JP6767802B2 - 無人飛行体及びその飛行制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、無人飛行体及びその飛行制御方法に関するものであり、特に、無人飛行体の操縦時に無人飛行体の姿勢を定められた向きに強制的に設定する方法に関するものである。

無人飛行体を操縦する際に、操縦者に転倒などのトラブルが生じたときに、無人飛行体が無制御状態になることを避けるための手法があった（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、操縦者が無人飛行体であるヘリコプタの操縦中に、転倒する等のアクシデントに見舞われた際、ヘリコプタをホバリングさせて墜落を防止する技術が開示されている。

特開平８−１０４５１号公報

しかしながら、上記従来技術では、操縦者が操縦を再開した際に、ホバリング中の無人飛行体の姿勢の判別が困難であり、操縦者が無人飛行体の操縦を容易に再開できないという課題を有していた。

本開示は、前記従来の課題を解決するもので、操縦者が無人飛行体の操縦を容易に再開することができる無人飛行体及びその飛行制御方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様による無人飛行体は、操縦器を用いて操作される無人飛行体であって、前記操縦器から操作指示を受信する無線通信部と、前記無人飛行体の位置を取得する位置取得部と、前記無人飛行体を回転させる回転角を決定する姿勢決定部と、前記操作指示に基づいて前記無人飛行体の飛行を制御する制御部と、を備え、前記無線通信部は、前記操縦器から位置リセットコマンド及び前記操縦器の位置を受信し、前記姿勢決定部は、前記操縦器の位置及び前記無人飛行体の位置に基づいて、前記無人飛行体の移動方向を所定の方向に向ける回転角を決定し、前記制御部は、前記回転角に基づいて前記無人飛行体を制御する。

本開示によれば、操縦者が無人飛行体の操縦を容易に再開することができる。

本開示の一実施の形態における無人飛行体と操縦器との位置関係を説明するための概略図である。 本開示の一実施の形態における位置リセットスイッチを備えた操縦器の外観の一例を示す図である。 本開示の一実施の形態における無人飛行体及び操縦器を備えた飛行制御システムの構成の一例を示すブロック図である。 本開示の一実施の形態における無人飛行体の外観の一例を示す図である。 本開示の一実施の形態における無人飛行体の飛行制御動作の一例を示すフローチャートである。 本開示の一実施の形態における無人飛行体の位置を決定する手順の一例を示す図である。

（本開示の基礎となった知見）
従来の技術として、特許文献１には、操縦者が無人飛行体であるヘリコプタの操縦中に、転倒する等のアクシデントに見舞われた際、ヘリコプタをホバリングさせて墜落を防止する技術が開示されている。

しかしながら、上記従来の技術では、墜落を防止することは可能となるが、無人飛行体の姿勢、特に向きを制御していない。そのため、無人飛行体の目視が困難な程度の遠地点に、無人飛行体が位置する場合には、無人飛行体の姿勢、特に向きの判別は難しい。この場合、操縦者は、操縦対象の無人飛行体の向きの判別ができないことで、操縦の回復が困難となる。

すなわち、特許文献１では、無人飛行体はホバリングをして空中に静止をしているが、その前進方向がどの方向を向いているかは不明であり、無人飛行体が遠方におり、目視が困難であるような場合には、操縦者が無人飛行体の前進方向を探すことは難しく、操縦の回復には課題があった。

このため、本開示では、操縦者のアクシデントも含め、遠地点で目視が困難な状況にある無人飛行体を安全に制御回復させるために、無人飛行体の姿勢を、操縦者から見て定められた向きに強制的に制御する。

例えば、本開示の無人飛行体は、無人飛行体の位置を把握するための位置取得部を装備する。また、無人飛行体を制御するため、操縦者が保持する操縦器にも、操縦器の位置を検知するための位置取得部を装備する。さらに、操縦器には、無人飛行体の位置をリセットする動作に入るための位置リセットスイッチを設ける。

