JP4294994B2 - 散布制御装置 - Google Patents
散布制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4294994B2 JP4294994B2 JP2003099003A JP2003099003A JP4294994B2 JP 4294994 B2 JP4294994 B2 JP 4294994B2 JP 2003099003 A JP2003099003 A JP 2003099003A JP 2003099003 A JP2003099003 A JP 2003099003A JP 4294994 B2 JP4294994 B2 JP 4294994B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spraying
- spray
- sensor
- command signal
- detected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Special Spraying Apparatus (AREA)
- Spray Control Apparatus (AREA)
- Catching Or Destruction (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、散布制御装置に関し、特に、無人ヘリコプタに搭載された散布装置の散布動作を制御する散布制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、農薬等の散布剤を空中散布するための散布装置が無人ヘリコプタに搭載され、使用に供されている。かかる散布装置を用いて空中散布を行う際には、監視員による機体の散布予定域境界通過のコールを受けて、無人ヘリコプタの操縦者が散布スイッチを操作して散布を開始（又は停止）させる方式（以下、「従来散布方式」という）が採用されている。
【０００３】
また、近年においては、無人ヘリコプタの機体位置、飛行速度、ラダー操舵量、等を検出し、これらの検出信号に応じて、散布装置の散布動作を自動制御する散布制御装置が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１１３５８９号公報（第１頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−３７３９７号公報（第１頁、第１図）
【特許文献３】
特開２００１−１２０１５１号公報（第１頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来散布方式を採用すると、機体が散布予定域境界を通過したことを監視員が目視判定し、その判定を受けて操縦者が散布を開始（又は停止）させるため、散布を開始（又は停止）させる位置が状況に応じて変わってしまう場合が多い。従って、散布予定域と実際の散布領域とに差異が生じ、散布精度が低くなるという問題がある。
【０００６】
また、前記した特許文献１に記載の装置は、機体の飛行速度に基づいて散布量を自動制御するものであり、前記した特許文献２に記載の装置は、ラダー操舵量等に基づいて方向転換時における散布動作を自動制御するものであるが、いずれも、散布開始（又は停止）位置の制御については改善の余地がある。
【０００７】
また、前記した特許文献３に記載の装置は、ＧＰＳ衛星からの測位信号に基づいて算出した飛行ルート及び農薬散布時間に基づいて、散布動作を自動制御するものである。しかし、飛行ルート等を算出するには、農薬散布範囲の地図情報が必要となるので、このような地図情報を記憶させるための比較的大容量の記憶手段と、飛行ルート等を高速で算出するための高速計算機と、を備える必要があるため、装置が高価となるという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、無人ヘリコプタに搭載される散布装置の散布開始（又は停止）位置を的確に制御することができ、しかも比較的安価な散布制御装置を提供することである。
【０００９】
また、本発明の課題は、機体の状態や速度指令に基づいて散布装置の散布開始（及び停止）動作を自動的に制御することにより、操縦者の散布装置の制御に要する負担を軽減して、散布精度を向上させることができる散布制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、無人ヘリコプタに搭載された散布装置を制御する散布制御装置において、前記散布装置に対して散布開始・停止に係る指令信号を出力する制御手段と、機体位置を検出する位置センサと、機体速度ベクトルの方向を検出する方向検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記位置センサで検出された散布停止時機体位置と前記方向検出手段により検出された散布停止時の機体速度ベクトルの方向とに基づいて散布再開位置を算出するとともに、機体が前記散布再開位置に到達した旨が前記位置センサで検出された場合に散布開始に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、制御手段は、散布停止時機体位置（散布を停止させた時点における機体位置）と散布停止時の機体速度ベクトルの方向とに基づいて散布再開位置を算出する。そして、算出した散布再開位置に機体が到達した場合に、散布開始に係る指令信号を散布装置に対して出力して、散布を再開させることができる。従って、散布開始（再開）位置を的確に制御することができ、散布精度を向上させることができる。
【００１２】
また、請求項１に記載の発明によれば、散布再開位置を算出する際に地図情報を用いる必要がないので、大容量の記憶手段や高速計算機が不要となり、装置構成に要するコストを削減することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の散布制御装置において、地上からの操縦信号を受信する操縦信号受信器を備え、前記制御手段は、前記操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの大きさが所定の閾値未満である場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの大きさが所定の閾値未満である場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、機体減速のための指令が出された場合に、散布を自動的に停止させることができるので、操縦者は、機体減速のための操縦を行う際に、散布停止のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。また、散布停止に先立って機体を減速させるので、飛行距離を短縮することができ、燃料消費量の低減及び作業時間の短縮が可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の散布制御装置において、機首方位を検出する方位センサと、地上からの操縦信号を受信する操縦信号受信器と、を備え、前記制御手段は、前記方位センサにより検出された機首方位と、前記操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、制御手段は、方位センサで検出した機首方位と、操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、機首方位に対して機体の進行方向を変更するための指令が出された場合に、自動的に散布を停止させることができるので、斜め飛行に起因する散布濃度ムラの発生を未然に防ぐことができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか一項に記載の散布制御装置において、機首方位を検出する方位センサを備え、前記制御手段は、前記方位センサにより検出された機首方位と、前記速度センサにより検出された機体速度ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、制御手段は、方位センサで検出した機首方位と、速度センサにより検出された機体速度ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、機首方位に対して機体の進行方向を実際に変更させた場合に、自動的に散布を停止させることができるので、斜め飛行に起因する散布濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか一項に記載の散布制御装置において、機体ピッチ角を検出する姿勢センサを備え、前記制御手段は、前記姿勢センサで検出した機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、制御手段は、姿勢センサで検出した機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、ホバリング状態にある機体を前進（又は後進）飛行に移行させるだけで自動的に散布を開始させることができるので、最初の散布開始のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、無人ヘリコプタに搭載された散布装置を制御する散布制御装置において、前記散布装置に対して散布開始・停止に係る指令信号を出力する制御手段と、機首方位を検出する方位センサと、地上からの操縦信号を受信する操縦信号受信器と、を備え、 前記制御手段は、前記方位センサにより検出された機首方位と、前記操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、制御手段は、方位センサで検出した機首方位と、操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、機首方位に対して機体の進行方向を変更するための指令が出された場合に、自動的に散布を停止させることができるので、斜め飛行に起因する散布濃度ムラの発生を未然に防ぐことができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、無人ヘリコプタに搭載された散布装置を制御する散布制御装置において、前記散布装置に対して散布開始・停止に係る指令信号を出力する制御手段と、機体ピッチ角を検出する姿勢センサと、を備え、前記制御手段は、前記姿勢センサで検出した機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、制御手段は、姿勢センサで検出した機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、ホバリング状態にある機体を前進（又は後進）飛行に移行させるだけで自動的に散布を開始させることができるので、最初の散布開始のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を用いて詳細に説明する。本実施の形態に係る散布制御装置は、無人ヘリコプタに搭載された散布装置の散布動作を、各種センサによる検出信号や地上からの操縦信号に基づいて制御するものである。
