JP6734998B1 - 無人航空機の制御方法、管理方法、制御装置、管理装置、及び無人航空機システム - Google Patents
無人航空機の制御方法、管理方法、制御装置、管理装置、及び無人航空機システム Download PDFInfo
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Abstract
Description
先ず、図1を参照して本実施形態に係る無人航空機システムSの構成及び動作概要について説明する。図1は、無人航空機システムSの概要構成例を示す図である。図1に示すように、無人航空機システムSは、複数の無人航空機(以下、「UAV(Unmanned Aerial Vehicle)」と称する)1a,1b,1c・・・、UAV用の複数の離着陸施設(以下、「ポート」と称する)2a,2b,2c・・・、運航管理システム(以下、「UTMS(UAV Traffic Management System)」と称する)3、及びポート管理システム(以下、「PMS(Port Management System)」と称する)4を含んで構成される。以下の説明において、複数のUAV1a,1b・・・を総称してUAV1と称するものとし、複数のポート2a,2b・・・を総称してポート2と称するものとする。UAV1、UTMS3、及びPMS4は、通信ネットワークNWを介して互いに通信可能になっている。通信ネットワークNWは、例えば、インターネット、移動体通信ネットワーク及びその無線基地局等から構成される。UTMS3とPMS4とは通信ネットワークNWを介して相互に連携しながら各種処理を実行する。なお、UTMS3とPMS4とは、1つの管理システムとして構成されてもよい。
次に、図3を参照してUAV1の構成及び機能概要について説明する。図3は、UAV1の概要構成例を示す図である。図3に示すように、UAV1は、駆動部11、測位部12、無線通信部13、撮像部14、及び制御部15等を備える。なお、図示しないが、UAV1は、水平回転翼であるロータ(プロペラ)、各種センサ、及びUAV1の各部へ電力を供給するバッテリ等を備える。UAV1の飛行制御に用いられる各種センサには、気圧センサ、3軸加速度センサ、及び地磁気センサ等が含まれる。各種センサにより検出された検出情報は、制御部15へ出力される。気圧センサにより検出された検出情報は、UAV1の飛行速度の算出に用いられる。
次に、図4及び図5を参照して制御サーバCSの構成及び機能概要について説明する。図4は、制御サーバCSの概要構成例を示す図である。図4に示すように、制御サーバCSは、通信部31、記憶部32、制御部33等を備える。通信部31は、通信ネットワークNWを介して行われる通信の制御を担う。記憶部32は、例えば、ハードディスクドライブ等を備える。記憶部32は、複数のUAV1(例えば、飛行制御されるUAV1)毎に、UAV1の機体IDと、UAV1の飛行計画を示す飛行計画情報と、UAV1の航空機情報とを対応付けて記憶する。
次に、図9及び図10を参照して管理サーバMSの構成及び機能概要について説明する。図9は、管理サーバMSの概要構成例を示す図である。図9に示すように、管理サーバMSは、通信部41、記憶部42、制御部43等を備える。通信部41は、通信ネットワークNWを介して行われる通信の制御を担う。記憶部42は、例えば、ハードディスクドライブ等を備える。記憶部42は、複数のポート2毎に、ポート2のポートIDと、ポート2の名称と、ポート2の位置情報と、ポート2の予約情報とを対応付けて記憶する。なお、ポート2の名称には、例えば、駅名、公園名、または店舗名等の施設名が含まれてもよい。ポート2の予約情報には、ポート2を予約したUAV1の機体ID、及び予約日時等が含まれる。また、記憶部42は、複数のUAV1毎に、UAV1の機体IDと、UAV1の着陸候補として選定された複数のポート2のポートIDと、UAV1による複数のポート2のそれぞれの利用優先度とを対応付けて記憶する。
次に、図11及び図12等を参照して、本実施形態に係る無人航空機システムSの動作の一実施例について説明する。なお、以下に説明する実施例は、無人航空機システムSを貨物配送システムSxに適用した場合の実施例である。図11は、貨物配送システムSxの概要構成例を示す図である。図11に示す貨物配送システムSxは、UAV1、ポート2、UTMS3、及びPMS4に加えて、貨物の配送に関する処理を行う配送処理サーバDS等を含んで構成される。配送処理サーバDSは、通信ネットワークNWを介してUTMS3、PMS4、及びGCS等との間で通信を行うことが可能になっている。また、配送処理サーバDSには、貨物の配送依頼人が使用する携帯端末T(例えば、スマートフォンやタブレット等)からアクセス可能になっている。配送処理サーバDSは、貨物の配送依頼人のID、氏名、電話番号、及びメールアドレス等の情報を管理している。なお、貨物の配送依頼人は、貨物の受取人であってもよいし、受取人以外の者であってもよい。図12は、図11に示す貨物配送システムSxにより実行される処理の流れを示すフローチャートである。
(a)UAV1aの現在位置から近い順にポート2の利用優先度を設定する。これにより、UAV1aの現在位置から近いポート2ほど利用優先度が高く設定されるので、迅速にUAV1aを緊急着陸させることが可能となる。
(b)UAV1aのオペレータの現在位置から近い順にポート2の利用優先度を設定する。これにより、UAV1aのオペレータの現在位置から近いポート2ほど利用優先度が高く設定されるので、オペレータが迅速にUAV1aを回収することが可能となる。
(a)UAV1aのバッテリが尽きる手前にある複数のポート2のうち、より目的地に近い順にポート2の利用優先度を設定する。これにより、UAV1aの目的地から近いポート2ほど利用優先度が高く設定されるので、複数のポート2の予約状況に応じてUAV1aが目的地に到着する時間を短縮することが可能となる。
(b)UAV1aの出発地と目的地を直接結んだ直線から近い順にポート2の利用優先度を設定する。これにより、当該直線から近いポート2ほど利用優先度が高く設定されるので、複数のポート2の予約状況に応じてUAV1aが目的地に到着する時間を短縮することが可能となる。
(c)UAV1aの出発地からポート2を経由して目的地へ飛行した場合の推定所要時間が小さくなる順にポート2の利用優先度を設定する。これにより、当該推定所要時間が小さいポート2ほど利用優先度が高く設定されるので、複数のポート2の予約状況に応じてUAV1aが目的地に到着する時間を短縮することが可能となる。