操縦者が位置リセットスイッチを押すと、操縦器は、無人飛行体と通信し、無人飛行体は、操縦器の位置情報を得て、自身の姿勢を制御し、操縦器の方向を向いてホバリングする。ここで、操縦者の位置と、操縦器の位置とは、ほぼ同じ位置であると推定することができるので、無人飛行体は、操縦者の方を向いて静止するよう制御することが可能となる。

上記のように、操縦者が所定のスイッチを押下することで、操縦者が保持する操縦器の位置を取得して、無人飛行体を、操縦器の方向を向いてホバリングする姿勢に制御することにより、無人飛行体の姿勢を、操縦者から見て定められた向きに強制的に制御することができ、容易に、操縦者の方向（操縦器の方向）を向いて、無人飛行体を静止させることが可能になる。

このように、操縦者が所定のスイッチを押下することで、一旦、無人飛行体をホバリングさせ、さらに無人飛行体の向きを自分（操縦者）の方向に向ける。これにより、無人飛行体の操縦を回復することが容易になる。この結果、無人飛行体の墜落やフライアウェイ（無制御状態）になる可能性を低減することができる。

また、無人飛行体は、無人飛行体が搭載する、自位置を取得する位置取得部、例えば、ＧＰＳ（ＧＬＯＢＡＬ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ）またはＧＬＯＮＡＳＳ（ＧＬＯＢＡＬ ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＳＹＳＴＥＭ）などのポジショニングシステムにより、自身（無人飛行体）の位置を検出する。さらに、無人飛行体には、コンパスが搭載されており、自身の機体の向きを検出することができるように構成されている。ここで、操縦者は、操縦器を保持しているが、操縦器も、上記と同様の自位置の位置取得部を備えている。

このように構成することで、操縦器の位置、すなわち、ほぼ操縦者の位置と推定可能な座標（Ｘ１，Ｙ１）と、飛行体の位置を示す座標（Ｘ２，Ｙ２）とが得られる。また、操縦器と無人飛行体とは、ともに無線通信部を備えており、相互に情報を交換することができるので、無人飛行体は、この２つの座標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）を得ることができる。

このとき、２つの経度及び緯度の情報を直交座標とみて、無人飛行体の自位置を原点とした極座標へと変換を行うことにより、無人飛行体が操縦器の位置の方向を向くための回転角θを得る。

すなわち、Ｘ＝Ｘ１−Ｘ２、Ｙ＝Ｙ１−Ｙ２とし、ｔａｎθ＝Ｘ／Ｙから、回転角θが求められる。

無人飛行体は、得られた回転角θを用いて姿勢を変更し、機体の前方が回転角θの方向を向くように制御される。

このように構成することにより、操縦者は、操縦器の位置リセットスイッチなどの所定のコマンドボタンを押すことにより、無人飛行体の移動方向（例えば、前進方向）を自分の方向に向かせることが可能になる。つまり、操縦者は、目視が困難な遠隔地を飛行中の無人飛行体であっても、容易に無人飛行体の姿勢（向き）を判断でき、容易に制御回復することが可能となる。

上記の無人飛行体の飛行制御方法によれば、操縦者が無人飛行体を見失しなったときや、無人飛行体が制御を失ったような場合に、一旦、無人飛行体をホバリングさせ、さらに無人飛行体の向きを自分の方向に向けることにより、無人飛行体の操縦を回復することが容易になる。

これにより、無人飛行体の墜落やフライアウェイ（無制御状態）になる可能性を低減することができる。

ここで、上記の各説明及び後述する実施の形態の説明から本開示について要約すると、以下のようになる。すなわち、本開示の一態様に係る無人飛行体は、操縦器を用いて操作される無人飛行体であって、前記操縦器から操作指示を受信する無線通信部と、前記無人飛行体の位置を取得する位置取得部と、前記無人飛行体を回転させる回転角を決定する姿勢決定部と、前記操作指示に基づいて前記無人飛行体の飛行を制御する制御部と、を備え、前記無線通信部は、前記操縦器から位置リセットコマンド及び前記操縦器の位置を受信し、前記姿勢決定部は、前記操縦器の位置及び前記無人飛行体の位置に基づいて、前記無人飛行体の移動方向を所定の方向に向ける回転角を決定し、前記制御部は、前記回転角に基づいて前記無人飛行体を制御する。

