JP6927943B2 - 情報処理装置、飛行制御方法及び飛行制御システム - Google Patents

Description

本開示は、飛行体の飛行を制御するための情報処理装置、飛行制御方法及び飛行制御システムに関する。

撮影機器を搭載し、予め設定された飛行経路を飛行しながら撮影を行うプラットフォーム（例えば無人飛行体）が知られている（例えば特許文献１参照）。このプラットフォームは、地上基地から事前に設定された飛行経路や撮影指示等の命令を受け、その命令に従って飛行し、撮影を行って取得画像を地上基地に送る。プラットフォームは、撮影対象を撮影する場合、設定された固定経路を飛行しながら、プラットフォームと撮影対象との位置関係に基づいて、プラットフォームの撮像機器を傾斜して撮像する。

特開２０１０−６１２１６号公報

飛行体を予め設定した経路に沿って自動飛行させる場合、飛行中の飛行体の位置を正確に測定する必要がある。飛行体の位置を測定する方法として、一般にはＧＰＳ（global Positioning System）による位置測定が用いられている。しかしながら、例えば飛行体を自動飛行させて橋梁点検を行う場合など、飛行経路における飛行体が橋梁等の遮蔽物に隠れる場合に、ＧＰＳ衛星からの信号を受信できない場合が想定される。このようにＧＰＳ衛星からの信号を受信できないときは、正確な位置測定が困難である。

ＧＰＳ以外の位置測定方法としては、測定対象物の速度の積分による位置推定、ビーコンなどの電波による位置測定などが用いられる。測定対象物の速度の積分による位置推定は、例えば１０ｍあたり２ｍ程度の誤差が生じるなど、測定精度が良くないため、自動飛行制御における位置測定としては必要な測定精度が得られない課題がある。ビーコンによる位置測定は、電波干渉の影響を受けるため、数１０ｍ以内の近距離しか使用できない課題がある。また、数１０ｍ以上離れた距離では測定精度が悪化するという課題もある。

一態様において、情報処理装置は、飛行体と、飛行体の可視範囲に存在する測定対象物を有する基地と、を含む飛行制御システムにおける、飛行体の飛行動作の制御を行うための飛行体制御情報を生成する情報処理装置であって、処理部を備え、処理部は、飛行体の可視範囲に測定対象物を有する基地が存在する場合、飛行体において測定対象物を随時計測することにより得られる飛行体と基地との相対位置を示す飛行体相対位置情報と、基地の絶対位置を示す基地絶対位置情報とを取得し、飛行体に設定された設定経路情報を入力して設定経路情報から現時点における目標経路情報を取得し、目標経路情報に基づいて設定経路通りに飛行するための目標位置を算出し、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とに基づいて飛行体の現在の絶対位置を算出し、飛行体の現在の絶対位置と目標位置とに基づき、飛行体の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出し、飛行体を制御する飛行体制御部に飛行体制御情報を送信する。

処理部は、飛行体において基地に設けられる測定対象物を計測し、測定対象物の検出及び追跡を行って、測定対象物の距離と角度の情報を取得し、測定対象物の距離と角度の情報に基づき、測定対象物と飛行体との相対的な三次元位置を推定して飛行体相対位置情報を算出してよい。

測定対象物が可視目標物であり、飛行体において、測定対象物を計測する測定部としての可視目標物を撮像する撮像部と、測定部を測定対象物に向けるジンバルとを有している場合、処理部は、測定部において取得された測定対象物の撮像画像を用いて飛行体相対位置情報を算出してよい。

測定対象物が再帰反射体であり、飛行体において、測定対象物を計測する測定部としての再帰反射体に対する距離と角度を測定するレーザスキャナと、測定部を測定対象物に向けるジンバルとを有している場合、処理部は、測定部において取得された測定対象物までの距離と角度の測定情報を用いて飛行体相対位置情報を算出してよい。

処理部は、基地が移動可能な基地である場合、飛行体と基地との相対位置を示す飛行体相対位置情報と、飛行体の速度を示す飛行体速度情報と、基地の絶対位置を示す基地絶対位置情報と、基地の速度を示す基地速度情報とを取得し、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とに基づいて飛行体の現在の絶対位置を算出し、飛行体速度情報と基地速度情報とに基づいて飛行体の絶対速度を算出し、飛行体の現在の絶対位置及び絶対速度と、目標位置とに基づき、飛行体の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出してよい。

処理部は、基地が移動可能な基地である場合、飛行体と基地との相対位置を示す飛行体相対位置情報と、飛行体の速度を示す飛行体速度情報と、飛行体の加速度を示す飛行体加速度情報と、基地の絶対位置を示す基地絶対位置情報と、基地の速度を示す基地速度情報と、基地の加速度を示す基地加速度情報とを取得し、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とに基づいて飛行体の現在の絶対位置を算出し、飛行体速度情報と基地速度情報とに基づいて飛行体の絶対速度を算出し、飛行体加速度情報と基地加速度情報とに基づいて飛行体の絶対加速度を算出し、飛行体の現在の絶対位置、絶対速度及び絶対加速度と、目標位置とに基づき、飛行体の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出してよい。

一態様において、飛行制御方法は、飛行体と、飛行体の可視範囲に存在する測定対象物を有する基地と、飛行体の飛行動作の制御を行うための飛行体制御情報を生成する情報処理装置と、を含む飛行制御システムにおける飛行制御方法であって、情報処理装置において、飛行体において測定対象物を随時計測することにより得られる飛行体と基地との相対位置を示す飛行体相対位置情報と、基地の絶対位置を示す基地絶対位置情報とを取得するステップと、飛行体に設定された設定経路情報を入力して設定経路情報から現時点における目標経路情報を取得し、目標経路情報に基づいて設定経路通りに飛行するための目標位置を算出するステップと、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とに基づいて飛行体の現在の絶対位置を算出するステップと、飛行体の現在の絶対位置と目標位置とに基づき、飛行体の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出するステップと、飛行体を制御する飛行体制御部に飛行体制御情報を送信するステップと、を有する。

飛行体相対位置情報を取得するステップは、飛行体において基地に設けられる測定対象物を計測するステップと、測定対象物の検出及び追跡を行って、測定対象物の距離と角度の情報を取得するステップと、測定対象物の距離と角度の情報に基づき、測定対象物と飛行体との相対的な三次元位置を推定して飛行体相対位置情報を算出するステップと、を含んでよい。

飛行体相対位置情報を取得するステップは、測定対象物が可視目標物であり、飛行体において、測定対象物を計測する測定部としての可視目標物を撮像する撮像部と、測定部を測定対象物に向けるジンバルとを有している場合、測定部において取得された測定対象物の撮像画像を用いて飛行体相対位置情報を算出するステップを含んでよい。

飛行体相対位置情報を取得するステップは、測定対象物が再帰反射体であり、飛行体において、測定対象物を計測する測定部としての再帰反射体に対する距離と角度を測定するレーザスキャナと、測定部を測定対象物に向けるジンバルとを有している場合、測定部において取得された測定対象物までの距離と角度の測定情報を用いて飛行体相対位置情報を算出するステップを含んでよい。

基地が移動可能な基地である場合、飛行体と基地との相対位置を示す飛行体相対位置情報と、飛行体の速度を示す飛行体速度情報と、基地の絶対位置を示す基地絶対位置情報と、基地の速度を示す基地速度情報とを取得するステップと、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とに基づいて飛行体の現在の絶対位置を算出するステップと、飛行体速度情報と基地速度情報とに基づいて飛行体の絶対速度を算出するステップと、飛行体の現在の絶対位置及び絶対速度と、目標位置とに基づき、飛行体の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出するステップと、を含んでよい。

