JP5171881B2 - Method for supporting landing of unmanned air vehicle and unmanned air vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、無人飛行体の着陸を支援する方法、及び無人飛行体に関し、とくに自律飛行によって無人飛行体を着陸目標地点に確実かつ安全に着陸させるための技術に関する。 The present invention relates to a method for supporting landing of an unmanned air vehicle and an unmanned air vehicle, and more particularly to a technique for reliably and safely landing an unmanned air vehicle at a landing target point by autonomous flight.
航空機を滑走路に安全に着陸させるための仕組みとして、例えば特許文献1には、垂直離着陸航空機の機体にマーカーを設け、一方、地上には、光軸の仰角が降下角に一致するよう設定した第1の画像センサ、その光軸に測定方向が一致するよう設定した速度計、光軸を鉛直方向上向きに設定した魚眼レンズ付き第2の画像センサ、及び各画像センサの画像と速度情報が与えられる画像処理・誘導計算装置とを設け、第1の画像センサの画像を処理し画面中心にマーカーが一致するように、また速度が目標速度に一致するように制御することが記載されている。
As a mechanism for safely landing an aircraft on a runway, for example, in
また特許文献2には、地上の既知の位置にGPS受信機としての機能をもつ基準局を設置し、その位置計測データを無線回線を介して航空機に送信し、航空機にGPS受信機能を有する機上装置を設け、一方、滑走路RWYの軸上に精密な位置の判っている指標地点を設定し、基準局および航空機のGPS計測位置と、基準局設置位置に基づき航空機の絶対座標をもとめ、これと指標地点の位置情報に基づき航空機が辿るべき誘導経路を算出し、航空機の飛行経路とこの誘導経路とのずれを求めて表示器に表示することが記載されている。 In Patent Document 2, a reference station having a function as a GPS receiver is installed at a known position on the ground, and the position measurement data is transmitted to the aircraft via a wireless line, and the aircraft has a GPS reception function. On the other hand, set the index point where the precise position is known on the axis of the runway RWY, find the absolute coordinates of the aircraft based on the GPS measurement position of the reference station and the aircraft and the reference station installation position, and this index It is described that a guidance route that an aircraft should follow is calculated based on position information of a point, and a deviation between the flight route of the aircraft and the guidance route is obtained and displayed on a display.
昨今、高圧線や送電線の巡視点検を自動的に行えるようにするべく、電力会社等において高圧線や送電線に沿って自律的に飛行する無人飛行体(ヘリコプタ等)の研究/開発が行われている。ここで無人飛行体の自律飛行を例えばGPS(Grobal Positioning System)を用いて実現する試みがなされているが、GPSによって取得可能な位置情報は精度が必ずしも充分でなく、着陸時のように高い位置精度が必要となる場面では、GPSによって完全な自律飛行を実現することは困難である。 In recent years, research and development of unmanned aerial vehicles (helicopters, etc.) that fly autonomously along high-voltage lines and power transmission lines have been carried out by electric power companies, etc., in order to enable automatic inspection of high-voltage lines and transmission lines. It has been broken. Here, an attempt is made to realize autonomous flight of an unmanned air vehicle using, for example, GPS (Grobal Positioning System), but the position information that can be acquired by GPS is not necessarily sufficiently accurate, and the position information that is high at the time of landing is high. In situations where accuracy is required, it is difficult to achieve complete autonomous flight by GPS.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、自律飛行により無人飛行体を着陸目標地点に確実かつ安全に着陸させることが可能な無人飛行体の着陸を支援する方法、及び無人飛行体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and a method for supporting landing of an unmanned air vehicle capable of reliably and safely landing an unmanned air vehicle at a landing target point by autonomous flight, and an unmanned air vehicle The purpose is to provide.
上記目的を達成するための主たる発明は、無人飛行体の着陸を支援する方法であって、間隔をあけて隣接配置した複数の第1アンテナを着陸目標地点に併設し、前記第1アンテナの夫々から位相の異なる複数の第1無線信号を送信し、前記無人飛行体は第2無線信号を送信し、前記着陸目標地点に前記第2無線信号に同期させた第3無線信号を送信する第2アンテナを併設し、前記無人飛行体は、前記第1アンテナの夫々から送信される前記第1無線信号を受信し、異なる前記第1アンテナの夫々から送信される前記第1無線信号の位相差に基づき前記着陸目標地点から見た自身の方向を取得し、前記第3無線信号を受信し、前記第2無線信号と前記第3無線信号の位相差に基づき、前記着陸目標地点から自身までの距離を取得し、取得した前記方向と前記距離とに基づき自身の現在位置を取得し、取得した現在位置に基づき飛行する第1飛行モードで前記着陸目標地点に向けて自律飛行を行うこととする。 A main invention for achieving the above object is a method for supporting landing of an unmanned air vehicle, wherein a plurality of first antennas arranged adjacent to each other with an interval are provided adjacent to a landing target point, and each of the first antennas is provided. A plurality of first radio signals having different phases from each other, the unmanned air vehicle transmits a second radio signal, and transmits a third radio signal synchronized with the second radio signal to the landing target point. An antenna is also provided, and the unmanned air vehicle receives the first radio signal transmitted from each of the first antennas, and determines the phase difference between the first radio signals transmitted from the different first antennas. Based on the phase difference between the second radio signal and the third radio signal, the distance from the landing target point to itself is obtained based on the phase difference between the second radio signal and the third radio signal. Acquired and acquired Serial direction acquires its current location on the basis of said distance, and to perform autonomous flight towards the landing target point in the first flight mode to fly based on the acquired current position.
このように本発明の無人飛行体は、第1無線信号の位相差に基づき着陸目標地点に対する自身の方向を取得し、第2無線信号と第3無線信号の位相差に基づき着陸目標地点から当該無人飛行体までの距離を取得し、取得した方向と距離とに基づき自身の現在位置を取得し、取得した現在位置に基づき飛行する第1飛行モードで着陸目標地点に向けて自律飛行を行う。これによればヘリコプタを自律飛行により着陸目標地点に高精度で確実かつ安全に着陸させることができる。 In this way, the unmanned air vehicle of the present invention acquires its direction with respect to the landing target point based on the phase difference of the first radio signal, and from the landing target point based on the phase difference between the second radio signal and the third radio signal. The distance to the unmanned air vehicle is acquired, the current position of itself is acquired based on the acquired direction and distance, and autonomous flight is performed toward the landing target point in the first flight mode in which the flight is performed based on the acquired current position. According to this, the helicopter can be landed at the landing target point with high accuracy, reliably and safely by autonomous flight.
本発明のうち他の発明の一つでは、前記無人飛行体は、前記自律飛行中に着陸が必要であるか否かを所定の条件に基づき判断し、着陸が必要であると判断した場合は自動的に前記着陸目標地点を設定し、前記第1無線信号又は前記第3無線信号のうちの少なくともいずれかの受信電界強度が予め設定された閾値以上か否かを随時判断し、前記受信電界強度が前記閾値以上であると判断した場合に前記第1飛行モードによる前記着陸目標地点に向けた自律飛行を開始する。 In another aspect of the present invention, when the unmanned air vehicle determines whether or not landing is necessary during the autonomous flight based on a predetermined condition, and determines that landing is necessary The landing target point is automatically set, and it is determined at any time whether the received electric field strength of at least one of the first radio signal and the third radio signal is equal to or higher than a preset threshold value, and the received electric field When it is determined that the strength is greater than or equal to the threshold, autonomous flight toward the landing target point in the first flight mode is started.
本発明によれば、無人飛行体は自律飛行中に着陸が必要であるか否かを所定の条件に基づき随時判断し、着陸が必要であると判断した場合は着陸目標地点を自動的に設定するので、着陸が必要な場合に無人飛行体を自動的に着陸させることができる。 According to the present invention, the unmanned air vehicle determines at any time whether or not landing is necessary during autonomous flight based on a predetermined condition, and if it is determined that landing is necessary, the landing target point is automatically set. Therefore, the unmanned air vehicle can be automatically landed when landing is necessary.