【００２９】
まず、本実施の形態に係る散布制御装置１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、散布制御装置１の機能的構成を説明するための説明図である。散布制御装置１は、散布装置１０に対して散布開始・停止に係る指令信号を出力するＣＰＵ（Central Processing Unit）２、地上の操縦装置から送信された操縦信号を受信する操縦信号受信器３、機体ピッチ角を検出する姿勢センサ４、機首方位を検出する方位センサ５、機体位置を検出する位置センサ６、機体速度を検出する速度センサ７、メモリ８、等を備えて構成される。
【００３０】
ＣＰＵ２は、本発明における制御手段であり、操縦信号受信器３で受信した散布制御動作指令信号や速度指令ベクトルに係る信号、姿勢センサ４で検出された機体ピッチ角に係る信号、方位センサ５で検出した機首方位に係る信号、位置センサ６で検出した機体位置に係る信号、速度センサ７で検出した機体速度ベクトルに係る信号、等を受けて、散布開始・停止に係る指令信号（散布指令信号）を生成し、散布散布装置１０に対して出力する。
【００３１】
本実施の形態においては、姿勢センサ４、位置センサ６及び速度センサ７として慣性航法装置を採用し、方位センサ５として磁方位検出器を採用している。なお、姿勢センサ４としてジャイロを採用し、位置センサ６及び速度センサとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を採用することもできる。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る散布制御装置１の制御手段であるＣＰＵ２の機能について説明する。
【００３３】
地上の操縦装置から散布制御動作を行うための信号（散布制御動作指令信号）が送信されると、散布制御装置１の操縦信号受信器３は、その散布制御動作指令信号を受信して、ＣＰＵ２に出力する。散布制御動作指令信号を受けたＣＰＵ２は、（図示されていない）ＲＯＭに格納された散布判定プログラムを起動させて、以下に述べる３通りの散布判定を行った上で散布指令信号を生成する。そして、生成した散布指令信号を散布装置１０に出力して、散布動作を制御する。
【００３４】
ここで、ＣＰＵ２が行う散布判定（第１〜第３散布判定）について、図２〜図５を用いて説明する。図２〜図４は、各々、第１〜第３散布判定を説明するための説明図であり、図５は、これら第１〜第３散布判定の相互関係を示すタイムチャートである。
【００３５】
第１散布判定とは、機体ピッチ角Θ（機首上げ正）が所定の閾値Θ0（＜０）未満であって極値となった場合に「ＯＮ」（散布開始）とし、散布制御動作指令が「ＯＦＦ」となった場合には「ＯＦＦ」（散布停止）とするものである（図２及び図５参照）。
【００３６】
地上の操縦装置から送信された散布制御動作指令信号を、操縦信号受信器３が受信した時点（散布制御動作指令ＯＮ）においては、第１散布判定が「ＯＦＦ」とされている。機体がホバリング状態から前進飛行状態に移行する際は、図２に示すように機体を所定の姿勢まで前傾させる必要があるが、この前傾の結果、姿勢センサ４で検出された機体ピッチ角Θの絶対値が点Ｐ1で所定の閾値Θ0を超えるとともに極値となった場合には、第１散布判定が「ＯＮ」とされる。この後、散布制御動作指令信号が送信されなくなる（散布制御動作指令ＯＦＦ）まで、第１散布判定は「ＯＮ」とされる（図２及び図５参照）。
【００３７】
第２散布判定とは、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの大きさが所定の閾値以上である場合に「ＯＮ」（散布開始）とし、所定の閾値未満である場合に「ＯＦＦ」（散布停止）とする（図５参照）。
【００３８】
本実施の形態では、速度指令ベクトルの大きさを、操縦者の速度指令スティックの倒れ角θによって決定している。機体を前進飛行させるために操縦者が速度指令スティックを倒した結果、速度指令スティックの倒れ角が所定の閾値θ0以上となった場合には、第２散布判定が「ＯＮ」とされる（図５参照）。一方、機体を減速させるために操縦者が速度指令スティックを戻した結果、速度指令スティックの倒れ角が所定の閾値θ0未満となった場合には、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされる（図３及び図５参照）。
【００３９】
また、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされた場合において、「ＯＦＦ」の時点における機体位置（点Ｐ2：図３参照）が位置センサ６によって検出されると、ＣＰＵ２は、点Ｐ2の位置と、速度センサ７によって検出された機体速度ベクトルの方向（矢印Ａ：図３参照）と、に基づいて散布再開ラインを算出し、算出された散布再開ラインをメモリ８に一時的に記憶する。その後、機体が散布再開ラインに到達した旨が位置センサ７によって検出された場合には、第２散布判定が「ＯＮ」とされる。なお、本実施の形態においては、矢印Ａに対して直角でかつ点Ｐ2を通る直線Ｂを散布再開ラインとして採用している（図３参照）。散布再開ラインは、本発明における散布再開位置である。
【００４０】
第３散布判定とは、方位センサ５で検出された機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度αが所定の閾値α0未満であって、かつ、方位センサ５で検出された機首方位と、速度センサ７で検出された機体速度ベクトルの方向と、のなす角度βが所定の閾値β0未満である場合に「ＯＮ」（散布開始）とし、それ以外の場合には「ＯＦＦ」（散布停止）とするものである（図４及び図５参照）。
【００４１】
操縦者は、前進（後進）飛行を行っている機体の進行方向を斜め前方（後方）に変更するために、速度指令スティックを操作して速度指令ベクトルを生成し、この速度指令ベクトルを操縦信号受信器３に送信する。その際に、方位センサ５で検出された機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度αが所定の閾値α0を超える場合、すなわち、速度指令ベクトルの方向が図４（ａ）に示した範囲Ｃ外となる場合には、第３散布判定が「ＯＦＦ」とされる。
【００４２】
また、前進（後進）飛行を行っている機体の進行方向を斜め前方（後方）に変更した結果、方位センサ５で検出された機首方位と、速度センサ７で検出された機体速度ベクトルの方向と、のなす角度βが所定の閾値β0を超える場合、すなわち、機体速度ベクトルの方向が図４（ｂ）に示した範囲Ｄ外となる場合にも、第３散布判定が「ＯＦＦ」とされる。
【００４３】
ＣＰＵ２は、以上の第１〜第３散布判定を行った結果、全て「ＯＮ」とされた場合に、散布開始に係る指令信号を生成する。そして、生成した散布開始に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を開始させる。一方、ＣＰＵ２は、以上の第１〜第３散布判定を行った結果、何れかが「ＯＦＦ」とされた場合には、散布停止に係る指令信号を生成する。そして、生成した散布停止に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を停止させる。
【００４４】
続いて、本実施の形態に係る散布制御装置１を使用して所定の散布予定域に散布剤を散布する場合の散布制御動作を、図２〜図６を用いて説明する。
【００４５】
まず、操縦者は、散布制御装置１及び散布装置１０を搭載した無人ヘリコプタを地上から操縦して、所定の散布予定域の近傍で機体をホバリングさせた後、地上から散布制御動作指令信号を送信する。散布制御動作指令信号を受けた散布制御装置１のＣＰＵ２は、散布動作を開始する準備を行う（散布制御動作指令ＯＮ：図５参照）。この時点では、第１〜第３散布判定の全てが「ＯＦＦ」とされているので、ＣＰＵ２は、散布停止に係る指令信号を生成し、この信号を散布装置１０に出力して散布を停止させている。
【００４６】
次いで、ホバリング状態から前進飛行に移行させるために、操縦者が速度指令スティックを倒すと、速度指令スティックの倒れ角θが所定の閾値θ0以上となった時点で、第２散布判定が「ＯＮ」とされる（図５参照）。また、前進飛行開始時においては、方位センサ５で検出された機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、速度センサ７で検出された機体速度ベクトルの方向と、がほぼ一致するため、第３散布判定が「ＯＮ」とされる（図５参照）。そして、姿勢センサ４で検出された機体ピッチ角Θの絶対値が所定の閾値Θ0を超えるとともに極値となった時点で、第１散布判定が「ＯＮ」とされる（点Ｐ1：図２、図６参照）。