基地が移動可能な基地である場合、記飛行体と基地との相対位置を示す飛行体相対位置情報と、飛行体の速度を示す飛行体速度情報と、飛行体の加速度を示す飛行体加速度情報と、基地の絶対位置を示す基地絶対位置情報と、基地の速度を示す基地速度情報と、基地の加速度を示す基地加速度情報とを取得するステップと、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とに基づいて飛行体の現在の絶対位置を算出するステップと、飛行体速度情報と基地速度情報とに基づいて飛行体の絶対速度を算出するステップと、飛行体加速度情報と基地加速度情報とに基づいて飛行体の絶対加速度を算出するステップと、飛行体の現在の絶対位置、絶対速度及び絶対加速度と、目標位置とに基づき、飛行体の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出するステップと、を含んでよい。

一態様において、飛行制御システムは、飛行体の飛行動作の制御を行う飛行制御システムであって、飛行体と、飛行体の可視範囲に存在する測定対象物を有する基地と、飛行体の飛行動作の制御を行うための飛行体制御情報を生成する情報処理装置と、を含み、飛行体は、基地に設けられる測定対象物を随時計測し、基地との相対位置を示す飛行体相対位置情報を算出し、基地は、基地の絶対位置を示す基地絶対位置情報を取得し、情報処理装置は、飛行体に設定された設定経路情報を入力して設定経路情報から現時点における目標経路情報を取得し、目標経路情報に基づいて設定経路通りに飛行するための目標位置を算出し、飛行体相対位置情報及び基地絶対位置情報を取得し、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とに基づいて飛行体の現在の絶対位置を算出し、飛行体の現在の絶対位置と目標位置とに基づき、飛行体の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出し、飛行体を制御する飛行体制御部に飛行体制御情報を送信する。

なお、上記の発明の概要は、本開示の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

実施形態における飛行制御システムの第１構成例を示すブロック図 実施形態における飛行制御システムの第１構成例を示す模式図 実施形態における経路演算部の機能構成の第１例を示すブロック図 飛行体の具体的な外観構成の一例を示す図 飛行体のハードウェア構成の一例を示すブロック図 実施形態における飛行制御動作の一例を示すフローチャート 実施形態における飛行制御システムの第２構成例を示すブロック図 実施形態における飛行制御システムの第２構成例を示す模式図 実施形態における経路演算部の機能構成の第２例を示すブロック図 実施形態における飛行制御システムの第３構成例を示すブロック図 実施形態における経路演算部の機能構成の第３例を示すブロック図

以下、発明の実施の形態を通じて本開示を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須とは限らない。

特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイル又はレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。但し、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。

本開示に係る情報処理装置は、移動体の一例としての飛行体と、飛行体の動作又は処理を遠隔で制御するためのプラットフォームとの、少なくとも一方に含まれるコンピュータであって、飛行体の動作に係る各種処理を実行するものである。

本開示に係る飛行制御方法は、情報処理装置（飛行体、プラットフォーム）における各種の処理（ステップ）が規定されたものである。本開示に係るプログラムは、情報処理装置（飛行体、プラットフォーム）に各種の処理（ステップ）を実行させるためのプログラムである。本開示に係る記録媒体は、プログラム（つまり、情報処理装置（飛行体、プラットフォーム）に各種の処理（ステップ）を実行させるためのプログラム）が記録されたものである。

本開示に係る飛行制御システムは、飛行体と、情報処理装置（飛行体、プラットフォーム）と、飛行体の位置測定のための基地とを含むものである。

飛行体は、空中を移動する航空機（例えばドローン、ヘリコプター）を含む。飛行体は、撮像装置を有する無人飛行体（ＵＡＶ：Unmanned Aerial Vehicle）（無人航空機ともいう）であってもよい。飛行体は、撮像範囲における被写体（例えば一定の範囲内の建物、道路、公園等の地面形状）を撮像するために、あらかじめ設定された飛行経路に沿って飛行し、飛行経路上に設定されている複数の撮影位置において被写体を撮像する。被写体は、例えば建物、道路、橋梁等のオブジェクトが含まれる。

プラットフォームは、コンピュータであって、例えば飛行体の移動を含む各種処理の制御を指示するための処理部を有し、飛行体の制御部と情報やデータの入出力が可能に接続された端末である。端末は、例えばＰＣなどであってよい。なお、飛行体に情報処理装置を含む場合、飛行体自体がプラットフォームとして含まれてよい。

以下の実施形態では、飛行体として、無人航空機（ＵＡＶ）を例示する。本明細書に添付する図面では、無人航空機を「ＵＡＶ」とも表記する。本実施形態では、情報処理装置は、飛行体によって所定の目標経路を自動飛行する際の飛行動作を制御する。情報処理装置は、例えば飛行体の内部に搭載されてよい。情報処理装置は、他の装置（例えば飛行体と通信可能なＰＣ、サーバ等）に搭載されてよい。情報処理装置は、後述する測定対象物を有する基地に搭載されてよい。

［飛行制御システムの構成例１］
図１は、実施形態における飛行制御システムの第１構成例を示すブロック図である。飛行制御システム１０は、飛行体１００、飛行制御処理部３００、基地５００を有する。飛行体１００と飛行制御処理部３００、基地５００と飛行制御処理部３００は、それぞれ相互に有線通信又は無線通信（例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network））により通信可能である。

図２は、実施形態における飛行制御システムの第１構成例を示す模式図である。図２では、基地５００が地上に設置される地上基地である場合の構成例を示している。基地５００には、飛行体１００が撮影等によって相対位置を測定するための測定対象物として、可視目標物の一例であるマーカー５５０が設けられる。マーカー５５０は、基地５００の外表面、例えば上面部に形成されて配置される。飛行体１００は、測定部としての撮像部のカメラによって基地５００のマーカー５５０を撮影し、飛行体１００と基地５００との相対位置を測定する。基地５００は、地上に固定設置されたものに限定されず、建物や塔などの構造物上に設けられた基地、水上や空中に設けられた基地、或いは陸上、水上、空中において移動可能な移動基地でもよい。

図１に戻り、飛行体１００は、飛行体制御部１１０、ジンバル１２０、ジンバル制御部１３０を有する。ジンバル１２０には、相対位置測定部１４０が搭載される。ジンバル１２０は、例えば３軸方向に自在に回転可能に構成され、相対位置測定部１４０が測定対象物に向くように、相対位置測定部１４０の向きを所望の方向に任意に変更可能になっている。相対位置測定部１４０は、測定部１４１、対象物検出部１４２、相対位置算出部１４３を有し、飛行体１００と基地５００との相対位置を測定する。測定部１４１は、ＴＯＦ（Time Of Flight）カメラ及びＲＧＢカメラを含む撮像部、或いはレーザスキャナ等により構成されてよい。ジンバル制御部１３０は、ジンバル１２０に搭載された測定部１４１を基地５００の測定対象物に向けるように、ジンバル１２０に対して駆動信号を出力し、ジンバル１２０の向きを物理的に制御する。ジンバル制御部１３０は、相対位置算出部１４３による相対位置の測定結果を入力し、フィードバック制御によりジンバル１２０の向きを調整する。飛行体制御部１１０は、飛行体１００が所定の目標経路を自動飛行する際の飛行動作を制御する。目標経路は、飛行経路を生成するための飛行位置（ウェイポイント（Waypoint））、飛行経路の生成の基となる制御点、飛行時間等の情報を含んでよい。目標経路は、オブジェクトを撮像する撮影位置等を含む飛行位置を含んでよい。飛行体１００において、飛行体制御部１１０、ジンバル制御部１３０、対象物検出部１４２、相対位置算出部１４３は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータにより構成されてよい。

基地５００は、上述したマーカー５５０等による測定対象物５１０と、基地５００自体の位置を取得する位置取得部５２０とを有する。飛行体１００の測定部１４１としてＴＯＦカメラ及びＲＧＢカメラによる撮像部を備える場合、測定対象物５１０としてはマーカー５５０が用いられる。この場合、ＴＯＦカメラは、測定対象物５１０を撮像した撮像画像のピクセル毎に全ピクセルの被写体（対象物）までの距離を測定する。ＴＯＦカメラは、パルス光源と撮像デバイスとを有し、被写体に対して照射したパルス光の反射時間を画素毎に計測することにより、三次元的な位置情報（距離情報）を計測可能なカメラである。ＲＧＢカメラは、ＲＧＢ画像を撮像するカメラであり、撮像画像の色情報（ＲＧＢ情報）に基づいて対象物のピクセル位置を算出し、対象物の角度を測定する。測定部１４１は、ＴＯＦカメラとＲＧＢカメラによって、測定対象物５１０のマーカーを撮像し、測定対象物５１０までの距離と角度を測定する。