尚、上記所定の条件は、例えば予め設定された飛行予定ルートについて飛行を完了したか否か、搭載している蓄電池の残量が予め設定された閾値以下であるか否か、搭載燃料の残量が予め設定された閾値以下であるか否か、飛行中に収集すべきデータを記録しておくための記録媒体の残容量が予め設定された閾値以下であるか否かなどである。 The predetermined condition is, for example, whether or not the flight is completed for a preset scheduled flight route, whether or not the remaining amount of the mounted storage battery is less than or equal to a preset threshold, Whether the amount is equal to or less than a preset threshold value, whether the remaining capacity of the recording medium for recording data to be collected during the flight is equal to or less than a preset threshold value, and the like.
本発明のうち他の発明の一つでは、前記無人飛行体は、GPS受信機から自身の現在位置を取得して飛行する第2飛行モードで自律飛行を行い、前記第1無線信号又は前記第3無線信号のうちの少なくともいずれかの受信電界強度が予め設定された閾値以上か否かを随時判断し、前記受信電界強度が前記閾値以上であると判断した場合に前記第1飛行モードによる前記着陸目標地点に向けた自律飛行を開始する。 In another aspect of the present invention, the unmanned air vehicle obtains its current position from a GPS receiver and performs autonomous flight in a second flight mode, and the first radio signal or the first It is determined at any time whether the received electric field strength of at least one of the three radio signals is greater than or equal to a preset threshold value, and when it is determined that the received electric field strength is greater than or equal to the threshold value, Start autonomous flight to the landing target point.
本発明によれば、無人飛行体は、例えば上空飛行ではGPS受信機からの情報に基づき自身の現在位置を取得して行う第2飛行モードで自律飛行を行い、第1無線信号又は第3無線信号のうちの少なくともいずれかの受信電界強度が閾値以上であると判断した場合は第1飛行モードで着陸目標地点に向けて自律飛行を開始する。これによれば、第1無線信号又は第3無線信号の受信電界強度が充分でない場合はGPS受信機に基づく第2飛行モードで自律飛行を行い、受信電界強度が閾値以上である場合にのみ第1飛行モードで自律飛行を行うので、受信電界強度が充分でない場合に第1飛行モードで自律飛行が行われてしまうのを確実に防ぐことができる。これによればヘリコプタを安全に自律飛行させることができる。 According to the present invention, the unmanned aerial vehicle performs autonomous flight in the second flight mode in which, for example, in the over flight, the current position is acquired based on the information from the GPS receiver, the first radio signal or the third radio If it is determined that the received electric field strength of at least one of the signals is greater than or equal to the threshold value, autonomous flight is started toward the landing target point in the first flight mode. According to this, when the received electric field strength of the first radio signal or the third radio signal is not sufficient, autonomous flight is performed in the second flight mode based on the GPS receiver, and only when the received electric field strength is greater than or equal to the threshold value. Since autonomous flight is performed in the 1 flight mode, it is possible to reliably prevent the autonomous flight from being performed in the first flight mode when the received electric field strength is insufficient. According to this, the helicopter can safely fly autonomously.
本発明のうち他の発明の一つでは、前記無人飛行体は、前記第1飛行モードによる前記自律飛行の開始後、前記着陸目標地点までの距離が予め設定された閾値以下であるか否かを随時判断し、前記着陸目標地点までの距離が前記閾値以下であると判断した場合に前記第1飛行モードによる前記着陸目標地点の直上に向けた自律飛行を開始し、前記着陸目標地点の直上に達したか否かを随時判断し、前記着陸目標地点の直上に達したと判断した場合に前記着陸目標地点に向けた着陸動作を開始する。 In another aspect of the present invention, whether the unmanned air vehicle has a distance to the landing target point after a start of the autonomous flight in the first flight mode is equal to or less than a preset threshold value. When the distance to the landing target point is determined to be less than or equal to the threshold value, autonomous flight is started immediately above the landing target point in the first flight mode, and immediately above the landing target point. It is determined at any time whether or not the vehicle has reached the landing target point, and when it is determined that the vehicle has reached directly above the landing target point, a landing operation toward the landing target point is started.
このように本発明の無人飛行体は、着陸目標地点までの距離が閾値以下になると自動的に第1飛行モードによる着陸目標地点の直上に向けた自律飛行を開始し、着陸目標地点の直上に達すると着陸目標地点に向けた着陸動作を開始する。このように本発明の無人飛行体は着陸目標時点に近づくと段階的に飛行方法を切り換えて自律飛行を行うので、無人飛行体を安全かつ迅速に着陸させることができる。 In this way, the unmanned air vehicle of the present invention automatically starts autonomous flight directly above the landing target point in the first flight mode when the distance to the landing target point becomes equal to or less than the threshold value, and immediately above the landing target point. When it reaches, the landing movement toward the landing target point is started. As described above, the unmanned air vehicle of the present invention performs autonomous flight by switching the flight method step by step when approaching the landing target time, so that the unmanned air vehicle can be landed safely and quickly.
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。 In addition, the subject which this application discloses, and its solution method are clarified by the column of the form for inventing, and drawing.
本発明によれば、自律飛行により無人飛行体を着陸目標地点に確実かつ安全に着陸させることができる。 According to the present invention, an unmanned air vehicle can be landed reliably and safely at a landing target point by autonomous flight.
