JP6008005B2 - 無人機運用システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無人機運用システムおよびその制御方法に関する。

近年、無人機（ドローン）の利用が急速に拡大している。無人機を用いることで、低空からの監視や、危険地域での作業が可能になる、など様々な恩恵を得ることが期待されている。同時に、無人機が悪用されることも懸念されている。このため、無人機を販売する製造者等は、運用ルールを設け、販売先の限定や無人機所在の確認、無人機運用の安全教育などを行っている。しかしながら、盗難などで無人機および操作手段が悪意ある第三者に渡った場合、重要設備の攻撃や人の集まる場所への妨害行為等に悪用される懸念がある。そこで、無人機が第三者の手に渡った場合にも、安全を担保できる仕組みが求められている。

例えば特許文献１には、妥当性の検証された飛行ルートプログラムにしたがって無人機が自律飛行する技術が開示されている。運用者は、飛行プラン（飛行ルートデータファイル）を飛行認証サーバに申請し、飛行認証サーバは、妥当と判定した飛行プランに対してのみ、飛行ルートプログラムを作成して返送する。運用者がこの飛行ルートプログラムを無人機に格納し、無人機は飛行ルートプログラムにしたがって自律飛行する。上記の手順により、無人機は飛行認証サーバが妥当と判定した飛行ルートだけを移動する。すなわち、無人機は、飛行認証サーバが妥当と判定した飛行ルート以外を移動することができない。

また特許文献２には、操作端末が認証機能を有する中継局を介して無人機に操作信号を送ることで、中継局に認証されていない操作端末では無人機の操作ができないようにする技術が開示されている。

特開２００８−１０５５９１号公報 特開２０１３−１６２３４６号公報

しかしながら、特許文献１の技術には、無人機を迅速に運用できないという問題点があった。その原因は、運用するたびに飛行認証サーバによる飛行ルートプログラム作成が必要なことである。このため飛行プランを申請してからプログラムを受け取るまでの待ち時間が必要であった。とりわけ、災害現場などで、複数の無人機を同時に運用する場合には、申請の輻輳により待ち時間が長くなる恐れがあった。

また特許文献２の技術には、操作端末と認証情報の両方を盗まれてしまった場合に、無人機が許可されていない区域に進入することを防止できないという問題点があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、無人機が許可されていない区域に進入することを防止しながら、無人機の迅速な運用を可能にする方法を提供することである。また、機材および認証情報が盗まれた場合にも、無人機が許可されていない区域に進入することを防止することである。

上記の課題を解決するため、本発明の無人機運用システムは、所定の移動経路情報にしたがって自律移動する無人機と、前記無人機に前記移動経路情報を設定する移動経路情報設定手段と、前記無人機を運用する運用端末と、前記無人機の運用を管理する無人機運用管理手段と、を有し、
前記運用端末は、
前記無人機運用管理手段に運用許可を申請する運用許可申請手段と、前記移動経路情報設定手段に対し希望移動経路情報を送信する希望移動経路情報送信手段と、を有し、
前記無人機運用管理手段は、
前記運用許可の申請に応じて前記無人機の移動経路を所定範囲に限定する運用許可情報を設定して前記移動経路情報設定手段に送信する運用許可情報設定手段を有し、
前記移動経路情報設定手段は、
前記運用許可情報を格納する運用許可情報格納手段と、前記希望移動経路情報を受信する希望移動経路情報受信手段と、前記希望移動経路情報が前記運用許可情報に適合しているか判定する希望移動経路情報適合性判定手段と、前記希望移動経路情報適合性判定手段が適合と判定した希望移動経路情報だけを前記移動経路情報として前記無人機に送信する移動経路情報送信手段とを有し、
前記無人機は、
前記移動経路情報を格納する移動経路情報格納手段と、前記移動経路情報にしたがって移動するための移動手段と、を有している。

本発明の効果は、無人機が許可されていない区域に進入することを防止しながら、無人機の迅速な運用を可能にできることである。また、機材および認証情報が盗まれた場合にも、無人機が許可されていない区域に進入することを防止できることである。

