disks, and flash memory. The above computer program may also be distributed, for example, via a communications network NW, without using a recording medium.
上記実施形態で用いたフローチャートに関し、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。 The flowcharts used in the above embodiments do not necessarily have to be executed in the order shown. Some processing steps may be executed in parallel. Additionally, additional processing steps may be employed, and some processing steps may be omitted.
1…中継システム(航空データセンシングシステム)
100…入力装置 200…出力装置
300…処理装置 400…主記憶装置
500…補助記憶装置 600…通信装置
700…バス
1000…作業飛行体
1100…飛行部 1110…自己位置計測部
1120…姿勢計測部 1130…飛行制御部
1140…遠隔操縦用カメラ 1150…遠隔操縦用マイク
1200…測定部 1210…計測センサ1210
1220…センサ姿勢制御部 1230…センサ制御部
1300…制御通信部 1400…計測データ通信部
1500…通信状態判定部 1510…通信強度判定部
1520…通信速度判定部
1600…計測データ処理部
1700…データ記録部 1710…計測データ記録部
1720…通信状態記録部 1730…処理後データ記録部
2000…データ取得拠点システム
2100…通信インフラマネジメントシステム
2110…通信手段候補取得部
2120…通信状態判定部 2121…通信強度判定部
2122…通信速度判定部
2130…通信手段判定部 2131…制御通信手段判定部
2132…計測データ通信手段判定部
2140…中継飛行体利用判定部 2141…中継位置判定部
2142…中継機追加要否判定部 2143…中継機不要判定部
2150…制御通信部 2160…計測データ通信部
2200…機体運航オペレートシステム
2210…飛行エリア設定部 2220…飛行ジオフェンス設定部
2230…飛行ミッション設定部
2240…遠隔操縦部 2241…表示部
2242…音声出力部 2243…操縦指令入力部
2250…飛行制御指令部
2300…取得データ管理システム
2310…計測データ記録部
2320…欠陥データ判定部
2330…データ送信判定部
2400…運航マネジメントシステム
2500…空域監視システム
3000…中継飛行体
3100…飛行部 3110…自己位置計測部
3120…姿勢計測部 3130…飛行制御部
3140…遠隔操縦用カメラ 3150…遠隔操縦用マイク
3300…制御通信部
3400…中継通信部 3410…制御情報中継通信部
3420…計測データ中継通信部
3500…通信状態判定部 3510…通信強度判定部
3520…通信速度判定部
3600…計測データ処理部
3700…データ記録部 3710…中継計測データ記録部
3720…通信状態記録部 3730…処理後データ記録部
4000…通信衛星
5000…航空交通管制システム
5100…管制通信部
5200…中継情報通信部 5210…制御情報中継通信部
5220…計測データ中継通信部
5300…運航管制部 5310…航空機状態取得部
5320…管制指令生成部
6000…空間情報データ活用システム
7000…モバイル端末装置
1...Relay system (aviation data sensing system)
100...input device 200...output device 300...processing device 400...main memory device 500...auxiliary memory device 600...communication device 700...bus
1000... work aircraft 1100... flight unit 1110... self-position measurement unit 1120... attitude measurement unit 1130... flight control unit 1140... remote control camera 1150... remote control microphone 1200... measurement unit 1210... measurement sensor 1210
1220...sensor attitude control unit 1230...sensor control unit 1300...control communication unit 1400...measurement data communication unit 1500...communication status determination unit 1510...communication strength determination unit 1520...communication speed determination unit 1600...measurement data processing unit 1700...data recording unit 1710...measurement data recording unit 1720...communication status recording unit 1730...processed data recording unit 2000...data acquisition base system 2100...communication infrastructure management system 2110...communication means candidate acquisition unit 2120...communication status determination unit 2121...communication strength determination unit 2122...communication speed determination unit 2130...communication means determination unit 2131...control communication means determination unit 2132...measurement data communication means determination unit 2140...relay aircraft usage determination unit 2141...relay position determination unit 2142...relay unit need for additional relay determination unit 2143...Relay aircraft unnecessary determination unit 2150...Control communication unit 2160...Measurement data communication unit 2200...Aircraft flight operation system 2210...Flight area setting unit 2220...Flight geofence setting unit 2230...Flight mission setting unit 2240...Remote control unit 2241...Display unit 2242...Audio output unit 2243...Flight command input unit 2250...Flight control command unit 2300...Acquired data management system 2310...Measurement data recording unit 2320...Defective data determination unit 2330...Data transmission determination unit 2400...Flight operation management system 2500...Airspace monitoring system 3000...Relay aircraft 3100...Flight unit 3110...Self-position measurement unit 3120...Attitude measurement unit 3130...Flight control unit 3140...Remote control camera 3150...Remote control microphone 3300...Control communication unit
