JP6672366B2 - Measurement system - Google Patents

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Description

本発明は小型無人飛行体(UAV:Unmanned Air Vehicle)を用いて構造物等の測定を行う測定システムに関するものである。   The present invention relates to a measurement system for measuring a structure or the like using a small unmanned aerial vehicle (UAV: Unmanned Air Vehicle).

近年、UAV(Unmanned Air Vehicle:小型無人飛行体)の進歩に伴い、UAVに各種装置を搭載しUAVを遠隔操作して、或はUAVを自動飛行させ、所要の作業が行われている。例えばUAVに写真測量用カメラ、スキャナを搭載し、上空から下方の測定、或は人の立入れない場所での測定が行われる。又、UAV自体の位置測定には、UAVにGPSを搭載し、該GPSによりUAVの位置が測定される。   In recent years, with the progress of UAVs (Unmanned Air Vehicles), various tasks have been carried out by mounting various devices on the UAV and remotely operating the UAV or automatically flying the UAV. For example, a UAV is equipped with a photogrammetric camera and a scanner, and the measurement is performed from above to below or from a place where no one can enter. To measure the position of the UAV itself, a GPS is mounted on the UAV, and the position of the UAV is measured by the GPS.

ところが、ダムや建物の側面、橋梁の下では、人工衛星からの電波を受信できず、UAVの位置測定ができない。この為、UAVの遠隔操作ができない、或はUAVによる測定ができないという問題があった。   However, under the side of a dam, a building, or under a bridge, radio waves from artificial satellites cannot be received, and UAV position measurement cannot be performed. For this reason, there has been a problem that the remote operation of the UAV cannot be performed or the measurement by the UAV cannot be performed.

特開平8−285588号公報JP-A-8-285588 特開2010−38822号公報JP 2010-38822 A 特開2006−10376号公報JP 2006-10376 A

本発明は斯かる実情に鑑み、人工衛星からの電波を受信できない環境でも、UAVの遠隔操作及び自動飛行を可能とし、而も、写真測量用カメラ、スキャナ、スペクトルカメラを搭載したUAVでは測定できない場所、環境でも建物、ダム等の構築物の測定を可能とした測定システムを提供するものである。   In view of such circumstances, the present invention enables remote operation and automatic flight of a UAV even in an environment where radio waves from an artificial satellite cannot be received, and cannot be measured by a UAV equipped with a photogrammetry camera, a scanner, and a spectrum camera. An object of the present invention is to provide a measurement system which can measure a building such as a building or a dam even in a place or environment.

本発明は、GPS装置及び測定装置を搭載し遠隔操縦可能な飛行装置と、測距、測角、追尾が可能であり、任意の位置に設置された位置測定装置と、飛行体の飛行を制御する地上基地と、該地上基地とデータの授受を行い、前記飛行装置と無線通信可能な遠隔操縦機と、前記飛行装置及び前記地上基地に設けられた制御装置とを有する測定システムであって、前記飛行装置は、測定対象としての再帰反射体を具備し、前記位置測定装置は、測定モードとしてノンプリズム測定モード、プリズム測定モード、追尾測定モードのいずれのモードで測距、測角を実行するかを前記測定対象に応じて決定し、ノンプリズム測定モードでは構築物を前記測定対象として測距、測角を実行し、追尾測定モードでは前記再帰反射体を追尾し、測距、測角を行う様構成され、前記飛行装置は飛行中少なくとも2点で前記GPS装置によりGPS座標を取得し、前記位置測定装置は設置地点から前記飛行装置の前記2点の位置を測定し、前記制御装置の内のいずれかは、2点の前記GPS座標と前記位置測定装置による測距結果及び測角結果に基づき該位置測定装置の設置地点の絶対座標又はGPS座標を求める様構成された測定システムに係るものである。 The present invention provides a flight device equipped with a GPS device and a measurement device that can be remotely controlled, a distance measurement device, a measurement device, a position measurement device installed at an arbitrary position, and a flight control device. A ground base that performs transmission and reception of data with the ground base, a remote control device capable of wirelessly communicating with the flying device, and a measurement system including a control device provided in the flying device and the ground base, The flying device includes a retroreflector as a measurement target, and the position measurement device performs distance measurement and angle measurement in any of a non-prism measurement mode, a prism measurement mode, and a tracking measurement mode as a measurement mode. or was determined according to the measurement target, ranging construct a non-prism measurement mode as the measurement object, perform the angle measurement, the tracking measurement mode tracking the retroreflector, ranging, angle measurement line The flight device acquires GPS coordinates by the GPS device at at least two points during the flight, the position measurement device measures the positions of the two points of the flight device from an installation point, and the control device includes: Any one of the above relates to a measurement system configured to obtain the absolute coordinates or GPS coordinates of the installation point of the position measuring device based on the GPS coordinates of two points and the distance measurement result and the angle measurement result by the position measuring device. It is.

又本発明は、前記制御装置は、前記絶対座標又は前記GPS座標に基づき前記飛行装置の飛行を制御する測定システムに係るものである。   The present invention also relates to a measurement system for controlling the flight of the flying device based on the absolute coordinates or the GPS coordinates.

又本発明は、前記測定装置は測定対象物の形状を測定する形状測定装置であり、前記制御装置は、測定位置で前記形状測定装置により取得した測定対象物の形状と、前記位置測定装置の測定結果を変換して得られた前記測定位置の絶対座標又は前記GPS装置により取得されたGPS座標に基づき前記測定対象物の形状の座標を取得する測定システムに係るものである。   Further, according to the present invention, the measuring device is a shape measuring device that measures the shape of the measuring object, and the control device is configured to measure the shape of the measuring object acquired by the shape measuring device at a measuring position, The present invention relates to a measurement system for acquiring coordinates of the shape of the measurement object based on absolute coordinates of the measurement position obtained by converting measurement results or GPS coordinates acquired by the GPS device.

又本発明は、前記測定装置がカメラであり、前記制御装置は、少なくとも飛行中の2点で前記カメラにより取得した測定対象物の画像と、前記位置測定装置の測定結果を変換して得られた前記2点の絶対座標又はGPS座標又は前記GPS装置で取得した前記2点の絶対座標又はGPS座標に基づき測定対象物の写真測量を行う測定システムに係るものである。   Also, in the present invention, the measuring device is a camera, and the control device is obtained by converting an image of the measuring object acquired by the camera at least at two points in flight and a measurement result of the position measuring device. The present invention relates to a measurement system for performing photogrammetry of a measurement target based on the absolute coordinates or GPS coordinates of the two points or the absolute coordinates or GPS coordinates of the two points acquired by the GPS device.

又本発明は、前記位置測定装置は複数の任意地点に設置され、前記制御装置は前記位置測定装置の各設置地点の絶対座標又はGPS座標を取得し、各設置地点から前記位置測定装置により測定し、取得した測定結果をそれぞれ絶対座標又はGPS座標に変換し、各設置地点から測定し得られた測定結果を統合する測定システムに係るものである。   Further, according to the present invention, the position measuring device is installed at a plurality of arbitrary points, the control device acquires absolute coordinates or GPS coordinates of each of the installing positions of the position measuring device, and measures the position measuring device from each of the installing points. The present invention relates to a measurement system that converts the acquired measurement results into absolute coordinates or GPS coordinates, and integrates the measurement results obtained from each installation point.

更に又本発明は、前記飛行装置の前記測定装置は前記位置測定装置の死角範囲を測定し、前記位置測定装置は前記飛行装置の飛行不能範囲又は前記GPS装置による位置測定不能範囲を測定し、前記制御装置は前記位置測定装置の測定結果をGPS座標又は絶対座標に変換し、前記飛行装置の測定装置で測定した結果と前記位置測定装置で測定した結果とを統合する測定システムに係るものである。   Still further, according to the present invention, the measuring device of the flying device measures a blind spot range of the position measuring device, and the position measuring device measures a non-flight range of the flying device or a position non-measurable range by the GPS device, The control device is related to a measurement system that converts a measurement result of the position measurement device into GPS coordinates or absolute coordinates, and integrates a result measured by the measurement device of the flight device and a result measured by the position measurement device. is there.

本発明によれば、GPS装置及び測定装置を搭載し遠隔操縦可能な飛行装置と、測距、測角、追尾が可能であり、任意の位置に設置された位置測定装置と、飛行体の飛行を制御する地上基地と、該地上基地とデータの授受を行い、前記飛行装置と無線通信可能な遠隔操縦機と、前記飛行装置及び前記地上基地に設けられた制御装置とを有する測定システムであって、前記飛行装置は、測定対象としての再帰反射体を具備し、前記位置測定装置は、測定モードとしてノンプリズム測定モード、プリズム測定モード、追尾測定モードのいずれのモードで測距、測角を実行するかを前記測定対象に応じて決定し、ノンプリズム測定モードでは構築物を前記測定対象として測距、測角を実行し、追尾測定モードでは前記再帰反射体を追尾し、測距、測角を行う様構成され、前記飛行装置は飛行中少なくとも2点で前記GPS装置によりGPS座標を取得し、前記位置測定装置は設置地点から前記飛行装置の前記2点の位置を測定し、前記制御装置の内のいずれかは、2点の前記GPS座標と前記位置測定装置による測距結果及び測角結果に基づき該位置測定装置の設置地点の絶対座標又はGPS座標を求める様構成されたので、前記位置測定装置の設置位置の絶対座標又はGPS座標を取得できない、取得しにくい場所での測定が容易となると共に、前記測定対象に応じて適切な測距、測角を行うことができる。 According to the present invention, a flight device equipped with a GPS device and a measurement device that can be remotely controlled, a position measurement device capable of distance measurement, angle measurement, and tracking, and a position measurement device installed at an arbitrary position; A measurement system comprising: a ground base for controlling the aircraft; a remote control device for transmitting and receiving data to and from the ground base and capable of wirelessly communicating with the flying device; and a control device provided at the flying device and the ground base. The flying device includes a retroreflector as a measurement target, and the position measurement device measures the distance and the angle in any one of a non-prism measurement mode, a prism measurement mode, and a tracking measurement mode as a measurement mode. whether to execute determined according to the measurement target, ranging construct a non-prism measurement mode as the measurement object, perform the angle measurement, the tracking measurement mode tracking the retroreflector, ranging, measuring The flight device acquires GPS coordinates by the GPS device at at least two points during the flight, the position measurement device measures the positions of the two points of the flight device from an installation point, and the control device Any of the above is configured to determine the absolute coordinates or GPS coordinates of the installation point of the position measurement device based on the GPS coordinates of two points and the distance measurement result and the angle measurement result by the position measurement device, This makes it easy to measure in a place where the absolute coordinates or the GPS coordinates of the installation position of the position measuring device cannot be obtained or is difficult to obtain, and it is possible to perform appropriate distance measurement and angle measurement according to the measurement object.

又本発明によれば、前記制御装置は、前記絶対座標又は前記GPS座標に基づき前記飛行装置の飛行を制御するので、前記GPS装置での位置測定ができない場合は、前記位置測定装置の測定結果で、又該位置測定装置による前記飛行装置の位置測定ができない場合は、前記GPS装置の位置測定結果で前記飛行装置の遠隔操縦が行え、測定環境の制約がなくなる。   Further, according to the present invention, the control device controls the flight of the flying device based on the absolute coordinates or the GPS coordinates. Therefore, when the position measurement cannot be performed by the GPS device, the measurement result of the position measurement device is obtained. If the position of the flying device cannot be measured by the position measuring device, the flying device can be remotely controlled based on the position measurement result of the GPS device, and the measurement environment is not restricted.