【００４７】
すなわち、機体ピッチ角Θの絶対値が所定の閾値Θ0を超えるとともに極値となった時点で、第１〜第３散布判定の全てが「ＯＮ」とされるので、ＣＰＵ２は、散布開始に係る指令信号を生成し、この散布開始に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を開始させる。操縦者は、速度指令スティックを操作するだけで、機体を前進飛行させると同時に、散布剤の散布を開始させることができる。
【００４８】
次いで、所定の散布予定域の境界付近で、操縦者が機体を減速させるために速度指令スティックを戻すと、速度指令スティックの倒れ角θが所定の閾値θ0未満となった時点で、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされる（点Ｐ2：図３、図６参照）。
【００４９】
ＣＰＵ２は、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされると、散布停止に係る指令信号を生成し、この散布停止に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を停止させる。また、ＣＰＵ２は、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされた時点における機体位置（点Ｐ2：図３、図６参照）と、速度センサ７によって検出された機体速度ベクトルの方向（矢印Ａ：図３参照）と、に基づいて散布再開ラインを算出し、算出した散布再開ラインをメモリ８に一時的に記憶する。なお、散布予定域内における散布漏れを少なくするとともに散布予定域外の散布を防止するように、予め散布再開ラインの算出方法を記憶させておく。
【００５０】
次いで、機首の方向を変えずに機体をＵターンさせて後進飛行に移行させると、機体が散布再開ラインに到達した時点で、第２散布判定が「ＯＮ」とされる（点Ｐ3：図３、図６参照）。ＣＰＵ２は、第２散布判定が「ＯＮ」とされると、散布開始に係る指令信号を生成し、この散布開始に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を再開させる。そして、後進飛行に伴って散布を続行する。
【００５１】
後進飛行の後、所定の散布予定域の境界に再び近付いた場合には、機首の方向を変えずに機体をＵターンさせて前進飛行に移行させる（前後進散布飛行）。この際、ＣＰＵ２は、前記と同様の手順で、散布装置１０の散布停止及び開始に係る自動制御を行うことができる。また、前進飛行の後、所定の散布予定域の境界付近で機体をＵターンさせる際に、機首の方向を１８０°変えて前進飛行を続行させた場合（対面散布飛行）においても、ＣＰＵ２は、散布装置１０の散布停止及び開始に係る自動制御が可能である。
【００５２】
また、機体を直進飛行から斜め飛行に移行させる際には、操縦者が速度指令スティックを操作して、速度指令ベクトルを生成する。この際、方位センサ５で検出された機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度αが所定の閾値α0を超えた場合には、第３散布判定が「ＯＦＦ」とされる（点Ｐ4：図６参照）。ＣＰＵ２は、第３散布判定が「ＯＦＦ」とされると、散布停止に係る指令信号を生成し、この散布停止に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を停止させる。
【００５３】
一方、機体を斜め飛行から直進飛行に戻す際にも、操縦者が速度指令スティックを操作して、速度指令ベクトルを生成する。この際、方位センサ５で検出された機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度αが所定の閾値α0以下となり、かつ、方位センサ５で検出された機首方位と、速度センサ７で検出された機体速度ベクトルの方向と、のなす角度βが所定の閾値β0以下となった場合には、第３散布判定が「ＯＮ」とされる（点Ｐ5：図６参照）。ＣＰＵ２は、第３散布判定が「ＯＮ」とされると、散布開始に係る指令信号を生成し、この散布開始に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を開始させる。
【００５４】
その後、散布飛行を終了させる際、操縦者が機体を減速させるために速度指令スティックを戻し、速度指令スティックの倒れ角θが所定の閾値θ0未満となった場合には、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされる（点Ｐ6：図６参照）。ＣＰＵ２は、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされると、散布停止に係る指令信号を生成し、この散布停止に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を停止させる。
【００５５】
以上説明した散布制御装置１を用いて散布を実施した場合の散布領域Ｒ1を、図７（ａ）に示した。また、従来散布方式を用いて散布を実施した場合の散布領域Ｒ2を、図７（ｂ）に示した。なお、図７において、Ｒ0は所定の散布予定域を示している。
【００５６】
本実施の形態に係る散布制御装置１によれば、ＣＰＵ２は、実際に散布を停止させた時点における機体位置（散布停止時機体位置：点Ｐ2）と散布停止時の機体速度ベクトルの方向とに基づいて散布再開ラインを算出する。そして、算出した散布再開ラインに機体が到達した場合に、散布開始に係る指令信号を散布装置１０に対して出力することにより、散布を再開させることができる。
【００５７】
すなわち、従来散布方式においては、図７（ｂ）に示すように散布開始・停止位置が毎回変わるため、散布予定域Ｒ0と実際の散布領域Ｒ2とに差異が生じ、散布精度が低くなるが、本実施の形態に係る散布制御装置１を用いることによって、散布開始（再開）位置を的確に制御することができ、散布精度を向上させることができる（図７（ａ）参照）。
【００５８】
また、本実施の形態に係る散布制御装置１によれば、散布を開始させる位置（散布再開ライン）を算出する際に地図情報を用いる必要がないので、大容量の記憶手段や高速計算機が不要となり、装置構成に要するコストを削減することができる。
【００５９】
また、本実施の形態に係る散布制御装置１によれば、ＣＰＵ２は、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの大きさ（速度指令スティックの倒れ角θ）が所定の閾値（θ0）未満である場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置１０に対して出力する。従って、機体減速のための指令が出された場合に、散布を自動的に停止させることができるので、操縦者は、機体減速のための操縦を行う際に、散布停止のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。
【００６０】
また、従来散布方式においては、図７（ｂ）に示すように、散布を停止させた後に機体の減速を開始していたため、飛行距離が長くなっていたが、本実施の形態に係る散布制御装置１を用いると、散布停止に先立って機体を減速させるので、飛行距離を短縮することができ、燃料消費量の低減及び作業時間の短縮が可能となる（図７（ａ）参照）。
【００６１】
また、本実施の形態に係る散布制御装置１によれば、ＣＰＵ２は、方位センサ５で検出した機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度αが所定の閾値α0を超える場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置１０に対して出力する。
【００６２】
すなわち、従来散布方式においては、斜め飛行時において散布を続行していたため、散布濃度ムラが発生していた（図７（ｂ）参照）が、本実施の形態に係る散布制御装置１を用いると、機首方位に対して機体の進行方向を変更するための指令が出された場合に自動的に散布を停止させることができるので、斜め飛行に起因する散布濃度ムラの発生を未然に防ぐことができる（図７（ａ）参照）。
【００６３】
また、本実施の形態に係る散布制御装置１によれば、ＣＰＵ２は、姿勢センサ４で検出した機体ピッチ角Θの絶対値が所定の閾値Θ0を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る信号を散布装置１０に対して出力する。従って、機体を前進飛行に移行させるだけで自動的に散布を開始させることができるので、最初の散布開始のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。
【００６４】
また、本実施の形態においては、姿勢センサ４、方位センサ５及び位置センサ６を介して取得した機体姿勢、機首方位及び機体位置と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルと、に基づいて、散布の開始及び停止をＣＰＵ２に判断させているので、操縦者は散布領域内の操縦操作に専念することができる。従って、散布位置に沿った正確な操縦が可能となるので、散布精度を向上させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態においては、ＣＰＵ２は、地上の操縦装置から送信された散布制御動作指令信号を受信した場合にはじめて、散布装置１０の散布開始に係る指令信号を生成する。従って、操縦装置からの指令（散布制御動作指令信号）によって散布開始時を決めることができるので、散布不要な場所でも自由に移動のための飛行を行うことができる。