3400... relay communication unit 3410... control information relay communication unit 3420... measurement data relay communication unit 3500... communication status determination unit 3510... communication strength determination unit 3520... communication speed determination unit 3600... measurement data processing unit 3700... data recording unit 3710... relay measurement data recording unit 3720... communication status recording unit 3730... processed data recording unit 4000... communication satellite 5000... air traffic control system 5100... control communication unit 5200... relay information communication unit 5210... control information relay communication unit 5220... measurement data relay communication unit 5300... flight control unit 5310... aircraft status acquisition unit 5320... air traffic control command generation unit 6000... spatial information data utilization system 7000... mobile terminal device
Claims (29)
前記中継飛行体の飛行を制御、または飛行制御指令を出力する中継飛行体制御部と、
空域エリア毎に通信強度と通信速度の少なくともいずれかを含む通信状態を判定する空域通信状態判定部と、備え、
前記中継飛行体制御部は、前記現場装置と前記拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ前記通信状態が所定条件を満たす空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。 a relay aircraft that relays wireless communications between a field device that performs measurement work or other work in a work area and a base system;
a relay aircraft control unit that controls the flight of the relay aircraft or outputs flight control commands;
an airspace communication status determination unit that determines a communication status including at least one of communication strength and communication speed for each airspace area;
The relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area where wireless communication with both the on-site device and the base system is possible and where the communication status meets specified conditions, or outputs the flight control command to fly through the airspace area.
前記中継飛行体制御部は、前記現場装置と前記拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ前記空域通信状態判定部により判定した通信強度が所定値以上強い空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
The relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area where wireless communication with both the on-site device and the base system is possible and where the communication strength determined by the airspace communication status determination unit is stronger than a predetermined value, or outputs the flight control command to fly the relay aircraft through the airspace area.
前記現場装置が計測した計測データのデータ量が所定値よりも多い、または多いことが予想される場合に、
前記中継飛行体制御部は、前記現場装置と前記拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ前記空域通信状態判定部により判定した通信速度が所定値以上速い空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
When the amount of measurement data measured by the field device is greater than a predetermined value or is expected to be greater than a predetermined value,
The relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area where wireless communication with both the on-site device and the base system is possible and where the communication speed determined by the airspace communication status determination unit is faster than a predetermined value, or outputs the flight control command to fly the relay aircraft through the airspace area.
前記空域通信状態判定部により判定した通信強度または通信速度またはこれらの両方が所定条件を満たさない場合に、
前記中継飛行体制御部は、前記中継飛行体の高度を上昇させるように、前記中継飛行体の飛行を制御、または高度を上昇させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
When the communication strength or communication speed or both determined by the airspace communication state determination unit do not satisfy a predetermined condition,
A relay system in which the relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft to increase the altitude of the relay aircraft, or outputs the flight control command to increase the altitude.