又本発明によれば、前記測定装置は測定対象物の形状を測定する形状測定装置であり、前記制御装置は、測定位置で前記形状測定装置により取得した測定対象物の形状と、前記位置測定装置の測定結果を変換して得られた前記測定位置の絶対座標又は前記GPS装置により取得されたGPS座標に基づき前記測定対象物の形状の座標を取得するので、形状の複雑な、或は大型の測定対象物の形状を測定できる。   According to the present invention, the measuring device is a shape measuring device that measures a shape of the measuring object, and the control device is configured to measure the shape of the measuring object acquired by the shape measuring device at a measuring position, Since the coordinates of the shape of the measurement object are obtained based on the absolute coordinates of the measurement position obtained by converting the measurement result of the device or the GPS coordinates obtained by the GPS device, the shape is complicated or large. Can be measured.

又本発明によれば、前記測定装置がカメラであり、前記制御装置は、少なくとも飛行中の2点で前記カメラにより取得した測定対象物の画像と、前記位置測定装置の測定結果を変換して得られた前記2点の絶対座標又はGPS座標又は前記GPS装置で取得した前記2点の絶対座標又はGPS座標に基づき測定対象物の写真測量を行うので、前記GPS装置での位置測定ができない場所でも前記飛行装置を用いた写真測量を行うことができる。   According to the present invention, the measuring device is a camera, and the control device converts an image of the measuring object acquired by the camera at least at two points in flight and a measurement result of the position measuring device. Since the photogrammetry of the measurement target is performed based on the obtained absolute coordinates or GPS coordinates of the two points or the absolute coordinates or GPS coordinates of the two points obtained by the GPS device, a place where the position measurement cannot be performed by the GPS device. However, photogrammetry using the flying device can be performed.

本発明によれば、前記位置測定装置は複数の任意地点に設置され、前記制御装置は前記位置測定装置の各設置地点の絶対座標又はGPS座標を取得し、各設置地点から前記位置測定装置により測定し、取得した測定結果をそれぞれ絶対座標又はGPS座標に変換し、各設置地点から測定し得られた測定結果を統合するので、複雑な土地での測定、複雑な形状の測定対象物の測定を容易に可能とする Further , according to the present invention, the position measurement device is installed at a plurality of arbitrary points, the control device acquires absolute coordinates or GPS coordinates of each installation point of the position measurement device, and the position measurement device is obtained from each installation point. , And convert the obtained measurement results into absolute coordinates or GPS coordinates, and integrate the measurement results obtained from each installation point. Enables easy measurement .

更に又本発明によれば、前記飛行装置の前記測定装置は前記位置測定装置の死角範囲を測定し、前記位置測定装置は前記飛行装置の飛行不能範囲又は前記GPS装置による位置測定不能範囲を測定し、前記制御装置は前記位置測定装置の測定結果をGPS座標又は絶対座標に変換し、前記飛行装置の測定装置で測定した結果と前記位置測定装置で測定した結果とを統合する等の優れた効果を発揮する。Furthermore, according to the present invention, the measuring device of the flying device measures a blind spot range of the position measuring device, and the position measuring device measures a non-flight range of the flying device or a position non-measurable range of the GPS device. The control device converts the measurement result of the position measurement device into GPS coordinates or absolute coordinates, and integrates the result measured by the measurement device of the flight device with the result measured by the position measurement device. It is effective.

本実施例に係る測定システムを示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a measurement system according to an embodiment. (A)は本実施例に係る飛行装置の斜視図、(B)は方向角センサの一例を示す斜視図である。(A) is a perspective view of a flight device according to the present embodiment, and (B) is a perspective view illustrating an example of a direction angle sensor. 前記飛行装置の断面図である。It is sectional drawing of the said flying device. 該飛行装置の制御系の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a control system of the flying device. 本実施例に係る位置測定装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing an example of a position measuring device concerning this example. 本実施例に係る地上基地の概略構成、及び飛行装置、位置測定装置、地上基地、遠隔操縦機の関連を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the ground base concerning this example, and the relation of a flight device, a position measuring device, a ground base, and a remote control. 本実施例に於ける位置測定装置の設置位置の測定を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement of the installation position of the position measuring device in a present Example. 本実施例に於ける飛行装置の誘導を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows guidance of the flying device in a present Example. 本実施例に於ける飛行装置の誘導、飛行装置及び位置測定装置による測定を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the guidance of the flying device in this Example, and the measurement by a flying device and a position measuring device.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

先ず、図1に於いて、本実施例に係る測定システムを説明する。   First, a measurement system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

測定システム1は、主に各1台の飛行装置(UAV)2、位置測定装置3、地上基地4、遠隔操縦機5から構成される。尚、図1では、前記位置測定装置3としてトータルステーション(TS)が用いられた場合を示している。   The measurement system 1 mainly includes one flight device (UAV) 2, a position measurement device 3, a ground base 4, and a remote control 5. FIG. 1 shows a case where a total station (TS) is used as the position measuring device 3.

前記飛行装置2は、主に飛行体15(後述)と、該飛行体15にジンバル機構を介して鉛直に支持された支持部材としてのシャフト6と、該シャフト6の下端に設けられた撮像装置としてのカメラ7と、前記シャフト6の上端に設けられたGPS装置8と、前記シャフト6の下端に設けられた再帰反射体としてのプリズム9と、該プリズム9と一体に設けられ、前記カメラ7の光軸と既知の関係で設けられた方向角センサ10と、前記地上基地4との間で通信を行う飛行体通信部11とを具備している。   The flying device 2 mainly includes a flying object 15 (described later), a shaft 6 as a support member vertically supported on the flying object 15 via a gimbal mechanism, and an imaging device provided at a lower end of the shaft 6. , A GPS device 8 provided at the upper end of the shaft 6, a prism 9 provided as a retroreflector provided at the lower end of the shaft 6, provided integrally with the prism 9, A direction angle sensor 10 provided in a known relationship with the optical axis of the vehicle, and an air vehicle communication unit 11 for communicating with the ground base 4 are provided.

ここで、前記飛行装置2について、基準位置が設定され、該基準位置と前記カメラ7、前記GPS装置8、前記プリズム9との関係は既知となっている。尚、前記飛行装置2の基準位置としては、例えば、前記カメラ7の画像素子(図示せず)の中心位置等とする。   Here, a reference position is set for the flying device 2, and the relationship between the reference position and the camera 7, the GPS device 8, and the prism 9 is known. The reference position of the flying device 2 is, for example, the center position of an image element (not shown) of the camera 7.

尚、前記カメラ7は水平な軸を介して中心に回転可能に支持され、前記カメラ7の光軸は前記シャフト6の軸心と平行な平面内を回転する様になっている。又、前記カメラ7の回転範囲は、少なくとも前記カメラ7の光軸が鉛直の位置から水平な位置迄の範囲を含む。   The camera 7 is rotatably supported about a center through a horizontal axis, and the optical axis of the camera 7 rotates in a plane parallel to the axis of the shaft 6. The rotation range of the camera 7 includes at least a range from a position where the optical axis of the camera 7 is vertical to a position where the optical axis is horizontal.

前記シャフト6は前記ジンバル機構により、該シャフト6の軸心が鉛直となる様に支持されるので、前記カメラ7の光軸が鉛直となる場合は、該カメラ7の光軸と前記シャフト6の軸心とは合致する。   Since the shaft 6 is supported by the gimbal mechanism such that the axis of the shaft 6 is vertical, when the optical axis of the camera 7 is vertical, the optical axis of the camera 7 and the shaft 6 The axis coincides with the axis.

前記プリズム9の光軸も前記シャフト6の軸心と平行になる様に設けられており、鉛直となる様に設定され、更に前記プリズム9と前記カメラ7との位置関係も既知となっている。尚、前記カメラ7、該カメラ7及び前記プリズム9の光軸が鉛直になる様支持されればよく、前記シャフト6の軸心は必ずしも鉛直でなくてもよい。   The optical axis of the prism 9 is also provided so as to be parallel to the axis of the shaft 6, is set to be vertical, and the positional relationship between the prism 9 and the camera 7 is also known. . Note that the camera 7, the camera 7 and the prism 9 need only be supported so that their optical axes are vertical, and the axis of the shaft 6 does not necessarily have to be vertical.

前記プリズム9は下方に向けて設けられ、該プリズム9は下方全範囲から入射される光を再帰反射する光学特性を有している。又、前記プリズム9の代りに反射シールを前記シャフト6の所定位置に設けてもよい。   The prism 9 is provided downward, and the prism 9 has an optical characteristic of retroreflecting light incident from the entire lower range. Further, a reflection seal may be provided at a predetermined position of the shaft 6 instead of the prism 9.

前記GPS装置8が測定する位置は、前記シャフト6の軸心上に存在し、且つ前記GPS装置8が測定する位置は、前記カメラ7に対して既知となっている。   The position measured by the GPS device 8 is located on the axis of the shaft 6, and the position measured by the GPS device 8 is known to the camera 7.

前記方向角センサ10は、前記飛行装置2の向きを検出する。前記方向角センサ10としては、例えば以下のものがある。   The direction angle sensor 10 detects the direction of the flying device 2. Examples of the direction angle sensor 10 include the following.

周囲に円周所要等分した位置に受光センサ30が設けられ、それぞれの受光センサ30は、前記位置測定装置3から発せられる測距光、或は追尾光を受光可能であり、どの受光センサ30が測距光、或は追尾光を検知したかを判断することで、測距光、或は追尾光に対する向き(即ち、前記位置測定装置3に対する向き)を検出する様になっている。   A plurality of light receiving sensors 30 are provided at positions around the circumference equally divided, and each of the light receiving sensors 30 can receive distance measuring light or tracking light emitted from the position measuring device 3. By judging whether or not the distance measuring light or the tracking light is detected, the direction to the distance measuring light or the tracking light (that is, the direction to the position measuring device 3) is detected.

前記位置測定装置3は任意の位置に設置され、更に該位置測定装置3が水平となる様に整準される。該位置測定装置3は、ノンプリズム測定(プリズム、再帰反射体を用いない測定)及びプリズム測定(プリズム、再帰反射体を測定対象とする測定)による距離測定が可能であると共に水平角、鉛直角が測定可能である。   The position measuring device 3 is installed at an arbitrary position, and is leveled so that the position measuring device 3 is horizontal. The position measurement device 3 can perform distance measurement by non-prism measurement (measurement without using a prism or a retroreflector) and prism measurement (measurement using a prism or a retroreflector as a measurement target), and can also perform horizontal angle and vertical angle. Can be measured.

ノンプリズム測定は、前記位置測定装置3の設置位置を基準として、予定した範囲をノンプリズム測定可能である。   The non-prism measurement can perform a non-prism measurement in a predetermined range with reference to the installation position of the position measuring device 3.