2 ポート
3 UTMS
4 PMS
11 駆動部
12 測位部
13 無線通信部
14 撮像部
15 制御部
31 通信部
32 記憶部
33 制御部
33a 航空機情報取得部
33b ポート情報取得部
33c 目標位置決定部
33d エリア設定部
33e 飛行制御部
33f 飛行状況提供部
41 通信部
42 記憶部
43 制御部
43a 予約要求受信部
43b 予約処理部
43c ポート情報提供部
CS 制御サーバ
MS 管理サーバ
DS 配送処理サーバ
T 携帯端末
S 無人航空機システム
Claims (34)
- 複数の無人航空機と、無人航空機用の複数の離着陸施設とを含むシステムにより実行される制御方法であって、
前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置に基づいて、前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置以外の位置を、前記複数の無人航空機のうち第1の無人航空機が向かう目標位置として決定する第1決定ステップと、
前記目標位置に向けて前記第1の無人航空機が飛行するように制御する第1制御ステップと、
前記第1の無人航空機が前記目標位置に向かって飛行している間に、前記複数の無人航空機のうち前記第1の無人航空機とは異なる第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの予約状況に基づいて、前記複数の離着陸施設のうち前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設を決定する第2決定ステップと、
前記第2決定ステップにおいて決定された離着陸施設に向けて前記第1の無人航空機が飛行するように制御する第2制御ステップと、
を含むことを特徴とする無人航空機の制御方法。 - 前記第2決定ステップにおいては、前記目標位置を基準とするエリアに前記第1の無人航空機が入るまでの間に、前記離着陸施設を決定することを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
- 前記第2決定ステップにおいては、前記目標位置を基準とするエリアに前記第1の無人航空機が達した時に、前記離着陸施設を決定することを特徴とする請求項2に記載の制御方法。
- 前記目標位置を中心とする前記エリアであって、前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置を含む前記エリアを設定する第1設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項2または3に記載の制御方法。
- 前記目標位置を中心とする前記エリアであって、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として既に予約された前記離着陸施設の位置と、当該既に予約された前記離着陸施設の利用優先度より高い利用優先度が設定された離着陸施設の位置とを含む前記エリアを設定する第1設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項2または3に記載の制御方法。
- 前記目標位置を中心とする前記エリアであって、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として既に予約された前記離着陸施設、及び当該離着陸施設の利用優先度より高い利用優先度が設定された1以上の離着陸施設のうち前記目標位置から最も離れた離着陸施設の位置と前記目標位置との間の距離に基づいて、前記エリアを設定する第1設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項2または3に記載の制御方法。
- 前記第2決定ステップにおいては、前記第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの予約状況、及び前記第1の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの利用優先度に基づいて、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設を決定することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の制御方法。
- 前記第1の無人航空機により前記離着陸施設に配送される貨物の配送依頼人または貨物の受取人からの指示に応じて、前記複数の離着陸施設のそれぞれに対して前記利用優先度を設定する第2設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項5乃至7の何れか一項に記載の制御方法。
- 前記第1の無人航空機のオペレータからの指示に応じて、前記複数の離着陸施設のそれぞれに対して前記利用優先度を設定する第2設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項5乃至7の何れか一項に記載の制御方法。
- 前記第1の無人航空機の飛行計画に基づいて、前記複数の離着陸施設のそれぞれに対して前記利用優先度を設定する第2設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項5乃至7の何れか一項に記載の制御方法。
- 前記第1の無人航空機が飛行する前に、前記第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの予約状況、及び前記第1の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの利用優先度に基づいて、前記複数の離着陸施設のうち第1の離着陸施設を、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として予約する第1予約ステップと、