前記中継飛行体と前記現場装置の間の無線通信距離、または前記中継飛行体と前記拠点システムの間の無線通信距離が所定距離以上長くなった場合、若しくは所定距離以上長くなることが予想される場合に、
前記中継飛行体制御部は、前記中継飛行体の高度を上昇させるように、前記中継飛行体の飛行を制御、または高度を上昇させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
When the wireless communication distance between the relay aircraft and the on-site device, or the wireless communication distance between the relay aircraft and the base system, becomes longer than a predetermined distance, or is expected to become longer than a predetermined distance,
A relay system in which the relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft to increase the altitude of the relay aircraft, or outputs the flight control command to increase the altitude.
前記中継飛行体による無線通信中継を行う前における前記現場装置と前記拠点システムの間の通信強度または通信速度が所定値よりも低くなった場合に、前記中継飛行体による無線通信中継を開始する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
A relay system that starts wireless communication relay by the relay aircraft when the communication strength or communication speed between the field device and the base system before wireless communication relay by the relay aircraft becomes lower than a predetermined value.
前記中継飛行体による無線通信中継を行う前における前記現場装置と前記拠点システムの間の通信速度が、前記現場装置が計測する計測データのデータ量に応じた基準速度よりも小さいと予想される場合に、前記中継飛行体による無線通信中継を開始させる、又は無線通信中継を開始させる前記中継飛行体の機体数を判定する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
A relay system that starts wireless communication relaying by the relay aircraft or determines the number of relay aircraft that will start wireless communication relaying when the communication speed between the field device and the base system before wireless communication relaying by the relay aircraft is expected to be lower than a reference speed corresponding to the amount of measurement data measured by the field device.
前記中継飛行体による無線通信中継を行う前において、前記現場装置の移動予定位置に基づく将来の前記現場装置と前記拠点システム間の距離が所定距離よりも長いと予想される場合に、前記中継飛行体による無線通信中継を開始させる、または無線通信中継を開始させる前記中継飛行体の機体数を判定する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
A relay system that, before performing wireless communication relay by the relay aircraft, starts wireless communication relay by the relay aircraft or determines the number of relay aircraft that will start wireless communication relay if the future distance between the field device and the base system based on the planned movement position of the field device is predicted to be longer than a predetermined distance.
前記中継飛行体による無線通信中継を行う前において、地上の通信設備または電力設備を含む地上インフラ設備の異常情報を取得した場合に、前記中継飛行体による無線通信中継を開始させ、
前記中継飛行体制御部は、異常のある前記地上インフラ設備の上空周辺の空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる前記飛行制御指令を出力する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
If abnormality information of ground infrastructure facilities including ground communication facilities or power facilities is acquired before the wireless communication relay by the relay aircraft is performed, the wireless communication relay by the relay aircraft is started;
The relay aircraft control unit controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area surrounding the ground infrastructure facility having an abnormality, or outputs the flight control command to fly through the airspace area.
前記中継飛行体と前記現場装置の間の通信強度または通信速度を含む第1通信状態と、前記中継飛行体と前記拠点システムの間の通信強度または通信速度を含む第2通信状態の少なくともいずれかを監視する中継通信状態監視部を備える、中継システム。 The relay system according to claim 1,
A relay system comprising a relay communication status monitoring unit that monitors at least one of a first communication status including communication strength or communication speed between the relay aircraft and the field device, and a second communication status including communication strength or communication speed between the relay aircraft and the base system.
前記第1通信状態と前記第2通信状態における通信強度と通信速度のいずれかが所定条件を満たさない場合に、追加の前記中継飛行体である第2の中継飛行体を飛行させて、複数機の前記中継飛行体による無線通信中継を行う、中継システム。 The relay system according to claim 10,
A relay system in which, when either the communication strength or the communication speed in the first communication state or the second communication state does not satisfy a specified condition, an additional relay aircraft, a second relay aircraft, is flown to perform wireless communication relay using multiple relay aircraft.