又、前記位置測定装置3は追尾機能を有し、プリズム測定している状態では、前記位置測定装置3は、前記飛行装置2の飛行中、前記プリズム9を追尾しつつ、該プリズム9の前記位置測定装置3の設置位置を基準とした3次元座標(斜距離(slope distance)、水平角、鉛直角)を測定する。尚、前記位置測定装置3として、トータルステーション(TS)が用いられているが、追尾機能を有し、斜距離、水平角、鉛直角が測定できれば、TSに限定されるものではない。   The position measuring device 3 has a tracking function. In a state where the prism is measured, the position measuring device 3 tracks the prism 9 while the flying device 2 is in flight, and The three-dimensional coordinates (slope distance, horizontal angle, vertical angle) based on the installation position of the position measuring device 3 are measured. Although a total station (TS) is used as the position measuring device 3, it is not limited to the TS as long as it has a tracking function and can measure an oblique distance, a horizontal angle, and a vertical angle.

前記位置測定装置3は前記地上基地4と有線或は無線により電気的に接続され、測定された3次元座標は座標データとして前記地上基地4に入力される。   The position measuring device 3 is electrically connected to the ground base 4 by wire or wirelessly, and the measured three-dimensional coordinates are input to the ground base 4 as coordinate data.

前記位置測定装置3の設置位置(絶対座標)は、以下の方法により測定できる。   The installation position (absolute coordinates) of the position measuring device 3 can be measured by the following method.

該位置測定装置3による飛行中の前記飛行装置2の位置を測定し、更に前記GPS装置8により前記飛行装置2の2箇所の位置座標を測定し、前記位置測定装置3で取得した測定結果、前記GPS装置8で取得した位置座標(GPS座標)に基づき、後方交会法により、前記位置測定装置3の設置位置(GPS座標)が測定される。更に、GPS座標を座標変換することで絶対座標が求められる。従って、GPS座標を求めれば、前記位置測定装置3の絶対座標を求めることができ、該位置測定装置3が測定した3次元座標は、絶対座標に変換でき、前記位置測定装置3の設置位置を基準としてノンプリズム測定した結果も、絶対座標に変換できる。   The position measurement device 3 measures the position of the flying device 2 during flight, further measures the position coordinates of the flying device 2 at two locations by the GPS device 8, and obtains the measurement results obtained by the position measurement device 3, Based on the position coordinates (GPS coordinates) acquired by the GPS device 8, the installation position (GPS coordinates) of the position measurement device 3 is measured by the backward resection method. Further, the absolute coordinates are obtained by converting the GPS coordinates. Therefore, if the GPS coordinates are obtained, the absolute coordinates of the position measuring device 3 can be obtained, and the three-dimensional coordinates measured by the position measuring device 3 can be converted into absolute coordinates, and the installation position of the position measuring device 3 can be changed. The result of non-prism measurement as a reference can also be converted to absolute coordinates.

更に又、前記位置測定装置3により前記プリズム9(即ち、前記飛行装置2)を追尾し、測定した前記プリズム9の3次元座標(即ち、前記飛行装置2の3次元座標)も、同様にGPS座標、更に絶対座標に変換できる。従って、前記位置測定装置3により測定した前記飛行装置2の位置座標を、前記地上基地4から前記飛行装置2にリアルタイムで送信することで、前記位置測定装置3が測定した位置座標に基づき前記飛行装置2を飛行させることができる。尚、以下の説明では前記位置測定装置3の測定結果をGPS座標系に変換したものもGPS座標と称す。   Further, the three-dimensional coordinates of the prism 9 (that is, the three-dimensional coordinates of the flying device 2) measured by tracking the prism 9 (that is, the flying device 2) by the position measuring device 3 are similarly determined by the GPS. Coordinates can be converted to absolute coordinates. Therefore, by transmitting the position coordinates of the flying device 2 measured by the position measuring device 3 from the ground base 4 to the flying device 2 in real time, the flight based on the position coordinates measured by the position measuring device 3 is performed. The device 2 can be made to fly. In the following description, a result obtained by converting the measurement result of the position measuring device 3 into a GPS coordinate system is also referred to as a GPS coordinate.

前記地上基地4は、例えばPCであり、演算機能を有する演算装置、データ、プログラムを格納する記憶部、更に基地通信部を有し、該基地通信部は前記位置測定装置3、前記遠隔操縦機5と通信可能であり、該遠隔操縦機5は前記飛行体通信部11との間で無線通信が可能となっている。又、前記地上基地4は、ノンプリズム測定の結果に基づき飛行安全範囲を設定し、該飛行安全範囲内で前記飛行装置2が遠隔操作される様、前記遠隔操縦機5に飛行範囲に関する制御データを送信する。   The ground base 4 is, for example, a PC, and includes an arithmetic device having an arithmetic function, a storage unit for storing data and a program, and a base communication unit. The base communication unit includes the position measurement device 3 and the remote control device. The remote controller 5 is capable of wireless communication with the vehicle communication unit 11. The ground base 4 sets a flight safety range based on the result of the non-prism measurement, and controls the remote control device 5 to control the flight range so that the flying device 2 is remotely operated within the flight safety range. Send

前記遠隔操縦機5は、前記飛行装置2の飛行を遠隔操作するものであり、前記地上基地4より飛行範囲に関する飛行範囲制限データが送信された場合は、前記遠隔操縦機5から送信される飛行制御信号は飛行範囲制限データの制限を受け、前記飛行装置2が前記飛行安全範囲内を飛行する様に制御する。又、前記カメラ7、該カメラ7のシャッタを遠隔操作可能となっている。   The remote control device 5 remotely controls the flight of the flight device 2. When the flight range restriction data on the flight range is transmitted from the ground base 4, the flight transmitted from the remote control device 5 is performed. The control signal is limited by the flight range restriction data, and controls the flying device 2 to fly within the flight safety range. The camera 7 and the shutter of the camera 7 can be remotely controlled.

尚、前記飛行装置2は後述する様に、制御装置を具備しているので、該制御装置に飛行計画データを設定することで、前記位置測定装置3からの位置データ、又は前記GPS装置8が測定した位置データに基づき前記飛行装置2は自律飛行することも可能である。   Since the flight device 2 includes a control device as described later, by setting flight plan data in the control device, the position data from the position measurement device 3 or the GPS device 8 can be used. The flying device 2 can fly autonomously based on the measured position data.

次に、図2、図3に於いて、前記飛行装置2について説明する。   Next, the flying device 2 will be described with reference to FIGS.

前記飛行体15は、放射状に延出する複数で且つ偶数のプロペラフレーム17を有し、各プロペラフレーム17の先端にプロペラユニットが設けられる。該プロペラユニットは、前記プロペラフレーム17の先端に取付けられたプロペラモータ18と、該プロペラモータ18の出力軸に取付けられたプロペラ19(図示では19a〜19h)により構成される。前記プロペラモータ18により前記プロペラ19が回転され、前記飛行体15が飛行する様になっている。   The flying object 15 has a plurality of and even-numbered propeller frames 17 extending radially, and a propeller unit is provided at the tip of each propeller frame 17. The propeller unit includes a propeller motor 18 attached to the tip of the propeller frame 17 and a propeller 19 (19a to 19h in the figure) attached to an output shaft of the propeller motor 18. The propeller 19 is rotated by the propeller motor 18 so that the flying object 15 flies.

前記飛行体15は中心に、中空円筒状の主フレーム21を有し、該主フレーム21の上端には外方に向って延出する外フランジ22、下端には中心に向って延出する内フランジ23が設けられている。該内フランジ23の中心部には、円形の孔24が形成される。   The flying body 15 has a hollow cylindrical main frame 21 at the center, an outer flange 22 extending outward at an upper end of the main frame 21, and an inner flange extending toward the center at a lower end. A flange 23 is provided. A circular hole 24 is formed in the center of the inner flange 23.

前記プロペラフレーム17は棒状であり、前記主フレーム21の軸心と直交する平面内に配設され、水平方向に等角度間隔で所定数(少なくとも4本、好ましくは8本、図示では8本(17a〜17h)を示している)設けられている。前記プロペラフレーム17の内端部は、前記主フレーム21を貫通すると共に前記外フランジ22に固着されている。   The propeller frame 17 has a rod shape, is disposed in a plane orthogonal to the axis of the main frame 21, and has a predetermined number (at least four, preferably eight, eight in the drawing) at equal angular intervals in the horizontal direction. 17a to 17h) are provided). The inner end of the propeller frame 17 penetrates the main frame 21 and is fixed to the outer flange 22.

前記主フレーム21を上下に貫通する様に前記シャフト6が設けられ、該シャフト6はジンバル25により鉛直となる様に支持され、該ジンバル25は防振部材26を介して前記内フランジ23に設けられている。   The shaft 6 is provided so as to penetrate the main frame 21 vertically, and the shaft 6 is vertically supported by a gimbal 25, and the gimbal 25 is provided on the inner flange 23 via a vibration isolating member 26. Have been.

前記ジンバル25は直交する2方向の揺動軸27a,27bを有し、前記ジンバル25は前記シャフト6を直交する2方向に揺動自在に支持する。前記防振部材26は、前記プロペラモータ18、前記プロペラ19が回転した際の振動を吸収し、振動が前記シャフト6に伝達されない様にしている。   The gimbal 25 has swing axes 27a and 27b in two orthogonal directions, and the gimbal 25 supports the shaft 6 so as to be swingable in two orthogonal directions. The anti-vibration member 26 absorbs vibration when the propeller motor 18 and the propeller 19 rotate, so that the vibration is not transmitted to the shaft 6.

傾斜センサ28は前記シャフト6の下端に設けられ、前記飛行体15の飛行状態の変化により生じる前記シャフト6の傾きを検出する。又、前記傾斜センサ28は前記シャフト6が鉛直に対して傾斜した場合、鉛直線と前記シャフト6の軸心との角度を検出するものであり、前記傾斜センサ28の検出結果は後述する制御装置35(図4参照)に送出される。   An inclination sensor 28 is provided at a lower end of the shaft 6 and detects an inclination of the shaft 6 caused by a change in a flight state of the flying object 15. The inclination sensor 28 detects an angle between a vertical line and the axis of the shaft 6 when the shaft 6 is inclined with respect to the vertical. The detection result of the inclination sensor 28 is a control device described later. 35 (see FIG. 4).

前記方向角センサ10が前記主フレーム21の所要位置に設けられる。前記方向角センサ10は前記飛行体15の向きを検出する。該飛行体15の向きとしては、例えば、前記位置測定装置3が設置された方向を基準とした飛行体の向きである。又、本実施例では、前記方向角センサ10としては、図2(B)に示されるものが用いられている。尚、前記方向角センサ10として方位センサが用いられてもよい。   The direction angle sensor 10 is provided at a required position on the main frame 21. The direction angle sensor 10 detects the direction of the flying object 15. The direction of the flying object 15 is, for example, the direction of the flying object based on the direction in which the position measurement device 3 is installed. In this embodiment, the direction angle sensor 10 shown in FIG. 2B is used. An azimuth sensor may be used as the direction angle sensor 10.