また、飛行体１００の測定部１４１としてレーザスキャナを備える場合、測定対象物５１０としてはプリズム等を含む再帰反射体が用いられる。この場合、レーザスキャナは、測定対象物５１０にレーザ光を照射し、対象物にて反射して戻ってきた反射光に基づいて対象物までの距離と角度を測定する。レーザスキャナは、位相差方式、ＴＯＦ方式等の測定方法により、レーザ光の位相差、或いは反射時間及び照射角度を用いて対象物の三次元位置情報を測定可能な測定器である。測定部１４１は、レーザスキャナによって、測定対象物５１０の再帰反射体に向けてレーザ光を照射し、測定対象物５１０までの距離と角度を測定する。なお、以下の説明では、飛行体１００の測定部１４１として、ＴＯＦカメラ及びＲＧＢカメラによる撮像部を用いて構成した場合を例示する。

飛行体１００の相対位置測定部１４０において、測定部１４１は、基地５００の測定対象物５１０を撮像等によって検知、計測し、撮像画像等の計測データを随時取得する。対象物検出部１４２は、測定部１４１による撮像画像等の計測データに基づき、対象検出・追跡技術により測定対象物５１０を検出、追跡し、測定対象物５１０の距離と角度の情報を出力する。相対位置算出部１４３は、測定対象物５１０の距離と角度の情報から、測定対象物５１０から飛行体１００までの相対的な三次元位置を推定して算出し、飛行体１００の現在の相対位置情報を取得して出力する。

基地５００の位置取得部５２０は、例えばＧＰＳセンサを含むＧＰＳ測定部により構成されてよい。位置取得部５２０としてＧＰＳ測定部を備える場合、ＧＰＳ測定部は、基地５００のＧＰＳによる三次元位置を測定し、基地５００の絶対位置情報を取得して出力する。位置取得部５２０は、ＧＰＳによって予め測定された三次元位置、或いは他の測位方法によって予め測定された三次元位置を保持又は取得し、基地５００の絶対位置情報を取得してよい。位置取得部５２０は、メモリ又はストレージ、或いはプロセッサ及びメモリを有するコンピュータにより構成されてよい。

飛行制御処理部３００は、本開示に係る情報処理装置の一例であり、目標経路取得部３１０、経路演算部３２０、送信部３３０を有する。目標経路取得部３１０は、飛行制御システムを使用する人物（以下、「ユーザ」という）が事前に設定した飛行経路、ユーザが指定したパラメータから算出した飛行経路、或いは事前に記録された飛行経路等の設定経路情報を入力し、設定経路情報から現時点における目標経路情報を取得する。目標経路情報は、飛行体の位置、姿勢、角度等の情報を含む。経路演算部３２０は、飛行体１００の相対位置情報（飛行体相対位置情報）、基地５００の絶対位置情報（基地絶対位置情報）、及び目標経路情報を入力し、飛行体１００の目標位置と現在位置の位置情報から、設定経路通りに飛行体１００を飛行させるのに必要な飛行体制御情報を算出する。飛行体制御情報は、飛行体のピッチ、ロール、ヨー、高度等の制御量に係る制御情報を含む。送信部３３０は、有線通信又は無線通信の通信インタフェースを有し、任意の有線通信方式又は無線通信方式により飛行体制御部１１０に対して飛行体制御情報を送信する。飛行制御処理部３００は、プロセッサ及びメモリ、並びに通信部を有するコンピュータにより構成されてよい。

図３は、実施形態における経路演算部の機能構成の第１例を示すブロック図である。第１例の経路演算部３２０は、飛行体絶対位置算出部３２１、目標経路情報算出部３２２、ＰＩＤ演算部３２５を有する。飛行体絶対位置算出部３２１は、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とを入力し、飛行体１００の現在の絶対位置を算出する。目標経路情報算出部３２２は、目標経路情報を入力し、設定経路通りに飛行するための目標経路に関する目標位置を算出する。ＰＩＤ演算部３２５は、飛行体１００の現在の絶対位置（現在位置）と目標位置とに基づき、ＰＩＤ制御技術により飛行体１００の飛行制御を行うための飛行体制御情報（ＰＩＤ制御の制御量情報）を算出する。

飛行体制御部１１０は、飛行制御処理部３００から送信される飛行体制御情報を入力し、飛行体制御情報に基づいて飛行体１００の回転翼機構等の駆動部を制御することにより、飛行体１００の飛行動作を制御する。飛行体１００自体が情報処理装置を含む場合、飛行体制御部１１０は、情報処理装置に含まれてよい。

［飛行体の構成例］
図４は、飛行体の具体的な外観構成の一例を示す図である。図４には、飛行体１００が移動方向ＳＴＶ０に移動する場合の斜視図が示される。

図４に示すように、地面と平行であって移動方向ＳＴＶ０に沿う方向にロール軸（ｘ軸参照）が定義されたとする。この場合、地面と平行であってロール軸に垂直な方向にピッチ軸（ｙ軸参照）が定められ、更に、地面に垂直であってロール軸及びピッチ軸に垂直な方向にヨー軸（ｚ軸参照）が定められる。

飛行体１００は、ＵＡＶ本体１１００と、ジンバル１２００と、撮像部１２２０とを含む構成である。飛行体１００は、撮像部１２２０を備えて移動する移動体の一例である。飛行体１００の移動は、飛行を意味し、少なくとも上昇、降下、左旋回、右旋回、左水平移動、右水平移動の飛行が含まれる。

ＵＡＶ本体１１００は、複数の回転翼（プロペラ）を備える。ＵＡＶ本体１１００は、複数の回転翼の回転を制御することにより飛行体１００を飛行させる。ＵＡＶ本体１１００は、例えば４つの回転翼を用いて飛行体１００を飛行させる。回転翼の数は、４つに限定されない。また、飛行体１００は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

撮像部１２２０は、所望の撮像範囲に含まれる被写体（例えば、地上の建物、検査対象の物体）を撮像する撮像用のカメラである。撮像部１２２０は、基地５００の測定対象物５１０を撮像して計測データを取得する測定部１４１の機能を有する。

図５は、飛行体のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。飛行体１００は、ＵＡＶ制御部１１１０と、通信インタフェース１１５０と、メモリ１１６０と、ストレージ１１７０と、ジンバル１２００と、回転翼機構１２１０と、撮像部１２２０と、ＧＰＳ受信機１２４０と、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）１２５０と、磁気コンパス１２６０と、気圧高度計１２７０と、超音波センサ１２８０と、レーザ測定器１２９０と、を含む構成である。

ＵＡＶ制御部１１１０は、プロセッサ、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて構成される。ＵＡＶ制御部１１１０は、飛行体１００の各部の動作を統括して制御するための信号処理、他の各部との間のデータの入出力処理、データの演算処理及びデータの記憶処理を行う。ＵＡＶ制御部１１１０は、飛行体制御部１１０の機能を含むものである。

ＵＡＶ制御部１１１０は、メモリ１１６０に格納されたプログラムに従って飛行体１００の移動（つまり、飛行）を制御する。ＵＡＶ制御部１１１０は、飛行制御処理部３００から送信される飛行体制御情報に基づき、自動飛行する際の飛行体１００の飛行を制御する。ＵＡＶ制御部１１１０は、通信インタフェース１１５０を介して遠隔の送信機から受信した命令に従って、飛行体１００の飛行を制御してよい。

ＵＡＶ制御部１１１０は、撮像部１２２０により撮像された被写体の撮像画像（画像データ）を取得する。ＵＡＶ制御部１１１０は、撮像部１２２０により空撮を行って撮像画像として空撮画像を取得してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、撮像部１２２０等による測定部１４１によって取得された基地５００の測定対象物５１０の計測データに基づき飛行体１００の基地５００に対する相対位置を測定する相対位置測定部１４０の機能を有する。