以下、本発明の一実施形態について図面とともに詳細に説明する。図1に本発明の一実施形態として説明する、自律飛行型の無人飛行システム1の概略的な構成を示している。同図に示すように、この無人飛行システム1は、自律飛行型の無人飛行体の一例であるヘリコプタ10と、ヘリコプタ10との間で無線通信を行う基地局5とを含む。ヘリコプタ10は、高圧線鉄塔2並びに高圧線鉄塔2に架線される送電線(同図では省略)の巡視点検等の業務に用いられる。基地局5は、ヘリコプタ10の飛行及び上記業務に関する制御や監視を行う。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an autonomous flight type
図2A及び図2Bにヘリコプタ10の構成を示している。図2Aは本体カバー9が装着された状態におけるヘリコプタ10の側面図である。また図2Bは本体カバー9を取り外した状態におけるヘリコプタ10の側面図である。
2A and 2B show the configuration of the
ヘリコプタ10は、本体フレーム11、スキッド12、及びテールブーム13を基本骨格として構成されている。本体フレーム11の上方にはメインロータ14が、テールブーム13の端部にはテールロータ15が夫々設けられている。
The
図2Bに示すように、本体フレーム11には、動力機構16、操舵機構17、制御機構18、制御回路19、GPS受信機21(GPS : Global Positioning System)、GPSアンテナ22、各種センサ23、データ送受信機24、データ送受信用アンテナ25、コンピュータ26、ビデオカメラ27、及び移動体側位置標定装置100が搭載されている。
As shown in FIG. 2B, the
動力機構16は、エンジン161、マフラー162、燃料タンク163などを含む。操舵機構17は、ヘリコプタ10のロール軸方向の姿勢を制御するエルロン機構、ピッチ軸方向の姿勢を制御するエレベータ機構、ヘリコプタ10のヨー軸方向の姿勢を制御するラダー機構、メインロータ14の迎角を制御するピッチ機構などを含む。制御機構18は、サーボモータやアクチュエータを含む。制御機構18は、制御回路19からの制御信号に応じて動力機構16や操舵機構17を制御する。
The
GPS受信機21は、GPSアンテナ22から入力される信号を復調し、その復調信号に基づき現在位置を示す信号をコンピュータ26に供給する。移動体側位置標定装置100は、基地局5に設けられている基地局側位置標定装置200と通信してヘリコプタ10の現在位置を標定し、標定した上記現在位置を示す信号をコンピュータ26に供給する。
The
各種センサ23は、地磁気センサ、加速度センサ、速度センサ、ジャイロセンサ、エンジン回転数センサ、電池残量センサ、燃料残量センサ、温度センサ、気圧センサなどである。ヘリコプタ10のスキッド12の接地面には感圧センサが設けられている。感圧センサの信号はヘリコプタ10が現在着陸中であるか否かの判断に際し用いられる。
The
データ送受信器24は、無線アンテナ25を介して基地局5との間でデータ通信を行う。コンピュータ26は、CPU及びメモリを有し、基地局5からの指示や各種センサ23の計測値に基づきヘリコプタ10の自律飛行のための処理を実行する。
The data transmitter /
図3は、ヘリコプタ10及び基地局5の夫々に設けられる装置のブロック図である。同図に示すように、GPS受信機21、各種センサ23、データ送受信器24、及び移動体側位置標定装置100は、いずれもコンピュータ26と通信可能に接続している。
FIG. 3 is a block diagram of devices provided in each of the
コンピュータ26は、GPS受信機21、各種センサ23、データ送受信器24、及び移動体側位置標定装置100から供給される情報に基づき、制御回路19及び制御機構18を介して動力機構16や操舵機構17を制御する。コンピュータ26の上記制御によってヘリコプタ10の自律飛行が実現される。
The
ヘリコプタ10は、GPS受信機21や移動体側位置標定装置100から供給される位置情報に基づき自律的に飛行する飛行モード(以下、自律飛行モードと称する。)の他、手動制御による飛行モード(以下、手動飛行モードと称する。)、さらに手動制御又は自律制御のうちのいずれか一方を状況に応じて優先させて制御する半自律制御による飛行モード(以下、半自律飛行モードと称する。)の3つの飛行モードを備えている。
The
また自律飛行モードには、さらにGPS受信機21からの情報に基づく自律飛行モード(以下、GPS自律飛行モード(第2飛行モード)と称する。)と、後述する位置標定システムによる自律飛行モード(以下、位置標定自律飛行モード(第1飛行モード)と称する。)とがある。 In addition, the autonomous flight mode includes an autonomous flight mode based on information from the GPS receiver 21 (hereinafter referred to as a GPS autonomous flight mode (second flight mode)) and an autonomous flight mode (hereinafter referred to as a position location system) described later. , Referred to as a position determination autonomous flight mode (first flight mode).
データ送受信機24は、ヘリコプタ10の飛行のための指示情報、高圧線や送電線の監視のための機器の制御情報(以下、指示情報と称する。)などの情報を基地局5から受信する。またデータ送受信器24は、ヘリコプタ10によって収集される、高圧線や送電線の監視などを目的として収集した情報(以下、提供情報と称する。)を基地局5に送信する。提供情報には、各種センサ23によって取得される情報、ビデオカメラ27によって撮影された映像データなどがある。
The data transmitter /
受信機40はヘリコプタ10の手動制御に際して用いられる装置である。受信機40は、オペレータや鉄塔監視者等の操縦者によって操作される送信機42から送られてくる無線信号を受信し、受信信号に含まれる制御信号を制御回路19に入力する。
The
図4は前述した飛行モードが自律飛行モードに設定されている場合における、ヘリコプタ10の飛行時の動作を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the
同図に示おいて、位置制御部411にはヘリコプタ10の位置目標値(緯度、経度、高度)が供給される。位置目標値は、コンピュータ26によって自動的、又は基地局5からの指示により設定される。
In the figure, a position target value (latitude, longitude, altitude) of the
位置制御部411は、GPS受信機21又は移動体位置標定装置100から供給されるヘリコプタ10の現在位置と位置目標値とを比較することにより速度目標値を求め、求めた速度目標値を速度制御部412に供給する。
The
速度制御部412は、各種センサ23からヘリコプタ10の現在速度と与えられた速度目標値とを比較することによりヘリコプタ10の姿勢目標値を求め、求めた姿勢目標値を姿勢制御部413に与える。
The
姿勢制御部413は、各種センサ23から供給される値から求められるヘリコプタ10の現在姿勢と速度制御部412から与えられる姿勢目標値とを比較することによりサーボモータ18の動作量を求め、求めた動作量に従いサーボモータ18を制御する。
The
サーボモータ18による制御後におけるGPS受信機21や各種センサ23によって計測される計測値(現在位置、現在速度、現在姿勢)は、位置制御部411、速度制御部412、姿勢制御部413に随時フィードバックされる。
Measurement values (current position, current speed, current posture) measured by the
図3に示しているように、基地局5には、データ送受信機51及びこれに接続する無線アンテナ52、制御用コンピュータ53、及び基地局側位置標定装置200が設けられている。
As shown in FIG. 3, the
データ送受信機51は、ヘリコプタ10に搭載されているデータ送受信機24との間で無線通信を行う。
The data transmitter /
制御用コンピュータ53は、オペレータが、飛行制御の指示や、ビデオカメラ27の制御指示(撮影開始/終了制御、ズーム制御、撮影方向等)をヘリコプタ10に与えるためのユーザインタフェースを提供する。制御用コンピュータ53には、オペレータがヘリコプタ10に指示を与えるために必要となる、地図情報、着陸場や着陸目標地点を示す情報、高圧線鉄塔2の位置や延線対象となる区間を示す情報などの情報が格納されている。オペレータはこれらの装置を利用することによりヘリコプタ10に必要な指示を与えることができる。ヘリコプタ10は与えられた指示情報に受信もしくは記憶し、指示情報に従い自律飛行する。
The
監視用コンピュータ54は、ビデオカメラ27によって撮影された画像又は影像を監視用コンピュータ54の表示装置に表示する。また監視用コンピュータ54は、ヘリコプタ10の各種センサのリアルタイムな計測値を表示する。オペレータは、監視用コンピュータ54が備えるこれらの機能によってヘリコプタ10の飛行状態をリアルタイムに把握することができる。
The monitoring
=位置標定システム=
ヘリコプタ10に搭載されている移動体側位置標定装置100、及び基地局5に設けられている基地局側位置標定装置200は、ヘリコプタ10の現在位置をリアルタイムに取得するための位置標定の仕組み(以下、位置標定システムと称する。)を構成する。以下、位置標定システムについて詳述する。
= Positioning system =
The mobile-side
図5は、位置標定システムの構成要素である、移動体側位置標定装置100及び基地局側位置標定装置200の機能を説明するブロック図である。同図に示すように、移動体側位置標定装置100は、第1方向測定部110、及び第1距離測定部120を備えている。また基地局側位置標定装置200は、第2方向測定部210、及び第2距離測定部220を備えている。
FIG. 5 is a block diagram for explaining the functions of the mobile-side
移動体側位置標定装置100の第1方向測定部110、及び基地局側位置標定装置200の第2方向測定部210は、ヘリコプタ10の、基地局5から見た現在の方向を示す情報を取得する。
The first
