JP6643962B2 - サーバ装置、ドローン、ドローン制御システム、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、サーバ装置、ドローン、ドローン制御システム、プログラムに関する。

非特許文献１にはドローンの現状と将来の展望について開示されている。ドローンは、各種設備の点検、農薬の散布、軽量物の搬送、気象観測など様々な分野で応用されることが期待されている。

将来、ドローンが多く使用されるようになればドローン同士が衝突する事故が発生する可能性がある。衝突事故を避けるために、飛行中のドローンはセンサなどで常に障害物を検出し、障害物が検出された場合には、直ちにサーバと通信して衝突防止制御を実行する必要がある。

野波健蔵、"ドローンの現状技術と将来展望"、［online］、平成27年6月18日、［平成28年8月18日検索］、インターネット<URL：http://www.cic-infonet.jp/section/activity/pdf/150618_1.pdf>

しかしながら、一般的なセンサの動作距離（数十［ｍ］）と比較して、ドローンの速度は高速である（数十［ｋｍ／ｈ］）ため、センサの全方位スキャン間隔を短くしたとしても、障害物の回避が困難な場合がある。例えばセンサの検出限界が３０［ｍ］程度であって、ドローンの速度が３０［ｋｍ／ｈ］（≒８．３［ｍ／ｓ］）であると仮定する。この場合、障害物が静止しているものと仮定しても、進行方向に３０［ｍ］離れた障害物を検知した瞬間から衝突まで３．６秒程度しか時間がない。

短い時間で衝突防止制御、飛行ルートの変更を実行するためには、サーバと低遅延な通信を実行することが不可欠である。しかしながら、ドローンはＬＴＥ等の高速通信でカバーされていないエリアを飛行する可能性もあり、このような場合、ドローンはＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）などを利用することが想定され、低遅延な通信が困難となる可能性がある。

そこで本発明では、飛行中のドローンと頻繁に通信を行わなくてもドローンの衝突を防止できるサーバ装置を提供することを目的とする。

本発明のサーバ装置は、飛行計画作成部と、データ送受信部を含む。

飛行計画作成部は、ドローンの識別子であるドローンＩＤと、ドローンの現在地座標と、ドローンの目的地座標を含む飛行要求を受信した場合に、現在地座標と目的地座標に基づいて、所定の高度の範囲に対応して予め定めた１方向への飛行および高度の変更のみ可能という第１の制約に従った飛行計画を作成する。データ送受信部は、飛行計画をドローンＩＤに対応するドローンに送信する。

本発明のサーバ装置によれば、飛行中のドローンと頻繁に通信を行わなくてもドローンの衝突を防止できる。

実施例１のドローン制御システムの構成を示す図。 実施例１のドローン制御システムの各装置の構成を示すブロック図。 実施例１のドローン制御システムの各装置の動作を示す第１のシーケンス図。 実施例１のドローン制御システムの各装置の動作を示す第２のシーケンス図。 飛行要求情報記憶部に記憶される飛行要求テーブルの例を示す図。 飛行状況情報記憶部に記憶される飛行状況テーブルの例を示す図。 実施例１のサーバ装置の飛行計画作成部の動作を示すフローチャート。 エリア情報記憶部に記憶されるエリアテーブルの例を示す図。 飛行禁止区画情報記憶部に記憶される飛行禁止区画テーブルの例を示す図。 レイヤ情報記憶部に記憶されるレイヤテーブルの例を示す図。 エリアとレイヤの設定例を示す図。 飛行計画情報記憶部に記憶される飛行計画テーブルの例を示す図。 飛行計画に従った飛行ルートの例を示す図。 実施例２のサーバ装置の構成を示すブロック図。 実施例２のサーバ装置の飛行計画作成部の動作を示すフローチャート。 飛行許可方向が合計４方向の場合における仮想グリッドと仮想エレベータの設定例を示す図。 飛行許可方向が合計８方向の場合における仮想グリッドと仮想エレベータの設定例を示す図。 実施例に記載の端末装置、ドローン、基地局、サーバ装置を実現するために用いることができる汎用システム又はコンピュータデバイスの構成例を示すブロック図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