通信インタフェース１１５０は、外部の情報処理装置、端末と通信する。通信インタフェース１１５０は、任意の無線通信方式により無線通信してよい。通信インタフェース１１５０は、任意の有線通信方式により有線通信してよい。通信インタフェース１１５０は、撮像画像や撮像画像に関する付加情報（メタデータ）を、情報処理装置、端末に送信してよい。通信インタフェース１１５０は、外部の情報処理装置から飛行体制御情報を取得してよい。

メモリ１１６０は、ＵＡＶ制御部１１１０がジンバル１２００、回転翼機構１２１０、撮像部１２２０、ＧＰＳ受信機１２４０、慣性計測装置１２５０、磁気コンパス１２６０、気圧高度計１２７０、超音波センサ１２８０、及びレーザ測定器１２９０を制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ１１６０は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等のフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ１１６０は、ＵＡＶ本体１１００の内部に設けられてよい。メモリ１１６０は、飛行体１００から取り外し可能であってよい。メモリ１１６０は、撮像部１２２０により撮像された撮像画像を記録してよい。メモリ１１６０は、作業用メモリとして動作してよい。

ストレージ１１７０は、各種データ、各種情報を蓄積し、保持する。ストレージ１１７０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、メモリカード、ＵＳＢメモリ、その他のストレージの少なくとも１つを含んでよい。ストレージ１１７０は、ＵＡＶ本体１１００の内部に設けられてよい。ストレージ１１７０は、飛行体１００から取り外し可能であってよい。ストレージ１１７０は、撮像画像を記録してよい。

ジンバル１２００は、少なくとも１つの軸を中心に撮像部１２２０を回転可能に支持する。ジンバル１２００は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸を中心に撮像部１２２０を回転可能に支持してよい。ジンバル１２００は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像部１２２０を回転させることで、撮像部１２２０の撮像方向を変更してよい。ジンバル１２００は、測定部１４１の一例としての撮像部１２２０が基地５００の測定対象物５１０を撮像可能なように、撮像部１２２０の向きを調整するジンバル１２０の機能を有する。

回転翼機構１２１０は、複数の回転翼と、複数の回転翼を回転させる複数の駆動モータとを有する。回転翼機構１２１０は、ＵＡＶ制御部１１１０により回転を制御されることにより、飛行体１００を飛行させる。

撮像部１２２０は、所望の撮像範囲の被写体を撮像して撮像画像のデータを生成する。撮像部１２２０の撮像により得られた撮像画像（画像データ）は、撮像部１２２０が有するメモリ、又はメモリ１１６０或いはストレージ１１７０に格納されてよい。撮像部１２２０は、測定部１４１としてのＴＯＦカメラ及びＲＧＢカメラを有する。

ＧＰＳ受信機１２４０は、複数の航法衛星（つまり、ＧＰＳ衛星）から発信された時刻及び各ＧＰＳ衛星の位置（座標）を示す複数の信号を受信する。ＧＰＳ受信機１２４０は、受信された複数の信号に基づいて、ＧＰＳ受信機１２４０の位置（つまり、飛行体１００の位置）を算出する。ＧＰＳ受信機１２４０は、飛行体１００の位置情報をＵＡＶ制御部１１１０に出力する。なお、ＧＰＳ受信機１２４０の位置情報の算出は、ＧＰＳ受信機１２４０の代わりにＵＡＶ制御部１１１０により行われてよい。この場合、ＵＡＶ制御部１１１０には、ＧＰＳ受信機１２４０が受信した複数の信号に含まれる時刻及び各ＧＰＳ衛星の位置を示す情報が入力される。

慣性計測装置１２５０は、飛行体１００の姿勢を検出し、検出結果をＵＡＶ制御部１１１０に出力する。慣性計測装置１２５０は、飛行体１００の姿勢として、飛行体１００の前後、左右、及び上下の３軸方向の加速度と、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸の３軸方向の角速度とを検出してよい。

磁気コンパス１２６０は、飛行体１００の機首の方位を検出し、検出結果をＵＡＶ制御部１１１０に出力する。

気圧高度計１２７０は、飛行体１００が飛行する高度を検出し、検出結果をＵＡＶ制御部１１１０に出力する。

超音波センサ１２８０は、超音波を照射し、地面や物体により反射された超音波を検出し、検出結果をＵＡＶ制御部１１１０に出力する。検出結果は、例えば飛行体１００から地面までの距離（つまり、高度）を示してよい。検出結果は、例えば飛行体１００から物体（例えば被写体）までの距離を示してよい。

レーザ測定器１２９０は、物体に向けてレーザ光を照射し、物体で反射された反射光を受光し、反射光により飛行体１００と物体（例えば被写体）との間の距離を測距する。測距結果は、ＵＡＶ制御部１１１０に入力される。レーザ光による距離の測定方式は、一例として、ＴＯＦ方式でよい。レーザ測定器１２９０は、基地５００の測定対象物５１０を撮像して計測データを取得する測定部１４１の機能を有してよい。この場合、レーザ測定器１２９０はジンバル１２００に搭載してよい。

ＵＡＶ制御部１１１０は、飛行体１００の位置を示す位置情報を取得する。ＵＡＶ制御部１１１０は、ＧＰＳ受信機１２４０から、飛行体１００が存在する緯度、経度及び高度を示す位置情報を取得してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、ＧＰＳ受信機１２４０から飛行体１００が存在する緯度及び経度を示す緯度経度情報、並びに気圧高度計１２７０から飛行体１００が存在する高度を示す高度情報をそれぞれ位置情報として取得してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、超音波センサ１２８０による超音波の放射点と超音波の反射点との距離を高度情報として取得してよい。

ＵＡＶ制御部１１１０は、磁気コンパス１２６０から飛行体１００の向きを示す向き情報を取得してよい。向き情報は、例えば飛行体１００の機首の向きに対応する方位で示されてよい。

ＵＡＶ制御部１１１０は、設定した飛行経路の途中に存在する撮影位置（ウェイポイントに含まれる）において、撮像部１２２０により被写体を水平方向、既定角度の方向、又は鉛直方向に撮像を行ってよい。既定角度の方向は、情報処理装置（無人飛行体又はプラットフォーム）が被写体の３次元形状の推定を行う上で適した既定値の角度の方向である。

ＵＡＶ制御部１１１０は、撮像部１２２０のそれぞれの撮像範囲を示す撮像範囲情報を取得してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、撮像範囲を特定するためのパラメータとして、撮像部１２２０の画角を示す画角情報を撮像部１２２０から取得してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、撮像範囲を特定するためのパラメータとして、撮像部１２２０の撮像方向を示す情報を取得してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、例えば撮像部１２２０の撮像方向を示す情報として、ジンバル１２００から撮像部１２２０の姿勢の状態を示す姿勢情報を取得してよい。撮像部１２２０の姿勢情報は、例えばジンバル１２００のピッチ軸及びヨー軸の基準回転角度からの回転角度により示してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、撮像部１２２０の撮像方向を示す情報として、飛行体１００の向きを示す情報を取得してよい。

ＵＡＶ制御部１１１０は、ジンバル１２００、回転翼機構１２１０、撮像部１２２０を制御する。ＵＡＶ制御部１１１０は、撮像部１２２０の撮像方向又は画角を変更することによって、撮像部１２２０の撮像範囲を制御してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、ジンバル１２００の回転機構を制御することで、ジンバル１２００に支持されている撮像部１２２０の撮像範囲を制御してよい。

ＵＡＶ制御部１１１０は、回転翼機構１２１０を制御することで、飛行体１００の飛行を制御する。つまり、ＵＡＶ制御部１１１０は、回転翼機構１２１０を制御することにより、飛行体１００の緯度、経度、及び高度を含む位置を制御する。ＵＡＶ制御部１１１０は、飛行体１００の飛行を制御することにより、撮像部１２２０の撮像範囲を制御してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、撮像部１２２０が備えるズームレンズを制御することで、撮像部１２２０の画角を制御してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、撮像部１２２０のデジタルズーム機能を利用して、デジタルズームにより、撮像部１２２０の画角を制御してよい。