このような構成により、操縦器から位置リセットコマンド及び操縦器の位置を受信し、操縦器の位置及び無人飛行体の位置に基づいて、無人飛行体の移動方向を所定の方向に向ける回転角を決定し、回転角に基づいて無人飛行体を制御しているので、無人飛行体の移動方向を所定の方向に向けることができる。この結果、操縦者は、無人飛行体を目視できない場合でも、無人飛行体の移動方向がどの方向を向いているかを把握することができ、無人飛行体の操縦を容易に再開することができる。

前記姿勢決定部は、前記操縦器の位置及び前記無人飛行体の位置に基づいて、前記無人飛行体の前進方向を前記所定の方向に向ける回転角を決定するようにしてもよい。

このような構成により、操縦器の位置及び無人飛行体の位置に基づいて、無人飛行体の前進方向を所定の方向に向ける回転角を決定しているので、無人飛行体の前進方向を所定の方向に向けることができ、操縦者は、無人飛行体を目視できない場合でも、無人飛行体の前進方向がどの方向を向いているかを把握することができる。

前記所定の方向は、前記操縦器の位置する方向であってもよい。

このような構成により、無人飛行体の移動方向を操縦器の位置する方向、すなわち操縦者の位置する方向に向けることができ、操縦者は、無人飛行体を目視できない場合でも、無人飛行体の移動方向が操縦者の位置する方向を向いていることを把握することができる。

前記姿勢決定部は、前記回転角をθ、前記操縦器の位置を（Ｘ１、Ｙ１）、前記無人飛行体の位置を（Ｘ２、Ｙ２）とし、また、Ｘ＝Ｘ１−Ｘ２、Ｙ＝Ｙ１−Ｙ２としたとき、θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｙ）を用いて、前記回転角θを決定するようにしてもよい。

このような構成により、無人飛行体の移動方向を、操縦器の位置する方向、すなわち操縦者の位置する方向に正確に向けることができ、操縦者は、無人飛行体を目視できない場合でも、無人飛行体の移動方向が操縦者の位置する方向を正確に向いていることを把握することができる。

前記制御部は、前記回転角に基づいて、前記無人飛行体の前進方向を所定の方向に向け、さらに所定の高度でホバリングするように前記無人飛行体を制御するようにしてもよい。

このような構成により、回転角に基づいて無人飛行体の移動方向を所定の方向に向けているので、操縦者は、無人飛行体の移動方向がどの方向を向いているかを把握することができるとともに、無人飛行体が所定の高度でホバリングしているので、無人飛行体を、操縦の再開を受付可能な待機状態にすることができ、操縦者は、無人飛行体を目視できない場合でも、無人飛行体の操縦をより容易に再開することができる。

また、本開示は、以上のような特徴的な構成を備える無人飛行体として実現することができるだけでなく、無人飛行体が備える特徴的な構成に対応する特徴的な処理を実行する無人飛行体の飛行制御方法として実現することもできる。したがって、以下の他の態様でも、上記の無人飛行体と同様の効果を奏することができる。

本開示の他の態様に係る無人飛行体の飛行制御方法は、操縦器を用いて操作される無人飛行体の飛行制御方法であって、前記操縦器から操作指示を受信する無線通信ステップと、前記無人飛行体の位置を取得する位置取得ステップと、前記無人飛行体を回転させる回転角を決定する姿勢決定ステップと、前記操作指示に基づいて前記無人飛行体の飛行を制御する制御ステップと、を含み、前記無線通信ステップにおいて、前記操縦器から位置リセットコマンド及び前記操縦器の位置を受信し、前記姿勢決定ステップにおいて、前記操縦器の位置及び前記無人飛行体の位置に基づいて、前記無人飛行体の移動方向を所定の方向に向ける回転角を決定し、前記制御ステップにおいて、前記回転角に基づいて前記無人飛行体を制御する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すためのものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、全ての実施の形態において、各々の内容を組み合わせることもできる。