【００６６】
なお、以上の実施の形態においては、ホバリング状態にある機体を前傾させ、機体ピッチ角Θを負の方向に増大させる（前進飛行に移行させる）ことによって自動的に散布を開始させた例を示したが、ホバリング状態にある機体を後傾させ、機体ピッチ角Θを正の方向に増大させる（後進飛行に移行させる）ことによって自動的に散布を開始させることもできる。
【００６７】
また、操縦信号受信器３、姿勢センサ４、方位センサ５、位置センサ６及び速度センサ７を新たに追加搭載することなく、従来から機体に搭載されているものを利用することもできる。また、制御装置であるＣＰＵ２を地上に配置し、機体に搭載した送受信器を介して必要な信号を受信し、制御信号を送信して散布装置１０を制御するようにしてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、制御手段は、散布停止時機体位置と散布停止時の機体速度ベクトルの方向とに基づいて散布再開位置を算出し、この散布再開位置に機体が到達した場合に散布を自動的に再開させる。従って、散布開始（再開）位置を的確に制御することができ、散布精度を向上させることができる。また、散布再開位置を算出する際に地図情報を用いる必要がないので、大容量の記憶手段や高速計算機が不要となり、装置構成に要するコストを削減することができる。
【００６９】
請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、速度指令ベクトルの大きさが所定の閾値未満である場合に散布を自動的に停止させる。従って、操縦者は、機体減速のための操縦を行う際に、散布停止のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。また、散布停止に先立って機体を減速させるので、飛行距離を短縮することができ、燃料消費量の低減及び作業時間の短縮が可能となる。
【００７０】
請求項３、請求項４又は請求項６に記載の発明によれば、制御手段は、機首方位と、速度指令（又は機体速度）ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、自動的に散布を停止させることができる。従って、斜め飛行に起因する散布濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【００７１】
請求項５又は請求項７に記載の発明によれば、制御手段は、機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る信号を散布装置に対して出力する。従って、ホバリング状態にある機体を前進（又は後進）飛行に移行させるだけで自動的に散布を開始させることができるので、最初の散布開始のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る散布制御装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した散布制御装置のＣＰＵによる第１散布判定を説明するための説明図である。
【図３】図１に示した散布制御装置のＣＰＵによる第２散布判定を説明するための説明図である。
【図４】図１に示した散布制御装置をＣＰＵによる第３散布判定を説明するための説明図である。
【図５】図２〜図４に示した第１〜第３散布判定の相互関係を示すタイムチャートである。
【図６】図１に示した散布制御装置を使用して所定の散布予定域に散布剤を散布する際の散布制御動作を説明するための説明図である。
【図７】（ａ）は、図１に示した散布制御装置を用いて散布を実施した場合の散布領域を示す図であり、（ｂ）は、従来散布方式を用いて散布を実施した場合の散布領域を示す図である。
【符号の説明】
１ 散布制御装置
２ ＣＰＵ（制御手段）
３ 操縦信号受信器
４ 姿勢センサ
５ 方位センサ
６ 位置センサ
７ 速度センサ
１０ 散布装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、散布制御装置に関し、特に、無人ヘリコプタに搭載された散布装置の散布動作を制御する散布制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、農薬等の散布剤を空中散布するための散布装置が無人ヘリコプタに搭載され、使用に供されている。かかる散布装置を用いて空中散布を行う際には、監視員による機体の散布予定域境界通過のコールを受けて、無人ヘリコプタの操縦者が散布スイッチを操作して散布を開始（又は停止）させる方式（以下、「従来散布方式」という）が採用されている。
【０００３】
また、近年においては、無人ヘリコプタの機体位置、飛行速度、ラダー操舵量、等を検出し、これらの検出信号に応じて、散布装置の散布動作を自動制御する散布制御装置が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１１３５８９号公報（第１頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−３７３９７号公報（第１頁、第１図）
【特許文献３】
特開２００１−１２０１５１号公報（第１頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来散布方式を採用すると、機体が散布予定域境界を通過したことを監視員が目視判定し、その判定を受けて操縦者が散布を開始（又は停止）させるため、散布を開始（又は停止）させる位置が状況に応じて変わってしまう場合が多い。従って、散布予定域と実際の散布領域とに差異が生じ、散布精度が低くなるという問題がある。
【０００６】
また、前記した特許文献１に記載の装置は、機体の飛行速度に基づいて散布量を自動制御するものであり、前記した特許文献２に記載の装置は、ラダー操舵量等に基づいて方向転換時における散布動作を自動制御するものであるが、いずれも、散布開始（又は停止）位置の制御については改善の余地がある。
【０００７】
また、前記した特許文献３に記載の装置は、ＧＰＳ衛星からの測位信号に基づいて算出した飛行ルート及び農薬散布時間に基づいて、散布動作を自動制御するものである。しかし、飛行ルート等を算出するには、農薬散布範囲の地図情報が必要となるので、このような地図情報を記憶させるための比較的大容量の記憶手段と、飛行ルート等を高速で算出するための高速計算機と、を備える必要があるため、装置が高価となるという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、無人ヘリコプタに搭載される散布装置の散布開始（又は停止）位置を的確に制御することができ、しかも比較的安価な散布制御装置を提供することである。
【０００９】
また、本発明の課題は、機体の状態や速度指令に基づいて散布装置の散布開始（及び停止）動作を自動的に制御することにより、操縦者の散布装置の制御に要する負担を軽減して、散布精度を向上させることができる散布制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、無人ヘリコプタに搭載された散布装置を制御する散布制御装置において、前記散布装置に対して散布開始・停止に係る指令信号を出力する制御手段と、機体位置を検出する位置センサと、機体速度ベクトルの方向を検出する方向検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記位置センサで検出された散布停止時機体位置と前記方向検出手段により検出された散布停止時の機体速度ベクトルの方向とに基づいて散布再開位置を算出するとともに、機体が前記散布再開位置に到達した旨が前記位置センサで検出された場合に散布開始に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、制御手段は、散布停止時機体位置（散布を停止させた時点における機体位置）と散布停止時の機体速度ベクトルの方向とに基づいて散布再開位置を算出する。そして、算出した散布再開位置に機体が到達した場合に、散布開始に係る指令信号を散布装置に対して出力して、散布を再開させることができる。従って、散布開始（再開）位置を的確に制御することができ、散布精度を向上させることができる。
【００１２】
また、請求項１に記載の発明によれば、散布再開位置を算出する際に地図情報を用いる必要がないので、大容量の記憶手段や高速計算機が不要となり、装置構成に要するコストを削減することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の散布制御装置において、地上からの操縦信号を受信する操縦信号受信器を備え、前記制御手段は、前記操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの大きさが所定の閾値未満である場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの大きさが所定の閾値未満である場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、機体減速のための指令が出された場合に、散布を自動的に停止させることができるので、操縦者は、機体減速のための操縦を行う際に、散布停止のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。