ＵＡＶ制御部１１１０は、現在の日時を示す日時情報を取得してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、ＧＰＳ受信機１２４０から現在の日時を示す日時情報を取得してよい。ＵＡＶ制御部１１１０は、飛行体１００に搭載されたタイマ（不図示）から現在の日時を示す日時情報を取得してよい。

［飛行制御システムの動作例］
次に、飛行制御システムにおいて飛行体１００の自動飛行を行う際の動作の具体例について説明する。以下の動作例では、上述した図１の飛行体１００、基地５００、及び飛行制御処理部３００の構成例に対応する処理動作を示す。

図６は、実施形態における飛行制御動作の一例を示すフローチャートである。飛行制御処理部３００は、ユーザが事前に設定した飛行経路、ユーザが指定したパラメータから算出した飛行経路、或いは事前に記録された飛行経路等の設定経路情報を取得する（Ｓ１１）。設定経路情報は、例えば外部の端末、情報処理装置、メモリ等から入力してよい。飛行制御処理部３００は、設定経路情報に基づいて生成した飛行体制御情報を飛行体制御部１１０に送信する。飛行体制御部１１０は、飛行体制御情報に基づいて飛行体１００の飛行動作を制御し、設定経路に沿うように自動飛行を開始する（Ｓ１２）。

飛行体１００の測定部１４１は、基地５００の測定対象物５１０を随時計測し、対象物の測定動作を実行する（Ｓ１３）。対象物検出部１４２は、対象物の計測データに基づき、測定対象物５１０の検出、追跡を行い、測定対象物５１０の距離と角度の情報を出力する（Ｓ１４）。相対位置算出部１４３は、測定対象物５１０の距離と角度の情報から、測定対象物５１０に対する飛行体１００の現在の相対位置情報を算出する（Ｓ１５）。

飛行制御処理部３００の目標経路取得部３１０は、入力した設定経路情報から現時点における目標経路情報を取得する（Ｓ１６）。経路演算部３２０は、飛行体１００の相対位置情報、基地５００の絶対位置情報、及び目標経路情報に基づき、飛行体１００の目標位置と現在位置の位置情報との比較結果から、設定経路通りに飛行体１００を飛行させるための飛行体制御情報を算出する（Ｓ１７）。送信部３３０は、算出した飛行体制御情報を飛行体制御部１１０に送信する（Ｓ１８）。

飛行体制御部１１０は、飛行制御処理部３００から随時送信される飛行体制御情報に基づいて飛行体１００の飛行動作を制御し、設定経路に沿うように自動飛行を継続する。飛行体制御部１１０は、設定経路に従った目標経路の飛行が完了したかどうか判断し（Ｓ１９）、目標経路の飛行が未だ完了していない場合（Ｓ１９、Ｎｏ）、上述した自動飛行制御に係る動作を継続する。すなわち、飛行体１００及び飛行制御処理部３００は、Ｓ１３の対象物の測定動作からＳ１８の飛行体制御情報の送信動作を繰り返し実行する。目標経路の飛行が完了した場合（Ｓ１９、Ｙｅｓ）、この自動飛行制御に係る動作の処理を終了する。

本実施形態によれば、例えばＧＰＳによる飛行体の位置情報を十分に取得できない場合であっても、基地と飛行体との相対位置情報、及び基地の絶対位置情報を取得し、飛行体の現在の位置情報を取得できる。また、飛行体の現在の位置情報と目標経路とに基づき、飛行体の目標経路に沿った自動飛行の制御を高精度かつ容易に実行可能にすることができる。このため、例えば飛行体を自動飛行させて橋梁点検を行う場合など、ＧＰＳ衛星からの信号を受信することが困難な環境下においても、飛行体の現在の位置情報を高精度に取得でき、目標経路に沿った自動飛行の制御を的確に実行できる。

［飛行制御システムの構成例２］
図７は、実施形態における飛行制御システムの第２構成例を示すブロック図である。飛行制御システム１０Ａは、飛行体１００Ａ、飛行制御処理部３００Ａ、基地６００を有する。第２構成例では、第１構成例に加えて速度計測部を有し、基地６００が移動可能な移動基地である場合の構成例を示す。なお、図１に示した第１構成例と同様の構成要素については、重複する説明を省略する。

飛行体１００Ａは、飛行体制御部１１０、ジンバル１２０、ジンバル制御部１３０、速度計測センサ１５０、センサ融合部１６０を有する。ジンバル１２０に搭載された相対位置測定部１４０Ａは、測定部１４１、対象物検出部１４２、相対位置算出部１４３、相対速度算出部１４４を有する。

図８は、実施形態における飛行制御システムの第２構成例を示す模式図である。図８では、基地６００が飛行体を用いた動的な移動基地である場合の構成例を示している。他の飛行体による基地６００には、飛行体１００Ａが撮影等によって相対位置を測定するための測定対象物として、目標物であるマーカー６５０が設けられる。マーカー６５０は、基地６００の外表面、例えば飛行体本体の上面部に形成されて配置される。飛行体による基地６００は、飛行体１００Ａの近傍を飛行し、移動又は静止した状態で、基地６００自身の絶対位置情報を取得可能となっている。飛行体１００Ａは、基地６００のマーカー６５０を撮影等により測定し、飛行体１００Ａと基地６００との相対位置を測定する。

図２に示した基地５００のような地上基地の固定設置が困難な場合、例えば図８に示す基地６００のような動的な移動基地を使用する。動的な移動基地は、無人航空機等の飛行体、船舶、車両などの種々の移動体を用いてよい。例えば、飛行体１００Ａを自動飛行制御し、橋梁などの構造物の側面の検査を行う場合、ＧＰＳ衛星からの信号の受信状態が思わしくなく、ＧＰＳによる位置測定が困難である場合がある。このような場合においても、飛行体１００Ａの近傍に移動基地としての他の飛行体による基地６００を配置することにより、飛行体１００Ａの適切な位置測定と自動飛行制御が可能になる。

図７に戻り、基地６００は、上述したマーカー６５０等による測定対象物６１０と、基地６００自体の位置を取得する位置取得部６２０と、基地６００の移動速度を測定する速度計測センサ６３０を有する。

基地６００の位置取得部６２０は、例えばＧＰＳセンサを含むＧＰＳ測定部により構成され、基地６００の三次元位置を測定して絶対位置情報を取得して出力する。速度計測センサ６３０は、基地６００の移動速度を測定し、基地６００の速度を示す基地速度情報を取得して出力する。

飛行体１００Ａの相対位置算出部１４３は、測定対象物６１０の距離と角度の情報から、測定対象物６１０から飛行体１００Ａまでの相対的な三次元位置を推定して算出し、飛行体１００Ａの相対位置情報を取得して出力する。相対速度算出部１４４は、測定部１４１にて取得した測定対象物６１０の撮像画像を用いて、撮像画像の各フレームのタイムスタンプを記録し、測定対象物６１０の各時刻の位置から測定対象物６１０に対する飛行体１００Ａの相対速度を推定し、相対速度情報として出力する。相対速度算出部１４４は、測定対象物６１０の距離と角度の変動情報から、測定対象物６１０に対する飛行体１００Ａの相対速度情報を算出してよい。速度計測センサ１５０は、例えば慣性計測装置（ＩＭＵ）１２５０等を用いて構成され、飛行体１００Ａの加速度の情報から飛行体１００Ａの移動速度情報を取得して出力する。センサ融合部１６０は、センサ融合技術により複数のセンサの検出情報を統合し、より精度の高い測定情報を取得するものである。センサ融合部１６０は、状況により異なる各センサの検出精度に応じてセンサ検出結果を選択し、高精度の測定情報を出力する。センサ融合部１６０は、相対速度算出部１４４により取得した飛行体１００Ａの相対速度情報と、速度計測センサ１５０により取得した飛行体１００Ａの移動速度情報とを統合し、飛行体１００Ａの速度を示す飛行体速度情報として出力する。