（実施の形態）
以下、本開示の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施の形態の飛行制御方法は、操縦器に装備された位置リセットスイッチを押すことにより、無人飛行体を、自機の前進方向を操縦器の方向に向けてホバリングする姿勢に制御する。ここでは、これらの動作の詳細について、図面を用いながら説明する。

図１は、本実施の形態における無人飛行体と操縦器との位置関係を説明するための概略図であり、図２は、本実施の形態における操縦器の外観の一例を示す図である。

図１は、無人飛行体１、操縦器２及び操縦者３の位置関係を示している。図１に示す無人飛行体１は、操縦器２を用いて操作され、操縦者３は、操縦器２を用いて無人飛行体１を遠隔操縦する。また、無人飛行体１の位置リセット動作前の無人飛行体１の前進方向は、矢印４の方向であり、無人飛行体１の位置リセット動作後の前進方向は、矢印５の方向であり、位置リセット動作後の方向５は、操縦器２の方向、すなわち操縦者３の方向を向いている。

ここで、図２に示すように、操縦器２は、アンテナ４０１、右スティック４０２、左スティック４０３、主電源スイッチ４０４、及び位置リセットスイッチ４０５を備える。

アンテナ４０１は、無人飛行体１との通信に用いる。右スティック４０２及び左スティック４０３は、操縦者３の入力を受け付ける。右スティック４０２及び左スティック４０３は、それぞれ、上下左右に可動である。主電源スイッチ４０４は、主電源をオン又はオフするためのスイッチである。位置リセットスイッチ４０５は、無人飛行体１の位置をリセットするためのスイッチである。

また、右スティック４０２及び左スティック４０３の十字状の矢印は、無人飛行体１の移動方向（例えば、前進方向、後退方向、右方向、及び左方向）と対応付けられている。例えば、上向き矢印が無人飛行体１の前進方向に対応付けられている場合、操縦者３が右スティック４０２又は左スティック４０３を上方向に傾けると、無人飛行体１は前進方向に移動する。

また、操縦者３が位置リセットスイッチ４０５を押下することにより、図１に示すように、無人飛行体１を、あらかじめ決められた高さ、例えば、地上高３０ｍで停止させるホバリングを開始させるとともに、無人飛行体１の向き、具体的には、無人飛行体１の前進方向を操縦者３が位置する方向に向ける。実際には、無人飛行体１は、操縦者３の位置は把握できないため、無人飛行体１は、操縦器２の位置を操縦者３の位置であると仮定して、その位置に自機の前進方向を向けて、ホバリングする。このことにより、操縦者３は、操縦器２の右スティック４０２又は左スティック４０３を操作することにより、無人飛行体１に対して前進を指示することができるので、無人飛行体１が操縦者３に向かって戻ってくるように構成できる。

図３は、本実施の形態における無人飛行体及び操縦器を備えた飛行制御システムの構成の一例を示すブロック図であり、図４は、本実施の形態における無人飛行体の外観の一例を示す図である。

図３に示すように、飛行制御システム２００は、無人飛行体１と、操縦器２とを備え、無線通信を介して、相互に接続可能である。操縦器２は、第二位置取得部２２１、第二無線通信部２２２、制御部２２３、位置リセットスイッチ４０５、及び入力部２２５を備える。制御部２２３は、第二位置取得部２２１、第二無線通信部２２２、位置リセットスイッチ４０５、及び入力部２２５の制御を行う。

第二位置取得部２２１は、操縦器２の位置を示す位置情報（例えば、経度及び緯度の情報）を取得する。第二位置取得部２２１は、例えば、ＧＰＳまたはＧＬＯＮＡＳＳなどの位置情報システムを用いるセンサーである。第二無線通信部２２２は、無線通信を利用して、無人飛行体１と通信を行い、情報の送受信を行う。第二無線通信部２２２が使用する無線通信方式は、ＷｉＦｉなどの無線ＬＡＮでもよいし、ラジコンなどに用いられる２．４ＧＨｚ帯の無線通信でもよいし、赤外線などの光学的な通信でもよい。