以下、第1方向測定部110及び第2方向測定部210によって構成される方向測定のための仕組みのことを方向測定システムと称する。同図に示すように、第1方向測定部110は方向標定部111を備える。また第2方向測定部210は方向標定信号送信部211を備える。
Hereinafter, the mechanism for measuring the direction constituted by the first
また移動体側位置標定装置100の第1距離測定部150、及び基地局側位置標定装置200の第2距離測定部250は、ヘリコプタ10の、基地局5から見た現在の距離を示す情報を取得する。
In addition, the first
以下、第1距離測定部150及び第2距離測定部250によって構成される距離測定のための仕組みのことを距離測定システムと称する。同図に示すように、第1距離測定部150は第1送受信部151を備える。また第2距離測定部250は第2送受信部251を備える。
Hereinafter, a mechanism for distance measurement constituted by the first
<方向測定システム>
まず方向測定システムについて説明する。図6Aに方向標定部111のハードウエア構成を示している。同図に示すように、方向標定部111は、CPU121、メモリ122、無線通信インタフェース123、アンテナ124、及び通信インタフェース125を備えている。
<Direction measuring system>
First, the direction measurement system will be described. FIG. 6A shows a hardware configuration of the
CPU121は、メモリ122に記憶されているプログラムを実行する。無線通信インタフェース123は、アンテナ124を介して基地局5から送られてくる、後述する位置標定信号(第1無線信号)を受信する。通信インタフェース125は、コンピュータ26と通信する。
The
図6Bに方向標定部111の機能を示している。同図に示すように、方向標定部111は、位置標定信号受信部131及び位置標定部132を備える。位置標定信号受信部131は、基地局5から送られてくる位置標定信号を受信する。位置標定部132は、位置標定信号受信部131が受信した位置標定信号に基づき、ヘリコプタ10の、基地局5から見た現在の方向を標定する。
FIG. 6B shows the function of the
図7Aに方向標定信号送信部211のハードウエア構成を示している。同図に示すように、方向標定信号送信部211は、CPU221、メモリ222、無線通信インタフェース223、及びアンテナ群224(以下、アンテナ群224を構成している各アンテナ(第1アンテナ)を符号2241で示す。)を備える。
FIG. 7A shows a hardware configuration of the direction determination
CPU221は、メモリ222に記憶されているプログラムを実行する。無線通信インタフェース223は、後述する位置標定信号を送信する。アンテナ群224は、所定の間隔を開けて隣接配置された複数の円偏波指向性アンテナを含む。
The
アンテナ群224には切換スイッチ2242が併設されている。切換スイッチ2242は、アンテナ群224を構成しているアンテナのうちのいずれか一つを選択して無線通信インタフェース223に接続する。
The
図7Bに方向標定信号送信部211の機能を示している。同図に示すように、方向標定信号送信部211は、位置標定信号送信部263を備える。位置標定信号送信部263は、ヘリコプタ10の、基地局5から見た現在の方向を標定するために用いる無線信号(以下、位置標定信号と称する)を送信する。
FIG. 7B shows the function of the directional
次に以上の構成を備えた方向測定システムが、基地局5から見たヘリコプタ10の現在の方向を取得する仕組みについて説明する。
Next, a mechanism in which the direction measurement system having the above configuration acquires the current direction of the
基地局側位置標定装置200の方向標定信号送信部211は、アンテナ群224を構成している複数のアンテナを時分割で周期的に切り換えながら、スペクトル拡散された位置標定信号を断続的に送信する。
The direction determination
一方、移動体側位置標定装置100の方向標定部111は、基地局5のアンテナ群を構成している各アンテナから送信される位置標定信号を、自信のアンテナ124を介して受信する。
On the other hand, the
尚、複数の基地局5が隣接して設けられている場合には、基地局5間での電波の干渉を防ぐべく、各基地局5は、基地局5間で同期信号811を共有することにより、電波干渉の可能性がある2つ以上の基地局5から同時に位置標定信号が送信されないように送信制御を行っている。
When a plurality of
図8に位置標定信号のデータ構造を示している。同図に示すように、位置標定信号800は、上述の同期信号811、場所コード812、アンテナ情報813、及び測定信号814を含む。
FIG. 8 shows the data structure of the position location signal. As shown in the figure, the position location signal 800 includes the above-described
同期信号811は、例えば32bitのプリアンブル信号と16bitの同期信号とを含む合計48bitのデータからなる。場所コード812(UCODE)は、基地局5の設置場所を示す識別子であり、例えば統一基準に従って位置毎に割り当てられる128bitのコードからなる。
The
アンテナ情報813は、アンテナ群224を構成している各アンテナ2241の設置位置、各アンテナ2241の識別子、及び各アンテナ2241の指向方向を示す16bitのデータ等で構成される。測定信号814は、ヘリコプタ10の、基地局5から見た方向を検出するために用いられる信号であり、例えば2048チップの拡散符号を含む。
The
図9は、基地局5の方向標定信号送信部211が備えるアンテナ群224と、ヘリコプタ10の方向標定部111が備えるアンテナ124との相対的な位置関係を説明する図である。各アンテナ2241の配置や形状が把握し易くなるように同図では各アンテナ2241を平面的に描いているが、基地局5のアンテナ群224を構成している各アンテナ2241は、実際にはいずれも指向方向が上方(天頂方向)を向くように設けられる。
FIG. 9 is a diagram for explaining the relative positional relationship between the
同図に示す例では、アンテナ群224は、アンテナ2241として、夫々の中心が3cm間隔(この間隔は位置標定信号800として2.4GHz帯の電波を用いた場合における1/4波長に相当)で略正方形状に隣接して配置される4つの円偏波指向性アンテナを備えている。
In the example shown in the figure, the
同図に示すように、天頂方向と、ヘリコプタ10側のアンテナ124の、基地局5のアンテナ群224から見た方向とのなす角をαとすれば、
α=arcTan(D(m)/L(m))=arcSin(ΔL(cm)/3(cm))
……式1
の関係がある。ここでΔL(cm)は、4つのアンテナ2241のうちの特定の2基についてのヘリコプタ10側のアンテナ124までの伝搬路長の差である。
As shown in the figure, if the angle between the zenith direction and the direction of the
α = arcTan (D (m) / L (m)) = arcSin (ΔL (cm) / 3 (cm))
......
There is a relationship. Here, ΔL (cm) is a difference in propagation path length to the
ここでアンテナ群224を構成している特定の2基のアンテナ2241から送信される位置標定信号800の位相差をΔθとすれば、上記ΔL、Δθ、及び位置標定信号800の波長λの間には、
ΔL(cm)=Δθ/2π/λ(cm) ……式2
の関係がある。
Here, if the phase difference between the positioning signals 800 transmitted from the two
ΔL (cm) = Δθ / 2π / λ (cm) Equation 2
There is a relationship.
ここで位置標定信号800は、2.4GHz帯の電波であるので、λ≒12(cm)であり、従って式1は、
α=arcSin(2Δθ/π) ……式3
となる。上式は、位相差Δθを測定すればヘリコプタ10の基地局5からの方向(上記α)が求まることを示している。尚、位相差Δθの検知能力は、10bitのA/Dコンバータを用いた場合で±(180°/1024)≒±0.2°程度である。
Here, since the location signal 800 is a radio wave in the 2.4 GHz band, λ≈12 (cm).
α = arcSin (2Δθ / π) (3)
It becomes. The above equation indicates that the direction (α) of the
移動体側位置標定装置100は、以上の仕組みにより基地局5から見たヘリコプタ10の方向を示す情報をリアルタイムに取得し、取得した情報をリアルタイムにコンピュータ26に供給する。
The mobile
尚、以上については、例えば「武内 保憲,河野 公則,河野 実則、” 2.4GHz帯を用いた場所検知システムの開発”、平成17年度 電気・情報関連学会中国支部第56回連合大会」、「特開2007−212424号公報」、「特開2007−264680号公報」などに関連する技術が記載されている。 As for the above, for example, “Yasunori Takeuchi, Kiminori Kono, Minoru Kono,“ Development of a location detection system using 2.4 GHz band ”,“ The 56th Association of Electrical and Information Society China Branch 56th Annual Meeting ”,“ Japanese Patent Laid-Open No. 2007-212424, “Japanese Patent Laid-Open No. 2007-264680”, and the like are described.