以下、図１を参照して実施例１のドローン制御システムの構成を説明する。図１に示すように、本実施例のドローン制御システム１は、１又は複数の端末装置１１と、１又は複数のドローン１２と、１又は複数の基地局１３と、１又は複数のサーバ装置１４を含む構成である。ただし、以下の説明では便宜上、端末装置１１、ドローン１２、基地局１３、サーバ装置１４を１台ずつ登場させる。なお、端末装置１１と基地局１３、ドローン１２と基地局１３、基地局１３とサーバ装置１４はそれぞれ、データの送受信が可能な状態にあるものとする。例えば端末装置１１と基地局１３は無線回線により通信を実行してもよい。同様に、ドローン１２と基地局１３は無線回線により通信を実行してもよい。基地局１３とサーバ装置１４はインターネット回線により通信を実行してもよい。端末装置１１は、ユーザが操作可能な通信機器であって、例えばスマートフォン、タブレット、フィーチャーフォンなどである。なお、ドローン１２は、無人航空機（Unmanned Aerial Vehicle, Uninhabited Aerial Vehicle,UAV）とも呼称され、無人で遠隔操作や自動制御によって飛行できる航空機の総称である。ドローン（無人航空機）は、航空利用できる飛行機、回転翼航空機、滑空機、飛行船、その他の機器であって構造上人が乗ることができないもののうち、遠隔操作又は自動操縦により、飛行させることができるもの全般を指す用語である。ドローンにはさまざまな大きさ、形状の航空機が含まれる。軍用のドローンは大型機が多く、商用のドローンは小型〜中型機で、回転翼機（マルチコプター）が多い。 以下、図２を参照して本実施例のドローン制御システム１の各装置の構成を説明する。図２に示すように、端末装置１１は、飛行要求生成部１１１と、飛行要求生成用情報記憶部１１１ａと、データ送受信部１１２と、飛行状況情報記憶部１１２ａと、表示部１１３を含む。ドローン１２は、データ送受信部１２１と、飛行計画情報記憶部１２１ａと、飛行制御部１２２と、飛行状況生成部１２３を含む。サーバ装置１４は、データ送受信部１４１と、飛行要求情報記憶部１４１ｘと、飛行状況情報記憶部１４１ｙと、飛行計画作成部１４２を含む。飛行計画作成部１４２は、エリア選択部１４２１と、エリア情報記憶部１４２１ａと、飛行禁止区画指定部１４２２と、飛行禁止区画情報記憶部１４２２ａと、レイヤ決定部１４２３と、レイヤ情報記憶部１４２３ａと、飛行計画情報記憶部１４２３ｂを含む。

なお、各装置の記憶部は適宜省略可能であるし、場合に応じて二つの記憶部の役割を一つの記憶領域に担わせてもよいし、一つの記憶部の役割を複数の記憶領域に担わせてもよい。後述する理由により、エリア選択部１４２１、エリア情報記憶部１４２１ａ、飛行禁止区画指定部１４２２、飛行禁止区画情報記憶部１４２２ａは割愛してもよい。

次に、図３、図４を参照して、本実施例のドローン制御システム１の各装置の動作を説明する。以下の説明において、端末装置１１のユーザは、ドローン１２を現在地から目的地まで飛行させることを計画しているものとする。まず、端末装置１１の飛行要求生成部１１１は、ドローン１２の識別子であるドローンＩＤと、ドローン１２の現在地座標と、ドローン１２の目的地座標を含む飛行要求を生成する（Ｓ１１１）。飛行要求生成部１１１は、上記の情報に加え、希望ドローン速度を飛行要求に加えてもよい。希望ドローン速度とは、ユーザが希望するドローンの飛行速度のことである。ただし、希望ドローン速度は、ドローン１２がその性能上、飛行できる最高（最低）速度が考慮された速度になっているものとする。実装上は、ユーザがドローン１２の速度を指定する意向がない場合であっても、ドローンの性能の都合で、希望ドローン速度が設定される場合がある。

ドローン１２のドローンＩＤについては、例えば飛行要求生成部１１１がドローン１２と近距離無線通信を実行して予め取得してもよい。なおドローンＩＤは、ドローンを識別する識別子であるだけでなく、ドローン１２のアドレスそのものであるか、サーバ装置１４内においてドローン１２のアドレスと紐づけられた情報であることが望ましい。

ドローン１２の現在地座標については、例えば飛行要求生成部１１１がドローン１２と近距離無線通信を実行し、ドローン１２との近距離無線通信が確立された状態で、自機のＧＰＳ座標を取得し、取得された自機のＧＰＳ座標をドローン１２の現在地座標としてもよい。

ドローン１２の目的地座標については、例えばユーザによる手入力などでもよい。例えば、端末装置１１に専用のアプリケーションをインストールしておき、アプリケーションが表示する地図の所定の座標に対してユーザがタッチ操作を実行することで目的地座標が決定され、アプリケーションから飛行要求生成部１１１に当該目的地座標が通知されることとしてもよい。

ドローン１２の希望ドローン速度については、例えばユーザによる手入力により取得してもよい。あるいは近距離無線通信などによりドローン１２から最低飛行速度、最高飛行速度などのスペックを取得し、取得したスペックに基づいて飛行要求生成部１１１が算出してもよい。

例えば飛行要求生成部１１１は、上記のような手段で予めドローン１２のドローンＩＤ、現在地座標、目的地座標、希望ドローン速度を取得しておき、飛行要求生成用情報記憶部１１１ａに蓄積しておいてもよい。飛行要求には、端末装置１１の識別子である端末ＩＤが含まれていてもよい。

端末装置１１のデータ送受信部１１２は、ステップＳ１１１で生成された飛行要求を、例えば無線通信により基地局１３に送信する（Ｓ１１２Ａ）。基地局１３は、飛行要求を受信し（Ｓ１３Ａ）、例えばインターネット回線により、受信した飛行要求をサーバ装置１４に送信する（Ｓ１３Ｂ）。

サーバ装置１４のデータ送受信部１４１は、基地局１３から飛行要求を受信する（Ｓ１４１Ａ）。データ送受信部１４１は、受信した飛行要求を飛行要求情報記憶部１４１ｘに記憶する。ここで、図５を参照して飛行要求情報記憶部１４１ｘに記憶される飛行要求の例を説明する。図５に示すように、飛行要求はテーブル形式の飛行要求テーブルとして記憶されていてもよい。この飛行要求テーブルの例では、例えば端末ＩＤ：ＵＥ０１で特定される端末装置１１が、ドローンＩＤ：ｄｒｏｎｅ０１で特定されるドローン１２に対し、現在地（ｘ_０１，ｙ_０１，ｚ_０１）から目的地（ｘ_１１，ｙ_１１，ｚ_１１）まで、２５［ｋｍ／ｈ］の速度で飛行することを要求している。同様に、例えば端末ＩＤ：ＵＥ０２で特定される端末装置１１が、ドローンＩＤ：ｄｒｏｎｅ０２で特定されるドローン１２に対し、現在地（ｘ_０２，ｙ_０２，ｚ_０２）から目的地（ｘ_１２，ｙ_１２，ｚ_１２）まで、３５［ｋｍ／ｈ］の速度で飛行することを要求している。前述したように、希望ドローン速度はユーザの希望だけでなく、ドローンのスペックに依存して決定される場合もある。