第１の実施の形態を示すブロック図である。 第２の実施の形態を示すブロック図である。 第２の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。 第３の実施の形態を示すブロック図である。 第３の実施の形態の具体例を示すブロック図である。 第４の実施の形態を示すブロック図である。 第５の実施の形態の第１の例を示すブロック図である。 第５の実施の形態の第２の例を示すブロック図である。 第６の実施の形態の第３の例を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。なお各図面における同様の構成要素については同じ記号を付し、繰返しの説明を省略することがある。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態の無人機運用システム１０００は、無人機１００と、移動経路情報設定手段２００と、運用端末３００と、無人機運用管理手段と、を有する。

運用端末３００は、無人機運用管理手段４００に運用許可を申請する運用許可申請手段３１０と、移動経路情報設定手段に対し希望移動経路情報を送信する希望移動経路情報送信手段３２０と、を有している。

前記無人機運用管理手段４００は、運用許可情報設定手段４１０を有している。運用許可情報設定手段４１０は、運用端末３００からの運用許可申請に応じて無人機１００の移動経路を所定範囲に限定する運用許可情報を設定する。そして、運用許可情報を移動経路情報設定手段２００に送信する。

移動経路情報設定手段２００は、運用許可情報格納手段２１０と、希望移動経路情報受信手段２２０と、希望移動経路情報適合性判定手段２３０と、移動経路情報送信手段２４０と、を有している。

運用許可情報格納手段２１０は、無人機運用管理手段４００から受信した運用許可情報を格納する。希望移動経路情報受信手段２２０は、運用端末から希望移動経路情報を受信する。希望移動経路情報適合性判定手段２３０は、希望移動経路情報が運用許可情報に適合しているか判定する。移動経路情報送信手段２４０は、希望移動経路情報適合性判定手段２３０が適合と判定した移動経路情報だけを無人機１００に送信する。

無人機１００は、移動経路情報を格納する移動経路情報格納手段１１０と、移動経路情報にしたがって移動するための移動手段１２０と、を有している。移動手段１２０は、移動経路情報にしたがって無人機を移動させる。

以上の構成とすることにより、無人機が運用許可情報によって許可されていない区域に進入することを防止しながら、無人機を迅速に運用することが可能になる。また、万が一、機材および認証情報が盗まれた場合にも、無人機が許可されていない区域に進入することを防止することができる。

（第２の実施の形態）
図２は、本実施の形態の無人機運用管理システム１０００の構成を示すブロック図である。本実施の形態の無人機運用管理手段４００は、第１の実施の形態の構成に加えて。運用者情報格納手段４２０と、無人機情報格納手段４３０と、許可区域情報格納手段４４０と、を有している。

運用者情報格納手段４１０は、無人機を運用する運用者（ユーザ）の情報を格納する。運用者情報には、無人機運用管理手段４００にアクセスするための認証情報、無人機運用に関して与えられた権限などが含まれる。

無人機情報格納手段４３０は無人機１００に関する情報を格納する。無人機情報には、機体番号、機種などが含まれる。

許可区域情報格納手段４４０は、許可区域情報を格納する。許可区域情報は、運用者が無人機１００を運用可能な区域の情報であり、運用者あるいは無人機１００に紐付いて定められる。

次に無人機運用管理システム１０００の動作について説明する。図３は動作を示すシーケンス図である。

まず運用端末３００が無人機運用管理手段４００に認証情報を送信する（Ｓ１）。認証が成功すると、無人機運用管理手段４００は、運用端末３００に認証成功通知を送信する（Ｓ２）。上記の認証手順には、周知の技術を用いることができる。例えば、識別番号とパスワードを用いることができる。あるいは生体情報などを用いても良い。また、これらの通信は暗号化して行うことが望ましい。次に、無人機運用管理手段４００は、運用者情報と無人機情報と許可区域情報とに基づいて、運用許可情報を生成する（Ｓ４）。そして運用許可情報を移動経路情報設定手段２００に送信する（Ｓ５）。移動経路情報設定手段２００は、この運用許可情報を格納する（Ｓ６）。

次に運用端末３００は、希望移動経路情報を生成し（Ｓ７）、移動経路情報設定手段２００に送信する（Ｓ８）。

次に、移動経路情報設定手段２００は、受信した希望移動経路情報が運用許可情報に適合しているか判定する（Ｓ９）。適合している場合には、希望経路情報を正規の移動経路情報として無人機１００に送信する（Ｓ１０）。そして運用端末３００に適合性判定結果が合格であったことを通知する（Ｓ１１）。