本実施例では、前記方向角センサ10が前記プリズム9と一体に設けられた場合を示している。図2(B)を参照して略述すると、円筒状に形成したセンサケース29の外周面に沿って受光センサ30a,30b,30c,30dが設けられている。該受光センサ30a,30b,30c,30dは円周を4等分した位置に配設され、各受光センサ30a,30b,30c,30dは前記位置測定装置3から発せられる測距光或は追尾光を受光した場合に、受光信号を発する様に構成されている。又、どの位置の前記受光センサ30a,30b,30c,30dが測距光或は追尾光を受光しているか判断することで、前記飛行装置2の前記位置測定装置3に対する方向が検出される。   In this embodiment, a case is shown in which the direction angle sensor 10 is provided integrally with the prism 9. Briefly referring to FIG. 2B, light receiving sensors 30a, 30b, 30c, and 30d are provided along the outer peripheral surface of a sensor case 29 formed in a cylindrical shape. The light receiving sensors 30a, 30b, 30c, and 30d are disposed at positions obtained by dividing the circumference into four equal parts, and each of the light receiving sensors 30a, 30b, 30c, and 30d is a distance measuring light or a tracking light emitted from the position measuring device 3. When a light is received, a light receiving signal is generated. The direction of the flying device 2 with respect to the position measuring device 3 is detected by judging at which position the light receiving sensors 30a, 30b, 30c, 30d are receiving distance measuring light or tracking light.

前記シャフト6の下端には制御ボックス31が設けられる。該制御ボックス31の内部には、前記制御装置35が収納されている。前記制御ボックス31の下面にはカメラホルダ32が設けられ、該カメラホルダ32に水平軸33を介して前記カメラ7が設けられている。該カメラ7は前記水平軸33を中心に回転可能であり、該水平軸33を介して前記カメラ7を回転する撮像方向変更モータ(図示せず)が設けられている。尚、前記カメラ7の基準姿勢は光軸が鉛直であり、前記撮像方向変更モータは前記制御装置35の指令に従って前記カメラ7を鉛直に対して所要角度回転する。図2(A)では、分り易い様に、前記カメラ7の光軸は水平となっている。   At the lower end of the shaft 6, a control box 31 is provided. The control device 35 is housed inside the control box 31. A camera holder 32 is provided on the lower surface of the control box 31, and the camera 7 is provided on the camera holder 32 via a horizontal shaft 33. The camera 7 is rotatable about the horizontal axis 33, and is provided with an imaging direction changing motor (not shown) that rotates the camera 7 via the horizontal axis 33. The reference attitude of the camera 7 is such that the optical axis is vertical, and the imaging direction changing motor rotates the camera 7 by a required angle with respect to the vertical according to a command from the control device 35. In FIG. 2A, the optical axis of the camera 7 is horizontal for easy understanding.

前記カメラホルダ32の下面には支持部材34を介して前記方向角センサ10が設けられ、更に該方向角センサ10の下面に該方向角センサ10と一体的に前記プリズム9が設けられている。   The direction angle sensor 10 is provided on the lower surface of the camera holder 32 via a support member 34, and the prism 9 is provided on the lower surface of the direction angle sensor 10 integrally with the direction angle sensor 10.

前記シャフト6の上端には、前記GPS装置8が設けられている。該GPS装置8の中心(該GPS装置8の基準位置)は前記シャフト6の軸心と一致しており、又前記プリズム9の光軸は前記シャフト6の軸心と平行となっている。   The GPS device 8 is provided at an upper end of the shaft 6. The center of the GPS device 8 (the reference position of the GPS device 8) coincides with the axis of the shaft 6, and the optical axis of the prism 9 is parallel to the axis of the shaft 6.

前記制御ボックス31、前記カメラホルダ32、前記カメラ7、前記プリズム9等は、バランスウェイトとして機能し、前記シャフト6に外力が作用しない状態、即ち、フリーの状態では、前記シャフト6は鉛直な状態となる様に前記制御ボックス31、前記カメラホルダ32、前記カメラ7、前記プリズム9の重量バランスが設定されている。   The control box 31, the camera holder 32, the camera 7, the prism 9, and the like function as balance weights. In a state where no external force acts on the shaft 6, that is, in a free state, the shaft 6 is in a vertical state. The weight balance of the control box 31, the camera holder 32, the camera 7, and the prism 9 is set such that

前記制御ボックス31、前記カメラホルダ32、前記カメラ7、前記プリズム9等の、バランスウェイト機能で、前記シャフト6を鉛直に充分保持できる場合は、設けなくてもよいが、前記シャフト6を鉛直姿勢に安定に保持する為、該シャフト6が急激に傾斜した場合(前記飛行体15の姿勢が急激に変化した場合)に、迅速に鉛直状態に復帰できる様、バランス補助部材を設けてもよい。   When the balance weight function of the control box 31, the camera holder 32, the camera 7, the prism 9, and the like can sufficiently hold the shaft 6 vertically, it is not necessary to provide the shaft 6. In order to stably maintain the vertical position, a balance assisting member may be provided so that when the shaft 6 is rapidly inclined (when the attitude of the flying object 15 is suddenly changed), it can quickly return to the vertical state.

以下の例では、バランス補助部材としてダンパバネ16を設けた場合を説明する。   In the following example, a case where a damper spring 16 is provided as a balance assisting member will be described.

前記プロペラフレーム17と前記シャフト6との間には、前記ダンパバネ16が掛渡される。該ダンパバネ16は少なくとも3本、好ましくは4本設けられ、前記ダンパバネ16は前記揺動軸27a,27bと平行に延出する前記プロペラフレーム17と前記シャフト6との間に設けられることが好ましい。   The damper spring 16 extends between the propeller frame 17 and the shaft 6. It is preferable that at least three, preferably four, damper springs 16 are provided, and that the damper springs 16 be provided between the propeller frame 17 extending in parallel with the swing shafts 27a and 27b and the shaft 6.

又、4本の前記ダンパバネ16は、それぞれ前記シャフト6と前記プロペラフレーム17間に張力を作用させており、前記飛行体15が水平姿勢(前記プロペラフレーム17が水平な状態)で、張力のバランスにより前記シャフト6が鉛直状態を保つ様に設定されている。又、前記ダンパバネ16の張力、バネ定数は小さく設定されており、前記飛行体15が傾いた場合に、重力の作用で前記シャフト6が鉛直方向に向く様になっている。   The four damper springs 16 apply tension between the shaft 6 and the propeller frame 17, respectively. When the flying object 15 is in a horizontal posture (the propeller frame 17 is in a horizontal state), the balance of the tension is maintained. Thus, the shaft 6 is set to maintain the vertical state. Further, the tension and the spring constant of the damper spring 16 are set to be small, so that when the flying body 15 is inclined, the shaft 6 is oriented vertically by the action of gravity.

前記ダンパバネ16は、前記シャフト6を鉛直な状態に付勢する付勢手段であり、前記シャフト6が揺動、振動した場合に、迅速に鉛直状態に復帰させるものであり、振動を減衰させるものである。又、付勢手段としては、上記したダンパバネ16の他に前記ジンバル25の前記揺動軸27a,27bが回転した場合に、復帰方向に回転させる捩りコイルバネとしてもよい。   The damper spring 16 is a biasing unit that biases the shaft 6 to a vertical state. When the shaft 6 swings and vibrates, the damper spring 16 quickly returns to the vertical state, and attenuates the vibration. It is. The biasing means may be a torsion coil spring that rotates in the return direction when the swing shafts 27a and 27b of the gimbal 25 rotate, in addition to the damper spring 16 described above.

前記飛行装置2の制御系を、図4を参照して説明する。   The control system of the flying device 2 will be described with reference to FIG.

前記制御ボックス31の内部に前記制御装置35が収納される。   The control device 35 is housed inside the control box 31.

該制御装置35は、主に制御演算部36、クロック信号発生部37、記憶部38、撮像制御部39、飛行制御部41、ジャイロユニット42、モータドライバ部43、前記飛行体通信部11を具備している。   The control device 35 mainly includes a control calculation unit 36, a clock signal generation unit 37, a storage unit 38, an imaging control unit 39, a flight control unit 41, a gyro unit 42, a motor driver unit 43, and the flying object communication unit 11. doing.

前記カメラ7の撮影は、前記撮像制御部39によって制御され、又前記カメラ7によって撮影された画像は、画像データとして前記撮像制御部39に入力される。   The photographing of the camera 7 is controlled by the imaging control unit 39, and the image photographed by the camera 7 is input to the imaging control unit 39 as image data.

前記カメラ7としてはデジタルカメラが用いられ、静止画像が撮影できると共に動画像も撮影できる様になっている。又、撮像素子として、画素の集合体であるCCD、CMOSセンサ等が用いられ、各画素は撮像素子内での位置が特定できる様になっている。例えば、撮像素子のカメラの光軸が通過する点を原点とする直交座標によって各画素の位置が特定される。   A digital camera is used as the camera 7 so that a still image can be captured and a moving image can be captured. In addition, a CCD, a CMOS sensor, or the like, which is an aggregate of pixels, is used as an image sensor, and each pixel can be specified in a position in the image sensor. For example, the position of each pixel is specified by orthogonal coordinates with the point at which the optical axis of the camera of the image sensor passes through as the origin.

上記した様に、前記カメラ7の光軸は、前記シャフト6の軸心と合致しており、前記プリズム9の光軸は前記シャフト6の軸心と平行となっている。又、前記プリズム9の光軸と前記カメラ7の光軸とは既知の位置関係となっている。   As described above, the optical axis of the camera 7 coincides with the axis of the shaft 6, and the optical axis of the prism 9 is parallel to the axis of the shaft 6. The optical axis of the prism 9 and the optical axis of the camera 7 have a known positional relationship.

前記記憶部38には、プログラム格納部とデータ格納部とが形成される。該プログラム格納部には前記カメラ7の撮影を制御する為の撮影プログラム、前記プロペラモータ18を駆動制御する為の飛行制御プログラム、取得したデータを前記地上基地4に送信し、又前記遠隔操縦機5からの飛行指令等を受信する為の通信プログラム、前記カメラ7で取得したデータを処理して格納する為のデータ処理プログラム、動画像を用いてトラッキングする為の画像トラッキングプログラム等のプログラムが格納されている。   The storage unit 38 includes a program storage unit and a data storage unit. The program storage unit transmits a photographing program for controlling photographing of the camera 7, a flight control program for driving and controlling the propeller motor 18, and the acquired data to the ground base 4. 5 includes a communication program for receiving a flight command from the camera 5, a data processing program for processing and storing data acquired by the camera 7, and an image tracking program for tracking using a moving image. Have been.

前記データ格納部には、自律飛行が実行される為の飛行計画データ、前記カメラ7で取得した静止画像データ、動画像データ、飛行中に測定された前記飛行装置2の位置データ、前記遠隔操縦機5から送信された前記位置測定装置3で測定した前記飛行装置2の位置データ、更に前記静止画像データ、前記動画像データを取得した時の時間、位置データ等が格納される。   The data storage unit includes flight plan data for executing an autonomous flight, still image data acquired by the camera 7, moving image data, position data of the flying device 2 measured during the flight, the remote control The position data of the flying device 2 measured by the position measurement device 3 transmitted from the aircraft 5 and the still image data, the time at which the moving image data was obtained, the position data, and the like are stored.