次に、飛行計画作成部１４２は、ステップＳ１４１Ａで受信した飛行要求に基づいて、飛行計画を作成する（Ｓ１４２）。具体的には、飛行計画作成部１４２は、現在地座標と目的地座標に基づいて、所定の高度の範囲に対応して予め定めた１方向への飛行および高度の変更のみ可能という第１の制約に従った飛行計画を作成する（Ｓ１４２）。ステップＳ１４２の詳細については後述する。飛行を許可する方向は、例えば合計４方向（典型的には東西南北）とすることができる。この場合はそれぞれの方向に対し、合計４つの高度の範囲（以下ではレイヤともいう）が必要となる。

これ以外にも、飛行を許可する方向を合計８方向（例えば東西南北に加え、北東方向、東南方向、南西方向、西北方向）としてもよい。飛行を許可する方向を合計３方向（典型的には、隣り合う方向同士が１２０°をなす３方向）、あるいは合計６方向（典型的には、隣り合う方向同士が６０°をなす６方向）としてもよい。

サーバ装置１４のデータ送受信部１４１は、ドローンＩＤに対応するドローン１２を送信先として、基地局１３に飛行計画を送信する（Ｓ１４１Ｂ）。基地局１３は、飛行計画を受信し（Ｓ１３Ｃ）、受信した飛行計画を対応するドローン１２に送信する（Ｓ１３Ｄ）。ドローン１２のデータ送受信部１２１は、基地局１３から飛行計画を受信する（Ｓ１２１Ａ）。データ送受信部１２１は、受信した飛行計画を飛行計画情報記憶部１２１ａに記憶する。

ドローン１２の飛行制御部１２２は、受信した飛行計画に従って自機の飛行制御を行う（Ｓ１２２）。ドローン１２の飛行状況生成部１２３は、定期的にドローンＩＤと現在地座標を飛行状況として生成する（Ｓ１２３）。ステップＳ１２３は、例えば３分間隔で実行されてもよいし、１分、あるいは５分間隔で実行されてもよい。ドローン１２のデータ送受信部１２１は、ステップＳ１２３で生成した飛行状況を基地局１３に送信する（Ｓ１２１Ｂ）。基地局１３は、飛行状況を受信し（Ｓ１３Ｅ）、受信した飛行状況をサーバ装置１４に送信する（Ｓ１３Ｆ）。サーバ装置１４のデータ送受信部１４１は、基地局１３から飛行状況を受信する（Ｓ１４１Ｃ）。データ送受信部１４１は、受信した飛行状況を飛行状況情報記憶部１４１ｙに記憶する。ここで図６を参照して飛行状況情報記憶部１４１ｙに記憶される飛行状況情報の例を説明する。図６に示すように、飛行状況情報はテーブル形式の飛行状況テーブルとして記憶されていてもよい。この飛行状況テーブルの例では、例えばドローンＩＤ：ｄｒｏｎｅ０１で特定されるドローン１２が時刻２０１６／０８／１７／０９：３０：００において、座標（ｘ_ｄ１，ｙ_ｄ１，ｚ_ｄ１）を飛行しており、同日の０９：３３：００において、座標（ｘ_ｄ２，ｙ_ｄ２，ｚ_ｄ２）を飛行していたことなどが分かる。このテーブルの例のように、飛行状況テーブルにはドローン１２の飛行速度（実測値）の情報が含まれていてもよい。

サーバ装置１４のデータ送受信部１４１は、ステップＳ１４１Ｃにおいて受信した飛行状況に含まれるドローンＩＤと対応する端末装置１２を送信先として、基地局１３に飛行状況を送信する（Ｓ１４１Ｄ）。基地局１３は、飛行状況を受信し（Ｓ１３Ｇ）、受信した飛行状況を対応する端末装置１１に送信する（Ｓ１３Ｈ）。端末装置１１のデータ送受信部１１２は、基地局１３から飛行状況を受信する（Ｓ１１２Ｂ）。データ送受信部１１２は、受信した飛行状況を飛行状況記憶部１１２ａに記憶する。

端末装置１１の表示部１１３は、ステップＳ１１２Ｂで受信した飛行状況をユーザに表示する（Ｓ１１３）。これにより、ユーザはドローン１２の現在地を定期的に知ることができ、ドローン１２の現在の状況を常に確認することができる。

次に、図７を参照してサーバ装置１４の飛行計画作成部１４２の動作について説明する。図７に示すように、飛行計画作成部１４２のエリア選択部１４２１は、飛行要求情報記憶部１４１ｘを参照し、処理対象となる飛行要求に含まれる希望ドローン速度に基づいて、予め速度別に設定されたエリアのうち一つのエリアを選択する（Ｓ１４２１）。エリア選択部１４２１はエリアを選択する際に、エリア情報記憶部１４２１ａに予め記憶済みのエリア情報を参照する。