前記第1通信状態と前記第2通信状態の少なくともいずれかに応じて、前記第2の中継飛行体の飛行エリアを判定し、前記第2の中継飛行体が前記飛行エリアを飛行するように、前記第2の中継飛行体の飛行を制御、または前記飛行エリアを飛行させる飛行制御指令を出力する、中継システム。 The relay system according to claim 11,
A relay system that determines the flight area of the second relay aircraft depending on at least one of the first communication state and the second communication state, and controls the flight of the second relay aircraft so that the second relay aircraft flies in the flight area, or outputs a flight control command to fly the second relay aircraft in the flight area.
前記第1通信状態の通信強度が所定値よりも低い場合に、前記中継飛行体と前記現場装置の間の空域エリアに前記第2の中継飛行体を飛行させて、前記中継飛行体と前記第2の中継飛行体によるシリーズ中継を行い、
または、前記第2通信状態の通信強度が所定値よりも低い場合に、前記中継飛行体と前記拠点システムの間の空域エリアに前記第2の中継飛行体を飛行させて、前記中継飛行体と前記第2の中継飛行体によるシリーズ中継を行う、中継システム。 The relay system according to claim 12,
When the communication strength of the first communication state is lower than a predetermined value, the second relay aircraft is flown in an airspace area between the relay aircraft and the on-site device, and a series relay is performed by the relay aircraft and the second relay aircraft;
Alternatively, a relay system in which, when the communication strength of the second communication state is lower than a predetermined value, the second relay aircraft is flown in the airspace area between the relay aircraft and the base system, and a series relay is performed by the relay aircraft and the second relay aircraft.
前記第1通信状態の通信速度が所定値よりも低い場合に、前記中継飛行体と前記現場装置の間の空域エリアに前記第2の中継飛行体を飛行させて、前記中継飛行体と前記第2の中継飛行体によるパラレル中継を行い、
または、前記第2通信状態の通信速度が所定値よりも低い場合に、前記中継飛行体と前記拠点システムの間の空域エリアに前記第2の中継飛行体を飛行させて、前記中継飛行体と前記第2の中継飛行体によるパラレル中継を行う、中継システム。 The relay system according to claim 12,
When the communication speed of the first communication state is lower than a predetermined value, the second relay aircraft is flown in an airspace area between the relay aircraft and the on-site device, and a parallel relay is performed by the relay aircraft and the second relay aircraft;
Alternatively, a relay system in which, when the communication speed of the second communication state is lower than a predetermined value, the second relay aircraft is flown in an airspace area between the relay aircraft and the base system, and parallel relay is performed by the relay aircraft and the second relay aircraft.
前記中継飛行体と前記現場装置の間の距離が所定距離よりも長い場合、または今後前記所定距離よりも長くなることが予想される場合に、追加の前記中継飛行体である第2の中継飛行体を飛行させて、複数機の前記中継飛行体による無線通信中継を行う、中継システム。 The relay system according to claim 1,
A relay system in which, when the distance between the relay aircraft and the on-site device is longer than a predetermined distance, or when it is expected that the distance will become longer than the predetermined distance in the future, an additional relay aircraft, a second relay aircraft, is flown to perform wireless communication relay using multiple relay aircraft.
前記第1通信状態と前記第2通信状態における通信強度と通信速度が所定条件を満たし、かつ、前記現場装置と前記拠点システムが直接通信可能な距離範囲内にある場合に、前記現場装置と前記拠点システム間の無線通信を、前記中継飛行体による中継を利用した無線通信から、前記中継飛行体を介さない無線通信に切り替える、中継システム。 The relay system according to claim 10,
A relay system that switches wireless communication between the field device and the base system from wireless communication using relay by the relay aircraft to wireless communication that does not go through the relay aircraft when the communication strength and communication speed in the first communication state and the second communication state satisfy specified conditions and the field device and the base system are within a distance range where they can communicate directly.