<距離測定システム>
次に距離測定システムについて説明する。図10に第1送受信部151と第2送受信部251の構成を示している。同図に示すように、第1送受信部151は、信号生成部1011、信号処理部1012、送信部1013、受信部1014、アンテナ切換部1015、及びアンテナ1016を備えている。
<Distance measurement system>
Next, the distance measurement system will be described. FIG. 10 shows the configuration of the first transmission /
このうち信号生成部1011は、距離の測定を要求する信号(以下、距離測定要求信号と称する。)を生成する。送信部1013は、信号生成部1011から供給される信号を増幅してアンテナ1016に供給する。受信部1014は、アンテナ1016から供給される信号を増幅して処理部1112に供給する。
Among these, the
信号処理部1012は、受信部1014から供給される信号に基づき、第1送受信部101と第2送受信部102との間の距離を測定する。アンテナ切換部1115は、送信部1013又は受信部1014のいずれか一方へのアンテナ1016の接続切換を行う。アンテナ切換部1115は、例えば上記接続切換を時分割で行う。
The
同図に示すように、第2送受信部251は、アンテナ1021、アンテナ切換部1022、受信部1023、送信部1024、及び同期制御部1025を備えている。
As shown in the figure, the second transmitting / receiving
このうち受信部1023は、アンテナ1021から供給される信号を復調/増幅した信号を生成して同期制御部1025に供給する。同期制御部1025は、受信部1023から供給される信号に含まれている後述の起点信号に基づき、当該起点信号と同期したクロック信号を生成し、生成したクロック信号に同期又は直交する信号(以下、距離測定信号と称する。)を生成する。
Among these, the
送信部1024は、同期制御部1025から供給される距離測定信号を増幅してアンテナ1021に供給する。アンテナ切換部1022は、送信部1024又は受信部1023のいずれか一方へのアンテナ1021の接続切換を行う。アンテナ切換部1022は、例えば上記接続切換を時分割で行う。
The
図11Aに、第1送受信部151から第2送受信部251に送信される無線信号1100(第2無線信号)の構成を示している。同図に示すように、無線信号1100は、システム同期信号1111、MACレイヤ1112、及び起点信号1113を含む。
FIG. 11A shows a configuration of a radio signal 1100 (second radio signal) transmitted from the first transmission /
システム同期信号1111は、第1送受信部151と第2送受信部251との間で処理タイミングを同期させるための信号であり、例えば複数ビットのユニークなワードで構成される。MACレイヤ1112は、第1送受信部151の識別番号、相手先(第2送受信部251)の識別番号、報知信号等を含む。起点信号1113は、第1送受信部151と第2送受信部251との間で高精度な同期を確立するために用いられる信号であり、例えば周波数の低い単一の変調信号である。
The
図11Bに、第2送受信部251から第1送受信部151に送信される無線信号1150(第3無線信号)の構成を示している。システム同期信号1151及びMACレイヤ1152については無線信号1100におけるシステム同期信号1111及びMACレイヤ1112と同様である。
FIG. 11B shows a configuration of a radio signal 1150 (third radio signal) transmitted from the second transmission /
距離測定信号1153は、第1送受信部151と第2送受信部251との間の距離を正確に測定するために用いられる信号であり、周波数の低い単一の変調信号、もしくは互いに同期し又は互いに直交する複数の信号である。
The
図12に、第1送受信部151が備える、信号生成部1011及び信号処理部1012の構成を示している。同図に示すように、信号生成部1011及び信号処理部1012は、基準発振器1311、距離測定要求信号生成部1313、距離算出部1343、位相測定部1344、距離測定信号再生部1345、及び接続端子1346,1347を備えている。
FIG. 12 shows configurations of the
基準発振器1311は、クロック信号を生成する。距離測定要求信号生成部1313は、基準発振器1311から供給されるクロック信号に基づき、距離測定要求信号を生成して接続端子1346に供給する。
The
距離測定信号再生部1345は、接続端子1347から供給される無線信号1150に含まれている距離測定信号1253を再生(抽出又は復調)する。
The distance measurement signal reproduction unit 1345 reproduces (extracts or demodulates) the distance measurement signal 1253 included in the wireless signal 1150 supplied from the
尚、以下の説明において、距離測定信号再生部1345によって再生される距離測定信号のことを再生距離測定信号と称する。位相測定部1344は、基準発振器1311によって生成されるクロック信号を用いて上記距離測定信号の位相を測定する。距離算出部1343は、位相測定部1344によって測定された位相に基づき、第1送受信部151と第2送受信部251との間の距離を測定する。
In the following description, the distance measurement signal reproduced by the distance measurement signal reproduction unit 1345 is referred to as a reproduction distance measurement signal. The phase measurement unit 1344 measures the phase of the distance measurement signal using the clock signal generated by the
図13に、第2送受信部251が備える同期制御部1025の構成を示している。同図に示すように、同期制御部1025は、起点信号再生部1311、同期検出部1312、距離測定信号生成部1313、同期発振部1314、基準発振器1315、及び接続端子1316,1317を備える。
FIG. 13 illustrates a configuration of the
起点信号再生部1311は、接続端子1316から供給される無線信号1100に含まれている起点信号1113を抽出する。基準発振器1315は、クロック信号を生成する。同期検出部1312は、基準発振器1315から供給されるクロック信号によって起点信号1113をサンプリングし、サンプリングした信号を外部同期信号として同期発振部1314に供給する。
The starting point
同期発振部1314は、同期式又は非同期式のカウンタを用いて構成され、外部同期信号によりカウンタをセット又はリセットすることにより、起点信号1113に同期した発振信号を生成する。同期発振部1314は、起点信号1113に同期した上記発振信号を、起点信号再生部1311からの起点信号1113の供給が無くなった後に継続して生成する。距離測定信号生成部1313は、同期発振部1314から供給される起点信号に同期した上記発振信号を距離測定信号1153として接続端子1317に供給する。
The
図14に同期発振部1314の詳細構成を示している。同図において、符号1411,1413は、いずれも切換スイッチであり、符号1412a〜1412nは、2つ以上のカウンタであり、符号1414,1415,1416は、いずれも接続端子である。
FIG. 14 shows a detailed configuration of the
接続端子1414に供給される起点信号に基づく外部同期信号は、切換スイッチ1411によりカウンタ1412a〜1412nに順次接続され、これによりカウンタ1412a〜1412nは順次リセットされる。接続端子1416には、基準発振器1315からクロック信号が供給され、外部同期信号によるセット又はリセットのタイミングに同期してカウンタ1412a〜1412nの値がカウントダウンされる。カウントダウンされた出力信号は、切換スイッチ1413によって順次切り換えられ、接続端子1415を介して距離測定信号生成部1313に供給される。
The external synchronization signal based on the starting point signal supplied to the
次に以上の構成からなる距離測定システムによって、基地局5から見たヘリコプタ10の現在の距離を取得する仕組みについて説明する。
Next, a mechanism for acquiring the current distance of the