飛行制御処理部３００Ａは、本開示に係る情報処理装置の一例であり、目標経路取得部３１０、経路演算部３２０Ａ、送信部３３０を有する。経路演算部３２０Ａは、飛行体１００Ａの相対位置情報（飛行体相対位置情報）、飛行体１００Ａの速度情報（飛行体速度情報）、基地６００の絶対位置情報（基地絶対位置情報）、基地６００の速度情報（基地速度情報）、及び目標経路情報を入力し、飛行体１００Ａの目標位置と現在位置の位置情報、並びに飛行体１００Ａ及び基地６００の速度情報から、設定経路通りに飛行体１００Ａを飛行させるのに必要な飛行体制御情報を算出する。

図９は、実施形態における経路演算部の機能構成の第２例を示すブロック図である。第２例の経路演算部３２０Ａは、飛行体絶対位置算出部３２１、目標経路情報算出部３２２、飛行体絶対速度算出部３２３、ＰＩＤ演算部３２５を有する。飛行体絶対速度算出部３２３は、飛行体速度情報と基地速度情報とを入力し、飛行体１００Ａの現在の絶対速度を算出する。ＰＩＤ演算部３２５は、飛行体１００Ａの現在の絶対位置（現在位置）と絶対速度（現在速度）、並びに目標位置と目標速度に基づき、ＰＩＤ制御技術により飛行体１００Ａの飛行制御を行うための飛行体制御情報（ＰＩＤ制御の制御量情報）を算出する。この際、経路演算部３２０Ａは、飛行体１００Ａの目標位置と現在位置、目標速度と現在速度の比較結果から、設定経路通りに飛行体１００Ａを飛行させるための飛行体制御情報を算出する。

飛行体制御部１１０は、飛行制御処理部３００Ａから送信される飛行体制御情報を入力し、飛行体制御情報に基づいて飛行体１００Ａの回転翼機構等の駆動部を制御することにより、飛行体１００Ａの飛行動作を制御する。この際、飛行体制御部１１０は、目標経路情報に基づく目標位置、目標通過時間を目指して飛行体１００Ａを飛行させ、設定経路に沿うように自動飛行を実行させる。飛行体制御部１１０は、目標位置、目標速度に合うように飛行体１００Ａを飛行制御し、設定経路に沿う自動飛行を実行させてよい。

第２構成例では、動的な基地を用いることにより、例えば地上基地を容易に固定配置できない環境においても、飛行体の可視範囲に基地を配置して基地と飛行体との相対位置情報、及び基地の絶対位置情報を容易に取得できる。例えば、別の飛行体等を基地として用い、飛行体の飛行に応じて基地を移動させ、飛行体の位置情報を高精度に取得できる。したがって、第１構成例と同様、飛行体の目標経路に沿った自動飛行の制御を高精度かつ容易に実行できる。

［飛行制御システムの構成例３］
図１０は、実施形態における飛行制御システムの第３構成例を示すブロック図である。飛行制御システム１０Ｂは、飛行体１００Ｂ、飛行制御処理部３００Ｂ、基地６００Ａを有する。第３構成例では、第２構成例に加えて加速度計測部を有し、基地６００Ａが移動可能な移動基地である場合の構成例を示す。なお、図１に示した第１構成例、及び図７に示した第２構成例と同様の構成要素については、重複する説明を省略する。

飛行体１００Ｂは、飛行体制御部１１０、ジンバル１２０、ジンバル制御部１３０、速度・加速度計測センサ１７０、センサ融合部１８０を有する。ジンバル１２０に搭載された相対位置測定部１４０Ｂは、測定部１４１、対象物検出部１４２、相対位置算出部１４３、相対速度算出部１４４、相対加速度算出部１４５を有する。

基地６００Ａは、上述したマーカー６５０等による測定対象物６１０と、基地６００自体の位置を取得する位置取得部６２０と、基地６００Ａの移動速度及び移動加速度を測定する速度・加速度計測センサ６４０を有する。速度・加速度計測センサ６４０は、基地６００Ａの移動速度と移動加速度を測定し、基地６００Ａの速度を示す基地速度情報、加速度を示す基地加速度情報を取得して出力する。

飛行体１００Ｂの相対位置算出部１４３は、測定対象物６１０の距離と角度の情報から、測定対象物６１０から飛行体１００Ｂまでの相対的な三次元位置を推定して算出し、飛行体１００Ｂの相対位置情報を取得して出力する。相対速度算出部１４４は、測定部１４１にて取得した測定対象物６１０の撮像画像を用いて、測定対象物６１０の各時刻の位置から測定対象物６１０に対する飛行体１００Ｂの相対速度を推定し、相対速度情報として出力する。相対速度算出部１４４は、測定対象物６１０の距離と角度の変動情報から、測定対象物６１０に対する飛行体１００Ｂの相対速度情報を算出してよい。相対加速度算出部１４５は、測定対象物６１０に対する飛行体１００Ｂの相対速度の変動量を算出し、相対加速度情報として出力する。速度・加速度計測センサ１７０は、例えば慣性計測装置（ＩＭＵ）１２５０等を用いて構成され、飛行体１００Ｂの移動加速度情報、及び移動速度情報を取得して出力する。センサ融合部１８０は、センサ融合技術により複数のセンサの検出情報を統合し、より精度の高い測定情報として、飛行体速度情報及び飛行体加速度情報を出力する。センサ融合部１８０は、相対速度算出部１４４により取得した飛行体１００Ｂの相対速度情報と、相対加速度算出部１４５により取得した飛行体１００Ｂの相対加速度情報と、速度・加速度計測センサ１７０により取得した飛行体１００Ｂの移動速度情報及び移動加速度情報とを統合し、飛行体１００Ｂの速度を示す飛行体速度情報、及び加速度を示す飛行体加速度情報として出力する。

飛行制御処理部３００Ｂは、本開示に係る情報処理装置の一例であり、目標経路取得部３１０、経路演算部３２０Ｂ、送信部３３０を有する。経路演算部３２０Ｂは、飛行体１００Ｂの相対位置情報（飛行体相対位置情報）、飛行体１００Ｂの速度情報（飛行体速度情報）、飛行体１００Ｂの加速度情報（飛行体加速度情報）、基地６００Ａの絶対位置情報（基地絶対位置情報）、基地６００Ａの速度情報（基地速度情報）、基地６００Ａの加速度情報（基地加速度情報）、及び目標経路情報を入力し、飛行体１００Ｂの目標位置と現在位置の位置情報、飛行体１００Ｂ及び基地６００Ａの速度情報、並びに飛行体１００Ｂ及び基地６００Ａの加速度情報から、設定経路通りに飛行体１００Ｂを飛行させるのに必要な飛行体制御情報を算出する。

図１１は、実施形態における経路演算部の機能構成の第３例を示すブロック図である。第３例の経路演算部３２０Ｂは、飛行体絶対位置算出部３２１、目標経路情報算出部３２２、飛行体絶対速度算出部３２３、飛行体絶対加速度算出部３２４、ＰＩＤ演算部３２５を有する。飛行体絶対速度算出部３２３は、飛行体速度情報と基地速度情報とを入力し、飛行体１００Ｂの現在の絶対速度を算出する。飛行体絶対加速度算出部３２４は、飛行体加速度情報と基地加速度情報とを入力し、飛行体１００Ｂの現在の絶対加速度を算出する。ＰＩＤ演算部３２５は、飛行体１００Ｂの現在の絶対位置（現在位置）と絶対速度（現在速度）及び絶対加速度（現在加速度）、並びに目標位置と目標速度に基づき、ＰＩＤ制御技術により飛行体１００Ｂの飛行制御を行うための飛行体制御情報（ＰＩＤ制御の制御量情報）を算出する。この際、経路演算部３２０Ｂは、飛行体１００Ｂの目標位置と現在位置、目標速度と現在速度及び現在加速度の比較結果から、設定経路通りに飛行体１００Ｂを飛行させるための飛行体制御情報を算出する。