入力部２２５は、図２に示す右スティック４０２及び左スティック４０３等から構成され、無人飛行体１に対する操縦者３の入力指示を受け付ける。位置リセットスイッチ４０５は、図２に例示したように、操縦器２の操作面の右側下部に装備されたスイッチであり、操縦者３は、無人飛行体１の制御が困難と判断した際に押すことができる。具体的には、操縦者３が位置リセットスイッチ４０５を押す（ＯＮにする）ことにより、無人飛行体１は、位置リセット動作を開始する。

上記の操作により、位置リセットスイッチ４０５は、ＯＮされたことを検知すると、制御部２２３に位置リセット指示を通知する。制御部２２３は、位置リセットスイッチ４０５が押されたときに、リセット指示を受け取り、第二無線通信部２２２を介して、位置リセット動作開始を指示する位置リセットコマンドと、第二位置取得部２２１が取得した操縦器２の位置情報とを無人飛行体１に送信する制御を実施する。

次に、図４を参照して、無人飛行体１は、本体Ａ１と、４本の支持部Ａ２と、無人飛行体１の推進力を発生させる４個の駆動部２０７と、撮影用のカメラ２０８とを備える。駆動部２０７は、本体Ａ１から四方へ延在する支持部Ａ２の先端に取り付けられる。本体Ａ１の上側には、第一位置取得部２０３が取り付けられている。

本体Ａ１の内部には、図３に示す姿勢制御部２０１、姿勢決定部２０２、第一無線通信部２０４、プリセット高度記憶部２０５、及び制御部２０６が収納されている。本体Ａ１の先端部には、カメラ２０８が取り付けられ、カメラ２０８は、前方又は前方下方の対象物を撮影する撮影部であり、撮影方向Ｄ１の対象物を撮影することができる。例えば、図４に示す無人飛行体１では、カメラ２０８の撮影方向Ｄ１が無人飛行体１の前進方向に設定されており、操縦者３が右スティック４０２又は左スティック４０３を上方向に傾けると、無人飛行体１は、撮影方向Ｄ１（無人飛行体１の前進方向）に移動する。

再び、図３を参照して、制御部２０６は、無人飛行体１の飛行を制御する。駆動部２０７は、プロペラと、プロペラを回転させるモータとからなる。制御部２０６は、駆動部２０７のプロペラの回転数を適宜制御することで、無人飛行体１の移動方向や飛行状態を制御する。なお、図４では、無人飛行体１は、４個の駆動部２０７を有しているが、これに限定されず、例えば、５個以上の駆動部を用いてもよい。

第一位置取得部２０３は、無人飛行体１に実装され、無人飛行体１の位置を示す位置情報（例えば、経度及び緯度の情報）を取得する機能を有する。第一位置取得部２０３は、例えば、ＧＰＳまたはＧＬＯＮＡＳＳなどの位置情報システムを用いるセンサーである。

第一無線通信部２０４は、無線通信を利用して操縦器２と通信を行い、情報の送受信を行う。第一無線通信部２０４は、操縦器２から操作指示を受信する。第一無線通信部２０４が使用する無線通信方式は、ＷｉＦｉなどの無線ＬＡＮでもよいし、ラジコンなどに用いられる２．４ＧＨｚ帯の無線通信でもよいし、赤外線などの光学的な通信でもよい。

本実施の形態において、第一無線通信部２０４及び第二無線通信部２２２は、無人飛行体を無線で制御するためのコマンドを、無人飛行体１と操縦器２の間で送受信する機能を有する。無線通信を利用して、位置リセットスイッチ４０５を押した場合に、位置リセット動作開始を指示する位置リセットコマンドを、操縦器２から無人飛行体１に送信する。また、無線通信を利用して、操縦器２の位置情報を無人飛行体１に送信することができる。

プリセット高度記憶部２０５は、あらかじめ決められた位置リセット時の高度を記憶しておくメモリである。高度を表す情報は、海抜でもよいし、地上高でもよく、適切なホバリング時の高度を数値化して記憶できるものであればよい。本例では、地上高３０ｍとした。