図15は、以上の構成からなる距離測定システムによる距離測定の仕組みを説明するタイミングチャートである。同図において、符号1511は、第1送受信部151から送信される無線信号1100に含まれている起点信号1113の波形であり、符号1512は、第2送受信部251から送信される無線信号1150に含まれている距離測定信号1153の波形であり、符号1513は、第1送受信部151の距離測定信号再生部1245によって再生される再生距離測定信号の波形である。
FIG. 15 is a timing chart for explaining a mechanism of distance measurement by the distance measurement system having the above configuration. In the figure,
同図では、時刻t0にヘリコプタ10側から起点信号1113の送信が開始され、この起点信号1113の受信に応じて基地局5側から時刻t1に距離測定信号1153の送信が開始され、距離測定信号1153の受信に応じて時刻t2にヘリコプタ10側で再生距離測定信号の生成が開始されている。
In the figure, transmission of the
ここで第1送受信部151から送信される起点信号1113の波形1611をA・sin(2πf1t)と表し、第1送受信部151から第2送受信部251までの距離をLとし、光速をcとした場合、第2送受信部251において受信される起点信号1113の波形1511は、減衰等によって振幅がAからBに変化するとともに、位相が(2πL(f1/c)だけ変化し、波形はB・sin{2πf1t+(2πL(f1/c)}となる。
Here, the
一方、第2送受信部251において、上記起点信号1113を再生することにより、これと同期確立誤差無しで同期した距離測定信号1153を生成すれば、その波形1512は、同じくB・sin{2πf1t+(2πL(f1/c)}となる。
On the other hand, if the second transmitter /
距離測定信号1153が時分割されたタイミングで第2送受信部251から送信され、再び距離Lを伝搬して第1送受信部151によって受信された場合、その受信信号に基づく再生距離測定信号の波形1513は、C・sin{2πf1t+(4πLf1)/c)}となる。
When the
ここで第1送受信部151において、起点信号1511の生成に用いたクロック信号と再生距離測定信号との位相差を測定すれば、ΔΦ={4πL(f1/c)}となる。従ってこの値をL=c・ΔΦ/4πf1に代入すれば、第1送受信部151から第2送受信部251までの距離Lを求めることができる。
Here, if the first transmission /
移動体側位置標定装置100は、以上の仕組みにより基地局5からヘリコプタ10までの距離を示す情報をリアルタイムに取得し、取得した情報をリアルタイムにコンピュータ26に供給する。
The mobile-side
尚、以上に説明した基地局5からヘリコプタ10までの距離を取得する仕組みについては、例えば「特願2009−206078号」などに関連する技術が記載されている。
As for the mechanism for acquiring the distance from the
=着陸動作=
次に、以上の構成からなるヘリコプタ10の着陸時の動作について説明する。図16はヘリコプタ10の着陸時の動作を説明するフローチャートである。以下、同図とともにヘリコプタ10の着陸時の動作について説明する。
= Landing motion =
Next, the operation | movement at the time of landing of the
着陸場(ヘリポート)から充分に離れた上空を飛行中、ヘリコプタ10はGPS受信機21からの情報に基づき自身の現在位置を確認しつつ基地局5から指定されたルートに従って自律飛行する自律飛行モード、即ちGPS自律飛行モードで飛行している(S1611)。そしてGPS自律飛行モードで飛行中、ヘリコプタ10は着陸場に着陸する必要があるか否かを随時判断している(S1612)。
An autonomous flight mode in which the
尚、ヘリコプタ10は、例えば基地局5から着陸指示があったこと、ヘリコプタ10が着陸場の上空に到達したこと、ヘリコプタ10の電気系統に電力を供給している蓄電池の残量が所定の閾値以下となったこと、動力機構16の駆動に必要な燃料(搭載燃料)の残量が所定の閾値以下となったこと、飛行中に収集すべきデータ(映像、画像、各種センサの計測値等)を記録しておくための記録媒体の残容量が所定の閾値以下となったことなどを理由として着陸場に着陸する必要があると判断する。
For example, the
着陸する必要があると判断した場合(S1612:YES)、ヘリコプタ10は、GPS受信機21からヘリコプタ10の現在位置を取得する。そしてコンピュータ26のメモリなどに格納されている地図情報や着陸場の情報に基づき着陸場を選択し、選択した着陸場に併設されている基地局5の位置(緯度、経度、高度)を取得する。ヘリコプタ10は例えば自身の現在位置から最短距離にある着陸場を選択する。尚、例えば目的(充電、燃料補給等)に見合う設備(充電設備、燃料供給スタンド等)が設けられていないような着陸場は選択しない。
If it is determined that landing is necessary (S1612: YES), the
このようにヘリコプタ10は、自律飛行中に着陸が必要であるか否かを所定の条件に基づき随時判断し、着陸が必要であると判断した場合は着陸目標地点を自動的に設定するので、着陸が必要な場合にヘリコプタ10を自動的に適切な着陸目標地点に着陸させることができる。
In this way, the
次にヘリコプタ10は、S1613にて選択した基地局5の位置を図4に示した位置目標値として設定し(S1614)、選択した基地局5から送信される位置標定信号800、無線信号1100、及び無線信号1150の受信待機(モニタ)を開始し(例えば移動体側位置標定装置100の受信周波数(受信チャネル)を、S1613にて選択した基地局5の周波数に合わせる。)、GPS自律飛行モードのまま基地局5の上空に向けた自律飛行を開始する(S1615)。
Next, the
尚、本実施形態では、位置標定信号800の受信電界強度が必要強度に達しているか否かを基準として位置標定自律飛行モードで飛行可能か否かを判断しているが、基地局5から送られてくる無線信号1150の受信電界強度が必要強度以上であるか否かに基づき位置標定自律飛行モードで飛行可能か否かを判断するようにしてもよい。 In this embodiment, it is determined whether or not the flight can be performed in the positioning autonomous flight mode based on whether or not the received electric field strength of the positioning signal 800 reaches the required strength. It may be determined whether or not it is possible to fly in the positioning autonomous flight mode based on whether or not the received electric field strength of the received radio signal 1150 is greater than the required strength.
基地局5の上空に向けた飛行中、ヘリコプタ10は、S1613にて選択した基地局5から送信されてくる位置標定信号800の受信電界強度が位置標定自律飛行モードで安全に飛行するために必要となる閾値以上になっているか否かを随時判断する(S1616)。
そして位置標定信号800の受信電界強度が、位置標定自律飛行モードで安全に飛行するために必要な閾値以上になっていると判断すると(S1616:YES)、飛行モードをGPS自律飛行モードから位置標定自律飛行モードに切り替えて、位置標定自律飛行モードによる自律飛行を開始する(S1617,S1618)。
During the flight over the
If it is determined that the received electric field strength of the position determination signal 800 is equal to or higher than a threshold necessary for safe flight in the position determination autonomous flight mode (S1616: YES), the flight mode is determined from the GPS autonomous flight mode. The autonomous flight mode is switched to start the autonomous flight in the positioning autonomous flight mode (S1617, S1618).