また、散布停止に先立って機体を減速させるので、飛行距離を短縮することができ、燃料消費量の低減及び作業時間の短縮が可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の散布制御装置において、機首方位を検出する方位センサと、地上からの操縦信号を受信する操縦信号受信器と、を備え、前記制御手段は、前記方位センサにより検出された機首方位と、前記操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、制御手段は、方位センサで検出した機首方位と、操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、機首方位に対して機体の進行方向を変更するための指令が出された場合に、自動的に散布を停止させることができるので、斜め飛行に起因する散布濃度ムラの発生を未然に防ぐことができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか一項に記載の散布制御装置において、機首方位を検出する方位センサを備え、前記制御手段は、前記方位センサにより検出された機首方位と、前記速度センサにより検出された機体速度ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、制御手段は、方位センサで検出した機首方位と、速度センサにより検出された機体速度ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、機首方位に対して機体の進行方向を実際に変更させた場合に、自動的に散布を停止させることができるので、斜め飛行に起因する散布濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか一項に記載の散布制御装置において、機体ピッチ角を検出する姿勢センサを備え、前記制御手段は、前記姿勢センサで検出した機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、制御手段は、姿勢センサで検出した機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、ホバリング状態にある機体を前進（又は後進）飛行に移行させるだけで自動的に散布を開始させることができるので、最初の散布開始のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、無人ヘリコプタに搭載された散布装置を制御する散布制御装置において、前記散布装置に対して散布開始・停止に係る指令信号を出力する制御手段と、機首方位を検出する方位センサと、地上からの操縦信号を受信する操縦信号受信器と、を備え、 前記制御手段は、前記方位センサにより検出された機首方位と、前記操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、制御手段は、方位センサで検出した機首方位と、操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、機首方位に対して機体の進行方向を変更するための指令が出された場合に、自動的に散布を停止させることができるので、斜め飛行に起因する散布濃度ムラの発生を未然に防ぐことができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、無人ヘリコプタに搭載された散布装置を制御する散布制御装置において、前記散布装置に対して散布開始・停止に係る指令信号を出力する制御手段と、機体ピッチ角を検出する姿勢センサと、を備え、前記制御手段は、前記姿勢センサで検出した機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、制御手段は、姿勢センサで検出した機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る指令信号を散布装置に対して出力する。従って、ホバリング状態にある機体を前進（又は後進）飛行に移行させるだけで自動的に散布を開始させることができるので、最初の散布開始のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を用いて詳細に説明する。本実施の形態に係る散布制御装置は、無人ヘリコプタに搭載された散布装置の散布動作を、各種センサによる検出信号や地上からの操縦信号に基づいて制御するものである。
【００２９】
まず、本実施の形態に係る散布制御装置１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、散布制御装置１の機能的構成を説明するための説明図である。散布制御装置１は、散布装置１０に対して散布開始・停止に係る指令信号を出力するＣＰＵ（Central Processing Unit）２、地上の操縦装置から送信された操縦信号を受信する操縦信号受信器３、機体ピッチ角を検出する姿勢センサ４、機首方位を検出する方位センサ５、機体位置を検出する位置センサ６、機体速度を検出する速度センサ７、メモリ８、等を備えて構成される。
【００３０】
ＣＰＵ２は、本発明における制御手段であり、操縦信号受信器３で受信した散布制御動作指令信号や速度指令ベクトルに係る信号、姿勢センサ４で検出された機体ピッチ角に係る信号、方位センサ５で検出した機首方位に係る信号、位置センサ６で検出した機体位置に係る信号、速度センサ７で検出した機体速度ベクトルに係る信号、等を受けて、散布開始・停止に係る指令信号（散布指令信号）を生成し、散布散布装置１０に対して出力する。
【００３１】
本実施の形態においては、姿勢センサ４、位置センサ６及び速度センサ７として慣性航法装置を採用し、方位センサ５として磁方位検出器を採用している。なお、姿勢センサ４としてジャイロを採用し、位置センサ６及び速度センサとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を採用することもできる。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る散布制御装置１の制御手段であるＣＰＵ２の機能について説明する。
【００３３】
地上の操縦装置から散布制御動作を行うための信号（散布制御動作指令信号）が送信されると、散布制御装置１の操縦信号受信器３は、その散布制御動作指令信号を受信して、ＣＰＵ２に出力する。散布制御動作指令信号を受けたＣＰＵ２は、（図示されていない）ＲＯＭに格納された散布判定プログラムを起動させて、以下に述べる３通りの散布判定を行った上で散布指令信号を生成する。そして、生成した散布指令信号を散布装置１０に出力して、散布動作を制御する。
【００３４】
ここで、ＣＰＵ２が行う散布判定（第１〜第３散布判定）について、図２〜図５を用いて説明する。図２〜図４は、各々、第１〜第３散布判定を説明するための説明図であり、図５は、これら第１〜第３散布判定の相互関係を示すタイムチャートである。
【００３５】
第１散布判定とは、機体ピッチ角Θ（機首上げ正）が所定の閾値Θ0（＜０）未満であって極値となった場合に「ＯＮ」（散布開始）とし、散布制御動作指令が「ＯＦＦ」となった場合には「ＯＦＦ」（散布停止）とするものである（図２及び図５参照）。
【００３６】
地上の操縦装置から送信された散布制御動作指令信号を、操縦信号受信器３が受信した時点（散布制御動作指令ＯＮ）においては、第１散布判定が「ＯＦＦ」とされている。機体がホバリング状態から前進飛行状態に移行する際は、図２に示すように機体を所定の姿勢まで前傾させる必要があるが、この前傾の結果、姿勢センサ４で検出された機体ピッチ角Θの絶対値が点Ｐ1で所定の閾値Θ0を超えるとともに極値となった場合には、第１散布判定が「ＯＮ」とされる。この後、散布制御動作指令信号が送信されなくなる（散布制御動作指令ＯＦＦ）まで、第１散布判定は「ＯＮ」とされる（図２及び図５参照）。
【００３７】
第２散布判定とは、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの大きさが所定の閾値以上である場合に「ＯＮ」（散布開始）とし、所定の閾値未満である場合に「ＯＦＦ」（散布停止）とする（図５参照）。
【００３８】
本実施の形態では、速度指令ベクトルの大きさを、操縦者の速度指令スティックの倒れ角θによって決定している。機体を前進飛行させるために操縦者が速度指令スティックを倒した結果、速度指令スティックの倒れ角が所定の閾値θ0以上となった場合には、第２散布判定が「ＯＮ」とされる（図５参照）。一方、機体を減速させるために操縦者が速度指令スティックを戻した結果、速度指令スティックの倒れ角が所定の閾値θ0未満となった場合には、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされる（図３及び図５参照）。
【００３９】
また、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされた場合において、「ＯＦＦ」の時点における機体位置（点Ｐ2：図３参照）が位置センサ６によって検出されると、ＣＰＵ２は、点Ｐ2の位置と、速度センサ７によって検出された機体速度ベクトルの方向（矢印Ａ：図３参照）と、に基づいて散布再開ラインを算出し、算出された散布再開ラインをメモリ８に一時的に記憶する。その後、機体が散布再開ラインに到達した旨が位置センサ７によって検出された場合には、第２散布判定が「ＯＮ」とされる。なお、本実施の形態においては、矢印Ａに対して直角でかつ点Ｐ2を通る直線Ｂを散布再開ラインとして採用している（図３参照）。散布再開ラインは、本発明における散布再開位置である。
【００４０】
第３散布判定とは、方位センサ５で検出された機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度αが所定の閾値α0未満であって、かつ、方位センサ５で検出された機首方位と、速度センサ７で検出された機体速度ベクトルの方向と、のなす角度βが所定の閾値β0未満である場合に「ＯＮ」（散布開始）とし、それ以外の場合には「ＯＦＦ」（散布停止）とするものである（図４及び図５参照）。
【００４１】