前記撮像制御部39は、前記制御演算部36から発せられる制御信号に基づき前記カメラ7の撮像に関する制御を行う。制御の態様としては、測定対象物に応じたカメラ角度の選定、前記カメラ7の撮像の制御、動画像を取得中、所定時間間隔で静止画像を取得する制御等であり、又前記カメラ7については前記クロック信号発生部37から発せられるクロック信号に基づき撮影時期が制御され、或は同期制御される。   The imaging control unit 39 controls the imaging of the camera 7 based on a control signal issued from the control calculation unit 36. Control modes include selection of a camera angle according to a measurement target, control of imaging by the camera 7, control of acquiring a still image at a predetermined time interval during acquisition of a moving image, and the like. The photographing timing is controlled based on the clock signal generated from the clock signal generator 37, or is controlled synchronously.

前記方向角センサ10は前記飛行体15の向きを検出し、検出結果を前記制御演算部36に入力し、前記ジャイロユニット42は前記飛行体15の飛行状態での姿勢を検出し、検出結果を前記制御演算部36に入力する。   The direction angle sensor 10 detects the direction of the flying object 15 and inputs the detection result to the control calculation unit 36. The gyro unit 42 detects the attitude of the flying object 15 in a flying state, and determines the detection result. It is input to the control operation unit 36.

前記飛行体通信部11は、前記遠隔操縦機5で前記飛行体15の飛行が遠隔操作される場合に、前記遠隔操縦機5からの操縦信号を受信し、該操縦信号を前記制御演算部36に入力する。或は、前記カメラ7で撮影した画像データを、撮影した時刻と共に地上側の前記地上基地4に送信する等の機能を有する。   When the flight of the flying object 15 is remotely controlled by the remote control 5, the flying object communication unit 11 receives a control signal from the remote control 5 and converts the control signal into the control calculation unit 36. To enter. Alternatively, it has a function of transmitting image data photographed by the camera 7 to the ground base 4 on the ground side together with the photographing time.

前記制御演算部36は、前記位置測定装置3で測定した位置座標をGPS座標に変換し、前記飛行装置2のGPS座標として取得し、更に前記GPS装置8で測定した前記飛行装置2のGPS座標を取得する。得られたGPS座標と前記遠隔操縦機5から送信される飛行コマンドに基づき飛行制御信号を演算し、或は前記記憶部38に格納された飛行計画データと前記GPS座標に基づき飛行制御信号を演算し、前記飛行制御部41に出力する。   The control operation unit 36 converts the position coordinates measured by the position measuring device 3 into GPS coordinates, acquires the coordinates as the GPS coordinates of the flying device 2, and further obtains the GPS coordinates of the flying device 2 measured by the GPS device 8. To get. A flight control signal is calculated based on the obtained GPS coordinates and the flight command transmitted from the remote control device 5, or a flight control signal is calculated based on the flight plan data stored in the storage unit 38 and the GPS coordinates. Then, it outputs to the flight control unit 41.

前記位置測定装置3の測定結果に基づき得られるGPS座標及び前記GPS装置8で測定したGPS座標のどちらを利用するかについては、原則として取得できたGPS座標が利用される。例えば、前記飛行装置2と前記位置測定装置3との間に障害物が存在して前記位置測定装置3により前記飛行装置2の追尾ができない場合は、前記位置測定装置3からの位置データがなくなるので、前記GPS装置8により測定した位置座標が用いられる。又、建物等で人工衛星からの電波が遮断される様な環境では、前記位置測定装置3の測定結果に基づき得られるGPS座標が利用される。尚、前記飛行装置2を飛行させる位置情報として、GPS座標から求めた絶対座標を用いてもよい。   As to which of the GPS coordinates obtained based on the measurement result of the position measuring device 3 and the GPS coordinates measured by the GPS device 8 is used, the GPS coordinates obtained in principle are used. For example, when an obstacle exists between the flying device 2 and the position measuring device 3 and the tracking of the flying device 2 cannot be performed by the position measuring device 3, the position data from the position measuring device 3 is lost. Therefore, the position coordinates measured by the GPS device 8 are used. In an environment where radio waves from artificial satellites are blocked in a building or the like, GPS coordinates obtained based on the measurement result of the position measurement device 3 are used. It should be noted that absolute coordinates obtained from GPS coordinates may be used as position information at which the flying device 2 is made to fly.

尚、前記位置測定装置3からの測定結果、前記GPS装置8による測定結果の両方が得られる場合は、予め利用する優先順位を定めてもよい。尚、測定精度は前記位置測定装置3の方がよいので、精度を優先する場合は、前記位置測定装置3による測定結果を優先することが好ましい。   When both the measurement result from the position measurement device 3 and the measurement result from the GPS device 8 are obtained, the priority order to be used may be determined in advance. Note that the measurement accuracy of the position measuring device 3 is better, so that when the accuracy is prioritized, the measurement result by the position measuring device 3 is preferably prioritized.

又、前記制御演算部36は、前記記憶部38に格納された所要のプログラムに基づき画像取得する為に必要な制御を実行する。   Further, the control operation unit 36 executes control necessary for obtaining an image based on a required program stored in the storage unit 38.

前記飛行制御部41は、前記制御演算部36から飛行制御信号が入力されると、該飛行制御信号に基づき前記モータドライバ部43を介して前記プロペラモータ18を所要の状態に駆動する。   When a flight control signal is input from the control operation unit 36, the flight control unit 41 drives the propeller motor 18 to a required state via the motor driver unit 43 based on the flight control signal.

図5を参照して前記位置測定装置3について説明する。   The position measuring device 3 will be described with reference to FIG.

該位置測定装置3は、主に位置測定制御装置45、望遠鏡部46(図1参照)、測距部47、水平角検出器48、鉛直角検出器49、鉛直回転駆動部51、水平回転駆動部52等を具備する。   The position measurement device 3 mainly includes a position measurement control device 45, a telescope unit 46 (see FIG. 1), a distance measurement unit 47, a horizontal angle detector 48, a vertical angle detector 49, a vertical rotation drive unit 51, and a horizontal rotation drive. A part 52 and the like.

前記望遠鏡部46は測定対象物を視準するものであり、前記測距部47は前記望遠鏡部46を介して測距光を射出し、更に前記望遠鏡部46を介して前記測定対象物からの反射光を受光し、測距を行うものである。又、前記測距部47は、測定モードとしてノンプリズム測定モード、プリズム測定モード、更にプリズム測定を行いつつ前記測定対象物(プリズム)を追尾する追尾測定モードの3モードを有し、3モードのいずれかで前記測定対象物迄の距離を測定可能となっている。尚、追尾測定モードでは、前記測距光の他に前記望遠鏡部46を介して追尾光が射出される。   The telescope unit 46 collimates the object to be measured, and the distance measuring unit 47 emits distance measurement light through the telescope unit 46, and further emits light from the object to be measured through the telescope unit 46. The distance measurement is performed by receiving the reflected light. The distance measuring unit 47 has three modes of a non-prism measurement mode, a prism measurement mode, and a tracking measurement mode for tracking the object to be measured (prism) while performing prism measurement. Either of them can measure the distance to the object to be measured. In the tracking measurement mode, tracking light is emitted via the telescope unit 46 in addition to the distance measuring light.

前記水平角検出器48は、前記望遠鏡部46の視準方向の内、水平角を検出し、又前記鉛直角検出器49は前記望遠鏡部46の視準方向の内、鉛直角を検出する。前記水平角検出器48、前記鉛直角検出器49の検出結果は、前記位置測定制御装置45に入力される。   The horizontal angle detector 48 detects a horizontal angle in the collimating direction of the telescope unit 46, and the vertical angle detector 49 detects a vertical angle in the collimating direction of the telescope unit 46. The detection results of the horizontal angle detector 48 and the vertical angle detector 49 are input to the position measurement control device 45.

該位置測定制御装置45は、主に演算処理部55、測距制御部56、位置測定記憶部57、位置測定通信部58、モータ駆動制御部59等を有する。   The position measurement control device 45 mainly includes an arithmetic processing unit 55, a distance measurement control unit 56, a position measurement storage unit 57, a position measurement communication unit 58, a motor drive control unit 59, and the like.

前記位置測定記憶部57には、ノンプリズム測定モード、プリズム測定モード、追尾測定モードの各モードにより測距を行う為の測定プログラム、前記飛行装置2及び前記地上基地4と通信を行う為の通信プログラム等のプログラム等が格納され、又測定対象物の測定結果(測距、測角)を格納する様になっている。   The position measurement storage unit 57 includes a measurement program for performing distance measurement in each of the non-prism measurement mode, the prism measurement mode, and the tracking measurement mode, and communication for communicating with the flying device 2 and the ground base 4. A program such as a program is stored, and a measurement result (distance measurement, angle measurement) of the object to be measured is stored.

前記測距制御部56は、前記演算処理部55からの測定モード選択指令に基づき、前記測距部47をノンプリズム測定モード、プリズム測定モード、追尾測定モードのいずれのモードで測定を実行するかを決定し、決定されたモードに従って前記測距制御部56を制御する。ここで、ノンプリズム測定モードでは、前記位置測定装置3はビル等の構築物を測定対象物として測定を実行し、追尾測定モードでは測定対象物が前記プリズム9となり、前記飛行装置2を追尾しつつ該飛行装置2の位置を測定する。   The distance measurement control unit 56 performs measurement in any one of the non-prism measurement mode, the prism measurement mode, and the tracking measurement mode based on the measurement mode selection command from the arithmetic processing unit 55. Is determined, and the distance measurement control unit 56 is controlled in accordance with the determined mode. Here, in the non-prism measurement mode, the position measurement device 3 performs measurement using a building such as a building as a measurement target, and in the tracking measurement mode, the measurement target becomes the prism 9 while tracking the flying device 2. The position of the flying device 2 is measured.

前記モータ駆動制御部59は、測定対象物に前記望遠鏡部46を視準させる為に、或は測定対象物を追尾させる為に前記鉛直回転駆動部51、前記水平回転駆動部52を制御し、前記望遠鏡部46を鉛直方向に、或は水平方向に回転させる。   The motor drive control unit 59 controls the vertical rotation drive unit 51 and the horizontal rotation drive unit 52 to collimate the telescope unit 46 with the measurement target or to track the measurement target, The telescope unit 46 is rotated vertically or horizontally.

前記位置測定通信部58は、追尾測定モードで測定対象物(前記プリズム9)を測定した結果(前記プリズム9の斜距離、鉛直角、水平角)をリアルタイムで前記地上基地4に送信する。   The position measurement communication unit 58 transmits the measurement result (the oblique distance, the vertical angle, and the horizontal angle of the prism 9) of the measurement target (the prism 9) in the tracking measurement mode to the ground base 4 in real time.

図6は、該地上基地4の概略構成、及び前記飛行装置2、前記位置測定装置3、前記地上基地4、前記遠隔操縦機5の関連を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the ground base 4 and a relationship between the flying device 2, the position measuring device 3, the ground base 4, and the remote control device 5.

前記地上基地4は、演算機能を有する演算処理装置61、基地記憶部62、更に基地通信部63を有する。   The ground base 4 includes an arithmetic processing unit 61 having an arithmetic function, a base storage unit 62, and a base communication unit 63.