ここで図８を参照して、エリア情報記憶部１４２１ａに記憶されるエリア情報の例を説明する。図８に示すように、エリア情報はテーブル形式のエリアテーブルとして記憶されていてもよい。このエリアテーブルの例では、制限外エリアと低速エリアと高速エリアの３種類のエリアが用意されている。例えば制限外エリアとして地表に近い高度範囲である０−１０［ｍ］が設定されている。当該制限外エリアでは低遅延なドローン制御が可能であるため、制限速度が解除されている。また、例えば低速エリアとして高度範囲１０−３０［ｍ］が設定され、低速エリア内での制限速度（上限速度）は、３０［ｋｍ／ｈ］とされている。同様に高速エリアとして、高度範囲３０−５０［ｍ］が設定され、高速エリア内での制限速度（上限速度）は、６０［ｋｍ／ｈ］とされている。上記の例に限らず、エリアとして制限外、低速、中速、高速エリアの４種類を設定してもよい。また５段階、１０段階の速度別のエリアを設けてもよい。なおエリア情報は、ドローン同士の衝突を防止するためにエリア内を飛行するドローンの速度をできる限り均一にしようという目的で設定されている。従って上記の例では、制限速度（上限速度）のみを設定したが、速度制限はもっと細かなものであってもよい。例えば、低速エリアでは２５−３０［ｋｍ／ｈ］の範囲内で、高速エリアでは５５−６０［ｋｍ／ｈ］の範囲内で飛行しなければならないルールとしてもよいし、より厳密に、低速エリアでは３０［ｋｍ／ｈ］での飛行のみ、高速エリアでは６０［ｋｍ／ｈ］での飛行のみを許可するルールとしてもよい。
。なお、速度に応じてエリアを区分する処理は、適宜割愛できる。当該処理を割愛する場合、エリア選択部１４２１、エリア情報記憶部１４２１ａは省略され、飛行要求からは希望ドローン速度が省略される。

次に、飛行計画作成部１４２の飛行禁止区画指定部１４２２は、飛行禁止区画情報記憶部１４２２ａを参照し、飛行禁止区画を指定する（Ｓ１４２２）。ここで、図９を参照して、飛行禁止区画情報記憶部１４２２ａに記憶される飛行禁止区画情報の例を説明する。図９に示すように、飛行禁止区画情報はテーブル形式の飛行禁止区画テーブルとして記憶されていてもよい。この飛行禁止区画テーブルの例では、区画名としてＢＡＮ００１、ＢＡＮ００２、…等の名称が付与され、それぞれの区画名に高度範囲と、座標の範囲が指定されている。例えば、区画名ＢＡＮ００１に対して高度範囲：無制限と、座標ｘ_{ＢＡＮ００１Ｓ}−ｘ_{ＢＡＮ００１Ｅ}，ｙ_{ＢＡＮ００１Ｓ}−ｙ_{ＢＡＮ００１Ｅ}が指定されている。高度範囲は、区画名ＢＡＮ００２に設定されているように有限（０−４０［ｍ］）としてもよい。なお、飛行禁止区画は、対象となる飛行禁止区画などが特に存在しない場合には、適宜割愛できる。当該処理を割愛する場合、飛行禁止区画指定部１４２２、飛行禁止区画情報記憶部１４２２ａは省略される。飛行禁止区画としては、例えば高いビルや建物、皇居、飛行場、自衛隊基地の上空などが挙げられる。

次に、飛行計画作成部１４２のレイヤ決定部１４２３は、現在地座標と目的地座標に基づいて、ドローン１２の進行方向を決定し、決定された進行方向に基づいてレイヤを決定する（Ｓ１４２３）。レイヤ決定部１４２３はレイヤを決定する際に、レイヤ情報記憶部１４２３ａに予め記憶済みのレイヤ情報を参照する。ここで図１０を参照して、レイヤ情報記憶部１４２３ａに記憶されるレイヤ情報の例を説明する。図１０に示すように、レイヤ情報はテーブル形式のレイヤテーブルとして記憶されていてもよい。このレイヤテーブルの例では、制限外エリアに対して１種類のレイヤ、低速エリア、高速エリアに対してそれぞれ４種類のレイヤ、合計９種類のレイヤが予め設定されている。例えば、制限外エリアである０−１０［ｍ］の空域はＬ０レイヤとされている。低速エリアである１０−３０［ｍ］の空域はＬ１レイヤ（１０−１５［ｍ］）、Ｌ２レイヤ（１５−２０［ｍ］）、Ｌ３レイヤ（２０−２５［ｍ］）、Ｌ４レイヤ（２５−３０［ｍ］）の４つのレイヤに区分されている。Ｌ１レイヤには、飛行許可方向として北のみが指定されている。同様にＬ２レイヤには南、Ｌ３レイヤには西、Ｌ４レイヤには東が指定されている。高速エリアも同様に、Ｈ１−Ｈ４レイヤに区分され、それぞれのレイヤに東西南北のうちの一方向が割り当てられている（図１１も併せて参照）。