飛行体制御部１１０は、飛行制御処理部３００Ｂから送信される飛行体制御情報を入力し、飛行体制御情報に基づいて飛行体１００Ｂの回転翼機構等の駆動部を制御することにより、飛行体１００Ｂの飛行動作を制御する。この際、飛行体制御部１１０は、目標経路情報に基づく目標位置、目標通過時間を目指して飛行体１００Ｂを飛行させ、設定経路に沿うように自動飛行を実行させる。飛行体制御部１１０は、目標位置、目標速度に合うように飛行体１００Ｂを飛行制御し、設定経路に沿う自動飛行を実行させてよい。

第３構成例では、飛行体及び基地の速度情報に加えて加速度情報を用いることにより、ＰＩＤ制御の精度をより向上させることが可能である。飛行体又は基地の少なくとも一方の加速度を計測し、加速度情報を用いた飛行体制御情報の算出、或いは加速度情報を用いた速度情報又は位置情報の補正を行うことによって、飛行体制御情報の精度を高めることができる。

上述した構成例では、飛行体１００と、飛行体１００の可視範囲に存在する測定対象物５１０を有する基地と、を含む飛行制御システム１０における、飛行体１００の飛行動作の制御を行うための飛行体制御情報を生成する情報処理装置の一例として、飛行制御処理部３００を備える。飛行制御処理部３００は、飛行体１００の可視範囲に測定対象物５１０を有する基地５００が存在する場合、飛行体１００において測定対象物５１０を随時計測することにより得られる飛行体１００と基地５００との相対位置を示す飛行体相対位置情報と、基地５００の絶対位置を示す基地絶対位置情報とを取得する。飛行制御処理部３００は、飛行体１００に設定された設定経路情報を入力して設定経路情報から現時点における目標経路情報を取得し、目標経路情報に基づいて設定経路通りに飛行するための目標位置を算出する。飛行制御処理部３００は、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とに基づいて飛行体１００の現在の絶対位置を算出する。飛行制御処理部３００は、飛行体１００の現在の絶対位置と目標位置とに基づき、飛行体１００の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出する。飛行制御処理部３００は、飛行体１００を制御する飛行体制御部１１０に飛行体制御情報を送信する。

これにより、例えばＧＰＳによる飛行体の位置情報を十分に取得できない場合であっても、基地と飛行体との相対位置情報、及び基地の絶対位置情報を取得し、飛行体の現在の位置情報を取得でき、目標経路に沿った自動飛行の制御を高精度かつ容易に実行することが可能になる。

また、飛行体１００において、測定部１４１により、基地５００に設けられる測定対象物５１０を計測し、対象物検出部１４２により、測定対象物５１０を検出して追跡し、測定対象物５１０の距離と角度の情報を取得し、相対位置算出部１４３により、測定対象物５１０の距離と角度の情報に基づき、測定対象物５１０と飛行体１００との相対的な三次元位置を推定して飛行体相対位置情報を算出してよい。

また、測定対象物５１０が可視目標物であり、飛行体１００において、測定対象物５１０を計測する測定部１４１としての可視目標物を撮像する撮像部と、測定部１４１を測定対象物５１０に向けるジンバル１２０とを有してよい。この場合、相対位置算出部１４３により、測定部１４１において取得された測定対象物５１０の撮像画像を用いて飛行体相対位置情報を算出してよい。

また、測定対象物５１０が再帰反射体であり、飛行体１００において、測定対象物５１０を計測する測定部１４１としての再帰反射体に対する距離と角度を測定するレーザスキャナと、測定部１４１を測定対象物５１０に向けるジンバル１２０とを有してよい。この場合、相対位置算出部１４３により、測定部１４１において取得された測定対象物５１０までの距離と角度の測定情報を用いて飛行体相対位置情報を算出してよい。

また、基地が移動可能な基地６００である場合、飛行制御処理部３００は、飛行体１００と基地６００との相対位置を示す飛行体相対位置情報と、飛行体１００の速度を示す飛行体速度情報と、基地６００の絶対位置を示す基地絶対位置情報と、基地６００の速度を示す基地速度情報とを取得してよい。飛行制御処理部３００は、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とに基づいて飛行体１００の現在の絶対位置を算出し、飛行体速度情報と基地速度情報とに基づいて飛行体１００の絶対速度を算出してよい。飛行制御処理部３００は、飛行体１００の現在の絶対位置及び絶対速度と、目標位置とに基づき、飛行体１００の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出してよい。

また、基地が移動可能な基地６００Ａである場合、飛行制御処理部３００は、飛行体１００と基地６００Ａとの相対位置を示す飛行体相対位置情報と、飛行体１００の速度を示す飛行体速度情報と、飛行体１００の加速度を示す飛行体加速度情報と、基地６００Ａの絶対位置を示す基地絶対位置情報と、基地６００Ａの速度を示す基地速度情報と、基地６００Ａの加速度を示す基地加速度情報とを取得してよい。飛行制御処理部３００は、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とに基づいて飛行体１００の現在の絶対位置を算出し、飛行体速度情報と基地速度情報とに基づいて飛行体１００の絶対速度を算出し、飛行体加速度情報と基地加速度情報とに基づいて飛行体１００の絶対加速度を算出してよい。飛行制御処理部３００は、飛行体１００の現在の絶対位置、絶対速度及び絶対加速度と、目標位置とに基づき、飛行体１００の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出してよい。

また、飛行体１００の飛行動作の制御を行う飛行制御システム１０は、飛行体１００と、飛行体１００の可視範囲に存在する測定対象物５１０を有する基地５００と、飛行体１００の飛行動作の制御を行うための飛行体制御情報を生成する情報処理装置と、を含んでよい。情報処理装置は、飛行制御処理部３００により構成されてよい。飛行体１００は、基地５００に設けられる測定対象物５１０を随時計測し、基地５００との相対位置を示す飛行体相対位置情報を算出してよい。基地５００は、基地５００の絶対位置を示す基地絶対位置情報を取得してよい。飛行制御処理部３００は、飛行体１００に設定された設定経路情報を入力して設定経路情報から現時点における目標経路情報を取得し、目標経路情報に基づいて設定経路通りに飛行するための目標位置を算出してよい。飛行制御処理部３００は、飛行体相対位置情報及び基地絶対位置情報を取得し、飛行体相対位置情報と基地絶対位置情報とに基づいて飛行体１００の現在の絶対位置を算出してよい。飛行制御処理部３００は、飛行体１００の現在の絶対位置と目標位置とに基づき、飛行体１００の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出し、飛行体１００を制御する飛行体制御部１１０に飛行体制御情報を送信してよい。

なお、上記実施形態において、飛行制御方法におけるステップを実行する情報処理装置は、ＰＣ等による端末、飛行体の内部、若しくは基地のうちのいずれかに設けられる飛行制御処理部３００、３００Ａ、３００Ｂに有する例を示したが、他のプラットフォームにおいて情報処理装置を有し、飛行制御方法におけるステップを実行してよい。

以上、本開示について実施形態を用いて説明したが、本開示に係る発明の技術的範囲は上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上述した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載からも明らかである。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現可能である。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「先ず」、「次に」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０、１０Ａ、１０Ｂ 飛行制御システム
１００、１００Ａ、１００Ｂ 飛行体
１１０ 飛行体制御部
１２０ ジンバル
１３０ ジンバル制御部
１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ 相対位置測定部
１４１ 測定部
１４２ 対象物検出部
１４３ 相対位置算出部
１４４ 相対速度算出部
１５０ 速度計測センサ
１６０、１８０ センサ融合部
１７０ 速度・加速度計測センサ
３００、３００Ａ、３００Ｂ 飛行制御処理部
３１０ 目標経路取得部
３２０、３２０Ａ、３２０Ｂ 経路演算部
３２１ 飛行体絶対位置算出部
３２２ 目標経路情報算出部
３２３ 飛行体絶対速度算出部
３２４ 飛行体絶対加速度算出部
３２５ ＰＩＤ演算部
３３０ 送信部
５００、６００、６００Ａ 基地
５１０、６１０ 測定対象物
５２０、６２０ 位置取得部
５５０、６５０ マーカー
６３０ 速度計測センサ
６４０ 速度・加速度計測センサ
１１００ ＵＡＶ本体
１１１０ ＵＡＶ制御部
１１５０ 通信インタフェース
１１６０ メモリ
１１７０ ストレージ
１２００ ジンバル
１２２０ 撮像部
１２１０ 回転翼機構
１２４０ ＧＰＳ受信機
１２５０ 慣性計測装置（ＩＭＵ）
１２６０ 磁気コンパス
１２７０ 気圧高度計
１２８０ 超音波センサ
１２９０ レーザ測定器