無人機１００は移動経路情報を受信すると、これを移動経路情報格納手段に格納する（Ｓ１２）。無人機はこれ以降、移動経路情報にしたがって移動を開始することが可能となる。移動開始のタイミングは特に限定されないが、例えば、運用端末からの移動開始の指示があった時点とすることができる。

なお、図示はしていないが、Ｓ９の適合性判定において、希望経路情報が運用許可情報に適合していないと判定された場合は、移動経路情報設定手段２００は移動経路情報を無人機１００に送信しない。そして運用端末３００に、適合性判定が不合格であったことを通知する。さらに、無人機運用管理手段４００に、不適切な希望移動経路情報を受信した旨のアラームを通知しても良い。上記の動作により、無人機１００は、不適合と判定された希望経路情報にしたがって移動することができない。すなわち、無人機１００および運用端末３００が第三者の手に渡ったとしても、無人機１００が、許可された区域以外で運用されることがない。

また、移動経路情報設定手段２００は、どの無人機にどの移動経路情報が送信されているかといった運用情報を、適宜、無人機運用管理手段４００に送信しても良い。同様に、無人機１００は、自機がどの経路情報にしたがって移動しているかといった運用情報を、適宜、無人機運用管理手段４００に送信しても良い。このようにすると、無人機運用管理手段４００は、現在どの無人機がどのように運用されているかといった運用状態を把握、管理することができる。

なお、上記の無人機は、具体的には、空中、地上、水面、水中、地中等を移動するものとすることができる。

以上説明したように、本実施の形態の無人機運用システムによれば、無人機が運用を許可された区域以外で運用されることを防止できる。その上で、運用者は、運用許可区域内で自由に無人機を運用することができる。このため、特許文献１の技術に比べ、迅速に無人機を運用することができる。

（第３の実施の形態）
図４は第３の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態では、無人機運用管理手段４００が進入禁止区域情報格納手段４５０を有している。また移動経路情報設定手段２００が、進入禁止区域侵害アラーム通知手段２５０を有している。なお、進入禁止区域侵害アラーム２５０を設けない構成としても良い。

進入禁止区域情報格納手段４５０は、無人機が進入禁止となっている区域の情報を格納する。運用許可情報は無人機に対して運用を許可する区域を示すが、当該区域内に別途定められた、進入禁止区域が含まれる場合がある。一例を図５に示す。矩形の運用許可区域の中に、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、の進入禁止区域が点在している。進入禁止区域の具体例としては、例えば、飛行場、自衛隊の基地、大使館、などが挙げられる。

上記の例のように、運用許可区域内に進入禁止区域が含まれる場合には、無人機運用管理手段４００は、進入禁止区域を反映した運用許可情報を設定して、移動経路情報設定手段２００に送信する。

移動経路情報設定手段２００は、この運用許可情報を用いて、運用端末３００から送信された希望移動経路情報の適合性を判定する。希望移動経路情報に進入禁止区域が含まれている場合には、適合性判定が不合格になる。ここで、移動経路情報設定手段２００が進入禁止区域侵害アラーム通知手段２５０を有している場合には、警戒レベルが上がったとして無人機運用管理手段４００にアラームを通知することができる。進入禁止区域は多くの場合、社会通念上、無人機の進入が許されない場所であり、そこを敢て、希望移動経路情報に設定している場合には、第三者による悪用の懸念が高いと考えられるためである。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、運用が許可された領域内に存在する進入禁止区域を除外して、移動経路情報を設定することができる。また、希望移動経路情報に進入禁止区域が含まれていた場合に、第三者による悪用に対する警戒レベルを上げることができる。

（第４の実施の形態）
図６は第４の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態の移動経路情報設定手段２００は暗号化手段２６０を有し、無人機は復号化手段１３０を有している。他の構成は、第１〜第３の実施の形態のいずれかと同様であれば良いが、図６では、第２の実施の形態の構成としている。