上記のステップＳ１４２１、Ｓ１４２２、Ｓ１４２３により飛行計画が作成される。具体的には、エリア選択部１４２１がエリアを選択し、飛行禁止区画指定部１４２２が飛行禁止区画を指定し、レイヤ決定部１４２３が進行方向毎にレイヤを決定することで、飛行計画が作成される。作成された飛行計画は、飛行計画情報記憶部１４２３ｂに記憶される。以下、図１２を参照して、飛行計画情報記憶部１４２３ｂに記憶される飛行計画情報の例を説明する。図１２に示すように、飛行計画情報はテーブル形式の飛行計画テーブルとして記憶されていてもよい。この飛行計画テーブルの例では、制御対象であるドローン１２のドローンＩＤに対応付けて、方向毎に分割された飛行計画が時系列で列挙されている。具体的には、制御対象のドローンＩＤ：ｄｒｏｎｅ０１と対応付けて、まず地表から別レイヤに遷移（Ｌ０→Ｌ１）するための高度変更（ｚ_０１→ｚ_ａ）、該当レイヤ（Ｌ１）における飛行許可方向であるｙ軸方向への飛行（ｙ_０１→ｙ_ｂ）、別レイヤに遷移（Ｌ１→Ｌ２）するための高度変更（ｚ_ａ→ｚ_ｂ）、…などの方向毎に分割された飛行計画が時系列で列挙されている。

図１３に、飛行計画に従った飛行ルートの例を示す。図１３は、北方向、西方向、高さ方向をそれぞれ軸の正方向とした３次元座標の形式で、飛行計画に沿った飛行ルートの例を表すものである。図１３の例では、現在地９１から出発したドローン１２は、まず所定のレイヤに到達するために高度変更を行い、座標９２に到達する。次にドローン１２は、当該レイヤにおける飛行許可方向である北方向に飛行し、座標９３に到達する。次にドローン１２は、所定のレイヤに到達するために高度変更を行い、座標９４に到達する。次にドローン１２は、当該レイヤにおける飛行許可方向である西方向に飛行し、座標９５に到達する。この例では、座標９５は目的地座標の上空であるものとする。従ってドローン１２は、座標９５から地表まで降下して目的地９６に到達し、飛行を終了する。なお図１３からは割愛したが、現在地座標と目的地座標の間に、前述の飛行禁止区画が存在する場合、当然に当該飛行禁止区画を迂回する飛行ルートが採用される。

本実施例のドローン制御システム１、端末装置１１、ドローン１２、基地局１３、サーバ装置１４によれば、所定の高度の範囲に対応して予め定めた１方向への飛行および高度の変更のみ可能という第１の制約に従った飛行計画に基づいてドローンの飛行制御が実行されるため、ドローン同士の衝突を防止することができる。また、ドローンが飛行できるエリアを速度別に選択したため、同じエリア内で飛行するドローン同士の速度が大きく異なるといった事態を避けることができ、ドローン同士の衝突を防止することができる。

以下、実施例２のドローン制御システムについて説明する。本実施例では、実施例１において説明した第１の制約だけでなく、第２の制約、第３の制約に従って飛行計画が作成される。

具体的には、予め定めた仮想の直方体である仮想グリッドで上空を区分し、ドローンは仮想グリッドの中心を含む所定の領域であって、仮想グリッドごとに予め定めた領域である仮想パスを通過しなければならないという制約を第２の制約というものとする。また、ドローンが高度を変更する場合、ドローンは仮想パス以外の所定の領域であって、仮想グリッドごとに予め定めた領域である仮想エレベータを通過しなければならないという制約を第３の制約というものとする。

上記の第２の制約、第３の制約を加えた飛行計画を作成するために、本実施例ではサーバ装置に新たな構成要件を追加した（サーバ装置２４と呼称する）。ただし、端末装置、ドローン、基地局については実施例１と同じ機能でよい。従って本実施例のドローン制御システムは、１又は複数の端末装置１１、１又は複数のドローン１２、１又は複数の基地局１３、１又は複数のサーバ装置２４を含む構成である。

図１４を参照して本実施例のサーバ装置２４の構成を説明する。本実施例のサーバ装置２４の飛行計画作成部２４２は、実施例１の飛行計画作成部１４２に含まれる構成に加え、新たに仮想グリッド／エレベータ選択部２４２４と、仮想グリッド／エレベータ記憶部２４２４ａを含む。仮想グリッド／エレベータ記憶部２４２４ａには、前述した仮想グリッドの座標情報、仮想エレベータの座標情報が予め記憶されているものとする。

図１５を参照して、本実施例のサーバ装置２４の飛行計画作成部２４２の動作について説明する。まず、実施例１と同様に、エリア選択、飛行禁止区画指定、レイヤ決定が実行される（Ｓ１４２１、Ｓ１４２２、Ｓ１４２３）。次に、仮想グリッド／エレベータ選択部２４２４は、仮想グリッド／エレベータ記憶部２４２４ａを参照し、現在地座標と目的地座標に基づいて仮想グリッドを選択し、高度変更時の仮想エレベータを選択する（Ｓ２４２４）。

ステップＳ２４２４で行われる処理について、図１６、図１７の例を参照して補足する。図１６は飛行許可方向が合計４方向の場合における仮想グリッドと仮想エレベータの設定例を示す図（平面図）である。図１６に示すように、直方体の仮想グリッド５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，…が設定されているものとする。このとき、仮想グリッド５１ａの中心を含む所定の領域が仮想パス６１ａとして予め与えられているものとし、他の仮想グリッドについても同様の仮想パスが予め与えられているものとする。前述したように、ドローン１２は、この仮想パスを必ず通過しなければならず、これを第２の制約という。