前記現場装置と前記拠点システム間の無線通信を、前記中継飛行体による中継を利用した無線通信から、前記中継飛行体を介さない無線通信に切り替える場合に、前記拠点システムと直接通信可能な距離範囲内に前記現場装置を移動させる、または前記距離範囲内に前記現場装置を移動させる移動指令を出力する、または前記距離範囲内に前記現場装置を搭載した作業飛行体を移動させる飛行ミッションを出力する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
A relay system that, when switching wireless communication between the field device and the base system from wireless communication using relay by the relay aircraft to wireless communication not via the relay aircraft, moves the field device within a distance range where direct communication with the base system is possible, outputs a movement command to move the field device within said distance range, or outputs a flight mission to move a work aircraft carrying the field device within said distance range.
前記現場装置と前記拠点システムが直接通信可能な距離範囲内に前記現場装置を移動させることが可能な場合に、前記拠点システムと直接通信可能な距離範囲内に前記現場装置を移動させる、または前記距離範囲内に前記現場装置を移動させる移動指令を前記現場装置に出力する、または前記距離範囲内に前記現場装置を搭載した作業飛行体を移動させる飛行ミッションを出力する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
A relay system that, when it is possible to move the field device within a distance range where the field device and the base system can directly communicate, moves the field device within that distance range, outputs a movement command to the field device to move the field device within that distance range, or outputs a flight mission to move a work aircraft carrying the field device within that distance range.
前記現場装置が通信衛星との通信が可能である場合に、前記現場装置と前記拠点システム間の無線通信を、前記中継飛行体による中継を利用した無線通信から、前記通信衛星による中継を利用した無線通信に切り替える、中継システム。 The relay system according to claim 1,
A relay system that switches wireless communication between the field device and the base system from wireless communication using relay by the relay aircraft to wireless communication using relay by the communication satellite when the field device is capable of communicating with a communication satellite.
前記中継飛行体による無線通信中継の飛行を開始する場合に、前記中継飛行体の飛行エリアを制限する中継用飛行ジオフェンスを生成する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
A relay system that generates a relay flight geofence to limit the flight area of the relay aircraft when the relay aircraft begins flying a wireless communication relay.
前記現場装置は、計測飛行体に搭載されており、
前記中継用飛行ジオフェンスの少なくとも一部は、前記計測飛行体に対して生成された計測用飛行ジオフェンスで囲われたエリア内に生成される、中継システム。 21. The relay system according to claim 20,
the in-situ device is mounted on a measurement aircraft;
A relay system in which at least a portion of the relay flight geofence is generated within an area enclosed by the measurement flight geofence generated for the measurement aircraft.
生成した前記中継用飛行ジオフェンスの情報を、前記中継用飛行ジオフェンスを生成した空域の管制を行う空域管制システムに送信する、中継システム。 21. The relay system according to claim 20,
A relay system that transmits information about the generated relay flight geofence to an airspace control system that controls the airspace in which the relay flight geofence was generated.
前記中継飛行体は、前記現場装置から受信する計測データを記録する計測データ記録部を備え、
前記中継飛行体を前記拠点システムよりも前記現場装置に近い位置に移動させ、または前記中継飛行体と前記現場装置の間の前記通信状態が所定条件を満たす状態となった場合に、前記中継飛行体は、前記現場装置から前記計測データを受信して、前記計測データ記録部へ前記計測データを記録する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
The relay aircraft includes a measurement data recording unit that records the measurement data received from the on-site device,
A relay system in which the relay aircraft receives the measurement data from the field device and records the measurement data in the measurement data recording unit when the relay aircraft is moved to a position closer to the field device than the base system, or when the communication state between the relay aircraft and the field device satisfies a predetermined condition.