暗号化手段２６０と復号化手段１３０は、一対で定められた暗号化プロトコルによって、暗号化および復号化を行う。例えば、暗号化手段２６０が、復号化手段１３０だけが復号できる乱数系列で移動経路情報をランダマイズし、復号化手段１３０が、当該乱数系列と一対に決められた乱数系列でディランダマイズする。このような仕組みを設けることで、無人機１００と運用端末３００が盗まれたとしても、無人機が運用されないようにすることができる。

（第５の実施の形態）
本実施の形態では、移動経路情報設定手段２００の実装形態の具体例を示す。図７は、実装形態の一例を示すブロック図である。図７の例では、移動経路情報設定手段２００は、運用端末３００と一体に実装されている。このようにすると、希望移動経路情報の作成と、運用許可情報に対する適合性判定が同じ運用端末３００で実行できるため作業性が良い。しかしながら、希望移動経路情報と運用許可情報を同時に盗まれるリスクが高くなる。

図８は、移動経路情報設定手段２００を無人機１００と一体に実装した例を示すブロック図である。この構成では、無人機１００の中で、希望移動経路情報の適合性判定が無人機内で行われるため、運用端末２００が盗まれたとしても、運用許可情報が分からない。このため、悪用されるリスクは図７の例よりも低いと言える。しかしながら、運用端末３００と無人機１００を同時に盗まれた場合には、悪用される可能性がある。

図９は、移動経路情報設定手段２００を、無人機１００および運用端末３００と別の場所に実装した例を示す模式図である。図９では、無人機１００が運用端末３００から目視で認識できる範囲にあり、移動経路情報設定手段２００が目視で認識できない位置にあることを模式的に描いている。また、ここでは、無人機運用管理手段４００が、移動経路情報設定手段２００、無人機１００、運用端末３００、それぞれ離れた場所に置かれているものとしている。

上記のような配置とすることで、無人機が悪用されるリスクを低減することができる。例えば、運用端末３００と無人機１００が第三者に同時に盗まれ、さらに無人機運用管理手段４００にアクセスする認証も破られたとする。この場合、第三者は、運用端末３００を用いて無人機に移動経路情報を設定しようとするが、運用許可情報が不明であるため、運用許可情報に適合する移動経路を設定することは非常に困難である。また、試行錯誤により運用許可情報に適合する移動経路を設定できたとしても、相応の時間が必要となるため、運用者は、その間に無人機１００の運用を停止するための措置を講じる時間を稼ぐことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、無人機や運用端末が盗まれた場合にも、無人機が悪用されるリスクを低減することができる。

また、上述した第１から第５の実施形態の処理をコンピュータに実行させるプログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体も本発明の範囲に含む。記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、などを用いることができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

１００ 無人機
１１０ 移動経路情報格納手段
１２０ 移動手段
１３０ 復号化手段
２００ 移動経路情報設定手段
２１０ 運用許可情報格納手段
２２０ 希望移動経路情報受信手段
２３０ 希望移動経路情報適合性判定手段
２４０ 移動経路情報送信手段
２５０ 進入禁止区域侵害アラーム通知手段
２６０ 暗号化手段
３００ 運用端末
３１０ 運用許可申請手段
３２０ 希望移動経路情報送信手段
４００ 無人機運用管理手段
４１０ 運用許可情報設定手段
４２０ 運用者情報格納手段
４３０ 無人機情報格納手段
４４０ 許可区域情報格納手段
４５０ 進入禁止区域情報格納手段
１０００ 無人機運用管理システム

Claims (10)