Claims (9)

1. 飛行体と、前記飛行体の可視範囲に存在する測定対象物を有する移動可能な基地と、を含む飛行制御システムにおける、前記飛行体の飛行動作の制御を行うための飛行体制御情報を生成する情報処理装置であって、
   処理部を備え、
   前記処理部は、
   前記飛行体から、前記飛行体において前記基地の前記測定対象物を随時計測することにより得られる前記飛行体と前記基地との相対位置を示す飛行体相対位置情報と、前記飛行体の速度を示す飛行体速度情報と、前記飛行体の加速度を示す飛行体加速度情報とを取得し、
   前記基地から、前記基地の絶対位置を示す基地絶対位置情報と、前記基地の速度を示す基地速度情報と、前記基地の加速度を示す基地加速度情報とを取得し、
   前記飛行体に設定された設定経路情報を入力して前記設定経路情報から現時点における目標経路情報を取得し、前記目標経路情報に基づいて設定経路通りに飛行するための目標位置を算出し、
   前記飛行体相対位置情報と前記基地絶対位置情報とに基づいて前記飛行体の現在の絶対位置を算出し、
   前記飛行体速度情報と前記基地速度情報とに基づいて前記飛行体の絶対速度を算出し、
   前記飛行体加速度情報と前記基地加速度情報とに基づいて前記飛行体の絶対加速度を算出し、
   前記飛行体の現在の絶対位置、前記絶対速度及び前記絶対加速度と、前記目標位置とに基づき、前記飛行体の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出し、
   前記飛行体に前記飛行体制御情報を送信する、
   情報処理装置。
2. 前記飛行体は、
   前記基地が有する前記測定対象物を計測し、
   前記測定対象物の検出及び追跡を行って、前記測定対象物の距離と角度の情報を取得し、
   前記測定対象物の距離と角度の情報に基づき、前記測定対象物と前記飛行体との相対的な三次元位置を推定して前記飛行体相対位置情報を算出する、
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記測定対象物は可視目標物であり、
   前記飛行体は、
   前記可視目標物を撮像する撮像部と、
   前記撮像部を前記可視目標物に向けるジンバルと、を有し、
   前記撮像部によって撮像された前記可視目標物を含む撮像画像を用いて前記飛行体相対位置情報を算出する、
   請求項１又は２に記載の情報処理装置。
4. 前記測定対象物は再帰反射体であり、
   前記飛行体は、
   前記再帰反射体に対する距離と角度を測定するレーザスキャナと、
   前記レーザスキャナを前記再帰反射体に向けるジンバルと、を有し、
   前記再帰反射体までの距離と角度の測定情報を用いて前記飛行体相対位置情報を算出する、
   請求項１又は２に記載の情報処理装置。
5. 飛行体と、前記飛行体の可視範囲に存在する測定対象物を有する移動可能な基地と、前記飛行体の飛行動作の制御を行うための飛行体制御情報を生成する情報処理装置と、を含む飛行制御システムにおける飛行制御方法であって、
   前記情報処理装置において、
   前記飛行体から、前記飛行体において前記基地の前記測定対象物を随時計測することにより得られる前記飛行体と前記基地との相対位置を示す飛行体相対位置情報と、前記飛行体の速度を示す飛行体速度情報と、前記飛行体の加速度を示す飛行体加速度情報とを取得するステップと、
   前記基地から、前記基地の絶対位置を示す基地絶対位置情報と、前記基地の速度を示す基地速度情報と、前記基地の加速度を示す基地加速度情報とを取得するステップと、
   前記飛行体に設定された設定経路情報を入力して前記設定経路情報から現時点における目標経路情報を取得し、前記目標経路情報に基づいて設定経路通りに飛行するための目標位置を算出するステップと、
   前記飛行体相対位置情報と前記基地絶対位置情報とに基づいて前記飛行体の現在の絶対位置を算出するステップと、
   前記飛行体速度情報と前記基地速度情報とに基づいて前記飛行体の絶対速度を算出するステップと、
   前記飛行体加速度情報と前記基地加速度情報とに基づいて前記飛行体の絶対加速度を算出するステップと、
   前記飛行体の現在の絶対位置、前記絶対速度及び前記絶対加速度と、前記目標位置とに基づき、前記飛行体の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出するステップと、
   前記飛行体に前記飛行体制御情報を送信するステップと、
   を有する飛行制御方法。
6. 前記飛行体は、
   前記基地が有する前記測定対象物を計測するステップと、
   前記測定対象物の検出及び追跡を行って、前記測定対象物の距離と角度の情報を取得するステップと、
   前記測定対象物の距離と角度の情報に基づき、前記測定対象物と前記飛行体との相対的な三次元位置を推定して前記飛行体相対位置情報を算出するステップと、を有する、
   請求項５に記載の飛行制御方法。
7. 前記測定対象物は可視目標物であり、
   前記飛行体は、
   前記可視目標物を撮像する撮像部と、
   前記撮像部を前記可視目標物に向けるジンバルと、を有し、
   前記撮像部によって撮像された前記可視目標物を含む撮像画像を用いて前記飛行体相対位置情報を算出するステップを含む、
   請求項５又は６に記載の飛行制御方法。
8. 前記測定対象物は再帰反射体であり、
   前記飛行体は、
   前記再帰反射体に対する距離と角度を測定するレーザスキャナと、
   前記レーザスキャナを前記再帰反射体に向けるジンバルと、を有し、
   前記再帰反射体までの距離と角度の測定情報を用いて前記飛行体相対位置情報を算出するステップを含む、
   請求項５又は６に記載の飛行制御方法。
9. 飛行体の飛行動作の制御を行う飛行制御システムであって、
   飛行体と、前記飛行体の可視範囲に存在する測定対象物を有する移動可能な基地と、前記飛行体の飛行動作の制御を行うための飛行体制御情報を生成する情報処理装置と、を含み、
   前記飛行体は、前記基地に設けられる前記測定対象物を随時計測し、前記基地との相対位置を示す飛行体相対位置情報と、前記飛行体の速度を示す飛行体速度情報と、前記飛行体の加速度を示す飛行体加速度情報とを算出し、
   前記基地は、前記基地の絶対位置を示す基地絶対位置情報と、前記基地の速度を示す基地速度情報と、前記基地の加速度を示す基地加速度情報とを算出し、
   前記情報処理装置は、
   前記飛行体から、前記飛行体相対位置情報、前記飛行体速度情報及び前記飛行体加速度情報を取得し、
   前記基地から、前記基地絶対位置情報、前記基地速度情報及び前記基地加速度情報を取得し、
   前記飛行体に設定された設定経路情報を入力して前記設定経路情報から現時点における目標経路情報を取得し、前記目標経路情報に基づいて設定経路通りに飛行するための目標位置を算出し、
   前記飛行体相対位置情報と前記基地絶対位置情報とに基づいて前記飛行体の現在の絶対位置を算出し、
   前記飛行体速度情報と前記基地速度情報とに基づいて前記飛行体の絶対速度を算出し、
   前記飛行体加速度情報と前記基地加速度情報とに基づいて前記飛行体の絶対加速度を算出し、
   前記飛行体の現在の絶対位置、前記絶対速度及び前記絶対加速度と、前記目標位置とに基づき、前記飛行体の飛行制御を行うための飛行体制御情報を算出し、
   前記飛行体に前記飛行体制御情報を送信する、
   飛行制御システム。

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