位置標定自律飛行モードで自律飛行中、ヘリコプタ10は、S1614にて位置目標値として設定した基地局5が併設されている着陸場に着陸したか否かを随時判断する(S1619)。尚、着陸場に着陸したか否かは、例えばヘリコプタ10のスキッド12の接地面等に設けてある感圧センサの信号に基づき判断する。
During autonomous flight in the positioning autonomous flight mode, the
ヘリコプタ10は、位置標定自律飛行モードでの自律飛行中、基地局5から送信される位置標定信号800の受信電界強度が位置標定自律飛行モードで安全に飛行するために必要な閾値以上であるか否かを随時判断する(S1620)。そしてもし位置標定信号800の受信電界強度が閾値未満となった場合は(S1620:NO)、直ちに飛行モードを位置標定自律飛行モードからGPS自律飛行モードに切り替える(S1621)。
Whether the
<位置標定自律飛行モード>
図17は位置標定自律飛行モードで自律飛行中のヘリコプタ10の動作を説明するフローチャートである。以下同図とともに説明する。
<Positioning autonomous flight mode>
FIG. 17 is a flowchart for explaining the operation of the
位置標定自律飛行モードでの飛行を開始すると、ヘリコプタ10は移動体側位置標定装置100からの情報に基づき着陸場の着陸目標地点に向けて降下を開始する(S1711)。
When the flight in the position locating autonomous flight mode is started, the
着陸目標地点に向けた降下中、ヘリコプタ10は、自身の現在位置から着陸目標地点までの距離が予め設定された閾値以下となったか否かを随時判断する(S1712)。そして着陸目標地点までの距離が閾値以下になると(S1712:YES)、ヘリコプタ10は着陸目標地点の直上に向けた自律飛行を開始する(S1713)。
During the descent toward the landing target point, the
着陸目標地点の直上に向けた飛行中、ヘリコプタ10は、自身の現在位置が着陸目標地点の直上に達したか否かを随時判断する(S1714)。そして自身の現在位置が着陸目標地点の直上に達すると(S1714:YES)、ヘリコプタ10は着陸動作(例えば機体にダメージを与えない速度まで飛行速度を減速しつつもしくは減速して降下する自律飛行)を開始する(S1715)。
During the flight directed directly above the landing target point, the
図18は、図17とともに説明したヘリコプタ10の自律飛行の例を示す図である。同図に示した距離L(m)はヘリコプタ10の基地局5からの距離である。またθはヘリコプタ10の基地局5から見た方向である。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of autonomous flight of the
破線1811は、図17のS1713における着陸目標地点の直上に向けた飛行中の目標ルートであり、破線1812は、図17のS1715における着陸動作中の目標ルートである。位置1813は、図17のS1715の着陸動作の開始位置(着陸目標地点からの高さl(m)の位置)であり、位置1814はヘリコプタ10の着陸目標地点である。
A
同図に示すように、図17のS1713における着陸目標地点の直上に向けた飛行中、ヘリコプタ10は、L・cosθ−l(m)だけ降下する間にL・sinθ(m)だけ水平方向に移動するように動力機構16や操舵機構17を制御して目標ルート1811を維持する。また図17のS1715における着陸動作中、ヘリコプタ10はl(m)降下する間に降下速度が着陸可能な速度まで減速されるように、動力機構16や操舵機構17を制御して目標ルート1812に沿って降下する。
As shown in the figure, during the flight toward the position just above the landing target point in S1713 of FIG. 17, the
このようにヘリコプタ10は、着陸目標時点に近づくと段階的に飛行方法を切り換えて自律飛行するので、ヘリコプタ10を安全かつ迅速に着陸目標地点に着陸させることができる。
Thus, since the
以上に説明したように、本実施形態の無人飛行システム1によれば、位置標定システムにより標定される現在位置に基づき、ヘリコプタ10を自律飛行により着陸目標地点に確実に着陸させることができる。とくに位置標定システムは、前述した無線信号1100及び無線信号1150として2.4GHz程度の高周波を用いることで数cmオーダの高精度で基地局5から見たヘリコプタ10の現在の方向、及び基地局5からヘリコプタ10までの距離を標定することができる。このため、ヘリコプタ10を自律飛行により着陸目標地点に高精度かつ安全に着陸させることができる。
As described above, according to the
またヘリコプタ10は、例えば上空飛行ではGPS自律飛行モードで自律飛行を行い、位置標定自律飛行モードによる飛行が可能である判断した場合は位置標定自律飛行モードで着陸目標地点に向けた自律飛行を開始する。このため、位置標定信号800の受信電界強度が必要強度に達していない場合に位置標定自律飛行モードで自律飛行が行われてしまうのを確実に防ぐことができ、これによればヘリコプタ10を常に安全に自律飛行させることができる。
In addition, the
ところで、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 By the way, description of the above embodiment is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.
例えば以上の説明では、方向標定部111をヘリコプタ10側に設け、方向標定信号送信部211を基地局5側に設けているが、これとは逆に、方向標定信号送信部211をヘリコプタ10側に設け、方向標定部111を基地局5側に設けるようにしてもよい。この場合、基地局5側にて基地局5から見たヘリコプタ10の現在の方向が標定されるので、標定された上記現在の方向を無線通信によりヘリコプタ10に通知するようにすれば、ヘリコプタ10側にて標定された上記現在の方向を取得することができる。
For example, in the above description, the
また以上の説明では、第1送受信部151をヘリコプタ側に設け、第2送受信部251を基地局5側に設けているが、これとは逆に、第2送受信部251をヘリコプタ10側に設け、第1送受信部151を基地局5側に設けるようにしてもよい。この場合、基地局5側にて基地局5からヘリコプタ10まで現在距離が標定されるので、標定された上記現在距離を無線通信によりヘリコプタ10に通知するようにすれば、ヘリコプタ10側にて標定された上記現在距離を取得することができる。
In the above description, the first transmission /
着陸目標地点にヘリコプタ10への自動給油設備や自動給電設備を設けておけば、ヘリコプタ10を無人で着陸させることができるだけでなく、ヘリコプタ10への給油や給電についても完全に無人化することができる。
If an automatic refueling facility and an automatic power supply facility for the
着陸目標地点に遠隔地と通信するための通信設備を設けておき、ヘリコプタ10が着陸目標地点に着陸した際にデータ送受信器24が収集した提供情報を、上記通信設備により自動的に遠隔地に送信するようにしてもよい。これによれば、遠隔地においてヘリコプタ10が収集した提供情報を迅速に取得することができる。また着陸場が無人であるような場合でも遠隔地にて提供情報を取得することができる。
A communication facility for communicating with a remote place is provided at the landing target point, and the provided information collected by the data transmitter /
1 無人飛行システム
5 基地局
10 ヘリコプタ
100 移動体側位置標定装置
200 基地局側位置標定装置
110 第1方向測定部
111 方向標定部
131 位置標定信号受信部
132 位置標定部
210 第2方向測定部
211 方向標定信号送信部
231 位置標定信号送信部
150 第1距離測定部
151 第1送受信部
250 第2距離測定部
251 第2送受信部
800 位置標定信号(第1無線信号)
1100 無線信号(第2無線信号)
1150 無線信号(第3無線信号)
DESCRIPTION OF
1100 Radio signal (second radio signal)
1150 Radio signal (third radio signal)
Claims (8)
間隔をあけて隣接配置した複数の第1アンテナを着陸目標地点に併設し、
前記第1アンテナの夫々から位相の異なる複数の第1無線信号を送信し、
前記無人飛行体は第2無線信号を送信し、
前記着陸目標地点に前記第2無線信号に同期させた第3無線信号を送信する第2アンテナを併設し、
前記無人飛行体は、
前記第1アンテナの夫々から送信される前記第1無線信号を受信し、異なる前記第1アンテナの夫々から送信される前記第1無線信号の位相差に基づき前記着陸目標地点から見た自身の方向を取得し、
前記第3無線信号を受信し、
前記第2無線信号と前記第3無線信号の位相差に基づき、前記着陸目標地点から自身までの距離を取得し、
取得した前記方向と前記距離とに基づき自身の現在位置を取得し、取得した現在位置に基づき飛行する第1飛行モードで前記着陸目標地点に向けて自律飛行を行い、
前記自律飛行中に着陸が必要であるか否かを所定の条件に基づき判断し、
着陸が必要であると判断した場合は自動的に前記着陸目標地点を設定し、
前記第1無線信号又は前記第3無線信号のうちの少なくともいずれかの受信電界強度が予め設定された閾値以上か否かを随時判断し、
前記受信電界強度が前記閾値以上であると判断した場合に前記第1飛行モードによる前記着陸目標地点に向けた自律飛行を開始する
ことを特徴とする無人飛行体の着陸を支援する方法。 A method for supporting landing of an unmanned air vehicle,
A plurality of first antennas arranged adjacent to each other at intervals are added to the landing target point,
Transmitting a plurality of first radio signals having different phases from each of the first antennas;
The unmanned air vehicle transmits a second radio signal;
A second antenna for transmitting a third radio signal synchronized with the second radio signal at the landing target point;
The unmanned air vehicle is
Direction of the first radio signal received from each of the first antennas and viewed from the landing target point based on a phase difference of the first radio signals transmitted from each of the different first antennas Get
Receiving the third radio signal;
Based on the phase difference between the second radio signal and the third radio signal, obtain the distance from the landing target point to itself,
Gets the acquired the direction its current location based on said distance, have rows autonomous flight towards the landing target point in the first flight mode to fly based on the acquired current position,
Judging whether or not landing is necessary during the autonomous flight based on a predetermined condition,
If it is determined that landing is necessary, the landing target point is automatically set,
Determining at any time whether the received electric field strength of at least one of the first radio signal and the third radio signal is greater than or equal to a preset threshold;
A method for supporting landing of an unmanned air vehicle, wherein autonomous flight toward the landing target point in the first flight mode is started when it is determined that the received electric field strength is equal to or greater than the threshold value .