仮想グリッド５１ａにおいて、仮想パス６１ａ以外の所定の領域が計４か所、仮想エレベータ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄとして予め与えられているものとし、他の仮想グリッドについても同様であるものとする。仮想エレベータ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄは、仮想パス６１ａを通過するドローン１２と抵触しないように設けられた領域である。前述したように、ドローン１２が高度を変更する場合、この仮想エレベータを必ず通過しなければならず、これを第３の制約という。例えば、仮想グリッド５１ａ内を飛行中のドローン１２がこの仮想グリッド内で、高度を変更する必要がある場合、ドローン１２は、仮想パス６１ａから例えば破線矢印の方向に飛行して、仮想エレベータ７１ａ内に進入し、この位置で高度変更を行う。仮想パスから仮想エレベータへの移動（例えば図１６における破線矢印で示した移動）を、第１の制約に対する例外処理として取り扱ってもよい。当該移動を、高度の変更に伴う一連の動作に含まれる動作であるものとして、第１の制約に対する例外処理として取り扱わなくてもよい。

図１７は飛行許可方向が合計８方向の場合における同様の例である。仮想パス６１ａは図１６の場合と同様に設定できる。ただし仮想エレベータは、８方向のうち、何れかの方向から到来して仮想パスを通過するドローン１２の全てと抵触しないように設定する必要があるため、図１６に示した例よりも、細かく分断された小さな領域となる（図１７の７２ａ，…，７２ｈ参照）。

本実施例のドローン制御システム、サーバ装置２４によれば、実施例１の効果に加え、仮想グリッド、仮想パス、仮想エレベータを予め設定し、上述の第２の制約、第３の制約に従って飛行計画を作成することとしたため、高度変更時にドローン同士が交差して衝突することを防ぐことができる。

＜ハードウェア構成＞
なお、上記実施の形態（実施例）の説明に用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び／又は論理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的及び／又は論理的に分離した２つ以上の装置を直接的及び／又は間接的に(例えば、有線及び／又は無線)で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。

例えば、本発明の一実施の形態における端末装置、ドローンの制御系、基地局、サーバ装置などは、本発明のドローン制御方法を行うコンピュータとして機能してもよい。図１８は、本発明の一実施の形態に係る端末装置、ドローンの制御系、基地局、サーバ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。上述の端末装置１１、ドローン１２の制御系、基地局１３、サーバ装置１４、サーバ装置２４は、物理的には、プロセッサ１１０００、メモリ１２０００、ストレージ１３０００、通信装置１４０００、入力装置１５０００、出力装置１６０００、バス１７０００などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。

なお、以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。端末装置１１、ドローン１２、基地局１３、サーバ装置１４、サーバ装置２４のハードウェア構成は、図に示した各装置を１つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。

端末装置１１、ドローン１２、基地局１３、サーバ装置１４、サーバ装置２４における各機能は、プロセッサ１１０００、メモリ１２０００などのハードウェア上に所定のソフトウェア（プログラム）を読み込ませることで、プロセッサ１１０００が演算を行い、通信装置１４０００による通信や、メモリ１２０００及びストレージ１３０００におけるデータの読み出し及び／又は書き込みを制御することで実現される。

プロセッサ１１０００は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ１１０００は、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（CPU:Central Processing Unit）で構成されてもよい。例えば、上述の飛行要求生成部１１１、データ送受信部１１２、表示部１１３、データ送受信部１２１、飛行制御部１２２、飛行状況生成部１２３、データ送受信部１４１、飛行計画作成部１４２、飛行計画作成部２４２などは、プロセッサ１１０００で実現されてもよい。

また、プロセッサ１１０００は、プログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールやデータを、ストレージ１３０００及び／又は通信装置１４０００からメモリ１２０００に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施の形態で説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。例えば、サーバ装置１４の飛行計画作成部１４２、サーバ装置２４の飛行計画作成部２４２は、メモリ１２０００に格納され、プロセッサ１１０００で動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。上述の各種処理は、１つのプロセッサ１１０００で実行される旨を説明してきたが、２以上のプロセッサ１１０００により同時又は逐次に実行されてもよい。プロセッサ１１０００は、１以上のチップで実装されてもよい。なお、プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されても良い。

メモリ１２０００は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)、RAM(Random Access Memory)などの少なくとも１つで構成されてもよい。メモリ１２０００は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）などと呼ばれてもよい。メモリ１２０００は、本発明の一実施の形態に係るドローン制御方法を実施するために実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。

ストレージ１３０００は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、CD-ROM(Compact Disc ROM)などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu-ray（登録商標）ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも１つで構成されてもよい。ストレージ１３０００は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記憶媒体は、例えば、メモリ１２０００及び／又はストレージ１３０００を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。

通信装置１４０００は、有線及び／又は無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（送受信デバイス）であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。例えば、上述の端末装置１１、ドローン１２、基地局１３、サーバ装置１４、サーバ装置２４などに含まれる送受信アンテナ、アンプ部、送受信部、伝送路インターフェースなどは、通信装置１４０００で実現されてもよい。

入力装置１５０００は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサなど）である。出力装置１６０００は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー、LEDランプなど）である。なお、入力装置１５０００及び出力装置１６０００は、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。

また、プロセッサ１１０００やメモリ１２０００などの各装置は、情報を通信するためのバス１７０００で接続される。バス１７０００は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。