前記演算処理装置61は、前記クロック信号発生部を有し、前記遠隔操縦機5を介して受信した画像データ、シャッタ時刻データ、座標データをそれぞれクロック信号に関連付け、該クロック信号に基づき時系列のデータとして処理し、前記基地記憶部62に保存する。   The arithmetic processing unit 61 includes the clock signal generation unit, associates image data, shutter time data, and coordinate data received via the remote control 5 with a clock signal, and generates a time-series based on the clock signal. It is processed as data and stored in the base storage unit 62.

前記基地記憶部62には、インターネット等から得られる地図情報に基づき飛行範囲を設定する等の飛行計画を作成する飛行計画作成プログラム、前記飛行計画と前記位置測定装置3によって得られる事前測定データとに基づき前記飛行装置2の飛行安全範囲を演算する飛行範囲演算プログラム、前記飛行安全範囲に基づき飛行制御データを作成し、更に前記飛行装置2の飛行を制御する為の飛行制御プログラム、写真測量に必要な演算プログラム、前記遠隔操縦機5と前記位置測定装置3間でデータ通信を行う通信プログラム、前記飛行装置2から送信される2位置以上の該飛行装置2のGPS座標に基づき、前記位置測定装置3の設置位置のGPS座標を演算するプログラム、前記位置測定装置3の測定結果(前記プリズム9の斜距離、鉛直角、水平角)を、前記位置測定装置3の設置位置のGPS座標に基づきGPS座標に変換するプログラム等の各種プログラムが格納される。   The base storage unit 62 includes a flight plan creation program for creating a flight plan such as setting a flight range based on map information obtained from the Internet or the like, the flight plan, and preliminary measurement data obtained by the position measurement device 3. A flight range calculation program for calculating the flight safety range of the flying device 2 based on the flight control data, and a flight control program for controlling the flight of the flight device 2 based on the flight safety range; The position measurement is performed based on a necessary arithmetic program, a communication program for performing data communication between the remote control device 5 and the position measurement device 3, and GPS coordinates of the flight device 2 transmitted from the flight device 2 at two or more positions. A program for calculating the GPS coordinates of the installation position of the device 3, a measurement result of the position measurement device 3 (the oblique distance of the prism 9, Right angle, the horizontal angle), various programs such as a program for converting the GPS coordinates based on the GPS coordinates of the installation position of the position measuring device 3 is stored.

尚、前記位置測定装置3の測定結果を、該位置測定装置3の設置位置のGPS座標に基づきGPS座標に変換する作業については、前記位置測定装置3の測定結果をそのまま前記飛行装置2に送信し、該飛行装置2の前記制御装置35で実行させてもよい。   For the operation of converting the measurement result of the position measurement device 3 into GPS coordinates based on the GPS coordinates of the installation position of the position measurement device 3, the measurement result of the position measurement device 3 is transmitted to the flying device 2 as it is. Alternatively, the control may be executed by the control device 35 of the flying device 2.

更に前記飛行装置2で取得した画像、前記位置測定装置3で測定した測定データ(座標データ)、画像を取得した時の時間、位置座標等の各種データが前記基地記憶部62に保存される。   Further, various data such as the image acquired by the flying device 2, the measurement data (coordinate data) measured by the position measuring device 3, the time at which the image was acquired, and the position coordinates are stored in the base storage unit 62.

前記基地通信部63は、前記地上基地4と前記遠隔操縦機5との間で有線通信或は無線通信を行う。   The base communication unit 63 performs wired communication or wireless communication between the ground base 4 and the remote control device 5.

以下、本測定システムの作用について説明する。   Hereinafter, the operation of the measurement system will be described.

先ず、図7を参照して任意の位置に設置した前記位置測定装置3の位置(GPS座標又は絶対座標)を取得する作用について説明する。   First, the operation of acquiring the position (GPS coordinates or absolute coordinates) of the position measuring device 3 installed at an arbitrary position will be described with reference to FIG.

前記飛行装置2を前記遠隔操縦機5により手動操縦で飛行させる。尚、飛行計画が予め設定されている場合は、飛行計画に基づき自動操縦により前記飛行装置2を飛行させてもよい。該飛行装置2の飛行の開始と同時に、前記位置測定装置3による追尾を実行する。   The flying device 2 is caused to fly manually by the remote control 5. If the flight plan is set in advance, the flying device 2 may be caused to fly by automatic control based on the flight plan. The tracking by the position measuring device 3 is executed simultaneously with the start of the flight of the flying device 2.

STEP:01 前記飛行装置2の飛行中の所要位置をポイントP1とし、前記GPS装置8により前記ポイントP1のGPS座標A1を取得する。取得された該GPS座標A1は、前記遠隔操縦機5を経て前記地上基地4に送信される。   (Step 01) A required position of the flying device 2 during flight is defined as a point P1, and the GPS device 8 acquires GPS coordinates A1 of the point P1. The acquired GPS coordinates A1 are transmitted to the ground base 4 via the remote pilot 5.

STEP:02 前記位置測定装置3により、前記飛行装置2が前記ポイントP1に位置する時の前記プリズム9の位置(即ち、前記飛行装置2の基準位置、該飛行装置2の位置とする)を測定し、前記位置測定装置3により、前記ポイントP1のTS座標B1を取得する。尚、前記GPS装置8による座標取得と前記位置測定装置3による座標取得が同時刻となる様に、前記地上基地4により座標取得タイミングが同期制御される。   (Step 02) The position measuring device 3 measures the position of the prism 9 when the flying device 2 is located at the point P1 (that is, the reference position of the flying device 2 and the position of the flying device 2). Then, the position measuring device 3 acquires the TS coordinates B1 of the point P1. The coordinate acquisition timing is controlled by the ground base 4 so that the coordinate acquisition by the GPS device 8 and the coordinate acquisition by the position measurement device 3 are performed at the same time.

前記位置測定装置3で取得された前記TS座標B1は、前記地上基地4に送信される。前記GPS装置8で取得された前記GPS座標A1、前記位置測定装置3で取得された前記TS座標B1は、それぞれ取得された時間に関連付けられ、前記基地記憶部62に格納される。   The TS coordinates B1 acquired by the position measuring device 3 are transmitted to the ground base 4. The GPS coordinates A1 obtained by the GPS device 8 and the TS coordinates B1 obtained by the position measurement device 3 are stored in the base storage unit 62 in association with the obtained times.

STEP:03 前記飛行装置2が他の所要位置ポイントP2に移動する。ここで移動距離は、ポイントP1とポイントP2の座標に基づき演算され、移動距離の長さは、前記飛行装置2の飛行高度、及び測定で要求される精度が考慮されて決定される。   (Step 03) The flying device 2 moves to another required position point P2. Here, the moving distance is calculated based on the coordinates of the points P1 and P2, and the length of the moving distance is determined in consideration of the flight altitude of the flying device 2 and the accuracy required for measurement.

STEP:04 前記GPS装置8により前記ポイントP2のGPS座標A2を取得する。取得された該GPS座標A2は、前記遠隔操縦機5を経て前記地上基地4に送信される。   (Step 04) The GPS device 8 acquires the GPS coordinates A2 of the point P2. The acquired GPS coordinates A2 are transmitted to the ground base 4 via the remote controller 5.

STEP:05 前記位置測定装置3により、前記飛行装置2が前記ポイントP2に位置する時の前記飛行装置2の位置を測定し、前記ポイントP2のTS座標B2を取得する。前記GPS座標A2の取得、前記TS座標B2の取得について、同期制御されることは言う迄もない。   (Step 05) The position measuring device 3 measures the position of the flying device 2 when the flying device 2 is located at the point P2, and acquires the TS coordinates B2 of the point P2. It goes without saying that the acquisition of the GPS coordinates A2 and the acquisition of the TS coordinates B2 are synchronously controlled.

STEP:06 前記ポイントP1と前記位置測定装置3の設置位置との相対位置、及び前記ポイントP2と前記位置測定装置3の設置位置との相対位置が前記TS座標B1、前記TS座標B2として測定され、前記ポイントP1と前記ポイントP2のGPS座標が前記GPS座標A1、前記GPS座標A2として測定されるので、後方交会法により前記位置測定装置3の設置位置のGPS座標が算出される。   (Step 06) The relative position between the point P1 and the installation position of the position measurement device 3 and the relative position between the point P2 and the installation position of the position measurement device 3 are measured as the TS coordinates B1 and the TS coordinates B2. Since the GPS coordinates of the points P1 and P2 are measured as the GPS coordinates A1 and the GPS coordinates A2, the GPS coordinates of the installation position of the position measuring device 3 are calculated by the rear intersection method.

前記位置測定装置3の設置位置のGPS座標が求められることから、前記位置測定装置3で測定した前記飛行装置2のTS座標は、GPS座標に変換することができる。従って、前記GPS装置8で取得される位置情報と同様に、前記位置測定装置3で測定した前記飛行装置2の位置情報に基づき前記飛行装置2の飛行を制御することができる。   Since the GPS coordinates of the installation position of the position measuring device 3 are obtained, the TS coordinates of the flying device 2 measured by the position measuring device 3 can be converted to GPS coordinates. Therefore, similarly to the position information acquired by the GPS device 8, the flight of the flying device 2 can be controlled based on the position information of the flying device 2 measured by the position measuring device 3.

上記した様に、前記飛行装置2の位置情報は前記GPS装置8によっても、或は前記位置測定装置3によっても取得することができる。   As described above, the position information of the flying device 2 can be obtained by the GPS device 8 or by the position measuring device 3.

図4、図8を参照して、前記飛行装置2の誘導作用について説明する。   The guidance operation of the flying device 2 will be described with reference to FIGS.

上記した様に、任意に設置した前記位置測定装置3の設置位置(GPS座標)が求められることで、前記位置測定装置3による前記飛行装置2の位置測定に基づく該飛行装置2の遠隔操縦が可能となる。   As described above, the installation position (GPS coordinates) of the arbitrarily installed position measuring device 3 is obtained, so that the remote control of the flying device 2 based on the position measurement of the flying device 2 by the position measuring device 3 can be performed. It becomes possible.

前記飛行装置2による測定を行う場合、目視による遠隔操縦で前記飛行装置2を操縦し、更に測定者の判断で適宜写真撮影を行うこともできる。   When the measurement by the flying device 2 is performed, the flying device 2 can be controlled by visual remote control, and a photograph can be appropriately taken at the discretion of the measurer.

又、予め飛行計画或は測定計画を前記飛行装置2、前記地上基地4に設定し、前記飛行計画或は前記測定計画に基づき測定を実行してもよい。   Alternatively, a flight plan or a measurement plan may be set in advance in the flight device 2 and the ground base 4, and measurement may be performed based on the flight plan or the measurement plan.

以下の説明は、飛行計画が設定された場合であり、又該飛行計画が前記飛行装置2に設定された場合である。   The following description is for the case where a flight plan is set, and for the case where the flight plan is set for the flying device 2.

STEP:21 前記制御演算部36が前記記憶部38に格納された飛行計画から目標位置座標(目標位置)を読込み、前記飛行装置2の現在の位置情報を取得する。   (Step 21) The control calculation unit 36 reads target position coordinates (target position) from the flight plan stored in the storage unit 38, and acquires current position information of the flying device 2.