前記所定の条件は、
予め設定された飛行予定ルートについて飛行を完了したか否か、
搭載している蓄電池の残量が予め設定された閾値以下であるか否か、
搭載燃料の残量が予め設定された閾値以下であるか否か、
飛行中に収集すべきデータを記録しておくための記録媒体の残容量が予め設定された閾値以下であるか否か、
のうちの少なくともいずれかである
ことを特徴とする無人飛行体の着陸を支援する方法。 A method for supporting landing of an unmanned air vehicle according to claim 1 , comprising:
The predetermined condition is:
Whether or not the flight has been completed for the preset scheduled flight route,
Whether or not the remaining capacity of the installed storage battery is below a preset threshold,
Whether or not the amount of fuel onboard is below a preset threshold,
Whether or not the remaining capacity of the recording medium for recording data to be collected during the flight is below a preset threshold value,
A method of supporting landing of an unmanned air vehicle characterized by being at least one of the above.
前記無人飛行体は、
GPS受信機から自身の現在位置を取得して飛行する第2飛行モードで自律飛行を行い、
前記第1無線信号又は前記第3無線信号のうちの少なくともいずれかの受信電界強度が予め設定された閾値以上か否かを随時判断し、
前記受信電界強度が前記閾値以上であると判断した場合に前記第1飛行モードによる前記着陸目標地点に向けた自律飛行を開始する
ことを特徴とする無人飛行体の着陸を支援する方法。 A method for supporting landing of an unmanned air vehicle according to claim 1, comprising:
The unmanned air vehicle is
Perform autonomous flight in the second flight mode, where you get your current position from the GPS receiver and fly,
Determining at any time whether the received electric field strength of at least one of the first radio signal and the third radio signal is greater than or equal to a preset threshold;
A method of supporting landing of an unmanned air vehicle, wherein autonomous flight toward the landing target point in the first flight mode is started when it is determined that the received electric field strength is equal to or greater than the threshold value.
前記無人飛行体は、
前記第1飛行モードによる前記自律飛行の開始後、
前記着陸目標地点までの距離が予め設定された閾値以下であるか否かを随時判断し、
前記着陸目標地点までの距離が前記閾値以下であると判断した場合に前記第1飛行モードによる前記着陸目標地点の直上に向けた自律飛行を開始し、
前記着陸目標地点の直上に達したか否かを随時判断し、
前記着陸目標地点の直上に達したと判断した場合に前記着陸目標地点に向けた着陸動作を開始する
ことを特徴とする無人飛行体の着陸を支援する方法。 A method for supporting landing of an unmanned air vehicle according to claim 1, comprising:
The unmanned air vehicle is
After the start of the autonomous flight in the first flight mode,
It is determined at any time whether or not the distance to the landing target point is below a preset threshold,
When it is determined that the distance to the landing target point is equal to or less than the threshold value, autonomous flight is started directly above the landing target point in the first flight mode,
Judge at any time whether or not it has reached directly above the landing target point,
A method for supporting landing of an unmanned air vehicle, wherein a landing operation toward the landing target point is started when it is determined that the position has reached directly above the landing target point.
第2無線信号を送信し、前記着陸目標地点に併設された第2のアンテナから送信されてくる、前記第2無線信号に同期させた第3無線信号を受信し、前記第2無線信号と前記第3無線信号の位相差に基づき、前記着陸目標地点から自身までの距離を取得し、
取得した前記方向と前記距離とに基づき自身の現在位置を取得し、取得した現在位置に基づき飛行する第1飛行モードで前記着陸目標地点に向けて自律飛行を行い、
前記自律飛行中に着陸が必要であるか否かを所定の条件に基づき判断し、
着陸が必要であると判断した場合は自動的に前記着陸目標地点を設定し、
前記第1無線信号又は前記第3無線信号のうちの少なくともいずれかの受信電界強度が予め設定された閾値以上か否かを随時判断し、
前記受信電界強度が前記閾値以上であると判断した場合に前記第1飛行モードによる前記着陸目標地点に向けた自律飛行を開始する
ことを特徴とする無人飛行体。 The own direction seen from the landing target point based on the phase difference of the plurality of first radio signals having different phases transmitted from each of the plurality of first antennas arranged adjacent to each other at the landing target point. Get
Transmitting a second radio signal, receiving a third radio signal synchronized with the second radio signal transmitted from a second antenna provided adjacent to the landing target point, and receiving the second radio signal and the second radio signal, Based on the phase difference of the third radio signal, obtain the distance from the landing target point to itself,
Gets the acquired the direction its current location based on said distance, have rows autonomous flight towards the landing target point in the first flight mode to fly based on the acquired current position,
Judging whether or not landing is necessary during the autonomous flight based on a predetermined condition,
If it is determined that landing is necessary, the landing target point is automatically set,
Determining at any time whether the received electric field strength of at least one of the first radio signal and the third radio signal is greater than or equal to a preset threshold;
An unmanned aerial vehicle, which starts autonomous flight toward the landing target point in the first flight mode when it is determined that the received electric field strength is equal to or greater than the threshold value .
前記所定の条件は、
予め設定された飛行予定ルートについて飛行を完了したか否か、
搭載している蓄電池の残量が予め設定された閾値以下であるか否か、
搭載燃料の残量が予め設定された閾値以下であるか否か、
飛行中に収集すべきデータを記録しておくための記録媒体の残容量が予め設定された閾値以下であるか否か、
のうちの少なくともいずれかである
ことを特徴とする無人飛行体の着陸を支援する方法。 An unmanned air vehicle according to claim 5 ,
The predetermined condition is:
Whether or not the flight has been completed for the preset scheduled flight route,
Whether or not the remaining capacity of the installed storage battery is below a preset threshold,
Whether or not the amount of fuel onboard is below a preset threshold,
Whether or not the remaining capacity of the recording medium for recording data to be collected during the flight is below a preset threshold value,
A method of supporting landing of an unmanned air vehicle characterized by being at least one of the above.
GPS受信機から自身の現在位置を取得して飛行する第2飛行モードで自律飛行を行い、
前記第1無線信号又は前記第3無線信号のうちの少なくともいずれかの受信電界強度が予め設定された閾値以上か否かを随時判断し、
前記受信電界強度が前記閾値以上であると判断した場合に前記第1飛行モードによる前記着陸目標地点に向けた自律飛行を開始する
ことを特徴とする無人飛行体。 An unmanned air vehicle according to claim 5 ,
Perform autonomous flight in the second flight mode, where you get your current position from the GPS receiver and fly,
Determining at any time whether the received electric field strength of at least one of the first radio signal and the third radio signal is greater than or equal to a preset threshold;
An unmanned aerial vehicle characterized by starting autonomous flight toward the landing target point in the first flight mode when it is determined that the received electric field strength is equal to or greater than the threshold value.
前記第1飛行モードによる前記自律飛行の開始後、
前記着陸目標地点までの距離が予め設定された閾値以下であるか否かを随時判断し、
前記着陸目標地点までの距離が前記閾値以下であると判断した場合に前記第1飛行モードによる前記着陸目標地点の直上に向けた自律飛行を開始し、
前記着陸目標地点の直上に達したか否かを随時判断し、
前記着陸目標地点の直上に達したと判断した場合に前記着陸目標地点に向けた着陸動作を開始する
ことを特徴とする無人飛行体。 An unmanned air vehicle according to claim 5 ,
After the start of the autonomous flight in the first flight mode,
It is determined at any time whether or not the distance to the landing target point is below a preset threshold,
When it is determined that the distance to the landing target point is equal to or less than the threshold value, autonomous flight is started directly above the landing target point in the first flight mode,
Judge at any time whether or not it has reached directly above the landing target point,
An unmanned aerial vehicle characterized by starting a landing operation toward the landing target point when it is determined that the position has reached directly above the landing target point.
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