また、端末装置１１、ドローン１２、基地局１３、サーバ装置１４、サーバ装置２４は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP:Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ１１０００は、これらのハードウェアの少なくとも１つで実装されてもよい。

＜情報の通知、シグナリング＞
情報の通知は、本明細書で説明した態様／実施形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング（例えば、DCI(Downlink Control Information)、UCI(Uplink Control Information))、上位レイヤシグナリング（例えば、RRC(Radio Resource Control)シグナリング、MAC(Medium Access Control)シグナリング、報知情報(MIB(Master Information Block)、SIB(System Information Block))）、その他の信号又はこれらの組み合わせによって実施されてもよい。また、RRCシグナリングは、RRCメッセージと呼ばれてもよく、例えば、RRC接続セットアップ(RRC Connection Setup)メッセージ、RRC接続再構成(RRC Connection Reconfiguration)メッセージなどであってもよい。

＜適用システム＞
本明細書で説明した各態様／実施形態は、LTE(Long Term Evolution)、LTE-A(LTE-Advanced)、SUPER 3G、IMT-Advanced、4G、5G、FRA(Future Radio Access)、W-CDMA（登録商標）、GSM（登録商標）、CDMA2000、UMB(Ultra Mobile Broadband)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、UWB(Ultra-WideBand)、Bluetooth（登録商標）、その他の適切なシステムを利用するシステム及び／又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。

＜処理手順等＞
本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。

＜基地局の動作＞
本明細書において基地局によって行われるとした特定動作は、場合によってはその上位ノード（upper node）によって行われることもある。基地局を有する１つまたは複数のネットワークノード（network nodes）からなるネットワークにおいて、端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局および／または基地局以外の他のネットワークノード(例えば、MMEまたはS-GWなどが考えられるが、これらに限られない)によって行われ得ることは明らかである。上記において基地局以外の他のネットワークノードが１つである場合を例示したが、複数の他のネットワークノードの組み合わせ(例えば、MMEおよびS-GW)であってもよい。

＜入出力の方向＞
情報等(※「情報、信号」の項目参照)は、上位レイヤ(または下位レイヤ)から下位レイヤ(または上位レイヤ)へ出力され得る。複数のネットワークノードを介して入出力されてもよい。

＜入出力された情報等の扱い＞
入出力された情報等は特定の場所(例えば、メモリ)に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置へ送信されてもよい。

＜判定方法＞
判定は、１ビットで表される値（０か１か）によって行われてもよいし、真偽値（Boolean:trueまたはfalse）によって行われてもよいし、数値の比較（例えば、所定の値との比較）によって行われてもよい。

＜態様のバリエーション等＞
本明細書で説明した各態様／実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知（例えば、「Xであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗黙的に（例えば、当該所定の情報の通知を行わないで）行われてもよい。

以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

＜用語の意味、解釈＞
１）ソフトウェア
ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。

また、ソフトウェア、命令などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線（DSL）などの有線技術及び／又は赤外線、無線及びマイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び／又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。

２）情報、信号
本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。

なお、本明細書で説明した用語及び／又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、チャネル及び／又はシンボルは信号（シグナル）であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、コンポーネントキャリア（CC）は、キャリア周波数、セルなどと呼ばれてもよい。

３）「システム」、「ネットワーク」
本明細書で使用する「システム」および「ネットワーク」という用語は、互換的に使用される。

４）パラメータ、チャネルの名称
また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。

上述したパラメータに使用する名称はいかなる点においても限定的なものではない。さらに、これらのパラメータを使用する数式等は、本明細書で明示的に開示したものと異なる場合もある。様々なチャネル（例えば、PUCCH、PDCCHなど）及び情報要素（例えば、TPCなど）は、あらゆる好適な名称によって識別できるので、これらの様々なチャネル及び情報要素に割り当てている様々な名称は、いかなる点においても限定的なものではない。

５）基地局
基地局は、１つまたは複数（例えば、３つ）の（セクタとも呼ばれる）セルを収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム（例えば、屋内用の小型基地局RRH:Remote Radio Head）によって通信サービスを提供することもできる。「セル」または「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局、および／または基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部または全体を指す。さらに、「基地局」「eNB」、「セル」、および「セクタ」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。基地局は、固定局(fixed station)、NodeB、eNodeB(eNB)、アクセスポイント(access point)、フェムトセル、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。

６）移動局
移動局は、当業者によって、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。

７）その他の用語
１．「決定」
本明細書で使用する「決定(determining)」という用語は、多種多様な動作を包含する場合がある。「決定」は、例えば、判定(judging)、計算(calculating)、算出(computing)、処理(processing)、導出(deriving)、調査(investigating)、探索(looking up)（例えば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造での探索）、確認(ascertaining)した事を「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「決定」は、受信(receiving)（例えば、情報を受信すること）、送信(transmitting)(例えば、情報を送信すること)、入力(input)、出力(output)、アクセス(accessing)（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）した事を「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「決定」は、解決(resolving)、選択(selecting)、選定(choosing)、確立(establishing)、比較(comparing)などした事を「決定」したとみなす事を含み得る。つまり、「決定」は、何らかの動作を「決定」したとみなす事を含み得る。