STEP:22 取得した位置情報が、GPS座標であるかTS座標であるかが判断される。尚、前記GPS座標及び前記TS座標の両方が取得できる場合は、予め優先順位を設定しておく。例えば、前記GPS装置8からの位置情報を優先すると設定する。   STEP: 22 It is determined whether the acquired position information is GPS coordinates or TS coordinates. If both the GPS coordinates and the TS coordinates can be obtained, priorities are set in advance. For example, it is set that the position information from the GPS device 8 is given priority.

STEP:23 前記GPS装置8からの位置情報がなく、前記位置測定装置3からの位置情報が取得できる場合は、TS座標をGPS座標に変換する。前記GPS装置8からの位置情報が取得できる場合は、前記GPS座標がそのまま現在位置情報として取得される。   (Step 23) If there is no position information from the GPS device 8 and position information from the position measurement device 3 can be obtained, the TS coordinates are converted to GPS coordinates. When the position information from the GPS device 8 can be obtained, the GPS coordinates are obtained as it is as the current position information.

STEP:24 目標位置と現在位置とを比較し、偏差を求め、偏差が0となる様に前記飛行制御部41に制御信号を発し、該飛行制御部41は該制御信号に基づき前記モータドライバ部43を介して前記プロペラモータ18の駆動を制御する。   (Step 24) The target position and the current position are compared, a deviation is obtained, and a control signal is issued to the flight control unit 41 so that the deviation becomes 0. The flight control unit 41 uses the motor driver unit based on the control signal. The drive of the propeller motor 18 is controlled via 43.

STEP:25 目標位置と現在位置とが一致したかどうか、即ち偏差が0又は許容範囲となった場合、前記カメラ7による撮影等所要の作業が実行される。所要の作業が完了すると、次の目標位置が読込まれ、STEP:21〜STEP:25が繰返される。   (Step 25) If the target position matches the current position, that is, if the deviation is 0 or the allowable range, necessary operations such as photographing by the camera 7 are performed. When the required work is completed, the next target position is read, and STEP: 21 to STEP: 25 are repeated.

又、STEP:25で目標位置と現在位置とが一致しないと判断された場合、更にSTEP:22〜STEP:25が繰返される。   If it is determined in STEP: 25 that the target position does not match the current position, STEP: 22 to STEP: 25 are further repeated.

図9を参照して、上記誘導作用を用いた測定について説明する。尚、図中、L1で示すラインの上方は、前記GPS装置8が人工衛星の電波を受信できる空間(前記GPS装置8による位置情報が取得できる空間72)であり、ラインL1の下方は、前記GPS装置8による位置情報が取得できない空間73を示している。又、図9では、写真測量が主として実行される場合を示している。写真測量が実行される場合は、前記カメラ7の向き(方向)が必要となるので、前記方向角センサ10で得られた信号が利用される。   With reference to FIG. 9, measurement using the above-described inducing action will be described. In the figure, the space above the line indicated by L1 is a space in which the GPS device 8 can receive radio waves from artificial satellites (the space 72 in which position information can be obtained by the GPS device 8), and the space below the line L1 is the space above. A space 73 from which position information cannot be obtained by the GPS device 8 is shown. FIG. 9 shows a case where photogrammetry is mainly performed. When photogrammetry is performed, the direction (direction) of the camera 7 is required, and thus a signal obtained by the direction angle sensor 10 is used.

更に、測定対象物(建物)に接近して、或は障害物が存在する空間を飛行させる場合、飛行の安全を確保する為、障害物検知センサ69で得られる信号が利用される。該障害物検知センサ69は、例えば超音波センサであり、前記飛行装置2と測定対象物或は障害物との間の距離を検出し、前記制御演算部36は障害物との間の距離が所定の距離以下とならない様に飛行を制御する。   Further, when flying close to the object to be measured (building) or in a space where an obstacle exists, a signal obtained by the obstacle detection sensor 69 is used to ensure flight safety. The obstacle detection sensor 69 is, for example, an ultrasonic sensor, detects the distance between the flying device 2 and the measurement target or the obstacle, and the control operation unit 36 determines that the distance between the obstacle and the obstacle is Control the flight so that it does not fall below a predetermined distance.

尚、図9に於いて、P1〜P6は、飛行計画で設定された目標位置を示し、P1〜P4は前記飛行装置2が前記空間72を飛行し、前記GPS装置8が利用できる点である。又、P5、P6は前記飛行装置2が前記空間73を飛行し、前記GPS装置8が利用できない点である。   In FIG. 9, P1 to P6 indicate target positions set in the flight plan, and P1 to P4 are points at which the flying device 2 flies through the space 72 and the GPS device 8 can be used. . P5 and P6 are points where the flying device 2 flies in the space 73 and the GPS device 8 cannot be used.

又、前記位置測定装置3は、最初設置位置S1に設置され、次に設置位置S2に設置された状態を示している。前記設置位置S1、前記設置位置S2については、いずれも、上述した様に、STEP:01〜STEP:06を実行して、GPS座標が取得される。   Also, the position measuring device 3 is shown as being installed at the installation position S1 first and then at the installation position S2. Regarding the installation position S1 and the installation position S2, as described above, STEP: 01 to STEP: 06 are executed to acquire GPS coordinates.

前記飛行装置2が前記空間72を飛行している間は、前記GPS装置8による位置座標(GPS座標)が取得でき、該GPS装置8から得られる位置情報に基づき前記飛行装置2の飛行が制御される。前記飛行装置2がP1〜P4に誘導され、P1〜P4でそれぞれ写真を取得し、取得された写真と、P1〜P4の位置情報に基づき写真測量がなされる。   While the flying device 2 is flying in the space 72, position coordinates (GPS coordinates) by the GPS device 8 can be obtained, and the flight of the flying device 2 is controlled based on the position information obtained from the GPS device 8. Is done. The flying device 2 is guided to P1 to P4, acquires a photograph at each of P1 to P4, and performs photogrammetry based on the acquired photograph and position information of P1 to P4.

尚、前記位置測定装置3で測定した位置情報が得られる場合は、該位置測定装置3で測定した位置情報の方が精度が高いので、前記位置測定装置3による位置情報に基づき前記飛行装置2の飛行を制御することで測定精度が向上する。   When the position information measured by the position measuring device 3 is obtained, the accuracy of the position information measured by the position measuring device 3 is higher. The flight accuracy is improved by controlling the flight.

前記飛行装置2が前記空間73を飛行する場合は、前記GPS装置8が利用できない状況である。例えば、建物の側壁に沿って写真撮影し、建物で人工衛星からの電波が遮断される様な場合である。   When the flying device 2 flies in the space 73, the GPS device 8 cannot be used. For example, there is a case where a photograph is taken along the side wall of a building, and radio waves from artificial satellites are blocked in the building.

前記飛行装置2が前記空間73を飛行する場合は、前記位置測定装置3で測定した位置情報に基づき飛行装置2の飛行が制御され、更にP5、P6の位置座標が前記飛行装置2によって測定される。   When the flight device 2 flies in the space 73, the flight of the flight device 2 is controlled based on the position information measured by the position measurement device 3, and the position coordinates of P5 and P6 are measured by the flight device 2. You.

又、前記位置測定装置3を一箇所に設置した状態では死角が生じる場合があり、死角の範囲は該位置測定装置3による測定ができない。本実施例では、該位置測定装置3を測定状況に応じて任意の位置に移動することができる。上記した様に、移動後の前記設置位置S2のGPS座標も、容易に測定できるので、前記設置位置S1で取得した測定データ、前記設置位置S2で取得した測定データはいずれも、GPS座標系、更に絶対座標系とすることができ、相互のデータの関連付けも容易に行える。   Further, when the position measuring device 3 is installed at one place, a blind spot may occur, and the range of the blind spot cannot be measured by the position measuring device 3. In this embodiment, the position measuring device 3 can be moved to an arbitrary position according to the measurement situation. As described above, the GPS coordinates of the installation position S2 after the movement can also be easily measured. Therefore, the measurement data obtained at the installation position S1 and the measurement data obtained at the installation position S2 are all GPS coordinate systems. Further, an absolute coordinate system can be used, and mutual data can be easily associated with each other.

本実施例の測定システムによれば、種々の測定態様で測定を実行できる。
[測定態様1]
写真測量を主とする場合は、前記位置測定装置3は前記飛行装置2の位置を測定し、該飛行装置2の飛行を制御する為の位置情報取得手段として機能する。
According to the measurement system of the present embodiment, measurement can be performed in various measurement modes.
[Measurement mode 1]
In the case of mainly photogrammetry, the position measuring device 3 functions as a position information acquisition unit for measuring the position of the flying device 2 and controlling the flight of the flying device 2.

測定態様1では、前記GPS装置8及び前記位置測定装置3から位置情報を取得できる場合は、設定した優先順位に従って位置情報を取得し、飛行計画で設定した位置で測定用の写真を取得する。   In the measurement mode 1, when the position information can be obtained from the GPS device 8 and the position measurement device 3, the position information is obtained according to the set priority order, and a photograph for measurement is obtained at the position set in the flight plan.

ここで、前記位置測定装置3により位置情報が取得できない場合としては、建物の屋上を測定する等、前記飛行装置2が前記位置測定装置3の死角に入った場合等であり、前記GPS装置8で位置情報が取得できない場合としては、建物の壁面、或は橋梁の下等を測定する場合であり、人工衛星からの電波が届かない場所等である。尚、建物の壁面等を写真撮影する場合は、前記カメラ7を回転し、光軸を水平とする等の制御をすることは言う迄もない。   Here, the case where the position information cannot be acquired by the position measurement device 3 is, for example, when the flying device 2 enters the blind spot of the position measurement device 3 such as when measuring the roof of a building. The case where the location information cannot be acquired in the above case is a case where the wall surface of a building or the underside of a bridge is measured, and is a place where radio waves from artificial satellites do not reach. It is needless to say that when taking a picture of a wall surface of a building or the like, the camera 7 is rotated to control the optical axis to be horizontal.

又、補助的に、前記飛行装置2が飛行できない場所を測定する場合、狭小な空間、或は屋根等がある場所では、前記位置測定装置3により直接測定対象物を測定する。
[測定態様2]
前記位置測定装置3による測定を主とする場合、前記飛行装置2は、前記位置測定装置3の設置場所のGPS座標又は絶対座標を測定する手段として用いられる。
In addition, when measuring a place where the flight device 2 cannot fly, in a small space or a place having a roof or the like, the measurement object is directly measured by the position measurement device 3.
[Measurement mode 2]
When mainly measuring by the position measuring device 3, the flying device 2 is used as a means for measuring GPS coordinates or absolute coordinates of the installation location of the position measuring device 3.

上記した様に、前記位置測定装置3を任意の位置に設置し、前記飛行装置2を飛行させ、前記GPS装置8により2点のGPS座標を取得し、更に該2点に於ける前記飛行装置2の位置を前記位置測定装置3で測定することで、前記位置測定装置3の設置位置のGPS座標、更に絶対座標が取得できる。   As described above, the position measuring device 3 is installed at an arbitrary position, the flying device 2 is caused to fly, two GPS coordinates are obtained by the GPS device 8, and the flying device at the two points is further obtained. By measuring the position 2 with the position measuring device 3, the GPS coordinates and the absolute coordinates of the installation position of the position measuring device 3 can be obtained.