操縦者は、前進（後進）飛行を行っている機体の進行方向を斜め前方（後方）に変更するために、速度指令スティックを操作して速度指令ベクトルを生成し、この速度指令ベクトルを操縦信号受信器３に送信する。その際に、方位センサ５で検出された機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度αが所定の閾値α0を超える場合、すなわち、速度指令ベクトルの方向が図４（ａ）に示した範囲Ｃ外となる場合には、第３散布判定が「ＯＦＦ」とされる。
【００４２】
また、前進（後進）飛行を行っている機体の進行方向を斜め前方（後方）に変更した結果、方位センサ５で検出された機首方位と、速度センサ７で検出された機体速度ベクトルの方向と、のなす角度βが所定の閾値β0を超える場合、すなわち、機体速度ベクトルの方向が図４（ｂ）に示した範囲Ｄ外となる場合にも、第３散布判定が「ＯＦＦ」とされる。
【００４３】
ＣＰＵ２は、以上の第１〜第３散布判定を行った結果、全て「ＯＮ」とされた場合に、散布開始に係る指令信号を生成する。そして、生成した散布開始に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を開始させる。一方、ＣＰＵ２は、以上の第１〜第３散布判定を行った結果、何れかが「ＯＦＦ」とされた場合には、散布停止に係る指令信号を生成する。そして、生成した散布停止に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を停止させる。
【００４４】
続いて、本実施の形態に係る散布制御装置１を使用して所定の散布予定域に散布剤を散布する場合の散布制御動作を、図２〜図６を用いて説明する。
【００４５】
まず、操縦者は、散布制御装置１及び散布装置１０を搭載した無人ヘリコプタを地上から操縦して、所定の散布予定域の近傍で機体をホバリングさせた後、地上から散布制御動作指令信号を送信する。散布制御動作指令信号を受けた散布制御装置１のＣＰＵ２は、散布動作を開始する準備を行う（散布制御動作指令ＯＮ：図５参照）。この時点では、第１〜第３散布判定の全てが「ＯＦＦ」とされているので、ＣＰＵ２は、散布停止に係る指令信号を生成し、この信号を散布装置１０に出力して散布を停止させている。
【００４６】
次いで、ホバリング状態から前進飛行に移行させるために、操縦者が速度指令スティックを倒すと、速度指令スティックの倒れ角θが所定の閾値θ0以上となった時点で、第２散布判定が「ＯＮ」とされる（図５参照）。また、前進飛行開始時においては、方位センサ５で検出された機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、速度センサ７で検出された機体速度ベクトルの方向と、がほぼ一致するため、第３散布判定が「ＯＮ」とされる（図５参照）。そして、姿勢センサ４で検出された機体ピッチ角Θの絶対値が所定の閾値Θ0を超えるとともに極値となった時点で、第１散布判定が「ＯＮ」とされる（点Ｐ1：図２、図６参照）。
【００４７】
すなわち、機体ピッチ角Θの絶対値が所定の閾値Θ0を超えるとともに極値となった時点で、第１〜第３散布判定の全てが「ＯＮ」とされるので、ＣＰＵ２は、散布開始に係る指令信号を生成し、この散布開始に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を開始させる。操縦者は、速度指令スティックを操作するだけで、機体を前進飛行させると同時に、散布剤の散布を開始させることができる。
【００４８】
次いで、所定の散布予定域の境界付近で、操縦者が機体を減速させるために速度指令スティックを戻すと、速度指令スティックの倒れ角θが所定の閾値θ0未満となった時点で、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされる（点Ｐ2：図３、図６参照）。
【００４９】
ＣＰＵ２は、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされると、散布停止に係る指令信号を生成し、この散布停止に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を停止させる。また、ＣＰＵ２は、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされた時点における機体位置（点Ｐ2：図３、図６参照）と、速度センサ７によって検出された機体速度ベクトルの方向（矢印Ａ：図３参照）と、に基づいて散布再開ラインを算出し、算出した散布再開ラインをメモリ８に一時的に記憶する。なお、散布予定域内における散布漏れを少なくするとともに散布予定域外の散布を防止するように、予め散布再開ラインの算出方法を記憶させておく。
【００５０】
次いで、機首の方向を変えずに機体をＵターンさせて後進飛行に移行させると、機体が散布再開ラインに到達した時点で、第２散布判定が「ＯＮ」とされる（点Ｐ3：図３、図６参照）。ＣＰＵ２は、第２散布判定が「ＯＮ」とされると、散布開始に係る指令信号を生成し、この散布開始に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を再開させる。そして、後進飛行に伴って散布を続行する。
【００５１】
後進飛行の後、所定の散布予定域の境界に再び近付いた場合には、機首の方向を変えずに機体をＵターンさせて前進飛行に移行させる（前後進散布飛行）。この際、ＣＰＵ２は、前記と同様の手順で、散布装置１０の散布停止及び開始に係る自動制御を行うことができる。また、前進飛行の後、所定の散布予定域の境界付近で機体をＵターンさせる際に、機首の方向を１８０°変えて前進飛行を続行させた場合（対面散布飛行）においても、ＣＰＵ２は、散布装置１０の散布停止及び開始に係る自動制御が可能である。
【００５２】
また、機体を直進飛行から斜め飛行に移行させる際には、操縦者が速度指令スティックを操作して、速度指令ベクトルを生成する。この際、方位センサ５で検出された機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度αが所定の閾値α0を超えた場合には、第３散布判定が「ＯＦＦ」とされる（点Ｐ4：図６参照）。ＣＰＵ２は、第３散布判定が「ＯＦＦ」とされると、散布停止に係る指令信号を生成し、この散布停止に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を停止させる。
【００５３】
一方、機体を斜め飛行から直進飛行に戻す際にも、操縦者が速度指令スティックを操作して、速度指令ベクトルを生成する。この際、方位センサ５で検出された機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度αが所定の閾値α0以下となり、かつ、方位センサ５で検出された機首方位と、速度センサ７で検出された機体速度ベクトルの方向と、のなす角度βが所定の閾値β0以下となった場合には、第３散布判定が「ＯＮ」とされる（点Ｐ5：図６参照）。ＣＰＵ２は、第３散布判定が「ＯＮ」とされると、散布開始に係る指令信号を生成し、この散布開始に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を開始させる。
【００５４】
その後、散布飛行を終了させる際、操縦者が機体を減速させるために速度指令スティックを戻し、速度指令スティックの倒れ角θが所定の閾値θ0未満となった場合には、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされる（点Ｐ6：図６参照）。ＣＰＵ２は、第２散布判定が「ＯＦＦ」とされると、散布停止に係る指令信号を生成し、この散布停止に係る指令信号を散布装置１０に出力して、散布を停止させる。
【００５５】
以上説明した散布制御装置１を用いて散布を実施した場合の散布領域Ｒ1を、図７（ａ）に示した。また、従来散布方式を用いて散布を実施した場合の散布領域Ｒ2を、図７（ｂ）に示した。なお、図７において、Ｒ0は所定の散布予定域を示している。
【００５６】
本実施の形態に係る散布制御装置１によれば、ＣＰＵ２は、実際に散布を停止させた時点における機体位置（散布停止時機体位置：点Ｐ2）と散布停止時の機体速度ベクトルの方向とに基づいて散布再開ラインを算出する。そして、算出した散布再開ラインに機体が到達した場合に、散布開始に係る指令信号を散布装置１０に対して出力することにより、散布を再開させることができる。
【００５７】
すなわち、従来散布方式においては、図７（ｂ）に示すように散布開始・停止位置が毎回変わるため、散布予定域Ｒ0と実際の散布領域Ｒ2とに差異が生じ、散布精度が低くなるが、本実施の形態に係る散布制御装置１を用いることによって、散布開始（再開）位置を的確に制御することができ、散布精度を向上させることができる（図７（ａ）参照）。
【００５８】
また、本実施の形態に係る散布制御装置１によれば、散布を開始させる位置（散布再開ライン）を算出する際に地図情報を用いる必要がないので、大容量の記憶手段や高速計算機が不要となり、装置構成に要するコストを削減することができる。
【００５９】
また、本実施の形態に係る散布制御装置１によれば、ＣＰＵ２は、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの大きさ（速度指令スティックの倒れ角θ）が所定の閾値（θ0）未満である場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置１０に対して出力する。従って、機体減速のための指令が出された場合に、散布を自動的に停止させることができるので、操縦者は、機体減速のための操縦を行う際に、散布停止のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。
【００６０】
また、従来散布方式においては、図７（ｂ）に示すように、散布を停止させた後に機体の減速を開始していたため、飛行距離が長くなっていたが、本実施の形態に係る散布制御装置１を用いると、散布停止に先立って機体を減速させるので、飛行距離を短縮することができ、燃料消費量の低減及び作業時間の短縮が可能となる（図７（ａ）参照）。