２．「接続された」、「結合された」
「接続された(connected)」、「結合された(coupled)」という用語、又はこれらのあらゆる変形は、２又はそれ以上の要素間の直接的又は間接的なあらゆる接続又は結合を意味し、互いに「接続」又は「結合」された２つの要素間に１又はそれ以上の中間要素が存在することを含むことができる。要素間の結合又は接続は、物理的なものであっても、論理的なものであっても、或いはこれらの組み合わせであってもよい。本明細書で使用する場合、２つの要素は、１又はそれ以上の電線、ケーブル及び／又はプリント電気接続を使用することにより、並びにいくつかの非限定的かつ非包括的な例として、無線周波数領域、マイクロ波領域及び光（可視及び不可視の両方）領域の波長を有する電磁エネルギーなどの電磁エネルギーを使用することにより、互いに「接続」又は「結合」されると考えることができる。

３．「に基づいて」
本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。

４．「第１の」、「第２の」、…
本明細書で使用する「第１の」、「第２の」、…などの呼称を使用した要素へのいかなる参照も、それらの要素の量または順序を全般的に限定するものではない。これらの呼称は、２つ以上の要素間を区別する便利な方法として本明細書で使用され得る。したがって、第１および第２の要素への参照は、２つの要素のみがそこで採用され得ること、または何らかの形で第１の要素が第２の要素に先行しなければならないことを意味しない。

５．「含む(including)」、「または(or)」
「含む(including)」、およびそれらの変形が、本明細書あるいは特許請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「または(or)」は、排他的論理和ではないことが意図される。

６．冠詞
本開示の全体において、例えば、英語でのa, an, 及びtheのように、翻訳により冠詞が追加された場合、これらの冠詞は、文脈から明らかにそうではないことが示されていなければ、複数のものを含むものとする。

Claims (8)

1. ドローンの識別子であるドローンＩＤと、前記ドローンの現在地座標と、前記ドローンの目的地座標を含む飛行要求を受信した場合に、前記現在地座標と前記目的地座標に基づいて、所定の高度の範囲に対応して予め定めた１方向への飛行および高度の変更のみ可能という第１の制約に従った飛行計画を作成する飛行計画作成部と、
   前記飛行計画を前記ドローンＩＤに対応するドローンに送信するデータ送受信部と、
   を含むサーバ装置。
2. 請求項１に記載のサーバ装置であって、
   予め定めた仮想の直方体である仮想グリッドで上空を区分し、前記ドローンは前記仮想グリッドの中心を含む所定の領域であって、前記仮想グリッドごとに予め定めた領域である仮想パスを通過しなければならないという制約を第２の制約というものとし、
   前記ドローンが高度を変更する場合、前記ドローンは前記仮想パス以外の所定の領域であって、前記仮想グリッドごとに予め定めた領域である仮想エレベータを通過しなければならないという制約を第３の制約というものとし、
   前記飛行計画作成部は、
   前記第１の制約に加え、前記第２の制約と前記第３の制約に従って飛行計画を作成する
   サーバ装置。
3. 所定の高度の範囲に対応して予め定めた１方向への飛行および高度の変更のみ可能という第１の制約に従って作成された飛行計画を受信した場合に、前記飛行計画に従って自機の飛行制御を行う飛行制御部
   を含むドローン。
4. 請求項３に記載のドローンであって、
   予め定めた仮想の直方体である仮想グリッドで上空を区分し、前記ドローンは前記仮想グリッドの中心を含む所定の領域であって、前記仮想グリッドごとに予め定めた領域である仮想パスを通過しなければならないという制約を第２の制約というものとし、
   前記ドローンが高度を変更する場合、前記ドローンは前記仮想パス以外の所定の領域であって、前記仮想グリッドごとに予め定めた領域である仮想エレベータを通過しなければならないという制約を第３の制約というものとし、
   前記飛行計画は、前記第１の制約に加え、前記第２の制約と前記第３の制約に従って作成された飛行計画である
   ドローン。
5. 端末装置と、サーバ装置と、ドローンを含むドローン制御システムであって、
   前記端末装置は、
   ドローンの識別子であるドローンＩＤと、前記ドローンの現在地座標と、前記ドローンの目的地座標を含む飛行要求を送信するデータ送受信部を含み、
   前記サーバ装置は、
   前記飛行要求を受信した場合に、前記現在地座標と前記目的地座標に基づいて、所定の高度の範囲に対応して予め定めた１方向への飛行および高度の変更のみ可能という第１の制約に従った飛行計画を作成する飛行計画作成部と、
   前記飛行計画を前記ドローンＩＤに対応するドローンに送信するデータ送受信部を含み、
   前記ドローンは、
   前記飛行計画を受信した場合に、前記飛行計画に従って自機の飛行制御を行う飛行制御部を含む
   ドローン制御システム。
6. 請求項５に記載のドローン制御システムであって、
   予め定めた仮想の直方体である仮想グリッドで上空を区分し、前記ドローンは前記仮想グリッドの中心を含む所定の領域であって、前記仮想グリッドごとに予め定めた領域である仮想パスを通過しなければならないという制約を第２の制約というものとし、
   前記ドローンが高度を変更する場合、前記ドローンは前記仮想パス以外の所定の領域であって、前記仮想グリッドごとに予め定めた領域である仮想エレベータを通過しなければならないという制約を第３の制約というものとし、
   前記飛行計画作成部は、
   前記第１の制約に加え、前記第２の制約と前記第３の制約に従って飛行計画を作成する
   ドローン制御システム。
7. コンピュータを、請求項１または２に記載のサーバ装置として機能させるプログラム。
8. コンピュータを、請求項３または４に記載のドローンの飛行制御部として機能させるプログラム。

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