姿勢決定部２０２は、第一位置取得部２０３及び第二位置取得部２２１より入手される無人飛行体１及び操縦器２のそれぞれの位置情報を用いて、無人飛行体１の移動方向、例えば、前進方向を操縦器２に向けるために必要な回転角を求めるための機能を有する。姿勢決定部２０２は、操縦器２の位置及び無人飛行体１の位置に基づいて、無人飛行体１の移動方向、例えば、前進方向を、所定の方向、例えば、操縦器の位置する方向に向ける回転角θを決定する。

姿勢制御部２０１は、コンパスを備え、無人飛行体１の高度及び進行方向を制御するための機能を有し、操縦器２からの操作指示に基づいて無人飛行体１の飛行を制御する。また、姿勢制御部２０１は、プリセット高度記憶部２０５及び姿勢決定部２０２から、高さ方向の数値及び飛行体の向きを示すパラメータを入力され、姿勢決定部２０２が決定した回転角に基づいて無人飛行体１を制御する。

ここで、パラメータとして、極座標平面における角度θを用いる。姿勢制御部２０１は、入力したパラメータに従い、無人飛行体１の高度及び向き（姿勢）を制御する。例えば、姿勢制御部２０１は、パラメータとして通知された角度θに一致するように、無人飛行体１の向きを制御する。

なお、位置リセットスイッチ４０５は、単体のスイッチで構成されてもよいし、複数のスイッチの組み合わせでもよい。位置リセットスイッチ４０５は、他の用途のスイッチを所定のパターン、例えば、決められた回数だけＯＮ／ＯＦＦを繰り返す等のコンビネーションを用いて実現してもよい。さらに、位置リセットスイッチ４０５は、操縦器２の外側に物理的に装備したスイッチでなく、操縦器２にタッチパネルを設け、その画面上にボタンを表示し、操縦者３に操作させるように構成してもよい。

（位置リセットのための飛行制御処理の詳細）
次に、本実施の形態の無人飛行体１の飛行制御方法の動作の詳細について、図５のフローチャートを用いながら説明する。

まず、操縦器２の位置リセットスイッチ４０５が操縦者３によって押されると（ステップＳ１０がＹｅｓ）、位置リセットスイッチ４０５は、制御部２２３に位置リセット指示を通知し、制御部２２３は、位置リセット指示を受け取り、位置リセット処理を開始する（ステップＳ１１）。

次に、制御部２２３は、第二位置取得部２２１が取得した操縦器２の位置（例えば、経度及び緯度）を示す位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を受け取る（ステップＳ１２）。

次に、制御部２２３は、位置リセット動作開始を指示する位置リセットコマンドと、操縦器２の位置情報（Ｘ１，Ｙ１）とを、第二無線通信部２２２を介して無人飛行体１に送信する（ステップＳ１３）。なお、位置リセットコマンドにパラメータの一つとして位置情報を含んでもよい。また、位置リセットコマンドを送信した後に、別のコマンドとして位置情報を送信してもよい。

一方、無人飛行体１の姿勢決定部２０２は、操縦器２がステップＳ１３で送信した位置リセットコマンドを、第一無線通信部２０４を介して受信する（ステップＳ２０がＹｅｓ）。すなわち、姿勢決定部２０２は、位置リセットコマンドを受け取り、位置リセット動作を開始する。

次に、姿勢決定部２０２は、操縦器２が送信した位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を取得する（ステップＳ２１）。

次に、姿勢決定部２０２は、第一位置取得部２０３から無人飛行体１の位置（例えば、経度及び緯度）を示す位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を取得する（ステップＳ２２）。

次に、姿勢決定部２０２は、操縦器２の位置情報（Ｘ１，Ｙ１）と無線飛行体１の位置情報（Ｘ２，Ｙ２）とを用いて、無人飛行体１の向くべき方向を算出する（ステップＳ２３）。ここでの無人飛行体１の向くべき方向とは、無人飛行体１の前進方向が操縦器２に向くことを意味する。具体的には、姿勢決定部２０２は、無人飛行体１の前進方向を操縦器２に向けるために必要な回転角を算出する。姿勢決定部２０２は、算出した回転角をパラメータとして姿勢制御部２０１に通知する。