1. 所定の移動経路情報にしたがって自律移動する無人機と、前記無人機に前記移動経路情報を設定する移動経路情報設定手段と、前記無人機を運用する運用端末と、前記無人機の運用を管理する無人機運用管理手段と、を有し、
   前記運用端末は、
   前記無人機運用管理手段に運用許可を申請する運用許可申請手段と、前記移動経路情報設定手段に対し希望移動経路情報を送信する希望移動経路情報送信手段と、を有し、
   前記無人機運用管理手段は、
   前記運用許可の申請に応じて前記無人機の移動経路を所定範囲に限定する運用許可情報を設定して前記移動経路情報設定手段に送信する運用許可情報設定手段を有し、
   前記移動経路情報設定手段は、
   前記運用許可情報を格納する運用許可情報格納手段と、前記希望移動経路情報を受信する希望移動経路情報受信手段と、前記希望移動経路情報が前記運用許可情報に適合しているか判定する希望移動経路情報適合性判定手段と、前記希望移動経路情報適合性判定手段が適合と判定した希望移動経路情報だけを前記移動経路情報として前記無人機に送信する移動経路情報送信手段とを有し、
   前記無人機は、
   前記移動経路情報を格納する移動経路情報格納手段と、前記移動経路情報にしたがって移動するための移動手段とを有する、ことを特徴とする無人機運用システム。
2. 前記運用許可情報設定手段が、前記所定範囲内に設定された所定の進入禁止区域情報を格納する進入禁止区域情報格納手段を、有することを特徴とする請求項１に記載の無人機運用システム。
3. 前記移動経路情報設定手段と前記無人機とが、両者の間でだけ成立する暗号化・復号化手順によって通信を行う暗号化手段と復号化手段とを有している、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無人機運用システム。
4. 前記暗号化・復号化手順が固有の乱数系列を用いている、ことを特徴とする請求項３に記載の無人機運用システム。
5. 前記無人機と前記運用端末とをある地点から目視可能な位置に配置した場合に、前記移動経路情報設定手段を前記ある地点から目視不能な位置に配置した、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか一項に記載の無人機運用システム。
6. 所定の移動経路情報にしたがって自律移動する無人機と、前記無人機に前記移動経路情報を設定する移動経路情報設定手段と、前記無人機を運用する運用端末と、前記無人機の運用を管理する無人機運用管理手段と、を有する無人機運用システムの制御方法であって、
   前記運用端末が、
   前記無人機運用管理手段に運用許可を申請し、前記運用端末が前記移動経路情報設定手段に対し希望移動経路情報を送信し、
   前記無人機運用管理手段が、
   前記運用許可の申請に応じて前記無人機の移動経路を所定範囲に限定する運用許可情報を設定して前記移動経路情報設定手段に送信し、
   前記移動経路情報設定手段が、
   前記運用許可情報を格納し、前記希望移動経路情報を受信し、前記希望移動経路情報が前記運用許可情報に適合しているか判定し、適合と判定した前記希望移動経路情報だけを前記移動経路情報として前記無人機に送信し、
   前記無人機が、
   前記移動経路情報を格納し、前記移動経路情報にしたがって移動する、ことを特徴とする無人機運用システムの制御方法。
7. 前記無人機運用管理手段が、前記所定範囲内に所定の進入禁止区域を設定する、ことを特徴とする請求項６に記載の無人機運用システムの制御方法。
8. 前記移動経路情報設定手段と前記無人機とが、両者の間でだけ成立する暗号化・復号化手順によって通信を行う、ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の無人機運用システム。
9. 前記無人機と前記運用端末とをある地点から目視可能な位置に配置し、前記移動経路情報設定手段を前記ある地点から目視不能な位置に配置する、ことを特徴とする請求項６乃至請求項８いずれか一項に記載の無人機運用システムの制御方法。
10. 所定の移動経路情報にしたがって自律移動する無人機と、前記無人機に前記移動経路情報を設定する移動経路情報設定手段と、前記無人機を運用する運用端末と、前記無人機の運用を管理する無人機運用管理手段と、を有する無人機運用システムの制御プログラムであって、
    前記運用端末が、
    前記無人機運用管理手段に運用許可を申請するステップと、前記運用端末が前記移動経路情報設定手段に対し希望移動経路情報を送信するステップと、
    前記無人機運用管理手段が、
    前記運用許可の申請に応じて前記無人機の移動経路を所定範囲に限定する運用許可情報を設定して前記移動経路情報設定手段に送信するステップと、
    前記移動経路情報設定手段が、
    前記運用許可情報を格納するステップと、前記希望移動経路情報を受信するステップと、前記希望移動経路情報が前記運用許可情報に適合しているか判定するステップと、適合と判定した前記希望移動経路情報だけを前記移動経路情報として前記無人機に送信するステップと、
    前記無人機が、
    前記移動経路情報を格納するステップと、前記移動経路情報にしたがって移動するステップと、を有することを特徴とする無人機運用システムの制御プログラム。

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