前記中継飛行体は、前記現場装置から受信する計測データを記録する計測データ記録部を備え、
前記中継飛行体と前記拠点システムの間の通信状態が所定条件を満たさず、かつ前記中継飛行体と前記現場装置の間の前記通信状態が所定条件を満たす場合に、前記現場装置から前記中継飛行体に前記計測データを伝送し、前記計測データ記録部に受信した前記計測データを記録する、中継システム。 The relay system according to claim 1,
The relay aircraft includes a measurement data recording unit that records the measurement data received from the on-site device,
A relay system that transmits the measurement data from the field device to the relay aircraft and records the received measurement data in the measurement data recording unit when the communication status between the relay aircraft and the base system does not satisfy a specified condition and the communication status between the relay aircraft and the field device satisfies a specified condition.
前記中継飛行体と前記拠点システムの間の通信状態が所定条件を満たす空域エリアに前記中継飛行体を移動させ、前記空域エリアにおいて前記計測データ記録部に記録した前記計測データを前記中継飛行体から前記拠点システムへ伝送する、中継システム。 25. The relay system according to claim 23 or 24,
A relay system that moves the relay aircraft to an airspace area where the communication status between the relay aircraft and the base system satisfies specified conditions, and transmits the measurement data recorded in the measurement data recording unit in the airspace area from the relay aircraft to the base system.
前記中継飛行体と通信衛星の間の通信状態が所定条件を満たす空域エリアに前記中継飛行体を移動させ、前記空域エリアにおいて前記計測データ記録部に記録した前記計測データを、前記通信衛星を介して前記中継飛行体から前記拠点システムへ伝送する、中継システム。 25. The relay system according to claim 23 or 24,
A relay system that moves the relay aircraft to an airspace area where the communication status between the relay aircraft and a communication satellite satisfies specified conditions, and transmits the measurement data recorded in the measurement data recording unit in the airspace area from the relay aircraft to the base system via the communication satellite.
前記現場装置は、飛行体、車両、船舶、その他の移動体、持ち運び可能なモバイル端末装置のいずれかに搭載される、中継システム。 The relay system according to claim 1,
A relay system in which the on-site device is mounted on an aircraft, vehicle, ship, other moving body, or portable mobile terminal device.
コンピュータが、
空域エリア毎に通信強度と通信速度の少なくともいずれかを含む通信状態を判定する空域通信状態判定ステップと、
前記現場装置と前記拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ前記通信状態が所定条件を満たす空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる飛行制御指令を出力する飛行制御ステップと、
を実行する、中継方法。 A relay method for relaying wireless communication between a field device that performs measurement work or other work in a work area and a base system using a relay aircraft, comprising:
The computer
an airspace communication state determination step of determining a communication state including at least one of communication strength and communication speed for each airspace area;
a flight control step of controlling the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area where wireless communication with both the on-site device and the base system is possible and where the communication state satisfies a predetermined condition, or outputting a flight control command to fly the relay aircraft through the airspace area;
Execute the relay method.
コンピュータに、
空域エリア毎に通信強度と通信速度の少なくともいずれかを含む通信状態を判定する空域通信状態判定命令と、
前記現場装置と前記拠点システムの両方と無線通信可能な空域エリアであり、かつ前記通信状態が所定条件を満たす空域エリアを前記中継飛行体が飛行するように、前記中継飛行体の飛行を制御、または前記空域エリアを飛行させる飛行制御指令を出力する飛行制御命令と、
を実行させる、中継プログラム。
A relay program that relays wireless communication between a field device that performs measurement work or other work in a work area and a base system using a relay aircraft,
On the computer,
an airspace communication state determination command for determining a communication state including at least one of communication strength and communication speed for each airspace area;
a flight control command that controls the flight of the relay aircraft so that the relay aircraft flies through an airspace area where wireless communication with both the on-site device and the base system is possible and where the communication state satisfies a predetermined condition, or outputs a flight control command that causes the relay aircraft to fly through the airspace area;
A relay program that executes the above.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2024026679A JP2025129791A (en) | 2024-02-26 | 2024-02-26 | Relay system, relay method, and relay program |
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| JP2024026679A JP2025129791A (en) | 2024-02-26 | 2024-02-26 | Relay system, relay method, and relay program |
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