なお、無人飛行体１の向くべき方向（移動方向）は、無人飛行体１の前進方向が操縦器２の方向を向くだけではなく、他の向きであってもよい。すなわち、無人飛行体１の向くべき方向（移動方向）は、操縦器２の操作（例えば、右スティック４０２及び／又は左スティック４０３の操作）により、無人飛行体１がどの方向に移動するのかを操縦者が把握できる方向であれば、種々の方向を用いることができる。例えば、無人飛行体１の後退方向、無人飛行体１を上から見た場合の右方向又は左方向等の他の方向であってもよく、所定の方位（北方向、西方向、南方向、東方向等）であってもよい。

また、本実施の形態では、カメラ２０８の撮影方向Ｄ１を無人飛行体１の前進方向（移動方向）としたが、この例に特に限定されず、カメラ２０８の有無に拘らず、無人飛行体１の特定の方向（例えば、先細形状を有する本体Ａ１の先端方向）を前進方向（移動方向）とする等の種々の変更が可能である。

次に、姿勢制御部２０１は、姿勢決定部２０２から通知されたパラメータに従い、駆動部２０７へ無人飛行体１の姿勢を変更する制御を行う（ステップＳ２４）。具体的には、無人飛行体１は、パラメータとして通知された回転角に従い回転することで、自身の向きを変更する。この結果、無人飛行体１は、前進方向を操縦者３の方向に向けホバリングすることができる。

上記のように、姿勢決定部２０２は、操縦器２の位置、すなわち、ほぼ操縦者３の位置と推定可能な座標（Ｘ１，Ｙ１）と、無人飛行体１の位置を示す座標（Ｘ２，Ｙ２）とを取得する。姿勢決定部２０２は、取得した２つの座標（Ｘ１，Ｙ１）と（Ｘ２，Ｙ２）を用いて、下記のように計算を実施する。

これらの関係を図６に示す。

まず、２つの経度及び緯度の情報を直交座標とみて、無人飛行体１の自位置を原点とした極座標へと変換を行う。これにより、無人飛行体１が、操縦器２が位置する方向に向くための回転角θを得る。

すなわち、Ｘ＝Ｘ１−Ｘ２、Ｙ＝Ｙ１−Ｙ２とすると、ｔａｎθ＝Ｘ／Ｙの関係が成り立つ。したがって、これを解いて、θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｙ）により、必要な回転角θを得ることができる。ここで、ａｒｃｔａｎは、アークタンジェントを求める関数である。

姿勢決定部２０２は、計算により求めた回転角θを、姿勢制御部２０１に通知する。無人飛行体１は、通知された回転角θに基づき必要な回転をして、結果として前進方向を操縦者３の方向に向けホバリングすることができる。なお、回転角の決定方法は、上記の例に特に限定されず、経度及び緯度以外の他の位置情報等を用いて計算してもよく、種々の変更が可能である。

また、プリセット高度記憶部２０５が、あらかじめ設定された位置リセットのためのプリセット高度を記憶している場合に、姿勢制御部２０１は、姿勢決定部２０２から回転角θと共に、プリセット高度記憶部２０５から高度をパラメータとして受け取り、無人飛行体１の高度についても制御を実施する。

以上述べてきたように、操縦者３が手元にある操縦器２の位置リセットスイッチ４０５をＯＮにすることにより、無人飛行体１が無制御状態となった場合でも、無人飛行体１は、決められた高度で、かつ、自機の前進方向を操縦器２の位置、すなわち操縦者３の位置に向けて静止（ホバリング）させることができる。つまり、操縦者３は、目視が困難な遠隔地を飛行中の無人飛行体１であっても、容易に無人飛行体１の姿勢（向き）を判断でき、容易に制御状態に回復することが可能となる。

このことから、操縦者３は、無人飛行体１に対し前進指示を送ることだけで、操縦者３の手元に無人飛行体１を戻すように制御することが可能となり、操縦の回復が容易に行え、機材の回収にも極めて有用である。