前記第1予約ステップにおいて予約された第1の離着陸施設に代えて、前記複数の離着陸施設のうち前記第2決定ステップにおいて決定された離着陸施設であって前記第1の離着陸施設とは異なる第2の離着陸施設を、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として予約する第2予約ステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の制御方法。 - 前記第2予約ステップにおいては、前記第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のぞれぞれの予約状況が変化した場合に、前記第2の離着陸施設を、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として予約することを特徴とする請求項11に記載の制御方法。
- 前記第2予約ステップにおいては、前記第1の無人航空機により予約された前記第1の離着陸施設の利用優先度より高い利用優先度が設定された離着陸施設の予約がキャンセルされた場合に、当該予約がキャンセルされた離着陸施設を前記第2の離着陸施設として予約することを特徴とする請求項11または12に記載の制御方法。
- 前記第1決定ステップにおいては、前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置間の中点、または前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置に基づいて形成されるn(nは3以上の整数)角形の重心を前記目標位置として決定することを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項に記載の制御方法。
- 前記第1決定ステップにおいては、前記第1の無人航空機により予約された前記離着陸施設の位置と、当該予約された前記離着陸施設の利用優先度より高い利用優先度が設定された離着陸施設の位置とに基づいて、前記目標位置を決定することを特徴とする請求項1乃至14の何れか一項に記載の制御方法。
- 複数の無人航空機と、無人航空機用の複数の離着陸施設とを含むシステムにより実行される管理方法であって、
前記複数の無人航空機のうち第1の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの利用優先度を取得する取得ステップと、
前記複数の無人航空機のうち前記第1の無人航空機とは異なる第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの予約状況、及び前記第1の無人航空機による前記利用優先度に基づいて、前記複数の離着陸施設のうち第1の離着陸施設を、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として予約する第1予約ステップと、
前記第1の無人航空機が飛行している間に、前記第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のぞれぞれの予約状況、及び前記第1の無人航空機による前記利用優先度に基づいて、前記第1予約ステップにおいて予約された前記第1の離着陸施設に代えて、前記複数の離着陸施設のうち前記第1の離着陸施設とは異なる第2の離着陸施設を、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として予約する第2予約ステップと、
を含むことを特徴とする管理方法。 - 前記第2予約ステップにおいては、前記第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のぞれぞれの予約状況が変化した場合に、前記第2の離着陸施設を、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として予約することを特徴とする請求項16に記載の管理方法。
- 前記第2予約ステップにおいては、前記第1の無人航空機により予約された前記第1の離着陸施設の利用優先度より高い利用優先度が設定された離着陸施設の予約がキャンセルされた場合に、当該予約がキャンセルされた離着陸施設を前記第2の離着陸施設として予約することを特徴とする請求項16または17に記載の管理方法。
- 前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置に基づいて、前記第1の無人航空機が向かう目標位置を決定する決定ステップを更に含むことを特徴とする請求項16乃至18の何れか一項に記載の管理方法。
- 前記第2予約ステップにおいては、前記第1の無人航空機が前記目標位置を基準とするエリアに入るまでの間に、前記第2の離着陸施設を予約することを特徴とする請求項19に記載の管理方法。
- 前記第2予約ステップにおいては、前記目標位置を基準とするエリアに前記第1の無人航空機が達した時に、前記離着陸施設を予約することを特徴とする請求項20に記載の管理方法。
- 前記目標位置を中心とする前記エリアであって、前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置を含む前記エリアを設定する第1設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項20または21に記載の管理方法。
- 前記目標位置を中心とする前記エリアであって、前記第1の無人航空機により予約された前記第1の離着陸施設の位置と、当該第1の離着陸施設の利用優先度より高い利用優先度が設定された離着陸施設の位置とを含む前記エリアを設定する第1設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項20または21に記載の管理方法。
- 前記目標位置を中心とする前記エリアであって、前記第1の無人航空機により予約された前記第1の離着陸施設、及び当該第1の離着陸施設の利用優先度より高い利用優先度が設定された1以上の離着陸施設のうち前記目標位置から最も離れた離着陸施設の位置と前記目標位置との間の距離に基づいて、前記エリアを設定する第1設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項20または21に記載の管理方法。
- 前記決定ステップにおいては、前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置間の中点、または前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置に基づいて形成されるn(nは3以上の整数)角形の重心を前記目標位置として決定することを特徴とする請求項19乃至24の何れか一項に記載の管理方法。