【００６１】
また、本実施の形態に係る散布制御装置１によれば、ＣＰＵ２は、方位センサ５で検出した機首方位と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度αが所定の閾値α0を超える場合に、散布停止に係る指令信号を散布装置１０に対して出力する。
【００６２】
すなわち、従来散布方式においては、斜め飛行時において散布を続行していたため、散布濃度ムラが発生していた（図７（ｂ）参照）が、本実施の形態に係る散布制御装置１を用いると、機首方位に対して機体の進行方向を変更するための指令が出された場合に自動的に散布を停止させることができるので、斜め飛行に起因する散布濃度ムラの発生を未然に防ぐことができる（図７（ａ）参照）。
【００６３】
また、本実施の形態に係る散布制御装置１によれば、ＣＰＵ２は、姿勢センサ４で検出した機体ピッチ角Θの絶対値が所定の閾値Θ0を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る信号を散布装置１０に対して出力する。従って、機体を前進飛行に移行させるだけで自動的に散布を開始させることができるので、最初の散布開始のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。
【００６４】
また、本実施の形態においては、姿勢センサ４、方位センサ５及び位置センサ６を介して取得した機体姿勢、機首方位及び機体位置と、操縦信号受信器３で受信した速度指令ベクトルと、に基づいて、散布の開始及び停止をＣＰＵ２に判断させているので、操縦者は散布領域内の操縦操作に専念することができる。従って、散布位置に沿った正確な操縦が可能となるので、散布精度を向上させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態においては、ＣＰＵ２は、地上の操縦装置から送信された散布制御動作指令信号を受信した場合にはじめて、散布装置１０の散布開始に係る指令信号を生成する。従って、操縦装置からの指令（散布制御動作指令信号）によって散布開始時を決めることができるので、散布不要な場所でも自由に移動のための飛行を行うことができる。
【００６６】
なお、以上の実施の形態においては、ホバリング状態にある機体を前傾させ、機体ピッチ角Θを負の方向に増大させる（前進飛行に移行させる）ことによって自動的に散布を開始させた例を示したが、ホバリング状態にある機体を後傾させ、機体ピッチ角Θを正の方向に増大させる（後進飛行に移行させる）ことによって自動的に散布を開始させることもできる。
【００６７】
また、操縦信号受信器３、姿勢センサ４、方位センサ５、位置センサ６及び速度センサ７を新たに追加搭載することなく、従来から機体に搭載されているものを利用することもできる。また、制御装置であるＣＰＵ２を地上に配置し、機体に搭載した送受信器を介して必要な信号を受信し、制御信号を送信して散布装置１０を制御するようにしてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、制御手段は、散布停止時機体位置と散布停止時の機体速度ベクトルの方向とに基づいて散布再開位置を算出し、この散布再開位置に機体が到達した場合に散布を自動的に再開させる。従って、散布開始（再開）位置を的確に制御することができ、散布精度を向上させることができる。また、散布再開位置を算出する際に地図情報を用いる必要がないので、大容量の記憶手段や高速計算機が不要となり、装置構成に要するコストを削減することができる。
【００６９】
請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、速度指令ベクトルの大きさが所定の閾値未満である場合に散布を自動的に停止させる。従って、操縦者は、機体減速のための操縦を行う際に、散布停止のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。また、散布停止に先立って機体を減速させるので、飛行距離を短縮することができ、燃料消費量の低減及び作業時間の短縮が可能となる。
【００７０】
請求項３、請求項４又は請求項６に記載の発明によれば、制御手段は、機首方位と、速度指令（又は機体速度）ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、自動的に散布を停止させることができる。従って、斜め飛行に起因する散布濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【００７１】
請求項５又は請求項７に記載の発明によれば、制御手段は、機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る信号を散布装置に対して出力する。従って、ホバリング状態にある機体を前進（又は後進）飛行に移行させるだけで自動的に散布を開始させることができるので、最初の散布開始のための操作を行う必要がない。この結果、操縦者の作業負担を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る散布制御装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した散布制御装置のＣＰＵによる第１散布判定を説明するための説明図である。
【図３】図１に示した散布制御装置のＣＰＵによる第２散布判定を説明するための説明図である。
【図４】図１に示した散布制御装置をＣＰＵによる第３散布判定を説明するための説明図である。
【図５】図２〜図４に示した第１〜第３散布判定の相互関係を示すタイムチャートである。
【図６】図１に示した散布制御装置を使用して所定の散布予定域に散布剤を散布する際の散布制御動作を説明するための説明図である。
【図７】（ａ）は、図１に示した散布制御装置を用いて散布を実施した場合の散布領域を示す図であり、（ｂ）は、従来散布方式を用いて散布を実施した場合の散布領域を示す図である。
【符号の説明】
１ 散布制御装置
２ ＣＰＵ（制御手段）
３ 操縦信号受信器
４ 姿勢センサ
５ 方位センサ
６ 位置センサ
７ 速度センサ
１０ 散布装置
Claims (7)
- 無人ヘリコプタに搭載された散布装置を制御する散布制御装置において、
前記散布装置に対して散布開始・停止に係る指令信号を出力する制御手段と、
機体位置を検出する位置センサと、
機体速度ベクトルの方向を検出する方向検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記位置センサで検出された散布停止時機体位置と前記方向検出手段により検出された散布停止時の機体速度ベクトルの方向とに基づいて散布再開位置を算出するとともに、機体が前記散布再開位置に到達した旨が前記位置センサで検出された場合に散布開始に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする散布制御装置。 - 地上からの操縦信号を受信する操縦信号受信器を備え、
前記制御手段は、
前記操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの大きさが所定の閾値未満である場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする請求項１に記載の散布制御装置。 - 機首方位を検出する方位センサと、
地上からの操縦信号を受信する操縦信号受信器と、
を備え、
前記制御手段は、
前記方位センサにより検出された機首方位と、前記操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の散布制御装置。 - 機首方位を検出する方位センサを備え、
前記制御手段は、
前記方位センサにより検出された機首方位と、前記速度センサにより検出された機体速度ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の散布制御装置。 - 機体ピッチ角を検出する姿勢センサを備え、
前記制御手段は、
前記姿勢センサで検出した機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の散布制御装置。 - 無人ヘリコプタに搭載された散布装置を制御する散布制御装置において、
前記散布装置に対して散布開始・停止に係る指令信号を出力する制御手段と、
機首方位を検出する方位センサと、
地上からの操縦信号を受信する操縦信号受信器と、
を備え、
前記制御手段は、
前記方位センサにより検出された機首方位と、前記操縦信号受信器で受信した速度指令ベクトルの方向と、のなす角度が所定の閾値を超える場合に、散布停止に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする散布制御装置。 - 無人ヘリコプタに搭載された散布装置を制御する散布制御装置において、
前記散布装置に対して散布開始・停止に係る指令信号を出力する制御手段と、
機体ピッチ角を検出する姿勢センサと、
を備え、
前記制御手段は、
前記姿勢センサで検出した機体ピッチ角の絶対値が所定の閾値を超えるとともに極値となった場合に、散布開始に係る指令信号を前記散布装置に対して出力することを特徴とする散布制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003099003A JP4294994B2 (ja) | 2003-04-02 | 2003-04-02 | 散布制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003099003A JP4294994B2 (ja) | 2003-04-02 | 2003-04-02 | 散布制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004305805A JP2004305805A (ja) | 2004-11-04 |