上記のように、本実施の形態にかかる無人飛行体１の飛行制御方法によれば、操縦者が無人飛行体を見失しなったときや、無人飛行体の制御を失ったような場合に、一旦無人飛行体１をホバリングさせ、さらに無人飛行体１の向きを自分の方向に向けることにより、無人飛行体１の操縦を回復することが容易になる。

これにより、無人飛行体１の墜落やフライアウェイ（無制御状態）になる可能性を低減することができる。

本開示に係る無人飛行体の飛行制御方法は、位置リセットスイッチを用い、位置リセットスイッチが押されると、無人飛行体の向きを操縦器の位置に向けてホバリングする機能を有し、操縦者により遠隔制御される無人飛行体において有用である。

１ 無人飛行体
２ 操縦器
２０１ 姿勢制御部
２０２ 姿勢決定部
２０３ 第一位置取得部
２０４ 第一無線通信部
２０５ プリセット高度記憶部
２０６ 制御部
２０７ 駆動部
２２１ 第二位置取得部
２２２ 第二無線通信部
２２３ 制御部
２２５ 入力部
４０１ アンテナ
４０２ 右スティック
４０３ 左スティック
４０４ 主電源スイッチ
４０５ 位置リセットスイッチ

Claims (6)

1. 操縦器を用いて操作される無人飛行体であって、
   前記操縦器から操作指示を受信する無線通信部と、
   前記無人飛行体の位置を取得する位置取得部と、
   前記無人飛行体の移動方向を決定する姿勢決定部と、
   前記操作指示に基づいて前記無人飛行体の飛行を制御する制御部と、を備え、
   前記無線通信部は、前記操縦器から前記操縦器の位置を受信し、
   前記姿勢決定部は、前記操縦器の位置及び前記無人飛行体の位置に基づいて、前記無人飛行体の移動方向を前記操縦器の位置する方向に決定し、
   前記制御部は、決定された前記移動方向に基づいて前記無人飛行体を制御する、
   無人飛行体。
2. 前記姿勢決定部は、前記操縦器の位置及び前記無人飛行体の位置に基づいて、前記無人飛行体の前進方向を前記操縦器の位置する方向に向ける回転角を決定する、
   請求項１に記載の無人飛行体。
3. 前記姿勢決定部は、前記回転角をθ、前記操縦器の位置を（Ｘ１、Ｙ１）、前記無人飛行体の位置を（Ｘ２、Ｙ２）とし、また、Ｘ＝Ｘ１−Ｘ２、Ｙ＝Ｙ１−Ｙ２としたとき、θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｙ）を用いて、前記回転角θを決定する、
   請求項２に記載の無人飛行体。
4. 前記無線通信部は、前記操縦器からリセットコマンドを受信し、
   前記制御部は、前記リセットコマンドが受信されると、前記操縦器の位置及び前記無人飛行体の位置に基づいて、前記無人飛行体の移動方向を前記操縦器の位置する方向に決定する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の無人飛行体。
5. 前記制御部は、前記無人飛行体の移動方向を前記操縦器の位置する方向に向ける際に、さらに所定の高度でホバリングするように前記無人飛行体を制御する、
   請求項１〜４のいずれかに記載の無人飛行体。
6. 操縦器を用いて操作される無人飛行体の飛行制御方法であって、
   前記操縦器から操作指示を受信する無線通信ステップと、
   前記無人飛行体の位置を取得する位置取得ステップと、
   前記無人飛行体の移動方向を決定する姿勢決定ステップと、
   前記操作指示に基づいて前記無人飛行体の飛行を制御する制御ステップと、を含み、
   前記無線通信ステップにおいて、前記操縦器から前記操縦器の位置を受信し、
   前記姿勢決定ステップにおいて、前記操縦器の位置及び前記無人飛行体の位置に基づいて、前記無人飛行体の移動方向を前記操縦器の位置する方向に決定し、
   前記制御ステップにおいて、決定された前記移動方向に基づいて前記無人飛行体を制御する、
   無人飛行体の飛行制御方法。

Images