- 前記決定ステップにおいては、前記第1の無人航空機により予約された前記第1の離着陸施設の位置と、当該第1の離着陸施設の利用優先度より高い利用優先度が設定された離着陸施設の位置とに基づいて、前記目標位置を決定することを特徴とする請求項19乃至25の何れか一項に記載の管理方法。
- 前記第1の無人航空機により前記離着陸施設に配送される貨物の配送依頼人または貨物の受取人からの指示に応じて、前記複数の離着陸施設のそれぞれに対して前記利用優先度を設定する第2設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項16乃至26の何れか一項に記載の管理方法。
- 前記第1の無人航空機のオペレータからの指示に応じて、前記複数の離着陸施設のそれぞれに対して前記利用優先度を設定する第2設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項16乃至26の何れか一項に記載の管理方法。
- 前記第1の無人航空機の飛行計画に基づいて、前記複数の離着陸施設のそれぞれに対して前記利用優先度を設定する第2設定ステップを更に含むことを特徴とする請求項16乃至26の何れか一項に記載の管理方法。
- 前記第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの予約状況に応じて、前記第1の無人航空機の飛行計画を変更する変更ステップを更に含むことを特徴とする請求項16乃至29の何れか一項に記載の管理方法。
- 複数の無人航空機と、無人航空機用の複数の離着陸施設とを含むシステムに備えられる制御装置であって、
前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置に基づいて、前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置以外の位置を、前記複数の無人航空機のうち第1の無人航空機が向かう目標位置として決定する第1決定部と、
前記目標位置に向けて前記第1の無人航空機が飛行するように制御する第1制御部と、
前記第1の無人航空機が前記目標位置に向かって飛行している間に、前記複数の無人航空機のうち前記第1の無人航空機とは異なる第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの予約状況に基づいて前記複数の離着陸施設のうちから決定された離着陸施設を示す離着陸施設情報を取得する取得部と、
前記離着陸施設情報が示す離着陸施設に向けて前記第1の無人航空機が飛行するように制御する第2制御部と、
を備えることを特徴とする制御装置。 - 複数の無人航空機と、無人航空機用の複数の離着陸施設とを含むシステムに備えられる管理装置であって、
前記複数の無人航空機のうち第1の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの利用優先度を取得する取得部と、
前記複数の無人航空機のうち前記第1の無人航空機とは異なる第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの予約状況、及び前記第1の無人航空機による前記利用優先度に基づいて、前記複数の離着陸施設のうち第1の離着陸施設を、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として予約する第1予約部と、
前記第1の無人航空機が飛行している間に、前記第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のぞれぞれの予約状況、及び前記第1の無人航空機による前記利用優先度に基づいて、前記第1予約部より予約された前記第1の離着陸施設に代えて、前記複数の離着陸施設のうち前記第1の離着陸施設とは異なる第2の離着陸施設を、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として予約する第2予約部と、
を備えることを特徴とする管理装置。 - 複数の無人航空機と、無人航空機用の複数の離着陸施設とを含む無人航空機システムであって、
前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置に基づいて、前記複数の離着陸施設のそれぞれの位置以外の位置を、前記複数の無人航空機のうち第1の無人航空機が向かう目標位置として決定する第1決定部と、
前記目標位置に向けて前記第1の無人航空機が飛行するように制御する第1制御部と、
前記第1の無人航空機が前記目標位置に向かって飛行している間に、前記複数の無人航空機のうち前記第1の無人航空機とは異なる第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの予約状況に基づいて、前記複数の離着陸施設のうち前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設を決定する第2決定部と、
前記第2決定部により決定された離着陸施設に向けて前記第1の無人航空機が飛行するように制御する第2制御部と、
を備えることを特徴とする無人航空機システム。 - 複数の無人航空機と、無人航空機用の複数の離着陸施設とを含む無人航空機システムであって、
前記複数の無人航空機のうち第1の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの利用優先度を取得する取得部と、
前記複数の無人航空機のうち前記第1の無人航空機とは異なる第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のそれぞれの予約状況、及び前記第1の無人航空機による前記利用優先度に基づいて、前記複数の離着陸施設のうち第1の離着陸施設を、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として予約する第1予約部と、
前記第1の無人航空機が飛行している間に、前記第2の無人航空機による前記複数の離着陸施設のぞれぞれの予約状況、及び前記第1の無人航空機による前記利用優先度に基づいて、前記第1予約部より予約された前記第1の離着陸施設に代えて、前記複数の離着陸施設のうち前記第1の離着陸施設とは異なる第2の離着陸施設を、前記第1の無人航空機が着陸に利用する離着陸施設として予約する第2予約部と、
を備えることを特徴とする無人航空機システム。
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