従って、前記位置測定装置3で測定対象物を測定することで、該測定対象物のGPS座標又は絶対座標が取得できる。更に、前記位置測定装置3を視準できる位置であれば、任意に設置位置を変更可能であるので、建物の裏側等一点に設置した場合に取得できない測定結果が得られる。   Therefore, by measuring the measuring object with the position measuring device 3, the GPS coordinates or the absolute coordinates of the measuring object can be obtained. Furthermore, as long as the position measuring device 3 can be collimated, the installation position can be changed arbitrarily, so that a measurement result that cannot be obtained when installed at one point such as the backside of a building is obtained.

更に、前記位置測定装置3の設置位置を変更した場合でも、GPS座標、又は絶対座標が測定できるので、全ての測定データの関連付けを容易に行える。
[測定態様3]
測定精度を重視する場合、前記位置測定装置3の設置位置のGPS座標を取得した後は、測定対象物の測定を前記位置測定装置3によって行い、該位置測定装置3によって測定できない場所、部位、例えば建物の屋上、測定対象物との間に障害物が存在する等の状態では、前記飛行装置2により写真測量を実行する。この時、前記飛行装置2の飛行を制御する為の位置情報は、前記位置測定装置3によって取得する。
[測定態様4]
複数の位置測定装置3を用いて広範囲に、或は複雑な場所で測定する場合、或は複雑な形状の測定対象物(建築物)を測定する場合、測定に最も適した場所に複数台前記位置測定装置3を設置し、それぞれの設置位置から測定を実行し、又前記位置測定装置3の設置位置のGPS座標を前記飛行装置2の前記GPS装置8を用いて測定する。
Further, even when the installation position of the position measuring device 3 is changed, the GPS coordinates or the absolute coordinates can be measured, so that all the measurement data can be easily associated.
[Measurement mode 3]
When importance is attached to the measurement accuracy, after acquiring the GPS coordinates of the installation position of the position measurement device 3, measurement of the measurement target is performed by the position measurement device 3, and the location, part, For example, in a state where there is an obstacle between the roof of a building and an object to be measured, photogrammetry is executed by the flying device 2. At this time, position information for controlling the flight of the flying device 2 is acquired by the position measuring device 3.
[Measurement mode 4]
When measuring in a wide range or a complicated place using a plurality of position measuring devices 3, or when measuring a measurement object (building) having a complicated shape, a plurality of the plurality of position measuring apparatuses 3 are arranged at a place most suitable for the measurement. The position measuring device 3 is installed, measurement is performed from each of the installed positions, and the GPS coordinates of the installed position of the position measuring device 3 are measured using the GPS device 8 of the flying device 2.

本実施例によれば、前記飛行装置2の前記GPS装置8を用いて、任意の位置でのGPS座標を取得できるので、前記位置測定装置3の設置位置の絶対座標又はGPS座標を取得できない、取得しにくい場所での測定が容易となる。又、前記位置測定装置3の測定結果をGPS座標に変換できるので、前記位置測定装置3を複数の場所で設置し、測定した結果を容易に統合でき、又写真測量で得られた測定結果と前記位置測定装置3で測定した測定結果との統合も容易に行える。   According to the present embodiment, since the GPS coordinates at an arbitrary position can be acquired using the GPS device 8 of the flying device 2, the absolute coordinates or the GPS coordinates of the installation position of the position measuring device 3 cannot be acquired. Measurement is easy in places where acquisition is difficult. In addition, since the measurement result of the position measurement device 3 can be converted into GPS coordinates, the position measurement device 3 can be installed at a plurality of locations, the measurement results can be easily integrated, and the measurement results obtained by photogrammetry can be obtained. Integration with the measurement result measured by the position measuring device 3 can be easily performed.

上記実施例では、前記飛行装置2による測定として写真測量を行ったが、他の測定装置を前記飛行装置2に搭載してもよい。例えば、形状測定装置としてレーザスキャナを搭載して測定対象物の点群データを取得する様にしてもよく、或は地質の調査、作物の生長状態を調査する為のスペクトルカメラを搭載してもよい。   In the above embodiment, photogrammetry was performed as a measurement by the flying device 2, but another measuring device may be mounted on the flying device 2. For example, a laser scanner may be mounted as a shape measuring device to acquire point cloud data of a measurement object, or a geographical survey, a spectral camera for investigating a growing state of a crop may be mounted. Good.

1 測定システム
2 飛行装置
3 位置測定装置
4 地上基地
5 遠隔操縦機
7 カメラ
8 GPS装置
9 プリズム
10 方向角センサ
11 飛行体通信部
15 飛行体
30 受光センサ
36 制御演算部
37 クロック信号発生部
38 記憶部
39 撮像制御部
41 飛行制御部
45 位置測定制御装置
47 測距部
56 測距制御部
57 位置測定記憶部
58 位置測定通信部
61 演算処理装置
62 基地記憶部
63 基地通信部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measurement system 2 Flight device 3 Position measurement device 4 Ground base 5 Remote control device 7 Camera 8 GPS device 9 Prism 10 Direction angle sensor 11 Aircraft communication unit 15 Aircraft 30 Light receiving sensor 36 Control calculation unit 37 Clock signal generation unit 38 Storage Unit 39 imaging control unit 41 flight control unit 45 position measurement control device 47 distance measurement unit 56 distance measurement control unit 57 position measurement storage unit 58 position measurement communication unit 61 arithmetic processing unit 62 base storage unit 63 base communication unit

Claims (5)

GPS装置及び測定装置を搭載し遠隔操縦可能な飛行装置と、測距、測角、追尾が可能であり、任意の位置に設置されたトータルステーションと、飛行体の飛行を制御する地上基地と、該地上基地とデータの授受を行い、前記飛行装置と無線通信可能な遠隔操縦機と、前記飛行装置及び前記地上基地に設けられた制御装置とを有する測定システムであって、前記飛行装置は、測定対象としての再帰反射体を具備し、前記トータルステーションは、測定モードとしてノンプリズム測定モード、プリズム測定モード、追尾測定モードのいずれのモードで測距、測角を実行するかを前記測定対象に応じて決定し、ノンプリズム測定モードでは構築物を前記測定対象として測距、測角を実行し、追尾測定モードでは前記再帰反射体を追尾し、測距、測角を行う様構成され、前記飛行装置は飛行中少なくとも2点で前記GPS装置によりGPS座標を取得し、前記トータルステーションは設置地点から前記飛行装置の前記2点の位置を測定し、前記制御装置の内のいずれかは、2点の前記GPS座標と前記トータルステーションによる測距結果及び測角結果に基づき該トータルステーションの設置地点の絶対座標又はGPS座標を求める様構成され
インターネットから得られる地図情報に基づき飛行範囲が設定された飛行計画と、該飛行計画と前記トータルステーションによって得られる事前測定データに基づき前記飛行装置の安全範囲を設定し、前記飛行装置の前記測定装置は前記安全範囲に基づき前記トータルステーションの死角範囲を設定し、前記トータルステーションは前記飛行装置の飛行不能範囲又は前記GPS装置による位置測定不能範囲を測定し、前記制御装置は前記トータルステーションの測定結果をGPS座標又は絶対座標に変換し、前記飛行装置の測定装置で測定した結果と前記トータルステーションで測定した結果とを統合する様構成されたことを特徴とする測定システム。
A flight device equipped with a GPS device and a measurement device and capable of remote control, a total station installed at an arbitrary position capable of distance measurement, angle measurement, and tracking, and a ground base for controlling the flight of the flying object; A measurement system that transmits and receives data to and from a ground base and has a remote control device capable of wirelessly communicating with the flying device, and a control device provided at the flying device and the ground base, wherein the flying device performs measurement. A retroreflector is provided as an object, and the total station performs a non-prism measurement mode, a prism measurement mode, or a tracking measurement mode as a measurement mode. In the non-prism measurement mode, distance measurement and angle measurement are performed with the building as the measurement target, and in the tracking measurement mode, the retroreflector is tracked, and the distance measurement and measurement are performed. The flight device acquires GPS coordinates by the GPS device at at least two points during the flight, the total station measures the positions of the two points of the flight device from an installation point, and includes: Is configured to obtain the absolute coordinates or GPS coordinates of the installation point of the total station based on the GPS coordinates of two points and the distance measurement result and the angle measurement result by the total station ,
A flight plan in which a flight range is set based on map information obtained from the Internet, and a safety range of the flight device is set based on the flight plan and pre-measurement data obtained by the total station. The blind spot range of the total station is set based on the safety range, the total station measures a flight impossible range of the flying device or a position measurement impossible range by the GPS device, and the control device determines a measurement result of the total station by GPS coordinates or A measurement system configured to convert to absolute coordinates and integrate a result measured by the measuring device of the flying device and a result measured by the total station .
前記制御装置は、前記絶対座標又は前記GPS座標に基づき前記飛行装置の飛行を制御する請求項1の測定システム。   The measurement system according to claim 1, wherein the control device controls the flight of the flying device based on the absolute coordinates or the GPS coordinates. 前記測定装置は測定対象物の形状を測定する形状測定装置であり、前記制御装置は、測定位置で前記形状測定装置により取得した測定対象物の形状と、前記トータルステーションの測定結果を変換して得られた前記測定位置の絶対座標又は前記GPS装置により取得されたGPS座標に基づき前記測定対象物の形状の座標を取得する請求項2の測定システム。   The measuring device is a shape measuring device that measures the shape of the measuring object, and the control device is obtained by converting the shape of the measuring object acquired by the shape measuring device at the measuring position and the measurement result of the total station. The measurement system according to claim 2, wherein the coordinates of the shape of the measurement target are acquired based on the absolute coordinates of the measurement position obtained or the GPS coordinates acquired by the GPS device. 前記測定装置がカメラであり、前記制御装置は、少なくとも飛行中の2点で前記カメラにより取得した測定対象物の画像と、前記トータルステーションの測定結果を変換して得られた前記2点の絶対座標又はGPS座標又は前記GPS装置で取得した前記2点の絶対座標又はGPS座標に基づき測定対象物の写真測量を行う請求項2の測定システム。   The measurement device is a camera, and the control device is an image of a measurement object acquired by the camera at least at two points in flight, and absolute coordinates of the two points obtained by converting a measurement result of the total station. The measurement system according to claim 2, wherein photogrammetry of the measurement target is performed based on GPS coordinates or absolute coordinates or GPS coordinates of the two points acquired by the GPS device. 前記トータルステーションは複数の任意地点に設置され、前記制御装置は前記トータルステーションの各設置地点の絶対座標又はGPS座標を取得し、各設置地点から前記トータルステーションにより測定し、取得した測定結果をそれぞれ絶対座標又はGPS座標に変換し、各設置地点から測定し得られた測定結果を統合する請求項1の測定システム。   The total station is installed at a plurality of arbitrary points, the control device acquires absolute coordinates or GPS coordinates of each installation point of the total station, measures the total station from each installation point by the total station, and acquires the acquired measurement result in absolute coordinates or The measurement system according to claim 1, wherein the measurement system converts the coordinates into GPS coordinates and integrates measurement results obtained from each installation point.
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