| JP4294994B2 true JP4294994B2 (ja) | 2009-07-15 |
Family
ID=33463583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003099003A Expired - Lifetime JP4294994B2 (ja) | 2003-04-02 | 2003-04-02 | 散布制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4294994B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005123503A1 (en) * | 2004-06-20 | 2005-12-29 | Colin Pay | Injection variable rate chemical distribution |
| JP2006320825A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Fuji Heavy Ind Ltd | 自動制御塗装車両 |
| JP4946562B2 (ja) * | 2007-03-23 | 2012-06-06 | 日本電気株式会社 | 姿勢検出装置および方法 |
| US8747770B2 (en) * | 2010-05-07 | 2014-06-10 | Greenzapr, Inc. | Mobile UV sterilization unit for fields and method thereof |
| JP5835798B2 (ja) | 2011-10-24 | 2015-12-24 | 新明和工業株式会社 | 航空機の散布支援装置及び散布支援方法 |
| JP5870171B1 (ja) * | 2014-08-18 | 2016-02-24 | ヤマハ発動機株式会社 | 遠隔操縦装置 |
| WO2017079340A1 (en) | 2015-11-02 | 2017-05-11 | Pulse Aerospace LLC | Disbursement system for an unmanned aerial vehicle |
| JP6657402B2 (ja) * | 2016-07-12 | 2020-03-04 | ヤンマーアグリ株式会社 | 散布処理装置 |
| CN109221060A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-01-18 | 广州市华科尔科技股份有限公司 | 一种植保无人机喷淋组件及喷淋方法 |
| FR3142327A1 (fr) * | 2022-11-28 | 2024-05-31 | Exel Industries | Systeme de pulverisation d’un produit pour engin agricole et procede associe |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10113589A (ja) * | 1996-10-07 | 1998-05-06 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 空中散布装置 |
| JP3771052B2 (ja) * | 1998-06-26 | 2006-04-26 | ニューデルタ工業株式会社 | 無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置 |
| JP2000159194A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-13 | Mitsubishi Agricult Mach Co Ltd | 無人ヘリコプタ |
| JP2001037397A (ja) * | 1999-07-30 | 2001-02-13 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 散布制御装置 |
| JP2001120151A (ja) * | 1999-10-27 | 2001-05-08 | Nec Corp | Ｇｐｓを用いたラジコンヘリコプタによる自動農薬散布装置 |
| JP4497769B2 (ja) * | 2001-09-13 | 2010-07-07 | 富士重工業株式会社 | 薬剤散布装置 |
-
2003
- 2003-04-02 JP JP2003099003A patent/JP4294994B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004305805A (ja) | 2004-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10795366B1 (en) | Vessel maneuvering methods and systems | |
| US8108085B2 (en) | Control system for vehicles | |
| CA2831216C (en) | Control computer for an unmanned vehicle | |
| JP4328660B2 (ja) | 航空機の自動離陸装置、自動着陸装置及び自動離着陸装置並びに航空機の自動離陸方法、自動着陸方法及び自動離着陸方法 | |
| EP2673681B1 (en) | Flight control laws for constant vector flat turns | |
| JP4109767B2 (ja) | 無人ヘリコプタの飛行制御システム | |
| US20160259337A1 (en) | Method and Device for In-Flight Terrain Identification for Microdrone | |
| JP4294994B2 (ja) | 散布制御装置 | |
| US11535394B2 (en) | Aircraft landing assistance method and memory storage device including instructions for performing an aircraft landing assistance method | |
| JP2019064280A (ja) | 飛行装置 | |
| WO2019009945A1 (en) | SENSOR CENTERED PLANNING AND CONTROL OF SENSOR FOR ROBOTIC VEHICLES | |
| JP2001306144A (ja) | 無人ヘリコプタの飛行制御システム | |
| JP2001306143A (ja) | 無人ヘリコプタの飛行制御システム | |
| JP2005247008A (ja) | 無人ヘリコプタ用制御装置 | |
| US20230117700A1 (en) | Landing zone landing assistance system for a rotary wing aircraft | |
| JP7063578B2 (ja) | 飛行装置 | |
| US20220308597A1 (en) | System and method for tilt dead reckoning | |
| JP4316772B2 (ja) | 移動体 | |
| CA2773702C (en) | Control system for vehicles | |
| US20210026375A1 (en) | Aircraft and aircraft guidance system | |
| JP4399287B2 (ja) | 航空機及び航空機の風向推定方法 | |
| JP2022010965A (ja) | 飛行装置 | |
| JP7000987B2 (ja) | 航走制御方法および航走制御装置 | |
| JP2001301695A (ja) | 無人ヘリコプタの飛行制御システム | |
| JPH07257489A (ja) | 飛行体の姿勢制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060331 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081211 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090309 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090331 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090409 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4294994 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130417 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130417 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140417 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |